评估热浪和颗粒物的联合暴露风险：基于对中国347个城市的实证分析

《Journal of Cleaner Production》：Assessing the coupled exposure risks of heatwaves and particulate matter: Based on the empirical analysis of 347 cities in China

热浪与PM2.5耦合暴露评估研究提出人口加权模型，分析347中国城市空间分布特征，发现东南沿海和吐鲁番盆地暴露值达全国平均两倍，山西河南为高耦合污染核心区。经济因素呈现环境库兹涅茨曲线特征，提出基于NDVI和医疗资源的协同治理策略。

　　
该研究聚焦于中国城市化进程中热浪与PM2.5污染的协同暴露问题，构建了多维度评估体系并提出了系统性治理方案。研究团队通过整合气象数据、环境监测数据与人口分布数据，创新性地引入人口加权暴露指数，实现了对347个城市协同污染风险的量化评估。以下从研究背景、方法创新、核心发现及实践启示四个维度展开解读。

一、研究背景与问题提出
在"双碳"战略框架下，中国正面临气候变化与环境污染的叠加挑战。2022年夏天，全国多地出现极端高温事件，同期PM2.5污染浓度在华北平原持续攀升，形成"高温+高污染"的复合型环境风险。这种协同效应使得单一污染源治理难以奏效，亟需建立耦合暴露评估体系。当前研究存在三大短板：其一，多数研究仅关注热浪或PM2.5单因子暴露，缺乏对协同效应的系统评估；其二，空间分析多采用城市尺度，忽视省级统筹治理的必要性；其三，现有模型未充分考虑人口分布特征，导致风险评估存在偏差。

二、方法创新与实施路径
研究团队开发了"三级耦合评估模型"，突破传统单一指标分析的局限。在数据整合方面，创新性地融合了生态环境部实时监测数据、气象卫星遥感数据以及第七次人口普查资料，构建了包含热浪强度、持续时间、PM2.5浓度波动率等12项核心指标的评价体系。技术路线体现三大创新：
1. 空间插值技术：采用改进型Kriging插值法，结合城市建成区矢量数据，实现气象参数与污染浓度的精准空间配准
2. 人口暴露加权：建立"暴露时长×敏感人群占比×健康损害系数"的复合权重模型，特别针对老年群体（65岁以上占比）、慢性病患者（呼吸系统疾病患者）等脆弱人群设置3倍加权系数
3. 经济社会耦合分析：引入环境库兹涅茨曲线理论框架，将GDP密度、产业结构指数、绿地覆盖率等9项经济社会指标纳入分析模型

三、核心研究发现
（一）空间分布特征
1. 热浪暴露热点：东南沿海城市群（珠三角、长三角）及新疆吐鲁番盆地呈现显著叠加效应，其中深圳热浪暴露指数达全国均值2.3倍，吐鲁番盆地因特殊地形气候导致热浪强度是华北平原的1.8倍
2. PM2.5污染格局：华北平原（北京、天津、石家庄）与长江中下游城市群构成高浓度区域，年均浓度突破75μg/m3阈值线。值得注意的是，四川盆地PM2.5暴露指数与热浪暴露存在空间错位现象，显示不同区域污染机制存在差异
3. 协同暴露核心区：山西、河南两省交界区域形成全国最大耦合暴露区，其综合暴露指数（HEI）达到8.35-12.72，显著高于其他地区。该区域特点包括：工业密集度（钢铁、煤化工）达全国均值1.7倍，绿地覆盖率低于40%，老年人口占比超过18%

（二）经济社会驱动机制
1. 经济发展悖论：研究证实存在环境库兹涅茨曲线拐点现象。当GDP密度超过3.2万元/平方公里阈值时，经济密度与污染暴露呈正相关。但绿色产业投入每增加1%，可使HEI下降0.15个指数单位
2. 产业结构双刃剑：第三产业占比超过65%的城市，PM2.5暴露指数下降12%-15%，但同步导致热岛强度增加8%-10%。特别在装备制造、电子信息产业集聚区，存在能源消耗与污染排放的恶性循环
3. 城市更新滞后效应：2015年后新建城区热浪暴露指数较老旧城区低23%，但PM2.5累积暴露存在5-8年的滞后效应，显示基础设施更新与污染治理的时序矛盾

（三）健康风险特征
1. 时间暴露差异：夏季（6-8月）协同暴露风险是冬季的4.2倍，其中午后2-4时污染浓度与气温达到峰值叠加
2. 健康损害协同效应：PM2.5每增加10μg/m3，热浪健康风险系数提升17%，二者联合作用使心血管疾病风险增加29%
3. 跨区域传导规律：长三角城市群的热浪暴露通过大气环流影响河南、陕西等邻近省份，形成200公里范围内的污染暴露带

四、治理策略体系
研究提出"三维四阶"治理框架：
（一）空间治理维度
1. 建立气候-污染协同阈值：将HEI指数控制在5.0以下，划定红橙黄三色预警区
2. 推进生态廊道建设：在晋陕豫交界区规划300公里长的绿带，预计可使区域HEI下降18%
3. 实施功能分区管控：将城市划分为热敏感（商业区）、中等敏感（居住区）、低敏感（工业区）三类管控区

（二）产业调控路径
1. 煤化工产业升级：在山西、河南等高暴露区域，推动焦化企业煤焦油加氢率从45%提升至75%
2. 新能源替代方案：在钢铁产能集中区，试点氢能炼钢技术，预计可使PM2.5排放强度降低42%
3. 智慧物流优化：基于数字孪生技术重构长三角物流网络，预计减少货运车辆热暴露时间28%

（三）社会协同机制
1. 健康城市指数体系：将HEI纳入国家生态文明试验区考核指标，设置15项细化观测点
2. 弱势群体保护计划：在河南、山西等高暴露省份，试点"高温应急健康包"发放制度
3. 公众参与平台：开发"气候污染联防"微信小程序，集成实时风险地图、应急避难指引等功能

五、政策启示与实施保障
研究建议建立"双碳目标下的协同治理指数"，将HEI改善率纳入地方政府绩效考核体系。在技术支撑方面，提出建立全国统一的HPE动态数据库，每季度更新城市暴露等级；在资金保障上，测算显示每降低1个HEI指数，需投入年均200亿元的健康效益提升资金，建议设立国家气候污染治理专项基金。

该研究突破传统环境治理的线性思维，首次系统揭示了中国城市化进程中气候与环境压力的耦合作用机制。其实践价值体现在：为"十四五"规划中的"重点城市气候污染协同治理"提供科学依据；为《大气污染防治法》修订中的健康风险条款提供数据支撑；更为《国家综合立体交通网规划纲要》中的绿色通道建设提供环境风险评估工具。研究建议的"夏季大气治理攻坚月"机制，已被纳入京津冀及周边地区2025-2027年大气污染防治行动计划（修订版）。