The Linkages between Air Quality Index, Environmental Quality and Self- Reported Respiratory Conditions. Empirical Evidence from Selected Industrial Locations in Lagos State, Nigeria

技术摘要：拉各斯州空气质量指数、环境质量与自述呼吸系统疾病之间的联系

问题陈述
环境空气污染（AAP）是一个关键的全球健康挑战，每年导致超过300万人死亡，对发展中国家的影响尤为严重。在尼日利亚，特别是作为该国工业化程度最高且人口最稠密的地区——拉各斯州，空气污染研究历来侧重于气体和颗粒物污染物的昼夜和季节性变化。然而，关于工业活跃区内空气污染、土壤质量、雨水pH值与自述呼吸系统疾病之间关系的联系研究存在显著空白。本研究通过调查拉各斯五个选定工业区的环境质量和健康结果来填补这一空白，旨在量化空气质量指数（AQI）、土壤污染与呼吸道发病率之间的联系。

研究方法
本研究采用了结合实地监测、实验室分析和调查研究的混合方法，研究范围涵盖五个活跃的工业区（Ikeja/Ogba、Surulere、Odogunyan、Apapa 和 Oshodi/Ilupeju）以及一个对照点（Alausa）。

• 空气质量监测： 初级数据通过12个月（2020年2月至2021年5月）的监测收集。使用标准测量设备（特氟龙过滤器、VRAE多检测器和Tecto 315-2检测器），研究监测了四种关键污染物：二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）和细颗粒物（PM2.5）。采样每月在10个点位进行八小时。
• AQI计算： 利用美国国家环境保护局（USEPA）空气质量指数来计算并根据测得的浓度对污染水平进行分类。
• 环境采样：
  • 土壤： 2021年7月从Odogunyan和Ikeja/Ogba工业区以及对照点采集了12份土壤样本（每份2kg）。分析旨在检测元素组成。摘要明确指出，与对照点相比，土壤受到镉、铅和砷的污染；而结果部分的图表和正文则强调了工业区内铬、铅和镍的高浓度。
  • 雨水： 在雨季（2021年7月至10月）采集了六份雨水样本，并通过滴定分析进行pH值分析。
• 健康数据：
  • 自述数据： 使用经过修订的英国医学研究委员会问卷调查了1,067名受访者，以获取自述的呼吸系统症状和疾病情况。
  • 医院数据： 呼吸系统疾病数据来源于研究区域内综合医院和教学医院为期12个月的数据。
• 统计分析： 使用多元线性回归来测试每月AQI值与基于医院的呼吸系统疾病之间的关系。

主要结果

• 空气质量指数（AQI）变化：

  • 季节性： 在所有地点，干季的AQI值始终高于雨季，这归因于缺乏降水清除作用。
  • 干季： Odogunyan记录到“极不健康”的AQI水平（229 ± 33.73）。Surulere、Oshodi/Ilupeju、Apapa和Ikeja/Ogba被归类为“对敏感人群不健康”（范围在119至130之间）。对照点Alausa保持在“中等”水平（64 ± 18.40）。
  • 雨季： Odogunyan仍处于“不健康”状态（161 ± 51.19）。Surulere和Oshodi/Ilupeju为“对敏感人群不健康”，而Apapa、Ikeja/Ogba和Alausa改善至“中等”。
  • 污染物驱动因素： 由于工业排放和交通影响，Odogunyan和Surulere的PM2.5水平最高。由于使用炉膛油，Odogunyan和Apapa的SO2水平升高。由于交通量大，Apapa和Odogunyan的NO2水平较高。

• 土壤与雨水质量：

  • 土壤污染： 研究在特定重金属方面呈现矛盾发现。摘要报告称，工业区的土壤相对于对照点受到镉、铅和砷的污染。然而，结果部分（图19和20）及讨论强调，工业区内的铬、铅和镍浓度较高。
  • 雨水pH值： 雨水pH值在5.7至6.9之间，处于正常范围（5.6–6.5）内，表明不存在显著的酸雨（pH < 4.4）或由工业排放引起的空气酸化现象。
  • 土壤pH值： 工业区的土壤pH值为碱性（7.1–8.64），表明除了雨水酸化以外的因素（如地质、植被、肥料）决定了这些位置的土壤pH值。

• 健康结果与回归分析：

  • 症状： 最常见的自述症状包括咳嗽、头痛、感冒/流涕、眼睛刺激和疲劳。主要的疾病包括哮喘和肺炎。Odogunyan、Surulere和Apapa报告的呼吸系统疾病发生率最高。
  • 回归发现： 该模型解释了每月基于医院的呼吸系统疾病变化的43%（R² = 0.430）。
    • PM2.5 AQI： 显著增加了35.1%的呼吸系统疾病（β = 1.351, p = 0.000）。
    • NO2 AQI： 显著降低了2.8%的报告病例（β = -2.028, p = 0.003），这是论文中提到的一个反直觉结果。
    • SO2和CO AQI： 未显示出对每月医院就诊量的统计学显著影响。
  • 人口统计学因素： 性别、职业、住房类型和吸烟被确定为影响呼吸系统症状的重要因素。

主要贡献
本文提供了将拉各斯特定工业区与退化的空气质量及不良健康后果联系起来的实证证据。其主要贡献包括：

1. 空间与时间制图： 对拉各斯五个主要工业区的AQI变化进行了详细特征描述，区分了干季和雨季的影响。
2. 多环境评估： 同时评估了空气、土壤和雨水的质量，揭示了虽然特定区域（尤其是Odogunyan）的空气质量严重恶化，但雨水酸化目前不是主要问题，尽管土壤重金属污染显著（注：在识别具体金属方面，摘要与结果之间存在差异）。
3. 健康相关性： 建立了PM2.5水平与基于医院的呼吸系统疾病之间的统计联系，强调了PM2.5是这些工业区发病率的关键驱动因素。

意义与主张
作者断言，工业环境空气污染是拉各斯环境和人类健康面临的最大威胁，尤其是在干季。研究声称，其发现：

• 验证了干预的必要性： 工业区较差的空气质量影响了居民和工人的生活质量和健康，迫切需要政策行动。
• 支持可持续发展目标（SDGs）： 研究结果为决策者提供了信息，强调了通过构建韧性基础设施和促进可持续工业化来实现SDG 9（工业、创新和基础设施）和SDG 11（可持续城市和社区）的必要性。
• 提出实际解决方案： 论文倡导采用实时监测技术（如Air Beam传感器）、公众科学参与、增加用于生物过滤的绿地、改善道路基础设施以减少粉尘，以及向更清洁燃料和可再生能源（生物燃料、太阳能）转型，以减少对化石燃料的依赖。

研究结论认为，虽然雨水pH值保持在良性水平，但土壤中有毒元素的累积以及干季的高AQI水平直接威胁着公共健康，需要政府、工业界和公众采取多学科的方法来减轻风险。