城市空间要素对呼吸健康的影响及规划调控研究

Air pollution, especially particulate matter (PM), has become a significant issue in urban environment, and has caused increasing incidence of respiratory diseases. Empirical study is needed to enrich the concept and planning of healthy city that has gradually become the center of attention. Based on the studies of the relationship between PM and respiratory diseases and between built environment and PM concentration, this research investigates the impact mechanism of multiple urban spatial factors on incidence of respiratory disease with a focus on lung cancer, and also explores improved methodology of healthy urban planning...This research will 1) analyze spatial distribution and variation tendency of lung cancer patients in Shanghai, 2) build an empirical model for the impact mechanism at both individual and neighborhood levels, explore spatial factors at urban, neighborhood and housing levels, such as land use, density and housing type, and identify spatial factors with significant impact on respiratory health and their magnitude of impact, and 3) simulate the built environment, wind field and PM2.5/10 distribution of typical high-incidence neighborhoods, and conduct scenario building based on adjustable significant spatial factors. Planning index and principles will be improved accordingly to adjust PM distribution and mitigate its exposure to human beings. The research attempts to provide an empirical basis for planning a healthy city in order to decrease the incidence of respiratory diseases.

我国城市环境问题日益突显，雾霾频发，导致呼吸系统疾病患病人数上升；健康城市理念和规划受到关注，但有待实证基础研究的支撑，明确规划调控的可能性、原则和方法。本项目基于已有研究所探明的大气颗粒物与呼吸道疾病患病关系、城市空间要素与大气颗粒物浓度关系，深入解析多尺度空间要素对呼吸系统疾病（主要是肺癌）患病的影响，并对具有显著影响的空间要素进行规划调控的模拟分析。.研究将1）基于上海病患数据，进行病患空间分布特征的动静态分析。2）选取城区-住区-住宅三个层面空间要素，包括用地性质、开发强度、住宅类型等，建构患病个体和群体（居民委员会）多层面回归模型，明确具有显著影响的空间要素及其程度。3）模拟典型高发住区的三维建成环境、风场和颗粒物浓度分布，对影响显著的空间要素进行多场景调控。研究成果可优化相关规划指标和原则，调整呼吸暴露的颗粒物浓度分布，从而降低呼吸系统疾病发病率，为健康城市规划提供实证基础。

在“健康中国”政策和健康城市背景下，呼吸系统疾病的致病风险研究渐成热点。降低大气颗粒物浓度将可能降低呼吸系统患病风险，而城市规划设计涉及的空间要素对大气颗粒物浓度分布具有影响。因此，直接建立空间要素和呼吸健康之间的相关关系，将更加完整地获取对呼吸健康具有影响的空间要素，从而明确规划调控的原则和方法。本课题开展了两个方面的实证研究。1）多层面空间尺度城市空间要素影响呼吸健康的实证研究。本课题分别在城市、街道、居委会、住区和个体层面，结合病患空间分布特征分析，建立统计回归模型，识别显著影响呼吸健康的多层面空间尺度城市空间要素。2）基于颗粒物浓度和风场的规划调控策略研究和模拟。本课题建立三维模型，模拟典型高发住区风场和颗粒物浓度分布，并基于此对可调控空间的要素进行多场景的模拟分析。研究结果显示，在城市层面，城市建成区面积、人均工业用地面积和人均道路面积为与肺癌发病率显著正相关的空间要素。在街道层面，街道工业用地占比、街道的空间区位、街道耕地占比和街道绿地占比分别解释了上海市肺癌发病率空间分异性的28%、11%、6%和5%。在居委会层面，居委会的土地使用混合程度、建筑宽高比、建筑迎风面积密度和主干路道路密度与慢阻肺死亡率显著相关；居委会绿地空间的植被配置与肺癌患病率显著相关。在住区层面，居住用地1km缓冲区内无污染工业用地、绿地和开放空间的分散性、城市道路网的总密度和到最近城市快速路（高速路）距离与肺癌患病率显著相关。在个体层面，小区外交通量、小区内主要植物类型、小区内水体和小区周围地块的土地使用与肺癌发病显著相关。肺癌高发住区的风场和颗粒物浓度模拟显示，在减小整体建筑密度、去除部分建筑和裙房、增大建筑间距、适当增加建筑高度后，静风区面积减小，总体PM2.5浓度低于现状。基于实证研究结果，本课题提出呼吸健康导向的规划调控指标和原则，有助于提高公共健康水平和推进健康城市建设。