人體空氣清淨機 探討2014年台灣舉辦全馬路跑活動時的大氣PM2.5是否適合運動

發表於 2016/01/06 19,726 次點閱 1 人收藏 0 人給讚
給讚
收藏
台大公共衛生學院:公共衛生觀點與展望課程 期末海報
製作者:錢建文、林虹汝、席鼎恩、陳岱廷、施雅芝、黃詩茹

背景: 
全球疾病負擔(Global Disease Burden)研究顯示,健康行為與環境危害因子為多數現代國家的重要健康決定因子:缺乏運動(Physical inactivity)是許多文明病最重要的危險因子之一;細懸浮微粒(PM2.5)空氣污染造成每年數百萬人提早死亡(Premature death)。
PM2.5有長期健康危害效應,已經被國際癌症研究署(IARC)認定為第一級致癌物。根據過去的研究1,長期暴露於PM2.5,會增加肺腺癌與心血管疾病的風險。且由下圖可知,當PM2.5濃度在12μg/m3以下,PM2.5造成肺癌之劑量與反應之間仍存在著直線關係: 


(圖片出處:參考資料1)
PM2.5亦有短期健康效應。根據一項大規模研究顯示2,當PM2.5的濃度每上升10μg/m3,在隔天就會增加全死因、呼吸道疾病死因、與腦中風死因的風險。


  (圖片出處: 參考資料2)
由於上述與許多的研究結果,美國環保署建議當PM2.5濃度達到35μg/m3以上時,高敏感族群(已知有心血管疾病風險、心血管疾病史、或肺部疾病等;或為兒童、老人、孕婦等),應該減少戶外運動;當濃度達到55μg/m3以上時,一般人若會感受到不適,也要減少戶外運動。


(資料來源:台灣健康空氣行動聯盟)

台灣在近幾年來,路跑風氣逐漸盛行,每一年在各地都會舉辦許多大規模的路跑運動。2015年在彰化田中舉辦的路跑活動中,有一位選手中暑後需要插管治療。運動有益健康,但是在高濃度的PM2.5之下運動卻會吸入大量有害物質,造成疾病風險的增加。台灣舉辦路跑活動時空氣品質狀況如何?要怎麼在運動有益健康的同時,又不被空污傷害?就是我們這次研究想要探討的主題。

方法:
1. 統計路跑資料:
由全台灣最大的運動網站「運動筆記」3中,搜尋並統計2014年全台灣舉辦的路跑活動。由於活動很多,我們集中於全馬(42.195公里)的活動。蒐集的資料包括:舉辦地點,時間,參加人數上限,路跑時間上限,與起跑時間。
由於部分資料並不完整,我們作了以下假設:當人數沒有註明時,假設1000人;當起跑時間點沒有註明時,假設6:30開始。而網站上缺乏的資料,我們作了以下假設:假設全部報名額滿,假設全部報名者都在路跑時間上限時跑完。做以上假設符合在風險評估時所選擇的最壞情境 (worst scenario)精神。

2. 蒐集路跑活動時的PM2.5空污資料
由環保署網站資料,查詢路跑時間中最接近路跑地點的空氣品質監測站的PM2.5數值,以路跑活動中的各小時值之和除以小時數,作為當次路跑活動時的PM2.5平均濃度。
根據過去研究結果,我們將PM2.5的濃度(μg/m3)作以下分類:良(≤12),低(12<PM<35.5),中(35.5≤PM<55.5),高(55.5≤PM<71),紫(PM>70)。


(資料來源:台灣健康空氣行動聯盟)

3. 計算全年全馬運動選手所吸入的PM2.5總量
假設成人運動時的潮氣容積(tidal volume)為60L/min,則某場全馬路跑所吸入的PM2.5質量(μg)為:路跑人數X 路跑時間(min) X 60 (L/min) x PM2.5平均濃度(μg/m3) ÷ 1000。2014全年全國全馬吸入總PM2.5質量即為當年每一場全馬的總和。

結果:
2014年總共辦理122場42公里(不包含鐵人三項)的路跑活動,參與者約二十二萬八千人;大多在早上舉辦,8場在下午或傍晚舉辦。56%的賽事舉辦時暴露在低程度的PM2.5濃度,23%為良程度,但仍有5%活動使參加者暴露到高程度與紫爆的風險中。(表一)







總共
場次
24196928122
百分比
2%
3%
16%
56%
23%
100%
表一: PM2.5分類場次數與百分比。PM2.5濃度(μg/m3)分類:良(≤12),低(12<PM<35.5),中(35≤PM<55.5),高(55.5≤PM<71),紫(PM>70)。

探討各空品區舉辦路跑活動與PM2.5的關係。以環保署的空品區分類來看(圖二),在各空品區中,辦理路跑活動以北部為多(32場),低程度占78%;第二為中部空品區(22場),低程度占77%。以花東及宜蘭空品區PM2.5濃度最低,其辦理場次較少(花東15場,宜蘭6場),舉辦全馬路跑時的平均PM2.5濃度最低,分別為9.5μg/m3及10.6μg/m3

高程度的場次聚集在竹苗、雲嘉南和高屏等三個空品區。全年紫爆的2場次,分別位於雲嘉南和高屏地區。2014年1月雲嘉南空品區出現PM2.5濃度最高的路跑賽事(83.1μg/m3),其次為高屏空品區分別在1月和12月出現PM2.5濃度為63.10μg/m3及64.29μg/m3的全馬路跑。

 
圖二: 2014年各空品區舉辦全馬路跑活動時在不同PM2.5濃度下的次數分布圖。

為探討台灣各空品區適合舉辦路跑的月份,根據環保署的資料,製作成圖三。由圖可知台灣西部各區皆有類似的趨勢:夏天比較低,秋天以後逐漸升高。尤其一月時雲嘉南出現最高值,其次為一月及十二月的北部地區。
 

圖三:2014各空品區PM2.5月平均濃度走勢圖。
 

圖四:各區各月份舉辦之場次分布

根據方法3所設計的公式,假設每場全馬路跑的參加人數等同限制人數,而路跑時間等同時限,以每人平均潮氣容積為60 L/min,則一場全馬路跑所吸入的PM2.5總質量(mg)為:
 



圖五:各空品區、各月份PM2.5累積吸入量。

2014年參與全馬路跑的跑者,在路跑中共吸入5.23 x 109公升的空氣,其中含有132.6公克的細懸浮微粒。所吸入的PM2.5總累積量,以12月為最高、3月為次高,分別占全年總量的22.8%、16.3%。其中又以雲嘉南、中部地區的貢獻量最多。各月份累積PM2.5吸入量的趨勢,大致與PM2.5的平均濃度相同。

雖然北部空品區內路跑賽事最多,但因為PM2.5月平均濃度相對低,而使得累積吸入量較低。花東及外島地區因為場次少,且PM2.5平均濃度又低,參加這些賽事的路跑者吸入PM2.5的量相對低許多。
    
整體而言,冬、春兩季的PM2.5平均濃度較高,然而賽事舉辦的場次和參加的人數也較多,因此導致PM2.5累積吸入量較高。


圖六:供品區各月份累積PM2.5吸入量

討論:
由於學者研究結果、聯合國的重視、中國「穹頂之下」紀錄片的上映、台灣媒體的報導、與中南部每年年底空污的「紫爆」體驗,國人越來越清楚與重視PM2.5空氣汙染的議題;因此我們以此當作主題探討空品與路跑的相關性。
根據我們的研究,發現2014年全馬運動中,舉辦時的PM2.5空氣品質屬於良(≤12)的有23%,屬於低(12<PM<35.5)的有56%,兩者加起來有79%。根據長期健康效應研究1PM2.5在濃度12以下仍有致癌效應。然而根據美國環保署的建議,濃度在35μg/m3以上才建議高風險族群不要外出運動。假設參加路跑者皆非高風險族群,則2014年近80%的全馬路跑活動皆符合運動標準。然而在舉辦路跑的同時,許多活動也同時搭配了其他短程的路跑,是否高風險族群比較會參加短程的路跑?則有此可能。根據短期健康效應的研究2,每增加10單位,在空污的隔日就可看到健康效應。例如當濃度為30時,雖然小於35,但仍舊比10多了兩個10,理論上就可能有健康風險。因此在路跑時,細懸浮微粒的濃度還是越低越好。
2014年有五場全馬拉松舉辦時的PM2.5濃度超過55.5μg/m3。與過去的空污趨勢相同,這五場都集中在台灣西部的中南部地區。從全部的場次來分析,也得到相同的結果。以西部地區來看,大台北地區舉辦路跑活動的場次中,PM2.5空品屬於良的比例最大,中部其次,南部則屬於中度的比例最多。從健康平等與環境正義的角度來看,空氣污染不但造成了健康不平等,也讓人們為了爭取健康所做的運動的努力,再度暴露於健康危害的風險之下。

如何能同時獲得運動利益,又可以避免空氣污染造成的健康風險?選擇路跑的時間很重要。台灣西半部地區不同的空品區都有一項共同特色,就是夏天是相對較好的季節。由於大氣流動不佳,到了秋天之後,PM2.5會「紫爆」的機會就會大幅上升。因此以空氣品質的角度來看,夏天是比較合適舉辦路跑活動的;可是在各地舉辦的情況來看,反而較少在夏天舉辦路跑活動,可能與氣溫較高有關。若能在清晨更早開始路跑,避開炎熱的中午,或許就能解決夏天舉辦路跑太熱的問題。
為了呼應標題,我們計算了全年全馬路跑者吸入的PM2.5總質量為132.6公克。吸入不代表會全部進入人體,但是其中會有部份進入到肺泡微血管之後,很可能會造成全身性的氧化壓力提高與不良的健康結果,值得舉辦單位與參加者的重視。

結論與建議: 
1. 缺乏運動為重要健康危害因子,我們應該要盡一切可能的多運動。
2. 運動時可以避免空污危害健康的方法,包括選擇地點與時間。台灣最適合舉辦路跑活動的區域為東部地區;西半部地區則以北部較佳,南部較差。以空氣品質來看,西部地區最適合舉辦路跑活動的時段為夏季。
3. 當舉辦路跑時的PM2.5>35μg/m3,高風險者就不要參加。舉辦單位應提供退費機制。
4. 當舉辦路跑時的PM2.5>55μg/m3,為了大眾健康著想,應該停辦或延期。
5. 舉辦路跑單位應該善盡告知責任,在報到處明顯公告最近地點的空品監測站的即時空品監測數據,並說明其意義。
6. 建議路跑選手在路跑後三十天因病就醫時,要主動告知路跑資訊;醫師則要考慮是否與路跑時的空污有關。相關單位可考慮建立通報機制,或由主辦單位提供參加路跑者的健康追蹤服務。

研究限制:
1. 網路資料的正確性無法確定。
2. 網路資料的完整性不足,需要假設相關參數。
3. 實際參與人數,完成率,與完成的時間沒有資料。
4. 路跑處沒有實際空氣:監測,而各區監測站與實際路跑處有空間差距。
5. 各區監測站大多為大氣測站,設在四樓,路跑在平地,受到交通影響,PM2.5有可能比大氣高。
6. 實際造成的健康效應沒有資料。
7. 以全部族群的PM2.5健康風險資料來推估全馬選手,會高估風險。

參考資料:
1. JAMA 2002;287:1132-1141
2. Journal of Exposure Science and Environmental Epidemiology 2007;17:279-287

致謝:感謝運動筆記網站共同創辦人姚焱堯先生提供諮詢


*跑步知識 盡在運動筆記*

往下滑看下一篇

抵達終點!沒有更多文章了!

請在此留下訊息,我們會盡快回覆您的問題

跑步足跡 + 30