An assessment of the potential health benefits of realizing the goals for PM₁₀ in the updated Chinese Ambient Air Quality Standard

Abstract

As a response to the severe air quality problems in China, the Chinese Ministry of Environmental Protection in 2012 issued an updated Ambient Air Quality Standard (GB3095-2012), which set a stricter grade II PM₁₀ standard. A successful implementation of this standard will have an impact on human health through reduction of exposure to air pollution in the population. Using the methods of adjusted human capital and value of statistical life, the authors in this article estimate the economic impact of a successful implementation of the updated Ambient Air Quality Standard on human health in China. The key results are: 1) The human health benefits from reaching the updated standard for PM₁₀ would equal CNY 51.1 billion using adjusted human capital, accounting for 18.5% of total human health costs in China, and CNY 83.5 billion using the value of a statistical life; 2) the benefit of reaching the updated standard for PM₁₀ is highest in the east coastal areas and gradually declines for more Western provinces; and 3) the marginal benefit of public health increases as the environmental quality standard PM₁₀ improves. If the annual concentration of PM₁₀ were to be reduced from the target number in the original grade II standard to that in the updated standard, the mortality rate of long-term exposure would be reduced by 6.5% due to reduced chronic exposure. In addition, if the annual concentration were to be reduced further from updated grade II to grade I standard, the mortality rate for long-term exposure would be lowered by 32.8%.

Keywords

air quality / health benefit / Ambient Air Quality Standard / PM₁₀ / China

References

[1] Murray C J, Lopez A D. Global mortality, disability, and the contribution of risk factors: global burden of disease study. Lancet, 1997, 349(9063): 1436–1442

[2] Ezzati M, Lopez A D, Rodgers A, Vander Hoorn S, Murray C J. Selected major risk factors and global and regional burden of disease. Lancet, 2002, 360(9343): 1347–1360

[3] WHO. World health report 2002: reducing risk, promoting healthy life. Geneva: World Health Organization, 2002

[4] Lim S S, Vos T, Flaxman A D, Danaei G, Shibuya K, Adair-Rohani H, Amann M, Anderson H R, Andrews K G, Aryee M, Atkinson C, Bacchus L J, Bahalim A N, Balakrishnan K, Balmes J, Barker-Collo S, Baxter A, Bell M L, Blore J D, Blyth F, Bonner C, Borges G, Bourne R, Boussinesq M, Brauer M, Brooks P, Bruce N G, Brunekreef B, Bryan-Hancock C, Bucello C, Buchbinder R, Bull F, Burnett R T, Byers T E, Calabria B, Carapetis J, Carnahan E, Chafe Z, Charlson F, Chen H, Chen J S, Cheng A T, Child J C, Cohen A, Colson K E, Cowie B C, Darby S, Darling S, Davis A, Degenhardt L, Dentener F, Des Jarlais D C, Devries K, Dherani M, Ding E L, Dorsey E R, Driscoll T, Edmond K, Ali S E, Engell R E, Erwin P J, Fahimi S, Falder G, Farzadfar F, Ferrari A, Finucane M M, Flaxman S, Fowkes F G, Freedman G, Freeman M K, Gakidou E, Ghosh S, Giovannucci E, Gmel G, Graham K, Grainger R, Grant B, Gunnell D, Gutierrez H R, Hall W, Hoek H W, Hogan A, Hosgood H D 3rd, Hoy D, Hu H, Hubbell B J, Hutchings S J, Ibeanusi S E, Jacklyn G L, Jasrasaria R, Jonas J B, Kan H, Kanis J A, Kassebaum N, Kawakami N, Khang Y H, Khatibzadeh S, Khoo J P, Kok C, Laden F, Lalloo R, Lan Q, Lathlean T, Leasher J L, Leigh J, Li Y, Lin J K, Lipshultz S E, London S, Lozano R, Lu Y, Mak J, Malekzadeh R, Mallinger L, Marcenes W, March L, Marks R, Martin R, McGale P, McGrath J, Mehta S, Mensah G A, Merriman T R, Micha R, Michaud C, Mishra V, Mohd Hanafiah K, Mokdad A A, Morawska L, Mozaffarian D, Murphy T, Naghavi M, Neal B, Nelson P K, Nolla J M, Norman R, Olives C, Omer S B, Orchard J, Osborne R, Ostro B, Page A, Pandey K D, Parry C D, Passmore E, Patra J, Pearce N, Pelizzari P M, Petzold M, Phillips M R, Pope D, Pope C A 3rd, Powles J, Rao M, Razavi H, Rehfuess E A, Rehm J T, Ritz B, Rivara F P, Roberts T, Robinson C, Rodriguez-Portales J A, Romieu I, Room R, Rosenfeld L C, Roy A, Rushton L, Salomon J A, Sampson U, Sanchez-Riera L, Sanman E, Sapkota A, Seedat S, Shi P, Shield K, Shivakoti R, Singh G M, Sleet D A, Smith E, Smith K R, Stapelberg N J, Steenland K, Stöckl H, Stovner L J, Straif K, Straney L, Thurston G D, Tran J H, Van Dingenen R, van Donkelaar A, Veerman J L, Vijayakumar L, Weintraub R, Weissman M M, White R A, Whiteford H, Wiersma S T, Wilkinson J D, Williams H C, Williams W, Wilson N, Woolf A D, Yip P, Zielinski J M, Lopez A D, Murray C J, Ezzati M, AlMazroa M A, Memish Z A. A comparative risk assessment of burden of disease and injury attributable to 67 risk factors and risk factor clusters in 21 regions, 1990–2010: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2010. Lancet, 2012, 380(9859): 2224–2260

[5] European Environment Agency. Revealing the costs of air pollution from industrial facilities in Europe. EEA, 2011

[6] Nicholas Z M, Robert M. Measuring the damages of air pollution in the United States. Journal of Environmental Economics and Management, 2007, 54(1): 1–14

[7] Yang G, Wang Y, Zeng Y, Gao G F, Liang X, Zhou M, Wan X, Yu S, Jiang Y, Naghavi M, Vos T, Wang H, Lopez A D, Murray C J. Rapid health transition in China, 1990-2010: findings from the Global Burden of Disease Study 2010. Lancet, 2013, 381(9882): 1987–2015

[8] World Bank. Green Water and Blue Sky: Prospect on China Environment in the 21st Century. Beijing: China Finance Publishing House, 1997(in Chinese)

[9] World Bank. Cost of pollution in China: economic estimates of physical damages. 2007http://www.worldbank.org/eapenvironment.

[10] WHO. Air quality guidelines for particulate matter, ozone, nitrogen dioxide and sulfur dioxide global update. WHO, 2005, http://www.qiyeku.com/news/96179

[11] WHO. Country profile of environmental burden of disease: China. 2009, http://www.who.int/entity/quantifying_ehimpacts/national/countryprofile/china.pdf

[12] Yu F, Ma G X, Zhang Y S, Cao D, Gao F, Wang J N.Review on studies of environmental effect on health from air pollution in China. National Medical Journal of China, 2013, 93(10): 2695–2698(in Chinese)

[13] Chen Z, Wang J N, Ma G X, Zhang Y S. China tackles the health effects of air pollution. Lancet, 2013, 382(9909): 1959–1960

[14] U.S. Environmental Protection Agency (U.S. EPA). The benefits and costs of the clean air act, 1970 to 1990. Report to the U.S. Congress, October, 1997

[15] U.S. Environmental Protection Agency (U.S. EPA). The benefits and costs of the clean air act, 1990–2010. Report to the U.S. Congress, November, 1999

[16] U.S. Environmental Protection Agency Office of Air and Radiation. The benefits and costs of the clean air act from 1990–2020. Report to the U.S. Congress, 2011

[17] Canada-Wide Standards Development Committee for PM and Ozone. Discussion Paper on particulate matter and ozone. Canada-Wide Standards for Consultation, National Multi-Stakeholder Consultation Workshop, Calgary, Alberta, 1999: 26–28

[18] Ostro B, Chestnut L. Assessing the health benefits of reducing particulate matter air pollution in the United States. Environmental Research, 1998, 76(2): 94–106

[19] Künzli N, Kaiser R, Medina S, Studnicka M, Chanel O, Filliger P, Herry M, Horak F Jr, Puybonnieux-Texier V, Quénel P, Schneider J, Seethaler R, Vergnaud J C, Sommer H. Public-health impact of outdoor and traffic-related air pollution: a European assessment. Lancet, 2000, 356(9232): 795–801

[20] Deck L B, Post E S, Smith E, Wiener M, Cunningham K, Richmond H. Estimates of the health risk reductions associated with attainment of alternative particulate matter standards in two U.S. cities. Risk Analysis, 2001, 21(5): 821–836

[21] World Bank. Improving air quality in metropolitan Mexico City: an economic valuation. Washington, DC: World Bank (Research Working Paper No. 2785), 2002, http://econ.worldbank.org/files/12030_wps2785.pdf

[22] WHO. Quantification of the health effects of exposure to air pollution. Report of a WHO Working Group. European Centre for Environmental and Health, Bilthoven, Netherlands, 2001 http://www.euro.who.int/document/e74256.pdf

[23] National Research Council. Estimating the Public Health Benefits of Proposed Air Pollution Regulations. Washington, DC: National Academy Press, 2002

[24] Schwartz J, Zanobetti A. Using meta-smoothing to estimate dose-response trends across multiple studies, with application to air pollution and daily death. Epidemiology (Cambridge, Mass.), 2000, 11(6): 666–672

[25] Daniels M J, Dominici F, Samet J M, Zeger S L. Estimating particulate matter-mortality dose-response curves and threshold levels: an analysis of daily time-series for the 20 largest US cities. American Journal of Epidemiology, 2000, 152(5): 397–406

[26] Samoli E, Analitis A, Touloumi G, Schwartz J, Anderson H R. Sunyer Jordi, Bisanti Luigi, Zmirou D, Vonk J M, Pekkanen J, Goodman P, Paldy A, Schindler C, Katsouyanni K. Estimating the exposure-response relationships between particulate matter and mortality within the APHE a multicity project. Environmental Health Perspectives, 2005, 113: 88–95

[27] Pope C A 3rd, Thun M J, Namboodiri M M, Dockery D W, Evans J S, Speizer F E, Heath C W Jr. Particulate air pollution as a predictor of mortality in a prospective study of U.S. adults. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, 1995, 151(3 Pt 1): 669–674

[28] Ostro B. Outdoor air pollution: assessing the environmental burden of disease at national and local levels. Geneva: World Health Organization (WHO Environmental Burden of Disease Series), No. 5, 2004

[29] Dockery D W, Pope C A 3rd, Xu X, Spengler J D, Ware J H, Fay M E, Ferris B G Jr, Speizer F E. An association between air pollution and mortality in six U.S. cities. New England Journal of Medicine, 1993, 329(24): 1753–1759

[30] Cao J, Yang C X, Li J X, Chen R J, Chen B H, Gu D F, Kan H D. Association between long-term exposure to outdoor air pollution and mortality in China: a cohort study. Journal of Hazardous. Materials (Basel), 2011, (186): 1594–1600

[31] Jing L B, Qin Y and Xu Z Y. Relation of air pollution to mortality in Benxi. Chinese Journal of Public Health, 1999, 15(2): 211–212(in Chinese)

[32] Wang, H., G. Lin, and X. Pan. Association between total suspended particles and cardiovascular disease mortality in Shenyang. Journal of Environment and Health, 2003, 20(1): 13–15(in Chinese)

[33] Xu Z.Y, Liu Y.Q, Yu D.Q, Chen B H, Xu X P, Jing L S, Yu G H.The effect of air pollution on mortality in Shenyang. Chinese Journal of Public Health, 1996, 15(1): 61–64(in Chinese)

[34] Pope C A, Burnett R T, Thun M J, Calle E E, Krewski D, Ito K, Thurston G D. Lung cancer, cardiopulmonary mortality, and long-term exposure to fine particulate air pollution. Journal of the American Medical Association, 2002, 287(9): 1132–1141

[35] Aunan K, Pan X C. Exposure-response functions for health effects of ambient air pollution applicable for China — A meta-analysis. Science of the Total Environment, 2004, 329(1-3): 3–16

[36] Yu F, Wang J N, Cao D. Guideline for Chinese Environmental and Economic Accounting. Beijing: China Environmental Science Press, 2009 (in Chinese)

Acknowledgements

This study was supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No.41371533) , the Chinese Ministry of Environmental Protection’s Fiscal Program “Research on the Establishment of China Environmental Economics Measurement System” (No.1441100040), and Public Utility Research Program of Ministry of  Environmental Protection (No. 201309043).

RIGHTS & PERMISSIONS

2014 Higher Education Press and Springer-Verlag Berlin Heidelberg