英格兰北部城市地区的绿地与空气污染状况差异

《Journal of Environmental Management》：Greenspace and air pollution disparities in urban Northern England

本研究分析了英格兰北部十座城市中NO?污染与绿地空间分布，发现主要城市（工业遗产城市）的剥夺社区和少数族裔群体面临显著更高的NO?浓度和更低的NDVI值，尽管这些区域物理上靠近绿地。绿地可及性虽在贫困地区更高，但常位于交通主干道附近，无法有效降低污染。与地区城市相比，主要城市的环境不平等更突出。研究强调需结合绿色基础设施与减排措施，以应对工业历史遗留的城市规划挑战，助力英国清洁空气战略和2030议程目标。

　　

Maria Val Martin|Leah M. Holland|Paul Brindley

谢菲尔德大学生物科学学院，英国谢菲尔德

摘要

城市环境不平等仍然是英国的一个关键公共卫生问题，尤其是在那些具有工业发展遗留问题的地区。本研究考察了英格兰北部十个城市的空气污染（NO₂）和绿地暴露的空间分布情况，重点关注城市社区。通过使用低层超级输出区域（LSOAs）以及“健康资产与危害获取”和“多重贫困指数”的数据，我们比较了两种类型城市的环境负担：大型工业时代的都市区（主要城市）和受城乡转型影响较大的小型城市（区域城市）。

研究结果显示，在主要城市的城区，尽管这些社区与绿地地理位置相近，但贫困和种族多元化的社区面临的NO₂浓度显著更高，而NDVI（衡量绿地密度和健康状况的指标）则较低。在最贫困的LSOAs中，NO₂水平比最富裕的地区高出33%，是全国平均水平差异的两倍多。虽然贫困地区的绿地可及性通常更好，但这些绿地往往位于主要道路或污染热点附近，从而限制了其健康效益。大约83%的主要城市中植被茂盛的地区仍超过世界卫生组织的NO₂指南标准，这凸显了仅靠绿地本身难以缓解密集交通环境中的污染问题。相比之下，区域城市的城区污染较低，绿地供应更均匀，社会差异也较小。

这些发现强调了需要制定有针对性的、基于当地情况的策略，将绿色基础设施与有效的减排措施相结合，特别是在那些具有浓厚工业遗产的城市中。随着英国努力实现其《清洁空气战略》和《25年环境计划》的目标，了解环境负担如何与地方层面的社会不平等和城市形态相关联，对于设计更加公平、更健康的城市以及履行《2030年议程》的承诺至关重要。

引言

城市地区面临着多种环境压力，这些压力导致了健康不平等，其中空气污染和绿地获取受限是最紧迫的问题之一。在英国，二氧化氮（NO₂）这种与交通相关的污染物仍然是城市空气质量的关键问题，尤其是对脆弱人群而言（DEFRA，2025a）。短期暴露会加剧哮喘和其他呼吸系统疾病，而长期暴露则与心血管和呼吸系统疾病及死亡率增加有关，构成严重的公共卫生风险（COMEAP，2018）。

由于超过80%的英国人口居住在城市地区（DEFRA，2025b），最近的研究强调了空气污染暴露方面的持续社会和空间不平等现象，贫困和种族多元化社区中的污染浓度尤为高（例如，Fecht等人，2015；Fairburn等人，2019；Gray等人，2024）。然而，我们对局部尺度空气污染差异的理解仍存在显著差距，特别是在这些差异与贫困、种族和城市形态之间的空间重叠方面，因此迫切需要精细尺度的空间工具来指导有针对性的、公平的干预措施（DEFRA空气质量专家小组，2025）。

绿地提供了多种协同效益，可以缓解一些环境风险。植被通过沉积和扩散过程有助于减少空气污染（例如，Pugh等人，2012；Hewitt等人，2019），定期接触绿地与改善心理健康和身体健康、降低压力以及减少死亡率有关（例如，Maas等人，2006；Kondo等人，2018；Kumar等人，2019）。然而，绿地的可及性和质量也分布不均。在英格兰，贫困的城市地区通常植被覆盖较少，安全或可使用的绿地也较少（例如，Mears等人，2019，2020；Garkov等人，2024）。

植被指数（如归一化差异植被指数NDVI）在环境健康研究中被广泛用作绿色程度或植被密度的指标，但它们并未涵盖绿地质量的更广泛概念。质量是一个多维概念，包括公园安全性、维护状况、设施、生物多样性、美学价值以及感知的社会可用性等因素（例如，Brindley等人，2019；Mears等人，2020；Koohsari等人，2023）。因此，NDVI仅反映了一个方面——植被覆盖——不能作为衡量绿地质量的全面指标。虽然已经采用了包括实地评估或用户感知质量评估在内的替代方法，但这些方法在大规模研究中仍难以标准化（Koohsari等人，2023）。尽管存在这些测量挑战，但在英国及全球范围内，获得高质量绿地仍然是环境和健康政策的核心目标。

例如，在英国，《2023年环境改善计划》中包含了一项政策承诺，确保英格兰每个人都能在15分钟步行范围内到达高质量的绿地或蓝色空间，认为这是健康、社会公平和环境韧性的关键基础设施（环境保护办公室，2025）。然而，国家级地图显示，仍有超过三分之一的地方当局超过70%的人口无法获得此类绿地，超过十分之一的社区中有90%或更多的家庭在15分钟步行范围内没有绿地（野生动物与乡村联络组织，2023）。

然而，仅仅靠近绿地并不能保证受益。例如，较高的植被密度通常伴随着较低的空气污染，但诸如城市街道峡谷、位于工业走廊附近的旧公园或植被结构等因素可能会滞留污染物，从而削弱了靠近绿地就能保证空气清洁的假设（例如，Abhijith等人，2017；Venter等人，2024）。此外，在贫困地区，绿地通常较小且质量较低，维护不善，生物多样性较低，安全性也较差，从而削弱了潜在的健康效益（例如，Jones等人，2009；Gidlow和Ellis，2011；Mears等人，2019）。

尽管个别研究探讨了空气污染或绿地不平等问题，但很少有研究考察这些环境暴露在不同城市环境中的共变情况。例如，Garkov等人（2024）评估了英格兰各地的环境暴露情况，研究了超过120万个邮政编码区域。他们的研究发现，贫困和城市化程度较高的地区往往经历更高的NO₂和细颗粒物（PM_2.5）水平以及较低的绿地水平，显示出环境风险的社会经济梯度。他们的结果还证实了城市环境中绿地与空气污染之间的负相关关系。然而，他们的横断面设计主要关注城乡差异，而非城市内部或城市层面的变化。此外，关于这些差异如何与不同城市形态下的社会人口统计特征相关联，我们了解得还不够多。

本研究通过调查十个英格兰北部城市的NO₂暴露情况以及绿地NDVI（作为植被密度和健康的衡量指标，常用来反映绿地的“质量”方面）、绿地可及性和社会人口统计不平等情况来填补这些空白。我们使用“健康资产与危害获取”（AHAH）和“多重贫困指数”（IMD）等空间指标，在小范围的地方层面（即低层超级输出区域LSOAs）探讨了NO₂和绿地指标与相对贫困和种族构成的关联。通过比较主要城市和区域城市在规模、发展历史和城市结构方面的差异，我们旨在确定在工业发展主导的城市中，环境不平等是否更为严重。我们还研究了这些差异与社会人口统计因素之间的关联，以及我们的发现如何为通过城市规划和环境政策设计更加公平和促进健康的绿色基础设施提供依据。

研究区域和城市选择

我们的分析集中在英格兰北部的城市，这些城市是根据DEFRA 2021年人口普查的农村-城市分类选定的，以代表不同的城市化背景（DEFRA，2021）（图1）。根据这一分类，五个城市——利物浦、利兹、曼彻斯特和纽卡斯尔被归类为具有主要都市区的城市，而谢菲尔德被归类为具有次要都市区的城市。林肯被归类为具有城市和镇区的城市，而切斯特、斯卡伯勒和卡莱尔则被归类为具有……

结果与讨论

我们研究了城市区域内NO₂浓度、绿地NDVI、绿地可及性、贫困程度（IMD得分和IMD十分位数）以及种族构成（%白人和%非白人）之间的空间关系，区分了主要城市和区域城市。详细的城市级相关性在补充材料中呈现（图S1–S5），各城市的平均指标值在表1中总结。为了说明这些模式，图2显示了年度NO₂

局限性

在解释研究结果时，应考虑几个局限性。首先，我们的分析基于2019年的模型年平均NO₂浓度数据，这些数据来自AHAH v4数据库。自那时以来，包括谢菲尔德、利兹和曼彻斯特在内的英格兰北部几个主要城市实施了清洁空气区和其他地方性干预措施，这些措施可能有助于降低NO₂浓度（DEFRA，2025a）。

结论

本研究考察了英格兰北部十个城市的空气污染和绿地暴露的空间不平等现象，强调了环境负担和效益在贫困程度和种族方面的不均衡分布。通过使用高分辨率的LSOA级数据比较主要城市和区域城市之间的模式，我们发现这些差异在历史上以工业为主的城市中更为明显且具有结构性。

在主要城市中，这些城市的发展……

CRediT作者贡献声明

Maria Val Martin：概念化、方法论、正式分析、调查、可视化、撰写——初稿、监督、项目管理、资金获取。Leah M. Holland：软件、调查。Paul Brindley：概念化、方法论、资源、可视化、撰写——审阅与编辑。

资金来源

Maria Val Martin感谢UKRI未来领导者奖学金计划（MR/T019867/1 和 UKRI2059）的支持。

利益冲突声明

作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：Maria Val Martin报告称获得了英国研究与创新的财务支持，并与DEFRA空气质量专家小组存在咨询和顾问关系。其他作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。