中国人群生命早期空气污染和不适宜温度暴露的疾病负担评估

中国人群生命早期空气污染和不适 宜温度暴露的疾病负担评估 Healthimpactsfromhumanearly-lifeexposuretoairpollutionandnon-optimaltemperatureinChina 北京大学 2023.11.23 PekingUniversityNovember23,2023 项目研究人员 朱彤 北京大学环境科学与工程学院 教授 薛涛 北京大学公共卫生学院 研究员/助理教授 艾思奇 北京大学环境科学与工程学院 博士后 李芳洲 北京大学环境科学与工程学院 博士后 佟明坤 北京大学公共卫生学院 研究生 王若涵 北京大学公共卫生学院 研究生 康宁 北京大学公共卫生学院 研究生 鲁鸿 北京大学公共卫生学院 研究生 倪雪秋 北京大学公共卫生学院 研究生 致谢 本研究由北京大学统筹撰写，由能源基金会提供资金支持。 ACKNOWLEDGEMENT ThisreportisaproductofPekingUniversityandisfundedbyEnergyFoundationChina. 目录 摘要1 第一章研究背景5 1.空气污染与气候变化影响人群健康5 2.生命早期是空气污染与气候变化危害的敏感期7 3.空气污染和气候变化对生命早期的影响8 3.1空气污染和不适宜温度造成受孕困难和妊♘失败，减少新生儿人数8 3.2空气污染和不适宜温度损害孕妇健康，增加妊♘期高血压与糖尿病风险9 3.3空气污染和不适宜温度导致不良出生结局9 3.4空气污染和不适宜温度增加儿童死亡与疾病风险10 3.5空气污染与气候变化相关疾病负担或被低估11 4.准确估算生命早期疾病负担的意义与技术瓶颈13 4.1定量疾病负担是判定环境质量标准的重要参考数据13 4.2我国生命早期疾病负担评估的技术瓶颈14 5.研究内容15 第二章研究方法16 1.暴露反应关系评估16 1.1文献荟萃方法16 1.2基于多中心研究设计的导函数方法19 1.3人群数据21 2.疾病负担评估23 3.儿童空气污染暴露的不公平性评估26 第三章研究结果27 1.细颗粒物导致的生命早期疾病负担27 1.1细颗粒物污染情况及疾病负担概述27 1.2孕期PM2.5暴露与死胎29 1.3孕期PM2.5暴露与婴儿死亡32 2.沙尘导致的生命早期疾病负担37 2.1沙尘污染情况37 2.2全生命周期沙尘暴露与五岁以下儿童死亡38 2.3全生命周期沙尘暴露与儿童急性下呼吸道感染43 2.4全生命周期沙尘暴露与儿童贫血48 3.臭氧导致的生命早期疾病负担53 3.1臭氧污染情况及其疾病负担概述53 3.2臭氧长期暴露与儿童低出生体重54 3.3臭氧长期暴露与五岁以下儿童死亡58 4.温度导致的生命早期疾病负担63 4.1气候变化趋势及其疾病负担概述63 4.2未来气候变化带来的超额死胎65 5.儿童场所暴露的不公平性评估68 5.1我国各类教育场所地理分布68 5.2我国各类教育场所污染物暴露水平70 5.3我国各类教育场所暴露的不公平性评估83 第四章主要结论与展望87 参考文献90 摘要 人类生命早期经历不良环境暴露或不利于健康的生活条件会对整个生命周期的健康产生影响。从受孕到孩子两岁生日的生命早期1000天被确定为未来成长和发展最关键的时期，也是干预最重要的时期。然而，生命早期的不良环境暴露如何影响健康尚未得到全面评估，这阻碍了有效干预的实施。胎儿和婴儿由于其特殊的生理状况更容易受到有害暴露的影响。因此，生命早期暴露所致的疾病负担是一个亟需关注的重大公共卫生问题。2019年，全球疾病负担 （Globalburdenofdisease,GBD）研究首次确定怀孕期间暴露于空气污染是导致妊♘期缩短和低出生体重的风险因素，进而增加了新生儿死亡率。 空气污染位列全球死亡负担危险因素的第四位，其中相关疾病负担的很大一部分归因于生命早期的暴露。既往证据已提示生命早期暴露于空气污染与一些不良结果相关，例如死胎、早产、低出生体重、急性呼吸道感染、婴儿发育迟缓、儿童肥胖和儿童认知或心理疾病，如自闭症，其中部分已被确定为儿童死亡的主要原因。根据GBD评估，2019年，可归因于细颗粒物（PM2.5）暴露的早产进一步导致了196,800年的寿命损失。然而，还有很多与生命早期空气污染暴露有关的不良结局没有纳入疾病负担评估，比如其他导致早产或低出生体重的空气污染风险因素（例如臭氧[O3]）和PM2.5的其他关键结果（例如死胎），这将很大程度上低估生命早期空气污染暴露的疾病负担。未来纳入更多暴露和结局的组合来全面评估其疾病负担势在必行。 气候变化已被确定为21世纪人类健康的主要威胁，不适宜温度相是衡量气候健康影响的关键指标，生命早期暴露于不适宜温度也会在生命过程中造成沉重的疾病负担。2019年，GBD首次将高温和低温暴露纳入了疾病负担评估的风险因素中。然而，最新研究表明不适宜温度暴露还可能与儿童死亡之外的健康风险有关，例如，孕期热浪暴露被认为将增加一类特殊的死亡风险——死胎。为了全面评估不适宜温度的健康影响，需要对不适宜温度的暴露反应函数进行全面评估，重点关注特定生命早期不良结局。 此外，胎儿和儿童容易受到不良环境因素的影响，使得生命过程中的疾病负担不成比例地归因于生命早期暴露，这被称为环境不平等的问题。该风险人群由于处于特定的人生阶段，如怀孕、活产或儿童，可能呈现出独特的空间模式分布，与一般人群的分布不同。如果风险人群与暴露水平空间存在关联，生命早期暴露导致的不平等将进一步扩大。因此，为了最大程度地从减污降碳工作中达到健康获益，需要对生命早期暴露的不平等进行评估。 针对上述当前所需评估的重要内容，作为全球疾病负担研究建立的系统方法的补充，本项目进行了一系列分析以全面评估生命早期空气污染和气候变化暴露的疾病负担。简而言之，GBD完成了迄今最先进的PM2.5和不适宜温度暴露的估计，以及集中于活产儿中的疾病负担评估。因此，本项目侧重于气候变化对健康的影响。我们重点关注了对气候变化更敏感的空气污染物（包括O3和来自沙尘和野火的PM2.5），并综合全面地考虑了生命早期历程，包括产前阶段、新生儿阶段和早期儿童阶段（<5岁）。评估基于证据整合（即Meta-analysis）或从中低收入国家的流行病学研究外推的方法获得暴露反应函数，在此基础上将其应用于中国，完成疾病负担评估。主要结果总结如下： 1、气候变化显著影响生命早期健康水平，无论是高温热浪还是与气候相关的PM2.5暴露，在中国均造成了相当大的死胎和儿童死亡负担。 根据GBD研究的已知内容，不适宜温度暴露每年约导致893例新生儿死亡、1004例子儿童死亡；除此之外，本研究还发现，热浪暴露将导致更隐蔽的死胎负担，在SSP585的典型增温情景下，未来死胎疾病负担预计每年将增加7122例。GBD研究中，生命早期环境暴露的疾病负担以孕期PM2.5为主：在我国，孕期PM2.5暴露平均导致出生体重降低22克、妊♘期平均缩短1周，从而间接导致每年7729例新生儿死亡；妊♘后PM2.5暴露每年增加儿童下呼吸道感染17642例，导致五岁以下儿童死亡10950例。尽管，多少研究认为PM2.5暴露疾病负担主要源于人为源排放，然而，世界卫生组织《全球空气质量指南》指出沙尘和黑炭可能更具健康危害，而无论是富含黑炭的野火排放还是沙尘天气导 致的PM2.5暴露均与气象条件密切相关，提示了气候可能通过影响生命早期PM2.5暴露危害儿童健康。本研究团队曾估算野火PM2.5暴露预计每年导致我国儿童出生体重平均下降14克，进而导致19055例五岁以下儿童死亡。本项目进一步估算了生命早期沙尘PM2.5的健康危害：在五岁以下儿童中，每年约增加下呼吸道感染患病人数增加4100例，增加贫血患病人数542847例，增加其超额 死亡19764例。 2、相比PM2.5、O3是一种对气象条件更敏感的空气污染物，本研究发现生命早期O3暴露也可能对新生儿和5岁以下儿童造成严重的健康损伤，部分健康负担与PM2.5相当。 本项目发现孕期O3暴露与新生儿低出生体重显著相关，在我国，O3暴露平均导致低出生体重降低41克。与PM2.5类似，生命早期O3暴露也显著增加五岁以下儿童死亡风险。根据本研究估算，O3暴露每年约导致2600例五岁以下儿童死亡，占总死亡比例的1.5%；与之对比，PM2.5暴露导致2.5%婴儿死亡，整体而言，PM2.5仍是危害生命早期健康的主要空气污染物。 3、由于幼龄儿童活动场所（幼儿园和小学）与居民区分布基本一致，本研究并未发现由于空气污染分布差异导致的暴露不公平问题。 为了提高生命早期暴露评估的准确性，并探索其中的不公平性，本项目进行了一系列基于兴趣点（POI）的PM2.5、O3和NO2暴露评估。然而，本项目没有发现明确的证据表明幼儿园或小学的暴露水平高于居住地。仅针对大学或以上教育机构，暴露水平才相对较高。例如，在2020年，居民区（参考）、幼儿园、小学、中学和大学以上机构的人口加权平均PM2.5暴露水平分别为35.03、35.15、34.64、34.75和37.22μg/m3。需要指出，关于儿童暴露行为数据的有限、并且本项研究解释了生命早期环境暴露疾病负担具有复杂性，关于健康公平性仍需要开展深入研究。 2015年我国生命早期空气污染与气候变化的疾病负担评估 第一章研究背景 1.空气污染与气候变化影响人群健康 空气污染和气候变化是当今世界面临的重大环境问题，它们对人类健康产生了严重的影响。随着工业化和城市化的快速发展，空气污染成为全球范围内的关注焦点。大气中的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等有害物质不仅直接影响空气质量，还可能引发一系列呼吸系统疾病、心血管疾病等健康问题。对于成人，细颗粒物（PM2.5）暴露可增加肺癌、缺血性心脏病、卒中等致死性疾病的风险，并可能与慢阻肺、糖尿病和退行性神经疾病存在关联[1-6]。空气污染（包括室内和室外空气污染）导致全球超过667万例过早死亡，占总体过早死亡的11.8%。在中国，据估计，2017年有124万人（95%置信区间[CI]：108万至140万）的死亡可以归因于空气污染，其中包括851,660人（95%CI：712,002至990,271）因环境PM2.5污染导致的死亡，271,089人（95%CI：209,882至346,561）因室内固体燃料燃烧导致的家庭空气污染，以及178,187人（95%CI：67,650至286,229）因环境臭氧污染导致的死亡[7]。此外，WHO发布的2021版《全球空气质量指南》首次针对黑碳、超细颗粒物和源于沙尘暴的颗粒物提供了定性说明，提示这些空气污染物的潜在健康危害（https://www.who.int/zh/news-room/questions-and-answers/item/who-global-air-quality-guidelines）。 近年来，我国实施一系列大气污染防治政策措施，空气质量显著改善，但PM2.5仍然是我国最主要的大气污染问题，臭氧（O3）是对我国空气质量影响排第二位的污染物。据《中国碳中和与清洁空气协同路径年度报告(2022)》，2021年，全国339个地级以上城市PM2.5浓度平均为30μg/m3，相比2015年下降34.8%；PM2.5年均浓度达到国家环境空气质量二级标准的城市数量上升到238个，较2015年增长131%，显示出大气污染防治持续推进已取得显著成绩，但仍有约100个城市PM2.5年均浓度未能达标。339个城市O3日最大8小时平均浓度第90百分位数的均值为137μg/m3，比2020年下降0.7%；全国及重点区域O3浓度三年滑动平均值在2017-2019年后普遍呈现持平或小幅下降态势。2021年 O3浓度年评价不能达标的城市数量为50个，约为PM2.5不达标城市的一半[8]。 气候变化是影响人群健康的最大安全威胁之一，关乎人类的生存和可持续发展[9]。20世纪中叶以来，我国气温与