新加坡研究团队揭示全球地表臭氧污染与心血管病早逝负担城乡不平等性
新加坡研究团队揭示全球地表臭氧污染与心血管病早逝负担城乡不平等性
2024年9月23日，新加坡国立大学孙海桐团队在Cell Press细胞出版社期刊One Earth上发表了一篇重要研究成果。该研究通过融合四套高分辨地表臭氧浓度数据库，评估了1990-2019年间长期臭氧暴露导致的心血管疾病诱因早逝负担，并特别关注了“城乡臭氧悖论”，即农村地区的臭氧污染高于邻近城市地区的现象。研究发现，长期暴露于环境臭氧与心血管疾病引发的过早死亡风险相关，且农村住民的臭氧暴露水平整体高于城市居民。研究呼吁关注反直观环境现象与城乡环境健康公正问题，并提出了缓解农村高臭氧污染的策略，如城市向可持续能源结构的转型，减缓农业源前体物排放，和控制全球甲烷水平。
研究亮点
- 全球农村住民的臭氧暴露水平比邻近城市居民高7.7 ppb浓度。
- 臭氧会增加心血管病变风险，但长期臭氧暴露所致使的心血管诱因早逝负担被忽视。
- 全球归因于臭氧暴露的心血管病死亡人数从1990年的40万增加至2019年的58万。
- 臭氧污染加剧、人口扩张与老龄化是心血管病早逝负担加重的三大驱动因素。
文章简介
越来越多的证据表明地表大气臭氧（O3）污染与心肺疾病存在风险关联。然而以往的环境健康影响评估研究只考虑了O3暴露导致的呼吸系统疾病相关的早逝，完全忽视了心血管病作为诱因的死亡。因此，本研究整合了多个完善的高分辨地表O3浓度数据库，以精确追踪1990年至2019年间的人群暴露水平。研究还通过系统综述汇总了最新发表的暴露剂量效应关系，用以估算归因于O3暴露的心血管病早逝负担。纵览全球，早逝负担从1990年的404,200（95%不确定性区间216,400–605,200）攀升至2019年的581,900（306,300–905,800），这一数字证实了既往研究对O3相关健康负担的严重低估。回望过去三十年，农村住民的O3暴露浓度比邻近城市居民高 7.7±1.8 ppb，这揭示出一个长期被忽视的城乡环境不平等性问题。研究建议应加大对O3污染严重的农村地区，特别是心血管疾病发病率高的地区防治力度。
作者专访
Cell Press细胞出版社特别邀请孙海桐助理教授代表研究团队进行了专访，进一步详细解读了这项研究。
问：是什么重要因素促使您对‘城乡臭氧悖论’开展了此项研究？
“城乡臭氧悖论”指的是城区的人为源排放远高于乡村偏远地区，但地表臭氧的浓度反而是农村更高的这一反直觉的地理学现象。研究者从事这一课题研究已有四年多，契机源于2018年使用便携式空气质量监测设备时发现郊区、农村和山区的臭氧浓度普遍高于市区。在剑桥大学化学系下大气科学中心攻读博士期间，受益于导师Alex Archibald的指导，以及全球前沿的数值模拟与机理探索研究平台提供的资源，研究者确认了“城乡臭氧悖论”这一社会地理学因素驱动的自然地理学现象，因此决定深入研究这个颇具现实意义的课题。
问：在进行本研究的过程中遇到了哪些困难，又是如何克服的？
最大的挑战在于冲破直观认知与传统观念。人们普遍下意识地认为“城市污染高于农村”，但臭氧恰恰呈现反直观的城乡浓度差异。美国环保署（EPA）基于截至2018年的发表物，于2020年发布的综合评估报告中称：“臭氧与心血管损伤的关联证据尚待补充。”因此，许多学者在评估臭氧危害时未将心血管风险纳入考量。在2024年，EPA的这句总括性陈述显得些许保守且过时了。因此，研究团队决定发起挑战，并谨慎求证。在构建数据库时，对算法做了更高层级的多重稳健性测试；在评估臭氧对心血管健康影响的证据时，综合考察宏观流行病学与微观病理学的研究。最终，这项工作得到了来自EPA首席环境流行病学家的支持，并鼓励研究团队坚守这种求索精神。
问：世界卫生组织（WHO）在2021年新修订的《全球空气质量指南》中，对地表臭氧污染给定了新的标准。在此背景下，本研究所呈现的几个主要新发现的重要意义是什么，尤其是对下一版《指南》的修订？
研究团队在研究中做了估算：如果实现2021年版WHO《指南》的臭氧污染控制最终目标，即暖季最大八小时指标下环境臭氧浓度不超过60 μg/m3（约合30 ppb），理论上可以避免2019年全球所有因长期臭氧暴露导致的心血管病早逝，因为这一目标低于当前流行病学研究证据所指示的风险阈值（约35至40 ppb）。研究人员认为60 μg/m3是一个比较理想化的标准，下一版《指南》进一步收紧标准的可能性不大，但后续的观察性环境流行病学研究仍需持续关注暴露阈值的界定。目前，全球人口的暖季臭氧最大八小时暴露平均水平约为50 ppb。如果将标准设定为45 ppb，预计可避免约80%的臭氧相关心血管病早逝。所以，45 ppb或许是未来可行的过渡性标准。
问：基于该研究的成果，研究团队后续有意围绕哪些研究方向开展相关工作？
研究团队致力于改善环境质量和提升人群健康福祉的研究永无止境。未来三至五年内，计划进一步优化全球地表大气臭氧浓度的历史回溯和未来展望数据库，对全球代表性城市开展更高时空分辨率的臭氧特征分析。同时，将基于大气化学机理开发计算效率更高的新型诊断指标以辅助指导区域性臭氧污染控制，并评估臭氧暴露与多种不良健康结局之间的风险关联。期待不久的将来能与Cell Press再次携手合作。