加州学龄儿童哮喘发病的社会经济差异：PM2.5暴露的健康不平等研究

《GeoHealth》：Socioeconomic Disparities of Asthma Incidence Attributable to PM2.5 Exposures for Schoolchildren in California

本研究揭示了美国加州学龄儿童因环境细颗粒物（PM2.5）暴露导致的哮喘发病存在显著社会经济差异。通过高分辨率卫星数据与健康影响评估模型，发现弱势社区（高少数族裔比例、低教育水平及贫困地区）的儿童PM2.5暴露量更高（2.07–2.96 μg/m3），且交通排放是主要驱动因素。2016年PM2.5暴露导致全州34,537例新发哮喘（95% CI=19,090–52,493），其中种族差异最为突出（每10万人新增209例）。研究呼吁通过零排放车辆等长期策略缓解健康不平等。

　　

1 引言

儿童哮喘是美国严重的公共卫生问题，约600万0-17岁儿童患病。环境因素如空气污染被视为哮喘风险因素，已有研究报道人群PM_2.5暴露与哮喘症状恶化相关。儿童因肺部及免疫系统尚未发育完全，且活动量和空气吸入量高，比成人更易受空气污染引发的呼吸系统疾病影响。美国环保署（EPA）2019年综合科学评估指出，有“充分”证据表明儿童对PM_2.5的健康风险更高。

PM_2.5暴露对弱势人群（如少数族裔、低教育水平及贫困人口）的影响尤为严重。在加州，PM_2.5差异主要由道路交通排放导致，且与弱势社区更高的道路密度和交通流量相关。这种暴露不平等可能加剧学龄儿童哮喘等健康结局的差异。尽管儿童呼吸功能是终身健康的关键决定因素，但PM_2.5对学龄儿童哮喘健康差异的系统性评估仍较缺乏。

本研究首次通过健康影响评估量化加州学龄儿童长期环境PM_2.5暴露与哮喘发病的差异，并分析排放源贡献。区别于以往针对全人群的研究，本研究聚焦具体学校及在校儿童，为制定针对性干预措施提供依据。

2 方法

2.1 公立学校位置与入学数据

研究基于2016年加州学校校园数据库（CSCD）确定公立学校（K-12，年龄5-18岁）位置，并结合加州教育部数据获取各校入学人数。最终纳入9,811所公立学校，共6,146,236名学生。

2.2 卫星反演PM_2.5浓度

采用2016年加州1公里分辨率卫星气溶胶光学厚度（AOD）数据，结合土地利用参数和气象因素，通过混合效应模型估算PM_2.5浓度。模型验证显示站点交叉验证R2=0.73，观测交叉验证R2=0.81。学校特定PM_2.5暴露以学校点位所在网格的平均浓度代表。

2.3 社会脆弱性指标

从美国社区调查（ACS）2012-2016年数据中提取街区组（block-group）水平的社经指标，包括少数族裔百分比、贫困百分比（收入低于联邦贫困线2倍）及低教育水平百分比（25岁以上无高中文凭人口比例）。基于加州学区政策和家校距离中位数（0.66-1.41英里）的合理性，将学校所在地的社经特征视为学生社区暴露代理。

2.4 PM_2.5排放源分析

使用排放清单与代理指标分析学校周边PM_2.5来源。计算学校与高速公路距离，并获取最近交通计数器的年平均日交通量（AADT）。同时利用加州空气资源委员会（CARB）设施级PM_2.5排放数据库（CEIDARS）。

2.5 健康影响评估

采用美国EPA环境效益映射与分析程序（BenMAP）中的健康影响函数，计算PM_2.5暴露导致的学龄儿童新发哮喘病例数。浓度反应函数（CRF）基于Khreis等Meta分析结果（6-18岁儿童OR=1.04/μg/m3）。基线哮喘发病率来自健康指标与评估研究所（IHME）2016年加州县级数据，通过年龄对数-发病率对数回归模型估算5-18岁年龄别发病率。

2.6 暴露与健康差异量化

使用广义加性模型（GAM）分析PM_2.5暴露及哮喘发病率与社经指标的非线性关系，以百分位数差异（如1st vs. 99th）表示 disparities。

3 结果与讨论

3.1 描述性统计

2016年加州公立学校年平均PM_2.5浓度为9.2 μg/m3（SD=2.0），区域差异显著：圣华金河谷空气盆地最高（11.4 μg/m3），南海岸盆地次之（10.8 μg/m3）。

3.2 学龄儿童PM_2.5暴露的社会差异

调整人口密度后，PM_2.5暴露差异与种族关联最强（2.96 μg/m3），其次为低教育水平（2.11 μg/m3）和贫困（2.07 μg/m3）。种族差异的独立性提示居住隔离与排放源分布不均的影响。

3.3 学校区域PM_2.5排放特征

近高速公路（<250米）的学校周边社经脆弱性最高（标准化比例1.19-1.23）。高交通量（AADT>27.6万/日）学校对应更高的少数族裔（1.44倍）、低教育（1.65倍）及贫困（1.30倍）比例。设施排放（CEIDARS）与脆弱性正相关，但因空间分布稀疏，关联弱于交通源。

3.4 PM_2.5相关哮喘发病负担

2016年PM_2.5暴露导致全州每10万学龄儿童新增562例哮喘（95% CI=311-854），绝对病例数34,537例。南海岸盆地总负担最重（15,923例），圣华金河谷发病率最高（667例/10万人）。敏感性分析使用Tétreault等CRF结果略高（+9.1%），但趋势一致。

3.5 哮喘发病的不平等性

哮喘发病率与社经指标显著相关（p<0.0001），脆弱社区儿童负担更重。种族差异最突出（每10万人新增209例），低教育水平和贫困分别导致128例和85例差异。贫困率>40%时哮喘风险陡升，提示阈值效应或营养、行为等效应修饰作用。

3.6 研究局限性

包括1公里分辨率PM_2.5可能低估局部峰值、基线发病率非街区组尺度、未考虑课后活动轨迹、缺乏亚组特异性CRF，以及未评估短期暴露对哮喘恶化的影响。

4 结论

本研究揭示加州学龄儿童PM_2.5相关哮喘发病存在显著社会经济差异，尤其以种族不平等最为突出。基于学校尺度的精细化评估为靶向干预提供依据。通过零排放车辆推广等长期减排策略，可协同降低PM_2.5水平与健康不平等。未来需结合多维度风险因素制定综合公共卫生措施。