饮用水硝酸盐污染对出生结局的影响：基于加州社区供水系统的因果证据

本研究针对美国饮用水硝酸盐污染普遍但健康影响不明的问题，通过构建加州社区供水系统月度硝酸盐数据与个体出生记录的创新性关联数据集，采用面板固定效应模型分析发现：妊娠中期暴露于当前监管限值（10mg/L）以下但≥5mg/L的硝酸盐水平，会导致早产和低出生体重概率分别增加1.2和1个百分点（相对增幅达15%和17%），提示现行监管阈值可能不足以保护胎儿健康。

　　

在美国，每年有超过2300万人依赖违反《安全饮用水法案》（SDWA）标准的社区供水系统，但饮用水污染的健康影响研究却远落后于空气污染领域。这种认知差距主要源于高频水质数据的缺乏，尤其是像硝酸盐这类由农业施肥导致、处理成本高昂的污染物。虽然现行10mg/L的监管限值旨在预防高铁血红蛋白血症（"蓝婴综合征"），但近年流行病学研究暗示，即使低于该限值的暴露仍可能与不良出生结局相关。

为破解这一难题，来自科罗拉多大学博尔德分校的研究团队创新性地整合了加州社区供水系统（CWS）2016-2019年的月度硝酸盐监测数据与加州公共卫生部（CDPH）的个体出生证明，构建了覆盖妊娠各阶段的暴露评估体系。通过面板固定效应模型控制供水系统和时间固定效应，并采用工具变量校正妊娠时长与暴露的关联，研究首次揭示了SDWA合规范围内的硝酸盐污染对出生结局的因果影响。相关成果发表于《Journal of Environmental Economics and Management》。

研究关键技术包括：1）地理编码匹配母亲住址与供水系统边界；2）构建妊娠三阶段特异性硝酸盐暴露指标（最大月浓度及≥5mg/L阈值指标）；3）采用双向固定效应模型（water system × year）控制时空混杂；4）开发全妊娠期暴露工具变量解决内生性问题。

【研究结果】
背景：硝酸盐在体内可转化为亚硝酸盐，通过形成高铁血红蛋白干扰氧运输，且可能通过亚硝胺生成或氧化应激损伤胎盘功能。

数据：研究涵盖加州所有CWS的月度硝酸盐检测数据（2016-2019）与同期约150万例出生记录，通过地址匹配精确关联暴露与结局。

实证策略：模型设定为Y_isy
=βNitrate_it
+γX_i
+α_sy
+ε_isy
，其中Nitrate_it
采用三阶段最大月浓度或≥5mg/L指示变量，X_i
包含母亲年龄、种族等协变量。

结果：

• 第二 trimester（妊娠中期）暴露于5-10mg/L硝酸盐使早产（PTB）和低出生体重（LBW）风险分别增加1.2pp和1pp（相当于样本均值的15%和17%），出生体重降低15.3克（0.47%）
• 工具变量分析证实第三 trimester暴露的"保护效应"实为妊娠时长测量误差所致
• 敏感性分析显示结果在排除极端早产、调整降水因素后仍稳健

结论：
本研究首次证实SDWA合规范围内的硝酸盐污染（5-10mg/L）会通过妊娠中期暴露机制损害胎儿发育，其效应规模与空气污染研究相当。考虑到出生健康对长期人力资本积累的关键作用（如Behrman和Rosenzweig 2004年提出的胎儿起源假说），现行10mg/L监管限值可能需要重新评估。模拟表明将限值降至5mg/L可显著减少相关不良结局。该发现不仅拓展了环境经济学对"隐性污染"成本的认识，也为全球农业区的水质监管提供了科学依据。

讨论部分特别指出，相比既往使用孕期平均暴露的研究（如Sherris et al. 2021），高频监测数据能捕捉急性暴露的生物学效应，这解释了为何第二 trimester（器官形成关键期）表现出最强关联。研究局限在于未能区分不同氮物种（如亚硝酸盐与硝酸盐）的独立效应，未来需结合生物标志物深化机制探索。