夜间人工光对睡眠与心理健康影响的异质性研究：基于2SLS增强地理空间数据建模与地相关分析

本研究针对城市化进程中夜间人工光(ALAN)污染加剧的公共卫生问题，采用全球NPP-VIIRS-like夜间灯光数据与人口分布图，通过两阶段最小二乘法(2SLS)模型首次系统评估了美国500个城市人口加权O-ALAN对睡眠不足和心理健康的影响。研究发现O-ALAN每增加十倍会导致心理困扰率上升8.05%、睡眠不足率增加4.99%，且教育水平和城市化程度显著调节该效应，为光污染防控政策提供了重要科学依据。

　　

随着城市霓虹点亮夜空，一种新型环境污染物——夜间人工光(Artificial Light at Night, ALAN)正悄然改变人类健康格局。全球约80%人口已无法观测自然星空，40%人群因ALAN导致眼睛夜间适应功能受损。更令人担忧的是，20世纪后期部分城市光污染每年以5%-20%的速度递增。这种无处不在的光污染虽无直接毒性，但通过抑制褪黑素分泌、干扰昼夜节律等复杂途径，可能引发睡眠障碍和抑郁焦虑等心理问题。然而现有研究多局限于小样本或实验室环境，且对户外ALAN(O-ALAN)的健康影响认知不足，特别是缺乏考虑社会经济内生性的因果分析。

武汉大学的研究团队创新性地将卫星遥感与流行病学方法结合，利用2013-2019年全球NPP-VIIRS-like夜间灯光数据（500米分辨率）和美国SDOH数据库，首次在人口加权的精细尺度（人口普查区）量化了O-ALAN的健康效应。通过两阶段最小二乘法(2SLS)模型校正经济内生性，研究人员揭示了光污染与健康间的因果链条：O-ALAN每增加十倍，心理困扰患病率显著升高8.05±0.04%，睡眠不足率增加4.99±0.07%。值得注意的是，高等教育人群对ALAN的心理敏感性更强，而低教育群体更易出现睡眠问题；城市化程度则同步放大ALAN对两者的负面影响。

数据来源与处理
研究整合了2000-2023年全球NPP-VIIRS-like夜间灯光数据集（单位：nW/cm²/sr），通过交叉传感器校准确保数据连续性。结合LandScan人口分布图，计算人口普查区级别的年度人口加权O-ALAN暴露值。健康结局指标来自SDOH数据库的频繁心理困扰和短睡眠持续时间患病率。

描述性统计与空间格局
分析涵盖美国本土500个大城市的26,678个人口普查区。高O-ALAN区域（>中位数35.47 nW/cm²sr）的心理困扰率（14.68% vs 13.2%）和短睡眠率（37.26% vs 35.37%）均显著高于低暴露区，且呈现明显的空间聚集特征。

主要发现
2SLS模型证实O-ALAN与健康结局存在剂量-反应关系。教育水平呈现"双刃剑"效应：大学学历者心理困扰对ALAN的弹性系数（0.21）是低学历者（0.11）的1.9倍，但睡眠影响呈现相反模式。城市化梯度分析显示，核心城区居民的健康风险增幅最为显著。

结论与讨论
该研究首次在生态学研究中采用人口加权暴露评估和工具变量法，突破性地证实O-ALAN是独立于社会经济因素的健康风险源。发现的教育水平异质性提示：高学历人群可能因夜间电子设备使用加剧光暴露，而低学历群体或受限于遮光设施不足。研究为《健康》杂志提供了光污染健康风险评估的方法学范式，对城市规划中智能照明设计和健康城市建设具有重要指导价值。Ruoyu Dong等学者强调，未来需结合个体生物标志物监测，进一步阐明ALAN影响健康的分子机制。