改良炉灶改善卢旺达农村家庭空气质量与呼吸健康的随机对照研究

为解决传统烹饪方式导致的家庭空气污染(HAP)健康风险，研究人员在卢旺达农村开展随机对照试验，评估Save80改良炉灶(ICS)对PM0.3-2.5、BC（黑碳）、BrC（棕碳）等污染物暴露及呼吸健康的影响。结果显示ICS用户烹饪时间减少34%，PM0.3-2.5降低77%，咳嗽症状减少11%，肺功能衰退减缓，为发展中国家清洁烹饪干预提供重要证据。

　　

在撒哈拉以南非洲地区，约93%的农村家庭仍依赖生物质燃料进行烹饪，这种传统烹饪方式产生的家庭空气污染(HAP)每年导致全球320万人过早死亡。卢旺达农村地区尤为典型，66%家庭使用三石灶台，室内PM_2.5浓度高达93μg/m³，远超WHO标准。长期暴露于烹饪排放物中的黑碳(BC)、多环芳烃(PAH)等污染物，显著增加呼吸道感染、慢性阻塞性肺病(COPD)等疾病风险，妇女儿童受害尤甚。尽管改良炉灶(ICS)被推广为过渡性解决方案，但其实际健康效益在不同地区存在显著差异，东非地区缺乏系统性评估数据。

针对这一重大公共卫生问题，德国莱布尼茨对流层研究所(TROPOS)联合Buana e.V等机构的研究团队，在《Scientific Reports》发表了一项为期3年的随机对照研究。研究人员选择卢旺达Musanze和Gatsibo两个典型农村地区，对1001名成年人进行分组干预，通过标准化问卷、肺功能测试(FVC、FEV₁、PEF)和实时污染物监测，系统评估Save80炉灶对呼吸健康和室内空气质量的影响。这项研究首次在东非地区同步检测了PM组分(EC、OC、BC、PAH)与健康指标的长期变化关系。

研究采用三项关键技术方法：(1)随机对照试验设计，将参与者分为传统烹饪组(n=621)和ICS干预组(n=380)，进行基线(2019)和随访(2022)两轮评估；(2)便携式背包监测系统实时测量PM_0.3-2.5、BC(MA200微烟度计)和BrC(五波长吸光测定)；(3)热光分析法(EUSAAR-2协议)和GC-MS分析滤膜样品的有机碳(OC)、元素碳(EC)及22种PAH化合物。

【主要结果】

1. 污染物暴露显著降低
   与传统三石灶相比，Save80用户烹饪时间缩短34%(46.6→30.8分钟)，PM_0.3-2.5暴露降低77%(167→38μg/m³·h)，其中BC下降50%(60→30μg/m³·h)，BrC降幅达78%。滤膜分析显示有机碳(OC)减少58%，但元素碳(EC)呈现63%的非显著上升，反映ICS燃烧更充分的特点。

1. 呼吸健康改善
   随访发现ICS组咳嗽发生率降低11%(29%→18%)，痰量减少9%。肺功能测试显示ICS组用力肺活量(FVC)高于对照组(2.82 vs 2.74L)，且三年间FVC自然衰退幅度显著减小(△FVC=-20 vs -160mL)。但FEV₁/FVC比值等指标未见组间差异。

2. PAH暴露的复杂性
   尽管总PAH₂₂降低20%，但EPA优先控制的13种致癌PAH反增1μg/m³，其中苯并(a)芘等高位PAH显著增加，可能与ICS高温缺氧燃烧特性有关，提示需要更全面的毒性评估。

【结论与意义】
这项研究首次证实Save80炉灶能显著降低卢旺达农村的PM和碳质气溶胶暴露，缓解呼吸症状并延缓肺功能衰退。但EC/OC比值升高(0.14→0.48)和部分PAH增加的现象，提示ICS仍存在潜在健康风险。研究为制定阶梯式清洁烹饪政策提供了关键数据：在电力/燃气基础设施不足的地区，ICS可作为过渡方案，但需配合通风改善和用户教育。未来应优化燃烧设计以减少高温PAH生成，并延长随访评估心血管等远期健康效应。

该成果的特殊价值在于：①采用金标准的随机对照设计，克服了观察性研究的混杂偏倚；②创新性地同步监测物理暴露(PM)与化学组分(BC/PAH)；③长达3年的随访捕捉到传统短期研究难以发现的肺功能变化。这些方法学创新为全球HAP研究建立了新范式，尤其对资源有限的非洲地区具有重要指导意义。