健康导向的大气组分差异毒性研究：清洁空气与气候行动的新策略

这篇综述系统阐述了大气组分（包括温室气体GHGs和PM2.5等污染物）的共同来源与差异健康效应，提出基于黑碳（BC）等关键组分的毒性差异优化清洁空气与气候行动的策略框架，为最大化健康效益提供科学依据。

　　

1. 引言

全球疾病负担（GBD）研究显示，大气组分相关环境暴露每年导致约1190万例过早死亡，涵盖PM_2.5、O₃等污染物及极端温度等气象因素。现有研究多基于单一暴露效应，忽略了组分间复杂的协同作用。COP28气候宣言凸显健康在气候行动中的核心地位，但多组分健康效应的差异尚未系统评估。

2. 大气组分的自然与人为来源

人为源：工业、电力、交通和居民部门是PM_2.5、BC、OC、CO等的主要排放源，其中居民部门贡献全球36%的PM_2.5和49%的OC，交通部门排放48%的NO_X。农业活动主导NH₃排放（89%）。

自然源：沙尘暴占全球PM_2.5暴露的16.1%，野火贡献3.4%，其碳质颗粒（BC/OC）毒性显著。GHGs中，电力部门排放38%的CO₂，农业贡献41%的CH₄和68%的N₂O。

3. 大气污染组分的差异健康效应

常规污染物：PM_2.5长期暴露每增加10 μg/m³，全因死亡率上升4%（95% CI: 1.03–1.06），高于O₃（1%）和NO₂（2%）。短期效应中，NO₂和O₃因氧化应激作用毒性更强。

PM_2.5组分：BC的长期毒性最高（全因死亡率RR=1.93，95% CI: 1.47–2.55），其次是NH₄（RR=1.71）和SO₄（RR=1.44）。沙尘PM₁₀的短期死亡率风险（RR=1.013）高于非沙尘PM₁₀（RR=1.010）。

粒径效应：PM_2.5因穿透血脑屏障和胎盘的能力，长期毒性显著；超细颗粒（<100 nm）可降低糖尿病患者心率变异性。

4. GHGs的直接与间接健康影响

直接效应：高浓度CO₂（>1000 ppm）导致认知功能障碍和EEG异常；CH₄泄漏引发窒息风险。

气候介导效应：GHGs通过升温加剧热浪相关死亡（如缺血性心脏病11.2万例/年），极端降雨增加洪水后60天内死亡率（RR=1.021）。

5. 黑碳（BC）的核心作用

BC作为PM_2.5中毒性最强的组分（占PM_2.5质量4.6%却贡献12%死亡），同时具有气候增温效应（辐射强迫+1.1 W/m²）。其健康危害包括痴呆（RR=1.298）和妊娠糖尿病（RR=1.319），且可通过雪 albedo效应加速冰川融化。

6. 中国清洁空气行动的案例

2013–2020年间，中国PM_2.5下降29.9 μg/m³，其中BC占比从5.0%降至4.6%。组分特异性评估显示，BC减排虽仅占PM_2.5减量的9%，却贡献15%的避免死亡（17.8万例）。SSP2-4.5情景下，2030年BC占比将进一步降至3.8%，但死亡贡献仍达11%。

7. 健康导向的管控框架

提出四模块策略：

• 源-组分解析：识别共同排放源（如居民燃煤同时释放BC和CO₂）；

• 组分-疾病关联：采用氧化应激潜力量化毒性差异；

• 气候-疾病通路：整合地球系统模型与暴露反应函数；

• 疾病负担整合：以伤残调整寿命年（DALY）统一评估效益。

8. 结论

差异毒性评估是优化环境政策的关键。未来需加强多组分协同效应研究，优先控制高毒性组分（如BC）和高贡献源（如居民部门），以实现健康与气候的双重收益。