臭氧暴露分层死亡率风险评估：与PM2.5、NO2及人口特征的交互作用

《International Journal of Environmental Health Research》：Stratified mortality risk estimation across the ozone distribution: interactions with PM2.5, NO2, and population characteristics

本研究通过分层分析美国医疗保险（Medicare）人群的臭氧（O3）长期暴露与全因死亡率的关系，揭示了不同暴露层级下污染物交互作用及社会经济因素（SES）对风险评估的复杂影响。文章发现O3整体风险估计为零，但其效应受PM2.5、NO2、医疗补助资格、种族和城乡差异的显著调节，为既往研究结果的异质性提供了机制性解释。

　　

研究背景与意义

地面臭氧（O₃）是由氮氧化物（NO_x）和挥发性有机化合物（VOCs）在光照与高温下反应生成的二次污染物。尽管美国通过管控前体物排放使O₃浓度整体下降，但其长期暴露对全因死亡率的影响仍存争议。既往研究因暴露指标（如年均值vs.暖季均值）、共污染物（如PM_2.5、NO₂）混淆及人群特征差异导致结果不一致。本研究基于2015–2016年美国医疗保险受益人数据，通过按O₃暴露十分位数匹配的病例对照设计，系统评估O₃分层风险及其与PM_2.5、NO₂和社会经济因素的交互作用。

材料与方法

研究纳入约3600万医疗保险受益人，其中死亡病例277万，按1:10匹配对照组。暴露数据源自NASA的1km×1km网格化污染物浓度预测模型，计算邮政编码级别的年均O₃、PM_2.5、NO₂及暖季O₃（4–9月）。协变量包括年龄、性别、种族、医疗补助双重资格、邮政编码级的社会脆弱性指数（SVI）、城市化程度（都会区vs.非都会区）及多项社会经济指标。采用多污染物逻辑回归模型，分层分析不同人口学和暴露组合下的死亡率风险。

结果：暴露分布与人群特征

O₃暴露最低十分位（第1分位）的死亡病例占比最高（12.5%），且该人群集中于都会区、非白人种族、医疗补助资格比例高及贫困率较高的社区。年均O₃与暖季O₃整体相关性高（r=0.85），但分位间差异显著：第1、9分位相关性弱（r=0.48、0.40），第10分位强（r=0.76）。O₃与PM_2.5、NO₂的相关性因分位和指标而异，暖季O₃与PM_2.5、NO₂的中高强度相关性更普遍。

结果：死亡率风险与分层效应

整体上，年均O₃与全因死亡率无显著关联（OR≈1.00），但暖季O₃风险轻微升高（OR=1.002）。分层分析显示，仅在O₃第2分位发现显著风险（OR=1.013）。PM_2.5在多数O₃分位中均与死亡率正相关，而NO₂仅在第10分位有边缘效应。亚组分析表明，医疗补助资格人群、65–74岁年龄组、女性、原住民及都会区居民的O₃风险更高。值得注意的是，在O₃低于中位数但PM_2.5或NO₂高于中位数的暴露组合中，O₃风险显著上升，提示PM_2.5可能通过协同效应或残留混杂放大O₃危害。

讨论与局限性

结果支持美国环保署（EPA）关于长期O₃暴露与死亡率关联“提示性而非确定性”的结论。风险异质性可归因于：¹共污染物相关性随O₃分位与指标（年均vs.暖季）动态变化；²PM_2.5暴露预测精度高于O₃，可能在多污染物模型中主导风险信号；³都会区低O₃高NO₂环境反映前体物消耗效应，而西部高O₃区域与野火等生物源排放相关。研究局限包括邮政编码级暴露误分类、个体层面社会经济数据缺失，以及基于历史数据（2015–2016年）可能削弱当前推广性。

结论

本研究通过分层解析O₃暴露分布，强调共污染物交互与社会经济因素对风险评估的关键影响。未来研究需整合更精准的暴露数据与个体级协变量，并在气候变化加剧野火等O₃前体物排放的背景下，进一步探索污染物混合效应的生物学机制。