颗粒物空气污染与生活满意度：双胞胎对之间与内部的关联

《Environmental Research》：Particulate Matter Air Pollution and Life Satisfaction: Links Across and Within Twin Pairs

　　

颗粒物（PM2.5和PM10）空气污染是一个主要的环境问题，已有充分的研究记录了其与健康和生命满意度之间的关联。尽管正在积极研究这些关联背后的机制途径，但其遗传和环境来源在很大程度上仍未被探索。在这方面，新兴成年期是一个引人注目的阶段，因为年轻成人越来越多地在父母住所之外建立自己的生活，从而能够更好地分离共享的家庭效应和个体特异性效应。为了利用这一时间窗口并检验共享因素和独特因素的作用，我们分析了TwinLife研究中4,504名年轻成人双胞胎的数据（平均年龄=23.04岁，标准差=0.82；单卵双胞胎N=2,249；双卵双胞胎N=2,255），在2014年至2022年间进行了多达六次的评估。双生子比较分析被用于分解PM与生命满意度之间的联系，以检验这种影响是在配对之间运行还是在配对内部运行，以及这些效应是否具有卵型、年龄和测量特异性。

PM2.5和PM10对生命满意度的影响是在家庭之间运行的，这表明共享因素，例如家庭社会经济地位或社区特征，可能是重要的（b=-0.05，SE=0.01，p<.001）。PM10对生命满意度的配对间负效应随年龄增长而增强（b=-0.00(4)-0.01，SE=0.00，p=.01-.03），并随测量年份增强（b=-0.01，SE=0.00，p=.02-.05）。在控制配对间变异后，配对内与生命满意度的关联在双卵双胞胎中不显著，在单卵双胞胎中对PM10具有名义水平显著性（b=-0.09，SE=0.04，p=0.04），但对PM2.5不显著（b=-0.07，SE=0.05，p=.15）。因此，针对性干预应同时包括解决双胞胎家庭共享的特定因素和减排策略。

城市地区，尽管与更好的生活机会（Bloom等，2008）相关联，但也意味着更大的生态负担（Nieuwenhuijsen，2021）。在此方面，一个主要的环境担忧是环境空气污染，即空气中存在有害或有毒的气体、液滴和颗粒物。与死亡率增加风险相关联，空气污染以及颗粒物污染（细颗粒PM2.5和PM10）尤其与呼吸系统问题、更差的心血管健康、心理痛苦和抑郁有关（Hautekiet等，2022）。除了对身体和心理健康的破坏之外，数十年的研究表明空气污染影响个人幸福感和生命满意度（Orru等，2016；Sanduijav等，2021；Zhang等，2017），即个人对自身生活整体质量的主观判断（Xia等，2022）。

生命满意度作为幸福感的一个认知成分，可能通过直接和间接的方式受到PM的影响（Silva等，2012）。直接途径源于空气污染物本身的特征及其对健康的影响。例如，PM2.5主要由交通和国内燃烧产生，由于其直径小，能够深入肺泡并影响呼吸系统（WHO，2021；Ebenstein等，2017；Martins & Carrilho Da Gra?a，2018）。PM10浓度则包括与交通相关的污染物以及自然资源，如矿物粉尘或海盐，这些被感知为令人不安的视觉和有时嗅觉线索，也会影响呼吸系统（Putaud等，2010）。PM影响身体健康，导致对环境的满意度下降和压力水平增加，慢性压力会反复触发应激反应系统（Thomson，2019），从而可能进一步恶化身体健康（Liu等，2021）或加剧现有的脆弱性（Petrowski等，2021）。因此，个人可能因与PM相关的健康问题以及与此相关的经济负担而感到不快乐。PM对生命满意度的间接影响可以通过日常经验的改变来揭示。例如，环境空气污染物浓度较高的地区之前被观察到与健康身体活动的居住参与度较低（Hautekiet等，2022）以及犯罪和混乱风险较高（Lu，2020）相关。居民在这些地区经历的高度焦虑和警觉性，反过来可能导致总体生命满意度下降。

尽管在经济学和医疗保健领域进行了广泛调查，但关于PM与生命满意度关联的经验证据并不一致。在PM浓度暂时较高（Lu，2020；Sanduijav等，2021）以及通常为较低或接近世界卫生组织推荐限值（WHO，2021）的地区都有研究报告了这种关联的存在。特别是，加拿大（Barrington-Leigh & Behzadnejad，2017）、爱沙尼亚（Orru等，2026）或瑞士队列（Giovanis & Ozdamar，2016）的分析更支持所建议的关联。同样，在德国，发现较低的主观幸福感与较高的客观和主观PM水平都相关（Petrowski等，2021；Rehdanz & Maddison，2008）。然而，结果并非在所有国家背景下都显著。例如，荷兰人口队列中幸福感预测因子的全面暴露组分析表明，当考虑其他个体、遗传和环境因素时，空气污染水平并不是幸福感的显著预测因子（Pelt等，2024）。同样，在爱尔兰全国代表性队列中，PM2.5对某些身体和心理健康指标有影响，但对生活质量指标没有影响（Lyons等，2024）。这些结果令人困惑，因为荷兰和爱尔兰的PM水平与其他存在影响的欧洲国家相对可比。在某些地理区域效果缺失而在其他地区存在联系，这表明潜在的混杂因素和调节因素，包括情境性、家庭相关和个体因素，如遗传倾向（Meng等，2024），可能在PM水平与生命满意度之间的关联中发挥作用。因此，需要以一种更受控制的方式检验PM与生命满意度之间的关系，考虑：1）潜在的环境家庭水平和个体遗传混杂因素；2）观察到的关系在时间上的一致性。

一种在更受控制的设置中阐明PM对生命满意度真实影响的方法，是检验这些关联是否在双卵（DZ）和单卵（MZ）双胞胎配对内部持续存在。在同胞对照组设计（Sj?lander等，2022；Turkheimer & Harden，2014）中，与兄弟姐妹比较研究（Sj?lander等，2022）一样，将一个双胞胎作为另一个双胞胎的对照组，可以减少未测量的混杂偏差并区分配对间和配对内过程（见图1）。当配对间过程独立于配对内过程时，它们代表使一个配对中单卵和双卵双胞胎更加相似的变化来源，如遗传相似程度、在家庭层面起作用的未测量混杂因素，以及某些产前和早期生活环境。对于PM和生命满意度，以每个双胞胎配对的PM均值估计的配对间关联，表明暴露于较高PM水平的一个家庭中的双胞胎，平均是否有较低的生命满意度水平。

配对内过程，通常估计为个体偏离双胞胎配对均值的部分，控制配对间效应并反映使一个家庭中的双胞胎不那么相似或独特的变化。在双卵双胞胎的情况下，他们平均共享50%的遗传背景（这在人类中可能有所不同），配对内变异代表组合的遗传差异和个体独特生活经验中的差异。在单卵双胞胎的情况下，由于实际上没有遗传差异，配对内变异假定仅由个体独特的环境引起。在此，估计单卵和双卵双胞胎中配对内关联的强度可以提示PM与生命满意度关联中潜在遗传混杂的存在。此外，由于共享的环境和遗传混杂因素受到控制，MZ双胞胎组中暴露与结果之间的关联通常被视为准因果（Turkheimer & Harden，2014）或反事实因果性（McGue等，2010）的证据，即与因果预期一致的关系，尽管不能明确建立因果关系（McGue等，2010）。因此，检验PM与生命满意度之间的关联可以表明，在控制所有共享的双胞胎因素后，一个家庭内部暴露于较高PM水平的双胞胎是否也倾向于报告较低的生命满意度水平。

当配对间和配对内关联在重复测量中进行检查时，研究者还可以展示个体和家庭随时间和通过发展里程碑的变化情况。这允许进一步检验：1）配对内和配对间效应是否随时间遵循特定模式，2）这些效应在不同测量时点是否一致。观察到的PM与生命满意度之间联系的随时间模式可以是增加、减少或稳定的。在"增加"选项中，可以称为累积假说，PM作为环境应激源遵循剂量-反应关系，当个体年龄增长并在污染地区生活更长时间时，效应更强（Menz，2011）。或者，PM与生命满意度之间的关联可能随时间减弱，符合习惯化假说。这种减少的模式将表明个体习惯于对应激源的重复暴露（Barthel等，2025）。最后，在缺乏增加或减少趋势的情况下，效应可能随时间持续存在，表现出恒定趋势或表现出年龄和测量特异性模式。在特定年份或几年中前者存在会提示环境政策变化或时间受限的环境异常的上下文效应。在某些特定年龄内效应的有限存在，转而可能表明敏感窗口或更高脆弱性的年龄。关于空气污染重复测量的配对间和配对内效应与年龄和测量年份的关系，因此可以帮助识别PM与生命满意度联系的趋势并确定效应是否跨越整个时期还是仅发生在特定的时间间隔内。

最后，在年轻成人双胞胎中考虑PM和生命满意度的配对间和配对内差异构成了特殊情况。虽然较年轻年龄组的双胞胎通常仍与父母共享住所，但新兴和年轻成人双胞胎变得越来越独立于其家庭资源，因为双胞胎搬离父母住所并开始独立生活。这种离开父母住所并更加个体化构建生活的社会情境表明，配对间和配对内效应可能都存在，并且在时间和跨时间上的大小会有所不同。与个体化过程一致，这一时期生命满意度的轨迹已被证明变得更加细致入微，可能取决于个体情况和在应对规范性生活挑战方面的成功，如离开教育系统、在就业市场站稳脚跟或组建家庭（Galambos等，2020）。此外，有研究表明对空气污染总体水平的担忧在人生的第三个十年期间增加（Silva等，2012）。这可能与年轻成人的结构追求和一致性需求（Arnett，2007）同时发生搬离父母住所的情况有关。在本数据分析中，我们因此利用这一独特的生活情境，在遗传信息设计框架下，分析18-31岁之间评估的4,504名年轻成人双胞胎中居住区环境空气污染PM2.5/PM10水平与总体生命满意度之间关联的程度。主要目标是：1）检验PM2.5/PM10与总体生命满意度之间的同时代关联，重点关注同胞对照组设计的配对间-配对内模型中的共享和个体差异；2）通过使用重复测量进一步审查数据，将年龄和测量年份作为调节变量引入模型。

为了回答我们的研究问题，我们利用了来自德国双胞胎家庭面板（TwinLife）的4,504名个体双胞胎样本，包括2,223对18岁或以上的完整双胞胎对。TwinLife是一个纵向研究，研究四个年龄队列的同性双胞胎对及其家庭，分别出生于1990-1993年、1997-1998年、2003-2004年和2009-2010年，从德国一般人口中招募（Diewald等，2024；M?nkediek等，2026）。

本分析中，我们使用了以下信息：

描述性与相关性分析

基于全部12,010份报告的描述性统计结果呈现于表1中，相关性矩阵呈现于图2中，PM组内配对相关性呈现于补充表3中。在六次测量时点中，报告的生活满意度水平总体保持稳定，而PM2.5和PM10的估计值则呈下降趋势（见图3）。两种PM类型均呈现的下降趋势与欧洲环境署的报告显示一致。

讨论

本次数据分析旨在实现两个目标。首先，我们利用双胞胎设计检验了先前报告的空气污染PM与生活满意度之间的关联，旨在阐明这种关联的来源，究竟源于基因差异、双胞胎共享的环境因素，还是个人经历。其次，我们检验了这种关联的强度是否随年龄和测量年份而变化。总体而言，我们观察到了预期的负向……

局限性

我们将本次数据分析的局限性归纳为与PM测量相关的局限性以及与分析策略相关的局限性。首先，我们的分析聚焦于PM的年平均水平。这一指标受到日常浓度差异、仅关联至注册地址以及缺乏PM水平感知测量等方面的限制。此外，拟合模型的数目以及多重共线性……

结论

总而言之，关于双胞胎配对内跨及配对间PM与生活满意度之间关联的研究表明，这两个构念在青年期存在关联。先前行研究中所展示的相关性关联在本分析的个体层面、配对之间层面均得到了确认，而在PM10的情况下，在控制遗传和共享环境混淆因素后，该关联被发现在名义上显著。我们的发现进一步加深了对……背后机制的理解。

CRediT作者贡献声明

Christian Kandler：撰写——审稿与编辑，项目管理。Bastian M?nkediek：撰写——审稿与编辑，项目管理。Mirko Ruks：数据整理。Moana Beyer：撰写——审稿与编辑，可视化，方法学，概念设计。Simone Kühn：撰写——审稿与编辑，监督指导，项目管理，方法学，数据整理，概念设计。Dmitry Kuznetsov：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿撰写，可视化，方法学，形式化分析……

未引用参考文献

环境质量，2012年。

利益冲突声明

无。

生成式AI使用声明

在论文准备过程中使用了生成式AI（GPT-5.3）进行文献综合、验证统计分析脚本的正确性以及改善语言和可读性。使用此服务后，作者对内容进行了审阅和编辑，并对所发表文章的内容承担全部责任。

资金支持

本研究得到了马克斯·普朗克学会战略创新基金和德国研究基金会（DFG；资助编号220286500）的支持。

在撰写本手稿期间，MB是精神病学与老龄化计算方法国际马克斯·普朗克研究生院的博士前研究员（COMP2PSYCH，https://www.mps-ucl-centre.mpg.de/comp2psych；参与机构：马克斯·普朗克人类发展研究所、伦敦大学学院）。

利益冲突声明

无。

致谢

我们感谢Tim Metzner推导空气污染环境指标，感谢TwinLife研究团队，特别是刘逸轩和Lena Weigel，感谢他们组织和协调地理工作站的使用，使本分析得以实现。

Dmitry Kuznetsov | Moana Beyer | Mirko Ruks | Bastian M?nkediek | Christian Kandler | Simone Kühn

马克斯·普朗克人类发展研究所环境神经科学中心，德国柏林