共同设计一项基于学校的公民科学方案以调查巴塞罗那轮胎相关污染物

《Journal of Urban Health》：Co-Designing a School-Based Citizen Science Protocol to Investigate Tire-Related Pollutants in Barcelona

　　

青少年既是城市暴露研究的关键受益者，也是其中代表性不足的合作者。研究人员与巴塞罗那大都市区两所中学学生共同设计了CIRCULATE研究，协作提出研究问题并制定可行的基于学校的方案，以调查非排气交通排放，特别是轮胎相关污染物。应用城市健康实验室(Urban Health Laboratory)方法学，过程分三阶段：(i)参与式诊断，识别学生环境关切并建立对轮胎相关污染的共同理解；(ii)公民科学共同定义并在预定义的轮胎相关化学品(tire-related chemicals, TRC)主题框架内优先排序研究问题；(iii)协作设计学校兼容的研究方案（变量、工具、采样时空）。两校中交通相关污染始终为主导关切；轮胎被广泛认作污染源，但对轮胎磨损颗粒及其添加剂的知识有限。学生产出想法摘要，经迭代精炼为草稿研究问题并分类分析，优先关注其生活与学习地附近的暴露路径。该共同设计过程对学校可行且情境适宜，整合低成本个人监测（被动/低负担/自愿硅胶腕带、便携传感器）与生物监测（尿样）及学校级观察与结构化讨论，以指导近期干预。共同创造过程提升了素养、归属感与行动动机，产出一套可在不同交通负荷与城市形态街区未来部署中调整测试的协议。总体而言，纳入青少年视角强化了城市暴露研究的相关性与实用性，揭示轮胎磨损认知盲区，动员学校层面行动，并为更大规模比较部署奠定基础。

研究背景方面，环境流行病学传统上多将社区置于研究对象位置，较少让其参与研究优先级界定与方案设计，导致暴露场景未必反映最受暴露群体的在地经验。参与式方法与共同创造公民科学(co-created citizen science)近年兴起，但青少年参与环境流行病学方案共同设计、尤其针对新兴污染物如轮胎相关化学品(tire-related chemicals, TRC)的案例仍稀缺。轮胎磨损释放颗粒与TRC（含取代对苯二胺及其转化产物）构成非排气交通排放重要来源，人类暴露路径与健廉影响存在知识缺口。为此，研究人员在巴塞罗那大都市区两所中学（Badalona的S1，n=94；Molins de Rei的S2，n=39，均为14–15岁三年级学生）开展CIRCULATE项目，在预定义TRC暴露科学框架内，由学生协作提出研究问题、优先排序暴露场景并共同设计监测策略，同时提升青少年环境健康素养。

主要关键技术方法上，研究依LABCSU（城市健康公民实验室）框架分参与式诊断与公民科学两阶段；通过FAIG教学创新计划招募被试，用诊断画布收集出行习惯与TRC认知；工具由研究团队预选以保证科学效度与学校可行性，包括环境暴露端Smart Citizen Kits(SCKs)测PM、硅胶贴片被动采TRC，个人暴露端Atmotube Pro便携传感器、硅胶腕带及自愿尿样生物监测；两轮监测（2024春、秋）间插入结果共释工作坊，用Shiny交互平台与学生共评数据质量并迭代修订方案；伦理经Parc de Salut MAR委员会审批（2024/11511）并获监护人知情同意。

研究结果部分，参与式诊断显示两校步行均为主出行方式但S1占82%而S2仅44%，S2私家车占比更高（26%对4.3%）；S1学生85%认为邻里高污染、S2仅28%，两校均高度认同交通为首要源（S1 49%，S2 60%）。TRC认知上，直接提问时S1 97%、S2 92%认可轮胎为污染源，但开放题中对轮胎磨损颗粒的主动激活较弱，体现“靶向提示才识别”的特征。公民科学阶段，学生将初始想法按人群、环境、时段、活动路径、干预、健康效应六类编码，经Sankey式归类后最常转化为“比较”与“人群暴露”型问题；用可行性画布优先排序出每校最终6个研究问题，S1侧重本校周边街道与绿地对PM_2.5/TRC对比及通勤路径个人暴露，S2偏城市微环境对比并自发把自身列为易感群。方案部署首轮S1映射61件工具实布47件，S2映射20件实布104件，硅胶贴片因需自装自收在两地均由映射到部署明显掉落；共释工作坊中S1因设备故障与未回收剔除RQ1/RQ2，集体决定二轮聚焦剩余问题，S2两轮问题均有数据支撑。二轮S1参与增66%（SCKs停用、腕带/尿样/贴片升），S2整体降20.2%，但部署量仍足以答研究问题。

讨论部分指出，青少年虽无流行病学训练，但其“何处—何时—何人—何种活动”的提问自然收敛于暴露评估的空间、时间、行为维度，印证在地经验可转为具流行病学意义的暴露场景而不替代分析流程中的科研专长；迭代共释使方案修订贯穿数据采集后而不仅止步于报告反馈；参与式诊断在新兴污染物情境下兼具建共享知识与框定后续感知的双重作用，需在未来研究中区分基线感知刻画与赋能参与两类活动。结论部分表明，在预定义TRC框架内让青少年共同设计环境流行病学协议具备可行性，其贡献在于研究问题建构与采样策略形塑而非仅数据采集，共同创造环境流行病学的价值不在参与量最大化而在暴露问题提出前即用语境知识提升方案相关性并保持方法严谨性，为城市环境健康研究在动态出行、异质环境与新兴污染物议题下提供可转移的方法论证据。

该研究发表于《Journal of Urban Health》。