住宅室内PM2.5长期暴露监测用于易感人群流行病学评估：设计与初步结果

《Environmental Health》：Residential indoor air monitoring to assess long-term exposure to air pollution in susceptible populations for epidemiology: overview and early findings

　　

尽管关于长期暴露于空气污染与多种健康结局之间关联的证据不断积累，但大多数流行病学研究依赖室外空气污染，而室外污染与室内污染存在显著偏差。这一差异可能导致有偏或不精确的健康效应估计，尤其是对于大部分时间在室内度过的易感人群。虽然少数研究关注室内空气污染，但多数监测仅限于一次性或相对短期的时段。研究人员旨在提供一个室内监测活动的概述，该活动被设计用于评估住宅室内PM_2.5的长期暴露以支持流行病学研究，并于2021—2023年在韩国首尔都市圈（Seoul Metropolitan Area）的130名特发性肺纤维化老年人中实施。具体而言，该设计聚焦于（1）长期暴露的代表性，（2）污染源的识别，（3）渗透的评估，以及（4）非接触监测的实施。研究人员使用RTI MicroPEMs测量了室内PM_2.5及其化学成分的浓度，为期五天，涵盖四个季节的工作日与周末，并收集了住户信息。此外还采集了匹配的室外样本以评估渗透，并通过邮政邮件实施非接触监测以实现重复访问。对室内小时PM_2.5测量的初步分析（平均值：14.90 μg/m³，标准差：36.12）显示，冬季浓度（20.17，标准差50.54）高于夏季（11.19，标准差32.76），白天高于夜间。室内浓度低于室外（20.44，标准差61.63），季节模式一致但小时模式相反。PM_2.5的36种化学成分大多呈现与PM_2.5相似的时间模式，浓度较低，且夏季室内外差异小于其他季节。以硫、镍和铁的室内外中位数比值表征的渗透因子为51%–70%。在有烹饪活动（15.14 对比 10.96 μg/m³）、加湿器（19.19 对比 13.16）、宠物（24.09 对比 13.35）和吸烟者（16.76 对比 11.79）的家庭中，平均PM_2.5浓度趋于更高。该室内监测方法为未来旨在评估PM_2.5健康效应的室内监测研究提供了实用指导。

**论文解读：面向易感人群长期暴露评估的住宅室内PM_2.5监测——设计与初步结果**

### 1. 研究背景与目的
长期暴露于空气污染与多种健康结局之间的关联证据日益增多，但既往大多数流行病学研究依赖固定监测站点的室外空气污染数据，未充分考虑个体在住宅室内的实际暴露水平。研究指出，人们约有80%–90%的时间在室内度过，而室内空气质量受室内微环境影响，与室外浓度存在显著偏差。对于患有慢性肺病、老年人等易感人群，其居留室内的时间更长，单纯基于室外监测的暴露评估可能导致明显的测量误差，进而造成健康效应估计的偏倚或不精确。虽然已有少数研究关注室内空气污染，但多数监测仅持续一天或数周，且局限于特定季节，难以代表长期暴露水平。为弥补上述不足，研究人员设计了一项以流行病学应用为目标的室内监测活动，重点评估住宅室内细颗粒物（fine particulate matter, PM_2.5）的长期暴露，并在韩国首尔都市圈（Seoul Metropolitan Area）的130名特发性肺纤维化（idiopathic pulmonary fibrosis, IPF）老年患者中实施。该研究自2021年至2023年开展，设计聚焦四项关键需求：长期暴露代表性、污染源识别、渗透评估和非接触监测实施。

### 2. 研究设计与关键技术方法
研究对象为来自首尔都市圈12家三级医院的130名IPF患者，87%为男性，平均年龄69.6岁，其中93%超过60岁。研究采用RTI MicroPEMs便携式采样器，该设备可同时提供光学实时测量和滤膜重量法测量。监测方案为在四个季节各进行连续5天采样，涵盖工作日与周末；滤膜样本用于分析黑碳（black carbon, BC）、棕碳（brown carbon, BrC）、环境烟草烟雾（environmental tobacco smoke, ETS）以及33种无机元素。同时收集包含100多项问题的住户信息问卷，以识别潜在污染源。为评估室外PM_2.5的渗透，选取20%的参与者（35人）在住宅阳台或窗外同步放置室外采样器，利用硫、镍、铁等元素的室内外比值估算渗透因子。研究还采用邮政邮寄方式进行非接触式设备递送与回收，减少对老年参与者的物理接触和负担。

### 3. 研究结果

#### PM_2.5
研究共采集579个PM_2.5滤膜样本，对应62,130小时测量数据；其中448个室内样本来自全部130名参与者，105个室外样本来自35名参与者，26个重复样本来自25名参与者。95名参与者（73%）完成了全部四个季节的采样。室内小时PM_2.5浓度中位数为8.23 μg/m³，均值为14.90 μg/m³，标准差为36.12 μg/m³。季节上，冬季浓度最高（均值20.17 μg/m³），夏季最低（11.19 μg/m³）；昼夜模式上，白天高于夜间，其中早晨和傍晚出现与烹饪、清洁活动相关的高峰。工作日与周末的日平均浓度相近，反映老年参与者稳定的时间活动模式。室外PM_2.5浓度（均值20.44 μg/m³）高于室内，季节模式相似但小时模式相反。对完成全部四季采样的95人进行分析发现，大多数两季组合（如春-秋季、夏-冬季）的均值与四季均值的均方根误差介于6.41–6.87 μg/m³，表明包含一个高浓度季节和一个低浓度季节的两季监测即可较好代表长期平均暴露。

#### PM_2.5化学组分
对460个样本的分析显示，碳质组分中BC均值0.57 μg/m³，BrC均值1.27 μg/m³，ETS均值2.01 μg/m³；33种无机元素中硫浓度最高，均值0.89 μg/m³。各化学组分的时间模式与PM_2.5总体相似，均在夏季浓度较低。碳及无机元素合计平均占PM_2.5质量的50%，其中夏季占比34%，冬季占比57%。配对室内外比较显示，大多数化学组分室外浓度高于室内，冬季差异最大。以硫、镍、铁作为示踪物计算的室内外浓度中位数比值介于0.51–0.70，提示室外PM_2.5约有51%–70%渗透进入室内。

#### 家庭特征
住户问卷结果显示，约85%的参与者每天在家时间超过15小时；98%的家庭通过开窗进行通风；74%使用空气净化器；33%使用加湿器；93%在家做饭，其中92%使用天然气；17%饲养宠物；5%的参与者本人或家庭成员吸烟。平均室内PM_2.5浓度在有烹饪活动（15.14 μg/m³ 对比 10.96 μg/m³）、使用加湿器（19.19 对比 13.16）、饲养宠物（24.09 对比 13.35）以及有吸烟行为（16.76 对比 11.79）的家庭中更高。使用空气净化器的家庭与未使用者平均浓度相近（15.29 对比 14.85 μg/m³），但拥有多台空气净化器的家庭浓度（12.56 μg/m³）低于无净化器或仅一台的家庭（分别为15.17和16.41 μg/m³）。同时使用开窗和机械通风的家庭PM_2.5浓度（13.39 μg/m³）低于仅开窗通风的家庭（15.53 μg/m³）。

### 4. 讨论与结论
讨论部分指出，该监测设计通过扩展时间覆盖至不同小时、日期和季节，能够计算具有个体代表性的年平均室内PM_2.5浓度；结合化学组分、住户问卷及室内外匹配监测，可区分室内产生与室外渗透的PM_2.5。与既往研究相比，多数室内流行病学研究监测时间较短，而该研究涵盖了四季各5天的连续监测。未来计划包括：探索更具成本效益的监测方案、识别最主要的室内污染源、利用示踪物定量渗透PM_2.5，并建立预测模型估算无室内测量个体的暴露水平。研究未采用具备在线传输功能的低成本传感器，原因是老年家庭中互联网服务常不可及。该监测设计可推广至哮喘儿童、癌症患者等其它易感人群及健康人群。

研究结论可翻译为：总之，近年来对个体长期室内空气污染暴露健康效应的日益关注，要求积极开展数据收集以弥补监测数据的不足。然而，室内监测面临的后勤与资金困难，需要在设计中寻求有效解决方案，以实现数据准确性、理解暴露特征并最大限度减轻参与者和技术人员负担。研究人员提供的实用指导可为此类解决方案奠定基础，并支持进一步的流行病学研究。