美国 | 城市空气污染可能增加新冠肺炎病死率和死亡率

导读

2019新型冠状病毒肺炎(COVID-19)大流行已经在全球造成90多万人死亡，这一疾病给公共卫生、社会和经济等领域带来了巨大的损失。尽管造成重症甚至病亡的新冠肺炎的危险因素仍在调查中，但城市空气污染等环境问题可能在增加人群对COVID-19发病的易感性方面起着重要作用。

无处不在的环境空气污染物（主要包括细颗粒物(PM_2.5)、二氧化氮(NO₂)和臭氧(O₃)）可能通过增加氧化应激，炎症反应和呼吸道感染风险而对人体产生直接和间接的影响，最终导致呼吸道，心血管和免疫系统功能障碍和损害。虽然目前流行病学证据有限，但中国和欧洲早期进行的一些相关性研究分析表明，空气污染与新冠肺炎发病或死亡结局之间存在潜在联系。然而，由于缺乏对流行时间、人群流动性、残留空间相关性以及共同污染物带来的潜在混杂因素的控制，这些发现的普遍适用性和有效性仍存在疑问。

为了填补这些研究的空缺，美国埃默里大学（Emory University）梁东海博士和石榴花博士研究团队在美国（3122个郡县）开展了一项全国性研究。这项研究在单一和多污染物模型中考察了多种主要环境空气污染物（包括NO₂，PM_2.5和O₃）与COVID-19病死率和死亡率之间的关联，并进行了综合的混杂因素的控制。根据研究结果推测，长期居住在空气污染水平较高的县的居民可能更容易在感染COVID-19后产生严重后果，从而导致较高的COVID-19病死率和死亡率（图1）。

图1  图文摘要

本研究从三个独立的数据库中获取了从2020年1月22日到2020年7月17日美国县级地区每日新冠肺炎确诊病例数和死亡人数。新冠肺炎死亡结局的衡量主要使用两项指标，一是病死率，为新冠肺炎总确诊人数中的死亡人数；二是死亡率，为每百万人口中新冠肺炎死亡人数（图2）。

图2 美国3122个郡县新型冠状病毒肺炎（A）病死率和（B）每百万人口死亡率（截止到2020年7月17日）

本研究中包含了三种主要标准污染物，分别是NO₂, PM_2.5和O₃。来自哈佛大学的合作团队使用集成学习方法生成了高分辨率的空气污染暴露数据集（每日，空间分辨率为1 km²），该方法通过构建并结合三个机器学习器和170多个预测变量而完成学习任务。基于2010年至2016年的每日预测浓度，该项研究进一步计算了NO₂和PM_2.5的年平均浓度值，以及5月至10月间O₃的暖季浓度平均值（图3）。

图3  美国各郡县(A) 二氧化氮(NO₂) 、(B) 细颗粒物(PM_2.5) 和 (C) 臭氧(O₃)于2010年至2016年间平均浓度

研究发现

2020年1月22日至7月17日，美国3076个县共报告新冠肺炎确诊病例3,659,828例，死亡138,552例，总病死率为3.8%。

在控制了共同污染物和混杂因素后，NO₂浓度每增加一个四分位间距(IQR)(4.6 ppb)，COVID-19病死率和死亡率分别增加11.3% (95% CI: 4.9-18.2%)和16.2% (95% CI: 8.7-24.0%)。即 截至2020年7月17日，长期NO₂暴露水平每降低一个IQR(4.6 ppb)可以避免病毒核酸检验呈阳性人群中14672人的死亡(95% CI:6,721 – 22,143)，并且每百万美国人中死亡人数将减少44.7例(95% CI: 20.5 - 67.5)（图4）。

图4  空气污染浓度变化与美国新冠肺炎（A）病死率和（B）每百万人口死亡率的关系

尽管在控制共同污染物后，PM_2.5浓度每增加一个IQR(2.6 ug/m³)与COVID-19死亡率增加14.9% (95% CI: 0.0-31.9%)之间存在微小关联，但是我们并没有观察到COVID-19病死率与长期暴露于PM_2.5或O₃之间有显著的关联性。

总而言之

长期暴露于NO₂(主要来自城市燃烧，例如交通排放) 可能会提高新冠肺炎严重症状甚至死亡的风险。所以，保护民众免受新冠病毒感染的公共卫生措施，应当包括对历史上高NO₂暴露区域以及其他行为和临床危险因素的综合考虑。

从城市可持续发展和公共卫生角度来看，持续加强目前减少交通排放和环境空气污染的努力，可能会为降低人群新冠肺炎病死率和死亡率，以及其他相似严重急性呼吸系统疾病死亡率做出贡献。

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https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(20)30050-3

本文内容来自Cell Press 合作期刊The Innovation 即将于第三期发表的Article文章“Urban Air Pollution May Enhance COVID-19 Case-Fatality and Mortality Rates in the United States” (投稿: 20200723；接收: 20200917；在线刊出:2020-09-21；

DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2020.100047)

文章收录情况

本文的预印版已经被PMC收录：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7273261/

外媒报道01

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https://sph.emory.edu/news/news-release/2020/09/air-pollution-covid-deaths.html

外媒报道02

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https://www.eenews.net/stories/1063712641/print

外媒报道03

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https://rmi.org/tackling-no2-from-all-sources-to-help-fight-covid-19/

作者简介

梁东海和石榴花为本文第一作者。梁东海为本文通讯作者。

梁东海，美国埃默里大学公共卫生学院助理教授，博士生导师。研究方向为环境暴露组学和分子流行病学。主要使用暴露组学测定，高通量代谢组学和大数据分析研究空气污染、持久有机污染物的健康效应和分子机理。已发表二十余篇研究成果于Environment International、Stroke、Environmental Research等著名学术期刊。现任国际暴露科学学会（ISES）执委会学术理事。个人主页：https://sph.emory.edu/faculty/profile/index.php?FID=donghai-liang-7296

石榴花，埃默里大学公共卫生学院研究助理教授，在埃默里大学建立老年人环境健康大数据平台，从事环境流行病学大数据分析的方法开发，研究空气污染、气候变化等环境因素对老年人健康的影响。已有系列研究成果发表于Nature Climate Change、PLOS Medicine、 Environmental Health Perspective 等著名学术期刊，最新研究成果已被The Lancet 、The Lancet Planetary Health期刊接收。个人主页：

https://sph.emory.edu/faculty/profile/index.php?FID=liuhua-shi-10928

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