摘要：空气颗粒物污染是目前全球疾病负担评估确认的首要环境危险因素之一。2013年，国务院颁布了《大气污染防治行动计划》（以下简称《大气十条》），我国空气质量之后有了显著改善。目前世界范围内尚缺乏针对大范围区域空气质量改善人群健康效益的涵盖主要组分及主要系统疾病结局的
刚刚，
西安交大科研成果在
在国际顶级医学期刊
Nature Medicine发表！
研究背景
空气颗粒物污染是目前全球疾病负担评估确认的首要环境危险因素之一。2013年，国务院颁布了《大气污染防治行动计划》（以下简称《大气十条》），我国空气质量之后有了显著改善。目前世界范围内尚缺乏针对大范围区域空气质量改善人群健康效益的涵盖主要组分及主要系统疾病结局的细致评估，对首要空气污染物——细颗粒物（PM2.5）中不同组分的贡献作用尚不明确。世界卫生组织（WHO）及各国仍缺乏研究证据用于制定针对PM2.5具体组分的空气质量指导限值，制约了对重大环境危险因素所致健康风险的有效防控。
研究内容
针对上述科学问题，西安交通大学公共卫生学院吴少伟教授团队从住院风险角度系统量化了2013-2017年我国《大气十条》实施后空气质量改善的人群健康效益，发现黑碳是PM2.5污染改善人群健康效益的主要贡献组分。相关研究成果于2025年3月14日在国际顶级医学期刊Nature Medicine上发表。
研究成果
该研究基于我国292个地级及以上城市2013-2017年城镇人群每日住院记录，纳入呼吸、心血管、精神/神经和肾脏等系统10大类主要疾病及其包含的14种主要疾病亚型。应用时空深度森林模型模拟了研究期间室外空气PM2.5及其6种主要组分（包括黑碳、硫酸根、硝酸根、铵根、氯离子、有机颗粒物）日均浓度，通过两阶段病例交叉研究设计建立PM2.5及其主要组分与不同疾病住院风险的暴露—反应关系；通过构建多种模型探究并检验PM2.5主要组分的独立效应；通过计算《大气十条》在2013-2017年实施期间每年住院例数可归因于PM2.5及其关键组分暴露的比例的下降程度量化PM2.5降低的人群健康效益；进一步根据上述暴露-反应关系和《大气十条》实施期间PM2.5及其主要组分累积降低水平量化《大气十条》实施的真实人群健康效益（以能够避免的不同疾病住院例数表示）。
研究发现，《大气十条》的实施显著降低了室外空气PM2.5及其主要组分的浓度。与 2013 年相比， 2017年292个城市的PM2.5平均浓度降低了16.32μg/m3（28.61%），黑碳降低了0.65μg/m3（20.35%），硫酸根降低了2.89μg/m3（24.43%），硝酸根降低了2.36μg/m3（24.80%），铵根降低了1.60μg/m3（22.90%），氯化物降低了0.51μg/m3（21.79%），有机颗粒物降低了8.32μg/m3（35.85%）。
研究结果显示，PM2.5及其主要组分暴露与多种主要疾病住院风险增加存在显著关联。PM2.5每增加1个四分位数间距（31.41 μg/m3），不同疾病的住院风险上升幅度范围为1.33%（冠心病）至3.29%（慢性肾衰）；黑碳浓度每增加1个四分位间距（1.78 μg/m3），不同疾病住院风险增加程度的效应估计值分别是PM2.5的1.20（糖尿病肾病）至1.96（冠心病）倍，提示黑碳对多种疾病住院风险的影响强度高于PM2.5。PM2.5的不同主要组分中，仅有黑碳在多种分析模型中对不同疾病住院风险的影响保持稳定，提示黑碳的健康危害具有较强的独立性，是PM2.5主要组分中对其健康危害起主要贡献的组分。
2013-2017年间，随着PM2.5和黑碳浓度的逐年下降，归因于PM2.5和黑碳的住院例数比例也呈现显著下降趋势（图1）。《大气十条》实施期间，与PM2.5和黑碳浓度降低对应的不同疾病住院例数平均年度归因百分比的相对下降幅度（以2013年为基准，评估2017年相对于2013年的变化）分别为30.00%和21.14% ，其中因抑郁症住院的例数下降比例最大。
图1.2013-2017年我国292个城市与室外空气PM2.5和黑碳浓度降低对应不同疾病住院数绝对归因百分比变化趋势
研究发现，空气质量改善的人群健康效益存在一定空间分布差异，与2013年相比，2017年空气质量改善越明显的城市或区域人群健康效益越大。如图2和图3所示，室外空气PM2.5和黑碳浓度下降幅度与人群健康效益在全国范围内呈显著正向关系。然而根据研究纳入城市所在地理区域进行分组分析后发现空气质量改善的健康效益存在一定空间异质性。上述人群健康效益在位于东北、华北、华东、西南地区的城市中具有显著性，但在其他区域城市中不显著。此外，除东北、华北、华东、西南地区外，在西北地区黑碳浓度降低程度与其人群健康效益增加程度也呈显著正向关系。
图2. 2013-2017年期间全国及不同地理区域城市水平室外空气PM2.5浓度降低及相应人群健康收益的散点图
图3. 2013-2017年期间全国及不同地理区域城市水平室外黑碳浓度降低及相应人群健康收益的散点图
该研究估算，与2013年相比，《大气十条》实施所带来的2014-2017年间PM2.5浓度降低在研究涉及的城市城镇人群中总共可避免的目标疾病住院例数低于相应时间段黑碳浓度降低可避免的住院例数。其中下呼吸道感染、冠心病和中风归因于PM2.5和黑碳浓度降低的可避免住院例数最多，若计算不同系统疾病各自可避免住院例数之和，则为心血管疾病最多（图4）。
图4. 2014-2017 年期间我国 292 个城市城镇人群因室外空气PM2.5 和黑碳浓度降低可避免的不同疾病住院例数估计
研究价值
既往研究发现，截至2019年，99%的世界人口仍然居住在没有达到WHO空气质量指导值（年平均PM2.5浓度5 μg/m³）的地区。我国生态环境部公布的最新数据显示， 2024年全国339个地级及以上城市PM2.5平均浓度为29.3 μg/m³，达到WHO空气质量过渡期I级标准（35 μg/m³），但距离上述空气质量指导值仍有巨大差距，提示我国空气污染治理任务仍然任重道远。
该研究从住院风险角度率先系统刻画了大范围区域PM2.5及其主要组分污染状况改善的人群健康效益时空图谱，揭示了PM2.5治理对公共健康水平的巨大促进作用，并发现黑碳为PM2.5污染改善人群健康效益的主要贡献组分。我国《大气十条》通过设定明确的重点治理地区和区域目标限值，并实行区域联防联控和多部门协作，成功地在短短几年内显著降低了室外空气首要污染物——PM2.5及其主要组分浓度，取得了显著的人群健康效益，而类似健康效益在欧美发达国家通常需要经过20~30年的治理方能取得。
上述研究发现为进一步推动空气污染的精准治理和人群重大环境健康风险防控提供了基于真实世界场景的重要证据，并为全球空气污染治理贡献了中国智慧。该研究提示，在进一步推进空气污染精准治理过程中，有必要关注PM2.5中主要贡献组分（如黑碳，主要来源于含碳燃料如石油、燃煤及生物质的不完全燃烧）的人群健康风险，综合多水平研究证据，推动并细化相关环境空气质量标准限值的制定，从严控制相关污染源排放。此外，研究发现空气质量改善的人群健康效益存在区域异质性，未来应进一步结合不同区域的经济发展特征、污染分布特征、污染物来源等因素制定针对性空气污染治理政策，以缩小上述区域异质性。综合上述举措，将有助于“美丽中国”“健康中国”乃至全球范围空气污染治理目标的实现。
研究成果
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论文题目
Hospital admissions attributable to reduced air pollution due to clean-air policies in China
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发表期刊
《自然-医学》（Nature Medicine）
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作者介绍
西安交通大学公共卫生学院2022级博士研究生刘卉萌、助理教授雷剑为本文共同第一作者。西安交通大学公共卫生学院吴少伟教授为本文牵头通讯作者。中山大学公共卫生学院刘跃伟副教授为本文共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、中国博士后基金、中国高校基本科研业务费等项目的资助。
团队介绍
吴少伟教授团队
吴少伟，西安交通大学教授，公共卫生学院院长助理，劳动卫生与环境卫生学系主任，西安交通大学环境与疾病相关基因教育部重点实验室副主任，入选国家海外高层次青年人才计划（2017）。担任中国环境科学学会环境医学与健康分会副主任委员、国际环境流行病学会政策委员会委员、第一届国家疾病预防控制标准委员会环境健康标准专业委员会委员、中国环境诱变剂学会理事、中华预防医学会环境卫生分会委员。获中国环境科学学会首届青年科学家奖。团队长期从事空气污染对人群健康影响，早期效应标志及预防措施研究。近5年在Nature Medicine、Eur Heart J、Lancet Public Health等国际权威期刊发表论文40余篇。主持国家重点研发计划、国家自然科学基金项目等国家级项目10余项。
来源：西安交通大学
