王科教授和赵曼仪博士生合作的研究成果Short‑term effects of PM2.5 components on the respiratory infectious disease: a global perspective于2024年7月发表于Environmental Geochemistry and Health，该研究分析了大气污染物PM2.5对新冠传染病的短期影响。

原文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s10653-024-02024-0

文章摘要

尽管以往的研究认为颗粒物（PM2.5）对呼吸道传染病有显著影响，但PM2.5实际上是由多种污染物聚集而成，其各组成部分的独立效应尚未被研究。本文分析了PM2.5成分，包括黑碳（BC）、有机碳（OC）、硫酸根离子（SO4）、灰尘（dust）和海盐（SS），对COVID-19的发病率和死亡率的影响。本文使用了2020年至2022年间全球236个国家和省份/州的每日数据。为了有效识别出污染物各组成部分对呼吸道传染病影响的因果效应，本文从大量大气变量中为每种污染物选择了最佳的工具变量。本文发现，当地表OC每增加1微克/立方米时，会影响一天到三天内的病例数和死亡数增加约3%至6%，上述结果在改变飞行指数和天气因素等控制变量时仍然保持稳健，并且在对发病率和死亡率应用正弦变换时也是如此。

研究背景

呼吸系统传染病指的是病原微生物通过鼻腔、咽喉、气管和支气管侵入人体引发的传染性疾病，对公共健康构成重大威胁，其中老年人、儿童以及有基础健康问题的人群最为脆弱。根据世界卫生组织报告，由呼吸系统传染病引起的下呼吸道感染是人类第四大致死原因，2019年全球有近260万人死于此类感染。因此，加强对呼吸系统传染病的理解对于维护良好健康至关重要。

空气污染影响呼吸系统传染病的主要途径是损害呼吸道上皮、降低急性呼吸道炎症和免疫反应，从而帮助病毒穿透上皮屏障进入肺部。作为典型的呼吸系统传染病，新型冠状病毒的传播对经济和社会产生了重大影响，识别影响该病毒传播的因素对于应对周期性流行病具有借鉴意义。

在常见的空气污染物中，大量研究证实了PM2.5对新冠（COVID-19）疫情的潜在影响。然而，与SO2和NOX等其他污染物相比，PM2.5的成分复杂且粒子形成过程特殊。它包含多种比例不一、特性各异的化合物，可能导致对COVID-19疫情健康影响的差异。美国国家科学院和环境保护署都强调了研究PM化学成分及其毒性贡献的重要性。即使两个地区PM2.5浓度相似，其成分比例的不同也可能导致对COVID-19影响程度的差异。仅将PM2.5作为一个整体分析会忽略这些差异。因此，依据美国国家航空航天局的分类，本文将PM2.5分为黑碳（BC）、有机碳（OC）、硫酸根离子（SO4）、尘埃和海盐（SS）。除了PM2.5，本文还关注二氧化硫（SO2）。通过识别对人类健康有害的PM2.5成分，旨在为决策者提供更具针对性的政策建议，以较低成本减轻PM2.5对COVID-19的负担。此外，现有文献多集中于特定国家或短期内的研究，限制了对全球空气质量改善与防疫控制的普遍指导意义。鉴于COVID-19为全球公共卫生事件，从全球角度开展研究对抗病毒传播具有重要意义。

本文将空气污染对COVID-19感染病例和死亡人数的潜在影响扩展到全球，并设置了较长的研究时段，涵盖多次新冠周期，能在一定程度上避免因研究样本量小而导致的估计结果数值偏差。

主要结论

在确认了颗粒物（PM）对疫情的显著影响后，本文的研究结果指出，短期内环境中的有机碳（OC）含量变化对确诊病例数量的严重程度有着强烈而持续的影响，相比之下，其它污染物对疫情没有显著影响。本文认为这是由于OC在PM2.5中占有重要份额，含有众多致病性有机化合物。为了进一步检验主要结论的稳健性，本文进行了多项异质性分析：1）从整个样本期间挑选第一次疫情周期；2）替换因变量和航班指数。本文发现，在这两种情况下，PM2.5的强烈因果影响依然存在，与主回归分析的表现相似。接着，本文基于对美国和中国省级数据的微观研究来分析空气污染对健康危害的区域差异，这两个经济体分别代表了发展中经济和发达经济。研究显示，在OC浓度较高的中国，患者若暴露于较高空气污染中，确诊率会显著提高，而在美国影响不显著。

对于遭受COVID-19重创的欠发达地区，上述政策含义尤为重要。这些地区通常面临因取暖和烹饪过度使用化石燃料导致的空气污染水平升高，以及较低的污染控制水平。同时，发展中经济体的医疗卫生基础设施较为落后，重症监护床位和呼吸机数量较少。这种状况可能会大幅增加医疗卫生的经济成本，同时也突显了减少污染水平和暴露，以降低COVID-19及相关疾病发病率的政策措施的有效性。呼吸道传染病传播方式的相似性，即病原体通过鼻腔、咽、气管和支气管等呼吸道入侵人体，因此对于完善应对与空气污染相关的呼吸道疾病的政策，本研究具有重要意义。

引用来源：Zhao M, Wang K. Short-term effects of PM2. 5 components on the respiratory infectious disease: A global perspective[J]. Environmental Geochemistry and Health, 2024, 46(8): 1-15.