论文 DOI: 10.1016/j.jhazmat.2025.137321

Journal of Hazardous Materials 是环境科学领域的高影响力SCI一区TOP期刊，影响因子为12.2，专注于危险材料对环境影响研究。

近日，北京大学城市规划与设计学院2023级硕士生周靖宣在著名学术期刊Journal of Hazardous Materials上发表了题为“Big picture thinking of global PM_2.5-related COPD: Spatiotemporal trend, driving force, minimal burden and economic loss”的研究论文。该研究评估了1990-2021年全球PM_2.5导致的慢性阻塞性肺疾病（COPD）的疾病负担，揭示了各个国家疾病负担的改善潜力以及全球健康的不公平性。

成果简介

COPD是全球发病率和死亡率的主要原因，长期暴露于PM_2.5会加速肺功能下降和COPD症状恶化。本研究旨在评估1990年至2021年PM_2.5导致COPD的全球负担并预测未来的健康和经济影响。使用孟德尔随机化验证了二者的显著关联性。利用Global Burden of Disease 2021对全球进行疾病负担亚组（年龄、性别、地区和社会人口指数SDI）分析，相关的死亡人数与伤残调整寿命年（DALYs）均逐步增加。区域分析显示，亚洲，尤其是中国和印度，负担最重，高SDI地区保持相对稳定和较低的负担，存在较大的健康不平等。预测表明疾病负担将持续上升，估计至2050年全球经济损失约为1.246万亿美元。这些发现凸显了迫切需要采取公共卫生干预措施，以减轻PM_2.5暴露对未来健康和经济的影响。

亮点

l1990年至2021年，PM_2.5导致COPD的全球负担持续增加。

l空气污染严重地区的老年男性是最敏感的亚组。

l人口老龄化和人口增长是造成PM_2.5导致COPD疾病负担的主要因素。

l如果无相关干预，PM_2.5导致COPD疾病负担将持续上升。

研究结果

1. PM_2.5与COPD的显著关联性

我们使用P< 5×10^-8作为多链失衡中具有大P值的 SNP 的筛选标准，选择了8个SNP进行进一步的孟德尔随机化（MR）分析，IVW方法显示PM_2.5与COPD风险之间存在显著正相关（OR=2.34，95%CI [1.07-5.51], p=0.03），在MR-Egger、加权中位数、加权模型和简单模型中，这种关联是一致的，尽管不显著（图1）。Cochran's Q检验的结果表明没有异质性（Qp = 0.836）。MR-Egger 没有证据表明存在水平多效性（p = 0.373），Leave-one-out的测量结果都揭示了PM_2.5与COPD之间的更强关联。这种审查表明，系统地排除单个SNP并随后重申MR分析并没有产生任何与观察到的因果关系的明显偏差，所以我们认为PM_2.5是COPD发病的危险因素。

图1

2. 环境PM_2.5导致的全球COPD负担

2021年，相关的死亡人数为841466（95% UI: 610675,1036867），相应的年龄标准化死亡率（ASR）为每10万人10.23个（95%UI：7.44，12.62）。与此类似，DALYs数量为17683776（95%UI:12693342,21774923）,ASR为每10万人208.27个（95%UI:149.56，256.57）。亚组分析显示，COPD死亡人数和DALYs均随着年龄增加而增加，达到峰值后又开始下降，男性的死亡病例数和ASR显著高于女性，分别为女性的1.47倍和1.96倍（图2）。

图2

2021年，疾病负担最大的是亚洲地区，其中中国大陆的死亡人数最多达到388184，其次是印度（275830），南美洲东部、北美洲中部也有较高的疾病负担密度（图3）。且在1990-2021年间，疾病负担呈现显著上升的趋势。

图3

3. 分解分析和前沿分析

1990-2021年DALYs持续波动上涨，通过详细分析可以发现，老龄化和人口增长是COPD死亡人数增长的主要驱动因素。具体而言，老龄化对死亡人数增长的贡献为51.4%，而人口增长则贡献了55.5%。相较之下，流行病学变化对死亡人数增长的影响为负，减少了6.9%。

同时计算了2021年不同社会人口发展水平的国家或地区的DALYs负担和有效差异。图中黑色标出的国家显示了有效差异较大的国家，主要集中在亚洲（如印度、缅甸、巴林等）。蓝色和红色的点分别表示低SDI和高SDI情况下有效差异较小的国家。相比之下，中等SDI的国家或地区具有更大的负担改善潜力（图4）。

图4

4. 健康不平等分析

从 1990 年到 2021 年，ASMR 和 ASDR 呈现“相对不平等增加，绝对差异减小”的趋势：两项指标的集中指数下降，表明低 SDI 的死亡负担越来越集中在相对水平。斜率指数下降，表明高 SDI 组和低 SDI 组之间的绝对差异差距缩小。虽然相关的死亡率普遍下降，但改善速度不均衡，导致低 SDI 区域的绝对收益有限，而相对不平等变得更加明显，突出了在资源分配和干预策略中继续关注弱势群体的必要性（图5）。

图5

5. 年度平均百分比变化（EAPC）的影响因素及预测模型建立

为了深入探究影响EAPC的具体因素，我们引入了人类发展指数（HDI）通过Spearman相关分析，我们发现EAPC与ASR存在显著正相关关系（deaths：ρ=0.42，P<0.01; DALYs: ρ=0.44,P<0.01）,而与HDI存在显著负相关（deaths：ρ= -0.55，P<0.01;DALYs: ρ=-0.57,P<0.01）。

为了预测2022-2050年间PM2.5相关COPD的疾病负担，我们采用了ARIMA和LSTM两个模型验证，结果显示，全球的死亡和DALYs数量预计将持续增加，对应的ASR也将持续波动。两个模型的预测结果相似且较为稳定，表明预测的可靠性较高（图6）。参考已有研究 (Chen et al., 2023)，计算得出2020-2050年相关疾病负担将给世界经济造成约1.246万亿美元的损失。在所有国家中，中国的绝对经济负担最大，其次是印度和美国。

图6

环境影响

该研究试图提供全球PM_2.5导致COPD 的宏观图。显然，不断增加的细颗粒物排放与COPD 病例的显着增加有关。这凸显了加强空气质量管理的必要性，特别是在社会发展指数中等的快速工业化地区。为了减轻预计到 2050 年日益增长的健康和经济影响，公共卫生战略和空气污染控制的结合非常重要。全球合作应对这些环境健康挑战，确保降低相关疾病负担。

图文：周靖宣

编辑：城规宣传中心