《Astronomy and Computing》：Massive stochastic simulation of cosmic rays propagation in the heliosphere: The COSMICA code
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南非学龄前儿童PM2.5暴露与发育结局关联性研究显示，每增加10μg/m3的PM2.5暴露量，总发育评分降低0.12个标准差（p<0.05），其中大运动协调能力（β=-0.17 SD，p<0.01）和小运动协调与视觉整合能力（β=-0.12 SD，p<0.05）受影响最显著，而执行功能、读写能力未发现显著关联。本研究通过空间滞后模型揭示地理空间异质性，为低收入国家空气污染防控提供实证依据。
Junita Henry | Yazan Alwadi | Marcia C. Castro
哈佛大学T.H. Chan公共卫生学院，全球健康系，美国马萨诸塞州波士顿
摘要
背景
南非面临严重的环境空气污染问题，PM2.5浓度经常超过世界卫生组织（WHO）推荐的5 μg/m3标准。幼儿期是神经发育的敏感阶段，但产后PM2.5暴露对儿童发育结果的影响在该领域仍缺乏研究。
方法
我们分析了南非1248个早期学习项目（ELPs）中5222名50-59个月大儿童的全国代表性数据，使用“早期学习成果测量4&5”（ELOM）评估他们在五个领域的发育情况。通过卫星数据并结合地面校准数据，估算了每个ELP中儿童12个月的累积PM2.5暴露量。同时采用了空间滞后和误差模型来解释剩余的空间自相关性。
结果
PM2.5暴露量每增加10 μg/m3，儿童的ELOM总分数平均降低0.12个标准差（β = -0.12，p < 0.05），其中对大运动发育（β = -0.17，p < 0.01）和精细运动协调能力（β = -0.12，p < 0.05）的影响最为显著。在执行功能、读写能力和计算能力方面未发现显著关联。
结论
本研究提供了证据，表明南非学龄前儿童的环境PM2.5暴露与特定发育领域之间存在关联。研究结果强调了将空气质量干预措施纳入早期儿童政策的必要性，并需要进一步探讨暴露时间及其缓解措施。
引言
环境空气污染，尤其是细颗粒物（PM2.5），已成为全球性的公共卫生问题，其与多种不良健康结果（包括呼吸系统疾病、心血管疾病和早死）有明确的关联（Landrigan等人，2018；McDuffie等人，2021）。
PM2.5暴露在生命早期阶段的影响尤为关键，因为这一时期大脑和生理发育非常敏感，不良环境暴露可能对健康和福祉产生深远且持久的影响（Shonkoff等人，2012）。最新研究表明，PM2.5可能作为一种神经毒素，能够穿越血脑屏障，干扰神经炎症和氧化应激途径（Landrigan等人，2018）。这些机制会影响认知功能、运动技能以及其他对学校准备度和长期教育及健康轨迹至关重要的发育领域（Block等人，2012；Calderón-Garcidue?as等人，2008；Chiu等人，2016）。虽然大多数现有研究关注产前和婴儿期的暴露，但越来越多的证据表明，学龄前期的暴露也会影响儿童发育，因为大脑成熟过程会持续到出生后1000天之后（Block和Calderón-Garcidue?as，2009；Genc等人，2012；Harris等人，2016；Sowell等人，2004）。
南非约有6000万人口，电力和工业生产严重依赖煤炭（BP，2022；RSA矿产资源与能源部，2022），这导致了该国23%的PM2.5污染（Health Effects Institute，2022）。大约600万5岁以下儿童生活在这些环境中，他们特别容易受到环境危害及其长期影响（Health Effects Institute，2022；StatsSA，2022）。2021年，空气污染成为5岁以下儿童死亡的第二大风险因素（Health Effects Institute，2024）。南非的PM2.5浓度经常超过WHO推荐的5 μg/m3标准（WHO，2021）。2021年，南非的年均PM2.5浓度约为22 μg/m3，主要城市的年均浓度分别为：约翰内斯堡27.3 μg/m3、比勒陀利亚21.6 μg/m3、布隆方丹42.2 μg/m3和开普敦7.6 μg/m3（Health Effects Institute，2024；IQAir，2021）。本研究使用WHO的这一标准来设定参考限值（WHO，2021）。尽管污染水平很高，但PM2.5暴露对幼儿发育的影响仍需进一步研究。
鉴于南非显著的社会经济不平等（基尼系数为0.63）、高PM2.5浓度以及政府日益重视早期儿童发展（ECD）的政策（非洲开发银行，2023；Giese等人，2022，2023；Roomaney等人，2022），该国为研究这些关系提供了独特背景。南非首个全国性的学龄前儿童发育评估“Thrive by Five Index”为我们提供了考察环境因素（如PM2.5暴露）与儿童发育之间关联的契机。
本研究利用南非的全国代表性数据，分析了50-59个月大儿童的PM2.5暴露与ECD结果之间的关联，重点关注大运动技能、精细运动协调能力、执行认知功能以及读写和计算能力等关键发育领域。我们采用空间回归技术来解释PM2.5暴露和发育结果的地理差异。研究假设较高的PM2.5暴露与较低的发育分数相关，尤其是大运动和认知领域，因为这些领域对环境毒素更为敏感（Block和Calderón-Garcidue?as，2009）。通过探讨这一关系的空间维度，本研究为低收入和中等收入国家（LMICs）的空气污染与儿童发育研究做出了贡献。
数据
“早期学习成果测量4&5”（ELOM）在ELP层面的年度评估： 数据来自“Thrive by Five Index”基线调查（Giese等人，2022）。ELPs是注册或社区性质的幼儿园，为大约4-5岁的儿童提供结构化的早期学习服务。每个ELP独立运营，拥有自己的管理团队、日常安排和基础设施。
这是首个全国性的代表性研究……
结果
总体而言，南非57%的儿童发育进度未达到其年龄段应有的水平（Giese等人，2022）。图3显示了南非各地ELOM总z分数的分布情况。从描述性角度来看，不同地区的分数差异不大。在北部（豪登省/林波波省）和西南部（西开普省），儿童的ELOM总z分数平均较高，高出平均水平约0.3个标准差；而在其他地区则较低。
讨论
尽管学龄前儿童与PM2.5暴露之间的关联尚未得到充分研究，但我们发现这种关联虽然幅度较小，但在统计上具有显著性。即使考虑了空间依赖性，这些关联仍然存在，并且在不同的建模方法中保持一致。具体而言，我们观察到ELOM总分数、大运动发育（GMD）和精细运动协调与视觉运动整合（FMC-VMI）之间存在负相关和非线性关系。
作者贡献声明
Junita Henry：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、项目管理、方法论设计、调查实施、数据分析、概念构建。
Yazan Alwadi：撰写 – 审稿与编辑、数据可视化。
Marcia C. Castro：撰写 – 审稿与编辑、方法论设计。
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
