孕前接触标准空气污染物和交通相关空气毒素与不良出生结果之间的关联：一项基于人群的队列研究（加利福尼亚州，1990–2021年）

本研究分析了1990-2021年加利福尼亚州空气污染物对早产和低出生体重的影响，发现PM2.5、NO2等传统污染物影响减弱，而镍、锌、铬等非尾气排放源污染物在2013-2021年间影响增强，且对黑人、西班牙裔及低收入群体危害更显著。

　　

作者名单：Sanjali Mitra、Karl O’Sharkey、Seung-a Paik、Laura Thompson、Jason Su、Myles Cockburn、Roch Nianogo、Beate Ritz

美国加利福尼亚大学洛杉矶分校菲尔丁公共卫生学院流行病学系，邮编90095

摘要

尽管交通尾气排放仍然是加利福尼亚州空气污染的主要来源，但其浓度已随时间下降。然而，非尾气排放（如刹车和轮胎磨损产生的污染物）以及工业排放仍然存在，并对健康构成重大威胁。本研究分析了30年来空气污染水平如何影响出生结果。基于加利福尼亚州公共卫生部的出生记录（1990-2021年），我们评估了妊娠期间接触标准空气污染物（PM_2.5、NO₂、O₃）以及与交通和工业相关的空气有毒物质（苯、1,3-丁二烯、铬、铅、镍、锌）与早产（PTB）和足月低出生体重（TLBW）之间的关联。我们使用逻辑回归分析了四个时间段（1990-1997年、1998-2005年、2006-2012年和2013-2021年）内污染物浓度每四分位数范围（IQR）增加对出生结果的影响。研究还按种族/民族和地区社会经济地位进行了分层分析。

结果显示，PM_2.5和NO₂对早产和足月低出生体重的影响随时间减弱，而镍和锌在最近一段时间（2013-2021年）对早产的影响有所增加。在黑人及西班牙裔母亲和低社会经济地位人群中，锌、镍和铬与不良出生结果的关联最为显著，这可能与刹车和轮胎磨损排放有关。

30年间，加利福尼亚州空气污染物的影响程度发生了变化，不同种族/民族和地区社会经济地位之间存在显著差异，这表明空气污染治理取得了一定成效，但仍需采取额外措施来降低交通和工业相关空气有毒物质带来的风险。

引言

早产（PTB）是指妊娠未满37周出生的婴儿；如果婴儿出生时体重低于2500克，则被视为低出生体重（LBW），如果在足月时体重仍低于2500克，则称为足月低出生体重（TLBW）。2022年，加利福尼亚州有7%的婴儿为低出生体重，9%的婴儿为早产（加利福尼亚州公共卫生部数据）。胎儿发育期间对母亲环境因素（包括空气污染）的敏感性较高，可能导致不良出生结果，从而引发短期或长期的健康问题，如婴儿死亡率增加、儿童发病率上升、神经发育不良，甚至成年后出现慢性疾病（Kanda等人，2020年；Malamitsi-Puchner，1991年；McCormick，1985年；Moster，2008年）。大量研究表明，颗粒物（PM_2.5）和二氧化氮（NO₂的暴露与低出生体重、足月低出生体重和早产呈正相关（Ju等人，2023年；Nyadanu等人，2022年）。虽然PM_2.5来源于多种途径，包括燃烧（如车辆尾气、工业活动和森林火灾）、刹车/轮胎磨损（Thorpe & Harrison，2008年）以及大气化学反应，但对其成分及其对不良出生结果的具体影响知之甚少，也不清楚这些影响是否随时间发生变化。研究特定PM_2.5成分的贡献有助于识别仍需治理的污染源。过去几十年的燃料排放法规降低了加利福尼亚州的PM_2.5和NO₂水平（Lurmann等人，2015年），但一些污染源（如野火和非尾气排放）的影响日益突出。目前尚无研究利用覆盖整个州范围内的监测网络，对长达30年的污染物和空气有毒物质变化进行综合分析。本研究将利用这些独特资源，更深入地了解污染变化对出生结果的影响，并将研究范围扩展到多种空气有毒物质。

加利福尼亚州的多样性使我们能够探讨这些结果中的种族/民族和社会经济差异。例如，2022年，黑人母亲所生的低出生体重和早产婴儿比例最高，而居住在贫困率低于10%地区的母亲受影响最小（加利福尼亚州公共卫生部数据）。研究还发现，低收入人群、少数族裔和有色人种居住地区的PM_2.5及其化学成分暴露程度更高（Jbaily等人，2022年；Knobel等人，2023年；Tessum等人，2021年）。尽管加利福尼亚州的PM_2.5水平总体下降，但相对暴露差异仍在增加（Koolik等人，2024年）。然而，关于空气污染相关不良出生结果的种族/民族差异的研究仍有限（Heo等人，2019年；Laurent等人，2014年；Lee等人，2022年；Schwarz等人，2019年）。

在这项迄今为止规模最大、持续时间最长的出生队列研究（1990-2021年）中，我们利用高分辨率（100米）的暴露数据（来自土地利用回归模型），分析了这些污染物与出生结果之间的关联模式，并探讨了种族/民族和地区社会经济地位对结果影响的差异。

研究人群

我们使用了加利福尼亚州公共卫生部提供的1990年1月1日至2021年12月31日的出生登记数据，以识别早产婴儿和足月低出生体重的婴儿。该时间段共有16,821,223例出生记录，其中排除了妊娠期数据缺失或异常的婴儿（妊娠期少于140天或超过315天，N=729,956，占比4.3%）以及出生体重数据缺失或异常的婴儿（出生体重低于500克或超过6800克，N=15,445，占比3.0%）。

研究人群特征

总体而言，西班牙裔占最大比例（表1）。早产婴儿的母亲中，西班牙裔（52.4%）和黑人（9.2%）的比例高于足月低出生体重婴儿的母亲（分别为48.9%和5.8%），而白人母亲的比例较低（25.7% vs 32.1%）。足月低出生体重婴儿的母亲中，黑人（11.8%）的比例高于足月低出生体重婴儿的母亲（5.8%），而白人母亲的比例较低（24.1% vs 32.1%）。无论是早产还是足月低出生体重的母亲，居住在最低社会经济地位地区的比例均较高（分别为32.4% vs 27.2%）。

讨论

我们发现，不良出生结果与不同类型污染物、时间段、种族/民族和地区社会经济地位的关联存在显著差异。虽然某些污染物的影响随时间减弱（可能得益于法规调控导致的污染物浓度下降），但仍存在因种族/民族和地区社会经济地位而异的持续关联。这些发现突显了污染物来源之间的复杂相互作用。

结论

本研究强调了空气污染、社会经济因素和种族/民族差异对早产和足月低出生体重的综合影响，凸显了弱势群体的脆弱性。研究发现，来自非尾气排放源的镍、锌和铬等污染物与不良出生结果密切相关，尤其是在黑人及西班牙裔母亲和居住在低社会经济地位地区的母亲中。尽管已采取许多措施改善空气质量，但仍需进一步努力减少这些污染物的影响。

作者贡献声明

Sanjali Mitra：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、方法论设计、调查实施、数据分析、概念构建。 Roch Nianogo：撰写——审稿与编辑。 Beate Ritz：撰写——审稿与编辑、项目监督、资源协调、方法论设计、调查实施、概念构建。 Myles Cockburn：撰写——审稿与编辑、软件使用、数据管理。 Karl O’Sharkey：撰写——审稿与编辑、数据验证、项目监督。

未引用参考文献

TAMU GeoServices—免费地理编码服务，日期不详。

关于手稿准备过程中生成式AI和AI辅助技术的声明

在撰写过程中，第一作者使用ChatGPT协助编写R语言中的统计分析代码，并修改了手稿中的语法错误。所有由AI生成的内容均经过仔细审查和必要的编辑，以确保准确性。作者对发表文章的内容负全责。

资金支持

本项目主要由CARB资助（协议编号21RD004）。部分资金还来自2024-2025年的HEALRISE（健康、种族主义、不平等和社会流行病学）奖学金计划，该计划由UCLA菲尔丁公共卫生学院流行病学系的平等、多样性与包容性（EDI）委员会发起。

利益冲突声明

作者声明没有已知的可能影响本研究结果的财务利益或个人关系。