《Energy Research & Social Science》：An invisible threat? Exploring the physical and mental health risks of coal air pollution in the United States
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空气污染尤其是PM2.5仍是美国部分地区重要健康威胁，研究显示煤电相关PM2.5浓度每增1%导致心理健康疾病、COPD、糖尿病发病率分别上升0.02%-0.34%，东南部影响最显著，高能源负担家庭健康风险加剧，需针对性区域干预。
陈倩菲 | 樊帅 | R. 亚历山大·本特利 | 雷德米拉·茨卡洛娃 | 沈正来
美国南卡罗来纳州克莱姆森大学社会学、人类学与刑事司法系
摘要
空气污染仍然是美国某些地区重要的环境健康风险，对健康造成广泛影响，尤其是在社会和医疗上处于弱势的人群中。历史上，燃煤发电厂是环境细颗粒物（PM?.?）的主要来源；尽管近年来其贡献显著减少。尽管有充分的文献记录表明与煤炭相关的PM?.?暴露在地理上有所下降，但关于持续存在的地区差异以及这些差异如何与社会健康决定因素相互作用的知识仍然有限。本研究利用2020年美国各县的数据，通过九个指标来探讨与煤炭相关的PM?.?暴露与健康状况之间的关联，这些指标涵盖了心理和生理健康方面。研究发现，煤炭PM?.?暴露每增加1%，某些健康问题的发病率（包括心理健康障碍、慢性阻塞性肺病（COPD）和糖尿病）会增加0.02%至0.34%。这些关联在不同地区存在显著差异，其中东南部地区的效应最为明显。此外，较高的家庭能源负担会加剧煤炭PM?.?暴露对心理和生理健康的不良影响。持续存在的地区不平等现象凸显了需要采取有针对性的、基于地方的干预措施，以减少当地的暴露及其健康后果。
引言
空气污染是一个重大的公共卫生威胁，全球每年导致约400万至900万人过早死亡，其中细颗粒物（PM?.?）占这一负担的80%以上[1]、[2]。PM?.?是由化石燃料燃烧、车辆、发电、农业和工业过程以及自然来源（如沙漠尘埃）产生的复杂混合物[2]、[3]、[4]。在全球范围内，煤炭排放量仍然很大[5]。尽管近年来美国的排放量有所减少[6]、[7]，但燃煤发电厂仍然是PM?.?的重要来源，同时还会产生二氧化硫（SO?）、氮氧化物（NO?）和铅、汞等重金属[7]、[8]。这些污染物会导致心血管疾病、呼吸系统疾病、神经系统疾病以及总体死亡率的增加[2]、[7]、[9]。煤炭产生的PM?.?继续对特定地区和人群构成健康风险[9]，是对公共卫生的明确威胁[例如[10]]。
虽然已经记录了污染暴露的社会经济决定因素[7]，但由此产生的生理和心理健康效应的地区（地理空间）差异（这些差异可能是持续存在的）仍不清楚。本文基于能源和环境正义框架，探讨了尽管总体排放量大幅减少，与煤炭相关的细颗粒物（煤炭PM?.?）如何继续影响美国的生理和心理健康。目前尚未从地区差异或与健康决定因素的相互作用角度探讨减少燃煤发电厂PM?.?排放的健康益处[9]。我们使用2020年美国各县的数据，研究了煤炭PM?.?暴露与九种健康结果之间的关联，同时考虑了能源负担（EBs）和关键的社会人口统计因素，包括种族/族裔、年龄、残疾状况和健康保险覆盖情况。为了评估地区差异，我们结合了空间滞后回归模型和热点分析，以识别煤炭PM?.?和不良健康结果的地理聚集情况，并研究这些地理空间模式在美国各地区的差异。
主要发现表明，即使煤炭PM?.?的增幅很小，也与多种慢性疾病和心理健康问题的发病率显著增加有关，尤其是在美国东部。较高的家庭能源负担进一步加剧了与煤炭污染相关的健康风险。这项研究强调了与煤炭相关的健康问题和能源负担的持续性和空间不均衡性，同时也突出了需要采取有针对性的地区干预措施，以减少污染并支持受能源不平等影响较大的社区[11]、[12]。下一节将回顾为本研究提供理论基础的文献。后续部分将描述数据来源、分析策略、结果和政策含义。
能源与环境正义框架
本研究结合了能源正义和环境正义框架，探讨了与煤炭相关的PM?.?暴露、家庭能源负担和社会脆弱性如何共同影响健康风险。能源正义为识别和解决能源生产、分配和消费过程中产生的不平等提供了有针对性的分析视角，直接建立在早期的环境正义学术研究基础上[5]、[13]。早期的定义强调了与能源相关的危害和利益发生的地点
研究区域和时间范围
本研究分析了美国48个连续州加上哥伦比亚特区的3108个县的数据。我们采用了两种时间视角：
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2016–2020年：本研究使用年度煤炭PM?.?暴露估计值来描述近期的趋势和种族/族裔差异。
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2020年横截面数据：本研究对2020年的县级健康结果、能源负担和社会人口统计指标进行了建模，并通过空间回归模型将这些指标与2020年的煤炭PM?.?暴露联系起来。
因此，早期的
带有州固定效应和不带州固定效应的OLS回归模型
我们首先比较了带有州级虚拟变量（州固定效应）和不带州级虚拟变量（“OLS无州”）的OLS模型。在基线OLS模型中（以下简称“OLS无州”，见补充表S1-S8），我们包含了表1中列出的七个自变量（IVs）。我们为每种健康结果分别估计了九个模型。所有基线模型在统计上都是显著的（p < 0.001），调整后的R2值介于0.40到0.79之间，AIC值也在相应范围内
讨论
本研究通过探讨与煤炭相关的PM?.?暴露、能源负担及其与关键健康决定因素之间的地区差异，为相关文献做出了贡献。利用一个新颖的、公开可获取的数据集，我们分析了九项健康指标，发现了长期健康负担中的明显地理和社会经济模式。总体而言，我们的结果与先前的证据一致，即细颗粒物空气污染仍然是重要的环境健康问题
结论
尽管《清洁空气法》等监管措施大大减少了全国范围内的污染，但与煤炭相关的PM?.?仍然对公共健康构成持续的风险。本研究提供了三个关键发现。首先，即使在目前的较低浓度下，与煤炭相关的PM?.?仍与不良健康结果有显著关联，表明暴露量的减少并不一定意味着风险的降低。其次，与煤炭相关的PM?.?负担在某些地区仍然不成比例地
CRediT作者贡献声明
陈倩菲：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，概念构思。樊帅：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，正式分析。R. 亚历山大·本特利：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿。雷德米拉·茨卡洛娃：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿。沈正来：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿。
包容性与多样性
本文的一位或多位作者自认为是社会科学领域中代表性不足的少数族裔。本文的一位或多位作者表示曾获得旨在增加科学领域少数族裔代表性的项目的支持。
材料可用性
本研究未使用任何材料。
利益冲突声明
作者与本手稿中的材料没有财务或非财务利益关系。
致谢
资助：陈倩菲、樊帅和雷德米拉·茨卡洛娃获得了Wellcome Thrust基金会在G7气候与模仿政策解决方案奖#227151/Z/23/Z项目下的支持。
