《Journal of Hazardous Materials》：Identifying Priority Pollutants NO
2, O
3, PM
2.5 and PM
10 for Preventive Strategies Against Birth Defects in China: A Regional Analysis
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本研究基于中国2019-2021年6,910,397例妊娠数据，利用STMST筛查和分布式滞后非线性模型，揭示PM2.5、O3等污染物在不同地区的滞后效应及协同作用，预测到2060年西北、西南和中部地区风险升高，提出区域化污染防控策略。
Falin He|Tiancheng Xie|Xinwen Huang|Chuan Wang|Zhenglu Wang|Tian Tang
中国医学科学院老年医学研究所国家老年医学中心，北京医院，实验室医学北京工程研究中心，国家临床实验室中心
摘要
母亲暴露于环境空气污染可能会增加胎儿的发育风险，但关于多污染物滞后效应、区域优先污染物以及未来风险负担的证据仍然有限。我们分析了2019至2021年间来自中国215个城市中526个产前筛查中心的6,910,397例妊娠病例，通过孕中期母亲血清三联指标（AFP、游离β-hCG、uE3）筛查，识别出455,476例高风险病例（占6.59%）。收集了每日NO2、O3、PM2.5和PM10的浓度数据，并进行了区域汇总。使用滞后加权分位数和（LWQS）回归和分布滞后非线性模型（DLNM）评估了滞后效应和暴露-反应关系。在SSP1-2.6情景下，结合人口加权暴露量和人均国内生产总值（GDP）趋势，利用耦合模型互比较项目第6阶段（CMIP6）和ARIMA模型预测了未来的风险变化。高风险率在不同地区有所差异：中国中部为6.99-8.86%，北部为5.61-9.21%，西南部为4.11-6.83%，南部为4.36-6.00%。滞后效应在连续高暴露周达到峰值，相对风险（RR）分别增加了1.118（PM2.5）、1.038（NO2）和1.073（O3）。PM2.5和O3表现出协同效应，而NO2的效应则主要是拮抗的。对2060年的预测显示，中国西北部、西南部和中部地区的风险更高，空间差异进一步扩大。这些发现确定了具有区域特异性的优先污染物和关键时间窗口，为制定有针对性的预防策略提供了依据。
引言
出生缺陷，也称为先天性畸形，是一个主要的公共卫生问题，受遗传易感性和环境暴露的影响[1]、[2]。有研究表明，母亲暴露于空气污染物可能与各种先天性异常有关[3]。例如，细颗粒物（PM2.5）与心血管畸形和尿道下裂的风险增加有关，尽管它们与口面裂的关系尚未明确[4]、[5]、[6]、[7]。这些发现可能反映了暴露评估的方法学限制以及污染物组成的区域差异，强调了需要更严格和标准化的研究方案。
基于这些发现，对于具有严重神经后果的先天性异常，知识缺口更加明显，因为这些异常可能涉及不同的致病途径。例如，空气污染对神经管缺陷（NTDs）等结构畸形以及18/21三体综合征等染色体疾病的神经学结果的影响尚未得到充分研究。此外，现有研究通常评估单一污染物或孕期的平均暴露量，对于多污染物相互作用、特定妊娠周的滞后效应以及在异质排放模式和社会经济背景下的区域优先污染物仍存在不确定性。最后，尽管气候变化和长期的社会经济趋势可能会重塑未来的人口暴露情况，但很少有研究将观察到的暴露-风险关系与前瞻性预测相结合，以制定大规模的预防策略。
为了解决这些差距，中国国家临床实验室中心（NCCL）于2018年启动了一项全国性研究，调查中国大陆地区母亲暴露于环境空气污染与孕中期母亲血清三联指标（STMST）筛查（包括AFP、游离β-hCG和uE3）识别出的高风险结果之间的关联。利用与常规监测的空气污染物相关的大规模产前筛查数据，本研究应用了分布滞后非线性模型（DLNM）和多污染物方法来描述暴露-反应关系[8]，识别关键妊娠窗口，并评估区域异质性。通过将时空分析与气候-社会经济情景下的未来风险预测相结合，这项工作为理解与污染相关的产前风险和制定区域特定的预防策略提供了全面的框架。
研究人群和参与研究机构
2019年至2021年间，从中国大陆27个省和直辖市的526个符合条件的产前筛查（PS）中心/实验室招募了18至35岁的孕妇，妊娠年龄在14至20周之间，体重在45至125公斤之间。有多次妊娠、终止妊娠或胎儿减少的女性被排除在研究之外。
“符合条件的”定义是指通过三次连续外部质量评估的PS中心/实验室
2019年至2021年STMST筛查期间高风险和空气污染的空间和时间模式
我们分析了来自中国大陆27个省215个城市中526个PS中心的6,910,397名参与者的数据，识别出455,476例高风险妊娠（占6.59%）（表1和表S1）。高风险母亲的年龄较大（平均28.98岁 vs 27.65岁），体重较重（58.29公斤 vs 56.71公斤），妊娠期略短（16.60周 vs 16.68周）。生物标志物分析证实了风险分层：高风险病例的AFP水平较高（算术平均值为1.37 vs 1.04；几何平均值为……）
讨论
先前的研究已经确定了产前暴露于空气污染物与婴儿不良神经系统结果之间的关联，包括自闭症谱系障碍[14]、过敏性疾病[15]、脑瘫[16]和不良神经发育结果[17]。然而，涵盖大范围地理区域和长时间框架的研究有限，这限制了评估经济、季节性和公共卫生政策因素影响的能力
优势与局限性
本研究有几个显著的优势。首先，它基于一个非常大的全国性数据集，该数据集包含了孕中期母亲血清三联筛查结果与中国大陆七个地理区域的常规监测空气质量数据相关联，具有较高的统计功效和良好的普遍性。其次，通过应用先进的时间序列和多污染物建模方法，包括分布滞后非线性模型和滞后加权分位数和回归，我们能够……
结论
这项全国性研究表明，母亲在孕中期暴露于环境空气污染与中国大陆各地区STMST筛查高风险结果之间存在关联。通过将大规模筛查数据与先进的时间序列和多污染物模型相结合，我们识别出了主要污染物和敏感暴露窗口的区域特定模式，强调了空气污染对生殖风险的影响并非均匀，而是受到当地因素的影响
环境意义
这项全国性研究表明，母亲在环境相关浓度下暴露于环境空气污染物——这些浓度通常在城市和区域环境中观察到——与不良产前筛查结果的风险增加有关。通过识别关键暴露窗口、区域特定的主要污染物和浓度阈值，我们的发现强调了持续空气质量管理对于保护母婴健康的重要性。
资金支持
本研究得到了中国国家重点研发计划（编号2017YFC1001703和2018YFC1002204）、北京医院项目（编号BJ-2020-138）、四川省自然科学基金（编号25NSFSC0995）以及国家农产品质量与安全风险评估计划（拨款编号GJFP20230204）的支持。
作者贡献
ZW、TT、FH和TX提出了研究方向并指导了研究。TX和FH进行了实验工作。ZW和TT提供了技术或物质支持。初稿由TX和FH撰写。ZW和TT对稿件进行了严格修订。TX对稿件进行了最终修改。
作者贡献声明
Tian Tang：撰写 – 审稿与编辑、资源获取、概念构思。Zhenglu Wang：撰写 – 审稿与编辑、资源获取、概念构思。Chuan Wang：监督。Xinwen Huang：项目管理。Tiancheng Xie：撰写 – 初稿撰写、正式分析。Falin He：撰写 – 初稿撰写、正式分析、概念构思。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。
