剑桥大学、清华大学、莫纳什大学等机构The Innovation：中国城市化进程下臭氧污染导致心肺死亡的地区风险不平等性

过去三十年，中国臭氧污染呈现整体增长趋势，但臭氧的城乡差异，即郊区（或城乡结合部）与农村通常比邻近城区的臭氧污染更严重这一现象鲜有探讨。最新的流行病学证据表明，长期臭氧暴露可能会增加心肺慢性疾病的死亡风险。基于此，本研究整合多源数据库，综合追踪了中国1990–2019的城乡臭氧污染状况，并评估了暴露导致的慢性心肺疾病的死亡负担，以填补既往研究中心 血管疾病死亡风险评估 的缺失。研究发现，过去三十年间 农村人口的暖季日内最大八小时臭氧暴露水平比邻近城市居民平均高约10 ppb ，因此城市化人口迁移会降低总体人口平均臭氧暴露水平。未来臭氧污染管控策略应对农村地区给予同等关注，以实现环境公正。

过去三十年来，我国臭氧污染呈现整体增长的趋势。而长期臭氧暴露或与多病因过早死亡相关，因此精确追踪地表臭氧的时空规律对保护公众健康具有重要意义。以往研究尚缺乏对臭氧污染的大尺度长轴时间序列综合回溯（比如十年以上的追踪），而且鲜有涉及对小尺度层面城乡区域性差异的研究。此外，由于较早的流行病学证据对臭氧与心血管死亡风险支持不足，相关研究对长期臭氧暴露相关的超额死亡负担通常未考虑将心血管疾病作为病因，因而死亡负担评估或被低估。

本研究基于深度学习算法并融合多个充分开发的臭氧浓度数据集， 精细刻画了1990–2019年间区分城乡差异的环境臭氧（ambient ozone）浓度空间分布与时序趋势 。并通过整合最新的基于队列研究的流行病学证据，从过去三十年中国城市化浪潮下的人口迁移这一新视角，对 人群臭氧暴露—超额心肺死亡负担 二者关系进行了深度解析。

以暖季日内最大八小时滑动平均浓度（OSDMA8）为度量指标，中国环境臭氧浓度平均以每十年4.3±2.8 ppb的增速攀升，并且 农村臭氧浓度平均比邻近城区高9.8±4.1 ppb （图2）。除了城区人为源氮氧化物（NO _X =NO ₂ +NO）向农村地区的传输，还有四个主要原因导致了农村地区比城区更高的臭氧污染。首先，城市环境中更高的NO _X 排放，增加了交通源NO对臭氧的清除，即通常被称为“NO _X 滴定陷阱”的现象。其次，城区往往更高的气溶胶浓度会阻碍太阳辐射从而限制NO ₂ 的光解反应；同时，气溶胶还可以作为HO _X 自由基和HNO ₃ 的汇以抑制臭氧的化学形成。第三，农村地区通常由于更广阔的植被覆盖而具有更高的生源性挥发性有机物（BVOCs）的排放。最后，由于中国农村地区居民普遍使用固体燃料，不完全燃烧导致的更高一氧化碳的排放，有助于生成氧化NO的自由基，从而进一步增加臭氧的积累。

中国的臭氧污染主要集中在京津冀及周边地区，其中华东地区的增速最高（平均每十年增长7.6 ppb）。四大城市群（京津冀、长三角、成渝、粤港澳大湾区）中，京津冀地区的臭氧污染飙升最为凸显（平均每十年增长9.2 ppb）。

图2 环境臭氧浓度与变化趋势

A–B. 1990年城市和农村的OSDMA8（4月–9月）峰值；C–D. 2019年城市和农村的OSDMA8峰值；E–F. 基于30年浓度趋势计算的年均变化率。

基于更新与优化后的多病因臭氧暴露—过早死亡风险剂量效应关系，本研究实现了不同类型疾病导致的死亡负担的精准拆分，并着重评估了心肺疾病（包括心血管疾病，CVDs，和慢性阻塞性肺病，COPD）的超额死亡负担。1990年，由长期臭氧暴露导致的心肺疾病死亡人数为30.0万（95% 不确定性区间: 19.3–41.2万，下同）；而 2019年，这一数字增加为37.4万（24.1–51.1万） ，其中城市居民的超额死亡人数为20.0万（12.9–27.4万），农村为17.4万（11.3–23.7万）（图3）。我国华东地区的死亡负担占全国死亡负担总数的三分之一。值得一提的是， 以往研究中被忽视的心血管疾病死亡负担占总心肺疾病死亡人数的一半左右 。

图3 2019年臭氧相关心肺疾病（心血管疾病和慢性阻塞性肺病）超额死亡人数分布

A. 城市死亡人数. B. 农村死亡人数. C. 总人口死亡人数

将长期臭氧暴露相关联的超额死亡以城乡、地区（七大行政区：东北、华北、华东、华中、华南、西南、西北）和病因（心血管疾病和COPD）进行拆分来观察年际趋势（图4）。研究发现，总死亡人数平均每年增加3,300（2,100–4,500）人，其中城市死亡人数平均每年增加4,700（3,000–6,400）人，而农村超额死亡人数平均每年减少1,400（900–1,900）人。

COPD诱因的超额死亡人数略显缩减，而心血管疾病导致的过早死亡负担则呈现上升趋势。尽管纵揽全局，长期臭氧暴露导致的过早死亡人数持续走高，但 农村人口向城市迁移的浪潮减缓了总体人口的加权臭氧暴露水平的抬升 ；甚至在一些地区（比如海南三亚），臭氧污染增幅不明显，但城市化进程迅速，进而人口加权臭氧暴露水平不升反降。 这一发现说明城市和农村臭氧暴露的环境不公正性不容忽视，农村居民作为更高风险的群体应当得到更多的关注。

图4 长期臭氧暴露相关心肺死亡人数的30年间变化趋势分类评估

每个子图中基线的上半部分表示城市人口的死亡人数，下半部分表示农村人口的死亡人数

三十年间各省（和直辖市）城区和农村的臭氧暴露相关联的心肺死亡负担呈现出不同的变化趋势（图5）。进一步对其驱动因素进行解析发现，环境臭氧暴露增加（32.4%）、总人口增长（24.6%）以及老龄化（13.4%）不同程度地导致了死亡人数的增加；而总体横断面心肺死亡率下降（-11.2%）和农村向城市的人口迁移（-34.5%）则一定程度上抵消了这种增加，最终导致总死亡人数增加率为24.7%（图6）。

图5 1990与2019年臭氧暴露相关联的心肺疾病超额死亡人数前十省份及首尾排位变化

图6  1990年至2019年心肺疾病超额死亡变化率归因解析

圆点标记了1990年至2019年总心肺疾病死亡的整体相对变化百分比，这等于五个影响因素的总和：臭氧暴露水平、人口增长、人口老龄化、横断面死亡率降低、城市化人口迁移