室外空气污染物对儿童哮喘的影响

任蕾，张蓉芳,，那飞扬，秦梦瑶

1.甘肃中医药大学第一临床学院，甘肃兰州 730000；2.甘肃省妇幼保健院过敏反应科，甘肃兰州 730000

随着城市化进程持续加快，由工业、交通、生产生活等方式产生的空气污染物臭氧（ozone,O3）、二氧化氮（nitrogen dioxide,NO2）、一氧化碳（carbon monoxide,CO）、二氧化硫（sulfur dioxide,SO2）、细颗粒物（fine particulate matter,PM2.5）、可吸入颗粒（inhalable particulate matter,PM10）等已成为诱发儿童呼吸系统疾病的主要因素。大量流行病学研究表明儿童O3、NO2、CO、SO2、PM2.5 和PM10 暴露与其哮喘恶化，门急诊就诊及住院率上升显著相关[1-4]。近期荟萃分析也发现，城市儿童哮喘发病率与空气污染之间具有显著关联性[5]。儿童由于呼吸系统尚未发育完善，对各类空气污染物的抵御能力更弱，暴露后更易加重其肺炎、哮喘等呼吸疾病的症状。了解室外空气污染对儿童哮喘的影响用以防治儿童哮喘十分重要。

本文基于各类室外空气污染物对儿童哮喘发病、加重及预后影响研究的最新数据，分析空气污染物对儿童哮喘控制、药物使用、门急诊就诊、加重、住院及死亡的影响。阐明了室外空气污染对儿童哮喘的负面效应，帮助医生针对性询问呼吸道症状的可能诱因，为政府部门改善环境提供依据。同时从个人、社区、政府3 个层面提出减少儿童室外空气污染暴露风险的建议，促进全民建立规避空气污染暴露风险的意识，从而降低儿童呼吸道疾病发生率，保护儿童的肺部健康。

1 室外空气污染与哮喘风险的研究现状

空气污染在加重儿童哮喘症状的同时，会引起新发哮喘。2019 年NO2引发全球约1 850 万新发儿童哮喘病例[6]。欧洲在实施了世界卫生组织对PM2.5 的空气质量指标后，每年可预防11%的儿童哮喘病例[7]。在加拿大，儿童哮喘发病率与儿童时期室外PM2.5 浓度增加有关，且PM2.5 及其成分联合作用比单纯PM2.5 作用高24%[8]。在南加州，环境NO2和PM2.5 浓度下降与哮喘发病率降低显著相关[9]。在国内，大气PM2.5 浓度每上升10 μg/m3,儿童哮喘住院人数平均上升7%[10]。但某些前瞻性研究发现，环境暴露与哮喘临床结果之间不存在关联性[11]。这可能与暴露水平、研究时长及样本量有关，需要在未来的研究中进一步证实。

2 室外空气污染对儿童哮喘发展影响的研究现状

室外空气污染物组分随季节、人类活动和气象事件不断变化[12]。根据颗粒大小，污染物可分为气体和颗粒物（particulate matter,PM）。主要气体污染物包括无机成分，如臭氧、一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫等。

2.1 臭氧

臭氧是氧气在高压放电时在对流层形成的一种二次污染物[13]。由于其较低的水溶性，会经上呼吸道深入人体肺部造成污染[14]。儿童呼吸频率较高、气道狭窄、肺部和免疫系统发育不完善，长时间暴露户外或交通污染物浓度较高区域后，更易接触到臭氧污染[15]。

人体短期接触O3可导致哮喘恶化[16]。近期荟萃分析以急诊室、住院治疗数据为衡量指标，证实了短期O3暴露与哮喘急性发作之间存在关联，并且暖季和环境O3浓度较高的地区关联更为显著[17]。流行病学研究也发现，环境O3浓度升高会增加哮喘门、急诊就诊率[18-20]，在南得克萨斯州，O3水平的升高与住院时间的延长有关，并且PM2.5 浓度与5～11 岁儿童住院时间呈正相关[21]。但在中国重庆市并未发现O3与儿童哮喘发病的关联性[22]。表明O3暴露对儿童哮喘发生、发展的影响存在地域性差异，与采样地区、季节变化及评价暴露时长不同有关[18]。

2.2 二氧化氮

二氧化氮是地面臭氧及PM2.5 的前体，是一种主要交通污染产物[23]，其可引起呼吸道炎症和重塑。当NO2吸入量超过阈值时，会深入人体肺部，引发咳嗽、呼吸困难、支气管痉挛乃至于肺水肿症状。

NO2暴露是新发哮喘的危险因素，同时也是哮喘加重的重要因素。在美国，NO2暴露引发了17.6%的儿童哮喘病例[24]。在加拿大，出生时接触O3和NO2会使儿童罹患哮喘的风险增加17%[25]。最新研究表明，哮喘恶化与氮氧化物相关，其中NO2与哮喘患者急诊室就诊量呈正相关，且男性更敏感[26]。同时，在波兰西里西亚的研究发现，日常接触环境氮氧化物浓度升高与哮喘患者就诊量增加有关[27]。但近期荟萃分析发现包括NO2在内的空气污染物与8 岁以下儿童哮喘的患病率并无关联[28]。这可能与NO2浓度及研究人群的地域性差异相关。

2.3 一氧化碳

化石燃料不完全燃烧会产生一氧化碳和二氧化碳，大气中CO2浓度过高会延长植物扬粉期，增加花粉与免疫球蛋白E（immunoglobulin E，IgE）的结合强度，增加过敏性哮喘发作率[29]。

在我国，一项关于26 个大型城市的研究中发现环境CO 浓度每增加1 mg/m3，同一时段呼吸道炎症入院人数增加4.44%[30]，婴幼儿哮喘发作期间，CO 呼出水平显著高于无症状哮喘患者和健康儿童[29]。CO 也与哮喘住院风险增加有关，近期广西研究发现CO 浓度升高与哮喘住院率升高有显著相关性[31]，值得强调的是，CO 暴露与成人中重度哮喘恶化之间存在关联[OR 值：1.045；95%置信区间（95%CI）：（1.005～1.086）]，但该关联性在儿童群体中尚未得到证实[32]。可能是因为儿童室外暴露时长较短，未来需要更多大样本、长期的队列研究证实。

2.4 二氧化硫

二氧化硫主要来自含硫煤和石油的燃烧。SO2作为一种刺激物，会深入人体肺部，转化为亚硫酸盐，并与支气管表面受体作用使支气管异常收缩[33]，导致哮喘发病。

过敏性哮喘患儿对SO2尤其敏感，SO2浓度每增加10 μg/m3，哮喘患病相对危险度增加4.1%[34]。近期研究显示SO2暴露与儿童哮喘患病率及急性发作有关[1]。同时研究发现，SO2暴露与哮喘急诊就诊及住院有关[2,4]。一项系统综述显示，SO2暴露与0～18 岁儿童中重度哮喘发作之间存在显著关系[OR：1.047；95%CI：（1.009～1.086）][32]。近年来随着全球向新能源使用逐渐转变，未来SO2暴露值对儿童哮喘发病的影响可能会逐渐降低。

2.5 颗粒物

颗粒物是一种复杂的异质混合物，由自然和人为产生的灰尘、烟尘、烟雾和液滴组成，根据空气动力学直径中值可将其分为粗PM10（2.5～10 μm）、细PM2.5（0.1～2.5 μm）及超细PM0.1（＜0.1 μm）3 类。

据估计，每年PM2.5 导致约1 600 万儿童哮喘新发病例，同时导致哮喘恶化。美国费城研究表明，PM2.5 浓度升高与儿童哮喘恶化概率增加有关[35]。近期研究也证实PM2.5 与哮喘的急诊就诊率相关，PM2.5 浓度每四分位数间距（IQR）增加一次，哮喘急诊患儿相应增加4.5%[95%CI：（2.2%～6.8%）][36]。在上海，PM10 和PM2.5 水平升高对儿童哮喘就诊有显著影响，其中PM2.5 对儿童哮喘就诊的影响比PM10 更强、更严重[37-38]，长期暴露于PM2.5 组分更易增加哮喘患儿住院治疗的风险[39]。总而言之，关于PM2.5 及PM10 会导致儿童新发哮喘及哮喘研究已相对成熟，但关于PM0.1 与哮喘及呼吸系统相关性的研究还相对较少，未来需要更多的研究。

3 室外空气污染与哮喘结果

据统计，空气污染每年会导致约50 万名5 岁以下儿童和5 万名5～15 岁儿童死亡。大量研究表明，儿童室外空气污染物暴露与哮喘结果之间存在联系，包括哮喘控制、哮喘药物使用、门急诊就诊、哮喘加重、住院率及住院时间、死亡等。

一些研究称即使低于美国环境保护署浓度标准的短期O3暴露，也使哮喘患儿短效β2受体激动剂的使用增加[40]。在上海，PM2.5、NO2、SO2和O3浓度每增加10 mg/m3，儿童哮喘就诊的相对危险度分别增加1.011[95%CI：（1.002～1.021）]、1.030[95%CI：（1.017～1.043）]、1.106[95%CI：（1.041～1.174）]和1.009[95%CI：（1.001～1.017）][41]。在新疆和田，哮喘住院与PM10、PM2.5、CO、NO2、O3浓度呈正相关[42]。而近期研究发现，PM 浓度与6 岁以下的儿童哮喘就诊相关性更强[43]，如芝加哥的一项研究发现，年平均PM2.5 浓度每增加1 μg/m3，0～4 岁儿童因哮喘就诊的次数增加11.6%[44]。室外空气污染在对儿童哮喘加重及死亡方面具亦有负面效应，有研究称短期暴露于PM2.5，NO2和O3会增加哮喘致死风险[45]，随着死亡前3 d 患者接触的PM2.5 和O3暴露的增加，哮喘病死率分别增加了7%和9%[46]。

4 室外空气污染与哮喘管理

室外空气污染既是新发哮喘的引发因素，也是关系确诊哮喘患儿临床管理和预后的决定性因素。尤其是儿童人群，由于其单位体质量肺表面积较大，在接触室外空气污染后，更易使O3，NO2和PM2.5 等污染物吸入，并沉积在肺部促使哮喘发病[47]。实行空气质量改善措施可以在减少哮喘新发病例的同时，改善当前哮喘患者的临床管理和预后。

根据对前期研究的总结分析，现行措施主要包括个人防护、社区和政府干预，以及对影响因素的针对性管控[48]。在个人防护方面，教育哮喘患儿父母认识哮喘、避免长时间空气污染物暴露的同时，按照权威预防指南进行哮喘控制治疗。一项欧洲儿科研究表明，遵守世界卫生组织PM2.5 的空气质量指标可以预防11%的哮喘病例，而在NO2和PM2.5 的最低空气污染水平下，分别可减少23%和33%的儿童哮喘发病[7]。因此，在空气污染水平较高时佩戴口罩，减少机动车出行，增加自行车、步行等低碳出行方式，或者选择低流量、空间开阔的出行路线，在驾驶时关闭车窗，定期维护汽车空气过滤和内部循环系统可有效减少空气污染暴露风险。

在发展中国家，生产生活对一次能源煤炭的依赖性较高，能源生产成为空气污染排放最严重的活动，其中燃煤电厂是空气污染物的重要来源。因此，政府可通过及时公布当日空气质量监测数据，向普通民众提供的关于空气污染高峰的出行提醒，并提倡民众在空气质量较差日期减少户外活动等方式进行预防管理。

交通空气污染物控制在哮喘发病过程中尤为重要，其排放的PM2.5、NO2增加了儿童哮喘发病的风险。在亚洲，交通相关无机空气污染物（PM2.5 和NO2）对儿童哮喘发病风险的影响显著高于欧洲和北美[4-9]。基于此，政府部门可以在经济增长和空气质量中做出平衡，监测空气质量、加强健康教育、发展医疗保健系统、改善公共交通基础设施、加快转变能源生产结构（例如水能、风能、太阳能等）以减少空气污染物的排放，从而改善空气质量，降低儿童哮喘发病率。

5 结论

室外空气污染对儿童肺部健康产生严重的负面影响，是导致儿童哮喘发病、恶化的主要因素。应该重视这种潜在的、易被忽视的暴露风险。明确室外空气污染造成儿童哮喘发病及恶化的影响机制和后果，通过个人、社区、政府三级综合管理措施，教育父母增强防护意识，减少室外污染物的排放，采取更强有力的医学对策和防护手段。进一步深入研究室外空气污染物对儿童新发哮喘的作用机制，以期为室外环境污染管控和儿童哮喘预后提供思路。