阚海东课题组联合研究发现多场景空气净化干预可显著改善学龄儿童呼吸系统关键指标

（供稿：雷剑）

近日，复旦大学公共卫生学院阚海东教授团队与中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所李湉湉研究员团队联合开展了一项针对10–12岁学龄儿童人群随机对照交叉试验研究，创新性地采用多场景空气净化器干预方式，定量评估了室内空气净化对儿童人群呼吸系统健康指标的改善效应，并进一步探索了呼出气冷凝液（EBC）中代谢物的中介效应。研究结果以“Respiratory Benefits of Multisetting Air Purification in Children: A Cluster Randomized Crossover Trial”为题发表于儿科学著名期刊《JAMA Pediatrics》。

近年来，我国环境空气质量保持长期向好的态势。根据最新发表的《中国生态环境状况公报》，2023年我国细颗粒物（PM_2.5）年均浓度为30 μg/m³，低于目前我国现行的《环境空气质量标准》（35 μg/m³），但仍远高于WHO在2021年发布的《空气质量指南》的年均值目标（5 μg/m³）。呼吸系统是大气颗粒物影响人体健康的首要关口，此外，儿童的呼吸系统免疫和屏障功能尚未发育成熟，正处于关键的生长发育期，更易受到大气颗粒物的影响，根据WHO报告，全球大约26%的五岁以下儿童死亡可归因于环境因素，而空气污染、吸烟等环境因素是导致儿童死亡的重要环境危险因素，儿童是大气颗粒物暴露的敏感人群之一。

本研究于2021年4月至12月在河南省一所小学招募了10-12岁105名学龄儿童，开展空气净化干预的随机交叉对照试验。针对既往研究干预时间短、干预场景单一（教室或宿舍）等关键问题，本研究创新性地采用多场景（教室+家庭）、多种净化措施（新风系统+高效空气净化器）、远程实时程序化空气干预的方式，构建了大气颗粒物高暴露和低暴露环境条件，探索降低大气颗粒物对儿童呼吸系统的改善效应。

本研究设计了一套多场景空气净化干预系统（图1），在每个教室中分别配备有2台新风机（CARD：320 m³/h）、2台高效空气净化器（CADR：850 m³/h）和相应的PM_2.5及气象因素实时监测仪器；同时在儿童家庭卧室中配备1台空气净化器（CADR：220 m³/h，）和PM_2.5及气象因素实时监测仪器。上述空气净化器和环境监测仪均可自动程序化控制，实现多场景覆盖、高净化效率的空气净化干预。真/假空气净化器和新风系统除内部是否有HEPA滤网的差异外，在外观标记、运行方式、功率大小等均保持一致。研究采用整群随机干预的方式，招募了四年级2个班的小学生作为研究对象，于4-7月开展第一阶段干预（图1），7-9月（暑假）为洗脱期，期间交换真/假空气净化干预措施，9-12月为第二阶段干预。分别在干预开始前和结束后对儿童进行问卷调查、体格检查、肺功能测量、气道炎症指标检测、采集EBC样本。基于随机对照交叉的研究设计，统计分析采用混合效应模型，调整性别、年龄、BMI等，评估空气净化干预对儿童呼吸系统的健康收益，进一步探索EBC代谢物的中介作用。

图1 多场景空气净化干预示意图和研究设计

本研究最终共纳入79名儿童进行统计分析，其中38名男生、41名女生，平均年龄为10.3±0.5岁，基础信息见表1。在整个研究期间（2021年4月至12月），所在学校室外PM_2.5浓度为32.53±24.06 μg/m³。与假净化器干预期（39.17±14.25 μg/m³）相比，真净化器干预期间的PM_2.5时间加权浓度（21.49±8.72 μg/m³，）降低了45.14%（表2），提示本研究采用的多场景空气净化器干预方式表现出优良的空气净化效率。

表1 研究对象基础信息描述

表2 不同干预期的时间加权PM_2.5平均浓度和气象因素描述

研究结果显示，空气净化干预后，儿童肺功能指标普遍改善。其中，FEV₁增加8.04%，PEF增加16.52%，FVC增加5.73%，FEF_25%-75%增加17.22%，MEF_75%增加14.60%，MEF_50%增加17.86%，MEF_25%增加18.22%，显示出多场景空气净化干预对儿童肺功能显著的改善效应（图2）。此外，FeNO也降低了22.38%，提示空气净化干预可改善儿童气道炎症水平（图3）。代谢组学结果显示，L-酪氨酸（L-Tyrosine）、β-丙氨酸（β-alanine）、癸二酸（sebacic acid）等可能参与中介空气净化干预对儿童呼吸系统健康指标的改善效应。

图2 空气净化干预对儿童肺功能指标的改善效应

表3空气净化干预对儿童气道炎症指标的改善效应

本研究通过一项随机对照双盲交叉试验，为多场景、长时间的空气净化干预可显著儿童呼吸系统健康指标提供了有力且综合的研究证据支持。研究呼吁社会、学校和家庭均应重视大气颗粒物污染对儿童人群呼吸系统健康的危害，并应积极采取有效措施（如：避免重污染天气室外活动、室内安装空气净化器及新风系统、佩戴防霾口罩等），减少儿童人群大气颗粒物的暴露水平，保护儿童呼吸系统健康。

复旦大学公共卫生学院2020级博士生雷剑、中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所孙庆华副研究员、复旦大学公共卫生学院陈仁杰教授为该论文的共同第一作者，通讯作者为复旦大学公共卫生学院阚海东教授和中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所李湉湉研究员。该研究由国家自然科学基金项目（92043301、82030103、82373532）、国家重点研发计划（2022YFC3702701）、上海市公共卫生三年行动计划（GWVI-11.1-39）、上海市国际科技合作项目（21230780200）资助。