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圣路易斯华盛顿大学新闻

污染和流行病:危险的混合体

美国甚至在不知情的情况下,可能已经为流行病的传播做好了准备。

根据圣路易斯华盛顿大学麦凯维工程学院的新研究,污染可能是美国SARS-CoV-2快速扩散的部分原因,该病毒导致了COVID-19的传播。

能源、环境与能源系副教授Rajan Chakrabarty实验室的这项研究;化学工程,已在《全环境科学》杂志在线发表。

Chakrabarty

当涉及到感染COVID-19后的病情时,医疗专业人士认为,一个人的健康状况——例如,有特定的医疗条件——会起到至关重要的作用。当谈到病毒在社区中传播的速度时,环境的健康程度与基本繁殖率R0直接相关,R0表示每个病人可以感染的预期人数。

COVID-19的繁殖率R0与长期环境PM2.5暴露水平直接相关。根据Chakrabarty的说法,PM2.5中二次无机成分的存在只会让事情变得更糟。

查克拉巴蒂说:“我们检查了40多个混杂因素。”在所有这些因素中,“PM2.5长期暴露与R0之间存在很强的线性关联。”

PM2.5指的是直径小于或等于2.5微米的环境颗粒物;这种大小的细菌可以进入人的肺部并造成损害。因此,PM2.5对呼吸系统健康有害。但这与COVID-19在人群中的传播之间的关系还有待探索。

Chakrabarty和他的研究生Payton Beeler都曾做过冠状病毒模型的气溶胶研究人员,在两篇论文相继发表后,他们对这种关系产生了兴趣。首先,《科学》(Science)杂志7月份发表的一篇论文发现,对COVID-19的易感性水平是这场大流行的一个驱动因素;它比温度更重要,研究人员最初认为温度可能发挥了巨大的作用。

今年8月,发表在《感染杂志》(Journal of Infection)上的一项研究发现,新冠肺炎重症病例最多的地区是污染水平较高的地区。

“我当时在想,为什么在美国大多数州,病毒的传播如此迅速?”Chakrabarty说。特别是在大流行的早期阶段。“我们想把研究限制在政府关闭时的那个时间点。在大多数情况下,人们从3月初一直被禁闭到4月底。”

团队决定看看R0的地方是大于1,这就是重点,一个人可以传播疾病不止一个人,和疾病起飞。在那些地方,他们研究了43个不同的因素,包括人口密度、年龄分布,甚至在州的全职订单时间延迟。

然后,利用美国能源、环境与能源系教授兰德尔·马丁(Randall Martin)发布的2012年至2017年全美污染估计数据。化学工程,团队寻找任何关系。

模型显示R0增加了近0.25,对应的是硫酸盐、二氧化氮和铵或SNA组成增加了10%,PM2.5质量浓度分别增加了1μg/m3。

他们发现,这些线性相关性在污染水平远低于国家环境空气质量标准(NAAQS)的地方最为明显。国家环境空气质量标准是指被认为对人类安全的空气污染物水平。

查克拉巴蒂说:“PM2.5的年度平均国家标准被设定为每立方米12微克或以下,低于你应该是安全的。”“我们所看到的,相关性远远低于这个标准。“事实上,当PM2.5暴露水平低于每立方米6微克时,他们发现R0快速增加。

Chakrabarty假设R0最初的增加,一旦R0达到每立方米6微克,就会出现平台状态,这是条件最初变化的结果;当空气中没有PM2.5时,个人是不会受到影响的。初始暴露是肺健康发生变化的催化剂,导致从非易感性到易感性的变化,这体现在R0的增加。

虽然黑碳(又名烟尘)和R0之间没有直接联系,但研究人员确实发现了关联。

“我们圣路易斯大学的合作者建议了一种调解/调节统计方法,”这是一种详细的分析,着眼于额外变量如何影响初始关系的结果。在这种情况下,研究人员研究了烟灰对R0的影响,考虑了SNA的影响。

“我们发现炭黑起到了一种催化剂的作用。当有烟尘时,PM2.5对肺部健康的急性影响更大,因此会对R0产生影响。”

调解/调节研究并不是多余的——人们接触SNA的常见方式之一是通过汽车和燃煤电厂排放的污染。两者都排放煤烟。

作者在论文的结论中写道:“尽管美国几十年来严格的空气质量法规导致二氧化氮水平显著下降,但最近环境法规的逆转削弱了发电厂和汽车气体排放的限制,威胁到了美国未来的空气质量状况。”

Chakrabarty说:“这种逆转不但没有努力解决这个问题,反而可能使我们面临另一场大流行。”

作者已经向公众提供了他们的数据和源代码。

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华盛顿大学圣路易斯分校的麦凯维工程学院提倡独立探索和教育,强调科学卓越、创新和无国界的合作。McKelvey Engineering拥有一流的研究和研究生课程,特别是在生物医学工程,环境工程和计算机,并拥有美国最具选择性的本科课程之一。我们拥有140名全职教师、1,387名本科生、1,448名研究生和21,000名在世校友,我们正致力于解决一些社会上最严峻的挑战;培养学生成为领导者,在他们的职业生涯中不断创新;并成为圣路易斯地区和其他地区经济发展的催化剂。
这项研究得到了美国国家科学基金会的资助,资助了AGS-1455215和AGS- 1926817;和院长的工程’ CIG赠款

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://source.wustl.edu/2020/11/pollution-and-pandemics-a-dangerous-mix/