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上海学校PM2.5过滤新风干预对儿童健康的效应

学校,细颗粒物,随机交叉干预,微生物,尿液代谢组学

目的：评价配备高效微粒空气过滤器（HEPA）的新风系统（FAVS）在减少学校室内细颗粒物（PM_2.5）、以及儿童鼻腔和口腔微生物组、尿液代谢产物、气道炎症和非特异性免疫反应方面的效应。

过程及方法：2018 年 12 月 至 2019 年 1 月，本研究采用随机对照交叉干预设计，选取上海市某学校同年级三个班级的 102 名学龄儿童（平均年龄 11.8 岁，男性占 53.9%）。研究共经历三个干预周（平均干预 3.5 天/周）以及两个洗脱周。干预第一周，班级一不采取任何干预措施，班级二采取未过滤的新风干预措施（FAVS-no HEPA），班级三采取过滤新风干预（FAVS-HEPA）措施，之后进入洗脱周。随后的第 2 和第3 干预周，3 个班级依次更换干预措施。期间实时监测室内和室外PM_2.5浓度。同期，教室室内空气PM_2.5、CO₂、温度和湿度由传感器集成式的环境监测仪实时监测。并在每次干预结束时测量儿童的生物健康指标，包括鼻腔和口腔微生物组、出气一氧化氮 (FeNO)、唾液溶菌酶水平和尿液代谢组。使用线性混合效应模型来评估干预措施和室内短期PM_2.5暴露对儿童生物健康指标的影响。

研究结果：FAVS-HEPA干预下的教室室内PM_2.5平均浓度最低（17.3±16.4μg/m3）。与不干预相比，使用FAVS-HEPA可使学龄期儿童的FeNO水平平均下降了14%，溶菌酶增加了31.9%，同时有10个鼻腔细菌分类群和1个口腔细菌分类群的相对丰度下降（10.2%-98.0%）。与FAVS-no HEPA相比，FAVS-HEPA对儿童上述生物学指标的影响仍然具有显著的统计学意义。对连续型变量PM_2.5浓度分析，室内PM_2.5每减少10μg/m3，FeNO平均减少了9.0%，唾液溶菌酶平均增加了14.9%，相关的鼻腔和口腔细菌类群相对丰度平均减少3.8%-180.0%。研究未能观察到与FAVS-HEPA相关的尿液代谢组的显著变化，仅苹果酸浓度的下降与室内PM_2.5的增加之间存在相关性。

结论: 过滤新风系统可以有效降低学校教室室内 PM_2.5 浓度，有利于减少儿童气道炎症，增强非特异性免疫力，降低与PM_2.5相关的特定口腔和鼻腔细菌类群的相对丰度。研究结果为评估学校室内空气质量管理的益处提供因果证据，并提示了PM_2.5暴露对学龄期儿童健康的影响潜在机制。