PM2.5对儿童行为能力影响的急性效应研究

The air pollution condition in China is leading to a severe burden of disease. Fine particulate matter (PM2.5) is known to be a significant risk factor for cardiopulmonary system. Increasing research evidence suggested PM2.5 to be a suspected neurodevelopmental toxicant. However, the research assessing the changes of neuropsychology behaviors under high concentration of PM2.5 still remain scarce. Schoolchildren were susceptible population of air pollution, and considered to be important study population of assessing acute effects of PM2.5 on neuropsychology behavior since the disorders of attention and stress were likely to have adverse effects on academic performance and interpersonal interaction. The existing studies mainly focused on chronic effect therefore insufficient to capture the acute change of children’s attention, and the evaluation method of questionnaire also exist the risk of bring in subjectivity confounding. To address the above concern, we conduct a prospective panel study among schoolchildren in heavy polluted area of China, to investigate the changes of attention and stress using both questionnaire survey and biomarkers level in noninvasive biosamples. Additionally, we monitor the personal exposure concentration of PM2.5 of subjects, and quantitatively analyze the acute effects of PM2.5 on neuropsychology behavior among schoolchildren.

我国严重的大气污染带来沉重疾病负担，现有研究表明细颗粒物（PM2.5）对心肺系统影响显著，并有研究提示PM2.5对神经系统造成损伤，而进一步探索高浓度PM2.5对神经心理行为改变的研究十分有限。学龄儿童作为大气污染的易感人群，其专注力及情绪压力异常可能对学习表现及人际互动产生影响，进而形成不良性格品行隐患，因而是细颗粒物对行为能力影响的重点研究人群。现有研究大多分析大气污染对专注力及情绪压力的长期累积效应，难以捕捉儿童注意力等指标的急性改变；研究多采用问卷量表等方式，客观定量评价仍存在不足。本研究拟针对我国高污染地区学龄儿童进行实际大气条件下的重复访视，在基于标准量表调查专注力及情绪压力症状的同时，采集调查人群无创生物样本，分析其中的情绪调控相关生物标志物，综合评价儿童专注力及情绪压力等变化情况，结合个体水平的PM2.5浓度监测，定量分析细颗粒物对儿童神经心理方面行为能力的急性健康效应。

大气颗粒物污染可能对神经系统存在损伤作用，学龄儿童人群作为空气污染的易感人群，其神经心理行为可能对学习能力及社会支持产生长足影响，因此评价儿童人群认知行为能力在空气污染暴露下的变化，识别具有关键效应的污染组分具有重要的科学价值。本项目通过建立高污染地区学龄儿童现场调查，并对其个体水平污染物暴露浓度，以及认知能力相关健康指标进行评价，分析PM2.5对儿童认知行为影响的急性效应。通过儿童活动环境污染物监测，结合日常行为活动模式调查，获得儿童个体水平PM2.5暴露浓度。通过学校楼顶固定站点监测，获得多波段碳质气溶胶浓度，进一步分析吸收系数识别气溶胶来源，识别得到日间碳质气溶胶来源主要为机动车燃料燃烧，夜间则主要来源于生物质燃烧源。基于标准量表及电脑测试，定量化评估得到学龄儿童专注力、学习能力等多维度认知能力水平。结合人群暴露水平，获得颗粒物暴露与儿童认知僵化存在关联性。进一步通过分析尿液中塑化剂指标及金属元素浓度，基于BKMR模型分析污染物混合暴露与认知僵化的关系，识别得到双酚A、邻苯二甲酯等塑化剂成分以及Co、Cu和Pb等金属元素为与认知僵化相关的关键毒性组分。通过分析唾液中DNA甲基化水平，结合中介作用分析发现，由重要CpG位点甲基化介导的毒性组分产生的认知僵化的比例为2.8%至37.5%，表明儿童人群暴露于重金属环境会认知水平产生影响，其损伤效应可能通过影响儿童DNA甲基化水平产生作用。.本研究评估PM2.5对儿童人群认知能力效应，有助于对易感人群损伤进行早期识别，进而可以在大气污染暴露致损伤初期进行干预，为儿童人群健康效应评估及健康防护提供研究证据及技术支撑。