温度和臭氧的相互作用 (TROPICOZ)

在过去的几十年里，美国的空气质量有了显着改善。 即便如此，美国仍有数百万人生活在一种或多种污染物不符合空气质量标准的县。 人们普遍认为全球气候变化正在发生，并被认为会对生态系统产生一系列重大和潜在的不利影响。 此外，气候变化会导致有害空气污染物浓度升高，大气中某些空气污染物的存在也会加速气候变化。 健康影响受到气候变化和空气质量之间复杂相互作用的影响。 需要进行研究以确定这些相互作用对公共卫生的影响。 已被充分研究的一个方面是空气污染的额外压力源如何影响对高温的生理反应。

几项流行病学研究表明，暴露于空气污染与心肺不良反应之间存在密切联系，例如呼吸道感染、哮喘加重、慢性支气管炎、缺血性心脏病和中风 [1-3]。 臭氧是光化学烟雾的主要成分。 受控人体接触研究在证明它会导致肺功能下降 [4-10] 和肺部炎症方面发挥了关键作用。 [11-13] 炎症包括下呼吸道中嗜中性粒细胞和可溶性促炎介质的增加 [14, 15]。

这些研究中的大多数涉及在短时间内（通常为 2 小时）控制暴露于相对较高（0.1 - 0.4 ppm）的浓度。 这些短期暴露研究很有用，因为 a) 它们提供了最强大和最可量化的暴露-反应数据，并且 b) 它们允许调查本身是短暂且无关紧要但可以推断以预测易感人群健康结果的生物学变化或长期暴露。 例如，健康个体接触 0.4ppm 臭氧 2 小时 [16]，FEV1 下降 13.5%，通常仅伴有气管支气管刺激和咳嗽等轻微症状。 然而，到接触后 3 小时，这些症状已基本消失，仅可检测到 2.7% 的 FEV1 下降。 到 24 小时，即使臭氧浓度较高，恢复阶段也已正常完成。 主要的公共卫生问题是患有呼吸系统疾病的人。 如果这些相同的变化发生在储备减少的人身上，臭氧引起的变化将叠加在先前存在的肺损伤上，并可能对健康产生重大影响。

尽管对臭氧的影响进行了近 30 年的研究，但对臭氧与温度之间的相互作用的研究却很少。 虽然天气干燥炎热时臭氧通常会升高，但大多数受控室研究都是在中等温度 (70-75 oF) 下进行的。 那些针对更高温度的研究通常是在 1984 年洛杉矶奥运会前夕进行的，主要集中在运动表现的损害上。 例如，Gibbons 和 Adams 研究了 10 名受过有氧训练的年轻成年女性，她们在中等（24 摄氏度）和炎热（35 摄氏度）条件下口服暴露于过滤空气和 0.15 和 0.30 ppm 臭氧的同时，以最大吸氧量的 66% 持续锻炼 1 小时oC) 环境条件，并表明受试者更有可能在高温下过早停止运动。 [17] 龚研究了精英自行车手并显示了类似的结果。 [18] Folinsbee 等人研究了 14 名不吸烟男性在四种环境条件下（64.4、 80.0、85.2 和 92.0 oF)，并发现当臭氧暴露处于最高温度时，FVC 的下降幅度最大。 [19]

这些引用的研究集中在呼吸结果上。 然而，越来越明显的是，臭氧可能对全身和心脏产生影响。 臭氧与呼吸组织迅速反应，不会被吸收或输送到肺外部位。 然而，最近的研究也表明长期接触臭氧与心血管疾病发病率之间存在关联 [20, 21]。 此外，短期接触臭氧可能会导致健康成人的高频心率变异性 (HRV) 出现微小的瞬时变化 [22]。 实验研究表明，热应激可以对 HRV 的这一组成部分产生类似的适度影响。 [23] 迄今为止尚未研究该组合的效果。 评估臭氧-温度-心脏关系的流行病学研究通常没有提供信息，因为高臭氧日通常发生在炎热的天气。 传统方法不适合区分臭氧和温度的影响，更不用说它们的相互作用了。 那些研究过这种关系的人表明，由于空调使用的增加，温度和臭氧死亡率之间存在负相关关系。 [24] 然而，最近的一项研究使用新颖的方法检查了 1987 年至 2000 年夏季美国 95 个大型社区的臭氧是否改变了温度与心血管死亡率之间的关联。 他们发现，同一天温度升高 10oC 与所有社区中臭氧浓度最低和最高水平的死亡率分别增加 1.17% 和 8.31% 有关。 [25]

本研究的目的是进行首次受控腔室研究，以了解热量和臭氧之间的相互作用导致的心血管变化。 从这项研究中获得的信息将使 EPA 能够更好地评估热浪期间空气污染物的风险，并就减轻影响的活动提供建议。