健康成人志愿者连续接触二氧化氮和臭氧的影响。 (ENDZONE)

尽管过去几十年空气质量有所改善，但美国仍有超过 1 亿人生活在一种或多种污染物不符合国家环境空气质量标准 (NAAQS) 的县。 在日常生活过程中，个人会接触到来自自然和人为来源的各种来源的多种污染物。 越来越清楚的是，空气污染物暴露是肺部和心血管疾病恶化甚至进展的危险因素。 大多数受控人体接触研究都检查了个别污染物；然而，现实世界的接触发生在复杂的污染物混合物的背景下。 不同的污染物在一天中的不同时间达到峰值水平，这引起了人们的担忧，即暴露于一种污染物可能会使个体敏感，从而可能增强他们对后续暴露的反应。 因此，接触这些物质的顺序可能会影响它们的相对健康影响，并导致某些接触情况比其他情况更有害。

为了定义与现实世界场景相关的多污染物暴露，我们咨询了 EPA 空气和辐射办公室 (OAR) 的专家，他们建议我们研究连续暴露于 NO2 和 O3 这两种无处不在的 NAAQS 标准污染物的影响。 这两种污染物的环境昼夜分布表明，NO2 的水平通常在傍晚和早晨达到峰值，随后在中午达到环境 O3 浓度的峰值。 利用这些信息，我们设计了此处描述的研究，以确定相继暴露于 NO2 和 O3，或 O3 和 NO2 是否会比单独暴露于任何一种污染物对肺和心血管产生更大的影响。 臭氧是光化学烟雾的主要成分，是研究最透彻的气态污染物之一。 受控人体暴露研究在证明它可引起气道炎症方面至关重要，包括中性粒细胞向肺部浸润的增加和促炎介质的产生，并最终导致肺功能下降。 最近的研究表明，臭氧还会增加血管炎症，并改变自主神经系统对心率的控制。 二氧化氮是一种氧化剂，由自然和人为过程产生。 大部分人造二氧化氮来自大规模燃烧相关过程，例如汽车排放和发电。 尽管与交通相关的暴露占 NO2 排放量的大部分。 通风不足的天然气烹饪器具和以煤油为燃料的空间加热器的排放物可能成为人体在室内接触二氧化氮的重要来源。 先前的研究表明，在运行中的燃气灶周围区域，NO2 浓度可达到 600ppb，峰值水平可能超过 2000ppb。 受控的人体暴露研究表明，仅暴露于 NO2（范围为 110-2000ppb）几乎不会导致可观察到的肺功能下降；然而，NO2 暴露与气道高反应性增加、肺部感染易感性和肺部炎症增加有关。 最近，暴露于 500ppb NO2 与心脏电生理学的变化有关。 最近的流行病学数据表明，暴露于车辆排放的二氧化氮与呼吸和心血管相关的死亡率有关。 先前的研究表明，与年轻女性接触清洁空气之前接触 O3 相比，连续接触 NO2 和 O3（浓度与本研究中提出的浓度相似）会导致更大的肺功能下降和非特异性气道反应性增加。 其他研究表明，相隔 24 小时连续暴露于臭氧会导致肺功能下降更大，评估为呼气第一秒的用力呼气量 (FEV1)，第二次暴露后观察到的结果比第一次暴露后观察到的要多。 臭氧暴露也被证明对青少年哮喘患者随后暴露于二氧化硫 (SO2) 和常年过敏性哮喘患者的过敏原诱导反应具有启动效应。 此外，EPA 人类研究机构正在进行的研究表明，与单独接触任何一种污染物相比，人类连续接触柴油机尾气和臭氧会导致更大的肺功能下降。 鉴于污染物暴露的复杂性，我们有兴趣确定暴露于一种污染物是否会使人敏感，以便随后暴露于第二种污染物会导致比仅暴露于第二种污染物所预期的更明显的反应。 因此，在本研究中，我们将研究涉及连续暴露 NO2 和 O3 的两种暴露情景。 第一个涉及确定最初暴露于 NO2 是否会“引发”个体随后暴露于 O3。 第二个涉及确定初始暴露于 O3（其浓度会导致 24 小时内消退的微小心肺变化）是否会增加随后暴露于 NO2。 一般来说，单独暴露于 NO2 与心肺功能指标的剧烈变化无关；但是，我们相信它可以修改臭氧暴露，并被臭氧暴露修改。 具体来说，这项研究将检验两个一般假设。 首先，我们假设预先暴露于相对低浓度的 NO2 会使个体对随后的 O3 暴露“敏感”，并导致心肺功能发生比暴露于清洁空气之前的 O3 暴露更大的变化。 其次，我们假设与预先接触清洁空气相比，预先暴露于 O3 的浓度之前与心肺功能的微小变化有关，这将使个体对 NO2 产生更大的反应。 在本研究过程中获得的信息将使 EPA 能够更好地评估与连续接触多污染物相关的风险，并可能就减轻影响的活动提供建议。