观点专栏 | 空气污染会对生育造成哪些不良影响？

导语
 

联合国发布的《2023年世界人口状况》报告指出全球多个国家都在面临生育焦虑，关注生育健康变得刻不容缓，它关乎未来人类社会的繁荣发展。生育健康受到来自社会、经济和环境等诸多方面的影响，然而，在关于生育的热议中，有一个重要的环境因素往往被“轻视”，未能获得持久、广泛的社会关注——那就是空气污染！越来越多的研究证据表明，孕期暴露于空气污染物PM2.5会影响人类生育过程中的多个阶段，使得受孕和正常妊娠变得困难，对母婴的健康状况甚至生命安全构成了严重威胁。那么从生命的最初孕育到新生儿的诞生，空气污染会造成哪些不良生育结局呢？ 

 

1. 空气污染暴露会造成自然生育力下降和妊娠失败，与出生率下降有关

 

首先，空气污染会损害生殖细胞，导致相关功能的障碍，从而加大自然受孕难度。具体来说，PM2.5暴露会通过干扰内分泌、诱发氧化应激等机制对男性精子数量、活力、形态造成不良效应；PM2.5暴露也会扰乱女性生殖激素水平，造成卵巢功能损伤，与吸烟等不利影响因素类似，使得备孕难度更大 1, 2。我国的研究显示，PM2.5每增加10 μg/m3，自然生育力就会下降11% 3。

其次，孕期PM2.5暴露还会增加妊娠失败风险，造成自然流产和死胎。有证据表明，细颗粒物能够穿过胎盘屏障，其中的有害物质可能直接造成胎儿损伤，严重时引发胎儿致畸、致死。早在2011年，我国一项研究发现子宫内多环芳烃等有机成分暴露可增加无脑、脊柱裂等多种胎儿神经管畸形的发病风险 4。最新的一项研究发现PM2.5浓度每增加10 µg/m3、死胎风险将增加11%，在包含中国在内的137个发展中国家当中，有近40%死胎发生可归因于PM2.5暴露 5。

最后，综合环境暴露对自然生育力和妊娠失败的影响，空气污染与宏观人口的出生率下降有关，来自欧洲、美国、中国的数据分析均发现了上述规律。例如，巴塞罗那的一项研究揭示了生育率下降与交通相关空气污染物（包括粗颗粒物、细颗粒物和氮氧化物）浓度升高之间的相关性 6；基于美国数据的研究显示，怀孕前PM2.5暴露每增加5 µg/m3、人口出生率下降0.7% 7；在我国，PM2.5暴露每增加10 µg/m3、人口出生率下降3.3% 8。

 

2. 空气污染暴露会损害孕妇健康，增加妊娠期高血压和糖尿病的发生风险

 

首先，妊娠期高血压疾病是危害母婴健康的首要因素之一，可导致妊娠期缩短、乃至产妇和胎儿死亡，在我国患病率约为5.2%~5.6%。来自全球各地的人群研究均显示孕期空气污染暴露能够显著增加妊娠期高血压的发病风险。例如，基于美国数据的分析发现，孕期PM2.5暴露每增加5 μg/m3，妊娠期高血压患病风险增加10% 9；中国的研究显示，PM2.5浓度每上升一个四分位间距，妊娠期高血压患病风险增加14% 10。其次，孕期空气污染暴露还可能导致妊娠期糖尿病风险的增加。一项包含中国、美国、澳大利亚等国家的荟萃研究显示，多种空气污染物，如PM2.5、二氧化硫、一氧化氮及黑炭都可以显著增加妊娠期糖尿病的患病风险。其中，暴露于PM2.5可使患病风险升高6% 11。

 

3. 空气污染暴露导致不良出生结局，间接增加新生儿早逝风险，造成巨大的人群预期寿命损失

 

首先，全球证据一致表明孕期空气污染暴露会增加早产和低出生体重风险。例如，基于美国数据的研究表明，在妊娠早期，PM2.5浓度每上升5 μg/m3，多个州的新生儿都会出现不同程度的体重下降，波动范围在0.30-2.04 g 12；我国的一项研究显示，PM2.5的短期和长期暴露均可导致早产风险增加，并且其长期健康影响更为显著 13。全球疾病负担研究报告，每年有276万例低出生体重和587万例早产可以归因于室内外的PM2.5暴露 14。

其次，生命早期的健康损伤会导致儿童期乃至成人期疾病负担的增加。根据全球疾病负担研究，孕期PM2.5暴露造成的低出生体重和早产与慢性肺部疾病、脑损伤、败血症等多种婴儿疾病有关，可间接导致全球近50万例新生儿在出生后的第一个月内夭折！ 

最后，儿童和老年人因生理状态等原因而承受着较高的空气污染所致的疾病负担（图1），新生儿过早死亡同时意味着未来潜在的健康寿命损失，若换算成伤残调整寿命年指标，新生儿将面临远高于其他年龄组的健康寿命损失风险。
 

 

 

 

图1. 空气污染对不同年龄阶段人群的影响 | 改编自图源：State of Global Air 2020, Health Effects Institute

 

4. 气候变化加剧了空气污染对生育的不良影响

 

随着全球气候变化仍在继续，空气污染对生育的不良影响将进一步加剧。一个重要的方面是由于气候变化造成了全球温度升高，从而带来了次生灾害——热浪的发生频率和强度明显增强，加之部分地区干旱加重，使得野火发生的频率也大大增加 15。

野火产生的烟雾是PM2.5的重要来源，使得大气环境中的颗粒物浓度上升，从而对孕产妇和儿童身体造成毒害作用。研究显示，野火源PM2.5可增加孕妇妊娠失败及儿童呼吸道急性感染风险 16, 17。此外，来自54个国家的研究证据显示，野火燃烧产生的PM2.5浓度每上升1 µg/m3，新生儿出现低出生体重的风险将增加2.8% 18。野火源PM2.5暴露还会显著增加儿童的死亡风险，据估算，全球每年约有86万例儿童死亡可归因于野火源PM2.5污染 19（图2）。 另一项全球性的研究显示，自2004到2018年，野火燃烧与全球每年近13万例的儿童死亡增加有关 20。

 

值得一提的是，PM2.5污染造成的不良生育结局在地域分布上仍存在着不均衡性，相较而言，南亚、非洲等中低收入水平国家和空气污染严重的地区仍然面临着较高的生育健康风险。
 

 

图2. 野火源PM2.5暴露与儿童死亡的空间分布 | 图源：Xue et al., The Lancet Planetary Health, 2021

 

结语

 

新生儿的孕育和健康不仅关乎个体生存质量，还关乎家庭、社会和未来民族福祉。在当前我国人口出生率继续走低的背景下，如何有效降低儿童死亡率、提高母婴健康水平显得尤为重要。研究团队进一步评估了不同空气质量标准下可获得的健康收益，结果提示减少女性孕期暴露于PM2.5污染可以大幅度改善不良生育结局 5。

 

• 因此，未来相关部门在空气质量管理目标的制定和干预措施的施行中，应当充分重视对于母婴这一脆弱群体的保护，并考虑减少环境健康影响的不公平性。对于个体而言，在孕期采取必要的防护措施（包括减少污染暴露场景、使用空气净化器等）也可以有效降低空气污染所带来的健康风险。

 

 

本文根据中国科学院院士、北京大学环境科学与工程学院朱彤教授在环境与人群健康前沿论坛“空气污染对生殖健康的影响”报告内容及国内外相关领域研究进展整理成文。

 

撰稿：ARCH工作组

编辑策划：亚洲清洁空气中心 万薇

 

参考文献：

1. Wang, L., et al., Effects of PM2.5 exposure on reproductive system and its mechanisms. Chemosphere, 2021. 264: p. 128436.

2. Bloom, M.S., et al., Bisphenol A exposure reduces the estradiol response to gonadotropin stimulation during in vitro fertilization. Fertility and Sterility, 2011. 96(3): p. 672-677.

3. Li, Q., et al., Association between exposure to airborne particulate matter less than 2.5 μm and human fecundity in China. Environment International, 2021. 146: p. 106231.

4. Ren, A., et al., Association of selected persistent organic pollutants in the placenta with the risk of neural tube defects. PNAS, 2011. 108(31): p. 12770-12775.

5. Xue, T., et al., Estimation of Stillbirths Attributable to Ambient Fine Particles in 137 Countries. Nature Communications, 2022. 13(1): p. 6950.

6. Nieuwenhuijsen, M.J., et al., Air pollution and human fertility rates. Environment International, 2014. 70: p. 9-14.

7. Xue, T. and T. Zhu, Association between fertility rate reduction and pre-gestational exposure to ambient fine particles in the United States, 2003–2011. Environment International, 2018. 121: p. 955-962.

8. Xue, T. and T. Zhu, Increment of ambient exposure to fine particles and the reduced human fertility rate in China, 2000–2010. Science of the Total Environment, 2018. 642: p. 497-504.

9. Xue, T., et al., Association between hypertensive disorders in pregnancy and particulate matter in the contiguous United States, 1999–2004. Hypertension, 2018. 72(1): p. 77-84.

10. Shen, Y., et al., Prenatal exposure to PM2.5 and its specific components and risk of hypertensive disorders in pregnancy: a nationwide cohort study in China. Environmental Science Technology, 2022. 56(16): p. 11473-11481.

11. Ren, Z., et al., Association of air pollution and fine particulate matter (PM2.5) exposure with gestational diabetes: a systematic review and meta-analysis. Annals of Translational Medicine, 2023. 11(1): p. 23.

12. Xue, T., T. Zhu, and Y. Han, Association between birthweight and ambient PM2.5 in the United States: Individually-varied susceptibility and spatial heterogeneity. Environment International, 2018. 119: p. 388-397.

13. Guan, T., et al., Acute and chronic effects of ambient fine particulate matter on preterm births in Beijing, China: a time-series model. Science of the Total Environment, 2019. 650: p. 1671-1677.

14. Ghosh, R., et al., Ambient and household PM2.5 pollution and adverse perinatal outcomes: A meta-regression and analysis of attributable global burden for 204 countries and territories. PLOS Medicine, 2021. 18(9): p. e1003718.

15. Jones, M.W., et al., Climate change increases the risk of wildfires. ScienceBrief Review, 2020. 116: p. 117.

16. Xue, T., et al., Open fire exposure increases the risk of pregnancy loss in South Asia. Nature Communications, 2021. 12(1): p. 3205.

17. Li, J., et al., Landscape fire smoke enhances the association between fine particulate matter exposure and acute respiratory infection among children under 5 years of age: Findings of a case-crossover study for 48 low-and middle-income countries. Environment International, 2023. 171: p. 107665.

18. Li, J., et al., Exposure to landscape fire smoke reduced birthweight in low-and middle-income countries: findings from a siblings-matched case-control study. Elife, 2021. 10: p. e69298.

19. Xue, T., et al., Associations between exposure to landscape fire smoke and child mortality in low-income and middle-income countries: a matched case-control study. The Lancet Planetary Health, 2021. 5(9): p. e588-e598.

20. Pullabhotla, H.K., et al., Global biomass fires and infant mortality. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2023. 120(23): p. e2218210120.