大气污染是全球最重大的环境健康风险之一，对人类整个生命周期产生广泛影响。大量科学研究证实，暴露于空气污染物——特别是细颗粒物($PM_{2.5}$)、二氧化氮($NO_2$)和臭氧($O_3$)——与呼吸系统疾病、心血管疾病、不良出生结局和认知损害的发病率和死亡率增加相关1。即使短期暴露于低于许多监管标准的污染水平也会产生可测量的健康影响。当前研究表明，大气污染每年在全球造成约810万人死亡，是可预防死亡的主要原因之一1。在甜甜圈经济学框架中，大气污染代表着一个关键的行星边界，一旦被突破，将直接损害人类健康这一社会基础。突破生态天花板带来了复杂的挑战，需要同时解决环境保护和健康公平问题的综合政策方法，以创造人类安全且公正的发展空间。
大气污染作为环境健康危机
大气污染带来的普遍环境健康威胁对当代人类福祉构成根本性挑战。作为甜甜圈经济学框架中的行星边界，大气污染体现了生态天花板与社会基础之间复杂的相互关系。当空气质量恶化超过安全阈值时，对人类健康这一社会基础的直接影响便会显现，并在工作能力、经济生产力和医疗保健获取等其他社会维度产生连锁效应。正如该框架所阐述的，人类的挑战在于在行星承载能力范围内满足所有人的需求。
大气污染包含来自人为和自然来源的各种气体和颗粒物的复杂混合物。工业活动、交通运输、能源生产、农业实践以及住宅供暖和烹饪都对这一复杂的污染物组合有所贡献23。主要关注的污染物包括颗粒物($PM_{2.5}$和$PM_{10}$)、二氧化氮($NO_2$)、臭氧($O_3$)、二氧化硫($SO_2$)和一氧化碳($CO$)。浓度、成分和健康影响的区域差异反映了当地排放源、气象条件和监管框架的不同。
环境与公共卫生问题的交叉在大气污染与人类健康的关系中表现得尤为明显。根据世界卫生组织和其他主要卫生机构的数据，大气污染每年造成数百万人过早死亡，几乎影响人体的每个器官系统41。以下内容将在甜甜圈经济学框架内审视大气污染对健康的多方面影响、当前趋势和挑战，以及解决这一关键问题以创造人类安全且公正发展空间的机会。
大气污染与健康研究的历史
在过去一个世纪中，人们对大气污染作为公共卫生问题的认识发生了重大转变。早期工业时代的污染事件，如1952年伦敦大雾霾（造成数千人额外死亡），成为了解空气污染健康后果的关键时刻。这些灾难性事件催生了现代空气质量法规的制定，并激发了科学界对空气污染物与人类健康关系的研究兴趣。
科学认识经历了几个不同的研究重点阶段。最初的研究主要集中在急性污染事件和严重的呼吸系统影响上。到20世纪70年代和80年代，流行病学方法的进步使研究慢性暴露影响成为可能。20世纪90年代，具有里程碑意义的哈佛六城市研究和美国癌症协会研究提供了关键证据，证明即使在先前被认为安全的水平下，长期暴露于颗粒物也与死亡率增加相关5。这从根本上改变了全球空气质量管理的监管方法。
21世纪初的特点是暴露评估和健康影响分析方法的重大改进。卫星监测的进步、土地利用回归模型和个人暴露监测使人群暴露模式的表征更加准确。同时，毒理学研究开始阐明空气污染物造成危害的生物机制，揭示了炎症途径、氧化应激机制以及超越呼吸系统的全身性影响63。
当代研究已超越传统的心肺影响。研究现在将空气污染暴露与不良出生结局、神经发育和认知影响、代谢紊乱以及加速衰老过程联系起来74。脆弱人群的概念也在演变，越来越关注对儿童、孕妇、老年人、有基础疾病者以及社会经济弱势社区的不成比例影响。
空气质量标准已经发展到纳入不断扩展的知识。最初的标准主要针对可见污染和急性影响，而当代方法则考虑较低浓度慢性健康影响的证据。世界卫生组织空气质量指南中推荐的暴露阈值逐步降低，反映了关于在不断降低的浓度下健康影响的累积证据。科学认识现在表明，许多空气污染物可能不存在"安全阈值"，特别是细颗粒物($PM_{2.5}$)58。
大气污染当前的健康影响
大气污染健康影响的全球规模构成人类当前面临的最大环境健康风险之一。最近的估计表明，2021年大气污染在全球造成约810万人死亡，约占全球死亡总数的八分之一1。这些惊人的数字使大气污染成为全球发病率和死亡率的主要风险因素。大气污染的健康后果带来巨大的经济成本，仅在英国的估计就达80亿至200亿英镑9。这一负担的全球分布表现出明显的不平等，低收入和中等收入国家通常经历更高的污染水平和相关健康影响。仅中国在2021年就有约220万人死于$PM_{2.5}$污染，占与该污染物相关的全球估计780万死亡人数的很大比例10。工业化、监管能力、技术获取和社会经济因素之间的复杂相互作用影响着暴露和脆弱性，造成了这种不成比例的影响。从甜甜圈经济学的角度来看，这些统计数据构成了对大气污染行星边界的明确突破，对健康这一社会基础产生直接影响。不平等的分布进一步凸显了突破生态天花板如何不成比例地影响最脆弱人群，同时损害社会基础的多个方面。
大气污染暴露对呼吸系统的直接和充分记录的影响最为明显。数十年收集的流行病学证据表明，细颗粒物污染物与呼吸系统发病率和死亡率之间存在显著相关性6。当环境空气中的$PM_{2.5}$浓度仅增加10 µg/m³时，呼吸系统死亡率就会增加约0.58%，而呼吸系统疾病的住院率可上升高达8%6。急性和慢性呼吸系统疾病都是空气污染暴露的结果。短期暴露可引发哮喘发作、加重慢性阻塞性肺病(COPD)并增加呼吸道感染的易感性28。长期暴露与哮喘、COPD和肺癌等慢性疾病的发展相关6。脆弱人群的影响尤为明显，包括儿童、老年人、孕妇和有基础呼吸系统疾病的个人6。这些影响的生物机制涉及炎症、氧化应激和免疫功能改变。荟萃分析表明，成人长期$NO_2$暴露每增加10 µg/m³，哮喘发病率增加约10%，揭示了$NO_2$暴露与疾病发病率之间的一致关系3。
尽管呼吸系统影响更容易被直观理解，但心血管影响占了大气污染相关死亡的大部分。对心血管健康的直接影响通过几种途径发生，包括全身性炎症、氧化应激、自主神经系统失衡以及对血管系统的直接影响8。2021年，大气污染导致全球约246万人死亡，5830万伤残调整生命年(DALY)归因于心血管疾病11。表现涵盖心血管疾病的整个范围，包括冠心病、中风、心力衰竭和心律失常。英格兰公共卫生署的模型表明，细颗粒物空气污染每降低1 µg/m³，仅在英格兰就可预防约50,900例冠心病和16,500例中风9。二氧化氮($NO_2$)是一种常见的交通相关污染物，与心血管结局有特定联系。美国环境保护署将$NO_2$暴露与心血管疾病之间的关系分类为"有迹象表明"，反映了不断增长但仍在整合中的证据3。最近的大规模欧洲研究表明，长期$NO_2$暴露与心血管死亡率显著增加相关，即使在浓度低于10 µg/m³的水平下也能观察到影响3。心血管影响强调了污染相关健康影响的全身性质，超越了作为主要暴露途径的呼吸系统。这种系统视角与甜甜圈经济学框架相一致，该框架同样强调环境与社会系统之间的相互联系。
环境暴露对发育中的胎儿和幼儿创造了特殊的脆弱性，使母婴健康成为大气污染研究中的关键考虑因素。最近的系统综述和荟萃分析将产前暴露于环境空气污染物与多种不良出生结局联系起来，包括早产、低出生体重和小于胎龄儿7。怀孕期间暴露于空气污染对母亲和发育中的胎儿都会造成风险。根据一项检验孕产妇$PM_{2.5}$暴露与足月出生体重的荟萃分析，怀孕期间$PM_{2.5}$暴露每增加10 μg/m³，出生体重平均降低约16.54克12。另一项荟萃分析表明，怀孕期间暴露于$PM_{2.5}$、$PM_{10}$和$O_3$会增加早产风险，敏感的暴露窗口因污染物而异13。2024年一项荟萃分析的令人担忧的发现显示，暴露于室内空气污染的孕妇中，超过七分之一至少经历了一种不良妊娠结局14。室内空气污染（通常来自低收入和中等收入国家的烹饪燃料）代表了一个重要但未得到充分解决的暴露途径，不成比例地影响资源有限地区的妇女和儿童。儿童持续的发育过程使他们对空气污染影响特别脆弱。2021年，大气污染被确定为全球5岁以下儿童死亡的第二大风险因素，仅次于营养不良，与该年龄组约70万人死亡相关1。虽然这一负担自2000年以来已下降了50%以上，但它仍然是实现与儿童死亡率相关的可持续发展目标的重大威胁。
最近的研究中出现了关于大气污染对大脑和神经系统影响的新兴且特别令人担忧的证据。证据表明，急性和慢性暴露于空气污染物可能影响整个生命周期的认知功能、情绪调节和神经健康158。短期暴露于常见空气污染物会导致可测量的认知损害。最近的研究表明，短暂暴露于蜡烛烟雾中的颗粒物($PM_{2.5}$)——作为常见城市空气污染的代理——会降低专注任务的能力和检测和解释情绪的能力15。这些发现表明，在日常城市环境中常见的污染水平会产生可测量的认知影响。长期暴露可能导致更深远的神经后果。世界卫生组织现在承认空气污染暴露与神经系统疾病（包括认知损害和痴呆）之间的联系4。这些关联可能由污染引起的神经炎症、氧化应激以及超细颗粒通过嗅神经或穿过血脑屏障直接传输到大脑造成。儿童发育中的大脑对这些影响表现出特殊的脆弱性。证据表明，产前和产后暴露于空气污染可能影响神经发育过程，可能导致以注意力和情绪调节挑战为特征的疾病15。认知和神经影响将大气污染已知的健康负担扩展到传统的心肺影响之外，凸显了污染对人类健康影响的真正全身性质。它们强调了直接医疗支出之外的潜在长期社会成本，包括对教育成就、生产力和生活质量的影响。
预测、气候相互作用和政策途径
检验大气污染相关疾病未来负担的预测模型表明，根据地区和污染物的不同，轨迹各异。使用ARIMA建模的分析表明，在社会人口指数(SDI)水平较低和中高的地区，与大气污染相关的心血管疾病死亡率和DALY率可能会增加11。同时，高SDI地区可能会经历年龄标准化死亡率和死亡率上升，尽管监管框架和医疗系统通常更加健全。这些预测反映了竞争因素之间的复杂相互作用：许多地区技术改进和法规收紧与快速发展地区人口增长、城市化和工业化的对立。如果没有同时解决空气质量和健康公平的有针对性干预措施，今天观察到的对脆弱人群的不成比例影响可能会持续甚至加剧。从全球角度来看，归因于室外空气污染的健康负担可能继续在地理上转移。虽然一些高收入国家的污染水平已趋于稳定或下降，但亚洲和非洲部分地区的快速城市化和工业化可能导致这些地区的暴露增加。预测的健康影响不仅反映污染水平，还反映人口结构的变化，许多国家人口老龄化使其更容易受到空气污染的影响。
气候变化和大气污染代表了相互关联的挑战，具有复合的健康影响。气温上升可能会在许多地区加剧臭氧形成，可能抵消减排带来的一些收益。气候驱动的天气模式变化也可能影响污染物的扩散和浓度，静止事件频率增加可能将污染物困在人口稠密地区16。野火频率和强度的增加代表了特别令人担忧的气候-污染相互作用。野火烟雾含有高浓度的细颗粒物，具有已证实的急性和潜在慢性健康影响15。气候变化增加了许多地区的野火风险，可能使这一污染源成为总体健康负担中更重要的贡献者，特别是考虑到与野火事件相关的高峰值暴露。这些气候-污染相互作用体现了甜甜圈经济学框架中行星边界之间的相互联系。突破气候变化边界加剧了大气污染影响，进一步损害健康这一社会基础。这种反馈说明了为什么同时解决多个行星边界的综合方法对于为人类创造安全和公正的空间至关重要。
技术发展路径和政策选择将显著影响未来的大气污染健康影响。向可再生能源的持续转型可以大幅减少发电带来的空气污染，而交通电气化可以解决城市空气污染的主要来源。然而，这些转型的速度和公平性仍存在不确定性，特别是在资源有限的环境中。平衡短期经济问题与长期健康考虑的政策方法将影响暴露模式。新兴证据表明，在非常低的污染水平下也存在健康影响，这挑战了基于阈值设定的传统监管方法5。如果"无安全阈值"范式继续获得科学支持，可能会出现更严格的法规。医疗系统准备是未来情景的另一个关键维度。暴露与某些健康影响之间的潜伏期意味着医疗系统将在未来几十年继续管理污染相关疾病，即使采取积极的污染减排措施。发展识别、治疗和减轻这些影响的能力，特别是在受影响最严重的社区，对于减少总体健康负担至关重要。
解决大气污染的主要挑战
尽管大气污染健康研究取得了重大进展，但重要的科学不确定性仍然存在。这些包括充分表征空气污染混合物而非单一污染物的健康影响、理解不同污染源和成分的相对毒性，以及识别最脆弱的亚人群。暴露与健康结果之间复杂、通常延迟的关系使这些调查以及向政策制定者和公众传达结果变得复杂5。大气污染科学的技术复杂性为有效的公众沟通带来了挑战。许多空气污染物的不可见性，加上风险的统计表达，使威胁比其他环境危害不那么明显。这可能降低公众对行动的需求，并使建立对必要但可能具有破坏性的政策干预的支持变得复杂。
经济考虑经常对大气污染减缓形成重大障碍。许多污染源嵌入能源生产、工业生产、交通和农业等核心经济活动中。改变这些系统以减少排放通常需要大量投资，可能会破坏现有的商业模式和就业模式。如果没有仔细规划和公正转型框架，这些经济影响可能会产生对污染控制措施的强烈反对。大气污染的政治经济学进一步使减缓努力复杂化。污染减少的好处通常在较长时间内累积并分散在人群中，而成本通常是即时的并集中在特定行业或部门。不对称的政治激励可能有利于继续污染而不是更可持续的替代方案，特别是当强大的经济利益与短期政治考虑一致时17。
解决大气污染最深刻的挑战可能在于公平和正义维度。污染暴露和对其健康影响的脆弱性在社会内部和社会之间的分布都是不平等的。由于靠近工业设施、主要交通走廊和其他排放源，弱势社区通常经历更高的污染水平。这些同样的社区往往获得医疗保健的机会减少、基线疾病负担更高、适应或搬迁的资源更少，造成复合脆弱性179。不平等的分布反映并强化了更广泛的社会权力失衡。从历史上看，产生污染的设施往往选址在政治权力较小、反对资源较少的社区。这些模式造成的环境正义问题不能仅靠技术解决方案来解决，需要对环境治理中的决策过程和权力结构进行根本性审视。从甜甜圈经济学的角度来看，这些公平挑战说明了突破大气污染行星边界如何同时损害社会基础的多个方面，包括健康、公平和发言权（政治参与）。解决这些相互关联的挑战需要同时考虑生态天花板和社会基础的综合方法。
技术、政策和卫生系统机会
多个部门的技术创新为减少污染提供了巨大潜力。在能源部门，可再生能源技术成本的快速下降创造了逐步淘汰高污染化石燃料发电的机会。先进的监测技术，包括低成本传感器和卫星观测，能够进行更全面的污染绘图和热点识别。这些改进的数据来源可以支持更有针对性、更有效的干预措施。交通技术为城市空气质量改善提供了特别有前景的机会。加速向电动汽车过渡可以大幅减少人口稠密地区的交通相关污染。公共交通、城市规划和出行服务方面的互补创新可以进一步减少排放密集型私人车辆的使用，同时改善可及性。在建筑部门，提高供暖和烹饪的效率和电气化可以解决室外和室内空气污染。在传统生物质烹饪仍然普遍存在的发展中地区尤其重要，这代表着对健康的重大风险，特别是对妇女和儿童14。因此，清洁烹饪技术构成了具有显著健康效益和性别平等改善潜力的干预措施。
空气污染控制的政策方法不断发展，以应对挑战的复杂、多部门性质。随着关于较低浓度影响的证据积累，基于健康的空气质量标准继续收紧。这些标准越来越多地纳入累积影响考虑，而不是仅关注单一污染物，反映了人群如何经历污染暴露的现实59。包括污染税、总量控制与交易系统和定向补贴在内的经济工具可以利用市场力量来减少污染，同时为补充公共卫生措施产生收入。当设计得当时，这些方法可以实现环境目标，同时支持经济发展和公平目标。有效性取决于考虑当地经济和社会背景的仔细设计。同时解决多个环境和健康挑战的综合政策方法尤其有前景。促进主动交通（步行和骑自行车）的政策可以减少空气污染，同时解决身体活动不足这一另一主要健康风险因素。同样，城市绿化举措可以减少城市热岛效应、固碳并可能降低当地空气污染浓度，创造多重协同效益。
医疗系统可以通过预防措施、针对脆弱人群的干预措施以及参与更广泛的污染减少倡导来减少大气污染的健康负担。将空气质量考虑纳入临床实践指南，特别是针对呼吸系统和心血管疾病，可以改善受影响患者的管理并减少污染事件期间的急性加重。纳入空气质量数据的公共卫生监测系统可以支持高污染事件期间的预警系统和有针对性的干预措施。扩大监测网络和空气质量预报的改进使这些系统变得越来越可行。这些方法对保护脆弱人群（包括儿童、老年人和有基础疾病者）显示出特别的价值8。医疗专业人员基于对污染健康影响的第一手经验，在倡导更清洁空气方面发挥着重要作用。许多国家的医学和公共卫生组织已成为倡导更具保护性空气质量政策的重要声音，为这些讨论带来了可信度和伦理分量。这一倡导功能代表了科学证据与政策发展之间的关键联系175。
大气污染作为边界，健康作为基础
在甜甜圈经济学框架中，大气污染代表着一个关键的行星边界，一旦被突破，将威胁生态系统和人类福祉。行星边界概念强调生物物理阈值，一旦突破，可能引发非线性、可能不可逆的环境变化。虽然大气污染不像气候变化或生物多样性丧失那样构成全球边界，但它代表了具有重大全球影响的区域聚合边界。越来越多的证据表明，在非常低的污染水平下也存在健康影响，这挑战了基于"安全"阈值的传统监管方法58。这与行星边界概念中嵌入的预防原则一致，表明政策方法应旨在最小化污染，而不是简单地将水平维持在任意定义的"可接受"限度以下。大气污染水平的显著地理差异也凸显了行星边界框架内的区域公平考虑。
健康构成甜甜圈经济学模型中社会基础的基本要素。获得清洁空气直接影响这一基础要素，使空气污染控制对于实现模型所设想的人类安全和公正空间至关重要。大气污染的广泛健康影响——影响呼吸、心血管、生殖和神经系统——说明了突破这一行星边界如何同时损害人类福祉的多个方面284。大气污染暴露和脆弱性的不平等分布进一步表明，环境退化通常不成比例地影响那些已经经历社会基础不足的人。弱势社区通常面临更高的污染水平，同时获得医疗保健的机会减少，造成可能强化现有不平等的复合脆弱性179。这一模式强调了环境政策制定中正义考虑的必要性。
甜甜圈经济学框架呼吁采取同时解决行星边界超越和社会基础不足的方法。对于大气污染，这意味着制定减少污染同时增强健康公平和支持可持续发展的战略。几种有前景的方法符合这一综合愿景：清洁能源转型提供了减少大气污染同时解决气候变化（另一个行星边界）的潜力。当以公平考虑实施时——确保负担得起的能源获取和受影响工人的公正转型——这些方法可以同时尊重生态天花板和支持社会基础。整合绿色空间、主动交通基础设施和混合用途开发的城市设计战略可以减少污染暴露，同时提高生活质量，特别是在历史上承担过大污染负担的弱势社区。这些方法认识到行星边界和社会基础要素的空间维度。有意义地将受影响社区纳入环境决策的参与式治理模式代表了另一种一致的方法。通过确保那些受污染影响最大的人在政策制定中拥有发言权，这些模式同时解决了环境挑战和政治声音与赋权这一社会基础要素175。通过这些综合方法，解决大气污染不仅成为环境管理挑战，更成为重新构想经济和社会系统的机会，使其能够同时维护人类和地球——这是甜甜圈经济学框架的核心愿景。
主要发现和前进道路
通过甜甜圈经济学框架审视大气污染对人类健康的影响，揭示了几个对研究、政策和行动具有重大意义的关键发现。
科学证据明确表明，大气污染代表着主要的全球健康风险，影响涵盖呼吸、心血管、生殖和神经系统。即使在低于当前许多监管标准的污染水平下也会发生这些影响，挑战了基于阈值设定的传统监管方法58。健康负担分布不平等，弱势社区通常经历更高的暴露水平和对健康影响更大的脆弱性，造成同时损害多个社会基础要素的复合不公正。
未来趋势表明前景喜忧参半，许多地区技术改进和法规收紧与快速发展地区人口增加、城市化和工业化相互抵消。气候变化相互作用，特别是野火风险增加和大气化学改变，可能进一步使污染管理工作复杂化。这些复杂的相互作用体现了同时超越多个行星边界如何造成损害社会基础的复合挑战。
通过技术创新、政策发展和社会变革，存在减少大气污染及其健康影响的重大机会。能源转型、交通变革和建筑部门改进提供了大幅减排的途径。纳入基于健康的标准、经济工具和综合规划的政策方法可以加速这些转型，同时解决公平问题。医疗系统可以通过预防方法、针对脆弱人群的干预措施以及倡导更强的污染控制做出贡献。
甜甜圈经济学框架为理解和解决大气污染挑战提供了宝贵视角。通过将大气污染概念化为直接影响健康社会基础的行星边界，该框架强调了同时解决环境保护和社会公平的综合方法的必要性。这些方法与更广泛的可持续发展目标一致，特别是可持续发展目标3（良好健康与福祉）、可持续发展目标11（可持续城市和社区）和可持续发展目标13（气候行动）。
研究重点应包括更好地表征低浓度下的污染影响、理解污染混合物而非单一污染物的影响，以及识别减少健康影响的最有效干预点。政策发展应强调预防方法、公平考虑以及同时解决多个环境和社会挑战的协同效益机会。解决大气污染需要重新构想经济和社会系统，以创造人类需求在行星边界内得到满足的安全和公正空间。