01
研究背景
家庭空氣汙染（HAP）是由烹飪和取暖用的固體燃料釋放出的有害顆粒物和氣體造成的，在全球範圍內尤其是在資源匱乏地區，仍然是一個嚴峻的公共健康挑戰。大約30億人口仍在使用諸如木材、煤炭、農作物殘渣和牛糞等傳統燃料進行烹飪，這些燃料燃燒時，會釋放大量細顆粒物（PM2.5），是一種已知的人體健康危害物質。這種空氣汙染與多種健康問題有明確的關聯，如呼吸系統疾病、心血管疾病和某些癌症等。此外，固體燃料的獲取通常耗費大量時間，尤其是對女性和女孩而言，這是一個沉重的時間負擔，使她們難以從事其他生產性活動。儘管聯合國可持續發展目標（SDG）已明確將減少環境汙染列為減少全球疾病負擔的一部分，但這些努力在一些低收入及中等收入國家的實施進展緩慢。資源短缺、基礎設施落後以及對清潔能源缺乏足夠的政策支援，導致許多國家仍無法達到這些目標。總體來說，家庭空氣汙染不僅影響了個體健康，更牽涉到性別平等、經濟發展和環境可持續性等多個維度。
以往針對家庭空氣汙染的研究側重於估算因HAP導致的健康風險，但許多研究依賴的資料庫和方法論存在侷限性，主要集中在較少的HAP研究並常用吸菸的相關資料作為間接參考。此外，不同地域和燃料種類的差異在先前的研究中未被充分考慮，使其結果的準確性和適用性大打折扣。本次研究填補了這些學術空白，透過新開發的元迴歸工具和改進的暴露估算模型，更全面地分析了1990年至2021年間HAP對全球204個國家和地區的影響。同時，此次研究首次將HAP對生殖健康的不良影響，比如早產和低出生體重，作為研究範疇。這些負面效應不僅影響到母嬰的健康，而且由於其可能導致諸如腹瀉疾病、下呼吸道感染、新生兒疾病等連鎖健康問題，因而加重了社會的健康負擔。因此，透過更加精確的資料建模和全面的疾病負擔分析，這項研究為未來針對HAP的干預措施提供了重要依據，也強調了及早轉向清潔燃料以提高全球公共健康水平的緊迫性。
02
研究發現
這篇論文系統分析了1990年至2021年全球、區域和國家層面的家庭空氣汙染（HAP）負擔。研究發現，儘管全球範圍內使用固體燃料做飯的人口比例顯著下降，但HAP仍然是一個主要的全球健康風險因素，尤其在撒哈拉以南非洲和南亞地區。2021年，全球約有26.7億人（佔全球人口的33.8%）暴露於HAP，儘管這一比例較1990年的56.7%有所下降，但絕對人數僅減少了3.5億。HAP導致的全球傷殘調整生命年（DALYs）為1.11億，佔全球所有DALYs的3.9%。研究指出，HAP對健康的負面影響主要透過不良生殖結果（如早產和低出生體重）中介，導致大量生命年損失。
HAP暴露和負擔在撒哈拉以南非洲和南亞地區最為嚴重，分別為每10萬人中4044.1和3213.5個年齡標準化DALYs；男性因心血管疾病負擔較高，HAP導致的DALYs略高於女性；HAP導致的疾病負擔中約三分之一透過不良生殖結果中介，強調了其對新生兒疾病的重大影響；儘管HAP負擔有所下降，但人口增長在很大程度上抵消了暴露減少的效果。研究呼籲加速向清潔能源的過渡，以減輕健康風險並促進可持續發展。
03
臨床意義
疾病負擔的持續性： HAP在2021年仍然影響著全球2.67億人，佔全球人口的33.8%。儘管自1990年以來暴露率有所下降，但暴露人數減少的絕對值有限。 HAP導致的疾病負擔在撒哈拉以南非洲和南亞最為嚴重。這些地區的健康政策需要特別關注HAP對居民健康的長期影響。 健康影響的多樣性： HAP暴露與多種疾病相關，包括慢性阻塞性肺病、缺血性心臟病、下呼吸道感染等。此外，HAP對生殖健康的不良影響，如低出生體重和短孕期，也顯著增加了疾病負擔。 研究強調了HAP對兒童健康的嚴重影響，尤其是在新生兒疾病方面，這對兒童的生長和長期健康有深遠影響。 性別和年齡的影響： 雖然女性暴露於較高濃度的PM2.5，但由於心血管疾病負擔較高，男性受到的HAP負擔略高。政策制定者應注意HAP對不同性別人群的差異化影響。 政策和干預的必要性： 儘管全球範圍內減少HAP暴露的努力已經取得一定進展，但人口增長抵消了減少暴露的效果。因此，亟需加速向清潔燃料的過渡，尤其是在資源貧乏的社群。 研究建議採取多層次的政策措施，包括研發清潔技術、補貼經濟實惠的清潔能源裝置、加強排放標準以及提高公眾對HAP風險的認識。 HAP是全球健康的一個重要風險因素，對多種疾病的負擔有顯著貢獻。撒哈拉以南非洲和南亞的高負擔地區需要重點關注適應性策略，以減少HAP對健康的影響。政策制定者應將HAP的減緩作為全球健康議程的優先事項，透過技術創新和政策干預降低HAP的影響，從而提高全球健康水平。
04
實驗策略
1. 資料收集和人口暴露估計： 使用人口普查、健康調查（如人口與健康調查、兒童指標群組調查）以及WHO的家庭能源資料庫等源資料，估計全球204個國家和地區在不同年份、地點和燃料型別上的HAP暴露情況。 採用GBD 2021的時空高斯過程迴歸工具進行三階段非線性建模，估算使用每種固體燃料的比例。
2. PM2.5濃度對映： 根據燃料型別、地點、年份、年齡和性別，估算使用固體燃料的個體所暴露的PM2.5汙染濃度。 使用真實世界觀察資料來轉換不同燃料型別的使用比例為PM2.5的濃度。
3. 相對風險（RR）建模： 針對多種健康結局（如呼吸道感染、中風、缺血性心臟病等），利用新開發的元迴歸工具（MR-BRT）建立非線性暴露-反應曲線。 透過這些曲線，估算各地點特定疾病的相對風險。
4. 人口歸因分數（PAF）與疾病負擔估算： 透過結合暴露估算和相對風險計算PAF，並以此估算HAP的歸因負擔。 使用GBD的疾病負擔資料，透過年齡、性別和地點估算各年的HAP歸因疾病負擔。
5. 趨勢分解分析： 進行分解分析以理解HAP歸因負擔變化的驅動因素，評估人口增長、人口老齡化和暴露變化的影響。
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資料解讀
圖1：2021年全球人口暴露於固體燃料烹飪產生的家庭空氣汙染（HAP）的百分比
Figure 1 展示了2021年全球人口中暴露於固體燃料烹飪產生的家庭空氣汙染（HAP）的比例，旨在揭示不同地區在使用固體燃料烹飪時所面臨的空氣汙染暴露情況。 A. 透過分析2021年全球各地區的人口資料，作者評估了使用固體燃料進行烹飪的人口比例。結果顯示，發展中國家尤其是非洲和亞洲部分地區，使用固體燃料烹飪的人口比例較高，而發達國家的比例較低。 結論：2021年，全球範圍內，尤其是發展中國家，仍有相當比例的人口暴露於固體燃料烹飪產生的家庭空氣汙染，這提示需要加強清潔能源的推廣和使用以改善空氣質量。
圖2：1990年至2021年全球及超級區域內使用固體燃料的人口比例
Figure 2 展示了1990年至2021年間，全球及不同超級區域內使用固體燃料的人口比例變化情況，以評估固體燃料使用的趨勢和區域差異。 A. 透過分析全球範圍內使用固體燃料的人口比例，結果顯示，從1990年到2021年，全球使用固體燃料的人口比例呈現下降趨勢。 B. 在不同超級區域中，作者分析了使用固體燃料的人口比例變化。結果表明，各超級區域的使用趨勢存在顯著差異，某些區域的使用比例下降較快，而其他區域則相對緩慢。 結論：從1990年至2021年，全球範圍內使用固體燃料的人口比例總體呈下降趨勢，但在不同超級區域中，下降的速度和幅度存在顯著差異。
圖3：PM2.5濃度與除白內障外的其他結果的暴露-反應關係
Figure 3 分析了PM2.5濃度與多種健康結果之間的暴露-反應關係，旨在探討PM2.5對健康的影響。 A. 為了研究PM2.5濃度與心血管疾病之間的關係，作者使用統計模型分析了不同PM2.5濃度下心血管疾病發生的風險。結果顯示，隨著PM2.5濃度的增加，心血管疾病的風險顯著上升。 B. 為了評估PM2.5濃度與呼吸系統疾病之間的關係，作者採用了類似的方法進行分析。結果表明，較高的PM2.5濃度與呼吸系統疾病的發生風險增加顯著相關。 C. 作者進一步研究了PM2.5濃度與糖尿病的關係。透過資料分析發現，PM2.5濃度的增加與糖尿病風險的上升有顯著關聯。 D. 在分析PM2.5濃度與癌症之間的關係時，作者發現，較高的PM2.5濃度與癌症發生的風險增加顯著相關。 結論：PM2.5濃度的增加與心血管疾病、呼吸系統疾病、糖尿病以及癌症等多種健康問題的風險增加顯著相關。
圖4：2021年按地區劃分的家庭空氣汙染（HAP）導致的傷殘調整生命年（DALYs）人口歸因分數（A）和每10萬人口的年齡標準化傷殘調整生命年率（B）
Figure 4 旨在展示2021年不同地區因家庭空氣汙染（HAP）導致的傷殘調整生命年（DALYs）的影響。 A. 為了評估家庭空氣汙染對傷殘調整生命年（DALYs）的影響，作者計算了不同地區的DALYs人口歸因分數。結果顯示，不同地區因家庭空氣汙染導致的DALYs人口歸因分數存在顯著差異。 B. 為了進一步分析家庭空氣汙染對傷殘調整生命年的影響，作者計算了每10萬人口的年齡標準化DALYs率。結果表明，不同地區的年齡標準化DALYs率差異顯著，反映了家庭空氣汙染對各地區人群健康的不同影響程度。 結論：2021年，不同地區因家庭空氣汙染導致的傷殘調整生命年（DALYs）在人口歸因分數和年齡標準化率上均存在顯著差異，提示家庭空氣汙染對全球健康的影響具有地區性差異。
圖5：2021年全球HAP（家庭空氣汙染）歸因的三級傷殘調整生命年（DALYs）、死亡、壽命損失年（YLLs）和傷殘損失年（YLDs）按疾病的組成
Figure 5 展示了2021年全球因家庭空氣汙染（HAP）導致的三級傷殘調整生命年（DALYs）、死亡、壽命損失年（YLLs）和傷殘損失年（YLDs）的疾病組成情況。 A. 為了分析2021年全球因HAP導致的三級傷殘調整生命年（DALYs）的疾病組成，作者對不同疾病的DALYs進行了統計分析，結果顯示，呼吸系統疾病和心血管疾病是主要的貢獻者。 B. 為了分析2021年全球因HAP導致的死亡的疾病組成，作者對不同疾病的死亡人數進行了統計分析，結果顯示，呼吸系統疾病和心血管疾病是主要的死亡原因。 C. 為了分析2021年全球因HAP導致的壽命損失年（YLLs）的疾病組成，作者對不同疾病的YLLs進行了統計分析，結果顯示，呼吸系統疾病和心血管疾病是主要的貢獻者。 D. 為了分析2021年全球因HAP導致的傷殘損失年（YLDs）的疾病組成，作者對不同疾病的YLDs進行了統計分析，結果顯示，呼吸系統疾病和心血管疾病是主要的貢獻者。 結論：2021年，全球因家庭空氣汙染（HAP）導致的健康負擔主要由呼吸系統疾病和心血管疾病構成，這些疾病在傷殘調整生命年（DALYs）、死亡、壽命損失年（YLLs）和傷殘損失年（YLDs）中均佔據重要位置。
圖6：1990年至2021年全球及各超級區域內，家庭空氣汙染（HAP）導致的全因傷殘調整生命年（DALYs）變化的分解：由人口增長、人口老齡化、暴露或風險消除DALY率驅動的百分比變化
Figure 6 旨在分析1990年至2021年期間，全球及各超級區域內，家庭空氣汙染導致的全因傷殘調整生命年（DALYs）變化的不同驅動因素，包括人口增長、人口老齡化、暴露水平和風險消除DALY率。 A. 透過分析全球範圍內家庭空氣汙染導致的DALYs變化，研究了人口增長、人口老齡化、暴露水平和風險消除DALY率對這些變化的貢獻。結果顯示，不同因素對DALYs變化的貢獻存在顯著差異，其中人口增長和老齡化是主要的驅動因素。 B. 透過對各超級區域進行分析，研究了不同區域內家庭空氣汙染導致的DALYs變化的驅動因素。結果表明，各區域內驅動因素的貢獻存在差異，某些區域人口增長是主要驅動因素，而在其他區域，暴露水平的變化或風險消除DALY率的變化則更為顯著。 結論：全球及各超級區域內，家庭空氣汙染導致的全因傷殘調整生命年（DALYs）變化主要受人口增長和老齡化的驅動，但不同區域內驅動因素的貢獻存在顯著差異。
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主要結論
本研究揭示了儘管1990年至2021年期間使用固體燃料的全球人口比例從56.7%降低到了33.8%，但在絕對人數上，全球依然有26.7億人暴露在家庭空氣汙染（HAP）中，僅減少了約3.5億人。這表明，在過去31年中，雖然政策和技術在一定程度上推動了清潔燃料的使用，HAP對全球健康造成的負擔仍然顯著，特別是在資源匱乏的地區如撒哈拉以南非洲和南亞地區。2021年的資料顯示，因HAP導致的全球傷殘調整生命年（DALYs）達到1.11億，佔所有DALYs的3.9%。這一負擔的很大一部分（約三分之一）是透過不良生殖結局如低出生體重和早產所介導的。 研究表明，HAP不僅是呼吸道和心血管疾病的重要風險因素，同時也嚴重影響了新生兒的健康，導致了大約11%的五歲以下兒童死亡歸因於HAP。儘管在呼吸器疾病、卒中、缺血性心臟病等疾病負擔有所減少，但由於人口增長和對清潔燃料的普及力度不足，許多地區的總負擔未見顯著降低。研究呼籲加速過渡到清潔燃料，指出這對於顯著減少健康風險、提升生活質量和促進可持續發展至關重要。透過這些努力，不僅可以大幅降低疾病負擔，還可對抗氣候變化，推動全球公共健康水平的提升。因此，加快推進世界各地資源匱乏社群向更清潔的家庭能源轉型，已是勢在必行的任務。
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討論總結
本研究深入分析了家庭空氣汙染（HAP）對全球健康負擔的持續影響，儘管全球的HAP暴露有所減少，但這種改善並不均衡，尤其是撒哈拉以南非洲和南亞地區依舊顯著受影響。研究指出，儘管全球範圍內暴露比例從1990年的56.7%下降到2021年的33.8%，但由於人口增長，實際暴露人數減少非常有限。因此，HAP仍是這些地區重大健康風險因素，導致多種疾病負擔。 研究強調了過渡到清潔燃料的必要性和迫切性。現有的政策和家庭層面的改善措施（如推廣高效爐具）雖然在一定程度上降低了健康風險，但有限的成功案例表明，僅靠家庭干預是不夠的，需要在更大範圍內進行制度性改變。研究推薦投資於社群級基礎設施，以有效減少汙染源並實現更顯著的健康改善。這其中包括髮展適用性更廣的清潔能源技術和設施，推動國際投資和合作，以加速低收入和中等收入國家向清潔能源的過渡。 此外，研究對HAP對兒童健康的重大影響進行了重點關注，指出即使在升級清潔技術和使用液化石油氣的情況下，汙染依然可能存在並影響兒童健康。這說明，更高質量的研究尤其是針對性更強的社群級研究是亟需的，以便制定更加靈活和有效的公共健康策略。 整體而言，研究呼籲國際社會採取綜合措施，推動政策創新和技術進步，以應對HAP帶來的挑戰，同時也強調，解決HAP問題將對人類健康、社會經濟發展及環境可持續性產生深遠的積極影響。
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