[論文レビュー] Absentee and Economic Impact of Low-Level Fine Particulate Matter and Ozone Exposure in K-12 Students

Daniel Mendoza, C.S. Pirozzi+7 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2020

Air Quality and Health Impacts参考文献 43被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、2015年から2018年の間、サルトレイクシティの36校のK-12学校におけるPM2.5およびオゾンの曝露を、密度の高いセンサーネットワークから得た高解像度の大気質データを用いてモデル化した。その結果、米国規制基準を下回る低レベルの汚染でも、学校欠席率の上昇と顕著に関連しており、年間で45万2千ドルの収益および生産性の損失が生じており、特に社会経済的弱みを抱える学校で顕著であることが判明した。

ABSTRACT

High air pollution levels are associated with school absences. However, low level pollution impact on individual school absences are under-studied. We modelled PM2.5 and ozone concentrations at 36 schools from July 2015 to June 2018 using data from a dense, research grade regulatory sensor network. We determined exposures and daily absences at each school. We used generalized estimating equations model to retrospectively estimate rate ratios for association between outdoor pollutant concentrations and school absences. We estimated lost school revenue, productivity, and family economic burden. PM2.5 and ozone concentrations and absence rates vary across the School District. Pollution exposure were associated with as high a rate ratio of 1.02 absences per ug/m$^3$ and 1.01 per ppb increase for PM2.5 and ozone, respectively. Significantly, even PM2.5 and ozone exposure below regulatory standards (<12.1 ug/m$^3$ and <55 ppb) was associated with positive rate ratios of absences: 1.04 per ug/m$^3$ and 1.01 per ppb increase, respectively. Granular local measurements enabled demonstration of air pollution impacts that varied between schools undetectable with averaged pollution levels. Reducing pollution by 50% would save $452,000 per year districtwide. Pollution reduction benefits would be greatest in schools located in socioeconomically disadvantaged areas. Exposures to air pollution, even at low levels, are associated with increased school absences. Heterogeneity in exposure, disproportionately affecting socioeconomically disadvantaged schools, points to the need for fine resolution exposure estimation. The economic cost of absences associated with air pollution is substantial even excluding indirect costs such as hospital visits and medication. These findings may help inform decisions about recess during severe pollution events and regulatory considerations for localized pollution sources.

研究の動機と目的

• K-12生徒における低レベルのPM2.5およびオゾン曝露と学校欠席率の関連を評価すること。
• 学区レベルにおける大気汚染と関連する欠席の経済的負担を評価すること。
• 社会的経済的背景が異なる学校間で、汚染曝露の空間的不均一性とその影響を検討すること。
• 汚染イベント時の学校レベル意思決定を改善するため、詳細かつ局所的な曝露推定値を提供すること。
• 社会的経済的弱みを抱える学校に顕著な影響が及ぶことから、環境正義の観点を明確にすること。

提案手法

• 規制基準および移動式の大気質センサー（路面電車に搭載されたものも含む）を用いた密度の高いセンサーネットワークを活用し、5分間隔でPM2.5およびオゾンのデータを収集した。
• モニタリング施設からの距離に応じた逆距離加重法（IDW）を用いて、学校レベルの汚染物質濃度を推定した。
• 時間的トレンドおよび学校レベルの共変量を調整した一般化推定方程式（GEE）を用いて、日次汚染物質濃度と学校欠席率の関連をモデル化した。
• 欠席1件あたりの学校収益の損失、家族の生産性コスト、および間接的コストを推定することで、経済的影響を算出した。
• 汚染の影響が遅れて現れる可能性を評価するため、ラグ付き曝露分析を実施した。
• 学級レベルおよび社会経済的地位（Title I状態）ごとに結果を比較し、格差を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 低レベルのPM2.5およびオゾン曝露は、K-12生徒の欠席率の上昇と顕著に関連しているか？
• RQ2 大気汚染が欠席率に与える影響は、社会的経済的特性が異なる学校間で異なるか？
• RQ3 学区レベルにおける環境PM2.5およびオゾン曝露に起因する欠席の経済的コストはいかほどか？
• RQ4 平均的な地域レベルの汚染データと比較して、詳細かつ学校レベルの曝露推定値は、欠席率をより正確に予測できるか？
• RQ5 学区内でPM2.5およびオゾン濃度を50％削減した場合、経済的メリットはどの程度か？

主な発見

• 米国国立大気質基準（それぞれ12.1 µg/m³および55 ppb）を下回るPM2.5およびオゾン濃度でも、欠席率の上昇と顕著に関連しており、1 µg/m³あたりの率比は1.04、1 ppbあたりは1.01であった。
• PM2.5の率比が最も高かったのは小学校であり、未発達な呼吸器系を持つ年少児の感受性が高いためと推定された。
• 学区内でPM2.5およびオゾン濃度を50％削減すれば、年間で約45万2千ドルの学校収益および生産性の損失が回避できると推定された。
• 汚染削減による経済的メリットは、社会的経済的弱みを抱えるコミュニティに属する学校で最も顕著に予測された。
• 学区内における曝露のばらつきは顕著で、PM2.5濃度は学校間で6 µg/m³以上も差が生じており、地域平均の限界を示している。
• 本研究は、単一の監視施設からの規制基準モニタリングに基づく現在の休み時間のポリシーが、空間的に変動が激しい地域では、局所的な汚染曝露を適切に反映していない可能性があることを示した。