[論文レビュー] Air quality and acute deaths in California, 2000-2012

Kenneth K. Lopiano, Richard L. Smith+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 10, 2015

Air Quality and Health Impacts参考文献 23被引用数 3

ひとこと要約

本研究は、2000年から2012年までのカリフォルニア州における急性死と大気質（PM2.5およびオゾン）の関連性を、8つの主要な大気流域における日々の大気質、気象、死亡率データの公開データセットを用いて調査している。移動中央値分析、時系列モデリング、1年分を除いた交差検証を用いた結果、現在のPM2.5またはオゾンレベルと急性死との間に明確な証拠は得られず、カリフォルニア州における急性死亡の主な要因としての大気質の影響は小さい可能性があると示唆している。

ABSTRACT

Many studies have sought to determine if there is an association between air quality and acute deaths. Many consider it plausible that current levels of air quality cause acute deaths. However, several factors call causation and even association into question. Observational data sets are large and complex. Multiple testing and multiple modeling can lead to false positive findings. Publication, confirmation and other biases are also possible problems. Moreover, the fact that most data sets used in studies evaluating the relationships among air quality and public health outcomes are not publicly available makes reproducing the claims nearly impossible. Here we have built and made publicly available a dataset containing daily air quality levels, PM2.5 and ozone, daily temperature levels, minimum and maximum and daily relative humidity levels for the eight most populous California air basins. We analyzed the dataset using a moving median analysis, a standard time series analysis, and a prediction analysis within the following analysis strategy. We examine the eight air basins separately to see if estimates replicate across locations. We use leave one year out cross validation analysis to evaluate predictions. Both the moving medians analysis and the standard time series analysis found little evidence for association between air quality and acute deaths. The prediction analysis process was a run as a large factorial design using different models and holding out one year at a time. Among the variables used to predict acute death, most of the daily death variability was explained by time of year or weather variables. In summary, the empirical evidence is that current levels of air quality, ozone and PM2.5, are not causally related to acute deaths for California. An empirical and logical case can be made air quality is not causally related to acute deaths for the rest of the United States.

研究の動機と目的

• 現在の大気汚染（PM2.5およびオゾン）がカリフォルニア州における急性死と因果関係にあるかどうかを検証すること。
• 過去の大気質-死亡率研究における再現可能性の問題を解決するため、大気質、気象、死亡率の包括的で日々レベルのデータセットを構築し、公開すること。
• カリフォルニア州の複数の分析手法および地理的地域における関連性の頑健性を評価すること。
• 気象および時間的要因が、大気汚染よりも急性死の日々の変動をどれほど説明しているかを評価すること。
• 厳密な交差検証とモデル比較を通じて、過去に報告された関連性の妥当性を疑問視すること。

提案手法

• 2000年から2012年までの8つの主要なカリフォルニア州の大気流域において、PM2.5、オゾン、気温（最低/最高）、相対湿度の日々の測定値を含む公開データセットを構築した。
• 短期的な大気汚染物質と急性死との関連性を評価するために、移動中央値分析を適用した。
• 時系列モデリングを用いて、大気質と日々の死亡者数との関係を評価した。
• 複数のモデルを用いた大規模な要因分析を実施し、1年分を順次除外して検証する（1年分を除いた交差検証）。
• 気象および時間的要因を含むモデルと、大気汚染物質を含むモデルを比較し、予測への寄与度を評価した。
• 過剰適合や誤検出を最小限に抑えるために、統計基準および交差検証を用いてモデルの適合度と有意性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2000年から2012年までのカリフォルニア州において、PM2.5またはオゾンの日々の濃度と急性死との間に統計的に有意な関連性があるか？
• RQ2 大気質と死亡率の間の観察された関連性は、カリフォルニア州の異なる地理的地域においても成立するか？
• RQ3 気象および季節的要因が、大気汚染と比較して、急性死の日々の変動をどれほど説明しているか？
• RQ4 気象および時間的要因に基づくモデルと比較して、大気質変数を含むモデルが急性死亡をよりよく予測できるか？
• RQ5 大気汚染と死亡率の報告された関連性は、交差検証および複数の仮説検定に対して頑健であるか？

主な発見

• 移動中央値分析では、8つのカリフォルニア州の大気流域において、PM2.5、オゾン、その他の汚染物質と急性死との間に一貫性のある統計的に有意な関連性は確認されなかった。
• 標準的な時系列モデルでも、大気質と急性死亡との間に有意義な関連性の証拠はほとんど得られなかった。
• 予測分析の結果、年間の時期と気象要因（気温、湿度）が急性死の日々の変動の大部分を説明しており、大気汚染物質はその要因ではなかった。
• 大気質変数を含むモデルは、時間的および気象的要因に基づくモデルに比べて、交差検証で優れた性能を示さなかった。
• 本研究の交差検証アプローチ（1年分を順次除外）では、大気汚染と急性死との間に堅固な予測的関連性が存在しないことを支持する結果となった。
• 研究者らは、実証的証拠と分析的手法の厳密さに基づき、現在のPM2.5およびオゾンレベルはカリフォルニア州における急性死と因果関係にないものと結論づけた。