可视化印度家庭空气污染干预网络试验中暴露与生物标志物评估的现场数据收集流程

摘要

我们详细阐述了在印度实地开展的一项大型随机对照试验中，空气和生物样本采集过程所采用的一致且高质量的操作流程。通过对适用于农村地区暴露评估的创新技术应用进行监督所获得的经验，有助于改进野外数据采集实践，获得更可靠的研究结果。

摘要

本文展示了在印度泰米尔纳德邦这一资源有限的环境中，从两个不同研究地点收集家庭空气污染（HAP）个人暴露水平人群数据的标准操作流程的可视化描述。在为期4年的研究期间，对孕妇（M）、其他成年女性（OAW）和儿童（C）在多个时间点测量了细颗粒物PM_2.5（空气动力学直径小于2.5微米的颗粒物）、一氧化碳（CO）和黑碳（BC）的暴露水平。此外，还使用数据记录温度计进行炉灶使用监测（SUMs），并开展了环境空气污染的同步测量。同时，成功验证了在野外现场从研究参与者采集生物样本（尿液和干血斑[DBSs]）的可行性。基于本研究及以往研究的结果，所采用的方法提高了数据质量，并避免了在资源有限条件下进行家庭空气污染和生物样本采集过程中可能出现的问题。所建立的操作流程可为在印度及其他中低收入国家（LMICs）开展类似空气污染与健康研究的研究人员提供有价值的教育工具和参考资源。

引言

全球范围内，家庭空气污染（HAP）暴露主要源于固体燃料烹饪，是导致发病和死亡的主要原因^1,2,3。在低收入和中等收入国家（LMICs），使用固体燃料（如木材、粪便、农作物残余物和煤等生物质）进行烹饪和取暖十分普遍，带来了多种健康、环境和经济问题。PM_2.5是一种“隐形杀手”，在室内和室外均存在^4,5。印度的室内空气质量通常远差于室外空气质量，已引起足够关注，被视为重大的环境健康危害⁴。基于测量的定量暴露数据匮乏，阻碍了与家庭空气污染相关的全球疾病负担（GBD）评估^6,7。

当前的研究常常忽视了HAP暴露测量的复杂性，其测量结果会因多种因素而异，包括燃料类型、炉灶类型以及清洁与非清洁炉灶的混合使用——这种现象被称为“"stove stacking"”。其他影响暴露水平的因素还包括燃料消耗量、厨房通风状况、个体在炉灶附近停留的时间长短、年龄和性别

方案

Sri Ramachandra 高等教育与研究学院机构伦理委员会（IEC-N1/16/JUL/54/49）、埃默里大学机构审查委员会（00089799）以及印度医学研究理事会-卫生部筛查委员会（5/8/4-30/(Env)/Indo-US/2016-NCD-I）批准了 HAPIN 试验。HAPIN 试验在 clinicaltrials.gov 上的注册编号为 NCT02944682。在参与者参加研究之前，已收集其书面知情同意书，且本研究按照伦理准则进行。

注意：采样和数据收集期间使用的病例报告表（CRF）保存在埃默里大学的 RedCap 数据库中，并根据所有合作方之间的数据共享协议进行管理，读者可根据要求获取。

1. 仪器和材料

1. 使用以下仪器进行空气污染监测：用于滤膜称重的微量天平，用于微环境/个体采样的增强型儿童微型颗粒物监测仪（ECM）以检测PM_2.5，用于黑碳（BC）测量的光学透射仪，用于一氧化碳（CO）监测的数据记录仪，基于蓝牙的信标及信标记录仪用于间接测量PM_2.5（每次访视期间：BL、P1、P2、B1、B2和B4），联合重量法与浊度法监测仪用于环境PM_2.5测量，以及用于监测炉灶使用情况的温度记录仪。
2. 使用以下仪器进行生物监测：用于生物样本运输的冷藏箱和疫苗运输袋、蛋....

结果

微环境/个体空气采样方法：
图1Ai 显示一名孕妇在24小时采样期间穿着定制的采样背心。该背心包含颗粒物采样器（ECM）、一氧化碳记录仪、时间和位置记录仪以及移动电源。确保受试者在整个采样期间始终穿着背心，仅在洗澡和睡觉时除外。图1Aii 展示了用于在睡眠区域附近悬挂背心的支架。

图1Bi 显示了采样前后对ECM采样器的清洗过程，图1Bii 显示了在野外实验室对ECM进行的校准。采样前检查了流速并设定了采样运行时间，采样后再次检查是否存在任何偏差。

图1C 显示了厨房内仪器（ECM、CO记录仪和TLL）的放置位置（距地面1.5 m），用于区域监测。仪器安装位.......

讨论

我们演示并直观展示了在多国HAPIN试验中收集个人家庭空气污染暴露水平人群数据的标准操作流程^{19, 24}。本文所述的现场环境与生物标志物采样方法具有适用性和可行性，尤其适用于资源有限地区中家庭PM_2.5暴露水平远高于世界卫生组织空气质量指南（AQG）值（年均值5 µg/m³，24小时均值15 µg/m³）的脆弱人群^37,38。

本研究中使用的仪器已在其他研究中采用过不同的采样时长。在 Jack 等人的研究中，使用轻便的一氧化碳记录仪每 6 周测量一次 CO，同时对近一半的孕妇参与者在 72 小时内同步进行了 PM_2.5 测量（microPEM）⁹。另一项研究则采用经环境校正的个人暴露数据，通过超声波个人气溶胶采样器（.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
BD 成人采血针	BD Biosciences	366594	指尖采血用于干血斑（DBS）样本采集
BD Quikheek 婴儿安全采血针	BD Biosciences	368100 & 368101	足跟穿刺干血斑（DBS）样本采集
Beacon	Roximity	O/EM	时间与位置监测器 [TLM]（个人监测设备）
Beacon Logger	Berkley 空气监测组	xxxx	时间与位置记录仪 [TLL]（间接测量）
Crdo ProMed Pelican 袋	Peli Biothermal USA		冷藏袋
增强型儿童微型颗粒物暴露监测仪（ECM）	RTI International, Durham, NC, US	xxxx	PM2.5 个人暴露监测仪
E-sampler	Met One Instruments	9800	环境 PM2.5 的间接测量
Geocene	Geocene Inc., Vallejo,CA	xxxx	用于炉具使用情况监测
湿度指示卡	DESSICARE, INC.	04BV14C10	样本完整性指示器
Lascar	Lascar Electronics	EL-USB-300	一氧化碳（CO）数据记录仪
PTS 毛细管采血管 - 40 µL	PTS collect	2866	用于采集儿童足跟穿刺干血斑样本
Sartorius	Sartorius Lab Instruments, GmbH & Co, Germany	MSA6-6S-000-DF	微量天平（用于滤膜称重）
SootScanTM	Magee Scientific Co, Berkeley, USA	OT21	黑碳含量测定
疫苗运输袋	Apex International, India	AIVC-46	疫苗运输袋
Whatman 903 蛋白保存卡	GE Healthcare Life Sciences	10534612	毛细血管血液样本采集（干血斑）