【学术动态】环境暴露和SARS-CoV-2 感染率的种族差异：基于人口加权的详细分析 | 2025年第1期

环境暴露和SARS-CoV-2 感染率的种族差异：基于人口加权的详细分析

来源：XU W, JIANG B, SULLIVAN W C, et al. Racial disparities in environmental exposures and SARS-CoV-2 infection rates: a detailed population weighted analysis[J]. Sustainable Cities and Society, 2024，101, 105135.

新冠肺炎疫情凸显了社会经济、人口统计和环境因素与公共卫生之间的复杂关联，但目前关于环境暴露与感染率中的种族差异及其内在关联机制仍待深入探索。本研究通过分析美国本土1416个县的黑人和白人群体的感染数据，结合高分辨率土地覆盖数据和种族人口分布图，评估了环境暴露差异。研究发现，环境暴露的种族差异与SARS-CoV-2感染率之间存在显著相关，尤其表现在特定类型的绿色空间和特定开发强度的城市空间。种族间环境暴露差异越小，感染率的差异也越小，这种关联在400m范围内尤为明显，凸显了空间邻近性在促进公共卫生公平中的重要作用。

1. 研究背景

健康结果的种族差异是一个亟待解决的全球性挑战。社会经济与人口差异导致的环境暴露不均，可能深刻影响健康水平。现有研究广泛关注了绿色空间暴露或开发空间暴露对SARS-CoV-2感染率及种族差异的影响，但存在以下问题：忽视种族群体的地理分布、缺乏城市内种族差异比较、环境暴露测度方式粗略以及研究区域局限。因此，本研究旨在探讨以下问题：感染率的种族差异、环境暴露的种族差异、环境暴露与感染率间关联、环境暴露的种族差异与感染率的种族差异间的关联，以及这些关联是否随缓冲区距离的变化而不同。种族差异定义为不同种族群体在环境暴露（绿色空间与已开发空间） 或健康指标上的区别。

2. 研究方法

（1） 研究数据

①SARS-CoV-2感染率数据。感染病例数据来源于美国疾病控制与预防中心，包括1416个县自2020年1月1日至2020年12月31日的病例。以县为分析单元，计算同一县内非西班牙裔黑人与白人感染率。

②高分辨率种族人口分布数据。种族人口数据来源于社会景观计划（SocScape） 提供的高分辨率人口网格（30m） 计算出的种族点地图。

③绿色空间和已开发空间数据。环境信息来源于2019 年美国土地覆盖数据库（National Land Cover Database，NLCD），栅格空间分辨率为30m。绿色空间所对应的土地覆被类别包括开放空间、森林、草地和牧场/干草地四类，并使用公园边界将开放空间和森林进一步划分为公园内与公园外的空间。已开发空间则按开发强度分为三类，包括低强度开发空间（不透水表面占比20%-49%）、中等强度开发空间（不透水表面占比50%-79%） 和高强度开发空间（不透水表面占比80%-100%）。

基于Google Earth Engine平台，结合NLCD数据和种族分布图，以400m 为基准缓冲区，并在100m-5000m范围内进行敏感性测试，计算人口加权的环境暴露量。具体方法为：将每个栅格内特定种族人口数量与周边缓冲区内绿色/已开发空间数量相乘，累计县域范围内所有栅格的乘积，再除以所有栅格中该种族总人口数。其基本原理在于：靠近人口密集区域的绿色空间因其更高的可达性和使用频率，可能对公众健康产生更大影响。

④社会经济与人口统计数据。考虑的社会经济和人口变量包括人口密度、收入水平、教育程度、就业情况、年龄分布等。经检验，人口密度与环境暴露存在关联但不共线，说明环境暴露因子具有独立性。

（2） 统计分析

首先，运用非参数Wilcoxon符号秩检验分析同一县域内黑人与白人群体在感染率和环境暴露水平上的种族差异。在此基础上，分别针对黑人和白人感染率构建负二项回归模型，将绿色空间和已开发空间暴露程度作为核心自变量，控制社会经济地位、人口构成等协变量，并通过州级随机截距处理地理聚类效应。进一步建立广义线性混合模型，以种族间感染率差异为因变量，环境暴露差异为核心解释变量，同时纳入社会经济和人口差异作为协变量，保持州级随机效应控制。最后，为验证结果稳健性，实施三类检验：调整缓冲区半径进行距离敏感性测试；构建空间误差、滞后和杜宾模型控制空间自相关影响；采用基于空间的随机抽样方法生成5组随机样本重复验证。

3. 研究结果

在环境暴露与感染率的种族差异方面，黑人群体具有更高的感染率，只有在483个县中，白人感染率高于黑人；而且，黑人群体更多暴露于高度开发空间，并更少暴露于各类绿色空间。在环境暴露与感染率关联方面，对于黑人群体，公园内的森林地区和中等强度的城市地区与感染率显著负相关；而对于白人群体，公园外的森林地区与感染率显著负相关，高强度城市地区与之显著正相关。在环境暴露差异与感染率差异的关联方面，公园外森林地区（β=－0.09） 和牧场（β=－0.05） 暴露的种族差异，以及低强度城市地区（β=－0.07） 与中等强度城市地区（β=－0.07） 暴露的种族差异与感染率差异均呈现显著负相关。距离敏感性测试结果表明，环境暴露与感染率的关联仅限于1400m缓冲距离内，400m为最重要的预测距离。

4. 讨论

本研究得出以下三个重要发现：环境暴露与SARS-CoV-2感染率存在明显的非随机性种族差异，缩小特定环境类型的种族差异与缩小感染率的种族差异相关；环境暴露与感染率间负相关关系在约400m处最明显。

首先，绿色空间暴露的公平性有助于减少SARSCoV-2感染率的种族差异。其次，美国森林景观在城市与农村地区分布较为均匀，黑人与白人接触自然的机会更平等，而公园外的森林更易跨越种族界限均匀进入，所以公园外的森林暴露的种族差异对感染差异影响可能更大。最后，与高强度开发地区相比，低强度和中等强度地区的空间设计可能由于更易于户外活动，居民压力状态较低，社区合作概率较高，进而降低了SARS-CoV-2的感染概率。

研究表明，城市规划者和公共卫生专家应通过优化资源分配，优先改善少数族裔社区400m步行范围内的绿色空间和低强度开发区域的环境。然而，本研究也存在一定局限：聚合尺度的感染数据可能导致生态谬误，社会经济与人口因素的种族差异分析不足；因果关系尚未明确，且受限于种族多样性与地理普适性。

5. 结论

随着疫情危机逐步缓解，深化认知并采取前瞻性措施的必要性愈发凸显。研究表明，亟须通过统筹城市与景观规划，整合政府、规划部门、设计师、公共卫生专家及公众力量，确保不同种族与族裔群体能够公平享有健康多样的城市环境，从而有效降低感染风险。

（供稿：陶佳，同济大学建筑与城市规划学院博士研究生）

原文始发于微信公众号（城市规划学刊upforum）：【学术动态】环境暴露和SARS-CoV-2 感染率的种族差异：基于人口加权的详细分析 | 2025年第1期