Understanding the Joint Impacts of Fine Particulate Matter Concentration and Composition on the Incidence and Mortality of Cardiovascular Disease: A Component-Adjusted Approach

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dc.contributor.author

Chen, Hong

Zhang, Zilong

van Donkelaar, Aaron

Bai, Li

Martin, Randall V.

Lavigne, Eric

Kwong, Jeffrey C.

Burnett, Richard T.

dc.date.accessioned

2024-03-13T17:43:50Z

dc.date.available

2024-03-13T17:43:50Z

dc.date.issued

2020-02-26

dc.description - en

"Under the Federal Clean Air Regulatory Agenda (CARA), Health Canada conducts scientific research to evaluate the health risks of ambient air pollution. In past decades, ambient fine particulate air pollution (PM2.5) has been linked to a wide range of adverse health effects. However, these past health risk assessments of PM2.5 generally assume that the toxicity of PM2.5 depends only on mass concentration, despite the fact that PM2.5 mass is a heterogeneous mixture of solid and liquid droplets with wide distributions of size and mass, each of which may have health effects of their own. As a result, considerable uncertainty exists as to whether the current focus on PM2.5 mass or individual components fully addresses the total health burden experienced by the public’s exposure to constant changes in the atmospheric mixture. Health Canada led a large cohort study in collaboration with researchers from other organizations to develop a new statistical method to jointly estimate the effects of PM2.5 mass concentrations and its major components such as black carbon and organic matter. As a working example, the research team also applied it to quantify the effects of PM2.5 on the risks of developing and dying from major cardiovascular diseases in Ontario. Comparing to the alternative modeling methods, the new component-adjusted approach was found to substantially improve the health risk assessments of PM2.5. The new approach can provide superior predicting power and a refined understanding of the health effects of PM2.5 compared with a range of alternative approaches."

dc.description.abstract - en

Past health impact assessments of ambient fine particulate matter (particles with an aerodynamic diameter ≤2.5 μm; PM2.5) have generally considered mass concentration only, despite PM2.5 being a heterogeneous mixture. Given constant changes in the concentration and the composition of atmospheric aerosol, uncertainty exists as to whether the current focus on PM2.5 mass or individual components may fully characterize the health burden of PM2.5. We proposed a component-adjusted method that jointly estimates the health impacts of PM2.5 and its major components while allowing for a potential nonlinear PM2.5-outcome relationship. Using this method, we quantified the effects of PM2.5 on the risks of developing acute myocardial infarction (AMI) and dying from cardiovascular causes in comparison to three traditional approaches in the entire adult population across Ontario, Canada. We observed that PM2.5 was positively associated with AMI incidence and cardiovascular mortality with all four methods. Compared to the traditional approaches, however, the new component-adjusted approach demonstrated a significant improvement in explaining the health impacts of PM2.5, especially in the presence of a nonlinear PM2.5-outcome relationship. Using the new approach, we found that the effects of PM2.5 on AMI incidence and cardiovascular mortality may be 10% to 27% higher than what would be estimated from the conventional approaches examining PM2.5 alone.

dc.description.abstract-fosrctranslation - fr

Les évaluations antérieures de l'impact sur la santé des particules fines ambiantes (particules d'un diamètre aérodynamique ≤ 2,5 μm ; PM2,5) ont généralement pris en compte uniquement la concentration massique, bien que les PM2,5 soient un mélange hétérogène. Compte tenu des changements constants dans la concentration et la composition des aérosols atmosphériques, il existe une incertitude quant à savoir si l’accent actuel mis sur la masse des PM2,5 ou sur leurs composants individuels peut caractériser pleinement le fardeau des PM2,5 sur la santé. Nous avons proposé une méthode ajustée en fonction des composants qui estime conjointement les impacts sur la santé des PM2,5 et de leurs principaux composants tout en permettant une relation non linéaire potentielle entre les PM2,5 et les résultats. À l’aide de cette méthode, nous avons quantifié les effets des PM2,5 sur les risques de développer un infarctus aigu du myocarde (IAM) et de mourir de causes cardiovasculaires, par rapport à trois approches traditionnelles dans l’ensemble de la population adulte de l’Ontario, au Canada. Nous avons observé que les PM2,5 étaient positivement associées à l'incidence de l'IAM et à la mortalité cardiovasculaire avec les quatre méthodes. Cependant, par rapport aux approches traditionnelles, la nouvelle approche ajustée en fonction des composants a démontré une amélioration significative dans l'explication des impacts des PM2,5 sur la santé, en particulier en présence d'une relation non linéaire entre les PM2,5 et les résultats. En utilisant cette nouvelle approche, nous avons constaté que les effets des PM2,5 sur l'incidence de l'IAM et la mortalité cardiovasculaire pourraient être de 10 à 27 % plus élevés que ce qui serait estimé à partir des approches conventionnelles examinant uniquement les PM2,5.

dc.description.fosrctranslation - fr

« Dans le cadre du Programme fédéral de réglementation de la qualité de l'air (PRQA), Santé Canada mène des recherches scientifiques pour évaluer les risques pour la santé liés à la pollution de l'air ambiant. Au cours des dernières décennies, la pollution atmosphérique par les particules fines (PM2,5) a été associée à un large éventail de effets nocifs. Cependant, ces évaluations antérieures des risques pour la santé des PM2,5 supposent généralement que la toxicité des PM2,5 dépend uniquement de la concentration massique, malgré le fait que la masse des PM2,5 est un mélange hétérogène de gouttelettes solides et liquides avec une large distribution de la taille et la masse des PM2,5, chacune pouvant avoir des effets propres sur la santé. En conséquence, une incertitude considérable existe quant à savoir si l'accent mis actuellement sur la masse des PM2,5 ou sur leurs composants individuels répond pleinement au fardeau total sur la santé que représente l'exposition du public à des changements constants. dans le mélange atmosphérique. Santé Canada a dirigé une vaste étude de cohorte en collaboration avec des chercheurs d'autres organisations pour développer une nouvelle méthode statistique permettant d'estimer conjointement les effets des concentrations massiques de PM2,5 et de ses principaux composants tels que le carbone noir et la matière organique. À titre d'exemple concret, l'équipe de recherche l'a également appliqué pour quantifier les effets des PM2,5 sur les risques de développer et de mourir de maladies cardiovasculaires majeures en Ontario. Par rapport aux méthodes de modélisation alternatives, la nouvelle approche ajustée en fonction des composants s'est avérée améliorer considérablement les évaluations des risques sanitaires liés aux PM2,5. La nouvelle approche peut fournir un pouvoir de prévision supérieur et une compréhension raffinée des effets des PM2,5 sur la santé par rapport à une gamme d'approches alternatives.

dc.identifier.doi

https://doi.org/10.1021/acs.est.9b06861

dc.identifier.uri

https://open-science.canada.ca/handle/123456789/2127

dc.language.iso

en

dc.publisher

American Chemical Society

dc.subject - en

Health

Health and safety

dc.subject - fr

Santé

Santé et sécurité

dc.subject.en - en

Health

Health and safety

dc.subject.fr - fr

Santé

Santé et sécurité

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Understanding the Joint Impacts of Fine Particulate Matter Concentration and Composition on the Incidence and Mortality of Cardiovascular Disease: A Component-Adjusted Approach

dc.type - en

Article

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