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窑洞是中国黄土高原地区一种独特而古老的建筑形式,主要分布在我国西北部和黄河中上游地区,包括甘肃省东南部农村、河南省西部山区以及山西省中部和南部农村。这些地区往往经济相对落后,大部分窑洞居民依靠传统的固体燃料进行烧饭和取暖活动。固体燃料燃烧的过程会向窑洞室内外排放大量以大气颗粒物（particulate matter,PM）为代表的气态污染物,对室内外环境和居民健康都造成明显危害。本研究于2019年冬季测量了不同窑洞室内外实时PM2.5浓度和居民血压值（BP,blood pressure）。在此基础上,分析了烧饭、取暖、燃料种类以及气象条件对窑洞室内外PM2.5浓度的影响,利用综合剂量响应模型（IER,integrated exposure-response model）计算了居民暴露在该浓度PM2.5浓度下急性下呼吸道感染（ALRI,acute lower respiratory infection）、肺癌（LC,lung cancer）、缺血性心脏病（IHD,ischemic heart disease）、中风（Stroke）和慢性阻塞性肺疾病（COPD,chronic obstructive pulmonary disease）五种疾病的相对风险（RR,relative risk）和人群归因分数（Population Attributable Fraction,PAF）,并利用混合效应模型研究了居民暴露PM2.5浓度与个体血压之间的定量关系。主要取得了以下两部分研究结果。（1）窑洞室内外PM2.5污染特征及其影响因素:窑洞室内外PM2.5日均浓度分别为193±71μg/m3和148±19μg/m3,浓度水平显著高于同地区城镇,分别是国家空气质量标准（75μg/m3）的2.6和2.0倍。且窑洞室内PM2.5浓度显著高于室外,室内固体燃料燃烧是窑洞室内外PM2.5主要污染源。烧饭和取暖是影响窑洞室内外PM2.5浓度的最主要人为因素,烧饭和取暖过程中消耗的大量固体燃料会排放大量污染物,使窑洞室内外PM2.5浓度急剧增加。使用不同燃料组合进行烧饭和取暖的窑洞室内外PM2.5浓度存在显著差异,其中使用传统生物质燃料的窑洞室内外PM2.5浓度最高,使用电能和液化石油气等清洁能源的窑洞室内外PM2.5浓度最低。与传统固体燃料相比,使用清洁能源可以使窑洞室内PM2.5浓度降低21%以上。温度和相对湿度与窑洞室内外PM2.5呈显著线性相关,且室内外存在一定差异,这主要是与室内是否使用固体燃料有关。（2）窑洞居民个体暴露及其健康效应:窑洞居民个体PM2.5日均暴露浓度为191±70μg/m,居民平均收缩压（Systolic Blood Pressure,SBP）为133±16 mm Hg,窑洞居民暴露PM2.5浓度和收缩压均显著高于该地区城镇居民。窑洞居民个体PM2.5暴露浓度和收缩压与燃料种类有关,使用电能和液化石油气等清洁能源可以使窑洞居民个体暴露PM2.5浓度和收缩压分别降低21%和3.7%。在该暴露浓度下,PM2.5导致的急性下呼吸道感染、肺癌、缺血性心脏病、中风和慢性阻塞性肺疾病五种疾病的相对风险值均较高,分别为2.27、1.66、1.53、1.98和1.46。对于研究地区不同疾病的PM2.5人群归因分数,它们分别为0.655、0.582、0.503、0.476和0.403。与全国平均水平相比,窑洞居民暴露PM2.5导致的ALRI和STROKE两种疾病的人群归因分数更大,更应该关注ALRI和STROKE这两种疾病。此外,居民收缩压与个体暴露PM2.5浓度呈正相关,且受到年龄的影响。在控制所有其它影响因素的情况下,个体暴露PM2.5浓度每增加10μg/m,收缩压将增加0.46 mm Hg（95%置信区间（CI）:0.0036-0.92mm Hg）。综上所述,我们的研究表明,窑洞室内外PM2.5污染严重,且室内浓度显著高于室外。做饭、取暖、燃料类型以及气象条件均会对窑洞室内外PM2.5污染产生明显的影响,使用清洁能源可以大幅度减轻窑洞室内PM2.5污染水平。在较高PM2.5暴露浓度下,窑洞居民有较大的健康风险,包括较高的收缩压水平和多种疾病较高的相对风险和人群归因分数。本研究旨在揭示窑洞室内外PM2.5污染特征及其可能产生的健康效应,为我国未来PM2.5污染及其健康效应的系统性评估,为大气污染和相关疾病的科学防治提供支持。