Abstract
The built environment is associated with various environmental exposures such as air pollution, noise, and fast-food. Most exposures have been studied because of the negative effects on health. To understand how environmental exposures influence human health and how exposures are distributed over populations is complex. That is because individuals are exposed to multiple environmental factors in various environments while undertaking everyday activities (e.g., to air pollution/noise). Also, certain exposures are subject to personal choices (e.g., fast-food exposures). In this thesis we use environmental data at fine resolution and we integrate time-activity information in exposure assessment methodologies to study the relations between environmental factors and health, and to investigate the distribution of exposures among groups with different socio-economic status (SES). We test the exposure methodologies by applying them in existing cohorts and examine the associations between envir ...
The built environment is associated with various environmental exposures such as air pollution, noise, and fast-food. Most exposures have been studied because of the negative effects on health. To understand how environmental exposures influence human health and how exposures are distributed over populations is complex. That is because individuals are exposed to multiple environmental factors in various environments while undertaking everyday activities (e.g., to air pollution/noise). Also, certain exposures are subject to personal choices (e.g., fast-food exposures). In this thesis we use environmental data at fine resolution and we integrate time-activity information in exposure assessment methodologies to study the relations between environmental factors and health, and to investigate the distribution of exposures among groups with different socio-economic status (SES). We test the exposure methodologies by applying them in existing cohorts and examine the associations between environmental exposures and health. The first part of the thesis focuses on designing exposure assessment methodologies to capture the associations between passive exposures and health. Particularly, we examined the associations between air pollution and health in children by using and comparing updated exposure methodologies. Chapter 2 focuses on identifying associations between air pollution and vascular development in 5-year old children living in Leidsche Rijn, a residential area in Utrecht, the Netherlands. To calculate children’s air pollution exposures we defined children’s likely primary activities and for each activity we calculated the mean air pollution exposure within the assumed area visited by the child. The exposure was then weighted by the time spent performing each activity to retrieve personal air pollution exposure for each child. To obtain the duration of each activity we made use of available external data sources. Regression analysis showed that air pollution exposures are consistently associated with decreased carotid artery distensibility. Specifically, for NO2, carotid artery distensibility decreased by -1.53 mPa-1 (95% CI: -2.84, -0.21), for NOx by -1.35 mPa-1 (95% CI: -2.67, -0.04), for PM2.5 by -1.38 mPa-1 (95% CI: -2.73, -0.02), for PM10 by -1.56 mPa-1 (95% CI: -2.73, -0.39), and for PM2.5absorbance by -1.63 (95% CI: -2.30, -0.18). In Chapter 3 we explored the relations between air pollution exposures and lung function in children derived from the same cohort and we followed the same exposure assessment approach as in Chapter 2. However, we did not find significant associations between air pollution exposures and the studied health outcomes in the 5-year olds. In Chapter 4, we evaluated four annual average air pollution exposure assessment methodologies by calculating and comparing the correlation of estimated exposures and their associations with lung function at age 8 years in a large Dutch birth cohort study. Two of the methodologies are based on the residential exposures only. The third methodology applied is the one used in Chapter 2; which uses estimated time activity patterns to calculate a time-weighted average individual exposure of residential, school, neighborhood and commuting exposures. Finally the fourth methodology additionally uses the actual school locations instead of the estimated school locations which is used in the third methodology. We found that the exposures derived from the four exposure assessment methodologies were highly correlated (R>0.95) for all air pollutants. Similar statistically significant decreases in lung function were found for all four methods. For example, for NO2 the decrease in FEV1 was -1.40% (CI; -2.54, -0.24%) per IQR (9.14 μg/m3) for front door exposure, and -1.50% (CI; -2.68, -0.30%) for the methodology which incorporates time activity pattern and actual school addresses. In Part2 we explored the associations between an active exposure (fastfood) and cardio-metabolic health by using various exposure assessment approaches. In Chapter 5, we explored the relations between the residential fast-food environment and the individual risk of cardiovascular diseases in the Netherlands in a nationwide cohort of 2,472,004 adults (≥35 year). Participants were followed for one year to determine incidence of cardiovascular diseases (CVD), including coronary heart disease (CHD), stroke and heart failure. We calculated street network buffers of 500m, 1000m and 3000m around residential addresses, while fast-food environment was determined using a retail outlet database. To assess the associations between fast-food environment and risk of CVD, we applied logistic regression analyses. In urban areas, we found that the incidence of CVD and CHD was significantly higher within 500m buffers with one or more fast-food outlets as compared to areas with no fast-food outlets. Furthermore, higher fast-food density within 1000m was associated with significantly increased incidence of CVD and CHD. Evidence was less pronounced for the 3000m buffers, or for stroke and heart-failure incidence. Therefore, elevated fast-food environment in the urban residential environment (≤1000m) was related with an increased incidence of CVD and CHD. However, in this chapter we were unable to account for a wide range of lifestyle and environmental confounders. Therefore, in the next chapter we accounted for a larger set of potential lifestyle and environmental confounders and we additionally calculated smaller buffers around the residential addresses, compared to Chapter 5. Specifically, in Chapter 6 we studied the associations between fast-food environment and diabetes prevalence in the 2012 Dutch national health survey, including 284,793 adults. Fast-food exposures were determined within street-network buffers of 100m, 400m, 1000m, and 1500m around residential addresses. For each of these buffers, three indicators were calculated: presence (yes/no) of fast-food outlets, fast-food outlet density, and ratio. Logistic regression analyses were conducted to assess associations with diabetes, adjusting for potential confounders and stratifying into urban and rural areas. Fast-food outlet exposures were positively associated with diabetes prevalence. The effect estimates were small for all indicators. For example, for the 400m buffer in the urban environment, for the participants in groups with the highest exposures the effect estimates were 1·006 (95%CI, 1·003 –1·009) for the presence indicator. The results confirm the evidence that fastfood outlet environment is a diabetes risk factor. Most consistent associations were observed for the presence indicator compared to density and ratio while the magnitude of the associations varied across the buffers. Finally, no clear differences between urban and rural areas were observed. In Part 3 we investigated disparities in environmental exposures and exposure responses among social groups in the Netherlands. In Chapter 7 we explored the distribution of environmental exposures (noise, air pollution and green) among socio-economic groups in the Netherlands. We used three socioeconomic status (SES) indicators: neighbourhood SES which includes educational, occupational and economic status of the neighbourhood, average individual income and percentage of impoverished residents. Moreover, we constructed an integrated environmental exposure index by including air pollution and traffic noise, by weighting them based on Relative Risks (RR) for cardiovascular mortality. Overall, we found that the association between environmental exposures and socioeconomic factors depended on the indicator used. Particularly, we saw higher concentrations of NO2 in the neighbourhood with the highest and lowest SES and income quartiles. In contrast, neighbourhoods with higher percentage of impoverished residents were exposed to higher levels of environmental risks. In Chapter 8 we reviewed the presence of sex-specific results in studies performed on mortality in elderly (> 65 years old) after heat waves in Europe. From the 68 papers that included mortality data for elderly after heat waves were identified, the 13 of them which presented results distinguished by sex and age group were included in the review. Eight studies showed worse health outcome for elderly women compared to men. One study showed higher mortality rates for men, two found no sex differences and two studies presented inconsistent results. Therefore, studies that present sex-stratified data on mortality after heat waves seem to indicate that elderly women are at higher risk than men. In Chapter 9 we integrated the findings of all the chapters and we presented the main findings and the methodological considerations. Furthermore, by using additional relevant literature we provide directions for future research of environmental exposure assessment. We concluded that acquiring activity patterns was a challenging part of this thesis. Although we used diverse exposure assessment methodologies it was not possible to assess the validity of the methodologies based on the actual activity patterns, as we did not have access to data that would give a closer indication of the actual activity pattern. Therefore, more data-rich approaches should be applied. We envision the utilization of the existing and evolving features of biometric watches, smartwatches and smartphones to improve exposure assessment by approximating the actual activity patterns in large scale studies. Furthermore, exposure assessment can take advantage of the technological advances in the domain of deep learning and image processing. Finally, recognizing the challenges, to measure or estimate, process and validate exposure and activity data sharing and re-usability of exposure data on a national and international level is essential.
show more
Abstract
De bebouwde omgeving wordt vaak in verband gebracht met verschillende milieublootstellingen, zoals luchtverontreiniging, lawaai en fast-food.
De meeste blootstellingen zijn onderzocht vanwege de negatieve effecten op de gezondheid. Het is een complex systeem om te begrijpen hoe milieublootstellingen de menselijke gezondheid beïnvloeden en hoe de blootstellingen over populaties zijn verdeeld. Dat komt doordat individuen bij hun dagelijkse activiteiten aan meerdere milieufactoren in verschillende omgevingen orden blootgesteld (b.v. aan luchtverontreiniging/geluidshinder). Ook zijn bepaalde blootstellingen onderhevig aan persoonlijke keuzes (b.v. blootstelling aan fast-food). In dit proefschrift gebruiken we milieugegevens met fijne ruimtelijke resolutie en integreren we informatie over tijdsactiviteit in blootstellingsbeoordelingsmethodologieën om de relaties tussen milieufactoren
en gezondheid te bestuderen, en om de verdeling van blootstellingen over groepen met verschillende socia ...
De bebouwde omgeving wordt vaak in verband gebracht met verschillende milieublootstellingen, zoals luchtverontreiniging, lawaai en fast-food.
De meeste blootstellingen zijn onderzocht vanwege de negatieve effecten op de gezondheid. Het is een complex systeem om te begrijpen hoe milieublootstellingen de menselijke gezondheid beïnvloeden en hoe de blootstellingen over populaties zijn verdeeld. Dat komt doordat individuen bij hun dagelijkse activiteiten aan meerdere milieufactoren in verschillende omgevingen orden blootgesteld (b.v. aan luchtverontreiniging/geluidshinder). Ook zijn bepaalde blootstellingen onderhevig aan persoonlijke keuzes (b.v. blootstelling aan fast-food). In dit proefschrift gebruiken we milieugegevens met fijne ruimtelijke resolutie en integreren we informatie over tijdsactiviteit in blootstellingsbeoordelingsmethodologieën om de relaties tussen milieufactoren
en gezondheid te bestuderen, en om de verdeling van blootstellingen over groepen met verschillende sociaaleconomische status (SES) te onderzoeken. We testen de lootstellingsmethodologieën door ze toe te passen in bestaande cohorten en onderzoeken de associaties tussen milieublootstelling en gezondheid. Het eerste deel van het proefschrift richt zich op het ontwerpen van blootstellingsbeoordelingsmethodologieën om de associaties tussen passieve blootstellingen en gezondheid in kaart te brengen. In het bijzonder hebben we
de associaties tussen luchtvervuiling en gezondheid bij kinderen onderzocht door geactualiseerde blootstellingsmethodologieën te gebruiken en te vergelijken. Hoofdstuk 2 richt zich op het identificeren van associaties tussen luchtverontreiniging en vasculaire ontwikkeling bij 5-jarige kinderen die wonen in Leidsche Rijn, een woonwijk in Utrecht, Nederland. Om de blootstelling van kinderen aan luchtverontreiniging te berekenen, bepaalden we de te verwachten primaire activiteiten van kinderen en voor elke activiteit, berekenden we de gemiddelde blootstelling aan luchtverontreiniging binnen het veronderstelde gebied dat door het kind werd bezocht. De blootstelling aan luchtverontreiniging werd gewogen met de duur van elke activiteit en vervolgens voor elk kind gepersonaliseerd. Om de duur van elke activiteit te verkrijgen, maakten wij gebruik van beschikbare externe gegevensbronnen. Regressieanalyse toonde
aan dat blootstelling aan luchtverontreiniging consequent samenhangt met een verminderde stijfheid van de bloedvaten van de halsslagader. Met name voor NO2
nam stijfheid van de bloedvaten van de halsslagader af met -1,53 mPa-1 (95% betrouwbaarheidsinterval (CI): -2,84, -0,21), voor NOx met -1,35 mPa-1 (95% CI: -2,67, -0,04), voor PM2. 5
met -1,38 mPa-1 (95% CI: -2,73, -0,02), voor PM10 met -1,56 mPa-1 (95% CI: -2,73, -0,39), en voor PM2,5-abs met -1,63 (95% CI: -2,30, -0,18). In hoofdstuk 3 hebben we de relatie tussen blootstelling aan luchtverontreiniging en longfunctie onderzocht bij kinderen uit hetzelfde cohort en hebben we dezelfde blootstellingsbeoordelingsaanpak gevolgd als in hoofdstuk 2. We hebben echter geen significante verbanden gevonden tussen blootstelling aan luchtverontreiniging en de bestudeerde gezondheidsuitkomsten bij de 5-jarigen. In hoofdstuk 4 hebben wij vier methodologieën voor de bepaling van de jaarlijkse gemiddelde blootstelling aan luchtverontreiniging geëvalueerd. Dit werd gedaan door het berekenen en vergelijken van de correlatie van de geschatte blootstellingen en hun associaties met de longfunctie op 8-jarige leeftijd in een groot Nederlands geboortecohortonderzoek. Twee van de methodologieën worden uitsluitend gebaseerd op de blootstelling in woningen. De derde methode is die uit hoofdstuk 2; die maakt gebruik van geschatte tijdsbestedingspatronen om een tijd-gewogen gemiddelde individuele
blootstelling te berekenen van blootstelling in de woonomgeving, op school, in de buurt en in het woon-werkverkeer. De vierde methode maakt gebruik van de feitelijke schoollocaties in plaats van de geschatte schoollocaties die in de derde methode worden gebruikt. Wij hebben vastgesteld dat de blootstellingen die uit de vier blootstellingsbeoordelingsmethodologieën zijn afgeleid, voor alle luchtverontreinigende stoffen in hoge mate gecorreleerd zijn (R>0,95). Soortgelijke statistisch significante verminderingen van de longfunctie werden gevonden voor alle vier methoden. Bijvoorbeeld, voor NO2 was de afname in FEV1 -1,40% (CI; -2,54, -0,24%) per IQR (9,14 μg/m3) voor blootstelling aan de voordeur, en -1,50% (CI; -2,68, -0,30%) voor de methodologie die rekening houdt met het tijdstip van activiteitspatroon en feitelijke schooladressen. In deel 2 onderzochten we de associaties tussen een actieve blootstelling (fast
food) en cardio-metabole gezondheid door gebruik te maken van verschillende blootstellingsbeoordelingsbenaderingen. In Hoofdstuk 5 onderzochten we de relaties tussen fast-food in de woonomgeving en het individuele risico op hart- en vaatziekten in Nederland in een landelijk cohort van 2.472.004 volwassenen (≥35 jaar). Deelnemers werden gedurende een jaar gevolgd om de incidentie van hart- en vaatziekten (HVZ) te bepalen, waaronder coronaire hartziekten (CHZ), beroerte en hartfalen. We berekenden straat-netwerk buffers van 500m, 1000m
en 3000m rond woonadressen, terwijl de fast-food omgeving werd bepaald met behulp van retail data. Om de associaties tussen fast-food omgeving en het risico op HVZ te beoordelen, pasten we logistische regressieanalyses toe. In stedelijke gebieden vonden we dat de incidentie van HVZ en CHZ significant hoger was met één of meer fast-food verkooppunten binnen 500m buffers in vergelijking met gebieden zonder fast-food verkooppunten. Bovendien was een hogere fastfooddichtheid binnen 1000 m geassocieerd met een significant hogere incidentie van HVZ en CHZ. Het bewijs was minder uitgesproken voor de 3000m buffers, of voor de incidentie van beroerte en hartfalen. Daarom was een verhoogde fast-food omgeving in de stedelijke woonomgeving (≤1000m) geassocieerd met een verhoogde incidentie van HVZ en CHZ. In dit hoofdstuk konden we echter geen rekening houden met leefstijl- en omgevingsconfounders.
Daarom hebben we in het volgende hoofdstuk rekening gehouden met een grotere set van potentiële leefstijl- en omgevingsconfounders en hebben we bovendien kleinere buffers rond de woonadressen berekend, vergeleken met hoofdstuk 5. In hoofdstuk 6 bestudeerden we de associaties tussen fast-food omgeving en de prevalentie van diabetes in de 284.793 volwassenen van de Nederlandse Nationale Gezondheidsenquête van 2012. Fast-food blootstellingen werden bepaald binnen straat-netwerk buffers van 100m, 400m, 1000m, en 1500m rond de woonadressen van deelnemers. Voor elk buffer werden er drie indicatoren berekend: aanwezigheid (ja/nee) van fast-food verkooppunten, dichtheid van fast-food verkooppunten, en de ratio hiervan. Logistische regressieanalyses werden uitgevoerd om de associaties met diabetes prevalentie te beoordelen, gecorrigeerd voor mogelijke confounders en gestratificeerd door stedelijkheid. De blootstelling aan fast-food verkooppunten was positief geassocieerd met de prevalentie van diabetes. De effectschattingen waren klein voor alle
indicatoren. Bijvoorbeeld, voor de 400m buffer in de stedelijke omgeving, voor de deelnemers in groepen met de hoogste blootstellingen waren de effectschattingen 1-006 (95%CI, 1-003 -1-009) voor de aanwezigheidsindicator. Deze resultaten bevestigen dat de omgeving van fast-food verkooppunten een risicofactor voor diabetes is. De consistentste associaties werden aargenomen voor de aanwezigheidsindicator in vergelijking met dichtheid en ratio, terwijl de effectschattingen van de associaties varieerde over de buffers. Ten slotte werden er geen duidelijke verschillen tussen stedelijke en landelijke gebieden waargenomen.
In deel 3 onderzochten we de ongelijkheden in milieublootstellingen en blootstellingsrespons tussen sociale groepen in Nederland. In hoofdstuk 7 onderzochten we de verdeling van milieublootstellingen (geluid, luchtvervuiling en groen) over sociaaleconomische groepen in Nederland. We gebruikten drie SES-indicatoren: buurt-niveau SES waar de onderwijs-, beroeps- en economische status van de buurt omvat, het gemiddelde individuele inkomen en het armoedepercentage in bewoners. Bovendien construeerden we een geïntegreerde index voor milieublootstellingen aan luchtvervuiling en verkeerslawaai, door ze te wegen op basis van relatieve risico’s (RR) op cardiovasculaire sterfte.
In het algemeen vonden we dat het verband tussen milieublootstelling en sociaaleconomische factoren afhing van de gebruikte indicator. Met name zagen we hogere concentraties van NO2
in de buurt met de hoogste en laagste SES- en inkomenskwartielen. Daarentegen werden buurten met een hoger armoedepercentage blootgesteld aan hogere niveaus van milieurisico’s. In
hoofdstuk 8 bekeken we de aanwezigheid van geslachtsspecifieke resultaten in studies uitgevoerd naar sterfte bij ouderen (> 65 jaar) na hittegolven in Europa. Uit de 68 publicaties die overlijdensgegevens voor ouderen na hittegolven bevatten, werden er 13 studies wiens resultaten presenteerden met onderscheid naar geslacht en leeftijdsgroep opgenomen in de review. Acht studies toonden slechtere gezondheidsresultaten aan voor oudere vrouwen vergeleken met mannen uit dezelfde leeftijdsgroep. Een studie toonde hogere sterftecijfers voor
mannen, twee vonden geen geslachtsverschillen en twee studies presenteerden inconsistente resultaten. Studies die presenteren over geslachtsspecifieke sterfte na hittegolven lijken erop te wijzen dat oudere vrouwen een hoger risico lopen dan mannen. In hoofdstuk 9 hebben we de bevindingen van alle hoofdstukken geïntegreerd en de belangrijkste bevindingen en de methodologische overwegingen gepresenteerd. Verder hebben we, door gebruik te maken van aanvullende relevante literatuur, aanwijzingen gegeven voor toekomstig onderzoek naar
de beoordeling van milieublootstelling. We concludeerden dat het verzamelen van activiteitenpatronen een uitdagend onderdeel van dit proefschrift was. Hoewel we verschillende methodologieën hebben gebruikt om de blootstelling te bepalen, was het niet mogelijk om de geldigheid van die methodologieën te beoordelen op basis van de werkelijke activiteitspatronen. Dit komt doordat we geen toegang hadden tot gegevens die een betere indicatie zouden geven van het werkelijke activiteitspatroon. Daarom moeten er meer gegevensrijke
benaderingen worden toegepast. Wij stellen ons voor dat het gebruik van de bestaande en zich ontwikkelende kenmerken van biometrische horloges, smartwatches en smartphones de beoordeling van de blootstelling kunnen verbeteren door het schatten van de werkelijke activiteitspatronen in grootschalige studies. Bovendien kan de blootstellingsevaluatie voordeel
halen uit de technologische vooruitgang op het gebied van deep learning en beeldverwerking. Ten slotte is het van essentieel belang te onderkennen dat het zeer uitdagend blijft om blootstellings- en activiteitsgegevens te meten, schatten, verwerken en valideren, en om herbruikbaarheid van blootstellingsgegevens op nationaal en internationaal niveaus te verbeteren.
show more
