庞建华，理学博士，教授，硕士生导师。现任广西科技大学理学院院长，兼任广西数学学会副理事长、广西统计学会副会长、广西运筹学会副会长。主要研究方向为生物数学与生物医学统计。主持国家自然科学基金项目1 项、省部级科研项目2 项、市级科研项目1 项；在国内外学术期刊发表论文30 余篇，其中20 余篇被SCI/EI收录。科研与教学成果丰硕，获广西科技进步三等奖1 项、广西高等教育自治区级教学成果二等奖3 项。深耕学科竞赛指导工作，带领学生在全国大学生数学建模竞赛等高水平赛事中斩获佳绩，累计荣获国家级二等奖4 项、三等奖4 项，自治区级一等奖5 项；个人获评“全国大学生数学建模竞赛广西赛区优秀指导教师”荣誉称号。
图一：庞建华教授在英文楼B103 作讲座
一、研究背景与科学问题
肺结核作为全球重大公共卫生挑战，其传播过程受病原体特性、宿主免疫状态及环境因素的共同调控。近年来，空气污染（如PM2.5、二氧化氮等）与气象条件（温度、湿度、风速等）对呼吸道传染病传播的潜在影响成为交叉学科研究热点。本次讲座聚焦空气污染与气象因素如何通过改变结核分枝杆菌（MTB）存活能力、空气传播动力学及宿主易感性，进而影响肺结核的时空传播规律，并探讨数学建模在量化此类复杂关联中的核心价值。
二、空气污染对肺结核传播的多维度影响机制
1. 病原体存活与活性调控
空气污染颗粒物（PM）可作为MTB 的“载体”，延长其在空气中的悬浮时间；同时，PM 中的重金属（如铅、镉）和多环芳烃可能通过氧化应激损伤MTB 的DNA 修复系统，或增强其生物膜形成能力，间接影响感染力。实验数据表明，PM2.5 浓度每升高10μg/m³，室外环境中MTB 的存活时间可延长1.2-1.8 倍（基于气溶胶暴露模型）。
2. 宿主呼吸道屏障损伤与免疫抑制
长期暴露于臭氧（O₃）和二氧化硫（SO₂）会引发气道慢性炎症，破坏黏膜纤毛清除功能，增加MTB 定植风险。流行病学研究显示，PM2.5 暴露与肺结核发病率呈正相关（OR=1.12，95%CI：1.05-1.19），且在合并慢性阻塞性肺疾病（COPD）人群中效应更强。
3. 传播距离与暴露剂量放大
高浓度PM 可改变空气湍流特性，使MTB 气溶胶在封闭空间内的扩散范围扩大30%-50%，导致易感人群暴露剂量显著增加。
三、气象因素的调节作用与交互效应
1. 温度与湿度的协同影响
低温（<15℃）环境下，MTB 的代谢活性降低但存活时间延长；相对湿度（RH）在40%-60%时，气溶胶化MTB 的稳定性最佳，而RH>80%或<30%会加速其失活。动态模型模拟显示，温度每降低5℃，肺结核传播率可提升8%-12%（在RH 50%条件下）。
2. 风速与降水的稀释/清除效应
风速>3m/s 时，室外MTB 气溶胶的水平扩散速率加快，可降低局部环境病原体浓度；而短时强降水通过湿沉降作用清除空气中的MTB，但雨后高湿度可能反向促进室内传播。
3. 季节变化与区域差异
温带地区肺结核发病率呈现冬春季高峰，与低温、低风速及空气污染叠加效应密切相关；热带地区则受雨季（高湿度）与旱季（低湿度+高PM）交替影响，形成双周期波动。
四、数学建模方法与应用案例
1. 传播动力学模型构建
o 扩展SEIR 模型：引入空气污染暴露系数（α）和气象敏感参数（β），量化环境因素对潜伏感染者激活率（ε）和传播率（β）的修正作用。
o 时空耦合模型：结合GIS 空间分析与机器学习（LSTM），预测不同污染-气象情景下肺结核发病的时空热点（如城市工业区、冬季供暖期）。
2. 参数估计与不确定性分析
基于全国肺结核监测数据（2010-2022 年）和环境监测网络数据，采用贝叶斯MCMC方法估计关键参数（如PM2.5 对β的贡献权重ω=0.23±0.04），并通过敏感性分析识别模型稳健性边界。
3. 政策模拟与干预效果预测
以某重工业城市为例，模拟“PM2.5 浓度下降20%+冬季供暖清洁化”综合干预，结果显示可使肺结核年发病率下降15.6%（95%预测区间：12.3%-18.9%）。
五、研究挑战与未来方向
1. 多源数据融合难题：需整合高分辨率空气污染监测、气象观测、肺结核病例时空信息及基因组测序数据，提升模型精准度。
2. 个体暴露异质性：不同人群的活动模式（如室内停留时间、职业暴露）导致环境暴露剂量差异，需引入Agent-Based 模型（ABM）细化个体行为模拟。
3. 气候变化的长期影响：极端天气事件（如热浪、雾霾）频率增加可能改变传统传播规律，需构建气候-健康联动预测框架。
六、总结与展望
庞建华教授指出，空气污染与气象因素通过复杂机制影响肺结核传播，数学建模是解析其因果关联、制定精准防控策略的核心工具。未来需加强跨学科合作，开发耦合环境-免疫-传播过程的新一代模型，为“健康中国2030”消除肺结核目标提供科学支撑。
图二：庞建华教授讲座现场
