Arq Bras Cardiol abc Arquivos Brasileiros de Cardiologia Arq. Bras. Cardiol. 0066-782X 1678-4170 Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBC 8gY64NJkwjQQkHtBhR6k8Vb S0066-782X2026000100604 00604 10.36660/abc.20250459 Artigo Original Impacto da Poluição do Ar por MP2,5 na Mortalidade por Doenças do Aparelho Circulatório nos Bairros do Município do Rio de Janeiro (2000-2019) Moura Paulo Henrique de Concepção e desenho da pesquisa Análise estatística Redação do manuscrito 1 0009-0007-0649-4944 Carvalho Leandro Dias Gomes de Análise e interpretação dos dados Análise estatística 1 0000-0003-0057-7363 Godoy Paulo Henrique Obtenção de dados Redação do manuscrito 2 Salis Lucia Helena Alvares Concepção e desenho da pesquisa Redação do manuscrito 1 Paez Marina Silva Análise e interpretação dos dados Análise estatística 1 0000-0002-2489-9300 Alves Mariane Branco Análise e interpretação dos dados Análise estatística 1 Maia Luiz Francisco Pires Guimarães Concepção e desenho da pesquisa Redação do manuscrito 1 Santos Renata Libonati dos Obtenção de dados Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo 1 0000-0002-8370-5721 Silva Nelson Albuquerque de Souza e Concepção e desenho da pesquisa Análise e interpretação dos dados Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo 1 Universidade Federal do Rio de Janeiro Rio de Janeiro RJ Brasil Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro, RJ – Brasil Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro Rio de Janeiro RJ Brasil Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro (UNIRIO), Rio de Janeiro, RJ - Brasil : Paulo Henrique de Moura • Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Instituto do Coração Edson Saad - R. Prof. Rodolpho Paulo Rocco, 255. CEP 21941-913, Prédio do HU, 8º andar, sala 6, Cidade Universitária, Rio de Janeiro, RJ - Brasil. E-mail: paulohdemoura@gmail.com

Marcio Bittencourt

Não há conflito com o presente artigo.

 27 02 2026 01 2026 123 1 e20250459 12 07 2025 25 09 2025 23 10 2025 Este é um artigo de acesso aberto distribuído sob os termos da licença de atribuição pelo Creative Commons Resumo Fundamento

A poluição do ar por material particulado fino com diâmetro aerodinâmico ≤ 2,5 μm (MP2,5) é o principal fator de risco ambiental associado às doenças do aparelho circulatório (DAC), às doenças isquêmicas do coração (DIC) e às doenças cerebrovasculares (DCBV).

 Objetivo

Estimar as taxas de mortalidade por DAC, DIC e DCBV (2000-2019) entre residentes dos 164 bairros do município do Rio de Janeiro, conforme os níveis de MP2,5.

 Métodos

Estudo ecológico retrospectivo com dados georreferenciados de satélite, classificados em três níveis de MP2,5, e registros de óbitos do Departamento de Informação e Informática do Sistema Único de Saúde por DAC, DIC e DCBV em indivíduos de ambos os sexos, com idade ≥ 20 anos, no período de 2000 a 2019. Calcularam-se taxas de mortalidade por 1.000 habitantes, ajustadas por idade, e realizaram-se análises estatísticas comparativas entre os sexos, níveis de MP2,5 e faixas etárias (significância de 5%).

 Resultados

Cerca de 91% dos 4,7 milhões de residentes (≥ 20 anos) vivem em áreas de alta ou extrema poluição por MP2,5. Os óbitos ocorreram até 3,4 anos mais precocemente entre homens, em comparação a áreas de poluição moderada. As maiores taxas de mortalidade por DAC foram observadas em bairros com poluição alta e extrema (feminino = 3,9 ± 1,7; intervalo de confiança de 95% [IC 95%] =3,5-4,2); masculino = 4,6 ± 2,1; IC 95% = 4,1-4,9), especialmente na faixa etária ≥ 70 anos. Houve associações significativas entre as taxas de mortalidade e os níveis de poluição para DAC (p = 0,019), DIC (p = 0,025) e DCBV (p = 0,002) na faixa etária de 50-69 anos, comparando áreas moderadamente e extremamente poluídas. Verificou-se vulnerabilidade social intermediária/alta em 71% dos bairros, com gradiente socioambiental crescente que associa maior vulnerabilidade a concentrações mais elevadas de MP2,5 (R = 0,354; p = 0,001).

 Conclusão

As concentrações médias de MP2,5 nos bairros do Rio de Janeiro excederam em quatro vezes o padrão recomendado pela Organização Mundial de Saúde. A mortalidade por DAC é significativamente mais elevada e precoce em áreas de poluição alta ou extrema.

Impacto da Poluição do Ar por MP2,5 na Mortalidade por Doenças do Aparelho Circulatório nos Bairros do Município do Rio de Janeiro (2000-2019)

Níveis de poluição do ar nos bairros do município do Rio de Janeiro, taxas de mortalidade por DAC, DIC e DCBV (por 1.000 habitantes) em indivíduos ≥ 20 anos, precocidade dos óbitos e IVS, 2000-2019. DAC: doenças do aparelho circulatório; DCBV: doenças cerebrovasculares; DIC: doenças isquêmicas do coração; IVS: índice de vulnerabilidade social; MP2,5: material particulado fino com diâmetro aerodinâmico ≤ 2,5 μm; OMS: Organização Mundial de Saúde; PoA: poluição alta; PoE: poluição extrema; PoM: poluição moderada.

Palavras-chave: Mortalidade Doenças Cardiovasculares Poluição do Ar Mapeamento Geográfico Fontes de financiamento: O presente estudo não teve fontes de financiamento externas. Introdução

As doenças do aparelho circulatório (DAC), que incluem as doenças isquêmicas do coração (DIC) e as doenças cerebrovasculares (DCBV), são a principal causa de mortalidade global, respondendo por 34% dos óbitos em 2019. Juntas, DIC e DCBV corresponderam a 85% das mortes por DAC, com três quartos desses óbitos ocorrendo em países de baixa e média renda.1

A incidência de DAC aumenta com a idade, sendo influenciada por fatores de risco clássicos, como hipertensão, tabagismo, alimentação e sedentarismo, e por fatores emergentes, como a poluição atmosférica e as desigualdades sociais, que antecipam a idade dos óbitos.2

A poluição atmosférica é um problema de saúde pública global e urgente; em 2021, o Global Burden of Disease atribuiu a ela 8,1 milhões de óbitos, classificando-a como o segundo maior fator de risco para mortalidade e o primeiro para anos de vida perdidos ajustados por incapacidade (235,9 milhões), superada apenas pela hipertensão arterial.3-5

No Brasil, a concentração média anual de material particulado fino com diâmetro aerodinâmico ≤ 2,5 μm (MP2,5) atinge 12 μg/m3, excedendo em 140% o limite recomendado pela Organização Mundial da Saúde (OMS) (5,0 μg/m3), que alerta para a inexistência de níveis seguros de exposição. DIC e DCBV lideram o percentual de óbitos atribuíveis ao MP2,5.4,6

O monitoramento remoto por satélite tem sido utilizado para a vigilância da poluição atmosférica, oferecendo ampla cobertura geográfica e longas séries temporais, o que o torna particularmente útil em estudos de agravos à saúde.7

Apesar das evidências sobre poluição e saúde cardiovascular, persistem lacunas na literatura, especialmente em recortes locais, como o nível de bairros. Não há relatos que especifiquem as taxas de óbitos por DAC, DIC e DCBV em diferentes níveis de MP2,5 nos 164 bairros do município do Rio de Janeiro. Assim, este estudo investiga a associação entre as taxas de mortalidade por DAC, DIC e DCBV na população com idade ≥ 20 anos, segundo níveis de MP2,5 estimados por satélite nos 164 bairros do município do Rio de Janeiro, de 2000 a 2019.

 Métodos Delineamento do estudo

Estudo ecológico de séries espaço-temporais, com desenho de coorte retrospectiva, utilizando bancos de dados de óbitos e de poluição atmosférica dos bairros do município do Rio de Janeiro, com abordagem analítica, abrangendo o período de 2000 a 2019.

 Fontes de dados: poluição atmosférica e mortalidade

O poluente atmosférico analisado foi o MP2,5, mensurado em µg/m3. Os dados foram extraídos das bases do Atmospheric Composition Group, obtidos por sensoriamento remoto via satélite. Foram utilizadas as médias das concentrações anuais de MP2,5 para os 164 bairros no período de 2000 a 2019.

Os 164 bairros foram categorizados em três estratos, de acordo com os níveis de concentração de MP2,5 ao longo dos 20 anos. A categorização utilizou como referência o padrão final proposto pelo Conselho Nacional do Meio Ambiente, que considera concentrações anuais de MP2,5 até 10 µg/m3 como “seguras”. Para a análise da exposição, os estratos foram definidos da seguinte forma: poluição moderada (PoM), com concentrações anuais ≤ 12,5 µg/m3; poluição alta (PoA), com concentrações anuais de 12,6-15,0 µg/m3; e poluição extrema (PoE), com concentrações anuais > 15,1 µg/m3. Após essa classificação, 107 bairros foram classificados como PoE, 43 como PoA e 14 como PoM.

Para as análises socioeconômicas, utilizou-se o índice de vulnerabilidade social (IVS) referente ao ano de 2010 para os 164 bairros, disponibilizado pelo Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada.

Os dados de óbitos por DAC, DIC e DCBV (linhas A, B, C e D e causa básica de óbito) foram obtidos no Sistema de Informação sobre Mortalidade, vinculado ao Departamento de Informação e Informática do Sistema Único de Saúde, incluindo indivíduos de ambos os sexos, com idade ≥ 20 anos, residentes nos 164 bairros monitorados por satélite para MP2,5, no período de 2000 a 2019. Foram excluídos bairros com dados ausentes e óbitos com códigos de causa de morte inexistentes.

A codificação diagnóstica seguiu a Classificação Internacional de Doenças, 10ª Revisão: DAC (I00-I99), DIC (I20-I25, I50) e DCBV (I60-I69). A análise dos óbitos foi realizada em três etapas de filtragem: por código do município do Rio de Janeiro, por código de bairro e por causa de óbito (DAC, DIC, DCBV).

A pesquisa foi aprovada por um comitê de ética em pesquisa (CAAE 72977223.1.0000.8044).

 Análise estatística

Os três estratos de concentração de MP2,5 nos 164 bairros foram descritos quanto às concentrações médias anuais, máximas, mínimas e dispersão ao longo dos 20 anos. Foram calculadas as médias anuais e a média geral de MP2,5 para todos os bairros. Utilizou-se a correlação de Pearson entre as médias de MP2,5 e o IVS, bem como a estratificação do IVS segundo os estratos de MP2,5.

As taxas de mortalidade por 1.000 habitantes/bairro para óbitos por DAC, DIC e DCBV, em indivíduos ≥ 20 anos (2000-2019), foram ajustadas por idade. Esse ajuste foi obtido ponderando-se as taxas brutas em cada faixa etária (20-49, 50-69 e ≥ 70 anos) pelo respectivo percentual populacional e somando-se os resultados.

As taxas anuais de óbitos por DAC, DIC e DCBV, ajustadas por faixa etária (≥ 20 anos), foram analisadas ao longo de 20 anos, segundo níveis de MP2,5, sexo e faixas etárias. A população por bairro, para o período de 2010 a 2019, foi estimada por interpolação linear com base nos censos de 2000 e 2010.

A normalidade das variáveis contínuas foi avaliada pelo teste de Shapiro-Wilk. Para a comparação das médias de idade e das taxas de óbitos ajustadas entre os sexos (dados paramétricos), utilizou-se o teste t de Student para amostras independentes. O nível de significância adotado foi de 5%. A análise dos tipos e das taxas de óbitos ajustadas por faixa etária e estratos de MP2,5 empregou ANOVA de uma via com pós-teste de Tukey.

As análises estatísticas, figuras e mapas foram produzidos nos softwares RStudio (versão 4.3.2) e Sistema de Informação Geográfica QGIS (versão 3.44.0).

 Resultados Dados demográficos e de concentração de MP2,5

Dos 164 bairros do município do Rio de Janeiro analisados, 14 foram classificados como PoM, com concentração média de 11,6 ± 0,6 µg/m3 de MP2,5; 43 como PoA, com 14,2 ± 0,6 µg/m3; e 107 como PoE, com 16,7 ± 0,7 µg/m3. Nenhum bairro apresentou concentração média anual de MP2,5 inferior a 10,0 µg/m3.

A população média anual foi de 4,7 milhões de habitantes, sendo que residentes em áreas de PoE foram 7 vezes mais numerosos do que aqueles em áreas de PoM. A distribuição populacional por estrato de poluição foi a seguinte: PoM (14 bairros, 8,6% dos bairros e 8,6% da população), PoA (43 bairros, 26,2% dos bairros e 31,1% da população) e PoE (107 bairros, 65,2% dos bairros e 60,3% da população). A densidade populacional média anual por bairro apresentou variação entre os estratos.

Ao longo dos 20 anos de acompanhamento, as concentrações de MP2,5 aumentaram em todos os estratos: 10,5% em PoM, 5% em PoA e 9% em PoE, com médias anuais variando de 9,6 µg/m3 (2001) a 23,0 µg/m3 (2009).

As médias do IVS evidenciaram um gradiente crescente: bairros classificados como PoM apresentaram IVS de 0,16, enquanto PoA e PoE exibiram valores mais elevados (0,21 e 0,28, respectivamente). Observou-se um gradiente socioambiental, em que maior vulnerabilidade social se associou a maiores concentrações de MP2,5 (R = 0,354; p = 0,001).

 Distribuição geográfica dos estratos de poluição (MP2,5) nos bairros do município do Rio de Janeiro

A Figura 1 apresenta a distribuição espacial dos 164 bairros do município do Rio de Janeiro segundo os estratos de concentração média anual de MP2,5. A maioria dos bairros (65%) foi classificada como PoE, 26% como PoA e 9% como PoM.

– Distribuição espacial dos estratos de concentração média anual de MP<italic>2,5</italic> nos bairros do município do Rio de Janeiro, 2000-2019. Disponível em: <italic><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://sites.wustl.edu/acag/datasets/surface-pm2-5/#V4.GL.03">https://sites.wustl.edu/acag/datasets/surface-pm2-5/#V4.GL.03</ext-link></italic>.

Ao longo dos 20 anos analisados, toda a população média anual estimada (4.699.224 habitantes) esteve exposta a níveis não saudáveis de MP2,5. Desse total, 60,3% (2.831.761 habitantes) residiram em áreas classificadas como PoE; ao incluir os bairros PoA, esse percentual atinge 91% da população exposta a níveis críticos de poluição atmosférica (Figura Central).

A Figura 1 evidencia que os bairros classificados como PoM encontram-se geograficamente circundados por áreas de PoA e PoE. As menores concentrações de MP2,5 foram observadas na zona central (Alto da Boa Vista, Grajaú, Tijuca, Cosme Velho e Laranjeiras) e em parte da zona sul (São Conrado, Gávea e Jardim Botânico). Em contraste, bairros como Urca, Ipanema, Lagoa e Leblon apresentaram classificações correspondentes à PoA.

 Óbitos por doenças cardiovasculares

No período de 20 anos, as DAC foram responsáveis por 37,1% dos óbitos, totalizando 983.692 indivíduos com idade ≥ 20 anos. Entre essas causas, as DIC representaram 15,9% da mortalidade proporcional, superando as DCBV, que corresponderam a 9,7% (Tabela 2).

– Óbitos por DAC, DIC e DCBV (idade ≥ 20 anos) segundo estratos de concentração de MP<bold>2,5</bold>, sexo, mortalidade proporcional e médias de idade ao óbito nos bairros do município do Rio de Janeiro, 2000-2019
Causa de óbito Nível de MP2,5 Bairros por estrato de MP2,5 (nº)* Nº de óbitos (total M + F) Mortalidade proporcional (total M + F)** Média idade óbitos (total M + F) ± DP*** Média idade óbitos (F) ± DP (IC 95%)**** Média idade óbitos (M) ± DP (IC 95%)† Diferença de idade dos óbitos (F – M)‡ Valor-p§
DAC PoM 14 32.540 0,364 72,6 ± 5,4 75,9 ± 5,5 (72,8-79,1) 69,8 ± 4,7 (67,1-72,6) 6,1 0,002
PoA 43 115.708 0,373 72,4 ± 4,0 75,6 ± 4,2 (74,3-76,9) 69,9 ± 3,5 (68,8-71,0) 5,7 < 0,001
PoE 107 216.946 0,370 70,3 ± 3,2 72,0 ± 10,4 (70,0-74,0) 68,2 ± 2,7 (67,6-68,7) 3,8 < 0,001
DIC PoM 14 14.676 0,161 72,8 ± 5,1 76,5 ± 5,2 (73,5-79,5) 70,0 ± 4,4 (67,4-72,5) 6,5 0,002
PoA 43 51.057 0,163 72,3 ± 4,1 74,1 ± 12,2 (70,3-77,8) 69,7 ± 3,7 (68,6-70,9) 4,4 < 0,001
PoE 107 91.025 0,157 69,8 ± 7,5 72,5 ± 10,5 (70,5-74,5) 67,2 ± 7,1 (65,9-68,6) 5,3 < 0,001
DCBV PoM 14 7.473 0,086 73,0 ± 5,0 74,4 ± 5,5 (71,3-77,5) 71,3 ± 4,4 (68,7-73,8) 3,1 0,125
PoA 43 28.944 0,092 72,7 ± 4,0 75,2 ± 4,0 (74,0-76,5) 70,8 ± 4,0 (69,5-72,0) 4,4 < 0,001
PoE 107 59.210 0,100 70,4 ± 7,5 71,8 ± 10,5 (69,8-73,8) 67,9 ± 9,7 (66,0-69,8) 3,9 < 0,001

DAC: doenças do aparelho circulatório; DCBV: doenças cerebrovasculares; DIC: doenças isquêmicas do coração; DP: desvio padrão; F: feminino; IC: intervalo de confiança; M: masculino; MP2,5: material particulado fino com diâmetro aerodinâmico ≤ 2,5 μm; PoA: poluição alta; PoE: poluição extrema; PoM: poluição moderada. Nº de óbitos: número total de óbitos por DAC, DIC e DCBV em 20 anos. *Número de bairros do município do Rio de Janeiro em cada estrato de MP2,5. **Mortalidade proporcional: proporção de óbitos por DAC, DIC e DCBV em relação ao número total de óbitos por todas as causas em 20 anos (nº de óbitos por causa / nº total de óbitos por todas as causas no período). ***Média da idade ao óbito por causa específica e estrato de poluição, considerando ambos os sexos, com DP. ****Média da idade ao óbito para mulheres (F) por causa específica e estrato de MP2,5, com DP e IC 95%. †Média da idade ao óbito para homens (M) por causa específica e estrato de MP2,5, com DP e IC 95%. ‡Diferença entre as médias de idade ao óbito entre mulheres e homens (F – M). §Valor-p referente ao teste de comparação das idades ao óbito entre os sexos (significância estatística considerada para p ≤ 0,05).

Nos bairros classificados como PoE, a média de idade ao óbito por causas cardiovasculares foi mais precoce em ambos os sexos, quando comparada à observada em bairros PoM. Para o sexo masculino, as diferenças (PoE – PoM) foram de – 1,6 anos para DAC, – 2,8 anos para DIC e – 3,4 anos para DCBV. Para o sexo feminino, as diferenças foram de – 3,9 anos para DAC, – 4,0 anos para DIC e – 2,6 anos para DCBV, sugerindo impacto diferenciado da poluição na idade dos óbitos segundo o sexo (Figura Central). Os óbitos por DIC foram mais precoces do que aqueles por DCBV dentro de um mesmo estrato de MP2,5 (Tabela 2).

A análise da idade ao óbito, segundo sexo, causa e estrato de MP2,5, evidenciou diferença estatisticamente significativa entre homens e mulheres para todas as DAC e níveis de poluição, com exceção das DCBV em bairros PoM. Óbitos masculinos foram sistematicamente mais precoces que os femininos, com maiores diferenças em DIC (6,5 anos) e menores em DCBV (3,1 anos).

As taxas de óbitos ajustadas por 1.000 habitantes (≥ 20 anos, ambos os sexos) por DAC, DIC e DCBV foram consistentemente menores em bairros com PoM de MP2,5, quando comparadas às áreas classificadas como PoA e PoE (Tabela 3). Observou-se aumento relativo das taxas de óbitos de PoM para PoE de 24% para DAC, 20% para DIC e 38% para DCBV (Figura Central).

– Taxas de mortalidade ajustadas por idade (DAC, DIC e DCBV) segundo estratos de concentração de MP<bold>2,5</bold> e sexo nos bairros do município do Rio de Janeiro, 2000-2019
Causa do óbito Nível de MP2,5 Bairros por estrato de MP2,5 (nº)* Taxa média total (F + M) de óbitos 1.000/habitantes ± DP** Taxas médias de óbitos 1.000/habitantes – sexo F*** Taxas médias de óbitos 1.000/habitantes – sexo M**** Diferenças absolutas entre sexos (F – M)† Diferença percentual relativa (M – F)/F‡ Valor-p§
DAC PoM 14 3,4 ± 0,6 3,2 ± 0,6 (2,8-3,5) 3,7 ± 0,6 (3,3-4,1) 0,5 15,6 0,044
PoA 43 4,0 ± 1,8 3,7 ± 1,6 (3,1-4,2) 4,3 ± 1,9 (3,6-4,8) 0,6 16,2 0,033
PoE 107 4,2 ± 1,8 3,9 ± 1,7 (3,5-4,2) 4,6 ± 2,1 (4,1-4,9) 0,7 17,9 0,004
DIC PoM 14 1,5 ± 0,2 1,3 ± 0,2 (1,1-1,4) 1,8 ± 0,3 (1,5-1,9) 0,5 38,5 < 0,001
PoA 43 1,7 ± 0,9 1,5 ± 0,8 (1,2-1,7) 2,0 ± 0,8 (1,6-2,2) 0,5 33,3 < 0,001
PoE 107 1,8 ± 0,8 1,5 ± 0,6 (1,3-1,6) 2,0 ± 0,9 (1,8-2,1) 0,5 33,3 < 0,001
DCBV PoM 14 0,8 ± 0,2 0,8 ± 0,2 (0,6-0,9) 0,8 ± 0,2 (0,6-0,9) 0,0 0,0 0,874
PoA 43 1,0 ± 0,5 0,9 ± 0,5 (0,8-1,1) 1,0 ± 0,6 (0,8-1,1) 0,1 11,1 0,694
PoE 107 1,1 ± 0,5 1,0 ± 0,5 (0,9-1,1) 1,1 ± 0,5 (1,0-1,2) 0,1 10,0 0,215

DAC: doenças do aparelho circulatório; DCBV: doenças cerebrovasculares; DIC: doenças isquêmicas do coração; DP: desvio padrão; F: feminino; IC: intervalo de confiança; M: masculino; MP2,5: material particulado fino com diâmetro aerodinâmico ≤ 2,5 μm; PoA: poluição alta; PoE: poluição extrema; PoM: poluição moderada. *Número de bairros do município do Rio de Janeiro em cada estrato de MP2,5. **Taxa média anual de óbitos por 1.000 habitantes, ajustada por idade, considerando ambos os sexos (F + M) ao longo de 20 anos. A taxa ajustada é calculada a partir da taxa bruta (nº total de óbitos ≥ 20 anos por causa específica no bairro / população ≥ 20 anos) × 1.000, ponderada pela distribuição etária, com bairros agrupados por estrato de MP2,5. ***Taxa média anual de óbitos ajustada por idade para o sexo F, calculada para o período de 20 anos. ****Taxa média anual de óbitos ajustada por idade para o sexo M, calculada para o período de 20 anos. †Diferença absoluta entre as taxas de óbitos ajustadas dos sexos F e M (F – M). ‡Diferença percentual relativa entre as taxas de óbitos dos sexos (M – F/F), expressa em %. §Valor-p referente ao teste de comparação das taxas de óbitos ajustadas entre os sexos; adotou-se significância estatística para p ≤ 0,05.

As maiores diferenças absolutas entre os sexos nas taxas de óbitos por DAC foram registradas em bairros com PoE (0,7 óbito por 1.000 habitantes). O sexo masculino apresentou taxas de óbitos mais elevadas para DAC e DIC. Para DCBV, entretanto, as taxas foram semelhantes entre os sexos, sobretudo em bairros com PoM. A análise estatística confirmou diferenças significativas nas taxas de óbitos entre os sexos para DAC e DIC, mas não para DCBV (Tabela 3).

A análise por ANOVA, seguida de teste post-hoc, não identificou efeito estatisticamente significativo dos estratos de MP2,5 nas taxas de óbitos por DAC (p = 0,072) e por DIC (p = 0,144). Contudo, observou-se efeito significativo para DCBV (p = 0,027), especificamente entre bairros classificados como PoM e PoE (post-hoc p = 0,039), conforme apresentado na Tabela 3.

A Tabela 4 detalha as taxas de óbitos por 1.000 habitantes (ajustadas por idade ≥ 20 anos), estratificadas por faixa etária e sexo, evidenciando aumento progressivo das taxas com o avanço da idade, em todas as causas, estratos de MP2,5 e em ambos os sexos, com transição de valores menores no feminino para maiores no masculino.

– Taxas de óbito/1.000 hab. por DAC, DIC e DCBV, segundo estratos de MP<bold>2,5</bold>, faixa etária e sexo, com diferenças absoluta e percentual entre os sexos e inferência estatística, bairros do município do Rio de Janeiro, 2000-2019
Causa do óbito Nível de MP2,5 Bairros (nº) Faixa etária (anos) Taxa óbitos/1.000 habitantes (M + F) ± DP* Taxa óbitos/1.000 habitantes F ± DP (IC 95%)** Taxa óbitos/1.000 habitantes M ± DP (IC 95%)*** Dif. absoluta (F – M) **** Dif. relativa (%) F† Dif. relativa (%) M‡ Valor-p para sexos§ Valor-p para estratos MP2,5§
DAC PoM 14 20-49 0,26 ± 0,1 0,22 ± 0,1 (0,3-0,4) 0,33 ± 0,1 (0,3-0,4) –0,11 — — 0,005 0,121
14 50-69 0,95 ± 0,3 0,68 ± 0,2 (0,5-0,8) 1,29 ± 0,3 (1,0-1,5) –0,61 — — < 0,001 0,017
14 ≥ 70 2,37 ± 1,0 2,53 ± 1,1 (1,9-3,2) 2,20 ± 0,9 (1,6-2,7) 0,33 — — 0,396 0,392
PoA 43 20-49 0,29 ± 0,2 0,22 ± 0,1 (0,2-0,3) 0,37 ± 0,2 (0,3-0,4) –0,15 0 12,1 0,001 —
43 50-69 1,21 ± 0,5 0,88 ± 0,5 (0,7-1,0) 1,53 ± 0,6 (1,3-1,7) –0,65 29,4 18,6 < 0,001 —
43 ≥ 70 2,50 ± 0,9 2,68 ± 0,1 (2,3-2,9) 2,35 ± 0,8 (2,1-2,6) 0,33 5,9 6,8 0,053 —
PoE 107 20-49 0,34 ± 0,2 0,26 ± 0,2 (0,2-0,3) 0,39 ± 0,2 (0,3-0,4) –0,13 18,1 18,1 < 0,001 —
107 50-69 1,36 ± 0,7 1,03 ± 0,5 (0,9-1,1) 1,80 ± 0,9 (1,6-1,9) –0,77 51,4 39,5 < 0,001 —
107 ≥ 70 2,40 ± 1,2 2,55 ± 1,3 (2,3-2,8) 2,22 ± 1,2 (1,9-2,5) 0,33 0,8 0,9 0,028 —
DIC PoM 14 20-49 0,09 ± 0,0 0,04 ± 0,1 (0,0-0,1) 0,14 ± 0,1 (0,1-0,2) –0,10 — — 0,002 0,320
14 50-69 0,43 ± 0,1 0,28 ± 0,1 (0,2-0,3) 0,64 ± 0,2 (0,5-0,7) –0,36 — — < 0,001 0,019
14 ≥ 70 1,04 ± 0,4 1,05 ± 0,4 (0,7-1,3) 1,06 ± 0,4 (0,7-1,3) –0,01 — — 0,960 0,278
PoA 43 20-49 0,11 ± 0,1 0,06 ± 0,1 (0,0-0,1) 0,13 ± 0,1 (0,1-0,2) –0,07 50,0 –7,1 < 0,001 —
43 50-69 0,54 ± 0,2 0,38 ± 0,2 (0,3-0,4) 0,77 ± 0,3 (0,6-0,9) –0,39 35,7 20,3 < 0,001 —
43 ≥ 70 1,06 ± 0,4 1,07 ± 0,4 (0,9-1,2) 1,06 ± 0,5 (0,9-1,2) 0,01 1,9 0,0 0,843 —
PoE 107 20-49 0,13 ± 0,1 0,07 ± 0,1 (0,0-0,07) 0,16 ± 0,1 (0,1-0,2) –0,09 75,0 14,2 < 0,001 —
107 50-69 0,61 ± 0,3 0,41 ± 0,2 (0,3-0,4) 0,84 ± 0,4 (0,7-0,9) –0,43 45,4 32,8 < 0,001 —
107 ≥ 70 1,00 ± 0,5 1,01 ± 0,5 (0,9-1,1) 1,00 ± 0,6 (0,8-1,0) 0,01 –3,8 –5,6 0,362 —
DCBV PoM 14 20-49 0,06 ± 0,0 0,06 ± 0,1 (0,0-0,1) 0,03 ± 0,0 (0,0-0,1) 0,03 — — 0,111 0,717
14 50-69 0,19 ± 0,1 0,17 ± 0,1 (0,1-0,2) 0,26 ± 0,1 (0,1-0,3) –0,09 — — 0,064 < 0,001
14 ≥ 70 0,57 ± 0,2 0,61 ± 0,2 (0,4-0,7) 0,50 ± 0,1 (0,4-0,6) 0,11 — — 0,210 0,825
PoA 43 20-49 0,07 ± 0,0 0,07 ± 0,1 (0,1-1,0) 0,06 ± 0,1 (0,0-0,1) 0,01 16,6 100 0,986 —
43 50-69 0,27 ± 0,1 0,20 ± 0,1 (0,1-0,2) 0,33 ± 0,2 (0,2-0,3) –0,13 17,6 26,9 < 0,001 —
43 ≥ 70 0,63 ± 0,2 0,71 ± 0,3 (0,6-0,8) 0,56 ± 0,2 (0,5-0,6) 0,15 16,4 12 0,004 —
PoE 107 20-49 0,07 ± 0,1 0,07 ± 0,1 (0,0-0,1) 0,07 ± 0,1 (0,1-0,1) 0 16,7 133 0,582 —
107 50-69 0,35 ± 0,2 0,27 ± 0,2 (0,2-0,3) 0,43 ± 0,3 (0,3-0,4) –0,16 58,8 65,3 < 0,001 —
107 ≥ 70 0,65 ± 0,3 0,71 ± 0,4 (0,6-0,1) 0,59 ± 0,3 (0,5-0,6) 0,12 16,40 18,00 0,004 —

DAC: doenças do aparelho circulatório; DCBV: doenças cerebrovasculares; DIC: doenças isquêmicas do coração; DP: desvio padrão; F: feminino; IC: intervalo de confiança; M: masculino; MP2,5: material particulado fino com diâmetro aerodinâmico ≤ 2,5 μm; PoA: poluição alta; PoE: poluição extrema; PoM: poluição moderada. *Taxa de óbito ajustada por idade ≥ 20 anos por 1.000 habitantes, considerando ambos os sexos (M + F). **Taxa de óbito ajustada por idade por 1.000 habitantes para o sexo F, com DP e IC 95%. ***Taxa de óbito ajustada por idade por 1.000 habitantes para o sexo M, com DP e IC 95%. ****Diferença absoluta entre as taxas de óbito ajustadas dos sexos F e M (F – M); valores negativos indicam taxa F menor que a M, valores positivos indicam taxa feminina maior. †Diferença relativa percentual das taxas de óbito por 1.000 habitantes no sexo F, para mesma faixa etária e causa, entre estratos de MP2,5. ‡Diferença relativa percentual das taxas de óbito por 1.000 habitantes no sexo M, para mesma faixa etária e causa, entre estratos de MP2,5. §Valor-p (sexos): significância estatística das diferenças nas taxas de óbito entre os sexos, por faixa etária e estrato de MP2,5 (teste t de Student para amostras independentes); valor-p (estratos MP2,5): significância estatística das diferenças nas taxas de óbito entre estratos de MP2,5 (PoM vs. PoA e PoM vs. PoE), ambos os sexos, por faixa etária e causa de óbito (ANOVA com pós-teste de Tukey).

Identificaram-se diferenças significativas entre os sexos, principalmente nas faixas etárias de 20-49 e 50-69 anos, com taxas consistentemente superiores no sexo masculino. Essa disparidade foi mais acentuada em PoM para a faixa de 50-69 anos, na qual a taxa masculina representou aumento de 165% em relação à feminina (taxa feminina = 0,68). Em contraste, para a faixa ≥ 70 anos, as taxas femininas foram maiores ou semelhantes às masculinas em todas as causas e estratos de MP2,5.

As taxas de óbitos por DIC foram menores entre as mulheres, mas a diferença entre os sexos aumentou com a elevação dos níveis de MP2,5. Para DCBV, embora as taxas masculinas na faixa de 50-69 anos fossem inferiores às femininas, essa relação se inverteu nas demais faixas etárias, com maior magnitude no sexo masculino.

A inferência estatística pelo teste de ANOVA, seguida de post-hoc, não demonstrou efeito significativo dos níveis de MP2,5 nas taxas de óbitos das faixas etárias 20-49 e ≥ 70 anos. Entretanto, observou-se significância estatística para DAC (p = 0,019), DIC (p = 0,025) e DCBV (p = 0,002) na faixa de 50-69 anos, comparando bairros classificados como PoM e PoE.

A Figura 2 demonstra que as taxas ajustadas de óbitos por DAC, DIC e DCBV em indivíduos com idade ≥ 20 anos apresentaram tendência de declínio contínuo entre 2000 e 2019, independentemente do estrato de MP2,5. Os bairros classificados como PoM registraram, de forma consistente, as menores taxas anuais de mortalidade para as três causas ao longo dos 20 anos analisados. Já os estratos PoA e PoE alternaram-se quanto às maiores taxas anuais, indicando variação temporal na magnitude da mortalidade associada aos maiores níveis de poluição.

– Taxas ajustadas de óbitos por 1.000 habitantes (≥ 20 anos) segundo estratos de MP2,5 nos bairros do município do Rio de Janeiro, 2000-2019. A) Taxas ajustadas por idade de óbitos por doenças do aparelho circulatório. B) Taxas ajustadas por idade de óbitos por doenças isquêmicas do coração. C) Taxas ajustadas por idade de óbitos por doenças cerebrovasculares.

– População residente (≥ 20 anos) segundo os estratos de concentração de MP<bold>2,5</bold> nos bairros do município do Rio de Janeiro, 2000-2019
Estrato por nível de MP2,5 Nº de bairros* IVS médio Média anual da população (IC 95%)** População mínima*** População máxima*** População total****
PoM (≤ 12,5 µg/m3) 14 0,16 28.858 (10.093-47.623) 532 132.537 404.009
PoA (12,6-15,0 µg/m3) 43 0,21 34.034 (24.237-43.830) 96 140.714 1.463.454
PoE (≥ 15,1 µg/m3) 107 0,28 26.465 (20.217-32.713) 863 231.797 2.831.761

IC: intervalo de confiança; IVS: índice de vulnerabilidade social; MP2,5: material particulado fino com diâmetro aerodinâmico ≤ 2,5 μm; PoA: poluição alta; PoE: poluição extrema; PoM: poluição moderada. *Número de bairros do município do Rio de Janeiro. **Média anual da população residente ≥ 20 anos em cada estrato de MP2,5, com IC 95%. ***População mínima e máxima: menor e maior média anual de habitantes ≥ 20 anos residentes por bairro em cada estrato. ****População total: soma das médias anuais de população dos bairros que compõem cada estrato de MP2,5. Fonte: Sistema de Informação sobre Mortalidade/Departamento de Informação e Informática do Sistema Único de Saúde.

A Figura 3 apresenta a distribuição espacial das taxas médias de óbitos por DAC, DIC e DCBV (2000-2019) nos 164 bairros do município do Rio de Janeiro. As menores taxas concentram-se predominantemente na Zona Sul e em parte da Zona Oeste (Botafogo, Copacabana, Ipanema, Lagoa, Leblon, Barra da Tijuca). Em contraste, bairros como Vidigal e Rocinha, situados na mesma região, exibiram valores intermediários. As maiores taxas foram observadas na Zona Oeste (Santa Cruz, Campo Grande) e na Zona Norte (Bonsucesso, Ramos, Penha, Manguinhos, Benfica e São Cristóvão), revelando um padrão espacial heterogêneo e marcado por forte desigualdade intraurbana.

– Georreferenciamento das taxas médias de óbitos por 1.000 habitantes (≥ 20 anos), estratificadas por causa, nos 164 bairros do município do Rio de Janeiro ao longo de 20 anos. A) Taxa média ajustada de doenças do aparelho circulatório (DAC). B) Taxa média ajustada de doenças isquêmicas do coração (DIC). C) Taxa média ajustada de doenças cerebrovasculares (DCBV).

Discussão

Embora a poluição do ar seja um fenômeno amplamente distribuído, sua toxicidade varia conforme o local, o que torna essencial a análise em microáreas dos bairros do município do Rio de Janeiro. Neste estudo, investigou-se a relação entre poluição atmosférica e mortalidade por DAC em uma população adulta de 4.699.224 indivíduos ao longo de 20 anos.8-10

As concentrações médias de MP2,5 nos 164 bairros analisados excedem amplamente o limite recomendado pela OMS (5 µg/m3). Cerca de 91% da população reside em áreas classificadas como PoA ou PoE, exposta a níveis até quatro vezes superiores ao padrão internacional. Mesmo nos bairros classificados como PoM, as concentrações ultrapassam o dobro do limite considerado seguro, evidenciando violações significativas e demandando intervenções urgentes. As maiores concentrações ocorreram em áreas urbanas densas (Vigário Geral e Caju: 17,3-21,2 µg/m3), enquanto as menores foram observadas em regiões mais afastadas, como Guaratiba, e em bairros da Zona Sul, revelando inequidades socioespaciais na distribuição do poluente.8,11

A disposição espacial da poluição atmosférica segue um gradiente progressivo (PoM–PoA–PoE), que se intensifica do litoral em direção ao interior, influenciado por características topográficas e climáticas locais. Áreas com maior cobertura vegetal e menor fluxo veicular, como Floresta da Tijuca e Jardim Botânico, apresentaram menores concentrações,8,9 enquanto regiões litorâneas densamente povoadas (Copacabana, Ipanema-Leblon, Urca, Flamengo-Botafogo e Barra da Tijuca), apesar de ventiladas, foram classificadas majoritariamente como PoA. A Figura 1 evidencia que bairros PoM estão circundados por áreas PoA, mantendo distância relativa das zonas PoE.

A idade média dos óbitos por DAC, DIC e DCBV foi mais precoce em bairros de PoE em comparação aos de PoM, em ambos os sexos. Essa antecipação foi mais acentuada nos óbitos masculinos por DCBV (– 3,4 anos) e femininos por DIC (– 4,0 anos), sugerindo impacto diferencial da poluição conforme o sexo e a causa de morte. De modo geral, homens apresentaram óbitos mais precoces que mulheres para DAC nos diferentes estratos de MP2,5 (exceto DCBV em PoM), com maior diferença registrada para DIC (6,5 anos) e menor para DCBV (3,1 anos).

A poluição por MP2,5 está associada à mortalidade cardiovascular e pode reduzir a expectativa de vida saudável. Os achados indicam aumento dos óbitos por DAC, especialmente por DIC predominantemente no sexo masculino, à medida que se elevam as concentrações de MP2,5. As taxas de óbitos ajustadas (≥ 20 anos) aumentam com a idade, mas permanecem consistentemente menores em bairros com PoM em relação aos de PoE.12-14

As taxas de mortalidade foram maiores no sexo masculino, sobretudo nas faixas de 50-69 anos e em áreas de PoE. No entanto, entre indivíduos ≥ 70 anos, a influência da poluição sobre a mortalidade mostrou-se menos linear, possivelmente devido à maior presença de múltiplos diagnósticos.15 A diferença entre os sexos foi mais evidente para DIC (taxas femininas < masculinas), com amplificação dessa discrepância conforme o aumento do MP2,5 na faixa de 50-69 anos.16,17

Embora as taxas de mortalidade sejam menores em bairros PoM, observou-se redução percentual importante dos óbitos por DAC (43%), DIC (32%) e DCBV (110%) no período estudado. Entretanto, os níveis elevados de poluição podem limitar ganhos adicionais em expectativa de vida saudável.18

A Figura 3 ilustra que as menores taxas de mortalidade por DAC, DIC e DCBV concentram-se em bairros com melhores indicadores socioeconômicos e condições de vida (Flamengo, Ipanema, Jardim Botânico, Lagoa). Em contrapartida, taxas altas ou intermediárias predominam em áreas periféricas com alta densidade populacional e condições habitacionais precárias (Santa Cruz, Padre Miguel, Ramos, Olaria).18,19 A vulnerabilidade social intermediária ou alta, identificada em 71% dos bairros, correlaciona-se positivamente com concentrações mais elevadas de MP2,5 e com taxas de mortalidade, configurando um gradiente de inequidade socioambiental.

A redução da poluição atmosférica nos bairros do Rio de Janeiro poderia impactar positivamente a mortalidade por DAC, contribuindo para ganhos em expectativa de vida saudável.19,20 Estudos ecológicos que integram poluição atmosférica e óbitos georreferenciados enfrentam desafios relacionados à complexa morfologia urbana e topográfica da cidade. Apesar de este estudo não ter incluído variáveis meteorológicas como umidade, temperatura ou precipitação, esses fatores podem ser incorporados em análises futuras. Reconhece-se que os dados de mortalidade podem apresentar limitações, como subnotificação, causas mal definidas ou garbage codes; contudo, tais limitações não invalidam os resultados apresentados.

Embora fundamental, a exposição ao MP2,5 não explica de forma isolada as diferenças de mortalidade por DAC, dada a natureza multifatorial dessas doenças, que incluem outros fatores de risco não avaliados (obesidade, tabagismo, sedentarismo e hipertensão arterial). Assim, a interpretação dos achados deve considerar essa multicausalidade.

 Conclusão

A poluição por MP2,5 nos bairros do município do Rio de Janeiro excede em até quatro vezes os padrões recomendados pela OMS, evidenciando falhas na implementação de políticas públicas e atingindo de forma desproporcional a população em situação de maior vulnerabilidade. Residentes em áreas de alta e extrema poluição apresentam óbitos mais precoces e maiores taxas de mortalidade por DAC, DIC e DCBV, sobretudo entre os homens.

Apesar da tendência de redução geral da mortalidade por DAC, a poluição atmosférica permanece associada a mortes prematuras, com importantes repercussões sociais e econômicas. O direito a um ambiente saudável tem sido sistematicamente negligenciado para milhões de residentes desses bairros, especialmente aqueles em condições socioeconômicas mais desfavoráveis.

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Mansur AP Favarato D Mortality due to Cardiovascular Diseases in Women and Men in the Five Brazilian Regions, 1980-2012 Arq Bras Cardiol 2016 107 2 137 146 10.5935/abc.20160102 19. Zaluar A, Barcellos C. Premature Deaths and Turf War to Dominate Favelas in Rio de Janeiro. Rev bras Ci Soc. 2013;28(81):17-31. doi: 10.1590/S0102-69092013000100002. Zaluar A Barcellos C Premature Deaths and Turf War to Dominate Favelas in Rio de Janeiro Rev bras Ci Soc 2013 28 81 17 31 10.1590/S0102-69092013000100002 20. Salerno PRVO, Motairek I, Dallan LAP, Bourges-Sevenier B, Rajagopalan S, Al-Kindi SG. Excess Systolic Blood Pressure Associated with Fine Particulate Matter Air Pollution Above the WHO Guidelines in Brazil. Arq Bras Cardiol. 2023;120(11):e20230347. doi: 10.36660/abc.20230347. Salerno PRVO Motairek I Dallan LAP Bourges-Sevenier B Rajagopalan S Al-Kindi SG Excess Systolic Blood Pressure Associated with Fine Particulate Matter Air Pollution Above the WHO Guidelines in Brazil Arq Bras Cardiol 2023 120 11 e20230347 10.36660/abc.20230347

Este artigo é parte de tese de doutorado de Paulo Henrique de Moura pela Universidade Federal do Rio de Janeiro.

Este estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética da Associação de Ensino Superior de Nova Iguaçu sob o número de protocolo 6.294.723. Todos os procedimentos envolvidos nesse estudo estão de acordo com a Declaração de Helsinki de 1975, atualizada em 2013.

Os autores não utilizaram ferramentas de inteligência artificial no desenvolvimento deste trabalho.

Os conteúdos subjacentes ao texto da pesquisa estão contidos no manuscrito.

O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.

 10.36660/abc.20250459i Original Article Impact of PM2.5 Air Pollution on Mortality from Circulatory System Diseases in the Neighborhoods of the City of Rio de Janeiro (2000-2019) Moura Paulo Henrique de Conception and design of the research Statistical analysis Writing of the manuscript 1 0009-0007-0649-4944 Carvalho Leandro Dias Gomes de Analysis and interpretation of the data Statistical analysis 1 0000-0003-0057-7363 Godoy Paulo Henrique Acquisition of data Writing of the manuscript 2 Salis Lucia Helena Alvares Conception and design of the research Writing of the manuscript 1 Paez Marina Silva Analysis and interpretation of the data Statistical analysis 0000-0002-2489-9300 Alves Mariane Branco Analysis and interpretation of the data Statistical analysis 1 Maia Luiz Francisco Pires Guimarães Conception and design of the research Writing of the manuscript 1 Santos Renata Libonati dos Acquisition of data Critical revision of the manuscript for content 1 0000-0002-8370-5721 Silva Nelson Albuquerque de Souza e Conception and design of the research Analysis and interpretation of the data Critical revision of the manuscript for content 1 Universidade Federal do Rio de Janeiro Rio de Janeiro RJ Brazil Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Rio de Janeiro, RJ – Brazil Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro Rio de Janeiro RJ Brazil Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro (UNIRIO), Rio de Janeiro, RJ – Brazil Paulo Henrique de Moura • Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Instituto do Coração Edson Saad - R. Prof. Rodolpho Paulo Rocco, 255. Postal Code 21941-913, Prédio do HU, 8º andar, sala 6, Cidade Universitária, Rio de Janeiro, RJ - Brazil. E-mail: paulohdemoura@gmail.com

No potential conflict of interest relevant to this article was reported.

Marcio Bittencourt

 Abstract Background

Air pollution by fine particulate matter with an aerodynamic diameter ≤ 2.5 μm (PM2.5) is the main environmental risk factor associated with diseases of the circulatory system (DCS), ischemic heart disease (IHD), and cerebrovascular diseases (CBVD).

 Objective

To estimate mortality rates from DCS, IHD, and CBVD (2000-2019) among residents of the 164 neighborhoods of Rio de Janeiro, according to PM2.5 levels.

 Methods

This retrospective ecological study used georeferenced satellite data classified into three PM2.5 levels and mortality records from the Department of Information and Informatics of the Unified Health System for DCS, IHD, and CBVD among individuals of both sexes aged ≥ 20 years from 2000 to 2019. Age-adjusted mortality rates per 1,000 inhabitants were calculated, and comparative statistical analyses were performed by sex, PM2.5 level, and age group (5% significance).

 Results

Approximately 91% of the 4.7 million residents (≥ 20 years) live in areas with high or extreme PM2.5 pollution. Deaths occurred up to 3.4 years earlier among men living in highly polluted areas compared with those in moderately polluted areas. The highest DCS mortality rates were observed in neighborhoods with high and extreme pollution (female = 3.9 ± 1.7; 95% CI = 3.5-4.2; male = 4.6 ± 2.1; 95% CI = 4.1-4.9), particularly in individuals aged ≥ 70 years. Significant associations were found between mortality rates and pollution levels for DCS (p = 0.019), IHD (p = 0.025), and CBVD (p = 0.002) in the 50-69-year age group when comparing moderately and extremely polluted areas. Intermediate/high social vulnerability was identified in 71% of neighborhoods, with an increasing socioenvironmental gradient linking higher vulnerability to higher PM2.5 concentrations (R = 0.354; p = 0.001).

 Conclusion

Mean PM2.5 concentrations in the neighborhoods of Rio de Janeiro exceeded the World Health Organization’s recommended standard by a factor of four. Mortality from DCS is significantly higher and occurs earlier in areas with high or extreme levels of pollution.

Impact of PM2.5 Air Pollution on Mortality from Circulatory System Diseases in the Neighborhoods of the City of Rio de Janeiro (2000-2019)

Air pollution levels in neighborhoods of the municipality of Rio de Janeiro, mortality rates from DCS, IHD e CBVD (per 1,000 inhabitants) in individuals ≥ 20 years, precocity of deaths and Social Vulnerability Index, 2000-2019. DCS: diseases of the circulatory system; IHD: ischemic heart disease; CBVD: cerebrovascular diseases; PM2.5: fine particulate matter ≤ 2.5 μm; ExP: extreme pollution; HiP: high pollution; MoP: moderate pollution.

Keywords: Mortality Cardiovascular Diseases Air Pollution Geographic Mapping Introduction

Diseases of the circulatory system (DCS), which include ischemic heart disease (IHD) and cerebrovascular diseases (CBVD), are the leading cause of global mortality, accounting for 34% of all deaths in 2019. Together, IHD and CBVD represented 85% of deaths from DCS, with three-quarters of these fatalities occurring in low- and middle-income countries.1

The incidence of DCS increases with age and is influenced by classical risk factors, such as hypertension, smoking, diet, and physical inactivity as well as emerging factors like air pollution and social inequalities, which accelerate the age at death.2

Air pollution is an urgent global public health challenge. In 2021, the Global Burden of Disease attributed 8.1 million deaths to air pollution, ranking it as the second leading risk factor for mortality and the first for disability-adjusted life years (235.9 million), surpassed only by hypertension.3-5

In Brazil, the annual mean concentration of fine particulate matter with an aerodynamic diameter ≤ 2.5 μm (PM2.5) reaches 12 μg/m3, exceeding by 140% the limit recommended by the World Health Organization (WHO) (5.0 μg/m3), which warns that no level of exposure is considered safe. IHD and CBVD account for the highest percentage of deaths attributable to PM2.5.4,6

Satellite-based remote monitoring has been used for air-pollution surveillance, providing broad geographic coverage and long temporal series, making it particularly valuable for studies on health outcomes.7

Despite consistent evidence linking air pollution to cardiovascular health, important gaps remain in the literature, especially at finer spatial scales, such as neighborhood-level analyses. No studies to date have specified mortality rates from DCS, IHD, and CBVD across different PM2.5 levels in the 164 neighborhoods of Rio de Janeiro. Therefore, this study investigates the association between mortality rates from DCS, IHD, and CBVD among individuals aged ≥ 20 years, according to satellite-estimated PM2.5 levels in the 164 neighborhoods of the city of Rio de Janeiro, from 2000 to 2019.

 Methods Study design

This ecological study employed space–time series with a retrospective cohort design, using mortality and air-pollution databases from the neighborhoods of Rio de Janeiro. The analytical approach covered the period from 2000 to 2019.

 Data sources: air pollution and mortality

The air pollutant analyzed was PM2.5, measured in µg/m3. Data were obtained from the Atmospheric Composition Group, derived from satellite-based remote sensing. Annual mean PM2.5 concentrations for the 164 neighborhoods were used for the period 2000–2019.

The 164 neighborhoods were categorized into three strata based on PM2.5 concentration levels over the 20-year period. Stratification followed the final standard proposed by the Brazilian National Environmental Council, which considers annual PM2.5 concentrations up to 10 µg/m3 as “safe.” For exposure assessment, strata were defined as follows: moderate pollution (MoP), with annual concentrations ≤ 12.5 µg/m3; high pollution (HiP), with concentrations of 12.6-15.0 µg/m3; and extreme pollution (ExP), with concentrations > 15.1 µg/m3. Based on this classification, 107 neighborhoods were assigned to ExP, 43 to HiP, and 14 to MoP.

For socioeconomic analyses, the social vulnerability index (SVI) for 2010 was used for all 164 neighborhoods, provided by the Brazilian Institute for Applied Economic Research.

Mortality data for DCS, IHD, and CBVD (lines A, B, C, and D and underlying cause of death) were obtained from the Mortality Information System, linked to the Department of Information and Informatics of the Unified Health System. Records included individuals of both sexes, aged ≥ 20 years, residing in the 164 neighborhoods monitored for PM2.5, from 2000 to 2019. Neighborhoods with missing data and deaths with invalid cause-of-death codes were excluded.

Diagnostic coding followed the International Classification of Diseases, 10th revision: DCS (I00-I99), IHD (I20-I25, I50), and CBVD (I60-I69). Mortality analysis proceeded in three filtering steps: selection by municipality code for Rio de Janeiro, by neighborhood code, and by cause of death (DCS, IHD, CBVD).

This study was approved by an ethics review board (CAAE 72977223.1.0000.8044).

 Statistical analysis

The three PM2.5 concentration strata for the 164 neighborhoods were described in terms of annual mean, maximum, minimum, and dispersion over the 20-year period. Annual means and overall mean PM2.5 concentrations for all neighborhoods were calculated. Pearson correlation was applied between mean PM2.5 and SVI, and SVI was also stratified according to PM2.5 levels.

Age-adjusted mortality rates per 1,000 inhabitants per neighborhood were calculated for deaths from DCS, IHD, and CBVD among individuals aged ≥ 20 years (2000-2019). Adjustment was obtained by weighting crude mortality rates in each age group (20-49, 50-69, and ≥ 70 years) by the respective population percentage, followed by summation.

Annual age-adjusted mortality rates for DCS, IHD, and CBVD (≥ 20 years) were analyzed across 20 years according to PM2.5 levels, sex, and age groups. Population estimates by neighborhood for 2010-2019 were derived through linear interpolation based on the 2000 and 2010 censuses.

Normality of continuous variables was assessed using the Shapiro-Wilk test. For comparisons of mean age and adjusted mortality rates between sexes (parametric data), Student’s t-test for independent samples was applied. The significance level was set at 5%. Analysis of adjusted mortality types and rates by age group and PM2.5 strata employed one-way ANOVA with Tukey’s post hoc test.

Statistical analyses, figures, and maps were produced using RStudio (version 4.3.2) and the QGIS Geographic Information System (version 3.44.0).

 Results Demographic data and PM2.5 concentrations

Of the 164 neighborhoods of Rio de Janeiro analyzed, 14 were classified as MoP, with a mean PM2.5 concentration of 11.6 ± 0.6 µg/m3; 43 as HiP, with 14.2 ± 0.6 µg/m3; and 107 as ExP, with 16.7 ± 0.7 µg/m3. No neighborhood exhibited an annual mean PM2.5 concentration below 10.0 µg/m3.

The mean annual population was 4.7 million inhabitants, with residents living in ExP areas being seven times more numerous than those in MoP areas. Population distribution by pollution stratum was as follows: MoP (14 neighborhoods, 8.6% of neighborhoods and 8.6% of the population), HiP (43 neighborhoods, 26.2% of neighborhoods and 31.1% of the population), and ExP (107 neighborhoods, 65.2% of neighborhoods and 60.3% of the population). Mean annual population density per neighborhood varied among the strata.

Across the 20-year follow-up period, PM2.5 concentrations increased in all strata: 10.5% in MoP, 5% in HiP, and 9% in ExP, with annual means ranging from 9.6 µg/m3 (2001) to 23.0 µg/m3 (2009).

Mean SVI values showed a rising gradient: neighborhoods classified as MoP had an SVI of 0.16, whereas HiP and ExP exhibited higher values (0.21 and 0.28, respectively). A socioenvironmental gradient was observed, in which higher social vulnerability was associated with higher PM2.5 concentrations (R = 0.354; p = 0.001).

 Geographic distribution of pollution strata (PM2.5) in the neighborhoods of the city of Rio de Janeiro

Figure 1 shows the spatial distribution of the 164 neighborhoods of Rio de Janeiro according to the strata of annual mean PM2.5 concentration. Most neighborhoods (65%) were classified as ExP, 26% as HiP, and 9% as MoP.

– Spatial distribution of annual mean PM2.5 <italic>concentration strata in the neighborhoods of the city of Rio de Janeiro, 2000-2019. Source:</italic><ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://sites.wustl.edu/acag/datasets/surface-pm2-5/#V4.GL.03">https://sites.wustl.edu/acag/datasets/surface-pm2-5/#V4.GL.03</ext-link>.

Throughout the 20-year period analyzed, the entire estimated mean annual population (4,699,224 inhabitants) was exposed to unhealthy levels of PM2.5. Of this total, 60.3% (2,831,761 inhabitants) resided in areas classified as ExP; when HiP neighborhoods are included, this percentage reaches 91% of the population exposed to critical levels of air pollution (Central Illustration).

Figure 1 shows that neighborhoods classified as MoP are geographically surrounded by HiP and ExP areas. The lowest PM2.5 concentrations were observed in the central zone (Alto da Boa Vista, Grajaú, Tijuca, Cosme Velho, and Laranjeiras) and in part of the southern zone (São Conrado, Gávea, and Jardim Botânico). In contrast, neighborhoods such as Urca, Ipanema, Lagoa, and Leblon were classified under HiP.

 Deaths from cardiovascular diseases

Over the 20-year period, DCS accounted for 37.1% of all deaths, totaling 983,692 individuals aged ≥ 20 years. Among these causes, IHD represented 15.9% of proportional mortality, exceeding CBVD, which accounted for 9.7% (Table 2).

– Deaths from DCS, IHD, and CBVD (age ≥ 20 years) according to PM<bold>2.5</bold> concentration strata, sex, proportional mortality, and mean age at death in the neighborhoods of the city of Rio de Janeiro, 2000-2019
Cause of death PM2.5 Level Neighborhoods per PM2.5 stratum (n)* No. of deaths (total M + F) Proportional mortality (total M + F)** Mean age at death (total M + F) ± SD*** Mean age at death (F) ± SD (95% CI)**** Mean age at death (M) ± SD (95% CI)† Age difference (F – M)‡ p-value§
DCS MoP 14 32.540 0.364 72.6 ± 5.4 75.9 ± 5.5 (72.8-79.1) 69.8 ± 4.7 (67.1-72.6) 6.1 0.002
HiP 43 115.708 0.373 72.4 ± 4.0 75.6 ± 4.2 (74.3-76.9) 69.9 ± 3.5 (68.8-71.0) 5.7 < 0.001
ExP 107 216.946 0.370 70.3 ± 3.2 72.0 ± 10.4 (70.0-74.0) 68.2 ± 2.7 (67.6-68.7) 3.8 < 0.001
IHD MoP 14 14.676 0.161 72.8 ± 5.1 76.5 ± 5.2 (73.5-79.5) 70.0 ± 4.4 (67.4-72.5) 6.5 0.002
HiP 43 51.057 0.163 72.3 ± 4.1 74.1 ± 12.2 (70.3-77.8) 69.7 ± 3.7 (68.6-70.9) 4.4 < 0.001
ExP 107 91.025 0.157 69.8 ± 7.5 72.5 ± 10.5 (70.5-74.5) 67.2 ± 7.1 (65.9-68.6) 5.3 < 0.001
CBVD MoP 14 7.473 0.086 73.0 ± 5.0 74.4 ± 5.5 (71.3-77.5) 71.3 ± 4.4 (68.7-73.8) 3.1 0.125
HiP 43 28.944 0.092 72.7 ± 4.0 75.2 ± 4.0 (74.0-76.5) 70.8 ± 4.0 (69.5-72.0) 4.4 < 0.001
ExP 107 59.210 0.100 70.4 ± 7.5 71.8 ± 10.5 (69.8-73.8) 67.9 ± 9.7 (66.0-69.8) 3.9 < 0.001

CBVD: cerebrovascular diseases; DCS: diseases of the circulatory system; ExP: extreme pollution; F: female; HiP: high pollution; IHD: ischemic heart disease; M: male; MoP: moderate pollution; PM2.5: fine particulate matter ≤ 2.5 µm; SD: standard deviation. No. of deaths: total number of deaths from DCS, IHD, and CBVD over 20 years. *Number of neighborhoods of the municipality of Rio de Janeiro in each PM2.5 stratum. **Proportional mortality: proportion of deaths from DCS, IHD, and CBVD relative to all-cause deaths over 20 years (cause-specific deaths/total deaths in the period). ***Mean age at death for each specific cause and pollution stratum, both sexes combined, with SD. ****Mean age at death for F per cause and PM2.5 stratum, with SD and 95% CI. †Mean age at death for M per cause and PM2.5 stratum, with SD and 95% CI. ‡Difference between mean age at death for women and men (F – M). §p-value from comparison of mean age at death between sexes (significance considered at p ≤ 0.05).

In neighborhoods classified as ExP, the mean age at death from cardiovascular causes was lower in both sexes when compared with MoP areas. Among men, the differences (ExP – MoP) were –1.6 years for DCS, –2.8 years for IHD, and –3.4 years for CBVD. Among women, the differences were –3.9 years for DCS, –4.0 years for IHD, and –2.6 years for CBVD, suggesting a sex-specific impact of pollution on age at death (Central Illustration). Deaths from IHD occurred earlier than those from CBVD within the same PM2.5 stratum (Table 2).

Analysis of age at death according to sex, cause, and PM2.5 stratum showed statistically significant differences between men and women for all DCS causes and pollution levels, except for CBVD in MoP neighborhoods. Male deaths were consistently earlier than female deaths, with larger differences for IHD (6.5 years) and smaller ones for CBVD (3.1 years).

Age-adjusted mortality rates per 1,000 inhabitants (≥ 20 years, both sexes) for DCS, IHD, and CBVD were consistently lower in neighborhoods classified as MoP compared with those classified as HiP and ExP (Table 3). A relative increase in mortality rates from MoP to ExP was observed: 24% for DCS, 20% for IHD, and 38% for CBVD (Central Illustration).

– Resident population (≥ 20 years) according to PM<bold>2.5</bold> concentration strata in the neighborhoods of the city of Rio de Janeiro, 2000-2019
PM2.5 stratum No. of neighborhoods* Mean SVI Annual mean population (95% CI)** Minimum population*** Maximum population*** Total population****
MoP (≤ 12.5 µg/m3) 14 0.16 28,858 (10,093-47,623) 532 132,537 404,009
HiP (12.6-15.0 µg/m3) 43 0.21 34,034 (24,237-43,830) 96 140,714 1,463,454
ExP (≥ 15.1 µg/m3) 107 0.28 26,465 (20,217-32,713) 863 231,797 2,831,761

ExP: extreme pollution; HiP: high pollution; MoP: moderate pollution; PM2.5: fine particulate matter ≤ 2.5 μm; SVI: social vulnerability index. *Number of neighborhoods in the city of Rio de Janeiro. **Annual mean resident population ≥ 20 years in each PM2.5 stratum, with 95% CI. ***Minimum and maximum population: lowest and highest annual mean number of residents ≥ 20 years per neighborhood in each stratum. ****Total population: sum of annual mean population values for neighborhoods composing each PM2.5 stratum. Source: Mortality Information System/Department of Information and Informatics of the Unified Health System.

– Age-adjusted mortality rates (DCS, IHD, and CBVD) according to PM<bold>2.5</bold> concentration strata and sex in the neighborhoods of the city of Rio de Janeiro, 2000-2019
Cause of death PM2.5 level Neighborhoods per PM2.5 stratum (n)* Mean Total mortality rate (F + M) per 1.000 inhabitants ± SD** F mortality rate per 1.000 inhabitants*** M mortality rate per 1.000 inhabitants**** Absolute sex difference (F – M)† Relative percentage difference (M – F)/F (%)‡ p-value§
DCS MoP 14 3.4 ± 0.6 3.2 ± 0.6 (2.8-3.5) 3.7 ± 0.6 (3.3-4.1) 0.5 15.6 0.044
HiP 43 4.0 ± 1.8 3.7 ± 1.6 (3.1-4.2) 4.3 ± 1.9 (3.6-4.8) 0.6 16.2 0.033
ExP 107 4.2 ± 1.8 3.9 ± 1.7 (3.5-4.2) 4.6 ± 2.1 (4.1-4.9) 0.7 17.9 0.004
IHD MoP 14 1.5 ± 0.2 1.3 ± 0.2 (1.1-1.4) 1.8 ± 0.3 (1.5-1.9) 0.5 38.5 < 0.001
HiP 43 1.7 ± 0.9 1.5 ± 0.8 (1.2-1.7) 2.0 ± 0.8 (1.6-2.2) 0.5 33.3 < 0.001
ExP 107 1.8 ± 0.8 1.5 ± 0.6 (1.3-1.6) 2.0 ± 0.9 (1.8-2.1) 0.5 33.3 < 0.001
CBVD MoP 14 0.8 ± 0.2 0.8 ± 0.2 (0.6-0.9) 0.8 ± 0.2 (0.6-0.9) 0.0 0.0 0.874
HiP 43 1.0 ± 0.5 0.9 ± 0.5 (0.8-1.1) 1.0 ± 0.6 (0.8-1.1) 0.1 11.1 0.694
ExP 107 1.1 ± 0.5 1.0 ± 0.5 (0.9-1.1) 1.1 ± 0.5 (1.0-1.2) 0.1 10.0 0.215

CBVD: cerebrovascular diseases; DCS: diseases of the circulatory system; ExP: extreme pollution; F: female; HiP: high pollution; IHD: ischemic heart disease; M: male; MoP: moderate pollution; PM2.5: fine particulate matter ≤ 2.5 μm; SD: standard deviation. *Number of neighborhoods in each PM2.5 stratum. **Annual mean age-adjusted mortality rate per 1,000 inhabitants (F + M) over 20 years. The adjusted rate is calculated from the crude rate (total number of deaths ≥ 20 years from each specific cause in the neighborhood/population ≥ 20 years) × 1,000, weighted by the age distribution, with neighborhoods grouped by PM2.5 stratum. **Annual mean age-adjusted mortality rate for F over 20 years. ****Annual mean age-adjusted mortality rate for M over 20 years. †Absolute difference between F and M mortality rates (F – M). ‡Relative percentage difference between sexes [(M – F) / F], expressed as %. §p-value from the statistical comparison of age-adjusted mortality rates between sexes (significance level p ≤ 0.05).

The largest absolute differences between sexes in DCS mortality rates were found in ExP neighborhoods (0.7 deaths per 1,000 inhabitants). Men had higher mortality rates for DCS and IHD. For CBVD, however, rates were similar between sexes, especially in MoP neighborhoods. Statistical analysis confirmed significant sex differences in mortality rates for DCS and IHD, but not for CBVD (Table 3).

ANOVA followed by post hoc testing did not identify a statistically significant effect of PM2.5 strata on mortality rates from DCS (p = 0.072) or IHD (p = 0.144). However, a significant effect was found for CBVD (p = 0.027), specifically between neighborhoods classified as MoP and ExP (post hoc p = 0.039) (Table 3).

Table 4 presents age-adjusted mortality rates per 1,000 inhabitants (≥ 20 years), stratified by age group and sex, demonstrating a progressive increase in rates with advancing age across all causes, PM2.5 strata, and both sexes, with a transition from lower values among women to higher values among men.

– Mortality rates per 1,000 inhabitants for DCS, IHD, and CBVD according to PM<bold>2.5</bold> strata, age group, and sex, with absolute and relative differences between sexes and statistical inference, neighborhoods of the city of Rio de Janeiro, 2000-2019
Cause of death PM2.5 level Neighborhoods (n) Age group (years) Mortality rate per 1.000 inhabitants (F + M) ± SD* F mortality rate per 1.000 inhabitants ± SD (95% CI)** M mortality rate per 1.000 inhabitants ± SD (95% CI)*** Absolute difference (F – M)**** Relative difference (%) F† Relative difference (%) M‡ p-value (sex)§ p-value (PM2.5 strata)§
DCS PoM 14 20-49 0.26 ± 0.1 0.22 ± 0.1 (0.3-0.4) 0.33 ± 0.1 (0.3-0.4) –0.11 — — 0.005 0.121
14 50-69 0.95 ± 0.3 0.68 ± 0.2 (0.5-0.8) 1.29 ± 0.3 (1.0-1.5) –0.61 — — < 0.001 0.017
14 ≥ 70 2.37 ± 1.0 2.53 ± 1.1 (1.9-3.2) 2.20 ± 0.9 (1.6-2.7) 0.33 — — 0.396 0.392
PoA 43 20-49 0.29 ± 0.2 0.22 ± 0.1 (0.2-0.3) 0.37 ± 0.2 (0.3-0.4) –0.15 0 12.1 0.001 —
43 50-69 1.21 ± 0.5 0.88 ± 0.5 (0.7-1.0) 1.53 ± 0.6 (1.3-1.7) –0.65 29.4 18.6 < 0.001 —
43 ≥ 70 2.50 ± 0.9 2.68 ± 0.1 (2.3-2.9) 2.35 ± 0.8 (2.1-2.6) 0.33 5.9 6.8 0.053 —
PoE 107 20-49 0.34 ± 0.2 0.26 ± 0.2 (0.2-0.3) 0.39 ± 0.2 (0.3-0.4) –0.13 18.1 18.1 < 0.001 —
107 50-69 1.36 ± 0.7 1.03 ± 0.5 (0.9-1.1) 1.80 ± 0.9 (1.6-1.9) –0.77 51.4 39.5 < 0.001 —
107 ≥ 70 2.40 ± 1.2 2.55 ± 1.3 (2.3-2.8) 2.22 ± 1.2 (1.9-2.5) 0.33 0.8 0.9 0.028 —
IHD PoM 14 20-49 0.09 ± 0.0 0.04 ± 0.1 (0.0-0.1) 0.14 ± 0.1 (0.1-0.2) –0.10 — — 0.002 0.320
14 50-69 0.43 ± 0.1 0.28 ± 0.1 (0.2-0.3) 0.64 ± 0.2 (0.5-0.7) –0.36 — — < 0.001 0.019
14 ≥ 70 1.04 ± 0.4 1.05 ± 0.4 (0.7-1.3) 1.06 ± 0.4 (0.7-1.3) –0.01 — — 0.960 0.278
PoA 43 20-49 0.11 ± 0.1 0.06 ± 0.1 (0.0-0.1) 0.13 ± 0.1 (0.1-0.2) –0.07 50.0 –7.1 < 0.001 —
43 50-69 0.54 ± 0.2 0.38 ± 0.2 (0.3-0.4) 0.77 ± 0.3 (0.6-0.9) –0.39 35.7 20.3 < 0.001 —
43 ≥ 70 1.06 ± 0.4 1.07 ± 0.4 (0.9-1.2) 1.06 ± 0.5 (0.9-1.2) 0.01 1.9 0.0 0.843 —
PoE 107 20-49 0.13 ± 0.1 0.07 ± 0.1 (0.0-0.07) 0.16 ± 0.1 (0.1-0.2) –0.09 75.0 14.2 < 0.001 —
107 50-69 0.61 ± 0.3 0.41 ± 0.2 (0.3-0.4) 0.84 ± 0.4 (0.7-0.9) –0.43 45.4 32.8 < 0.001 —
107 ≥ 70 1.00 ± 0.5 1.01 ± 0.5 (0.9-1.1) 1.00 ± 0.6 (0.8-1.0) 0.01 –3.8 –5.6 0.362 —
CBVD PoM 14 20-49 0.06 ± 0.0 0.06 ± 0.1 (0.0-0.1) 0.03 ± 0.0 (0.0-0.1) 0.03 — — 0.111 0.717
14 50-69 0.19 ± 0.1 0.17 ± 0.1 (0.1-0.2) 0.26 ± 0.1 (0.1-0.3) –0.09 — — 0.064 < 0.001
14 ≥ 70 0.57 ± 0.2 0.61 ± 0.2 (0.4-0.7) 0.50 ± 0.1 (0.4-0.6) 0.11 — — 0.210 0.825
PoA 43 20-49 0.07 ± 0.0 0.07 ± 0.1 (0.1-1.0) 0.06 ± 0.1 (0.0-0.1) 0.01 16.6 100 0.986 —
43 50-69 0.27 ± 0.1 0.20 ± 0.1 (0.1-0.2) 0.33 ± 0.2 (0.2-0.3) –0.13 17.6 26.9 < 0.001 —
43 ≥ 70 0.63 ± 0.2 0.71 ± 0.3 (0.6-0.8) 0.56 ± 0.2 (0.5-0.6) 0.15 16.4 12 0.004 —
PoE 107 20-49 0.07 ± 0.1 0.07 ± 0.1 (0.0-0.1) 0.07 ± 0.1 (0.1-0.1) 0 16.7 133 0.582 —
107 50-69 0.35 ± 0.2 0.27 ± 0.2 (0.2-0.3) 0.43 ± 0.3 (0.3-0.4) –0.16 58.8 65.3 < 0.001 —
107 ≥ 70 0.65 ± 0.3 0.71 ± 0.4 (0.6-0.1) 0.59 ± 0.3 (0.5-0.6) 0.12 16.40 18.00 0.004 —

CBVD: cerebrovascular diseases; DCS: diseases of the circulatory system; ExP: extreme pollution; F: female; HiP: high pollution; IHD: ischemic heart disease; M: male; MoP: moderate pollution; PM2.5: fine particulate matter ≤ 2.5 μm; SD: standard deviation. *Age-adjusted mortality rate ≥ 20 years per 1,000 inhabitants, considering both sexes (M + F). **Age-adjusted mortality rate per 1,000 inhabitants for F, with SD and 95% CI. ***Age-adjusted mortality rate per 1,000 inhabitants for M, with SD and 95% CI. ****Absolute difference between the age-adjusted mortality rates of females and males (F – M); negative values indicate a lower female rate, and positive values indicate a higher female rate. †Relative percentage difference in mortality rates per 1,000 inhabitants for F, within the same age group and cause, across PM2.5 strata. ‡Relative percentage difference in mortality rates per 1,000 inhabitants for M, within the same age group and cause, across PM2.5 strata. §p-value (sexes): statistical significance of differences in mortality rates between sexes, by age group and PM2.5 stratum (Student’s t test for independent samples); p-value (PM2.5 strata): statistical significance of differences in mortality rates across PM2.5 strata (MoP vs. HiP and MoP vs. ExP), both sexes, by age group and cause of death (ANOVA with Tukey post-hoc test).

Significant sex differences were identified, particularly in the 20-49 and 50-69 age groups, with consistently higher rates among men. This disparity was most pronounced in MoP for the 50-69 age group, in which the male mortality rate represented a 165% increase relative to the female rate (female rate = 0.68). In contrast, among individuals aged ≥ 70 years, female mortality rates were higher or similar to male rates for all causes and PM2.5 strata.

Mortality rates from IHD were lower among women, but the sex difference increased with rising PM2.5 levels. For CBVD, although male rates in the 50-69 age group were lower than female rates, this relationship was reversed in the remaining age groups, with higher magnitude among men.

Statistical inference using ANOVA followed by post hoc testing did not show a significant effect of PM2.5 levels on mortality rates in the 20-49 or ≥ 70 age groups. However, statistically significant effects were observed for DCS (p = 0.019), IHD (p = 0.025), and CBVD (p = 0.002) in the 50-69 age group when comparing neighborhoods classified as MoP and ExP.

Figure 2 shows that age-adjusted mortality rates for DCS, IHD, and CBVD among individuals aged ≥ 20 years displayed a continuous downward trend from 2000 to 2019, regardless of PM2.5 stratum. Neighborhoods classified as MoP consistently recorded the lowest annual mortality rates for all three causes throughout the 20-year period. In contrast, the HiP and ExP strata alternated in presenting the highest annual rates, indicating temporal variation in the magnitude of mortality associated with higher pollution levels.

– Age-adjusted mortality rates per 1,000 inhabitants (≥ 20 years) according to PM2.5 strata in the neighborhoods of the city of Rio de Janeiro, 2000-2019. A) Age-adjusted mortality rates from diseases of the circulatory system. B) Age-adjusted mortality rates from ischemic heart disease. C) Age-adjusted mortality rates from cerebrovascular diseases.

Figure 3 presents the spatial distribution of mean mortality rates from DCS, IHD, and CBVD (2000-2019) across the 164 neighborhoods of the city of Rio de Janeiro. The lowest rates were concentrated predominantly in the South Zone and parts of the West Zone (Botafogo, Copacabana, Ipanema, Lagoa, Leblon, Barra da Tijuca). In contrast, neighborhoods such as Vidigal and Rocinha, located within the same region, displayed intermediate values. The highest rates were observed in the West Zone (Santa Cruz, Campo Grande) and the North Zone (Bonsucesso, Ramos, Penha, Manguinhos, Benfica, and São Cristóvão), revealing a heterogeneous spatial pattern characterized by pronounced intra-urban inequality.

– Georeferenced mean mortality rates per 1,000 inhabitants (≥ 20 years), stratified by cause, across the 164 neighborhoods of the city of Rio de Janeiro over 20 years. A) Mean age-adjusted mortality rate from diseases of the circulatory system (DCS). B) Mean age-adjusted mortality rate from ischemic heart disease (IHD). C) Mean age-adjusted mortality rate from cerebrovascular diseases (CBVD).

Discussion

Although air pollution is a widespread problem, its toxicity varies by location, making analyses at the neighborhood micro-area level essential for the city of Rio de Janeiro. In this study, we investigated the relationship between air pollution and mortality from DCS in an adult population of 4,699,224 individuals over a 20-year period.8-10

Mean PM2.5 concentrations across the 164 neighborhoods analyzed far exceeded the WHO-recommended limit (5 µg/m3). Approximately 91% of the population resided in areas classified as HiP or ExP, exposed to levels up to four times higher than international standards. Even in neighborhoods classified as MoP, concentrations exceeded twice the safe limit, demonstrating severe violations and the need for urgent interventions. The highest concentrations occurred in dense urban areas (Vigário Geral and Caju: 17.3-21.2 µg/m3), whereas the lowest were observed in more remote regions, such as Guaratiba, and in South Zone neighborhoods, revealing socio-spatial inequities in pollutant distribution.8,11

The spatial distribution of air pollution followed a progressive gradient (MoP–HiP–ExP), increasing from coastal areas toward inland regions, influenced by local topographic and climatic characteristics. Areas with greater vegetation cover and lower vehicle flow, such as the Tijuca Forest and Jardim Botânico, showed lower concentrations,8,9 whereas densely populated coastal areas (Copacabana, Ipanema-Leblon, Urca, Flamengo-Botafogo, and Barra da Tijuca), despite their ventilation, were mostly classified as HiP. Figure 1 illustrates that neighborhoods classified as MoP are surrounded by HiP areas, maintaining relative distance from ExP zones.

Mean age at death from DCS, IHD, and CBVD was lower in ExP neighborhoods compared with MoP neighborhoods for both sexes. This age reduction was particularly marked in male CBVD deaths (–3.4 years) and female IHD deaths (–4.0 years), suggesting differential effects of pollution according to sex and cause of death. Overall, men experienced earlier deaths than women for DCS across PM2.5 strata (except for CBVD in MoP), with the greatest difference observed for IHD (6.5 years) and the smallest for CBVD (3.1 years).

PM2.5 pollution is associated with cardiovascular mortality and may reduce healthy life expectancy. The findings indicate an increase in DCS deaths (particularly IHD, predominantly among men) as PM2.5 concentrations rise. Age-adjusted mortality rates (≥ 20 years) increased with age but remained consistently lower in MoP neighborhoods than in ExP areas.12-14

Mortality rates were higher among men, especially in the 50-69 age group and in ExP areas. However, among individuals aged ≥ 70 years, the influence of pollution on mortality appeared less linear, possibly due to a greater presence of multiple comorbidities.15 The sex gap was most evident for IHD (female < male), and this disparity increased with higher PM2.5 levels in the 50-69 age group.16,17

Although mortality rates were lower in MoP neighborhoods, we observed substantial reductions over the study period in deaths from DCS (43%), IHD (32%), and CBVD (110%). However, high pollution levels may limit further gains in healthy life expectancy.18

Figure 3 illustrates that the lowest mortality rates from DCS, IHD, and CBVD were concentrated in neighborhoods with better socioeconomic indicators and living conditions (Flamengo, Ipanema, Jardim Botânico, Lagoa). Conversely, high or intermediate rates predominated in peripheral areas with high population density and inadequate housing conditions (Santa Cruz, Padre Miguel, Ramos, Olaria).18,19 Intermediate or high social vulnerability, identified in 71% of neighborhoods, correlated positively with higher PM2.5 concentrations and mortality rates, forming a clear socio-environmental inequity gradient.

Reducing air pollution in the neighborhoods of Rio de Janeiro could positively impact DCS mortality, contributing to gains in healthy life expectancy.19,20 Ecological studies integrating air pollution and georeferenced mortality data face challenges related to the city’s complex urban and topographic morphology. Although this study did not include meteorological variables such as humidity, temperature, or precipitation, these factors may be incorporated in future analyses. Mortality data may present limitations, such as underreporting, ill-defined causes, or garbage codes; however, such limitations do not invalidate the results presented.

Although fundamental, PM2.5 exposure alone does not fully explain differences in DCS mortality, given the multifactorial nature of these diseases, which include additional unmeasured risk factors (obesity, smoking, physical inactivity, and hypertension). Therefore, interpretation of the findings must consider this multicausality.

 Conclusion

PM2.5 pollution in the neighborhoods of the city of Rio de Janeiro exceeds WHO-recommended standards by up to fourfold, reflecting shortcomings in public policy implementation and disproportionately affecting populations in situations of greater vulnerability. Residents of high and extreme pollution areas experience earlier deaths and higher mortality rates from DCS, IHD, and CBVD, particularly among men.

Despite the overall declining trend in DCS mortality, air pollution remains associated with premature deaths, with major social and economic repercussions. The right to a healthy environment has been systematically neglected for millions of residents, especially those living under adverse socioeconomic conditions.

This article is part of the thesis of doctoral submitted by Paulo Henrique de Moura, from Universidade Federal do Rio de Janeiro.

This study was approved by the Ethics Committee of the Associação de Ensino Superior de Nova Iguaçu under the protocol number 6.294.723. All the procedures in this study were in accordance with the 1975 Helsinki Declaration, updated in 2013.

The authors did not use any artificial intelligence tools in the development of this work.

The underlying content of the research text is contained within the manuscript.

There were no external funding sources for this study.