廣東省佛山市高明區(qū)空氣質(zhì)量因素與呼吸系統(tǒng)疾病死亡的時(shí)間序列分析*

黃學(xué)敏，鄭卓靈

(佛山市高明區(qū)疾病預(yù)防控制中心，廣東 佛山 528500)

慢性呼吸疾病是全球疾病負(fù)擔(dān)最重的四大慢病之一，降低慢性呼吸系統(tǒng)疾病等四類重大慢性病過早死亡率是《“健康中國2030”規(guī)劃綱要》的重要發(fā)展目標(biāo)之一。當(dāng)前，廣東省佛山市高明區(qū)居民因慢性支氣管炎、慢性阻塞性肺疾病等呼吸疾病死亡位居全區(qū)死因順位第3位。我國居民呼吸系統(tǒng)疾病危險(xiǎn)因素普遍存在，室內(nèi)外空氣污染因素是呼吸系統(tǒng)疾病的易患因素[1]。本研究采用分布滯后非線性模型(DLNM)[2]對(duì)2015年1月1日至 2020年6月30日廣東省佛山市高明區(qū)天氣因素、空氣污染濃度與呼吸系統(tǒng)疾病每日死亡人數(shù)進(jìn)行了時(shí)間序列分析，探索了建立空氣污染因素與呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)生關(guān)系模型，旨在為開展疾病氣象預(yù)警服務(wù)提供相關(guān)方法。

1 資料與方法

1.1數(shù)據(jù)來源 采用國際疾病分類-10對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病死亡(J00-J99)進(jìn)行分類。2015年1月1日至2020年6月30日呼吸系統(tǒng)疾病每日死亡人數(shù)來源于本中心人口死亡信息登記管理系統(tǒng)，天氣資料來源于廣東省佛山市氣象局，各空氣污染物濃度數(shù)據(jù)來源于廣東省佛山市高明區(qū)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)站發(fā)布的實(shí)時(shí)點(diǎn)數(shù)據(jù)。

1.2方法

1.2.1資料收集 收集居民呼吸系統(tǒng)疾病每日死亡人數(shù)、氣溫(℃)和濕度(%)均值、日均二氧化硫(SO2)濃度(μg/m3)、二氧化氮(NO2)濃度(μg/m3)、一氧化碳(CO)濃度(mg/m3)、臭氧(O3)濃度(μg/m3),以及日均細(xì)顆粒物(PM2.5)濃度(μg/m3)、PM10濃度(μg/m3)變化情況等，急性呼吸系統(tǒng)疾病定義為發(fā)病至死亡間隔時(shí)間小于3個(gè)月，慢性呼吸系統(tǒng)定義為發(fā)病至死亡間隔時(shí)間大于或等于3個(gè)月。

1.2.2時(shí)間序列分析

1.2.2.1建模方法 利用R3.5軟件中的DLNM模塊進(jìn)行分析，具體方法：首先建立結(jié)局變量與自變量的模型，本研究中結(jié)局變量為每日死亡數(shù)，采用廣義泊松分布，自變量分別為日均氣溫和濕度、SO2、NO2、CO、O3、PM2.5、PM10等；利用自然3次樣條函數(shù)自變量進(jìn)行基函數(shù)轉(zhuǎn)換，得到基向量，然后為基向量添加新的滯后維度，得到三維矩陣序列，擬合的模型：E[Yt]=α+βT+NS(temt,3)+NS(wett,3)+DOWt+NS(Time,7/year)。Yt：第t天的每日死亡數(shù)；α：截距；T：模型所使用的健康效應(yīng)指標(biāo)矩陣；：滯后天數(shù)；NS：自然條樣函數(shù)；DOWt：星期幾啞變量。

1.2.2.2自變量交互作用 利用t檢驗(yàn)評(píng)價(jià)日均氣溫和濕度、SO2、NO2、CO、O3、PM2.5、PM10各個(gè)自變量對(duì)結(jié)局變量(每日死亡數(shù))的影響，以及各個(gè)自變量兩兩交互作用。檢驗(yàn)公式：tj=bj/Sbj，P<0.05認(rèn)為自變量與結(jié)局變量相關(guān)。

1.2.2.3估計(jì)滯后效應(yīng) 利用柯西泊松模型赤池信息標(biāo)準(zhǔn)選擇變量的自由度，交叉基函數(shù)中的自由度為3，其他混雜因素的自由度為4，殘差的偏自相關(guān)函數(shù)在滯后0～15的值均小于0.1。AIC值越小模型擬合越好。以滯后時(shí)間為橫軸X、暴露因素為縱軸Y及相對(duì)危險(xiǎn)度為豎軸Z組合構(gòu)成三維圖形估計(jì)滯后累積效應(yīng)。計(jì)算累積危險(xiǎn)度及95%可信區(qū)間(95%CI)。

2 結(jié) 果

2.1一般資料 2015年1月1日至 2020年6月30日廣東省佛山市高明區(qū)報(bào)告呼吸系統(tǒng)疾病總死亡人數(shù)1 845例，每日0～6例，平均(0.92±0.35)例，中位1例；男1 161例，日均(0.58±0.21)例，女684例，日均(0.34±0.97)例；平均年齡(76.42±12.54)歲，<60歲154例，≥60歲1 691例，日均(0.84±0.57)例；急性呼吸系統(tǒng)疾病1 037例，慢性呼吸系統(tǒng)疾病808例。見表1。

表1 一般資料(n)

2.2天氣情況 每日氣溫5.5～33.0 ℃，日均(23.46±6.32)℃，中位20 ℃，P9531 ℃，P7529 ℃，P2518.5 ℃。見表2。

表2 天氣情況

2.3空氣質(zhì)量因素與呼吸系統(tǒng)疾病死亡的時(shí)間序列關(guān)系

2.3.1各類空氣質(zhì)量因素與呼吸系統(tǒng)疾病死亡相關(guān)性 氣溫、濕度、SO2、O3與呼吸系統(tǒng)疾病死亡存在相關(guān)性，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=3.56、2.57、-3.23、2.54,P<0.01、<0.01、0.001、0.01)。當(dāng)氣溫、濕度、SO2分別作為主要健康效應(yīng)時(shí)，氣溫與各個(gè)空氣質(zhì)量因素均具有相關(guān)性，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=3.61、3.76、3.46、3.60、4.09、3.91、3.82,P<0.01)；濕度與各個(gè)空氣質(zhì)量因素均具有相關(guān)性，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=2.53、2.56、2.88、3.11、3.51、2.06、2.99,P<0.01)；SO2與各個(gè)空氣質(zhì)量因素均具有相關(guān)性，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=2.26、2.39、2.23、2.26、2.12、2.00、2.30、2.99,P<0.01)。見表3。

表3 各類空氣質(zhì)量因素與呼吸系統(tǒng)疾病死亡相關(guān)性

2.3.2空氣質(zhì)量因素與呼吸系統(tǒng)疾病總死亡的關(guān)系 滯后0 d呼吸系統(tǒng)疾病死亡累積危險(xiǎn)度為 2.00(95%CI：1.32～3.00)，滯后0～1 d呼吸系統(tǒng)疾病死亡累積危險(xiǎn)度呈正相關(guān)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；滯后5 d呼吸系統(tǒng)疾病死亡累積危險(xiǎn)度為0.85(95%CI：0.75～0.96)，呼吸系統(tǒng)疾病死亡累積危險(xiǎn)度呈負(fù)相關(guān)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；滯后15 d累積危險(xiǎn)度為0.91(95%CI：0.64～1.31)，日均氣溫與呼吸系統(tǒng)疾病死亡累積危險(xiǎn)度呈正相關(guān)，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見圖1。日均氣溫為20 ℃時(shí)，滯后0 d呼吸系統(tǒng)疾病死亡累積危險(xiǎn)度為1.30(95%CI：1.14～1.50)；滯后5 d死亡累積危險(xiǎn)度0.86(95%CI：0.79～0.94),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。再加入空氣中SO2濃度因素，呼吸系統(tǒng)疾病死亡累積危險(xiǎn)度為1.77(95%CI：1.27～2.51)；滯后5 d死亡累積危險(xiǎn)度為0.85(95%CI：0.72～0.95)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。再加入NO2、CO后呼吸系統(tǒng)疾病死亡累積危險(xiǎn)度均為1.77(95%CI：1.25～2.66)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。再加入O3、PM2.5因素后呼吸系統(tǒng)疾病死亡累積危險(xiǎn)度為2.10(95%CI：1.44～3.12)；滯后5 d死亡累積危險(xiǎn)度為0.85(95%CI：0.76～0.95)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；滯后10、15 d死亡累積危險(xiǎn)度為0.97(95%CI：0.85～1.10)、0.90(95%CI:0.64～1.30)，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表4。

表4 空氣質(zhì)量因素與呼吸系統(tǒng)疾病死亡相關(guān)累積危險(xiǎn)度

圖1 呼吸系統(tǒng)疾病死亡累積危險(xiǎn)度及95%CI

2.3.3空氣質(zhì)量因素與不同性別呼吸系統(tǒng)疾病死亡的關(guān)系 日均氣溫為20 ℃時(shí)滯后0 d男性患者呼吸系統(tǒng)疾病死亡累積危險(xiǎn)度為1.52(95%CI：1.02～2.24)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；滯后5 d死亡累積危險(xiǎn)度為0.86(95%CI：0.77～0.96)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。加入空氣中SO2濃度因素，日均氣溫為20 ℃時(shí)滯后0 d男性呼吸系統(tǒng)疾病死亡累積危險(xiǎn)度為1.53(95%CI：1.03～2.30)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；滯后5 d死亡累積危險(xiǎn)度0.85(95%CI：0.72～0.94),差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。加入空氣O3濃度因素，滯后0 d男性呼吸系統(tǒng)疾病死亡累積危險(xiǎn)度為1.75(95%CI：1.07～2.78)。加入PM2.5、PM10后，日均氣溫為20 ℃時(shí)，滯后0 d濃度因素，滯后0 d男性呼吸系統(tǒng)疾病死亡累積危險(xiǎn)度為1.89(95%CI：1.11～3.24)；滯后5 d死亡累積危險(xiǎn)度均為0.85(95%CI:0.71～0.98)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。日均氣溫為20 ℃時(shí)，滯后0 d女性呼吸系統(tǒng)疾病死亡累積危險(xiǎn)度為2.00(95%CI：1.25～3.13)；滯后5 d死亡累積危險(xiǎn)度為0.87(95%CI：0.76～0.99)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。加入空氣中SO2濃度因素，滯后0 d女性呼吸系統(tǒng)疾病死亡累積危險(xiǎn)度為2.25(95%CI：1.41～3.48)；滯后5 d死亡累積危險(xiǎn)度0.86(95%CI：0.75～0.97)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。加入O3、PM2.5因素，滯后0 d女性呼吸系統(tǒng)疾病死亡累積危險(xiǎn)度為2.52(95%CI：1.41～4.98)。見表5。

表5 空氣質(zhì)量因素與不同性別呼吸系統(tǒng)疾病死亡相關(guān)累積危險(xiǎn)度

2.3.4空氣質(zhì)量因素與不同年齡呼吸系統(tǒng)疾病死亡的關(guān)系 日均氣溫為20 ℃時(shí)，滯后0 d ≥60歲患者呼吸系統(tǒng)疾病死亡累積危險(xiǎn)度為1.75(95%CI：1.31～2.49)；滯后5 d死亡累積危險(xiǎn)度為0.89(95%CI：0.81～0.96),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。加入SO2因素后，滯后0 d≥60歲患者呼吸系統(tǒng)疾病死亡累積危險(xiǎn)度為1.82(95%CI：1.34～2.57),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；滯后5 d累積死亡危險(xiǎn)度為0.86(95%CI：0.80～0.96)。加入O3、PM2.5、PM10因素后≥60歲患者呼吸系統(tǒng)疾病死亡累積危險(xiǎn)度為2.13(95%CI：1.49～3.41)。日均氣溫為20 ℃時(shí)，加入SO2、NO2因素后，滯后0 d <60歲患者呼吸系統(tǒng)疾病死亡累積危險(xiǎn)度為3.34(95%CI：1.50～7.47)；滯后5 d死亡累積危險(xiǎn)度為0.68(95%CI：0.50～0.92)。加入O3、PM2.5、PM10因素時(shí)，滯后0 d≥60歲患者呼吸系統(tǒng)疾病死亡累積危險(xiǎn)度為0.58(95%CI：0.35～0.87)。

2.3.5空氣質(zhì)量因素與急、慢性呼吸系統(tǒng)疾病死亡的關(guān)系 日均氣溫為20 ℃時(shí)，滯后0 d急性呼吸系統(tǒng)疾病死亡累積危險(xiǎn)度為1.50(95%CI：1.00～2.25)。加入O3、PM2.5、PM10因素后，滯后0 d急性呼吸系統(tǒng)疾病死亡累積危險(xiǎn)度為1.63(95%CI：1.02～2.76),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。日均氣溫為20 ℃時(shí)，滯后0 d慢性呼吸系統(tǒng)疾病死亡累積危險(xiǎn)度為2.50(95%CI：1.50～3.75)。加入O3、PM2.5因素后，滯后0 d慢性呼吸系統(tǒng)疾病死亡累積危險(xiǎn)度為2.81(95%CI：1.34～5.21)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；滯后5 d慢性呼吸系統(tǒng)疾病死亡累積危險(xiǎn)度為0.99(95%CI：0.65～0.99)。見表6。

表6 空氣質(zhì)量因素與急、慢呼吸系統(tǒng)疾病死亡相關(guān)累積危險(xiǎn)度

3 討 論

本研究采用DLNM 模型探討了廣東省佛山市高明區(qū)日平均氣溫對(duì)居民呼吸系統(tǒng)疾病死亡的影響，空氣質(zhì)量因素與呼吸系統(tǒng)疾病死亡累積危險(xiǎn)度的滯后曲線呈“L”型。

從天氣情況看，廣東省佛山市高明區(qū)最高氣溫能達(dá)到39.9 ℃，并且強(qiáng)對(duì)流天氣頻發(fā)，受多個(gè)熱帶氣旋(妮妲、莎莉嘉、天鴿、帕卡、卡努等)影響；12月份至2月份受北方寒潮影響，天氣寒冷干燥，最低氣溫5.5 ℃，最低濕度50%。從空氣質(zhì)量看，廣東省佛山市高明區(qū)下設(shè)區(qū)級(jí)孔堂站和市級(jí)站2個(gè)站點(diǎn)，監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，SO2、NO2、PM2.5、PM10日均濃度分別為12.16、40.48、34.79、57.04 μg/m3，CO濃度的P95為1.3 mg/m3，O3日平均濃度的P95為193 μg/m3。年平均優(yōu)良天數(shù)為289 d，其中輕度污染天數(shù)為52 d，中度污染天數(shù)為10 d，重度污染天數(shù)為4 d。

本研究結(jié)果顯示，溫度、濕度、SO2、O3、PM2.5、PM10因素是影響廣東省佛山市高明區(qū)居民呼吸系統(tǒng)疾病死亡效應(yīng)的因素，與國內(nèi)相關(guān)研究結(jié)果一致[3-5]。氣溫、濕度和空氣污染物濃度增加滯后0～1 d呼吸系統(tǒng)疾病死亡風(fēng)險(xiǎn)增加2倍，但持續(xù)時(shí)間短，當(dāng)上述因素持續(xù)2～3 d時(shí)呼吸系統(tǒng)疾病死亡危險(xiǎn)度下降，持續(xù)5～10 d后危險(xiǎn)度又略有上升，滯后15 d死亡風(fēng)險(xiǎn)增加,但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。滯后2～6 d天氣和空氣質(zhì)量因素對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病死亡的影響下降，提示人體對(duì)空氣質(zhì)量因素具有耐受性，當(dāng)超過人體耐受程度，呼吸系統(tǒng)疾病死亡風(fēng)險(xiǎn)可能增加[6]。

高溫、高濕天氣滯后0～1 d呼吸系統(tǒng)疾病死亡風(fēng)險(xiǎn)增加1.3倍，當(dāng)合并有空氣中SO2污染物濃度升高時(shí)死亡風(fēng)險(xiǎn)增加1.7倍，O3、PM2.5污染物濃度升高死亡風(fēng)險(xiǎn)增加2.10倍，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。因此，高溫、高濕疊加空氣微粒因子濃度升高時(shí)對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病死亡危險(xiǎn)可能存在增強(qiáng)效應(yīng)。有研究表明，暴露在合并有SO2的顆粒物所造成的健康危害要比分別暴露在單一污染物中嚴(yán)重得多[7]。

慢性呼吸系統(tǒng)疾病患者相比急性患者對(duì)空氣質(zhì)量因子的敏感度更高，當(dāng)溫、濕度，SO2濃度短期內(nèi)升高時(shí)，慢性呼吸系統(tǒng)疾病患者死亡風(fēng)險(xiǎn)增加2.50倍，急性呼吸系統(tǒng)疾病死亡風(fēng)險(xiǎn)增加1.50倍；O3、PM2.5濃度升高慢性患者死亡風(fēng)險(xiǎn)增加2.81，急性患者死亡風(fēng)險(xiǎn)增加1.63倍，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

建議日均氣溫在20 ℃并持續(xù)1周以上或當(dāng)天氣溫大于或等于30 ℃時(shí)居民盡量減少外出，急性呼吸疾病患者應(yīng)同時(shí)做好防高溫與防霧霾工作[8]，而針對(duì)慢性呼吸疾病患者可在室內(nèi)增設(shè)空氣清新過濾機(jī)，減少因突發(fā)高溫或持續(xù)空氣污染濃度升高造成的急性健康損害，甚至死亡。衛(wèi)生部門應(yīng)采取積極的應(yīng)對(duì)措施，了解天氣和空氣質(zhì)量因素影響，進(jìn)行綜合分析和評(píng)估工作，應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的急性疾病事件。氣象部門應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)，及時(shí)發(fā)布高溫預(yù)警信號(hào)及相關(guān)防御指引，適時(shí)加大預(yù)報(bào)時(shí)段密度。

本研究結(jié)果顯示，當(dāng)日均氣溫低于10 ℃時(shí)，滯后3～5 d時(shí)隨著溫度降低1 ℃呼吸系統(tǒng)疾病死亡危險(xiǎn)度隨之增加0.1倍，提示低溫對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病死亡風(fēng)險(xiǎn)存在滯后影響，與國內(nèi)相關(guān)研究結(jié)果一致[9-11]。因此，當(dāng)預(yù)計(jì)未來2～4 d日均氣溫低于10 ℃時(shí)可能會(huì)對(duì)人群健康造成影響。建議衛(wèi)生、氣象部門及時(shí)發(fā)布低溫預(yù)警消息及相關(guān)防御指引，同時(shí),居民應(yīng)加強(qiáng)自我保健意識(shí)，呼吸系統(tǒng)疾病患者在有條件的情況下需監(jiān)測(cè)生命體征，減少因低溫造成的健康損害，甚至死亡。

本研究結(jié)果顯示，天氣和空氣質(zhì)量因素對(duì)死亡的影響具有性別差異。溫、濕度和空氣污染物濃度增加女性患者短期死亡風(fēng)險(xiǎn)增加2倍，男性患者死亡風(fēng)險(xiǎn)增加1.52倍，提示女性發(fā)生呼吸系統(tǒng)疾病短期死亡危險(xiǎn)度高于男性，可能為女性對(duì)氣溫變化和空氣污染物的敏感性高于男性[12]。

本研究結(jié)果顯示，天氣和空氣質(zhì)量因素對(duì)不同年齡組人群間死亡的影響存在差異，≥60歲老年人群易受高溫天氣、高濕度和O3、PM2.5、PM10空氣污染物濃度因素影響，發(fā)生呼吸系統(tǒng)疾病短期死亡風(fēng)險(xiǎn)增加2.13倍[13]。低溫滯后3～5 d時(shí)老年人的呼吸系統(tǒng)疾病死亡風(fēng)險(xiǎn)隨氣溫降低而增加，老年人對(duì)氣溫改變的耐受性和中樞調(diào)節(jié)能力降低，可能是老年人群發(fā)生呼吸系統(tǒng)疾病死亡風(fēng)險(xiǎn)增加的原因[14]。值得注意的是，當(dāng)綜合考慮SO2、O3這些空氣污染因素時(shí)，低溫對(duì)老年人造成的死亡風(fēng)險(xiǎn)增加。因此，老年人需時(shí)刻關(guān)注天氣預(yù)報(bào)，根據(jù)氣溫變化增減衣服，當(dāng)氣溫持續(xù)降低時(shí)須減少外出頻率，出門時(shí)注意保暖并且戴上口罩。另外，青壯年人群雖然對(duì)熱的耐受能力比老年人強(qiáng)，但由于工作原因可能更易暴露于室外環(huán)境，對(duì)低溫干燥環(huán)境合并空O3、微?？諝馕廴荆邷馗邼窈喜O2、NO2空氣污染2種天氣情況的敏感性更高[15]，因此，有關(guān)部門應(yīng)針對(duì)不同職業(yè)特點(diǎn)制定高或低氣溫防御指引。