寧波市大氣可吸入顆粒物對人群死亡短期影響的歸因風險評估

賀天鋒 黃婧 李國星等

摘要：目的 評估寧波市大氣可吸入顆粒物（PM¹⁰）短期暴露造成人群死亡的歸因風險。方法 收集寧波市2011—2015年人群死亡、空氣污染和氣象資料，利用時間序列研究方法和分布滯后非線性模型，分析PM₁₀短期暴露造成人群死亡的超額危險度、歸因死亡人數(shù)和人群歸因分值。結(jié)果 PM₁₀短期濃度升高與人群死亡數(shù)增加相關(guān)，效應(yīng)存在明顯的滯后性和持續(xù)性，日均濃度每升高10μg/m³，總死亡累積4 d（Lag0～3）的超額危險度為0.35%（95%CI：0.16%～0.53%）。寧波市2011—2015年歸因于PM₁₀短期暴露的總死亡人數(shù)為3972例（95%CI：1877～6032），人群歸因分值為2.15%（95%CI：1.02%～3.27%）。呼吸系統(tǒng)疾病對PM¹⁰。更為敏感，其歸因死亡人數(shù)和人群歸因分值分別為1 323例（95%C/：619～1 990）和4.68%（95%CI：2.19%～7.03%）；女性和高年齡組人群的歸因風險分別高于男性和低年齡組。如果將PM¹⁰日均濃度控制在150μg/m³和100μg/m³限值以內(nèi)，人群歸因風險將分別下降25.45%和53.07%。結(jié)論 PM₁₀濃度變化對健康有較大的影響，應(yīng)立即采用有效的控制措施。

關(guān)鍵詞：空氣污染；顆粒物；歸因風險；分布滯后非線性模型 中圖分類號：R122 文獻標志碼：A

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，空氣污染問題日益嚴重，對人群健康造成了極大威脅。大氣顆粒物被認為是我國最主要的空氣污染因子，國內(nèi)外已有大量研究證實顆粒物短期暴露與人群死亡率升高相關(guān)。但目前已有的研究多數(shù)局限于采用率的指標評估顆粒物和死亡的關(guān)系，如相對危險度或比值比等，這些指標反映了顆粒物每單位濃度升高時的效應(yīng)，卻并未考慮到研究地區(qū)的污染強度和暴露人群數(shù)量。因此，無法準確反映顆粒物造成的整體疾病負擔。盡管已有部分學者開展了大氣顆粒物的疾病負擔評估研究，卻并未考慮顆粒物的滯后效應(yīng)，或者缺乏對不同疾病類別和人群類別的分析。因此，對這方面還需要開展進一步的研究。寧波市是我國長三角地區(qū)南翼經(jīng)濟中心，本研究擬利用寧波市數(shù)據(jù)，定量評估大氣可吸入顆粒物（PM₁₀）短期暴露造成的人群死亡歸因風險。

1資料與方法

1.1資料來源

死因資料來源于寧波市疾病預(yù)防控制中心，包括2011—2015年全市死因監(jiān)測個案數(shù)據(jù)。按照性別和年齡（<65歲組，≥65歲組）進行人群分層，并依據(jù)國際疾病分類標準編碼（ICD-10）挑選出心血管疾病死亡（100-199）、呼吸系統(tǒng)疾病死亡（J00～J99）和其他疾病死亡進行分層分析。同期大氣可吸入顆粒物（PM₁₀）的日均濃度由寧波市環(huán)境監(jiān)測中心提供，通過全市各個監(jiān)測站點的數(shù)據(jù)求得區(qū)域算術(shù)平均值，作為人群污染物日均暴露量。氣象資料來源于寧波市氣象局，變量包括日均氣溫、日均相對濕度和日均氣壓，同樣采用區(qū)域算術(shù)平均值作為人群氣象因子日均暴露量。

1.2研究方法

1.2.1基本假設(shè) 根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）發(fā)布的《空氣質(zhì)量準則》，PM₁₀年均濃度準則值為20μg/m³，低于該限值時認為PM₁₀對健康幾乎沒有影響。同時根據(jù)已有文獻中通常將PM₁₀與死亡的關(guān)系設(shè)為線性，因此，本研究假設(shè)PM₁₀與死亡的暴露-反應(yīng)關(guān)系為以20μg/m³為閾值的線性函數(shù)。

1.2.2 PM₁的短期效應(yīng) 時間序列分析是當前研究空氣污染短期影響的主要方法，其原理是在控制時間趨勢等混雜因素的基礎(chǔ)上，比較暴露因素的短期變化和健康結(jié)局的變化是否存在關(guān)聯(lián)?；灸Ｐ蜆?gòu)建如下：

利用赤池信息準則（Akaike information criteri-on，AIC）確定交叉基函數(shù)中的自由度，選擇相對危險度（RR）和超額危險度（ER）作為PM₁₀短期效應(yīng)評價指標，本研究中ER表示為PM₁₀每升高10μg/m³造成死亡增加的百分比，計算方法如下：ER=（RR-1）×100%=[exp（β）-1]×100%

1.2.3 PM₁₀的歸因風險 歸因風險的基礎(chǔ)指標是歸因人數(shù)（attribute number，AN）和人群歸因分值（attribute fraction，AF）。本研究中AF表示由于PM₁₀短期暴露造成的超額死亡人數(shù)占總死亡的比例，也可理解為如果人群不再暴露于PM₁₀時，相應(yīng)死亡減少的數(shù)量占總死亡的比例。兩者的計算方法分別如下：

根據(jù)WHO《空氣質(zhì)量準則》中不同過渡時期的目標值，本研究分別選擇150、100、75、50μg/m³作為PMI。日均濃度控制限值，并分析了當超出該限值時所對應(yīng)的PM₁₀短期暴露對總死亡影響的歸因風險大小。

1.2.4敏感性分析 由于WHO和環(huán)境空氣質(zhì)量標準（GB 3095—2012）均將50μg/m³設(shè)為PM¹⁰日均濃度準則值，同時部分研究也將0μg/m³作為顆粒物危害評估基線。因此，本研究也采用了50μg/m³和0μg/m³作為PM₁₀閾值進行敏感性分析。為驗證模型的穩(wěn)定性，本研究改變了模型中PM¹⁰最長滯后時間（5～10 d）、PM₁₀滯后時間的自由度（3～5）、時間變量的自由度（6～8）、溫度的自由度（3～6）、濕度和氣壓的自由度（3～6）進行敏感性分析，結(jié)果均使用ER表示。

1.3統(tǒng)計學分析

研究中采用R3.1.1軟件進行統(tǒng)計分析，分布滯后非線性模型采用“dlnm”程序包。檢驗水準α=0.05。

2結(jié)果

2.1一般情況

寧波市2011—2015年共監(jiān)測到死亡人數(shù)184 542例，其中心血管疾病共死亡52415例，呼吸系統(tǒng)疾病共死亡28 302例，其余人群死亡和氣象資料的一般情況見表1。研究期間PM₁₀日均濃度為（80.48±49.69）μg/m³，其中超過WHO《空氣質(zhì)量準則》年均濃度準則值（20μg/m³）共1814 d，占總天數(shù)的99.34%。PM₁₀日均濃度的時間分布趨勢呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性，冬季污染嚴重，夏季污染較輕。見圖1。

2.2 PM₁₀的短期效應(yīng)（圖2）

PM₁₀對人群死亡的影響具有明顯的滯后性。在滯后1～3 d時PM₁₀和總死亡的關(guān)聯(lián)有統(tǒng)計學意義（P<0.05），滯后1 d時效應(yīng)最強；PM₁₀每升高10μg/m³，累積4 d（Lag0～3）可造成總死亡增加0.35%（95%CI：0.16%～0.53%）。根據(jù)研究假設(shè)，PM₁₀與總死亡累積4 d的暴露一反應(yīng)關(guān)系如圖3所示，閾值（20μg/m³）以下PM₁₀效應(yīng)為零，超過閾值后死亡的相對危險度呈線性上升。

2.3 PM₁₀短期暴露的歸因風險

當以20μg/m³作為PM₁₀閾值時，2011—2015年寧波市歸因于PM₁₀短期暴露的總死亡人數(shù)為3972例（95%CI：1 877～6 032），人群歸因分值為2.15%（95%CI：1.02～3.27%）。不同人群組別中，女性和I>65歲年齡組的歸因風險分別高于男性和<65歲年齡組，兩者的人群歸因分值分別為2.91%和2.84%。呼吸系統(tǒng)疾病的歸因風險高于心血管疾病，歸因死亡人數(shù)和人群歸因分值分別為1323例和4.68%。其他疾病歸因于PM₁₀短期暴露的死亡人數(shù)共為1505例，人群歸因分值為1.45%。見表2。

2011—2015年歸因于PM₁₀短期暴露的總死亡人數(shù)分別為795、671、1145、672、689例，其時間分布趨勢與PM₁₀日均濃度分布一致。冬季歸因死亡人數(shù)較多，共為1 663例，占總歸因人數(shù)的41.86%；夏季人數(shù)較少，共457例，占總歸因人數(shù)的11.50%。見圖4。

寧波市2011—2015年P(guān)M₁₀日均濃度超過150μg/m³共148 d，占總天數(shù)的8.11%，其所對應(yīng)的歸因人數(shù)為1011例，占總歸因人數(shù)的25.45%；超過100μg/m³共444 d，占總天數(shù)的24.32%，所對應(yīng)的歸因死亡人數(shù)為2108例，占總歸因人數(shù)的53.07%；超過50μg/m³共1313 d，占總天數(shù)的71.91%，所對應(yīng)的歸因死亡人數(shù)為3671例，占總歸因人數(shù)的92.42%。見表3。

2.4敏感性分析

當改變PM₁₀閾值、時間變量的自由度、氣象變量的自由度等參數(shù)時，其效應(yīng)均未發(fā)生較大改變，結(jié)果顯示模型穩(wěn)定性較好。見表4。

3討論

空氣污染造成的人群健康風險已成為當前政府及公眾高度關(guān)注的問題，及時開展本地區(qū)空氣污染對人群健康的影響研究，為決策者制定相應(yīng)政策提供理論依據(jù)，具有重要的公共衛(wèi)生學意義。本研究在以往分析顆粒物每單位濃度的效應(yīng)基礎(chǔ)上，結(jié)合寧波市本地空氣污染濃度和人群暴露數(shù)量，定量評估了寧波市近幾年歸因于PM₁₀短期暴露的人群死亡數(shù)量和人群歸因分值。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PM₁₀每升高10μg/m³，累積4 d（Lag0～3）可造成總死亡增加0.35%（95%CI：0.16%～0.53%），此效應(yīng)大小與中國其他城市的研究結(jié)果接近。寧波市2011—2015年歸因于PM₁₀短期暴露的死亡人數(shù)共3972例，占總死亡人數(shù)的2.15%，表明空氣污染已經(jīng)給人群健康造成了較大損失。

目前認為敏感人群數(shù)小時或數(shù)天的高濃度暴露即可引起心肌梗死或心力衰竭，與以往文獻一致。本研究發(fā)現(xiàn)，呼吸系統(tǒng)疾病和心血管疾病對顆粒物污染均較其他疾病更為敏感，兩者由于PM₁₀短期暴露造成的人群歸因分值均高于其他疾病。其中呼吸系統(tǒng)疾病受到的影響更強，大約每20個呼吸系統(tǒng)疾病死亡病例中就有1個是因PM₁₀短期暴露造成的。已有較多的證據(jù)表明，老年人是空氣污染的敏感人群，本研究結(jié)論與以往一致。同時，研究發(fā)現(xiàn)女性受到PM₁₀的影響比男性更強，兩者的歸因分值分別為2.91%和1.56%，此機制尚不清楚，可能與兩者生活習慣、肺功能、內(nèi)分泌改變等差異有關(guān)。

污染物濃度差異同樣會導(dǎo)致整體疾病負擔不同，寧波市2012年和2013年的PM₁₀年均濃度分別為71.46μg/m³和107.43μg/m³，造成的歸因死亡人數(shù)分別為671和1145例，相差近1倍。據(jù)此類推，由于中國各地顆粒物濃度和暴露人數(shù)不同，造成的疾病負擔會存在較大差異，如李湉湉等的研究發(fā)現(xiàn)，2013年1月北京、上海、廣州、西安PM_2.5日均濃度分別為240、83、94、210μg/m³，歸因死亡人數(shù)分別為725、296、310、85例。與其他國家相比，中國具有眾多的暴露人口和較高的顆粒物濃度，因此整體歸因疾病負擔會更加嚴重。本研究同時發(fā)現(xiàn)，如果采取及時有效措施降低空氣污染濃度，將會獲得較大的人群健康收益。如將PMI。日均濃度均控制在150μg/m³以下時，即能夠降低25.45%的歸因風險；而當濃度控制在100μg/m³以下時，歸因風險將下降一半以上。

本研究方法建立在一系列的假設(shè)基礎(chǔ)上，其結(jié)果仍存在一些局限性。首先研究中只評估了PM₁₀短期暴露的歸因風險，而國外隊列研究顯示顆粒物的長期效應(yīng)可能更強。因此，本研究發(fā)現(xiàn)的歸因風險僅僅是PM₁₀疾病負擔中的一小部分。此外，以往文獻發(fā)現(xiàn)高溫可能會增強PM₁₀的效應(yīng)，如果考慮PM₁₀與氣溫的交互作用，夏季的歸因風險可能比研究中估計的更強。但與以往研究相比，本研究不再局限于分析PM₁₀單位濃度的效應(yīng)，而是定量評估了PM₁₀短期暴露的整體疾病，并比較了不同疾病和人群的差異，研究結(jié)果能夠為決策者制定相關(guān)環(huán)境防控政策提供理論依據(jù)，具有一定的創(chuàng)新性和實用性。