蘭州市空氣污染對(duì)居民呼吸系統(tǒng)疾病急診量的影響

劉玉榮，董繼元

蘭州大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院勞動(dòng)衛(wèi)生與環(huán)境衛(wèi)生研究所，蘭州 730000

隨著中國(guó)近30年經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的快速發(fā)展，空氣質(zhì)量日益惡化，空氣污染已成為影響我國(guó)居民健康的主要危害因素之一。在人體的各種系統(tǒng)中，與外界環(huán)境接觸最頻繁、接觸面積最大的是呼吸系統(tǒng)。多項(xiàng)流行病學(xué)和臨床研究均表明，短期和長(zhǎng)期的大氣污染物暴露會(huì)增加呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，主要表現(xiàn)為入院率、死亡率升高[1-2]。相對(duì)于每日住院或死亡人數(shù)數(shù)據(jù)，醫(yī)療機(jī)構(gòu)門(mén)診急診數(shù)據(jù)覆蓋人群范圍廣，可更靈敏地反映大氣污染物對(duì)人群健康的急性效應(yīng)，更具實(shí)用性和精確性。

國(guó)外研究顯示，大氣污染物濃度的增加會(huì)導(dǎo)致兒童、成人和老年人上呼吸道感染、下呼吸道感染、肺炎、慢性阻塞性肺疾病、哮喘等呼吸系統(tǒng)疾病急診量不同程度的增加[3-12]。國(guó)內(nèi)上海[13]、濟(jì)南[14]、廣州[15]、北京[16]等城市的研究均表明，大氣污染物與呼吸系統(tǒng)疾病急診量的增加有關(guān)。從空氣污染物種類(lèi)來(lái)看，國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要關(guān)注可吸入顆粒物(PM10)、二氧化氮(NO2)、二氧化硫(SO2)對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病的影響。從研究區(qū)域來(lái)看，國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究多集中于發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)。從研究對(duì)象來(lái)看，國(guó)內(nèi)外的研究對(duì)象也都多為特定人群，如兒童、老人。從疾病劃分來(lái)看，國(guó)內(nèi)外學(xué)者多選擇一或兩種呼吸系統(tǒng)疾病加以研究，缺少對(duì)不同類(lèi)型呼吸系統(tǒng)疾病的分析。同時(shí)，由于空氣污染物組成成分及當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件、居民易感性等存在差異，不同地區(qū)得出的結(jié)論并不能完全外推至其他地區(qū)。綜上，國(guó)內(nèi)外缺乏對(duì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)全人群的空氣污染與呼吸系統(tǒng)疾病急診量的研究。

甘肅省蘭州市深居西北內(nèi)陸，特有的盆地地形、特殊的氣象條件等因素使蘭州空氣污染物不易擴(kuò)散。隨著2012年全國(guó)空氣污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的開(kāi)展和《蘭州市2015年度空氣污染防治實(shí)施方案》的實(shí)施，近年來(lái)蘭州市的空氣污染狀況得到明顯改善，空氣污染物構(gòu)成發(fā)生了變化，2013至2019年蘭州市SO2、細(xì)顆粒物(PM2.5)和PM10濃度呈下降趨勢(shì)，NO2、一氧化碳(CO)和臭氧(O3)濃度呈上升趨勢(shì)，PM2.5和O3是蘭州市的主要污染物，已有學(xué)者對(duì)蘭州市空氣污染與住院效應(yīng)[17]、門(mén)診效應(yīng)[18]進(jìn)行了報(bào)道。但選擇的空氣污染物只有其中1或幾種，不夠全面，并且沒(méi)有對(duì)新的空氣污染物PM2.5、CO以及O3的每日最大8 h濃度(O38h)對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病急診量的影響進(jìn)行系統(tǒng)研究。此外，年齡、性別和季節(jié)等因素對(duì)大氣污染的健康效應(yīng)是否存在差異亦未深入探討。本研究采用時(shí)間序列分析方法中的廣義相加模型(generalized additive model，GAM)，定量評(píng)估了蘭州市空氣污染物(PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO以及O38h)對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病急診量的影響，分析了不同性別、年齡居民和不同季節(jié)污染物對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病急診量影響的差異，以期為蘭州市因大氣污染致呼吸系統(tǒng)疾病的防治提供理論依據(jù)。

資料和方法

資料來(lái)源根據(jù)蘭州市主城區(qū)綜合醫(yī)院門(mén)診量及地理位置，選擇電子病歷系統(tǒng)完善的3家三級(jí)甲等綜合醫(yī)院作為數(shù)據(jù)來(lái)源。3所醫(yī)院位于蘭州市區(qū)東部和西部(圖1)，交通便利，附近均為蘭州市人口密集居住區(qū)。此外，3所醫(yī)院設(shè)備先進(jìn)、醫(yī)療科室齊全、業(yè)務(wù)技術(shù)力量雄厚，是蘭州市規(guī)模最大的綜合醫(yī)院，在治療呼吸道疾病方面享有良好的聲譽(yù)，日常急診量占蘭州市居民呼吸系統(tǒng)疾病急診量的比例超過(guò)80%。因此本研究急診就診量樣本數(shù)據(jù)具有很好的代表性，能夠較好地反映蘭州市常見(jiàn)呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病情況。收集2013年1月1日至2017年12月31日上述3家綜合性醫(yī)院呼吸系統(tǒng)疾病急診逐日就診資料，包括居住地址、接診完善各項(xiàng)檢查后的最終疾病診斷、性別、年齡、就診日期等信息。按照國(guó)際疾病分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)第十版(ICD-10)篩選呼吸系統(tǒng)疾病的病例(J00～J99)，將ICD-10編碼為J00～J99的個(gè)案全部納入此次研究中，主要包括上呼吸道感染、下呼吸道感染、慢性阻塞性肺疾病、肺炎和哮喘等，研究過(guò)程中將居住地址不是蘭州市的患者予以剔除。

空氣數(shù)據(jù)收集從全國(guó)城市空氣質(zhì)量實(shí)時(shí)發(fā)布平臺(tái)(http：//106.37.208.233：20035/)收集2013年1月1日至2017年12月31日蘭州市空氣質(zhì)量日?qǐng)?bào)數(shù)據(jù)，選取蘭州市主城區(qū)逐日監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，包括PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3的每日最大8 h濃度(O38h)和CO。大氣污染物資料來(lái)源于3個(gè)國(guó)控監(jiān)測(cè)站，分別為省建職工醫(yī)院、鐵路設(shè)計(jì)院、生物制品研究所。先計(jì)算得出各監(jiān)測(cè)站點(diǎn)各污染物24 h算術(shù)平均濃度，再平均所有監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)作為蘭州市該天的污染物濃度值，3個(gè)國(guó)控監(jiān)測(cè)站收集數(shù)據(jù)完整性和一致性均符合國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)規(guī)范要求，收集數(shù)據(jù)無(wú)異常大或異常小的數(shù)值，具有較好的準(zhǔn)確性。3個(gè)站點(diǎn)集中在蘭州主城區(qū)內(nèi)(圖1)，能有效反映整個(gè)蘭州市的空氣污染情況，本研究將3個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)污染物逐日濃度平均值作為蘭州市人群的每日平均污染物暴露濃度。對(duì)于空氣污染數(shù)據(jù)中的缺失值，采用線性?xún)?nèi)插法進(jìn)行填補(bǔ)，缺失值填補(bǔ)比例0.63%。

圖1 蘭州市醫(yī)院和空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)站的分布情況Fig 1 Geographic location of hospitals and air monitoring sites in Lanzhou

描述性統(tǒng)計(jì)分析對(duì)研究期間的氣象指標(biāo)、大氣污染物濃度和呼吸系統(tǒng)疾病急診量進(jìn)行描述性分析。分析指標(biāo)有均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差、最小值、最大值和四分位數(shù)(P25、P50、P75)。采用Spearman秩相關(guān)分析大氣污染物與氣象因素之間的相關(guān)性。

統(tǒng)計(jì)模型建立采用基于Poisson回歸的GAM分析大氣污染物對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病日急診人次的影響，所構(gòu)建的模型使用自然樣條平滑函數(shù)控制每日急診就診人次、日均氣溫和相對(duì)濕度、時(shí)間序列中的長(zhǎng)期趨勢(shì)、季節(jié)趨勢(shì)，同時(shí)將“星期幾效應(yīng)”和“節(jié)假日效應(yīng)”作為啞變量引入模型，基本模型如下：Log[E(Yt)]=α+βZt+ns(time,df)+ns(Tempt,df)+ns(RHt,df)+αs.factor(dow)+as.factor(holiday)。Yt為第t日急診就診人次，E(Yt)為第t日就診數(shù)期望值，α為該模型的截距，Zt為第t日的大氣污染物，β為回歸系數(shù)，ns為自然樣條平滑函數(shù)，time為時(shí)間變量，Tempt為第t日平均溫度，RHt為第t日平均濕度，dow為星期幾效應(yīng)，holiday為節(jié)假日效應(yīng)。自由度的選擇基于赤池信息法則(Akaikes information criterion，AIC)確定[14-16]，最終納入模型的時(shí)間、溫度、濕度自由度分別7、3、3。時(shí)間變量time每年自由度取7，5年總自由度=7×5=35。

根據(jù)模型估算的PM2.5、PM10、SO2、NO2、O38h及CO的回歸系數(shù)β，計(jì)算當(dāng)某一污染物濃度增加ΔC=10 μg/m3(CO為1 mg/m3)時(shí)居民呼吸系統(tǒng)疾病急診量增加的超額危險(xiǎn)度(excess risk，ER)：ER=[EXP(ΔC×β)-1]×100%。

敏感性分析選擇大氣污染物作用的最強(qiáng)滯后時(shí)間，擬合雙污染物模型(將某兩種污染物同時(shí)納入模型分析)觀察單污染物模型的穩(wěn)健性，評(píng)價(jià)其他污染物對(duì)所關(guān)注污染物健康效應(yīng)估計(jì)的影響。同時(shí)采用單污染物模型確定的大氣污染物影響最強(qiáng)滯后時(shí)間，通過(guò)改變時(shí)間變量自由度(df=6～10)來(lái)評(píng)價(jià)模型結(jié)果的穩(wěn)定性。研究采用 R3.4.4 軟件mgcv軟件包進(jìn)行分析，檢驗(yàn)水準(zhǔn)為0.05。

結(jié) 果

急診就診人次2013～2017年，蘭州市醫(yī)院呼吸系統(tǒng)疾病急診就診人次為124 871，全人群日均急診就診人次為69±52，其中上呼吸道感染、下呼吸道感染、慢性阻塞性肺疾病、肺炎、哮喘分別為21±18、11±8、4±2、5±3、2±1；男性略高于女性，0～14歲兒童急診就診人次高于其他年齡人群(表1)。

表1 2013～2017 年蘭州市呼吸系統(tǒng)疾病急診量描述性分析Table 1 Descriptive statistics of emergency room visits for respiratory diseases in Lanzhou during 2013-2017

空氣污染物質(zhì)量濃度和氣象指標(biāo)2013～2017年，PM2.5、PM10、SO2、NO2、O38h和CO的日均濃度分別為(53.91±29.71)μg/m3、(125.5±84.53)μg/m3、(23.54±16.94)μg/m3、(44.15±17.32)μg/m3、(41.47±29.36)μg/m3和(1.30±0.78)mg/m3，與GB3095-2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)濃度限值比較均未超標(biāo)。日均溫度(11.54±9.79)℃，日均相對(duì)濕度(50.11±15.49)%(表2)。

表2 2013～2017 年空氣污染物及氣象因素描述性分析Table 2 Descriptive statistics of air pollutant levels and meteorological variables in Lanzhou during 2013-2017

空氣污染物和氣象因素之間的相關(guān)性分析Spearman相關(guān)分析結(jié)果表明，PM2.5、PM10與相對(duì)濕度、平均溫度和O38h呈顯著負(fù)相關(guān)(P均<0.01)，與SO2、NO2和CO呈顯著正相關(guān)(P均<0.01)；溫度除了與O38h呈顯著正相關(guān)以外，與其他污染物和相對(duì)濕度均呈顯著負(fù)相關(guān)(P均<0.01)。PM2.5與PM10的相關(guān)性最強(qiáng)，r=0.78(表3)。

表3 2013～2017年蘭州市空氣污染物與氣象因素的Spearman相關(guān)分析Table 3 Spearman’s correlation coefficients between daily air pollutants and meteorological variables in Lanzhou during 2013-2017

單污染模型分析蘭州市空氣中的PM2.5、PM10、SO2、NO2、O38h以及CO濃度水平對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病急診人次有顯著影響，各污染物對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病急診人次影響的 ER值及95%CI的變化規(guī)律不同且存在不同滯后效應(yīng)。PM2.5在滯后當(dāng)天(lag0)、滯后第1天(lag1)、滯后第2天(lag2)以及累計(jì)滯后1～7 d(lag 01～07)對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病急診量有顯著影響，以累計(jì)滯后第2天(lag 02)時(shí)影響最大；PM2.5濃度每增加10 μg/m3，呼吸系統(tǒng)疾病急診量增加0.900%(95%CI：0.573%～1.249%)。PM10在滯后1～4 d(lag1～4)對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病急診量有顯著影響，在滯后第2天(lag2)達(dá)到最大值；PM10濃度每增加10 μg/m3，呼吸系統(tǒng)疾病急診量增加0.083%(95%CI：0.012%～0.153%)。NO2在滯后4～6 d(lag 4～6)對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病急診人次增加有顯著影響，在滯后第6天(lag 6)達(dá)到最大值；NO2濃度每增加10 μg/m3，呼吸系統(tǒng)疾病急診量增加1.293%(95%CI：0.867%～1.720%)。SO2在滯后當(dāng)天(lag 0)、滯后1～5 d(lag1～5)、累計(jì)滯后1～7 d(lag 01～07)對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病急診量有顯著影響，在累計(jì)滯后第6天(lag06)達(dá)到最大值；SO2濃度每增加10 μg/m3，呼吸系統(tǒng)疾病急診量增加3.851%(95%CI：2.675%～5.041%)。O38h在滯后2～7 d(lag 2～7)、累計(jì)滯后4～7 d(lag 04～07)對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病急診量有顯著影響，在累計(jì)滯后第7天(lag07)達(dá)到最大值；O38h濃度每增加10 μg/m3，呼吸系統(tǒng)疾病急診量增加0.737%(95%CI：0.129%～1.348%)。CO在滯后當(dāng)天(lag 0)、累計(jì)滯后第1天(lag 01)和累計(jì)滯后第2天(lag 02)對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病急診量有顯著影響，在滯后當(dāng)天(lag 0)達(dá)到最大值；CO濃度每增加1 mg/m3，呼吸系統(tǒng)疾病急診量增加2.556%(95%CI：1.493%～3.629%)(表4)。

表4 大氣污染物在不同滯后天數(shù)時(shí)呼吸系統(tǒng)疾病急診量的單因素廣義相加模型分析Table 4 The single-factor generalized additive model analysis of the effects of air pollutants on the emergency room visits for respiratory diseases in the cases of different lag days

根據(jù)單污染物模型的滯后效應(yīng)分析結(jié)果，選擇影響最大的滯后時(shí)間(PM2.5為lag02，PM10為lag2，NO2為lag6，SO2為lag06，O38h為lag07，CO為lag0)進(jìn)行分層研究，結(jié)果顯示：按性別分層分析，春季時(shí)PM2.5(男：t=2.841，P=0.104；女：t=3.016，P=0.093)、PM10(男：t=2.554，P=0.361；女：t=2.674，P=0.339)、SO2(男：t=2.153，P=0.293；女：t=2.555，P=0.300)、NO2(男：t=2.001，P=0.313；女：t=2.480，P=0.152)、O38h(男：t=3.001，P=0.164；女：t=3.100，P=0.137)及CO(男：t=3.105，P=0.110；女：t=2.155，P=0.100)對(duì)不同性別呼吸系統(tǒng)疾病急診量無(wú)顯著影響；夏季時(shí)，NO2(男：t=4.006，P<0.001；女：t=3.871，P=0.001)、O38h(男：t=4.751，P<0.001；女：t=4.750，P<0.001)對(duì)男性呼吸系統(tǒng)疾病急診量的影響明顯大于女性；秋季時(shí)，PM2.5(男：t=3.320，P=0.010；女：t=3.117，P=0.004)對(duì)男性呼吸系統(tǒng)疾病急診量的影響明顯大于女性，CO(男：t=3.927，P=0.001；女：t=4.334，P<0.001)對(duì)女性呼吸系統(tǒng)疾病急診量的影響明顯大于男性；冬季時(shí)，PM2.5(男：t=3.124，P=0.019；女：t=3.418，P=0.007)、PM10(男：t=2.980，P=0.160；女：t=2.997，P=0.013)對(duì)女性呼吸系統(tǒng)疾病急診量的影響明顯大于男性，SO2(男：t=4.101，P<0.001；女：t=3.820，P<0.001)對(duì)男性呼吸系統(tǒng)疾病急診量的影響明顯大于女性，O38h(男：t=3.660，P=0.022；女：t=3.517，P=0.018)對(duì)男性呼吸系統(tǒng)疾病急診量明顯大于女性，CO(男：t=4.117，P=0.001；女：t=4.629，P<0.001)對(duì)女性呼吸系統(tǒng)疾病急診量的影響明顯大于男性(表5)。

表5 最大滯后時(shí)間下不同季節(jié)空氣污染物對(duì)不同性別呼吸系統(tǒng)疾病急診量的影響Table 5 The effects of air pollutants on the emergency room visits for respiratory diseases by gender in different seasons in the case of maximum lag days

t=2.220，P=0.200；≥65歲：t=2.415，P=0.165)、PM10(0～14歲：t=3.010，P=0.092；15～64歲：t=3.007，P=0.100；≥65歲：t=2.412，P=0.254)、SO2(0～14歲：t=2.407，P=0.099；15～64歲：t=2.550，P=0.083；≥65歲：t=2.613，P=0.107)、CO(0～14歲：t=3.006，P=0.077；15～64歲：t=2.814，P=0.100；≥65歲：t=2.011，P=0.150)對(duì)不同年齡組人群呼吸系統(tǒng)疾病急診量無(wú)顯著影響。秋季時(shí)，PM2.5(t=4.120，P<0.001)、PM10(t=4.008，P<0.001)日均濃度的增加使0～14歲人群呼吸系統(tǒng)疾病急診就診人次明顯增加；當(dāng)暴露于PM2.5、PM10時(shí)，0～14歲人群急診就診風(fēng)險(xiǎn)明顯高于15～64歲和≥65歲組；SO2(0～14歲：t=2.815，P=0.116；15～64歲：t=2.400，P=0.107；≥65歲：t=2.456，P=0.110)、NO2(0～14歲：t=2.370，P=0.164；15～64歲：t=2.305，P=0.158；≥65歲：t=2.016，P=0.120)、O38h(0～14歲：t=2.111，P=0.107；15～64歲：t=2.168，P=0.155；≥65歲：t=1.909，P=0.160)、CO(0～14歲：t=2.552，P=0.120；15～64歲：t=2.400，P=0.109；≥65歲：t=2.010，P=0.170)對(duì)不同年齡組人群呼吸系統(tǒng)疾病急診量無(wú)顯著影響。冬季時(shí)，PM2.5(0～14歲：t=3.520，P=0.008；15～64歲：t=3.697，P=0.011)、PM10(0～14歲：t=3.840，P<0.001；15～64歲：t=3.621，P<0.001)、CO(0～14歲：t=4.102，P=0.002；15～64歲：t=3.822，P=0.001)日均濃度的增加使0～14歲和15～64歲組人群呼吸系統(tǒng)疾病急診就診人次顯著增加，0～14歲人群急診就診風(fēng)險(xiǎn)明顯高于15～64歲和≥65歲組；SO2(t=4.570，P<0.001)對(duì)0～14歲呼吸系統(tǒng)疾病急診量的影響明顯大于15～64歲和≥65歲組；NO2(0～14歲：t=2.331，P=0.116；15～64歲：t=2.015，P=0.200；≥65歲：t=3.008，P=0.076)、O38h(0～14歲：t=3.082，P=0.107；15～64歲：t=2.001，P=0.150；≥65歲：t=2.850，P=0.143)對(duì)不同年齡組人群呼吸系統(tǒng)疾病急診量無(wú)顯著影響(表6)。

表6 最大滯后時(shí)間下不同季節(jié)空氣污染物對(duì)不同年齡呼吸系統(tǒng)疾病急診量的影響Table 6 The effects of air pollutants on the emergency room visits for respiratory diseases by age in different seasons in the case of maximum lag days

按年齡分層分析，春季時(shí)，PM2.5(t=3.920，P=0.001)、CO(t=4.300，P<0.001)日均濃度的增加使0～14歲人群呼吸系統(tǒng)疾病急診就診人次顯著增加；當(dāng)暴露于PM2.5、CO時(shí)，0～14歲人群急診就診風(fēng)險(xiǎn)明顯高于15～64歲和≥65歲組(P均<0.05)；PM10(0～14歲：t=2.951，P=0.107；15～64歲：t=2.800，P=0.200；≥65歲：t=2.981，P=0.206)、SO2(0～14歲：t=3.001，P=0.216；15～64歲：t=3.881，P=0.190；≥65歲：t=2.016，P=0.206)、NO2(0～14歲：t=2.611，P=0.090；15～64歲：t=2.157，P=0.110；≥65歲：t=2.071，P=0.141)、O38h(0～14歲：t=3.001，P=0.081；15～64歲：t=2.797，P=0.086；≥65歲：t=2.041，P=0.132)對(duì)不同年齡組人群呼吸系統(tǒng)疾病急診量無(wú)顯著影響。夏季時(shí)，NO2(t=3.990，P=0.010)、O38h(t=4.210，P<0.001)日均濃度的增加使0～14歲人群呼吸系統(tǒng)疾病急診就診人次明顯增加；當(dāng)暴露于NO2、O38h時(shí)，0～14歲人群急診就診風(fēng)險(xiǎn)明顯高于15～64歲和≥65歲組；PM2.5(0～14歲：t=2.109，P=0.202；15～64歲：

根據(jù)單污染物模型的滯后效應(yīng)分析結(jié)果，選擇影響最大的滯后時(shí)間(PM2.5為lag 02，PM10為lag 2，NO2為lag 6，SO2為lag 06，O38h為lag 07，CO為lag 0)進(jìn)行分層研究，結(jié)果顯示，6種大氣污染物(PM2.5：t=3.441，P=0.012；PM10：t=3.566，P=0.001；NO2：t=3.890，P=0.007；SO2：t=3.996，P=0.000；O38h：t=3.320，P=0.010；CO：t=3.208，P=0.005)濃度變化對(duì)上呼吸道感染急診量的增加有顯著影響；SO2(t=3.452，P=0.001)、NO2(t=3.791，P=0.001)和O38h(t=3.824，P<0.001)濃度對(duì)下呼吸道感染急診人次的增加有顯著影響；NO2濃度變化對(duì)肺炎的日急診量增加有顯著影響(t=3.655，P=0.005)(表7)。

表7 最大滯后時(shí)間下不同空氣污染物對(duì)不同類(lèi)型呼吸系統(tǒng)疾病急診量的影響Table 7 The effects of air pollutants on the emergency room visits for different respiratory diseases in the case of maximum lag days

雙污染物模型分析根據(jù)單污染物模型分析結(jié)果，選擇影響最大的滯后時(shí)間(PM2.5為lag 02，PM10為lag 2，NO2為lag 6，SO2為lag 06，O38h為lag 07，CO為lag 0)所對(duì)應(yīng)的污染物濃度擬合雙污染物模型，在模型中分別引入PM10、NO2、SO2、O38h、CO后，PM2.5(t=3.661，P=0.011；t=3.894，P=0.001；t=4.655，P=0.000；t=3.206，P=0.013；t=3.660，P=0.001)的ER值較單污染物模型結(jié)果變化不大；分別引入 PM2.5、NO2、SO2、O38h、CO后，PM10(t=3.565，P=0.009；t=3.600，P=0.004；t=4.362，P<0.001；t=3.602，P=0.011；t=3.457，P=0.016)的ER值較單污染物模型結(jié)果變化不大；分別引入PM2.5、PM10、SO2、O38h、CO后，NO2(t=3.504，P=0.010；t=3.256，P=0.013；t=4.560，P<0.001；t=3.892，P=0.007；t=3.990，P=0.011)的ER值較單污染物模型結(jié)果有所變化，其中引入PM2.5、PM10、SO2的ER值較單污染物模型結(jié)果有所上升。分別引入其他污染物后，SO2(t=3.652，P=0.012；t=3.770，P=0.010；t=3.917，P=0.009；t=3.520，P=0.012；t=4.001，P=0.001)的ER值較單污染物模型結(jié)果變化不大；引入其他污染物后，O38h(t=3.400，P=0.011；t=3.267，P=0.020；t=3.903，P=0.010；t=4.071，P<0.001；t=3.476，P=0.004)的ER值較單污染物模型結(jié)果有所變化，其中引入PM2.5、NO2、SO2和CO對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病急診量較單污染物模型結(jié)果有所上升。引入其他污染物后，CO(t=3.256，P=0.021；t=3.156，P=0.010；t=3.856，P<0.001；t=4.350，P<0.001；t=3.440，P=0.011)的ER值較單污染物模型結(jié)果有所變化，其中引入NO2對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病急診人次影響較為明顯(表8)。

表8 雙污染模型中空氣污染物濃度每升高 10 μg/m3 或 1 mg/m3對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病急診量的影響Table 8 The effect of 10 μg/m3 or 1 mg/m3 increase in air pollutant concentration on the emergency room visits for respiratory diseases in double pollutant models

敏感性分析

根據(jù)單污染物模型的滯后分析結(jié)果，選擇影響最大的滯后時(shí)間(PM2.5為lag 02，PM10為lag 2，NO2為lag 6，SO2為lag 06，O38h為lag 07，CO為lag 0)，通過(guò)改變其對(duì)應(yīng)時(shí)間自由度來(lái)進(jìn)行敏感性分析，結(jié)果顯示6種污染物對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病急診量影響的ER值有所波動(dòng)，均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且ER值及95%CI可信區(qū)間變化不大，基本上趨于穩(wěn)定狀態(tài)，表明本研究的模型結(jié)果較為穩(wěn)健(表9)。

表9 最大滯后時(shí)間下不同時(shí)間自由度下空氣污染物對(duì)模型穩(wěn)定性的影響Table 9 Effects of air pollutants on the stability of the model with varying degrees of freedom for calendar time in the case of maximum lag days

討 論

本研究采用GAM評(píng)估了2013～2017年蘭州市空氣污染物短期暴露對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病急診量的影響，結(jié)果顯示PM2.5、PM10、SO2、NO2、O38h和CO濃度升高會(huì)增加呼吸系統(tǒng)疾病急診就診風(fēng)險(xiǎn)。

本研究中，PM2.5、PM10在累積滯后2 d(lag 02)和滯后 2 d(lag 2)對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病急診量的影響最大，PM2.5、PM10濃度每增加10 μg/m3，對(duì)應(yīng)的呼吸系統(tǒng)疾病急診量分別增加0.900%、0.083%，且 PM2.5的效應(yīng)值大于PM10，這與美國(guó)華盛頓州史波坎市和新墨西哥州多尼亞那縣研究結(jié)果一致，但上述兩項(xiàng)美國(guó)的研究顯示PM2.5與呼吸系統(tǒng)疾病急診人次的相關(guān)不顯著[4，7]。但同時(shí)也有部分研究顯示PM2.5濃度的升高與居民呼吸系統(tǒng)疾病急診量增加顯著相關(guān)，如在中國(guó)濟(jì)南地區(qū)的研究中發(fā)現(xiàn)，PM2.5日均濃度每增加10 μg/m3，居民呼吸系統(tǒng)疾病急診量增加1.40%[14]。廣州市一項(xiàng)關(guān)于PM2.5和居民因呼吸系統(tǒng)疾病而尋求急救服務(wù)人次的關(guān)系研究顯示，每增加10 μg/m3將使居民呼吸系統(tǒng)疾病急診量增加1.12%[20]。與以上研究相比，本研究的短期效應(yīng)值較小，可能原因是濟(jì)南、廣州的研究中PM2.5日均濃度更大，故而效應(yīng)值更大；或是由不同地區(qū)的大氣污染物的組成成分以及人口結(jié)構(gòu)的差異造成。

本研究中，SO2在累積滯后6 d(lag 06)對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病急診量的影響最為顯著，SO2濃度每增加10 μg/m3，居民呼吸系統(tǒng)疾病急診量增加3.851%，但不同城市間的研究結(jié)果不完全一致。研究顯示，在上海市，SO2濃度每增加10 μg/m3，居民呼吸系統(tǒng)急診量增加 0.62%[13]。濟(jì)南市 SO2濃度每增加10 μg/m3，居民呼吸系統(tǒng)急診量增加1.20%[14]。而在北京市，SO2每增加10 μg/m3，居民呼吸系統(tǒng)疾病急診住院人次均增加1.28%[16]。意大利博洛尼亞一項(xiàng)研究亦顯示，SO2每增加10 μg/m3，居民呼吸系統(tǒng)疾病急診入院量增加4.40%[10]。不同研究中SO2對(duì)人群呼吸系統(tǒng)疾病急診人次的影響程度并不完全一致，考慮為不同的地理環(huán)境、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及氣象條件等對(duì)上述氣態(tài)污染物對(duì)人群的健康效應(yīng)有混雜作用，但均提示SO2濃度增加對(duì)人群的呼吸系統(tǒng)有危害作用。

本研究中，NO2在滯后6 d(lag 6)對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病急診量的影響最為顯著，NO2濃度每增加10 μg/m3，居民呼吸系統(tǒng)疾病急診量增加1.293%，但不同城市間的研究結(jié)果不完全一致。研究顯示，在上海市，NO2濃度每增加10 μg/m3，居民呼吸系統(tǒng)急診量增加 0.78%[13]。濟(jì)南市 NO2濃度每增加10 μg/m3，居民呼吸系統(tǒng)急診量增加2.50%[14]。而在北京市，NO2濃度每增加10 μg/m3，居民呼吸系統(tǒng)疾病急診住院人次均增加2.33%[16]。對(duì)意大利博洛尼亞的研究亦顯示，NO2濃度每增加10 μg/m3，居民呼吸系統(tǒng)疾病急診入院量增加1.50%[10]。不同研究中NO2對(duì)人群呼吸系統(tǒng)疾病急診人次的影響程度并不完全一致，考慮為不同的地理環(huán)境、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及氣象條件等對(duì)上述氣態(tài)污染物對(duì)人群的健康效應(yīng)有混雜作用，但均提示NO2濃度增加對(duì)人群的呼吸系統(tǒng)有危害作用。此外本研究中，NO2濃度在當(dāng)日(lag 0)至滯后2 d(lag 2)的效應(yīng)值為負(fù)值，在累積滯后(lag 01-04)模型分析中也為負(fù)效應(yīng)，且都有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，NO2對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病急診人次呈現(xiàn)出保護(hù)效應(yīng)，這與國(guó)內(nèi)外已有研究結(jié)果不同[10，13-14，16]。分析其可能的原因是，首先蘭州市NO2濃度的峰值出現(xiàn)在夏季，而呼吸系統(tǒng)疾病急診量的峰值出現(xiàn)在冬季，二者呈現(xiàn)相反的變化趨勢(shì)，人群在冷季進(jìn)行戶(hù)外活動(dòng)的次數(shù)較少，大多數(shù)時(shí)間在室內(nèi)活動(dòng)，從而減少了與NO2污染接觸的機(jī)會(huì)。其次研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)人體暴露于NO2時(shí)，會(huì)激發(fā)氣道高反應(yīng)，誘發(fā)機(jī)體產(chǎn)生炎癥反應(yīng)，造成巨噬細(xì)胞和上皮細(xì)胞功能障礙，這些作用反過(guò)來(lái)也會(huì)加重患者本身的氣道炎癥狀態(tài)，NO2主要作用于遠(yuǎn)端的支氣管和肺泡，上述病理過(guò)程需要一定的時(shí)間才能發(fā)生[21-22]。故NO2在滯后前期(lag 0)至滯后2 d(lag 2)的效應(yīng)值為負(fù)值，在累積滯后(lag 01-04)模型分析中也為負(fù)效應(yīng)，危害效應(yīng)在滯后4 d(lag 4)開(kāi)始出現(xiàn)，在滯后6 d(lag 6)效應(yīng)值為正值且達(dá)到最大。

本研究中，O38h累積滯后7 d(lag 07)對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病急診量的影響最大，此時(shí)每增加10 μg/m3，呼吸系統(tǒng)疾病急診量增加0.737%。美國(guó)亞特蘭大一項(xiàng)研究顯示，O38h每增加10 μg/m3，呼吸系統(tǒng)疾病急診住院人次增加0.448%[6]。但同時(shí)也有研究顯示O3與呼吸系統(tǒng)疾病的相關(guān)性不顯著[8-9]。不同地區(qū)研究得到的結(jié)果不盡相同，各污染物的影響程度也有所差別，各個(gè)研究的模型參數(shù)設(shè)置、當(dāng)?shù)氐拇髿馕廴咎卣?、居民暴露模式和人群敏感性特征都將?huì)影響研究結(jié)果。

本研究中，CO滯后0 d(lag 0)對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病急診量的影響最大，此時(shí)濃度每增加1 mg/m3，呼吸系統(tǒng)疾病急診量增加2.556%。Peel等[6]采用泊松回歸模型對(duì)大氣污染物和呼吸系統(tǒng)疾病之間的關(guān)聯(lián)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)后，CO濃度每升高1 mg/m3，在滯后0～3 d會(huì)使呼吸道感染的急診人次增加 0.88%。美國(guó)華盛頓州史波坎市的研究結(jié)果顯示，滯后3 d時(shí)，CO濃度每升高1 mg/m3，對(duì)應(yīng)呼吸道感染的急診人次增加2.91%[4]。意大利博洛尼亞的研究亦顯示，CO在滯后0 d對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病門(mén)診人次的影響顯著，CO濃度每升高1 mg/m3，對(duì)應(yīng)增加的呼吸系統(tǒng)疾病急診人次百分比為 2.30%[10]。但也有研究認(rèn)為，CO與呼吸系統(tǒng)疾病急診人次無(wú)顯著性相關(guān)關(guān)系[9]。由于環(huán)境治理等原因，本研究中2013～2017年間蘭州市CO濃度不穩(wěn)定，在2014年后其濃度有一定程度上升，可能導(dǎo)致CO對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病產(chǎn)生危害效應(yīng)。因此，CO對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病的作用方式及作用水平仍需進(jìn)一步研究。

本研究中，性別分層分析結(jié)果顯示，不同季節(jié)時(shí)空氣污染物對(duì)不同性別人群影響的效應(yīng)不同，春季時(shí)，6種空氣污染物對(duì)不同性別呼吸系統(tǒng)疾病急診量均無(wú)顯著影響；夏季時(shí)，NO2、O38h對(duì)男性呼吸系統(tǒng)疾病急診量的影響明顯大于女性；秋季時(shí)，由于11月蘭州開(kāi)始進(jìn)入采暖期，PM2.5對(duì)男性呼吸系統(tǒng)疾病急診量的影響明顯大于女性，CO則對(duì)女性呼吸系統(tǒng)疾病的急診量明顯大于男性；冬季時(shí)，PM2.5、PM10對(duì)女性呼吸系統(tǒng)疾病急診量的影響明顯大于男性，SO2對(duì)男性呼吸疾病急診量的影響明顯大于女性，O38h對(duì)男性呼吸系統(tǒng)疾病急診量明顯大于女性，CO對(duì)女性呼吸系統(tǒng)疾病急診量的影響明顯大于男性，兩種氣態(tài)污染物對(duì)男女間危害作用無(wú)明顯差異。目前對(duì)于大氣污染對(duì)性別的影響差異尚沒(méi)有確切定論，這些差異不僅來(lái)源于生理性差異，還可能受到生活方式(吸煙、飲酒、運(yùn)動(dòng)、飲食等)和社會(huì)心理因素(重要生活事件、外界壓力、心理狀況)的影響。

本研究中，年齡分層分析結(jié)果顯示，不同季節(jié)時(shí)空氣污染物對(duì)不同年齡組人群的影響亦不同。春季時(shí)，PM2.5、CO對(duì)0～14歲人群呼吸系統(tǒng)疾病急診量有明顯影響。夏季時(shí)，僅NO2和O38h的濃度增加對(duì)0～14歲和15～64歲人群呼吸系統(tǒng)疾病急診量產(chǎn)生危害效應(yīng)，這主要是因?yàn)橄募緯r(shí)NO2和O38h的濃度處于全年高峰，故影響效應(yīng)明顯。秋季時(shí)，由于11月開(kāi)始進(jìn)入采暖期，PM2.5、PM10對(duì)0～14歲和15～64歲人群呼吸系統(tǒng)疾病急診量產(chǎn)生危害效應(yīng)，0～14歲的效應(yīng)值較為顯著。冬季時(shí)，PM2.5、PM10、SO2和CO濃度的增加對(duì)于0～14歲和15～64歲人群呼吸系統(tǒng)疾病急診量產(chǎn)生危害效應(yīng)，0～14歲的效應(yīng)值較為顯著。推測(cè)可能有以下幾個(gè)原因：(1)冬季污染物濃度更高，PM2.5、PM10、SO2和CO濃度約為夏季的1.5倍。(2)不同季節(jié)顆粒物的來(lái)源及組成成分有很大差異，毒性也有所不同，由于燃煤等原因，蘭州冬季顆粒物毒性可能更大[18]。(3)冬季氣溫較低，低溫可減弱呼吸道黏液纖毛運(yùn)動(dòng)，増加人體對(duì)顆粒物的易感性[18]。

本研究中，PM2.5、PM10、SO2、NO2、O38h及CO對(duì)0～14歲兒童的影響均高于其他年齡段人群，這可能與污染物對(duì)呼吸系統(tǒng)的作用機(jī)制及人群接觸水平有關(guān)。污染物作用于機(jī)體誘導(dǎo)氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)，使呼吸系統(tǒng)屏障功能受損，兒童呼吸系統(tǒng)發(fā)育尚不完善，對(duì)污染物的敏感性更高，而且兒童室外活動(dòng)較多，導(dǎo)致接觸室外污染物的機(jī)會(huì)增加。PM2.5、PM10、SO2、NO2、O38h及CO對(duì)老年人群呼吸系統(tǒng)疾病急診量無(wú)顯著影響，這可能與老年人群體(≥65歲)生活規(guī)律有關(guān)，與兒童和成年人相比，老年人不需要按照規(guī)定的時(shí)間上學(xué)和外出工作。當(dāng)室外出現(xiàn)重污染天氣時(shí)，老年人群進(jìn)行戶(hù)外活動(dòng)的次數(shù)較少，大多數(shù)時(shí)間在室內(nèi)活動(dòng)，室內(nèi)外空氣不流通，從而減少了與室外空氣污染接觸的機(jī)會(huì)，故PM2.5、PM10、SO2、NO2、O38h及CO對(duì)老年人群呼吸系統(tǒng)疾病急診量影響存在，但危害效應(yīng)無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

綜上，本研究結(jié)果顯示，蘭州市PM2.5、PM10、SO2、NO2、O38h及CO濃度上升均會(huì)導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)疾病急診量的升高；在影響最大的滯后時(shí)間下，PM2.5、PM10、SO2、NO2、O38h每增加10 μg/m3，CO每增加1 mg/m3時(shí)，呼吸系統(tǒng)疾病急診人次分別增加0.900%、0.083%、3.851%、1.293%、0.737%和2.556%。就年齡和性別而言，0～14歲兒童對(duì)蘭州市空氣污染物較為敏感，不同性別人群對(duì)于空氣污染的敏感程度是有差別的。6種污染物對(duì)居民呼吸系統(tǒng)疾病急診量的影響存在季節(jié)性差異，PM2.5、PM10、SO2和CO在冬季危害效應(yīng)值明顯高于其他3個(gè)季節(jié)。