銀川市沙塵天氣大氣顆粒物對某醫(yī)院呼吸系統(tǒng)疾病急診人次的影響

張 娟，吳嘉荔，周思杰，張翰卿，張亞娟

（1.寧夏醫(yī)科大學公共衛(wèi)生與管理學院，銀川 750004；2.寧夏醫(yī)科大學總醫(yī)院，銀川 750004）

流行病學研究[1]顯示，大氣顆粒物與呼吸系統(tǒng)疾病之間存在關聯(lián)，大部分研究中大氣污染都將PM2.5作為主要污染物開展研究。大氣PM2.5通常含有煙塵、酸性冷凝物、硫酸鹽和硝酸鹽顆粒，對人體危害極大。相比之下，PM10主要來自土壤和其他地殼物質(zhì)，污染濃度通常與風速有關，而風速可能會降低細顆粒物的濃度[2]。

沙塵天氣可分為5級：浮塵、揚沙、沙塵暴、強沙塵暴、特強沙塵暴，其中沙塵暴指大風將沙塵吹起，使水平能見度＜1 km的天氣現(xiàn)象。沙塵暴發(fā)生時風將地面沙塵卷起，導致大氣中PM10濃度急劇升高，可能損害人群健康[3]。近年春季沙塵暴天氣有增多的趨勢，2021年春季10年罕見沙塵暴源自蒙古國南部和中國西北部形成的中亞沙暴區(qū)[4]，寧夏處于中國西部的黃河上游地區(qū)，從西面、北面至東面，被騰格里沙漠、烏蘭布和沙漠和毛烏素沙地所圍，南面與黃土高原相連，風沙侵襲嚴重，沙荒多，生態(tài)較脆弱[5]。為研究沙塵天氣對居民呼吸系統(tǒng)健康的影響，本研究收集寧夏醫(yī)科大學總醫(yī)院因呼吸系統(tǒng)疾病急診就診的病例及近3年春季大氣顆粒物污染數(shù)據(jù)，分析沙塵天氣與呼吸系統(tǒng)健康的關系。

1 資料與方法

1.1 研究對象

選擇2019—2021年春季寧夏醫(yī)科大學總醫(yī)院因呼吸系統(tǒng)疾病行急診的人次為研究對象（呼吸系統(tǒng)疾病主要包括肺內(nèi)的疾病和胸膜的疾病，比如肺內(nèi)的急性上呼吸道感染、慢性阻塞性肺疾病、慢性肺源性心臟病、呼吸衰竭、支氣管哮喘、支氣管擴張、肺膿腫、肺炎、肺間質(zhì)性病變、肺栓塞等，胸膜的疾病主要有胸腔積液、氣胸等）。同時收集銀川市2019—2021年春季每天的大氣顆粒物污染濃度數(shù)據(jù)，氣象條件考慮溫度及相對濕度。

1.2 研究方法

1.2.1 暴露評估 由于沙塵暴的發(fā)生與大氣PM10水平高度相關，故沙塵暴指標擬采用Bell等[6]關于PM10濃度超過一定范圍（PM10＞115μg·m-3）的方法來表示，雖然使用高PM10水平的指示變量可能不是沙塵暴的最佳指標，但該指標確實能反映沙塵暴事件可能產(chǎn)生的顆粒物污染水平。2019—2021年春季具體沙塵暴天數(shù)見表1。

表1 2019—2021年春季沙塵PM 10＞115μg·m-3的日期

1.2.2 沙塵天氣大氣顆粒物與呼吸系統(tǒng)疾病急診人次的關系分析 采用廣義加性模型（GAM）對2019—2021年春季沙塵暴及大氣污染與同期醫(yī)院急診呼吸系統(tǒng)疾病就診人次之間的關系進行分析，基本模型如下：

其中，Yt為實際t日就診人數(shù)；E（Yt）為預計t日就診人數(shù)；β為回歸系數(shù)，也稱為暴露-反應關系系數(shù)；Cit-I為污染物i在t天的濃度，I為滯后天數(shù)（例如，I=0表示同日暴露，I=1表示前一天的暴露）；DOW為星期幾的啞變量；ns（time，dftime）為具有dftime自由度的自然3次時間樣條；ns（At，dfA）為溫度（A）在第t天的自然3次樣條。大氣顆粒物污染對健康的影響可能受星期幾變量因素的影響。短期影響用代表時間變量的自然樣條表示。調(diào)整了溫度和相對濕度。模型考慮了單日滯后（lag0～lag3）和滑動平均滯后（lag01～lag03），以檢驗滯后效應和累積效應。

1.3 統(tǒng)計學方法

通過GAM模型對呼吸系統(tǒng)疾病急診人次與日均大氣顆粒物濃度進行非線性擬合，建立大氣顆粒物污染與呼吸系統(tǒng)疾病急診人次的暴露-反應關系模型。系數(shù)計算：當大氣顆粒物變化單位濃度時，每日呼吸系統(tǒng)疾病急診人次的自然對數(shù)相對改變量即為OR（odds ratio）。單位濃度變化為大氣顆粒物濃度每升高10μg·m-3，具體公式為OR=EXP（β），此基礎上計算出OR的95%的可信區(qū)間（95%CI）為EXP［（β±1.96SE）］。

采用Akaike信息準則（AIC）來判斷模型擬合的優(yōu)度。按照上述分別建立2019—2020年模型，估算大氣污染顆粒物對呼吸系統(tǒng)疾病急診人次的影響，并考察顆粒物污染的滯后與累積效應。

所有統(tǒng)計分析均用R 4.0.5軟件。大氣顆粒物污染對呼吸系統(tǒng)急診人次分析采用“gam”“splines”和“dlnm”等軟件包。所有統(tǒng)計檢驗均為雙側(cè)檢驗，P≤0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 呼吸系統(tǒng)疾病急診人次及大氣顆粒物污染的基本描述

2019—2021年春季因呼吸系統(tǒng)疾病而急診就診于寧夏醫(yī)科大學總醫(yī)院的總?cè)藬?shù)為5 871人，其中2019年2 582人，2020年1 415人，2021年1 874人；各年份呼吸系統(tǒng)急診人數(shù)男性均多于女性，且≥65歲患者占40%以上；2021年患者結(jié)局為死亡的人數(shù)較前兩年有所增加，見表2。

表2 2019—2021年春季因呼吸系統(tǒng)疾病急診就診人群的基本特征［例（%）］

整體來看，2019—2021年銀川市春季大氣顆粒物污染較嚴重，平均PM10污染濃度分別為88.33、83.66和163.34μg·m-3。2019—2021年春季沙塵天氣（PM10＞115μg·m-3）與非沙塵天氣相比，3年的大氣PM2.5、PM10濃度差異均有統(tǒng)計學意義（P均＜0.01）。沙塵天氣的PM2.5及PM10均超過非沙塵天氣（如2021年沙塵天氣大氣顆粒物的平均PM10濃度425.04μg·m-3，而非沙塵天氣為67.79μg·m-3）。結(jié)果亦顯示當大氣質(zhì)量遭受沙塵天氣時，2019年及2020年大氣PM10平均濃度均高出國家二級標準限值2倍以上，2021年則超出了近7倍（國家二級標準限值濃度為70μg·m-3），見表3。

表3 2019—2021年銀川市春季沙塵天氣與非沙塵天氣的大氣顆粒物污染概況

2.2 沙塵天氣大氣顆粒物污染與呼吸系統(tǒng)疾病急診人次的暴露-反應關系分析

沙塵天氣大氣顆粒物污染與呼吸系統(tǒng)疾病急診人次的暴露-反應關系分析結(jié)果顯示，2021年的大氣PM2.5及PM10每升高10μg·m-3，因呼吸系統(tǒng)疾病急診就診的風險就會上升，其OR及95%CI分別為1.01（1.00～1.01）、1.00（1.00～1.00），特征分層后顯示男性與年齡≥65歲的人群更容易受大氣PM2.5及PM10的危害而發(fā)生呼吸系統(tǒng)疾病，其OR及95%CI分別為男性1.02（1.01～1.02）、1.00（1.00～1.00），≥65歲1.01（1.01～1.02）、1.00（1.00～1.01）。2019年、2020年春季沙塵天氣的顆粒物污染與因呼吸系統(tǒng)疾病急診就診人次差異無統(tǒng)計學意義。2021年沙塵天氣PM2.5及PM10每升高10μg·m-3呼吸系統(tǒng)疾病的急診人次會增加，其OR及95%CI分別為1.02（1.01～1.02）、1.00（1.00～1.01），非沙塵天氣大氣顆粒物與因呼吸系統(tǒng)疾病的急診人次差異無統(tǒng)計學意義，見表4。

表4 2019—2021年春季大氣顆粒物對呼吸系統(tǒng)疾病急診人次的影響（OR及95%CI）

沙塵天氣與非沙塵天氣與因呼吸系統(tǒng)疾病急診就診人次的滯后與累積效應分析顯示，2020年沙塵天氣的PM10滑動平均滯后0～3 d，2021年PM2.5及PM10單日滯后0 d，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.01），見表5。

表5 大氣顆粒物對呼吸系統(tǒng)疾病急診人次的滯后與累積效應（OR及95%CI）

3 討論

本結(jié)果顯示，2019—2021年因呼吸系統(tǒng)疾病急診就診者男性多于女性，且年齡≥65歲人群占40%以上。2019—2021年春季大氣PM10平均污染濃度分別為88.33、83.66和163.34μg·m-3，均超過國家二級標準限值（70μg·m-3）；2019—2021年春季沙塵天氣大氣PM2.5及PM10濃度均超過非沙塵天氣。沙塵天氣發(fā)生時，容易導致PM10濃度迅速升高，沙塵輸送以粗顆粒物為主[7]，導致大氣顆粒物污染非常嚴重。XIE等[8]研究顯示，沙塵暴期間，顆粒物的濃度可高達非沙塵暴天氣的36倍。

2019—2021年整體沙塵天氣PM2.5及PM10每升高10μg·m-3呼吸系統(tǒng)疾病的急診就診風險就會上升，其OR及95%CI分別為1.02（1.01～1.02）、1.00（1.00～1.01），非沙塵天氣則與呼吸系統(tǒng)疾病的急診人次無統(tǒng)計學關聯(lián)，說明沙塵天氣大氣顆粒物能增加呼吸系統(tǒng)疾病的患病風險。2021年沙塵天氣PM2.5及PM10每升高10μg·m-3，因呼吸系統(tǒng)疾病急診就診人次會增加，OR及95%CI分別為1.01（1.00～1.01）、1.00（1.00～1.00），并且男性與≥65歲的人群更容易受沙塵天氣大氣顆粒物的危害，說明男性與≥65歲的人群是沙塵天氣呼吸系統(tǒng)疾病的敏感人群，需要重點關注與保護。

滯后效應分析表明沙塵天氣PM2.5及PM10對呼吸系統(tǒng)疾病急診就診人次有滯后效應。2020年沙塵天氣PM10滑動平均滯后3 d（OR及95%CI為1.14（1.03～1.24），說明沙塵天氣PM10污染對呼吸系統(tǒng)疾病存在3 d累積滯后效應，2021年沙塵天氣當天的PM2.5及PM10與呼吸系統(tǒng)疾病急診就診人次增加有關，PM2.5及PM10單日滯后0 d，有統(tǒng)計學意義［OR及95%CI分別為1.02（1.01～1.02）、1.00（1.00～1.01）］。

近年來由于大氣治理較好，沙塵暴發(fā)生天數(shù)相對于20世紀已顯著減少，相關的研究也有減少。甘肅省金昌市對大氣PM10、PM2.5污染對高血壓急、門診就診人次影響分析顯示[9]，滯后7 d的PM10平均濃度每升高一個IQR（55.78μg·m-3），高血壓的急、門診就診人次增加2.30%（95%CI：1.30%～3.32%），滯后6 d PM2.5平均濃度每升高一個IQR（26.78μg·m-3），高血壓的急、門診就診人次增加2.53%（95%CI：1.45%～3.62%）。Bell等[6]研究顯示，PM10水平每增加28μg·m-3，哮喘住院人數(shù)增加4.48%（95%CI：0.71%～8.38%），存在3 d滯后效應；沙塵暴不僅會危害呼吸系統(tǒng)還會累及循環(huán)系統(tǒng)，沙塵暴期間缺血性心臟病住院率升高16%～21%。沙塵天氣大氣顆粒物不僅影響人群呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)疾病的入院人數(shù)，也影響人群高血壓急、門診就診人次，沙塵天氣大氣顆粒物對人體健康的危害是多系統(tǒng)的。

PM10和PM2.5由多種復雜的化學成分組成，其對大氣質(zhì)量和能見度都有長遠的影響，并會危害人體健康。有體外細胞研究[10]表明，沙塵天氣期間的PM10對肺上皮細胞毒性更大，未來機制研究需要對沙塵顆粒與人體細胞的毒性關聯(lián)多加關注。

本研究局限在于僅選擇了一所醫(yī)院的急診就診人次為研究對象，且只研究了2019—2021年春季的沙塵天氣大氣顆粒物對呼吸系統(tǒng)疾病的影響，而沙塵天氣一年四季都會發(fā)生；沙塵顆粒也會對人體其他系統(tǒng)產(chǎn)生危害，此次研究并未考慮其他系統(tǒng)疾病。未來的研究需要繼續(xù)關注沙塵天氣大氣顆粒物對人體健康的影響。