氣溫對呼吸和循環(huán)系統(tǒng)疾病影響及未來變化預估研究綜述

魏曉鈺，龍懷聰，尹 立，孫 羽，張 瑩，王式功*，張磊磊

（1.成都信息工程大學大氣科學學院/環(huán)境氣象與健康研究院，四川 成都610225；2.四川省醫(yī)學科學院/四川省人民醫(yī)院老年醫(yī)學科，四川 成都610072；3.攀枝花市中心醫(yī)院氣象醫(yī)學研究中心，四川 攀枝花617000；4.海南省第二人民醫(yī)院氣候醫(yī)學臨床研究中心，海南 五指山572299）

以全球變暖為主要特征的氣候變化是21 世紀人類面臨的最大挑戰(zhàn)[1]。政府間氣候變化委員會（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）第六次評估報告指出，2014 年以來，熱浪、極端降雨、熱帶氣旋、干旱等極端天氣發(fā)生的頻率和強度都進一步上升，這與氣候變化密切相關[2]。極端天氣氣候事件既屬于嚴重的氣象災害，也會給相關人群帶來巨大健康風險[3]，不適宜氣候（如高溫熱浪、低溫寒潮等）及其氣象要素的大幅度變化可誘發(fā)或加重某些常見疾病。中醫(yī)將氣候歸納為“六氣”，指風、寒、暑、濕、燥、火六種要素，《素問·至真要大論》曰：“夫百病之生也，皆于風寒暑濕燥火，以之化之變也”，說明“六氣”反常，易引發(fā)相關疾病，此論述彰顯了古人關于天氣、氣候變化對人類健康影響的認知[4]。

氣溫既是反映氣候變化的主要氣象要素，也是影響人體健康的關鍵因素[5]。不適宜氣溫每年導致中國約59.39 萬人超額死亡，是致死人數(shù)僅次于空氣污染的環(huán)境類危險因素[1]。通常將與氣象條件密切相關的疾病稱為氣象敏感性疾病，呼吸和循環(huán)系統(tǒng)疾病是兩大主要的氣象敏感性疾病[6]。大量研究結果表明，氣溫與呼吸和循環(huán)系統(tǒng)疾病密切相關，不適宜溫度將增加呼吸、循環(huán)系統(tǒng)疾病的發(fā)病風險[7]。在全球氣候變暖的背景下，極端溫度事件發(fā)生頻率增多，強度增強，將對人群健康產生更大的威脅。

Gasparrini 于2011 年提出的分布滯后非線性模型（the Distributed Lag Nonlinear Model，DLNM），能夠恰當反映氣溫與疾病之間的非線性關聯(lián)，應用于近年來的研究中。但大多數(shù)基于此方法的研究在中國和東南亞等國家進行[8]，并且已有研究對2017 年之前氣溫對疾病影響的相關研究進行綜述[9]?；诖?，本文主要梳理了國內外氣溫對（中國地區(qū)以及2017 年之后中國以外地區(qū)）呼吸、循環(huán)系統(tǒng)疾病影響的相關研究，歸納總結氣溫影響這兩類疾病的一般特征。在全球氣候變暖的大背景下，未來中國的氣溫仍將持續(xù)升高，極端高溫事件發(fā)生頻率還將增加。為了科學應對氣候變化的不利影響，降低呼吸、循環(huán)系統(tǒng)疾病的死亡風險，除了從“避害”的角度，提出相應的防范措施，還從“趨利”的角度，提倡有條件的人群選擇候鳥式的康養(yǎng)旅游（居），有效冬避嚴寒、夏避酷暑，為健康中國戰(zhàn)略實施提供科學依據。

1 氣溫對呼吸和循環(huán)系統(tǒng)疾病影響的研究

氣溫與死亡率的聯(lián)系已經被許多研究證實，平均溫度與死亡率之間呈現(xiàn)近似“U”型、“V”型或反“J”型的關系，受當?shù)貧夂?、污染物濃度等因素的影響而有所不同[10]。

1.1 氣溫對呼吸系統(tǒng)疾病的影響

老年人為呼吸系統(tǒng)疾病的易感人群[11-12]，《素問·上古天真論》提到“五八腎氣衰，發(fā)墜齒槁……”，老年人正氣漸虛，更容易因為氣象條件的變化，引發(fā)或加重病情[13]。對不同性別影響的差異還沒有一致的結論。近年來，由于極端溫度事件增多，人們生活節(jié)奏加快，呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病率與死亡率呈現(xiàn)出年輕化態(tài)勢[14-15]。

呼吸系統(tǒng)疾病季節(jié)變化明顯，發(fā)病人數(shù)呈現(xiàn)春、冬季多，夏季少的特點[16]。在7—8 月還有一個發(fā)病小高峰，是由于7—8 月暑期氣溫較高且變化大，人體容易受外界熱傷風刺激所致[17]。我國南方8—9 月氣溫仍較高，發(fā)病小高峰現(xiàn)象較為明顯[6]，北方地區(qū)多數(shù)只有冬季的單峰型年變化特征。另外，溫度的影響還存在空間差異，不同地區(qū)的人具有不同的氣候生態(tài)位，其對高、低溫的適應程度不同。全球最低死亡率對應日均氣溫在14.2～31.1 ℃，隨著緯度的增高而降低，表明高緯度地區(qū)的人群對低溫有更強的適應力[18]。

根據不同地區(qū)的研究結果，氣溫與呼吸系統(tǒng)疾病死亡風險之間呈“U”型、“V”型或反“J”型關系。最低發(fā)病風險對應的氣溫閾值，其死亡率也最低，偏離此氣溫后，隨著氣溫的升高或降低，風險都將增長[19]，過冷或過熱都可引發(fā)或加重疾病，相較而言，冷效應的作用更大。北京市2009—2011 年平均氣溫與呼吸系統(tǒng)疾病就診人數(shù)關系呈“U”型，12 ℃為閾值，每降低1 ℃，就診人數(shù)增加2.26%；每上升1 ℃，就診人數(shù)增加0.92%[20]。西班牙1997—2014 年溫度與呼吸系統(tǒng)疾病死亡率呈“V”型關系[21]。東莞市2013—2017 年溫度與64 歲以上老年人群呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)病風險呈反“J”型關系[22]。以上研究都體現(xiàn)出明顯的冷效應。此外，低溫的影響普遍存在滯后性，可持續(xù)影響2 周甚至3～4 周；而高溫導致的發(fā)病風險是即時的，僅在當日或臨近幾天之內產生影響[23-24]。不同地區(qū)氣溫的影響存在差異[25]，因此有針對性的研究更能反映當?shù)氐膶嶋H情況，有效指導當?shù)氐南嚓P疾病預防工作。

氣溫對呼吸系統(tǒng)的影響還受到其他氣象要素的調節(jié)，如在冷空氣活動過程中，氣壓與濕度會發(fā)生變化，變壓、變濕與死亡人數(shù)呈顯著相關[26]。氣溫與相對濕度具有協(xié)同作用，低溫低濕與高溫高濕都對呼吸系統(tǒng)疾病的影響更顯著[20]，其中，低溫低濕對中老年人群的影響較大，高溫高濕的協(xié)同作用對少兒的影響更大[27]。

1.2 氣溫對循環(huán)系統(tǒng)疾病的影響

循環(huán)系統(tǒng)疾病以心腦血管疾病為主，心腦血管疾病包括心血管疾病和腦卒中等，是全球導致殘疾和死亡的主要原因[28]。心血管疾病及缺血性腦卒中都表現(xiàn)為男性在低溫下死亡風險較高，女性在高溫下死亡風險較高的特點[29]。死亡率有明顯的年齡和城鄉(xiāng)差異，心腦血管病是老年人的常見病，對65 歲以上人群的危害更大；城市缺血性心臟病發(fā)病率較高，其余循環(huán)系統(tǒng)疾病則在農村高發(fā)[30]。由于城市醫(yī)療和生活水平相對較高，循環(huán)系統(tǒng)疾病死亡率明顯降低，并出現(xiàn)了農村死亡率高于城市的現(xiàn)象[31]。因此，加快鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實施，促進城鄉(xiāng)共同發(fā)展，改善農村地區(qū)的醫(yī)療條件，將有利于降低農村循環(huán)系統(tǒng)疾病死亡率。

循環(huán)系統(tǒng)疾病死亡人數(shù)總體上春、冬季較多，夏季較少[6，32]。氣溫與循環(huán)系統(tǒng)疾病死亡風險呈現(xiàn)近似“U”型、“V”型或反“J”型關系[33-34]，不同地區(qū)的研究，其結果有差異，但都表現(xiàn)為低溫滯后性、高溫即時性[35]。一項Meta 分析結果顯示，高溫是導致心血管疾病的一個重要風險因素，溫度每升高1 ℃，心血管疾病死亡率的總體風險增加2.1%[36]。2009—2011 年中國6 個大城市（哈爾濱、北京、天津、南京、上海和廣州）溫度與院外冠狀動脈死亡風險之間呈近似“U”型或反“J”型關系，高、低溫下死亡風險都顯著增加[37]。西班牙1980—2016 年心血管疾病死亡率與溫度呈現(xiàn)非對稱的“U”型或“V”型曲線，熱效應的曲線斜率較陡峭，冷效應的總體占比更大[38]。鹽城2013—2018 年溫度與急性冠狀動脈綜合征住院人數(shù)相對風險呈現(xiàn)反“J”型關系，低溫的影響持續(xù)時間更長[39]。湘潭市2015—2017 年循環(huán)系統(tǒng)疾病死亡率在25 ℃最低，以此為分界點，低溫滯后4 d 死亡風險最高，高溫表現(xiàn)為即時性，兩者都存在累積效應[40]。

心腦血管病發(fā)病與氣溫變化密切相關。天氣過程或月份之間的溫差過大，高血壓的發(fā)病相應會增加，因此冬季心臟病死亡人數(shù)較多[41]。尤其是冷空氣活動劇烈所造成的明顯降溫，還會增加心肌梗塞、腦卒中的發(fā)病率[42]。氣溫變化對老年人的影響更大[43]。

1.3 氣溫對兩類疾病影響的差異和預防措施

氣溫對人體呼吸和循環(huán)系統(tǒng)疾病的影響均以冷效應為主，但兩者仍有一定的差異。馬盼等[44]對氣象數(shù)據及中國北京市三家醫(yī)院呼吸、循環(huán)系統(tǒng)疾病的急診數(shù)據作傅立葉分解和諧波分析，結果表明，對于呼吸系統(tǒng)疾病，發(fā)病率與氣溫年變化有較強的響應，季節(jié)變化特征與長期的氣候狀態(tài)一致，表現(xiàn)為氣候敏感性為主，天氣敏感性為輔。循環(huán)系統(tǒng)疾病年變化規(guī)律弱于呼吸系統(tǒng)疾病，其發(fā)病率與天氣過程時間尺度密切相關，表現(xiàn)為天氣敏感性為主，氣候敏感性為輔的特征。干冷空氣對呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)生有很大的影響，表現(xiàn)出明顯的冷效應；循環(huán)系統(tǒng)疾病受氣溫劇烈變化的影響更大[45]。另有研究表明，呼吸系統(tǒng)疾病醫(yī)療費用統(tǒng)計在春、冬季最高，循環(huán)系統(tǒng)疾病醫(yī)療費用在季節(jié)轉換期間較高[46]。氣溫波動雖然對呼吸系統(tǒng)疾病也有影響，但只在“冷”天氣下顯著，對心血管疾病的影響在強“冷”和“熱”天氣都很顯著[47]。

低溫對呼吸系統(tǒng)疾病的影響有兩個方面：一是低溫以其物理屬性直接作用于人體呼吸系統(tǒng)，低溫環(huán)境下，鼻黏膜受損，鼻腔分泌的免疫球蛋白減少，肺泡巨噬細胞的吞噬能力減弱，使細菌或病毒易于侵入到人體呼吸系統(tǒng)[48]；二是低溫對某些呼吸系統(tǒng)致病微生物的存活、繁衍提供了適宜的環(huán)境[20]。低溫、干燥的環(huán)境增加病毒在氣溶膠以及呼吸道的存活率，有利于其附著在氣溶膠上傳播。高溫、高濕則利于病毒在物體表面附著生長，并增加飛沫傳播的存活率，從而利于其通過接觸傳播[49]。

低溫及氣溫日較差對循環(huán)系統(tǒng)疾病的影響主要表現(xiàn)為低溫刺激人體腎上腺素分泌增多，心律加快，心臟輸出血液增加，導致血壓升高[50]。低溫還會造成人體血小板積聚，容易形成血栓，引發(fā)心肌梗塞；當人體血管的舒、縮難以適應外界的氣溫變化時，動脈血管變脆、變細，容易誘發(fā)腦卒中[51-52]。

呼吸、循環(huán)系統(tǒng)疾病冬、春季高發(fā)。此季節(jié)要特別注意低溫天氣過程。季節(jié)交替時段，溫度變化較大，應做好心血管疾病預防工作。另外，低溫的影響具有滯后性，對低溫天氣的疾病預防措施應持續(xù)2周或以上，不應隨著低溫天氣過程的結束，其防范就戛然而止[53]。

我國已進入人口老齡化階段，老年人機體調節(jié)能力下降，常見疾病發(fā)病率和死亡率都較高，應加強對老年群體的關愛和疾病干預[31，54]。對于個人而言，規(guī)律作息、合理膳食、適度鍛煉以及保持良好的心情至關重要。對于公共氣象服務應建立健全高溫、寒冷天氣預警系統(tǒng)，及時提醒公眾做好相應的避暑、御寒工作。低壓冷鋒、低壓氣旋和寒潮大風等冷空氣活動與心腦血管疾病發(fā)病關系密切，當預報出現(xiàn)該類天氣時，要及時提醒相關民眾減少戶外活動，加強保暖[55]。醫(yī)療部門向公眾普及呼吸、循環(huán)系統(tǒng)疾病的預防及家庭護理知識，讓公眾科學預防疾病的發(fā)生或加重。社區(qū)應為老年人群提供定期血壓測量服務、為公園等場所配備適合不同年齡層次的健身器材、在公共場所加強禁煙力度等[15，54]，都有助于疾病預防。

1.4 適宜溫度對兩類疾病的康養(yǎng)效應

在氣溫對呼吸和循環(huán)系統(tǒng)疾病死亡風險的分析中發(fā)現(xiàn)，氣溫過冷或過熱都會增大死亡風險，兩者之間的過渡溫度范圍為呼吸和循環(huán)系統(tǒng)疾病死亡的低風險區(qū)間。相關學者對13 個國家的首都最低死亡風險溫度的分析[24]顯示，各國首都人群死亡風險最低所對應氣溫基本在19～26 ℃，且大部分都在22～23 ℃。將溫度從4 ℃升高到較為舒適的25 ℃，可以降低呼吸道的損傷[56]。龍?zhí)煊宓萚57]利用豚鼠實驗，觀察不同環(huán)境溫度下豚鼠的血液流變特性，結果顯示，溫度為19～28 ℃時，豚鼠的血液流變指標較好，同樣反映了適宜溫度對生理指標的良性作用。

從反映舒適度的各氣象要素的作用來看，雖然多個要素共同影響人體冷、熱感覺（體感溫度）[27]，但氣溫仍然起主導作用。盧山等[58]研究了旅游地區(qū)的舒適度及其康養(yǎng)效應，云南麗江處于廣義舒適期的月份，對應呼吸、循環(huán)系統(tǒng)疾病發(fā)病率明顯較低，表現(xiàn)出良好的康養(yǎng)效應，且對呼吸系統(tǒng)疾病的康養(yǎng)效應更好。

海南五指山11 月—次年3 月人體舒適度等級基本都為舒適，適合冬季的避寒康養(yǎng)[59]。寧夏六盤山氣候濕涼，但隨著氣候變暖提升了夏季氣候舒適度，使當?shù)叵募具m宜避暑的日數(shù)顯著增加[60]。1961—2014年中國大陸舒適等級空間分布，北方以冷不舒適為主，南方以熱不舒適為主；春、秋季云南和四川盆地氣候舒適；夏季云南、西北和北部的一些地區(qū)也比較舒適，適合夏季避暑康養(yǎng)；冬季海南島和華南沿海地區(qū)最舒適[61]，適宜冬季避寒康養(yǎng)。

2 未來中國氣候變化及其對兩類疾病的影響

以氣溫上升為主要特征的氣候變化，已經對人類社會造成了一系列影響，也包括人體健康。因此，對未來中國氣候變化的研究進行梳理，預估未來氣候變化對上述兩類疾病的影響，提出合理的應對措施，可為我國應對未來氣候變化提供科學依據。

2.1 未來中國氣候變化趨勢

氣候模式是目前用于預測未來氣候變化最有效的手段之一，根據其復雜程度，分為簡單氣候模式、耦合氣候系統(tǒng)模式和中等復雜程度的地球系統(tǒng)模式[62]。 IPCC 根據不同的社會發(fā)展情況，先后發(fā)布了不同的排放情景，作為氣候模式運行的輸入，以預測不同情景下的氣候變化。2000 年發(fā)布的《排放情景特別報告》（SERS）中常用的6 種情景包括：A1B、A1T、AIF1、A2、B1、B2，其中A1B、A1T、AIF1 情景又可合并為A1 情景[63]。此后，為了更準確地預估未來氣候，于2011 及2017 年分別發(fā)布了典型濃度路徑（Representative Concentration Pathways，RCPs）和共享社會經濟途徑（The Shared Socio-Economic Pathways，SSPs）[64-65]。

Cholaw 等[66-67]利用全球海—氣耦合模式，研究A2、B2 情景下2070—2099 年東亞季風的變化，結果顯示，全球變暖使得東亞地區(qū)夏季風增強，冬季風減弱，華北夏季降水明顯增多。中國位于全球季風氣候最顯著的東亞季風氣候區(qū)，受季風氣候變化的影響很大。由于冬季風減弱，自1960 年中國冬季冷空氣活動明顯減少，再加上暖平流增強等，中國1909—2009 年平均增暖比全球更快[68-69]。

未來中國平均氣溫仍將持續(xù)上升，升幅將高于全球平均值，其中冬季升溫更明顯，升溫由南向北逐漸增大[70]。姜大膀等[71]利用7 個氣候模式，模擬在A2和B2 情景下21 世紀東亞氣候的變化，指出中國東北、西部、華中地區(qū)年平均增溫較大，且21 世紀后期高緯度地區(qū)的增溫主要是冬季增溫。對21 世紀氣溫上升的預測存在不確定性，這主要歸結為氣候模式本身、溫室氣體排放量估算的不確定性、以及自然變化的不確定性，如太陽輻射及火山噴發(fā)等[72]。但對于全球未來50～100 a 氣候的預估，大體上都呈現(xiàn)氣溫持續(xù)升高、降水區(qū)域性增強的結果[62]。中國未來氣溫變化趨勢與全球基本一致，呈上升趨勢[73]。

2.2 氣候變暖對兩類疾病的影響及應對措施

在全球氣候變暖背景下，高溫熱浪天氣影響增強，由此所造成的死亡風險也隨之增加?！读~刀健康與氣候變化倒計時2020 年中國報告》顯示，2019年中國與熱浪相關的死亡人數(shù)達到26 800 人，較1990 年上升了4 倍[74]。未來高溫天氣的增加，將導致全球熱相關超額死亡人數(shù)上升；冷相關超額死亡數(shù)會小幅下降，但總體呈現(xiàn)上升趨勢[75]。

相關研究[76]表明，高溫熱浪主要通過兩種方式影響人體健康，一是人體長時間暴露于高溫環(huán)境中直接引起中暑；二是加重人體的基礎病而造成死亡，包括呼吸系統(tǒng)疾病、心血管疾病、糖尿病和腎臟疾病等。Chen 等[77]預估在2 個代表性濃度路徑RCP4.5、RCP8.5 下，氣候變化對中國江蘇省熱相關死亡人數(shù)的影響，2016—2065 年氣溫升高，將導致江蘇省非意外死亡、心血管疾病、呼吸系統(tǒng)疾病等總死亡率升高。因此患有心血管、呼吸系統(tǒng)等疾病的人群，在高溫期間將面臨更高的死亡風險[78]。另外老年人因為體溫調節(jié)功能衰退，也將面臨更高的發(fā)病風險。與發(fā)病風險相比，心血管和呼吸系統(tǒng)疾病受熱浪影響的死亡風險則更高[79]。除此之外，高溫的影響還存在較大的地區(qū)差異[80]，到21 世紀末，生活在較溫暖地區(qū)的人群，預計將承受更大的影響[81]。

對于氣象敏感以及溫暖地區(qū)的相關人群，很有必要提前采取措施，以降低未來高溫天氣帶來的發(fā)病和死亡風險。中醫(yī)有“風雨寒熱，不得虛，邪不能獨傷人”之說，指出自身抵抗力的重要性[82]。因此，疾病的預防和治療，要順應四季氣候變化，提高人體適應自然變化的機能，如《靈樞·百病始生》所言“陰陽四時者，萬物之終始也，死生之本也，逆之則災害生，從之則苛疾不起”[13]。條件允許可以選擇康養(yǎng)旅游（居），充分利用氣候資源的康養(yǎng)效應。中醫(yī)提倡“冬病夏治”，冬天容易復發(fā)的疾病，在夏季治療和養(yǎng)護，可以達到事半功倍的效果。特別是老年人及呼吸、循環(huán)系統(tǒng)疾病患者，高溫時節(jié)到氣候舒適地區(qū)避暑康養(yǎng)，及時冬病夏治、冬病夏養(yǎng)，不僅可以降低高溫所帶來的健康風險，也可有效降低冬季時這兩類疾病的發(fā)生或加重。

中國幅員遼闊，南北跨度大，氣候條件多樣，避暑、避寒資源豐富，擁有“候鳥式”康養(yǎng)旅游的自然條件基礎[83]。同時，中醫(yī)早在《黃帝內經》就有相關的理論基礎，但中國現(xiàn)今的康養(yǎng)旅游產業(yè)發(fā)展較慢，尚處于起步階段，還需要有更多的關注，以及更多的氣候康養(yǎng)研究和理論，去指導康養(yǎng)旅游產業(yè)的高質量發(fā)展。

3 結論

（1）呼吸和循環(huán)系統(tǒng)疾病總體上冬、春季高發(fā)，夏季較少。老年人因為體溫調節(jié)能力衰退，成為呼吸、循環(huán)系統(tǒng)疾病的易感人群。

（2）氣溫與呼吸和循環(huán)系統(tǒng)疾病之間呈現(xiàn)“U”、“V”或反“J”型的非線性關系，最低發(fā)病風險所對應的氣溫值，其所導致的死亡率也最低；以此為分界點，隨著氣溫的升高或降低，死亡風險將呈一定的比例增長。不同地區(qū)的研究結果存在差異，因此有針對性的研究能更好地反映當?shù)氐膶嶋H情況，并正確指導當?shù)氐募膊☆A防工作。

（3）氣溫對呼吸和循環(huán)系統(tǒng)疾病的影響都以冷效應為主，熱效應次之，即冷、熱不適宜氣溫均可誘發(fā)這兩類疾病乃至死亡，并且表現(xiàn)為低溫滯后性，高溫即時性的特點。不同之處在于呼吸系統(tǒng)疾病受氣候變化影響較大，冷效應明顯；循環(huán)系統(tǒng)疾病受天氣過程中氣溫驟變的影響較大。

（4）適宜溫度有利于降低呼吸、循環(huán)系統(tǒng)疾病的發(fā)病率，具有康養(yǎng)效應；基于此，居住地氣溫不適宜的時節(jié)，基于氣候趨利避害的養(yǎng)生理念，建議有條件的相關人群到氣溫適宜的地方進行候鳥式旅居康養(yǎng)，這種空間上的氣候趨利移動，可享受到候鳥式趨利避害的主動康養(yǎng)效應。

（5）未來中國平均氣溫變化與全球變化基本一致，呈上升趨勢。在氣溫持續(xù)升高的影響下，未來高溫天氣發(fā)生的頻率和強度增加，對老年人及呼吸、循環(huán)系統(tǒng)疾病患者將產生更大的影響。因此，候鳥式夏季避暑的康養(yǎng)行為，可有效降低未來高溫給呼吸、循環(huán)系統(tǒng)疾病患者帶來的健康風險。