銀川市大氣污染與某社區(qū)心肺疾病門診人次的時間序列研究

周思杰， 沙 金， 張 娟， 張翰卿， 王金霞， 石運昊， 張亞娟

（1. 寧夏醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，銀川 750004； 2. 銀川市第一人民醫(yī)院明德社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)站，銀川 750001）

隨著世界人口的增加，全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程的不斷加快，截至2017 年約有55%的人口居住在城市地區(qū)[1]，與此同時，城市的大氣污染也不斷增加[2]。大氣污染物中的顆粒物（PM）和氣態(tài)污染物對人群健康的影響尤為突出[3]，流行病學(xué)研究證實[4-8]，長期暴露于大氣顆粒物會導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)疾病的發(fā)病率和死亡率上升，增加人群的疾病負(fù)擔(dān)并降低期望壽命；其中氣態(tài)污染物（SO2、CO、NO2、O3）同樣被證實對人群呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)有不利影響[2，9]。上述研究關(guān)注的主要健康結(jié)局為死亡或醫(yī)院門診及急診就診人次，而對社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)機(jī)構(gòu)門診人次的研究較少。近年來，社區(qū)門診體系不斷改進(jìn)，居民就近選擇社區(qū)門診就診的趨勢日益明顯。因此本研究選擇了銀川地區(qū)有代表性的社區(qū)門診，對銀川市2018—2020 年大氣污染物與呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)疾病的關(guān)系進(jìn)行分析，探討大氣污染物與社區(qū)心肺疾病門診量的定量暴露-反應(yīng)關(guān)系，以期為進(jìn)一步研究疾病負(fù)擔(dān)和制定相關(guān)政策提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究人群及資料

1.1.1 社區(qū)心肺疾病就診人群資料 收集2018年1 月1 日至2020 年12 月31 日銀川市某社區(qū)門診就診者的信息，包括就診患者性別、年齡、家庭住址、疾病診斷等，根據(jù)疾病診斷篩選出以呼吸系統(tǒng)與心血管系統(tǒng)就診的人群為研究對象。

1.1.2 大氣污染物數(shù)據(jù)及氣象監(jiān)測數(shù)據(jù) 2018年1 月1 日至2020 年12 月31 日的大氣污染物數(shù)據(jù)來自銀川市空氣質(zhì)量（PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2、O3）監(jiān)測數(shù)據(jù)。包括銀川市6 個監(jiān)測點各污染物日平均濃度數(shù)據(jù)，均為當(dāng)天的24 h 平均值。氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)來自國家氣象局和氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享中心，包括同時期銀川市日平均氣壓、日平均溫度和日平均相對濕度。

1.2 研究方法

與銀川市總?cè)丝跀?shù)相比，每日前往社區(qū)門診的就診人員相對較少，其分布符合Poisson 分布；而大氣數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)和社區(qū)門診數(shù)據(jù)均為連續(xù)性數(shù)據(jù)，且屬于時間序列數(shù)據(jù)，因此采用國際上廣泛應(yīng)用的基于時間序列的廣義相加模型（GAM）進(jìn)行分析。建立涵蓋PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2和O3日均濃度的模型，與呼吸系統(tǒng)疾病和心血管系統(tǒng)疾病門診人數(shù)進(jìn)行相關(guān)性檢驗；根據(jù)患者年齡、性別進(jìn)行分層分析。因氣象因素對模型有非線性影響，將同期平均溫度和相對濕度引入函數(shù)。采用包含個體信息和氣象因素的全模型探討整個銀川市大氣污染物暴露與社區(qū)門診量及人群的關(guān)系。采用Akaike 信息準(zhǔn)則（AIC）判斷模型的擬合度?；灸Ｐ停篖og［E（Yt）］=βZt+ns（time，ν）+DOW+ns（temp，ν）+ns（RH，ν）+intercept。其中E（Yt）為第t日的社區(qū)日門診量的數(shù)學(xué)期望值；Zt為第t日大氣污染物日均濃度（μg·m-3）；β是回歸系數(shù)，即污染物每單位濃度的升高所引起的門診量的增加；DOW為“星期幾”效應(yīng)的啞變量；ns（time，ν）、ns（temp，ν）、ns（RH，ν）分別為日期、相對溫度、相對濕度的自然平滑樣條函數(shù)，其中ν為自由度，依據(jù)AIC 選擇最佳自由度。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

采用R 4.0.5 統(tǒng)計學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。大氣污染物暴露濃度與具體社區(qū)門診量的暴露-反應(yīng)關(guān)系分析采用“gam”“dplyr”“splines”“mgcv”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(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 研究人群與大氣污染基本情況

2018—2020 年銀川市某社區(qū)門診就診總?cè)舜螢?5 041 人次，其中呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)疾病就診總?cè)舜畏謩e為5 467 人次、5 337 人次。根據(jù)社區(qū)門診就診人次分析，呼吸系統(tǒng)疾病日均就診人次為9 人次，心血管系統(tǒng)疾病日均就診人次為8 人次。在分層分析中，2018—2020 年呼吸系統(tǒng)疾病、心血管系統(tǒng)疾病65 歲以下患者日均就診人次高于65 歲及以上患者。根據(jù)銀川市2018—2020 年大氣污染物及氣象因素的分析，PM10濃度年均值高于《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095—2012）二級標(biāo)準(zhǔn)70 μg·m-3，見表1、表2。大氣 污 染 物 的 日 均 濃 度 趨 勢 中，PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2日均濃度主要為冬季較高，而O3日均濃度主要為夏季較高，見圖1。

圖1 2018—2020 年社區(qū)每日呼吸和心血管系統(tǒng)疾病就診人次及銀川市每日污染物平均濃度

表1 2018—2020 年銀川市居民門診就診人次

表2 2018—2020 年銀川市大氣污染物及氣象數(shù)據(jù)

2.2 大氣污染物與呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)疾病門診人次的暴露-反應(yīng)關(guān)系

大氣PM10濃度每升高10 μg·m-3對社區(qū)門診呼吸系統(tǒng)疾病就診人次的影響有統(tǒng)計學(xué)意義，超額危險度（excess risk，ER）（95%CI）為0.70（0.00，1.40）；其中大氣NO2每升高10 μg·m-3對呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)疾病就診人次均有影響，ER（95%CI）分別為2.47（0.27，4.67）、2.25（0.00，4.49），見表3。

表3 銀川市大氣污染物濃度升高對呼吸和心血管系統(tǒng)疾病就診人次影響的ER 及95%CI

根據(jù)人群特征分層后，大氣PM10每升高10 μg·m-3對女性和65 歲及以上人群呼吸系統(tǒng)疾病就診人次有影響，ER（95%CI）分別為1.47（-3.09，6.03）、2.01（0.44，3.57）；大氣PM2.5每升高10 μg·m-3對65 歲及以上因呼吸系統(tǒng)疾病就診人次有影響，ER（95%CI）為3.74（0.69，6.79）。氣態(tài)污染物中CO 每升高0.1 mg·m-3對65 歲及以上人群因呼吸系統(tǒng)疾病就診人次有影響，ER（95%CI）為1.56（0.21，2.91）。大氣NO2每升高10 μg·m-3對男性、65 歲以下呼吸系統(tǒng)疾病就診人次均有影響，其ER（95%CI）分別為4.23（0.98，7.48）、3.06（0.63，5.50）；對女性心血管系統(tǒng)疾病就診人次有影響，ER（95%CI）為3.00（0.00，6.00），見圖2、圖3。

圖2 性別特征分層后大氣污染物與呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)疾病門診就診人次的關(guān)系（CO 每升高0.1 mg·m-3）

2.3 大氣污染物對呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)疾病門診人次的滯后效應(yīng)

在大氣污染物對呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)疾病門診人次的滯后效應(yīng)分析中，第1、2、3 天及0～1 d、0～2 d、0～3 d 的平均滯后效應(yīng)結(jié)果顯示，大氣SO2對2 d 時呼吸系統(tǒng)疾病門診人次效應(yīng)最大，ER（95%CI）為5.12（0.18，10.07），見圖4。

3 討論

本研究結(jié)果顯示，2020 年社區(qū)門診呼吸系統(tǒng)疾病患者較2019 年減少。研究[10-11]顯示，大氣PM2.5與呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)疾病有相關(guān)性；本研究中暴露于大氣PM2.5、PM10的社區(qū)居民在心血管系統(tǒng)疾病中無統(tǒng)計學(xué)意義，主要原因可能為心血管系統(tǒng)疾病發(fā)病時屬危急重疾病，患者通常就診于地大型醫(yī)院，因此對社區(qū)門診患者量有所影響。

本研究中大氣PM2.5對65 歲及以上呼吸系統(tǒng)疾病就診人群的影響與相關(guān)研究[12]結(jié)果相似。兒童作為易感人群[13]，本研究未做易感年齡層分析，但有相關(guān)研究[14]表明，2005—2014 年5 歲以下孟加拉國兒童中，PM2.5與肺炎發(fā)病率增加有關(guān)，暴露2 d 后效應(yīng)值達(dá)到峰值（OR=1.032，95%CI：1.008，1.056）。

本研究中大氣PM10對人群呼吸系統(tǒng)的影響與張亞娟等[15]的研究結(jié)果相似，其對呼吸系統(tǒng)疾病死亡的ER（95%CI）為0.43（0.19，0.67）。在年齡分層中，與何曉慶等[16]的研究結(jié)果相似，對65歲及以上人群有影響，其PM10濃度每升高10 μg·m-3，對65 歲及以上人群呼吸系統(tǒng)疾病死亡的ER（95%CI）為1.24（0.26，2.23）。性別分層結(jié)果顯示，PM10對女性因呼吸系統(tǒng)疾病就診人次有影響，這與何曉慶等[16]的研究結(jié)果不一致，其PM10對男性影響更明顯，PM10濃度每升高10 μg·m-3的ER（95%CI）為1.69（0.05，3.37），說明在不同的研究中，PM10與性別的相關(guān)性有區(qū)別。

本研究的氣態(tài)污染物CO 對呼吸系統(tǒng)疾病中65 歲及以上人群就診人次有影響，與陳麗等[17]的結(jié)果相似。本研究中NO2對呼吸系統(tǒng)疾病和心血管系統(tǒng)疾病就診人次均有影響，與馬關(guān)培等[18]及Bourdrel 等[9]的結(jié)果相似。

在滯后效應(yīng)分析中，根據(jù)張亞娟等[15]、周慧霞等[19]的滯后效應(yīng)結(jié)果，選擇大氣污染物對呼吸系統(tǒng)疾病、心血管系統(tǒng)疾病門診人次影響做滯后1～3 d 的分析，其中大氣SO2對2 d 時呼吸系統(tǒng)疾病門診人次效應(yīng)最大，與馬關(guān)培等[18]的結(jié)果不同，其結(jié)果為PM2.5、NO2對3 d 時呼吸系統(tǒng)日門診量有意義。

目前，大氣污染物對呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)疾病發(fā)病影響的研究中，主要針對較大型醫(yī)院急診及住院患者[20-23]，對社區(qū)門診影響的研究較少[24]，因此對空氣污染物與社區(qū)門診關(guān)系的研究很有必要。本研究也存在一些局限性，如僅選擇了一家社區(qū)醫(yī)院，代表性有限；污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)利用的是銀川市的大氣污染物暴露數(shù)據(jù)，對個體的暴露測量準(zhǔn)確性不夠；污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)為室外，對于長期居家的人員，未考慮室內(nèi)接觸情況；研究資料使用門診登記的信息，未考慮同一患者重復(fù)就診的情況。但是本研究考慮了氣象條件和“星期幾”的影響，同時也控制了其他污染物的影響，使模型結(jié)果更為可靠；剔除了因其他病毒性引起的呼吸系統(tǒng)疾病，使結(jié)果更為準(zhǔn)確。

本次研究表明，大氣PM2.5、PM10、CO、NO2對銀川市社區(qū)門診呼吸系統(tǒng)疾病就診人次有影響，其中大氣PM2.5、PM10、CO 對65 歲及以上人群影響尤為明顯；大氣NO2對門診心血管系統(tǒng)疾病就診人次及其中的女性就診人次有影響。