2015-2019年大氣污染物對佳木斯市兒童支氣管肺炎日入院量的影響①

修元迪 ,馮 垚,姚嵩坡,侯慶澤,趙善良,文少飛,周 健,周憲君,魯 彥

(1.佳木斯大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院,黑龍江 佳木斯 154007;2.佳木斯大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院,黑龍江 佳木斯 154003)

由于兒童、青少年處于生長發(fā)育階段,機體的各個器官系統(tǒng)尚未發(fā)育成熟,且呼吸系統(tǒng)直接與外界接觸,兒童呼吸頻率較快,吸入的大氣污染物的量也相對較多[1];同時兒童、青少年的上呼吸道較成人具有短且狹窄,黏膜薄脆,血流豐富的解剖學(xué)特點[2],易受外界污染物的侵害,容易誘發(fā)急性呼吸系統(tǒng)疾病[3]。因此,即使接觸污染物對成年人相對安全的劑量,對兒童、青少年也會產(chǎn)生危害[4]。大氣污染物長期存在于環(huán)境中,無形中增長了易感人群與污染物的接觸時間和接觸頻率,因此即使空氣質(zhì)量較好的情況下,易感人群也可能早于成人出現(xiàn)呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)生、發(fā)展。通過研究空氣質(zhì)量較好城市佳木斯市的2015-2019年大氣污染物PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3對0～18歲兒童支氣管肺炎門診量的影響,為積極開展兒童支氣管肺炎的發(fā)生、發(fā)展的預(yù)防提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

大氣污染物數(shù)據(jù)來源于真氣網(wǎng)空氣質(zhì)量分析平臺,氣象數(shù)據(jù)從網(wǎng)站rP5 Weather網(wǎng)站下載;疾病數(shù)據(jù)采用整群抽樣方法,來自1所綜合性醫(yī)院和1所婦幼保健院;根據(jù)國際疾病分類編碼(ICD-10)從醫(yī)院病案管理系統(tǒng)導(dǎo)出研究時間段內(nèi)兒童支氣管肺炎患者的相關(guān)資料,包括:患者的性別、年齡、發(fā)病日期、疾病診斷(支氣管肺炎)等,納入0～18歲患者的相關(guān)資料。

1.2 描述性分析

使用Excel 2019軟件進行數(shù)據(jù)錄入,采用SPSS 29.0統(tǒng)計軟件對氣象數(shù)據(jù)、大氣污染物數(shù)據(jù)和兒童支氣管肺炎患者相關(guān)數(shù)據(jù)用均數(shù)、標準差、最大值、最小值、中位數(shù)、四分位數(shù)進行描述。

1.3 時間序列模型建立

采用R語言4.2.2軟件中的mgcv包、spline包、tsModel包構(gòu)建廣義相加模型,分析大氣污染對醫(yī)院感染發(fā)生風(fēng)險的影響。檢驗水準α= 0.05。兒童支氣管肺炎急性發(fā)作門診人數(shù)屬于小概率事件近似服從泊松分布,因此本研究使用了準泊松(quasi-Poisson)連接的GAM模型分析大氣污染物對兒童支氣管肺炎日入院人數(shù)的影響,利用多種非參平滑函數(shù)控制長期趨勢、周期效應(yīng)、氣象等混雜因素,建立基本模型如下:

Log[E(Yt)]=α+DOM+βXt+s (time, df)+s (Zt, df)+εt=βXt+COVs (1)

式中,t表示觀察日期;Yt表示在觀察日期為t時的呼吸系統(tǒng)疾病日入院人數(shù);E(Yt)表示觀察時間為t時的兒童支氣管肺炎日入院人數(shù)預(yù)測值;α表示截距;DOM 表示星期幾啞變量;β表示回歸模型系數(shù);Xt當(dāng)觀察日期為t時大氣污染物的平均濃度;εs表示自然三次樣條函數(shù);df表示自由度;Zt當(dāng)觀察日期為t時氣象因素;εt表示殘差。通過最小赤池信息準則(Akaike information criterion,AIC)確定模型中的自由度取值對應(yīng)日期、日平均溫度、相對濕度、風(fēng)速的自由度分別為5/年、3、3、3。

1.4 敏感性分析

分析不同性別、年齡、采暖期與非采暖期對兒童支氣管肺炎日入院量的影響。

1.5 評價標準

大氣污染物評價依據(jù)我國《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB3095-2012)二級標準限值。

2 結(jié)果

2.1 2015-2019年佳木斯空氣質(zhì)量分析

佳木斯市城區(qū)大氣污染物PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3的日平均濃度分別為(31.76 ± 34.77)μg/m3、(50.22 ± 44.35)μg/m3、(9.60±5.69)μg/m3、(21.58±11.11)μg/m3、(75.60±28.27)μg/m3,均未超過國家二級標準限值,其他特征分布見表1。

表1 2015-2019年佳木斯市城區(qū)大氣污染物及氣象因素日均平均濃度特征

2.2 佳木斯市兒童支氣管肺炎入院人數(shù)基本情況

選取佳木斯市2015-2019年間11168例兒童支氣管肺炎住院患者為研究對象,其他特征分布見表2。

表2 2015-2019年佳木斯市兒童支氣管肺炎入院人數(shù)

2.3 敏感性分析

不同滯后期下的各單污染物與支氣管肺炎急性發(fā)作的模型擬合結(jié)果研究期間,NO2、O3的濃度與支氣管肺炎急性發(fā)作的最佳滯后期為Lag7、Lag4,OR值為1.045(1.004～1.087)、1.021(1.001～1.041),差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05);PM2.5、PM10、SO2的濃度與支氣管肺炎急性發(fā)作的影響,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),根據(jù)OR值最大原則確定最佳滯后天數(shù)即Lag3、Lag5、Lag7,見表3。

表3 不同滯后期下的各污染物與支氣管肺炎急性發(fā)作的OR值及其95%CI

單雙污染物模型下支氣管肺炎急性發(fā)作的模型擬合結(jié)果:在單污染物模型中,NO2、O3濃度每增加10μg/m3,導(dǎo)致支氣管肺炎的發(fā)病率分別增加4.5%、2.1%;在雙污染模型中,模型中引入PM2.5、PM10、SO2、O3時,NO2濃度每增加10μg/m3,支氣管肺炎的發(fā)病率分別增加9.4%、9.5%、5.5%、4.3%,模型中引入SO2時,O3濃度每增加10μg/m3,支氣管肺炎的發(fā)病率增加2.1%,見表4。

表4 各污染物單雙污染物模型下支氣管肺炎急性發(fā)作的OR值及其95%CI

不同特征分層分析:分層比較結(jié)果,當(dāng)大氣污染物每增加10μg/m3時,性別間比較,O3暴露導(dǎo)致支氣管肺炎的男童發(fā)病率增加3.1%;年齡間比較,嬰兒期PM2.5、PM10暴露導(dǎo)致發(fā)病率分別降低2.7%、3.6%;幼兒期NO2、O3暴露導(dǎo)致發(fā)病率分別增加5.0%、3.2%;學(xué)齡前期NO2暴露導(dǎo)致發(fā)病率增加9.2%;學(xué)齡期PM2.5暴露導(dǎo)致發(fā)病率增加4.5%,PM10、SO2、NO2暴露導(dǎo)致發(fā)病率增加5.0%、97.5%、34.0%;青春期O3暴露導(dǎo)致發(fā)病率降低29.8%;時期間比較,非采暖期O3暴露導(dǎo)致支氣管肺炎的發(fā)病率增加3.6%,見表5。

表5 各污染物與不同特征的支氣管肺炎患者急性發(fā)作的OR值及其95%CI

3 討論

佳木斯市空氣質(zhì)量良好,由于大氣污染物是在環(huán)境中持續(xù)存在,當(dāng)大氣污染物經(jīng)呼吸系統(tǒng)進入人體后,其本身或其攜帶的有毒有害物質(zhì)亦存在半減期不會立即代謝出體外,因此會在體內(nèi)蓄積,污染物達到一定水平時出現(xiàn)健康損害[5]。

大氣污染物引起支氣管肺炎的發(fā)生受性別、年齡、不同采暖時期的影響。支氣管肺炎男童患者對大氣污染物O3敏感。可能因為近地面的臭氧有刺激性和強氧化性,能夠?qū)θ说难劬?、呼吸道等造成損害,男童較女童相比戶外活動時間長,暴露在環(huán)境中接觸O3的時間亦長,體內(nèi)相對濃度增大。支氣管肺炎嬰兒期患者對大氣污染物PM2.5、PM10敏感,PM2.5的顆粒易隨呼吸沉積在呼吸道深處及肺部引起支氣管及肺部等處病變[6],嬰兒期兒童呼吸頻率較快且各項功能發(fā)育不完全,會導(dǎo)致更多的顆粒物吸入從而引起呼吸系統(tǒng)的問題[7]。幼兒期對大氣污染物NO2、O3敏感;學(xué)齡前期對大氣污染物NO2敏感;學(xué)齡期對大氣污染物除O3外敏感;青春期對大氣污染物O3敏感。大氣中NO2具有刺激性,主要作用于深部呼吸道、細支氣管及肺泡。研究提示,長期暴露于年平均濃度高于50～75μg/m3的濃度時,兒童的呼吸系統(tǒng)癥狀會顯著增加,肺功能也會受到一定程度的損害;NO2還與臭氧有協(xié)同作用,造成呼吸道阻力增加以及對感染的抵抗力降低[8],NO2會在一定條件下轉(zhuǎn)化為O3,加大了近地面O3濃度。總體來看隨著年齡的升高受到大氣污染物的健康影響不斷增強,隨著機體的生長發(fā)育兒童各項生理情況逐漸發(fā)育成熟,免疫力增強,在一定程度上會降低疾病的患病率,但隨著年齡的增長兒童處于室外活動時間增多,而接觸大氣污染物的頻率和水平也增強。在時期分層上,非采暖期大氣污染物PM2.5、PM10、O3的支氣管肺炎的日入院人數(shù)高于采暖期。非采暖期時兒童的戶外活動較多,室內(nèi)經(jīng)常開窗通風(fēng),此時我們可以認為室外大氣與室內(nèi)空氣中的污染物濃度區(qū)別不大,而在采暖期時由于天氣寒冷,兒童多在室內(nèi)進行活動,且室內(nèi)不經(jīng)常開窗通風(fēng),室外大氣與室內(nèi)空氣交換更新頻率較低,室內(nèi)污染物濃度低于室外污染物濃度。

以上結(jié)果顯示,大氣污染物的暴露會增加兒童人群的支氣管肺炎的入院率,因此環(huán)境有關(guān)部門,應(yīng)該結(jié)合佳木斯市大氣污染物的來源,采取降低大氣污染物的措施,如提高燃料的質(zhì)量、固定污染源的合理排放,減少移動污染源的數(shù)量等措施,從而從根本上降低大氣污染物的濃度,進而降低其所帶來的健康危害。