2012～2015年北京市豐臺區(qū)PM2.5與居民總死亡關(guān)聯(lián)性的調(diào)查研究

郭永超+李潔+謝俊卿+周慧霞+胥芹+郭秀花

[摘要] 目的 通過收集2012年3月～2015年2月北京市豐臺區(qū)氣象數(shù)據(jù)、細(xì)顆粒物（PM2.5）的污染數(shù)據(jù)、居民總死亡數(shù)據(jù)，分析PM2.5對居民造成的超額死亡危險，為豐臺區(qū)居民的疾病防治提供科學(xué)依據(jù)。 方法 利用SAS9.2軟件對PM2.5污染情況、氣象因素以及居民總死亡水平進行描述性分析以及相關(guān)性分析；利用R3.0.3軟件建立分布滯后非線性模型（DLNM）分析PM2.5對居民造成的超額死亡危險。 結(jié)果 PM2.5年平均濃度為91.94 μg/m3，居民總死亡數(shù)為23 138人；PM2.5與平均溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系（r=-0.10，P<0.01），PM2.5與相對濕度和氣壓均呈正相關(guān)（r=0.38、0.03），但是PM2.5與氣壓的相關(guān)性無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），PM2.5與總死亡數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系（r=0.11，P<0.01）；PM2.5對居民總死亡水平的影響無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。 結(jié)論 2012年3月～2015年2月北京市豐臺區(qū)PM2.5的污染嚴(yán)重，2013年P(guān)M2.5的污染最嚴(yán)重；居民總死亡呈冬季最高的趨勢；PM2.5濃度與居民總死亡數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系。

[關(guān)鍵詞] PM2.5；居民全死亡；分布滯后非線性模型；時間序列；關(guān)聯(lián)性

[中圖分類號] R56；X51 [文獻標(biāo)識碼] B [文章編號] 1673-9701（2016）28-0131-05

PM2.5是重要的大氣污染物之一，2011年北京灰霾和沙塵期間PM2.5日均質(zhì)量濃度分別高達(dá)301.8 μg/m3和284.8 μg/m3，是美國EPA PM2.5日均質(zhì)量濃度限值（35 μg/m3）的8.62倍和8.14倍[1]。居民死亡率及其死亡原因的變化是反映人群健康狀況的重要指標(biāo)之一，是制定衛(wèi)生政策、評價衛(wèi)生工作質(zhì)量和干預(yù)效果的科學(xué)依據(jù)，也是研究人口自然變動規(guī)律的重要內(nèi)容，因此世界各國都非常重視死亡資料的統(tǒng)計分析。我們將進行“2012～2015年北京市豐臺區(qū)PM2.5與居民總死亡的時間序列分析”，通過收集2012年3月～2015年2月PM2.5污染數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、居民總死亡數(shù)據(jù)，進行描述性分析和相關(guān)性分析，建立分布滯后非線性模型分析PM2.5對居民造成的超額死亡危險，為豐臺區(qū)居民的疾病防治提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1資料來源

PM2.5濃度資料從豐臺區(qū)內(nèi)PM2.5三個監(jiān)測點（豐臺花園、云崗、南三環(huán)）獲得；氣象資料從北京市氣象局獲得氣溫、氣壓、相對濕度等；居民總死亡資料從“人口死亡信息登記報告管理系統(tǒng)”中豐臺區(qū)各級醫(yī)療機構(gòu)報告的死亡信息和區(qū)民政局、區(qū)公安局以及街/鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府提供的死亡信息中獲得。

1.2研究對象

以2012年3月～2015年2月北京市豐臺區(qū)居民死亡病例作為研究對象。

1.3資料整理

本研究的研究時間為2012年3月～2015年2月，為了方便后文敘述，本研究將2012年3月～2013年2月劃分為2012年度、2013年3月～2014年2月劃分為2013年度、2014年3月～2015年2月劃分為2014年度。在描述性統(tǒng)計部分，根據(jù)中國北方氣溫變化情況，本研究按季節(jié)分組，即3～5月為春季；6～8月為夏季；9～11月為秋季；12月～次年2月為冬季。

1.4統(tǒng)計學(xué)方法

采用SAS 9.2軟件對2012年3月～2015年2月北京市豐臺區(qū)PM2.5濃度、氣象因素和居民總死亡水平進行描述性分析及相關(guān)性分析，對PM2.5、溫度、相對濕度、氣壓進行正態(tài)性檢驗，若是滿足正態(tài)性，則采用Pearson相關(guān)分析研究PM2.5與溫度、相對濕度、氣壓的相關(guān)性，若是不滿足正態(tài)性，則采用Spearman秩相關(guān)分析方法。對PM2.5與總死亡數(shù)的相關(guān)性采用Spearman秩相關(guān)進行分析。利用R3.0.3軟件建立分布滯后非線性模型，分析2012年3月～2015年2月北京市豐臺區(qū)PM2.5對居民造成的超額死亡危險。

2結(jié)果

2.1 描述性統(tǒng)計分析

2.1.1 PM2.5的描述性分析 2012年3月～2015年2月北京市豐臺區(qū)PM2.5平均濃度為91.94 μg/m3，超過國家規(guī)定二級標(biāo)準(zhǔn)（75.00 μg/m3）22.49%，其中每年度平均有180 d超過國家規(guī)定二級標(biāo)準(zhǔn)，超標(biāo)率為49.59%。日均濃度最高為475.00 μg/m3，是國家二級標(biāo)準(zhǔn)的6.33倍，最低為3.00 μg/m3。季節(jié)分布呈冬季最高，春、秋季次之，夏季最低的特點，見表1、圖1。

2.1.2 氣象因素的描述性分析

2.1.2.1 氣溫的描述性分析 2012年3月～2015年2月北京市豐臺區(qū)平均氣溫12.69℃，最高氣溫為31.00℃，最低為-12.00℃。總體呈夏季最高，春、秋季次之，冬季最低的特點，見表2、圖2。

2.1.2.2 氣壓的描述性分析 2012年3月～2015年2月北京市豐臺區(qū)平均氣壓為101.61 kPa，最高氣壓為104.30 kPa，最低為99.40 kPa，總體呈冬季最高，春、秋季次之，夏季最低的特點，見表3、圖3。

2.1.2.3 相對濕度的描述性分析 2012年3月～2015年2月北京市豐臺區(qū)平均相對濕度為52.89%，最高相對濕度為98.00%，最低相對濕度為8.00%，總體呈夏季最高，冬季次之，春、秋季較低的趨勢，見表4、圖4。

2.1.3 居民總死亡數(shù)的描述性分析 2012年3月～2015年2月居民總死亡數(shù)為23 138人，居民全死因死亡平均每日20.8人，每日死亡人數(shù)最小值為0人，最大值為38.0人。2012年度、2013年度和2014年度的平均每日死亡人數(shù)差異不大，分別為20.7人、20.9人、20.9人。其中2012年度有358個值，缺失7 d，占1.92%。見表5。

2.2 相關(guān)性分析

2.2.1 PM2.5與氣象因素的相關(guān)性 對PM2.5以及氣象因素（溫度、相對濕度和氣壓）進行正態(tài)性檢驗，結(jié)果見表6。Kolomogorov-Simirnov（K-S）檢驗結(jié)果顯示4個變量均不滿足正態(tài)分布（P<0.05）。從表6中可看出，PM2.5呈正偏態(tài)、高峰度（S>0，K>0）；氣壓和相對濕度呈正偏態(tài)和低峰度（S>0，K<0），溫度呈負(fù)偏態(tài)、低峰度（S<0，K<0）。4個變量的頻數(shù)分布直方圖結(jié)果，見圖5。

2012年3月～2015年2月北京市豐臺區(qū)PM2.5、氣象因素之間的Spearman 相關(guān)分析結(jié)果見表7。即PM2.5與平均溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系（r=-0.10，P<0.01），PM2.5與相對濕度和氣壓均呈正相關(guān)（r=0.38、0.03），但是PM2.5與氣壓的相關(guān)性無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。平均溫度和相對濕度呈正相關(guān)關(guān)系（r=0.38，P<0.01），氣壓與平均氣溫和相對濕度均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系（r=-0.88、-0.36），差異有高度統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）。

2.3 PM2.5與居民總死亡數(shù)的關(guān)系

Spearman秩相關(guān)分析結(jié)果顯示，PM2.5與居民總死亡數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系（r=0.11，P<0.01）。建立分布滯后非線性模型，控制長期趨勢、“星期幾效應(yīng)”等時間因素的影響，并考慮滯后效應(yīng)，分析PM2.5對總死亡水平的影響。如圖6所示，在污染當(dāng)日，PM2.5對總死亡水平影響的RR值大于1，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。

在上述模型的基礎(chǔ)上，控制溫度、濕度、氣壓等混雜因素的的影響，分析PM2.5對總死亡水平的影響，如圖7所示，PM2.5對總死亡水平的影響仍然無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。

2.4 PM2.5與總死亡的暴露反應(yīng)關(guān)系

在研究期間內(nèi)，控制時間的長期趨勢、星期幾效應(yīng)、溫度、濕度、氣壓等因素的影響后，分析PM2.5與污染當(dāng)日全死因死亡的暴露反應(yīng)關(guān)系，由圖8可見，暴露-反應(yīng)關(guān)系在低濃度時（約80 μg/m3）和較高濃度時（約300 μg/m3）分別存在一個拐點，當(dāng)PM2.5的濃度約達(dá)到300 μg/m3時，人群總死亡的風(fēng)險會顯著增加。

3討論

2012年3月～2015年2月北京市豐臺區(qū)PM2.5平均濃度為91.94 μg/m3，超過國家規(guī)定二級標(biāo)準(zhǔn)22.49%，其中每年平均有180 d超過國家規(guī)定二級標(biāo)準(zhǔn)，超標(biāo)率為49.59%；2013年度北京市PM2.5年平均濃度為100.02 μg/m3，超過國家規(guī)定二級標(biāo)準(zhǔn)33.36%，超標(biāo)率為55.07%。同北京市數(shù)據(jù)相比[2]，北京市豐臺區(qū)大氣PM2.5污染水平較北京市低。2013年豐臺區(qū)PM2.5污染最嚴(yán)重，與2013年的氣象條件密切相關(guān)，穩(wěn)定的大氣環(huán)流形勢為污染的持續(xù)提供了有利環(huán)境，風(fēng)速較小、濕度較大、持續(xù)逆溫影響大氣污染物的擴散，是造成嚴(yán)重污染的重要原因[3]。

2012年3月～2015年2月北京市豐臺區(qū)PM2.5濃度與氣象因素中的日平均相對濕度、日平均氣壓呈正相關(guān)關(guān)系，與日平均氣溫呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。與周洪霞等[4]結(jié)果PM2.5濃度與日平均相對濕度呈正相關(guān)關(guān)系大致相同；與劉曉劍等[5]研究結(jié)果顯示PM2.5濃度與日平均相對濕度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與日平均氣壓呈正相關(guān)系相比不同，造成其結(jié)果不同的原因可能是：北京市屬于大陸性季風(fēng)氣候，相對濕度與風(fēng)速呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，當(dāng)相對濕度較大時，風(fēng)速較小，地面大氣層處于較穩(wěn)定的狀態(tài)，不利于大氣污染物的擴散；而深圳市屬于亞熱帶海洋性氣候，雨量充沛，濕度較大，降雨能有效的清除大氣顆粒物[6]。

PM2.5的短期暴露與居民死亡的關(guān)系，已經(jīng)在全球不同地點、不同大氣污染背景、不同人群取得了相似的結(jié)果，并且初步得到了證實[7-9]。本研究選取北京市豐臺區(qū)作為研究現(xiàn)場，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PM2.5對總死亡人數(shù)的影響無統(tǒng)計意義，這與以往的研究結(jié)果是不一致的。例如：美國國家空氣污染與死亡率和發(fā)病率關(guān)系的研究，對美國 20個城市近5000萬人的資料分析顯示，人群死亡率與死亡前日顆粒物濃度相關(guān)[10]。在中國沈陽市[11]、廣州市[12]和深圳市[13]的研究也發(fā)現(xiàn)，PM2.5污染與人群總死亡率呈現(xiàn)正相關(guān)，且PM2.5對總死亡率的影響在65歲以上的老年人群更為明顯。

本研究的研究結(jié)果提示，PM2.5與居民死亡的暴露反應(yīng)關(guān)系呈現(xiàn)一定的非線性關(guān)系。以往在歐美等發(fā)達(dá)國家的研究結(jié)果提示，顆粒物污染與死亡/發(fā)病的暴露反應(yīng)關(guān)系呈現(xiàn)近似的線性關(guān)系[14-16]。例如：美國Schwartz等[17]學(xué)者運用層次模型發(fā)現(xiàn)PM2.5與全死因死亡的暴露反應(yīng)關(guān)系呈現(xiàn)線性關(guān)系并沒有閾值效應(yīng)，這一結(jié)果在歐洲的一個隊列研究中也得到了證實，該研究提示，即使在低于歐洲現(xiàn)在的年均標(biāo)準(zhǔn)限值（<25 μg/m3）的情況下，PM2.5仍然與全死因死亡率相關(guān)[18]。

本次研究僅僅納入一個區(qū)的數(shù)據(jù)，每日各類別的死亡人數(shù)較少，這對模型的穩(wěn)定性會產(chǎn)生一定的影響，還有可能是因為北京市大氣污染物水平長期較高造成的人群適應(yīng)性增加，污染源類型差異造成污染物結(jié)構(gòu)成分的不同，以及人群的年齡構(gòu)成和居民對污染物的敏感程度的不同。

4結(jié)論

2012年3月～2015年2月北京市豐臺區(qū)PM2.5的污染嚴(yán)重，2013年P(guān)M2.5的污染最嚴(yán)重；2012年3月～2015年2月北京市豐臺區(qū)居民總死亡呈冬季最高的趨勢；2012年3月～2015年2月北京市豐臺區(qū)PM2.5濃度與氣象因素中的日平均相對濕度、日平均氣壓呈正相關(guān)關(guān)系，與日平均氣溫呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；PM2.5濃度與居民總死亡數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系。

PM2.5對居民總死亡水平的影響無統(tǒng)計學(xué)意義，研究人員可進一步深入研究PM2.5與具體死因間的關(guān)聯(lián)性，找到PM2.5對居民健康影響的重點疾病，為進一步的健康教育、疾病的干預(yù)提供基礎(chǔ)，為公共衛(wèi)生工作提供依據(jù)，為城市大氣污染健康效應(yīng)評價、保護人群健康提供依據(jù)。

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（收稿日期：2016-08-02）