2005—2012年武漢市大氣污染對呼吸系統(tǒng)疾病日住院人數(shù)的影響

王曉瑩， 焦仕林， 王旺成， 曾欣， 胡春平， 王琳

·社會(huì)因素與健康·

2005—2012年武漢市大氣污染對呼吸系統(tǒng)疾病日住院人數(shù)的影響

王曉瑩1， 焦仕林1， 王旺成1， 曾欣1， 胡春平2， 王琳1

目的 探討武漢市大氣污染對居民呼吸系統(tǒng)疾病日住院人數(shù)的影響。方法 收集2005年1月1日—2012年12月31日武漢市每日空氣污染指數(shù)(API)、氣象(平均氣壓、氣溫、氣濕)資料，以及武漢市某三甲醫(yī)院呼吸系統(tǒng)疾病住院數(shù)據(jù)，選用廣義相加模型(GAM)的Poisson回歸，研究大氣污染對居民呼吸系統(tǒng)疾病日住院人數(shù)的影響。結(jié)果 API每上升一個(gè)四分位間距(37個(gè)單位)，在累積滯后01天(lag01)總呼吸系統(tǒng)疾病住院人數(shù)增加最大，為6%(RR=1.06，95%CI：1.015～1.107)。男性比女性對空氣污染更敏感，男性在API上升累積滯后01天(lag01)RR值最大，為1.069(1.016～1.125)，女性則在當(dāng)天RR值最大，為1.048(0.975～1.127)?！?5歲人群較0～64歲人群更為易感?！?5歲和0～64歲人群在API上升累積滯后01天(lag01)RR值最大，分別為1.075(1.012～1.141)和1.046(0.982～1.115)。慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者日住院人數(shù)在API上升累積滯后01天(lag01)RR值最大，為1.095(1.004～1.194)，肺炎患者日住院人數(shù)增幅在滯后1天(lag1)最大，RR為1.019(0.951～1.092)。API對呼吸系統(tǒng)疾病住院人數(shù)的影響冷季節(jié)>暖季節(jié)。結(jié)論 大氣污染可增加居民呼吸系統(tǒng)疾病日住院人數(shù)，并對不同性別、年齡、呼吸系統(tǒng)疾病類型和季節(jié)的影響存在差異。

空氣污染指數(shù)； 呼吸系統(tǒng)疾??； 日住院人數(shù)； 廣義相加模型

中國近20年經(jīng)濟(jì)和工業(yè)快速發(fā)展，能源消費(fèi)不斷增長，空氣質(zhì)量日益惡化，大氣污染已成為影響人群健康的主要危害因素之一[1]。國內(nèi)外多個(gè)城市研究證實(shí)，大氣污染與呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病密切相關(guān)[2-4]，同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)年齡、性別和氣候等因素對大氣污染的健康效應(yīng)存在差異[5-6]。采用廣義相加模型(generalized additive models，GAM)研究大氣污染對居民健康的急性危害已成為近年的研究熱點(diǎn)[7-9]。本研究收集了2005年1月1日—2012年12月31日武漢市中心城區(qū)某三甲醫(yī)院每日呼吸系統(tǒng)疾病住院人數(shù)資料，每日空氣污染指數(shù)(air pollution index，API)監(jiān)測數(shù)據(jù)和氣象信息，采用廣義相加模型研究大氣污染與呼吸系統(tǒng)疾病之間的相關(guān)關(guān)系，為完善武漢市大氣環(huán)境保護(hù)措施和保護(hù)居民健康提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料和方法

1.1 呼吸系統(tǒng)疾病住院資料

收集武漢市中心城區(qū)某三甲醫(yī)院2005年1月1日—2012年12月31日呼吸系統(tǒng)疾病住院資料。資料包括在武漢市辦理了戶籍登記手續(xù)的居民呼吸系統(tǒng)疾病病例數(shù)、性別、患者出生日期、住院日期和疾病診斷等。參照國際疾病分類法第10版(international classification of diseases，ICD-10)[10]，呼吸系統(tǒng)疾病診斷編碼為J00-99和肺癌C33-34。

1.2 氣象資料

從武漢市氣象局收集2005年1月1日—2012年12月31日武漢市每日平均氣溫、平均相對濕度、平均氣壓等。

1.3 大氣污染資料

2005年1月1日—2012年12月31日武漢市空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)來源于中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部網(wǎng)站，包括每日空氣污染指數(shù)、首要污染物、空氣質(zhì)量狀況。缺失的數(shù)據(jù)用線性內(nèi)插法進(jìn)行填補(bǔ)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用GAM建立大氣污染與呼吸系統(tǒng)疾病住院人數(shù)的模型。由于住院人數(shù)相對于監(jiān)測人群總體來說是小概率事件，資料近似服從Poisson分布，本文模型以呼吸系統(tǒng)疾病日住院人數(shù)為因變量，用樣條平滑函數(shù)擬合時(shí)間序列資料中的非線性自變量，包括時(shí)間(time)、平均氣溫(temperature)、平均相對濕度(humidity)、平均氣壓(pressure)等，并引入星期啞元變量(day of the week，DOW，DOW=1～7)和假期變量(holiday)，以控制長期趨勢、季節(jié)趨勢和氣象因素的影響。在此基礎(chǔ)上，把API作為直線變量引入模型，觀察其對呼吸系統(tǒng)疾病的影響?；灸Ｐ偷墓饺缦拢?/p>

Log[E(Yt)]=α+s(time，df)+DOW+Holiday+s(temperature，df)+s(humidity，df)+s(pressure，df)+βZt

式中Yt為觀察日t的當(dāng)天呼吸系統(tǒng)疾病住院人數(shù)，對于每個(gè)t，Yt服從總體均數(shù)為E(Yt)的Poisson分布；E(Yt)為觀察日t當(dāng)天的呼吸系統(tǒng)疾病住院人數(shù)預(yù)期望值；α為截距；Z為對因變量產(chǎn)生線性影響的解釋變量；β為回歸模型中的解釋變量系數(shù)；s為非參數(shù)平滑樣條函數(shù)；time為對應(yīng)的日期，df為自由度，日期的自由度一般按照經(jīng)驗(yàn)法，取值為年份×7；temperature、humidity和pressure為氣象指標(biāo)中的平均氣溫、平均相對濕度和平均氣壓，自由度一般取值為3；DOW和Holiday是對應(yīng)的星期變量和假期變量，處理星期效應(yīng)和假期效應(yīng)問題。由于考察的是大氣污染的短期健康效應(yīng)，用單滯后效應(yīng)0-3天(lag 0-3)和累積滯后效應(yīng)01-03天(lag 01-03)進(jìn)行分析，滯后0天是指當(dāng)天污染物濃度，滯后1天是指前一天污染物濃度，累積滯后01天為當(dāng)天和前一天污染物濃度的平均值，累積滯后02天為當(dāng)天和前兩天污染物濃度的平均值。

根據(jù)GAM模型估算出空氣污染物的回歸系數(shù)β，從而對污染物的健康效應(yīng)做出定量評價(jià)，采用相對危險(xiǎn)度(RR)及其95%的置信區(qū)間(95%CI)來衡量大氣污染與居民日住院人數(shù)的聯(lián)系強(qiáng)度，公式如下：

RR=Exp(β×IQR)

RR(95%CI)=Exp[(β±1.96SE)×IQR]

表示當(dāng)污染物濃度增加四分位間距(inter-quartile range，IQR)時(shí)，疾病日入院人數(shù)變化的百分比為(RR-1)×100%。當(dāng)95%CI不包括1，表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P<0.05。

對呼吸系統(tǒng)日住院病人進(jìn)行性別、年齡(0～64歲和≥65歲)、呼吸系統(tǒng)疾病類型(肺炎和COPD)、季節(jié)(冷暖季節(jié))分層。采用Mann-WhitneyU檢驗(yàn)分析各分層之間的差異性，同時(shí)也根據(jù)GAM模型分析不同分層API對日住院人數(shù)影響的差異。所有數(shù)據(jù)均采用R 3.0.0軟件進(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 2005—2012年空氣質(zhì)量及氣象條件

2005—2012年API日均值為80.15±30.6。API四分位間距，即上四分位數(shù)與下四分位數(shù)之差，為37。冷暖季節(jié)的API日均值分別為88.55±33.75和71.90±24.46，經(jīng)Mann-WhitneyU檢驗(yàn)，冷暖季節(jié)API濃度有差異(Z=-16.38，P<0.01)。日均氣溫、日均相對濕度和日均氣壓分別為(17.59±9.48)℃、(73.38±13.55)%和(1 011±9.69)hPa。見表1。

2.2 2005—2012年呼吸系統(tǒng)疾病住院人數(shù)情況

2005—2012年武漢市某三甲醫(yī)院呼吸系統(tǒng)住院總?cè)藬?shù)為5 362人，日平均人數(shù)為1.84±1.40人。0～64歲和≥65歲年齡段所占比例分別為53.3%和46.7%，日平均住院人數(shù)分別為0.98±1.02天和0.86±0.93天，不同年齡段日住院人數(shù)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=-4.33，P<0.01)。男女住院總?cè)藬?shù)比為1.93：1，男女日均住院人數(shù)分別為1.21±1.1和0.63±0.82，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=-22.14，P<0.01)。冷暖季節(jié)日平均住院人數(shù)為1.91±1.43和1.76±1.36，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=-2.52，P<0.05)。肺炎和COPD日平均住院人數(shù)分別為0.53±0.74和0.38±0.63，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(Z=-8.15，P<0.01)。見表2。

表1 2005—2012年武漢市每日API、氣象指標(biāo)情況

表2 2005—2012年武漢市某三甲醫(yī)院呼吸系統(tǒng)疾病日入院情況

2.3 API對呼吸系統(tǒng)疾病日住院人數(shù)的影響

2005—2012年武漢市API對呼吸系統(tǒng)疾病日住院人數(shù)影響的GAM分析結(jié)果見圖1。在API上升當(dāng)天(lag0)、滯后第1天(lag1)以及累積滯后01天(lag01)總呼吸系統(tǒng)疾病日住院人數(shù)增加有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其中累積滯后01天(lag01)增加效應(yīng)最明顯，RR值為1.06(95%CI：1.015～1.107)，即API每上升一個(gè)四分位間距(37個(gè)單位)，總呼吸系統(tǒng)疾病住院人數(shù)增加6%。分別按性別、年齡、呼吸系統(tǒng)疾病類型、季節(jié)分層，觀察API上升一個(gè)四分位間距與呼吸系統(tǒng)疾病日住院人數(shù)的關(guān)系。

2.3.1 性別 在API上升滯后1天(lag1)以及累積滯后01天(lag01)，男性呼吸系統(tǒng)疾病日住院人數(shù)增加均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其中累積滯后01天(lag01)RR值最大，為1.069(1.016～1.125)；女性各滯后天數(shù)RR值均沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，在API上升當(dāng)天(lag0)RR值最大，為1.048(0.975～1.127)。除當(dāng)天外，女性滯后各天RR值均低于男性?？芍?，空氣污染對男性的影響較女性明顯。

2.3.2 年齡 在API上升累積滯后01天(lag01)，0～64歲日住院人數(shù)增加最明顯，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，RR值為1.046(0.982～1.115)。≥65歲日住院人數(shù)在API上升滯后1天(lag1)以及累積滯后01天(lag01)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其中累積滯后01天(lag01)RR值最大，為1.075(1.012～1.141)。除了滯后2天，≥65歲的滯后各天RR值均高于0～64歲。年齡≥65的人群對武漢市空氣污染物最為敏感。

2.3.3 呼吸系統(tǒng)疾病的類型 COPD患者日住院人數(shù)與API上升當(dāng)天(lag0)、滯后1天(lag1)和累積滯后01天(lag01)相關(guān)，且有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，最大RR值為1.095(1.004～1.194)。肺炎患者日住院人數(shù)在API上升滯后1天(lag1)RR值最大，為1.019(0.951～1.092)，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。除滯后第3天(lag3)，其余滯后天數(shù)COPD的RR值均高于肺炎。API與COPD患者住院人數(shù)有顯著的相關(guān)關(guān)系，與肺炎患者住院人數(shù)沒有相關(guān)關(guān)系。

2.3.4 季節(jié) 冷季節(jié)日住院人數(shù)在API上升當(dāng)天(lag0)、滯后1天(lag1)以及累積滯后01天(lag01)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，最大RR值為1.061(1.013～1.111)。暖季節(jié)在累積滯后01天(lag01)RR值最大，為1.059(0.998～1.124)，但滯后各天均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。API對呼吸系統(tǒng)疾病住院人數(shù)的影響中，冷季節(jié)>暖季節(jié)。

圖1 2005—2012年武漢市API對呼吸系統(tǒng)疾病日住院人數(shù)影響的GAM分析

3 討論

API是一種常見的反映和評價(jià)空氣質(zhì)量的方法，截至2012年，API仍是我國城市空氣質(zhì)量日報(bào)的主要指標(biāo)。2005—2012年間武漢市的首要污染物主要是PM10，占首要污染物總天數(shù)的88.19%，表明PM10是影響武漢空氣質(zhì)量最主要的污染物。

本次研究結(jié)果表明，API與呼吸系統(tǒng)住院人數(shù)存在相關(guān)關(guān)系。API每上升一個(gè)四分位間距(37個(gè)單位)，在累積滯后01天(lag01)呼吸系統(tǒng)疾病住院人數(shù)增加6.9%(95%CI：1.015～1.107)。蘭州市一項(xiàng)研究得出，API每上升一個(gè)四分位間距(48個(gè)單位)，當(dāng)日呼吸系統(tǒng)疾病住院人數(shù)增加5%(95%CI：4.03%～6.99%)[11]，與本研究結(jié)果相似。一項(xiàng)來自北京的廣義泊松相加模型分析得到PM10、SO2和NO2與累積滯后02天(lag02)的呼吸系統(tǒng)疾病急診住院人數(shù)呈正相關(guān)[7]，在洛杉磯和羅馬均有研究證實(shí)，大氣污染與呼吸系統(tǒng)疾病住院人數(shù)相關(guān)[3-4]。

API上升對男性呼吸系統(tǒng)疾病日住院人數(shù)的影響高于女性，這與其他研究的結(jié)果一致[12-13]。然而不同地區(qū)關(guān)于大氣污染對性別的影響差異結(jié)果不盡相同，也有研究結(jié)果顯示，大氣污染對女性的影響大于男性[14-15]。目前對于大氣污染對性別的影響差異尚沒有確切定論，這些差異不僅來源于生理性差異，還與行為、心理健康相關(guān)因素(社會(huì)經(jīng)濟(jì)情況、社會(huì)支持、壓力和家庭結(jié)構(gòu))以及生活方式(吸煙、飲酒、運(yùn)動(dòng)和飲食)等其他因素有關(guān)[16]。

空氣污染的影響對≥65歲居民較0～64歲居民明顯，該結(jié)果與大部分研究結(jié)果相同[5-7]。老年人屬于對疾病抵抗力較弱的易感人群和受大氣污染影響的高風(fēng)險(xiǎn)組。因此，應(yīng)注重對老年人呼吸系統(tǒng)疾病的預(yù)防措施。

本研究還顯示API與COPD患者住院人數(shù)有相關(guān)關(guān)系，與肺炎患者住院人數(shù)無顯著的相關(guān)關(guān)系。已有研究證實(shí)，空氣污染對呼吸系統(tǒng)各類型疾病均存在影響。一項(xiàng)關(guān)于全球空氣污染對COPD影響的meta分析結(jié)果表明，空氣污染會(huì)增加COPD的發(fā)病率和死亡率[17]。蘭州市的一項(xiàng)時(shí)間序列研究結(jié)果顯示，肺炎患者日住院人數(shù)與API上升各滯后天數(shù)均有顯著性關(guān)系[11]。但本研究中，肺炎患者日住院人數(shù)與API上升滯后各天均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可能是因?yàn)榈赜虿町?，污染物污染水平不同所致?/p>

本研究顯示API對呼吸系統(tǒng)疾病日住院人數(shù)的影響冷季節(jié)>暖季節(jié)。不同地區(qū)得到的季節(jié)性差異不同，有研究結(jié)果顯示，大氣污染在暖季節(jié)或夏季有更強(qiáng)的危害效應(yīng)[18-20]，也有研究結(jié)果顯示，大氣污染在冷季節(jié)或冬季有更強(qiáng)的危害效應(yīng)[5，21]。本研究發(fā)現(xiàn)大氣污染在冷季節(jié)表現(xiàn)更為明顯，可能主要因?yàn)槲錆h市冬季燃煤消耗增多，顆粒物污染物增加，且不少研究提示顆粒物的毒性在冬季達(dá)到最強(qiáng)[22]。

API資料是地面實(shí)測結(jié)果，其觀測精度和準(zhǔn)度都很高，且不受天氣條件的限制，其結(jié)果能比較直觀簡明地反映空氣質(zhì)量監(jiān)測結(jié)果與呼吸系統(tǒng)健康效應(yīng)的關(guān)系[8]。但API畢竟是綜合的空氣污染指數(shù)，在進(jìn)一步的研究中，可開展不同大氣污染物對健康效應(yīng)的研究。在呼吸系統(tǒng)住院資料方面，本研究僅收集到一個(gè)醫(yī)院的呼吸系統(tǒng)疾病住院情況，結(jié)果存在一定的局限性。

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The Effects of Air Pollution on Daily Hospital Admissions for Respiratory Diseases in Wuhan from 2005 to 2012

WANG Xiaoying，HU Chunping，WANG Lin，et al.

InstituteofEnvironmentalMedicine，KeyLaboratoryofEnvironmentandHealthoftheMinistryofEducation，SchoolofPublicHealth，TongjiMedicalCollege，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan，430030，China

Objectives To investigate the association between ambient air pollution and daily hospital admissions for respiratory diseases in Wuhan.Methods The air pollution data(air pollution index，API)，meteorological data(average air pressure，temperature and humidity)and the data of hospital admissions in a first grade general hospital in Wuhan were collected from January 1，2005 to December 31，2012.A semi-parametric generalized additive model(GAM)was used to evaluate the specific influences of air pollutants(API)on daily hospital admissions with different lag structures.Results It was found that a range interquartile(37 units)increment in API at cumulative lag days 0-1(lag01)was associated with a highest increment of 6%(RR=1.06，95%CI：1.015-1.107)in overall daily hospital admissions.Statistic analysis showed males were more vulnerable to air pollution.The Relevant Risk(RR)had reached its highest rate of 1.069(1.016-1.125)among the male residents at lag01 day，whereas that for female reached its highest of 1.048(0.975-1.127)at present day(lag0).It was more likely for people ≥65 years of age to be affected.When API increased 37 units，the increased risk of hospitalization for people ≥65 years and 0-64 years of age reached their highest at lag01 day，with theirRRlevels going up to 1.075(1.012-1.141)and 1.046(0.982-1.115)at lag01 day，respectively.The maximumRRof daily hospital admissions for COPD was 1.075(1.012-1.141)at lag01 day，whereas that for pneumonia was 1.019(0.951-1.092)at lag day 1(lag1).The effects of air pollutants were more evident in the cold season than in the warm season.Conclusions Ambient air pollution was associated with increased risk of daily hospital admissions for respiratory diseases in Wuhan.And it differed in sex，age，types ofrespiratory diseases and seasons.

Air pollution index； Respiratory system diseases； Daily hospital admissions； Generalized additive model

國家環(huán)境保護(hù)部環(huán)保公益性科研專項(xiàng)資助(201409081)

1華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生學(xué)院環(huán)境醫(yī)學(xué)研究所教育部環(huán)境與健康重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢，4300302華中科技大學(xué)附屬同濟(jì)醫(yī)院，湖北武漢，430030

王琳，胡春平

R122.2

A

10.3969/j.issn.1673-5625.2017.03.007

2016-09-23)(本文編輯 楊婷婷)