李國棟，張俊華,*，焦耿軍，趙自勝

(1. 河南大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院， 開封 475004； 2.蘭州軍區(qū)蘭州總醫(yī)院安寧分院， 蘭州 730070)

氣候變化對傳染病爆發(fā)流行的影響研究進(jìn)展

李國棟1，張俊華1,*，焦耿軍2，趙自勝1

(1. 河南大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院， 開封 475004； 2.蘭州軍區(qū)蘭州總醫(yī)院安寧分院， 蘭州 730070)

全球氣候變化已影響到傳染病發(fā)生、傳播與變化的各個環(huán)節(jié)，從病原體及其攜帶者、傳播途徑和人體自身抵抗力等方面直接或間接影響傳染病的發(fā)病趨勢，從而對人類健康造成了巨大的威脅。所以加強對氣候變化與傳染病間關(guān)系、預(yù)測預(yù)報研究，對進(jìn)一步認(rèn)識、預(yù)防和控制傳染病的爆發(fā)流行具有重要意義。闡述了全球氣候變化對生物物種的地理分布和人類健康的影響，氣候變化改變了生物物種的地理分布范圍，增加了某些物種的潛在分布區(qū)域，并造成生物物侯期的改變；同時，極端氣候事件成為導(dǎo)致種群數(shù)量波動的一個重要驅(qū)動力。氣候變化對人類健康有直接和間接影響，它使得傳染病發(fā)病率增加、傳染病分布范圍擴(kuò)大、人群對疾病易感性增強。評述了氣候變化對瘧疾、登革熱、霍亂、流行性乙型腦炎、流感、SARS、腸道傳染病、鼠疫、血吸蟲病等常見傳染病流行機(jī)制和傳播過程的影響研究進(jìn)展。評述了傳染病和氣象因子關(guān)系分析中常用的定性和定量分析方法，傳統(tǒng)的研究多以定性分析為主，方法較單一；目前，利用流行病學(xué)資料與同期的氣象因子進(jìn)行單因素相關(guān)分析、多元回歸分析是常用的研究方法；主成分回歸分析、逐步判別分析、灰色關(guān)聯(lián)分析法、RS和GIS等方法近年來逐漸得到應(yīng)用；數(shù)學(xué)建模、實驗室生物學(xué)仿真實驗方法是今后需強化的方向。提出了該研究領(lǐng)域國內(nèi)外研究普遍存在和亟待解決的問題，針對目前的研究現(xiàn)狀和存在的問題，提出了未來的研究重點和發(fā)展方向。

氣候變化；傳染病疫情；關(guān)系；研究進(jìn)展

全球氣候變化問題已成為各國政府、社會公眾以及科學(xué)界共同關(guān)心的重大問題。它對全球生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和過程產(chǎn)生了重要影響[1]，同時對世界各國的社會、經(jīng)濟(jì)、政治外交等產(chǎn)生了重大影響。IPCC第四次評估報告顯示[2]：20世紀(jì)全球氣溫平均上升0.6℃；北半球中、高緯度地區(qū)降水量增加5%—10%，熱帶、亞熱帶地區(qū)降水量卻減少3%；全球極端氣候事件的頻率和強度不斷增加。IPCC預(yù)測：如果不控制溫室氣體的排放，到21世紀(jì)末，全球平均氣溫在1999年的基線上將再上升1.1—6.4℃。雖然有各種爭論，但越來越多的科學(xué)事實證明近百年的氣候變暖是顯著的。氣候代用資料表明，20世紀(jì)的變暖在全球和中國都可能是近千年中最顯著的[3- 5]，其增暖趨勢和增溫程度可能高于中世紀(jì)溫暖期的水平(950—1300 AD)[6- 9]。中國近100年來年平均氣溫明顯增加，達(dá)到0.5—0.8℃，比同期全球增溫平均值略高[10- 12]。綜合各種氣候預(yù)測模式，未來100年全球氣溫將升高1.4—5.8℃，全球特別是北半球中高緯度地區(qū)的降水量將增加[13- 14]。Rezza[15]指出氣候的任何變化都會影響到自然生態(tài)系統(tǒng)、社會經(jīng)濟(jì)及人體健康，氣候及環(huán)境變化又對人類健康造成了多方面的直接或間接影響，其中，氣候變化產(chǎn)生的健康效應(yīng)中，最重要的一個方面就是對傳染病爆發(fā)和傳播的影響[16- 17]。因氣候變化而導(dǎo)致的氣候變暖、海平面上升、極端天氣、水災(zāi)、干旱、空氣與水質(zhì)、媒介生態(tài)學(xué)等一系列問題，正直接或間接地影響許多傳染病的傳播。Bryant[18]研究表明,76%的傳染媒介生物或病原體受氣候影響，有40%的傳染病在全球變暖條件下被傳播的更快。Gale等[19]預(yù)測氣候變化將增加傳染病侵入歐洲的風(fēng)險；Atul等[20]預(yù)測，伴隨氣候變暖，一些蟲媒傳染病將殃及世界40%—50%人口的健康。WHO[21]呼吁人們關(guān)注傳染病，指出：正處于一場傳染病疾病全球危機(jī)的邊緣，沒有一個國家可以躲避這場危機(jī)。

1 氣候變化對生物物種的地理分布和人類健康的影響

全球氣候變化改變了生物物種的地理分布范圍[22- 23]，擴(kuò)大了某些物種的潛在分布區(qū)域[24]，并造成生物物侯期的改變[25- 26]。受益于氣候變化的物種，它們的分布范圍會隨著種群的壯大而擴(kuò)展[27- 28]。Parmesan[29]和Root等[30]發(fā)表在Nature雜志上的結(jié)果都表明，溫度升高、降水格局變化及其他氣候極端事件，已經(jīng)對物種造成了廣泛的影響。Bridges等[31]、Post等[32]、Christoph等[33]研究都指出，氣候變化特別是降水變化會影響到物種的豐富度、存活率、產(chǎn)卵日期、繁殖成功率、生長速度和行為等。全球氣候變化已使物種受到很大的沖擊,全球氣候變化直接的表現(xiàn)是溫度升高，但由于不同地帶溫度升高的不均衡性，及其連帶其它氣候因子相應(yīng)的改變，加上這些地帶本身環(huán)境的差異, 溫度的升高對這些不同地帶的動物生境產(chǎn)生不同的影響結(jié)果[34]。Pounds[35]認(rèn)為全球氣候變暖引起的疾病傳播導(dǎo)致許多兩棲動物已經(jīng)或接近滅絕。盡管有關(guān)氣候變化對種群大小影響的精確機(jī)制還沒有形成定論，但Parmesan[36]經(jīng)過多年的觀察研究得出，極端氣候事件是種群數(shù)量波動的一個很重要的驅(qū)動力。隨著全球氣候變化，極端氣候事件發(fā)生的頻率和強度大大增加，干旱和洪水被證實會加重食源性、水源性傳播疾病的風(fēng)險，洪澇災(zāi)害可引起某些蟲媒病以及水傳播疾病, 持續(xù)的高溫?zé)崂颂鞖鈺?dǎo)致一些蟲媒傳染病，如瘧疾、登革熱等的流行[37]。Warren等[38]指出：一些頻繁的極端氣候事件, 經(jīng)常引起一些昆蟲的大暴發(fā)，從而引起相應(yīng)蟲媒傳染病暴發(fā)流行。對于獨立氣候變化，如ENSO現(xiàn)象是一種周期性的氣候事件，某些蟲媒傳染病的傳播模式與ENSO現(xiàn)象有關(guān)[39]，ENSO現(xiàn)象影響了亞太地區(qū)登革熱的暴發(fā)，在南美洲、亞洲和非洲，瘧疾傳播對源于厄爾尼諾的氣候變化很敏感。

氣候變化對人類健康的影響主要表現(xiàn)在：傳染病發(fā)病率增加、傳染病分布范圍擴(kuò)大、人群對疾病易感性增強。氣候變化的直接結(jié)果是極端氣溫、強降雨量和氣候相關(guān)的自然災(zāi)害直接導(dǎo)致死亡、傷害和疾病。氣候變化的間接影響表現(xiàn)為：熱帶的邊界會擴(kuò)大到亞熱帶，溫帶部分地區(qū)會變成亞熱帶[40]，Gould等[41]、Greer等[42]認(rèn)為由于熱帶是細(xì)菌性傳染病、寄生蟲病、病毒性傳染病最主要的發(fā)源地，而隨著溫帶地區(qū)的變暖，造成這些疾病的擴(kuò)散；適宜媒介動物生長繁殖環(huán)境時空范圍擴(kuò)大，從而使細(xì)菌和病毒的生長繁殖時空范圍擴(kuò)大。如由于氣候變暖導(dǎo)致的海水溫度升高，使得副溶血性弧菌已擴(kuò)散到了阿拉斯加州[43]；氣候變化延長了釘螺、血吸蟲生長發(fā)育季節(jié)，導(dǎo)致我國釘螺和血吸蟲病流行區(qū)向北遷移擴(kuò)散，并在2050年有明顯的擴(kuò)大[44]；瘧疾只分布在冬季最低氣溫16 ℃以上的區(qū)域，而由于氣候變暖，瘧疾將向拉丁美洲、非洲、亞洲以及中東等高緯度地區(qū)擴(kuò)散[45]；氣候變化導(dǎo)致一些傳染病媒介向高海拔擴(kuò)散現(xiàn)象，登革熱以前只在海拔1000 m以下的地區(qū)發(fā)生，而現(xiàn)在哥倫比亞海拔超過2000 m的地區(qū)發(fā)現(xiàn)了登革熱和黃熱病的媒介昆蟲[27,46]。此外，氣候變化通過海平面升高引起的人口遷移導(dǎo)致傳染病和心理疾病的增加，通過影響空氣質(zhì)量導(dǎo)致呼吸道傳染病增多，通過影響社會、經(jīng)濟(jì)和人口導(dǎo)致更廣范圍的公共衛(wèi)生問題[47]。劉起勇[48]研究認(rèn)為，在氣候變暖對傳染病影響中，以媒介生物傳播的相關(guān)傳染病最為敏感，一方面由于媒介生物的時空分布易受氣候因素的影響；另一方面病原體在媒介生物體內(nèi)的繁殖與擴(kuò)增也受到氣候因素的影響。兩方面因素的聯(lián)合作用，使得媒介生物性傳染病的時空分布與氣象因素有著密不可分的關(guān)系。所以我們應(yīng)盡早及時掌握其中的發(fā)展規(guī)律，才能制定具有針對性的政策和策略，以便有效的應(yīng)對和適應(yīng)氣候的變化。因此，SCIENCE周刊向科學(xué)界發(fā)出呼吁：氣候變化似乎正以不同的方式影響著生態(tài)系統(tǒng)中動植物傳染病的傳播，因此必須加大這一領(lǐng)域內(nèi)科學(xué)研究的力度。

2 氣候變化對常見傳染病暴發(fā)流行的影響

2.1 瘧疾

瘧疾是全球流行最嚴(yán)重的蟲媒傳染病。據(jù)估計全世界有1/ 20 的人口患有瘧疾，每年有3.5億新病例，約200 萬人死于該病[49]。瘧疾的致病源是瘧原蟲，它們以瘧蚊作為傳病媒介，通過雌蚊叮咬吸血來傳播病原體。瘧疾的分布和傳播與溫度、降雨量和濕度等環(huán)境因素密切相關(guān)。氣溫和降雨量對瘧原蟲終末宿主蚊蟲的繁殖及蚊體內(nèi)瘧原蟲的發(fā)育產(chǎn)生影響，雨量和濕度則影響蚊蟲孳生地的分布[50]。瘧疾一般傳播到冬季等溫線為16℃的地區(qū)，低于此溫度，瘧原蟲就不能存活，所以瘧疾分布有地區(qū)性。間日瘧原蟲孢子增殖時間在14.5℃時為105 d，而在27.5℃只需8.5 d，氣溫升高對蟲媒傳染病傳播速度的影響突出[51]。劉體亞等[52]利用邳州瘧疾發(fā)病資料及同期氣象資料，通過相關(guān)分析和多元逐步回歸分析發(fā)現(xiàn)，月平均最低溫度和濕度成為影響瘧疾發(fā)病的主要氣候因素。瘧疾的傳播可因厄爾尼諾所致的高溫而增加[53]，特別在秋季和冬季。Gagnon等[54]有關(guān)南美洲ENSO與瘧疾流行關(guān)系的研究表明：哥倫比亞、圭亞那、秘魯和委內(nèi)瑞拉的瘧疾流行與ENSO相關(guān)；玻利維亞、厄瓜多爾和秘魯?shù)寞懠擦餍信c強烈的厄爾尼諾所致的暴雨有關(guān)。

全球變暖使傳染病媒介數(shù)量增多，從而造成的傳染病威脅在熱帶和亞熱帶要更嚴(yán)重些[51]。由于氣候變暖可使蚊子生存范圍擴(kuò)大和媒介效能增強[55]，按GCM模型預(yù)測，2100年全球平均溫度升高3—5℃, 則瘧疾患病人數(shù)在熱帶地區(qū)增加2倍，而溫帶超過10倍；PIM瘧疾傳播模型是迄今為止最佳的預(yù)測模型，據(jù)此模型，如全球平均溫度升高3℃, 媒介按蚊的分布區(qū)擴(kuò)大，將導(dǎo)致世界人口受瘧疾影響的比例將可能由現(xiàn)在45%增至60%，每年新增5000—8000萬瘧疾病例。

2.2 登革熱

登革熱是一種蚊蟲傳播的病毒性疾病。登革熱主要傳播媒介是埃及伊蚊和白紋伊蚊。氣候變化對登革熱疫情的地理分布和擴(kuò)散有明顯影響，據(jù)測算，全球的登革熱病例在過去的50 年增加了30倍，目前，每年全球有25—50萬登革熱病例[56]，鄭學(xué)禮等[57- 58]指出氣溫是影響登革熱傳播的重要因素，當(dāng)氣溫升高時，病毒在蚊蟲體內(nèi)的潛伏期縮短，蚊蟲叮咬人群的頻率加快，傳播登革熱病毒的蚊蟲分布區(qū)域也可能擴(kuò)大。登革熱病毒在蚊體內(nèi)繁殖復(fù)制的適宜溫度在20℃以上，低于16℃時不繁殖，登革熱流行也隨即終止。Chadee等[59]發(fā)現(xiàn)西印度群島的特立尼達(dá)島降雨量與登革熱發(fā)病率顯著相關(guān)，且在6月與11月間形成明顯的登革熱季節(jié)；Hales等[60]發(fā)現(xiàn)南太平洋地區(qū)10個島國的南方濤動指數(shù)與登革熱發(fā)病率呈正相關(guān)，其中5個島國的SOI與氣溫或降雨量有關(guān)。由ENSO引起的氣候變化導(dǎo)致登革熱發(fā)病率增加，在某些南太平洋島國，登革熱流行與拉尼娜所致的熱而潮濕的天氣有關(guān)。

由于持續(xù)寒冷天氣會殺死成蚊、過冬的蟲卵和幼蟲，目前，登革熱病毒只在北緯30度和南緯20度之間的熱帶地區(qū)傳播。氣候變暖，能使蟲媒和疾病的分布擴(kuò)散到較高緯度或海拔較高的地區(qū)[51]，到2100年登革熱的傳播地區(qū)可能向氣溫相對較低的地區(qū)延伸1600 km。

2.3 霍亂

氣候變暖對水傳播疾病的影響，最典型的是霍亂和副霍亂。IPCC第四次評估報告認(rèn)為，受氣候變暖影響, 21世紀(jì)中期, 亞洲由于旱澇災(zāi)害引起的腹瀉疾病發(fā)病率將會上升, 部分地區(qū)霍亂發(fā)病率也會增加。近年，霍亂流行的生態(tài)學(xué)觀點越來越受到科學(xué)界的重視，認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)的失衡與霍亂大流行有關(guān)[61]。霍亂弧菌在外界水體中維持存活的最適宜溫度為22℃，流行季節(jié)的水溫多在20—30℃。全球變暖，具備這樣水溫的區(qū)域必將擴(kuò)大，當(dāng)?shù)匾咔橐矊㈦S之蔓延傳播。非洲是受霍亂影響最嚴(yán)重的大陸，在非洲熱帶大西洋沿岸一些國家，研究發(fā)現(xiàn)霍亂的爆發(fā)與降雨量增加的2—5a的周期同步。在孟加拉海灣, 氣候變化與霍亂流行的關(guān)系日益明顯，霍亂具有明顯的夏秋季發(fā)病率升高的特點，Hashizume等[62]通過研究孟加拉國每周霍亂病例數(shù)與降雨量的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)降雨量對霍亂發(fā)病率有影響, 平均降雨量較閾值(45mm)每增加10mm或減少10mm，均導(dǎo)致霍亂每周就診病例數(shù)的增加, 分別增加14%和24%, 且均有統(tǒng)計學(xué)意義。 霍亂的流行可能與厄爾尼諾有關(guān)，Rodo等[63]在ENSO日趨活躍的1980—2001年, 孟加拉海灣霍亂流行與ENSO顯示出持續(xù)而強烈的聯(lián)系；南美洲1991年曾發(fā)生致死性霍亂流行，厄爾尼諾現(xiàn)象可能是其爆發(fā)的元兇，太平洋增暖的環(huán)流刺激攜帶霍亂弧菌的浮游生物生長，為霍亂在南美洲19個國家流行創(chuàng)造了條件。

2.4 流行性乙型腦炎

流行性乙型腦炎(簡稱乙腦) 是由乙腦病毒引起、由蚊蟲傳播的一種急性傳染病。庫蚊是乙腦的主要傳播媒介，而蚊蟲的生存、發(fā)育、繁殖受氣溫、降水量的影響。乙型腦炎病毒在蚊體內(nèi)發(fā)育時，氣溫低于20℃失去感染能力，26—31℃時體內(nèi)病毒濃度上升，傳染力增強。冬季氣溫低時，蚊蟲停止活動，所以不可能有乙腦傳播。平均氣溫在25℃以上時，蚊蟲密度大，吸血頻繁，所以乙腦的流行季節(jié)在夏季，如對鎮(zhèn)江市常見傳染病發(fā)病資料和同期的氣象資料分析發(fā)現(xiàn)：乙腦絕大多數(shù)病例集中在夏季6—8月，占全年發(fā)病數(shù)的98%，另外還有2%發(fā)生在5月份，其它月份沒有乙腦發(fā)生[64]。劉自遠(yuǎn)等[65]采用灰色關(guān)聯(lián)分析法對開江縣乙腦發(fā)病率與氣象因素分析發(fā)現(xiàn)，乙腦發(fā)病率與7—8 月平均氣溫和7—8 月平均日照時間呈顯著正相關(guān)，流行季節(jié)氣溫越高則相應(yīng)的乙腦發(fā)病率愈高。高春廷等[66]通過對灰色關(guān)聯(lián)度模型研究表明，與乙腦發(fā)病率關(guān)系最密切的氣象要素是濕度或溫度，證實了乙腦的發(fā)生受到濕度、溫度、水汽壓、降水日數(shù)等氣候要素的影響，與運氣理論對乙腦發(fā)病的解釋為暑熱和暑濕十分吻合。在全球氣候變化背景下，乙腦傳播主要媒介( 庫蚊) 的地理分布區(qū)已發(fā)生了明顯的改變且向非流行區(qū)擴(kuò)散。2009 年，研究人員在西藏采集的三帶喙庫蚊標(biāo)本中，成功分離出了乙腦病毒，預(yù)示著該病毒已向曾經(jīng)認(rèn)為不會造成乙腦流行的高原地區(qū)擴(kuò)散[48]。近年來，這種擴(kuò)散趨勢在其他國家和地區(qū)也被逐漸發(fā)現(xiàn)。

2.5 流感

流感發(fā)病與氣象條件的關(guān)系十分密切，特別是季節(jié)性天氣變化轉(zhuǎn)折時期。冬季是流感發(fā)病的高峰期，夏季為低值期。國外有的學(xué)者將氣溫高低作為誘發(fā)流感的關(guān)鍵因子，譬如，Urashima等[67]通過建立季節(jié)模型模擬了東京每周天氣狀況與流感病例的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)若每周中最高氣溫gt;10℃的天數(shù)越少，濕度lt;60%的天數(shù)越多, 則每周流感病例數(shù)越多；Lowen等[68]通過生物學(xué)實驗表明：流感傳播的最適宜濕度為20%—25%，當(dāng)濕度上升至80%時，流感傳播被完全阻斷；氣溫5℃時流感傳播的可能性gt;20%，當(dāng)氣溫上升至30℃時，流感傳播被完全阻斷。與上述國外主流觀點不同的是，國內(nèi)一些學(xué)者[69]則認(rèn)為：季節(jié)轉(zhuǎn)換時期有關(guān)氣象要素的突變才是觸發(fā)流感的關(guān)鍵，其中尤以氣溫突變?yōu)槊黠@。流感一類的呼吸道疾病，其發(fā)生、蔓延與氣象上的冷熱變化有很大關(guān)系，尤其是在季節(jié)轉(zhuǎn)換時出現(xiàn)的冷熱變化最易引發(fā)此類疾病，至于氣溫高低本身并非誘發(fā)流感的關(guān)鍵因子。流感發(fā)病高峰在冬季，這是因為冬季強烈的大氣擾動，導(dǎo)致北方寒流南侵和鋒面過境造成氣溫驟降，相應(yīng)呼吸道疾病患者猛增。此外，流感的爆發(fā)流行與ENSO氣候事件也有關(guān)系，如Choi等[70]、Viboud等[71]的研究表明：流感死亡率時間曲線在ENSO發(fā)生年份與正常天氣年份有所不同，正常天氣年份流感的死亡率比ENSO發(fā)生年份高3倍，說明ENSO影響流感的爆發(fā)。

2.6 SARS

SARS是由一種新的冠狀病毒引起的傳染病。特定的氣象條件對SARS的發(fā)病率具有一定的影響，國內(nèi)學(xué)者利用SARS流行病學(xué)資料與氣象資料從不同角度開展了各具特色的研究。北京、香港兩地SARS高發(fā)期的波動量與確診前7—10 d的最高氣溫、最低氣溫、氣溫日較差、日照時數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)；氣溫偏低、氣溫日較差小、日照時數(shù)少或云量多的天氣條件，有利于SARS的擴(kuò)散和傳播[72]。Bi等[73]使用Pearson相關(guān)分析與危險因素負(fù)二項回歸分析對2003年北京市與香港每日新發(fā)SARS病例數(shù)與氣象資料進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：SARS暴發(fā)與氣溫參數(shù)呈負(fù)相關(guān)，與氣壓參數(shù)呈正相關(guān)。羅伯良等[74]利用北京、廣州、太原和長沙四地SARS病例資料和氣象資料進(jìn)行了時間相關(guān)、地域?qū)Ρ确治霭l(fā)現(xiàn)：有利于SARS病毒傳播流行的氣象條件為：13℃lt;溫度lt;27℃，干燥少雨。溫度過高或過低會影響到SARS病毒、感染和擴(kuò)散。當(dāng)最低氣溫、平均氣溫較低和空氣干燥時，預(yù)示后期發(fā)病人數(shù)有較大增加。每次降溫過程的出現(xiàn)預(yù)示著SARS發(fā)病人數(shù)將增加。王錚等[75]對SARS疫區(qū)流行期的氣候特征作了統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)它們共同的特征是月均溫在5—22℃，降水偏少，約在90mm以下，其中疫情爆發(fā)月均溫13—17 ℃。在疫區(qū), 如果出現(xiàn)氣溫日較差較小、大氣污染指數(shù)高的天氣，大約8天后出現(xiàn)疫情峰值。提出了SARS 流行的氣候風(fēng)險作為認(rèn)識SARS 流行的季節(jié)性風(fēng)險的基礎(chǔ),結(jié)論是并非所有區(qū)域在冬季都會出現(xiàn)最大風(fēng)險, 但全國在夏季是普遍安全的。

2.7 腸道傳染病

許多腸道傳染病的發(fā)病率都呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性增加。綜合目前的研究成果發(fā)現(xiàn)，溫度和濕度可以直接影響腸道傳染病病原體的繁殖及在環(huán)境中的生存時間，氣溫升高有利于細(xì)菌性病原體在外界環(huán)境中的存活與繁殖，使得適宜存活的區(qū)域擴(kuò)大。此外，蒼蠅在氣溫高時繁殖多、發(fā)育快，數(shù)量增多，如春、夏季氣溫偏高，蒼蠅傳播痢疾的作用增大會造成細(xì)菌性痢疾的流行。氣溫與細(xì)菌性痢疾病例數(shù)成正相關(guān)關(guān)系，同時，不同氣候地區(qū)的結(jié)果不盡相同[48]。Checkley等[76]在秘魯?shù)囊豁椦芯勘砻鳉鉁孛可?℃可以導(dǎo)致患嚴(yán)重腹瀉的危險增加5%；Zhang等[77]發(fā)現(xiàn)濟(jì)南市細(xì)菌性痢疾的流行與最高氣溫、最低氣溫、降雨量、相對溫度以及氣壓相關(guān)，其中最高氣溫每上升1℃，菌痢發(fā)病數(shù)將增加超過10%；安慶玉等[78]發(fā)現(xiàn)氣象因素影響大連市腸道傳染病發(fā)病的時間分布規(guī)律，表現(xiàn)為隨著氣溫的升高、日照時數(shù)的減少和風(fēng)速的下降，大連市細(xì)菌性痢疾的發(fā)病高峰日前移；湯巧玲等[79]指出最有利于痢疾發(fā)病、傳播的氣象因子是溫度、降水量，北京地區(qū)痢疾的發(fā)病集中于夏秋之季，痢疾發(fā)病與當(dāng)年和前1年的氣溫、風(fēng)速和相對濕度均相關(guān)。極端氣候事件如干旱、水災(zāi)、持續(xù)高溫的年份，往往是痢疾的多發(fā)年，1997—1998年厄爾尼諾期間，秘魯?shù)母邷嘏c兒童腹瀉而住院的人數(shù)顯著增多相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)水、旱災(zāi)可通過不同形式促成腸道傳染病發(fā)病率升高[80]。

2.8 鼠疫

鼠疫是由蚤傳播的甲類傳染病，鼠疫由鼠疫耶爾森菌引起，通過貯藏在大家鼠上的蚤——印鼠客蚤傳播。鼠疫在世界歷史上曾有多次大流行，在3個有記載的大流行期間導(dǎo)致了大約2億人死亡，最近一次鼠疫大流行就是在中國起源的。鼠疫是自然疫源性疾病，氣候變化及其引起的生態(tài)環(huán)境的改變必然對宿主(鼠)或媒介(蚤類)產(chǎn)生深刻影響，進(jìn)而影響人間鼠疫的發(fā)病。蚤類在20—30℃間最活躍，相對濕度為90%時比低于30%時生命期長4倍。1880—1950年的氣候增溫期與鼠疫高發(fā)期一致。隨著1976年以來氣溫和濕度雙雙呈上升趨勢也使這些地區(qū)的疫源地范圍發(fā)生變化和擴(kuò)大。1994年印度鼠疫的大爆發(fā)也與酷熱的夏季和不尋常的季風(fēng)氣候條件密不可分。我國鼠疫流行區(qū)和疫源地明顯分布在東北到西南的北方草原富鈣生態(tài)景觀和南方東南沿海森林富鐵生態(tài)景觀里，云南省20世紀(jì)80年代到2005年常有鼠間人間疫情，2000年廣西隆林縣和貴州省興義市暴發(fā)了人間鼠疫，雷州半島是黃胸鼠鼠疫疫源地，2005年5月雷州市烏石鎮(zhèn)黃胸鼠密度升高到9.7左右，印鼠客蚤指數(shù)達(dá)到10.0左右[81]，表明疫源地的現(xiàn)狀趨于緊迫，不能放松警惕。目前，氣候變化與鼠疫流行的耦合分析成為研究的焦點之一，代表性的研究是Xu等[82]分析了氣候變化與中國的人類鼠疫嚴(yán)重性之間的關(guān)聯(lián)，通過分析中國的人類鼠疫數(shù)據(jù)，160萬證實的感染病例，以及中國120個地點的500年降水量、干燥/潮濕指數(shù)。結(jié)果表明，在氣候干旱的北方地區(qū)，降水量增加通常會增加鼠疫的嚴(yán)重程度。濕潤的環(huán)境很可能增加種子的產(chǎn)量和植被的生長，導(dǎo)致跳蚤寄生的嚙齒動物有更大的食物來源。反過來這些跳蚤可能攜帶導(dǎo)致鼠疫的鼠疫耶爾森氏菌。在氣候更潮濕的中國南方，降水量增加通常會減少鼠疫的嚴(yán)重程度，這可能是由于跳蚤種群增長被抑制以及由于洪水和其他原因?qū)е聡X動物死亡率增加。

2.9 血吸蟲病

血吸蟲病是影響人類健康最嚴(yán)重的寄生蟲病之一，分布遍及世界76個國家，中國是全球4個受害最嚴(yán)重的國家之一。血吸蟲的中間宿主釘螺與溫度、濕度、光照、淹沒頻率、水深、水位、植被、土壤等自然因素有著密切的關(guān)系。釘螺的分布具有地域性， 其生存繁殖與氣象因子密切相關(guān)。全球氣候變化對釘螺的生長與繁殖， 及對血吸蟲病傳播產(chǎn)生了重要影響。國內(nèi)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，氣候變化延長了釘螺、血吸蟲生長發(fā)育季節(jié)，近年來，長江流域釘螺和血吸蟲生長發(fā)育季節(jié)的明顯延長；氣候變化加快了釘螺、血吸蟲生長發(fā)育速度，血吸蟲在釘螺體內(nèi)生長發(fā)育期縮短，發(fā)育速度加快，從而導(dǎo)致血吸蟲密度增加。陜西、山東、河北的大部分地區(qū)都具備血吸蟲生長發(fā)育的有效積溫條件，氣候變化導(dǎo)致釘螺和血吸蟲病可能向北遷移擴(kuò)散，南水北調(diào)工程可能使釘螺和血吸蟲病向北遷移擴(kuò)散[83]。楊坤等[84]利用PRECIS氣候模型模擬了中國血吸蟲病的傳播范圍和強度的變化，研究表明：相對與2005年時段(1991—2005年)，2050年時段(2046—2050年)和2070 年時段(2066—2070年)在A2、B2 兩種溫室氣體排放情景下血吸蟲病分布范圍的北界線出現(xiàn)北移。2050年時段，兩種情景下的血吸蟲病潛在北界線分布相似。長江、洞庭湖及鄱陽湖周邊的血吸蟲傳播指數(shù)明顯上升，以洞庭湖與湖北省內(nèi)的長江沿線區(qū)域上升更加明顯。2070年時段，A2情景下血吸蟲病潛在北界線的北移趨勢明顯大于B2情景，移入到山東省境內(nèi)。模型預(yù)測顯示，到2050年，由于氣候變化將使血吸蟲病例增加500萬。

3 傳染病疫情與氣象因素關(guān)系的研究方法

古人已認(rèn)識到氣候與疫疾有顯著的相關(guān)性，并出現(xiàn)了一系列對兩者關(guān)系探討的理論著作，影響較大的有《內(nèi)經(jīng)》、《傷寒論》和《溫疫論》。《內(nèi)經(jīng)》的《素問遺篇·刺法論》和《素問遺篇·本病論》中就認(rèn)為疫病的發(fā)生多見于五運和六氣之間的陰陽剛?cè)彡P(guān)系失調(diào)的年份，并將重大疫病暴發(fā)與流行的年份、節(jié)氣、氣候、氣化等因素相聯(lián)系[85]?！秱摗穼⒐糯碚撫t(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)結(jié)合起來，確立了臨床辨證論治的方法?！稖匾哒摗穼⑽敛膫?dāng)中區(qū)別出來，并就瘟疫和傷寒的病因、侵入途徑、證候、傳變等進(jìn)行比較和區(qū)別[86]。總結(jié)起來，古代對瘟疫與氣候的關(guān)系研究有以下特征：研究方法比較單一；已認(rèn)識到兩者間的聯(lián)系，但沒有足夠的證據(jù)證明；多以極端氣象與氣象災(zāi)害分析，極少從宏觀的氣候趨勢來分析。

目前，越來越多的學(xué)者已開始利用長尺度的傳染病疫情資料和氣象數(shù)據(jù)來定量化的分析二者的關(guān)系，數(shù)理統(tǒng)計、數(shù)學(xué)模型等定量化的研究方法逐漸得到應(yīng)用。Chadee等[59]利用單因素相關(guān)分析方法對西印度群島的特立尼達(dá)島的降雨量與同期登革熱發(fā)病率進(jìn)行了關(guān)系分析；郭文利等[87]利用多元回歸分析法建立了北京地區(qū)痢疾月發(fā)病率及猩紅熱月發(fā)病人數(shù)與氣象要素的回歸方程；安慶玉等[78]對氣象因素與細(xì)菌性痢疾發(fā)生的關(guān)系通過單因素相關(guān)分析和多元回歸分析，應(yīng)用圓形分布法探討了腸道傳染病發(fā)病的時間規(guī)律。湯巧玲等[79]對氣象資料與痢疾發(fā)病人數(shù)進(jìn)行單因素相關(guān)分析，將相關(guān)性較高的氣象因子納入多元逐步回歸分析，建立回歸模型，評價其對痢疾發(fā)病預(yù)測的吻合度；Bi等[73]使用Pearson相關(guān)分析與危險因素負(fù)二項回歸分析對2003年北京市與香港每日新發(fā)SARS病例數(shù)與氣象資料進(jìn)行分析；廖洪秀等[88]利用主成分回歸分析方法研究了細(xì)菌性痢疾與各氣象因素的關(guān)系；郭綬衡[89]利用湖南省近20年的氣象資料及傳染病流行強度資料，進(jìn)行計量資料多類逐步判別，擬合出數(shù)學(xué)模型；Urashima等[67]通過建立季節(jié)模型模擬了東京每月天氣狀況與流感病例的關(guān)系；Zhang等[77]利用細(xì)菌性痢疾病例數(shù)與氣候資料建立SAREMA模型，分析了濟(jì)南市細(xì)菌性痢疾的流行與氣溫、氣壓、降水之間的關(guān)系；楊培榮等[90]應(yīng)用自回歸移動平均(ARIMA)模型建立寶雞市細(xì)菌性痢疾月發(fā)病率預(yù)測模型；Lowen等[68]通過生物學(xué)實驗的方法將感染流感的豚鼠放置一房間，以研究氣溫、濕度與流感傳播的關(guān)系，獲得了流感傳播的最適宜濕度、溫度；曲波[91]利用相關(guān)分析法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法對朝陽市常見傳染病發(fā)病率和氣象因子進(jìn)行關(guān)系分析；鄭能雄等[92]進(jìn)行了福州細(xì)菌性痢疾流行與氣象關(guān)系的BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型研究，表明BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在氣象要素與菌痢發(fā)病之間建模是可行的。

對比分析目前傳染病和氣象因子關(guān)系分析常用的這些定量研究方法，發(fā)現(xiàn)：利用傳染病流行病學(xué)資料與同期的氣象因子進(jìn)行單因素相關(guān)分析、多元回歸分析是最常用的統(tǒng)計分析方法；主成分回歸分析、逐步判別分析、灰色關(guān)聯(lián)分析法、RS和GIS等方法逐漸得到廣泛應(yīng)用。數(shù)學(xué)建模成為以后傳染病和氣象因子關(guān)系分析和預(yù)測研究的發(fā)展方向，其考慮的因子更加多樣，作用過程更加復(fù)雜，模擬效果較好，典型的如BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、SAREMA模型、ARIMA模型等。此外，實驗室生物學(xué)仿真實驗方法使得傳染病和氣象因子關(guān)系分析研究更加直觀、科學(xué)，結(jié)果也更加接近實際。

4 問題與展望

4.1 國內(nèi)外研究存在的問題

(1)數(shù)據(jù)的限制。傳染病監(jiān)測數(shù)據(jù)，氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)、人口學(xué)數(shù)據(jù)的來源、內(nèi)容和可信度等都會對研究結(jié)果產(chǎn)生直接的影響。由于監(jiān)測水平的差異，各區(qū)域監(jiān)測數(shù)據(jù)序列的精度、長度都有差異，尤其是缺乏傳染性疾病發(fā)病率的準(zhǔn)確記錄，因此很難評價氣候變化是否導(dǎo)致了發(fā)病率變化，這需要獲得較為全面和詳細(xì)的發(fā)病率數(shù)據(jù)來為流行病學(xué)研究提供基線資料。

(2)氣候變化直接或間接作用于傳染病流行過程。氣象要素既可直接影響傳染病病原體與媒介，又能通過改變?nèi)巳旱臓I養(yǎng)而改變?nèi)巳簩魅静〉囊赘行蚤g接影響傳染病的流行[93]。這使得確定人類對氣候變化因素的暴露值非常復(fù)雜, 且無法找到氣候因素的非暴露人群作比較。

(3)病原體、媒介及環(huán)境之間存在很多不確定因素，要在氣候和傳染病間建模，尚需解決許多問題，包括自然因素的篩選、影響因素對媒介分布、傳病能力的影響、自然因素、社會經(jīng)濟(jì)因素和人類行為因素對疾病傳播的影響程度。而目前的許多研究的模型僅建立在單一因素或少數(shù)幾個因素對傳染病的影響上，而使模型預(yù)測結(jié)果的正確性存在較大偏差[50]。此外，一些模型所基于的假設(shè)，亦有待進(jìn)一步驗證。

4.2 研究展望

全球氣候變化影響傳染病爆發(fā)和流行，究其機(jī)制可總結(jié)為環(huán)境、病原體與宿主和被感染者之間的綜合關(guān)系。首先是病原體問題，它是傳染性疾病傳播的核心問題，包括：病原體的變異以及與其它病原體的基因交流；病原體的分布改變；病原體生物學(xué)習(xí)性改變；病原體寄生的中宿主和終宿主改變；已消滅病原體的復(fù)蘇和新的病原體出現(xiàn)；病原體抗藥性增強[94]。其次，人和動物自身對傳染性疾病的免疫改變。再次，生態(tài)環(huán)境的惡化為傳染病的傳播蔓延創(chuàng)造了條件，為傳染性病毒、細(xì)菌提供了溫床和流行的條件。發(fā)達(dá)國家在生態(tài)環(huán)境治理方面取得較好的效果，使得傳染病媒介得到較好的控制；但發(fā)展中國家在這些方面還有欠缺，因此，全球氣候變化對發(fā)展中國家潛在的傳染病威脅更值得重視[95- 96]。氣候變化會增加傳染病傳播風(fēng)險，為了應(yīng)對全球氣候變化所導(dǎo)致的傳染病擴(kuò)散的局面，國內(nèi)外學(xué)者們對此進(jìn)行了積極和有意義的探索，取得了不少有價值的成果，研究目前仍存在較大發(fā)展空間，但仍有許多問題有待深入探討，今后的研究重點和發(fā)展方向應(yīng)放在以下幾個方面：

(1)為獲得較為全面和詳細(xì)的發(fā)病率數(shù)據(jù)來為流行病學(xué)研究提供基線資料，應(yīng)加強區(qū)域及全球傳染病的監(jiān)測，對傳染病發(fā)病、流行進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)控，獲得詳細(xì)、全面的監(jiān)控數(shù)據(jù)。監(jiān)測過程中可嘗試使用分子生物學(xué)技術(shù)追蹤特定病原體的分布與遷移以研究氣候與生態(tài)變化對傳染病流行的影響等。對于監(jiān)測數(shù)據(jù)，應(yīng)加強數(shù)據(jù)的共享。

(2)通過氣候模型、傳染病傳播數(shù)學(xué)模型，預(yù)測未來氣候變化引起某種傳染病的流行范圍及強度，建模過程中要充分考慮各種直接和間接影響因素，提高定量分析和預(yù)測的準(zhǔn)確性；借助RS、GIS 技術(shù)以及時空模型[97- 100]，對傳染病流行區(qū)及毗鄰地區(qū)的氣象要素、厄爾尼諾現(xiàn)象的發(fā)生概率以及對疾病傳播的概率進(jìn)行推斷與估計；將傳染病動力學(xué)、生物統(tǒng)計學(xué)以及計算機(jī)仿真等方法相結(jié)合[101]，使人們對傳染病流行規(guī)律的認(rèn)識更加深入全面，使所建立的理論與防治策略更加可靠和符合實際。

(3)氣候變化對病原體、媒介及宿主影響的實驗驗證與模擬。通過模擬真實氣候環(huán)境與傳播過程，對氣候變化影響下的病原體傳染力、侵入方式、侵襲力、致病力、毒力、變異性及抗原性變化與媒介、宿主相互作用進(jìn)行實驗驗證。運用實驗室仿真實驗方法、生物學(xué)實驗觀察方法[102]，來探索病原體及其媒介生物的變化規(guī)律和傳染病傳播規(guī)律，使得傳染病和氣象因子關(guān)系分析研究更加直觀、科學(xué)，結(jié)果也更加接近實際。

(4)由于氣候變化及其對傳染病影響的高度不確定性，要采取積極的公眾健康應(yīng)答措施，建立氣象與衛(wèi)生、環(huán)保等部門的合作機(jī)制，建設(shè)集氣象、環(huán)境和疫情系統(tǒng)為一體的綜合監(jiān)測業(yè)務(wù)系統(tǒng)，加強對主要傳染病的氣候風(fēng)險評估和氣候區(qū)劃研究[103- 105]。進(jìn)行環(huán)境數(shù)據(jù)和流行病學(xué)數(shù)據(jù)的整合網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行多變量分析和預(yù)測。

(5)在研究氣候變化與傳染病關(guān)系時，應(yīng)在流行病學(xué)、氣象學(xué)、生態(tài)學(xué)、地理學(xué)、環(huán)境科學(xué)、人口學(xué)和數(shù)學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域進(jìn)行跨學(xué)科交流，跨學(xué)科研究能夠在不同的氣候環(huán)境中預(yù)測傳染病的傳播動態(tài)，評估其潛在風(fēng)險，制定針對性的防控措施。

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Advancesinimpactsofclimatechangeoninfectiousdiseasesoutbreak

LI Guodong1, ZHANG Junhua1,*, JIAO Gengjun2, ZHAO Zisheng1

1CollegeofEnvironmentandPlanning,HenanUniversity,Kaifeng475004,China2AnningBranchInstitute,LanzhouGeneralHospitalofLanzhouMilitaryCommand,Lanzhou730070,China

Global climate change had a significant impact on the structure and function of natural ecosystems, socio-economic and human health. At present, climate change has affected infectious disease occur, spread and change, which directly or indirectly affect the incidence trend of infectious diseases from pathogens and their carriers, routes of transmission, and the human body′s own resistance. Therefore the climate change can further threat to human health. It is important to understand and detect the relationship between climate change and infectious diseases for preventing and controlling the prevalence of infectious diseases, and the impact of climate change on infectious diseases has been concerned in many scientific communities. The domestic and foreign scholars have made a meaningful exploration and got a lot of valuable results about the spread of infectious diseases caused by the global climate change. In this paper, content about the global climate change has important effects on the geographic distribution of organisms and human health was firstly overviewed. Global climate change altered the scope of the organisms distribution, which increasing the potential distribution area for some certain species and further causing the biological changes of these species in their phenophases. The species which are benefit from the climate change, however, their distribution range will be expanded with the growth of population. And the extreme weather events are an important driving force leading to population fluctuations. Lots of studies have proved that the climate change has a direct and indirect impact on human health, which can increase the incidence of infectious diseases, can expand the distribution range of infectious diseases, and finally can increase the human population susceptibility to diseases. The paper was mainly focused on the analyses about the prevalence mechanisms and propagation processes from some common infectious diseases including malaria, dengue fever, cholera, meningitis, influenza as SARS, intestinal infectious diseases, plague, and schistosomiasis. The qualitative and quantitative analysis methods about the relationships between climate change and infectious diseases were reviewed. Traditional researches were mostly qualitative analyses, the method was relatively simple and lack of sufficient evidence. Currently, the univariate correlation analysis and multiple regression analysis have got the most commonly used combined with the epidemiological data and the same period of meteorological factors. Moreover, the analyses of principal component regression and stepwise discriminance are applied in recent years. The mathematical modeling and laboratory biology simulation methods are acknowledged as the future methods in this kind of study. There are also some key scientific issues need to be resolved. For example, problems about the data limitations, how to determine the impact factors of human exposure values to climate change, the climate change and the simplification of infectious etiology chain. Finally, the future research and development direction were also discussed based on the current researches and existing problems.

climate change; infectious disease; relationship; review

國家自然科學(xué)基金資助項目(41101088)；河南省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點資助項目(12A170002); 河南大學(xué)自然科學(xué)基金資助項目(2011YBZR034)

2013- 06- 05;

2013- 10- 30

*通訊作者Corresponding author.E-mail: oklgd@163.com

10.5846/stxb201306051364

李國棟，張俊華，焦耿軍，趙自勝.氣候變化對傳染病爆發(fā)流行的影響研究進(jìn)展.生態(tài)學(xué)報,2013,33(21):6762- 6773.

Li G D, Zhang J H, Jiao G J, Zhao Z S.Advances in impacts of climate change on infectious diseases outbreak.Acta Ecologica Sinica,2013,33(21):6762- 6773.