馬 盼,李若麟,樂(lè) 滿,王式功,2*,尚可政,尹 嶺

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氣象環(huán)境要素對(duì)北京市消化系統(tǒng)疾病的影響

馬 盼1,李若麟1,樂(lè) 滿1,王式功1,2*,尚可政1,尹 嶺3

(1.蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院,氣象環(huán)境與人體健康研究中心,蘭州 甘肅 730000；2.成都信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院,成都 四川 610225；3.中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院,北京100853)

為探究氣象環(huán)境條件對(duì)消化系統(tǒng)疾病的影響,結(jié)合分布滯后非線性模型與廣義相加模型,分析了2009~2011年氣象環(huán)境要素與北京市消化系統(tǒng)疾病急診人數(shù)的暴露-反應(yīng)關(guān)系.結(jié)果顯示,氣溫對(duì)消化系統(tǒng)疾病的影響主要體現(xiàn)為“高溫效應(yīng)”,高于25℃的氣溫其危險(xiǎn)度RR隨氣溫升高而增加,且滯后效應(yīng)能達(dá)到10d以上.較為極端的濕度(RH<10%或RH>90%)會(huì)顯著增加消化系統(tǒng)疾病的發(fā)病,并有持久的作用,其與高溫結(jié)合會(huì)形成“高溫低濕”和“高溫高濕”2種讓人不適的情況.0～2m/s的風(fēng)速在短的滯后期(5d)最能增加發(fā)病危險(xiǎn)性.而3～4m/s的風(fēng)速對(duì)疾病的危險(xiǎn)性小,說(shuō)明適度的風(fēng)速不影響健康.濃度高于200μg/m3的PM10和濃度高于70μg/m3的 NO2具有即時(shí)的危險(xiǎn)性(5d內(nèi)顯著);而較高濃度(>55μg/m3)的SO2滯后一定時(shí)期后效應(yīng)更加明顯.

氣象條件；污染物濃度；消化系統(tǒng)疾病；非線性；滯后性

目前,氣象環(huán)境對(duì)人體健康的影響并不確定[1-4].消化系統(tǒng)疾病的致病因及發(fā)作誘因復(fù)雜,不僅與患者的生活習(xí)慣、身體素質(zhì)和職業(yè)因素等有關(guān)[5-7],氣象環(huán)境條件也會(huì)通過(guò)一些直接或間接的方式來(lái)致使發(fā)病或加重病情[8-9],而目前國(guó)內(nèi)對(duì)此方面的研究較少,并多以傳統(tǒng)的逐步回歸、最優(yōu)子集回歸等方法為主.目前循環(huán)系統(tǒng)[10-12]和呼吸系統(tǒng)疾病[13-15]對(duì)氣象環(huán)境的響應(yīng)研究較多,常使用時(shí)間序列分析方法中的廣義相加模型[16-17]來(lái)評(píng)價(jià)其健康效應(yīng), 而氣象環(huán)境要素對(duì)消化系統(tǒng)疾病的影響還有待研究.本研究結(jié)合半?yún)?shù)的廣義相加模型與較先進(jìn)的分布滯后非線性模型[18-19],對(duì)北京市消化系統(tǒng)疾病急診人數(shù)與氣溫、濕度、風(fēng)速等氣象要素和3種環(huán)境污染物之間的滯后性暴露—反應(yīng)關(guān)系進(jìn)行了較深入的研究.

1 資料與方法

1.1 資料

疾病資料:經(jīng)嚴(yán)格的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制,選取北京市某三級(jí)甲等醫(yī)院2009年1月1日至2011年12月31日的消化系統(tǒng)疾病(ICD10編碼:K00- K93)急診就診資料93301例,數(shù)據(jù)來(lái)自國(guó)家人口與健康科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái).就診數(shù)據(jù)已去除錄入錯(cuò)誤、重復(fù)和復(fù)診等條目.

氣象資料:北京市2009年1月1日至2011年12月31日的常規(guī)地面氣象觀測(cè)資料,來(lái)源于中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng).包括日平均(最高、最低)氣溫、日平均(最高、最低)氣壓、日平均相對(duì)濕度、水汽壓、日降水量、日平均風(fēng)速、日照時(shí)數(shù)等氣象要素.

環(huán)境資料:北京市2009年1月1日至2011年12月31日的PM10、SO2、NO23種污染物日均濃度資料,來(lái)自中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng).

1.2 研究方法

2010年由Gasparrini[18-19]提出的分布滯后非線性模型(Distributed lag non-linear models, DLNM),能夠同時(shí)反映暴露因素及其滯后效應(yīng)對(duì)某種健康結(jié)局的影響,在生物氣象學(xué)、環(huán)境流行病學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景.有人應(yīng)用DLNM在評(píng)價(jià)氣象、環(huán)境因素的短期效應(yīng)時(shí)發(fā)現(xiàn),暴露在高污染濃度后,其健康影響一般會(huì)持續(xù)若干天[20].DLNM是一個(gè)可以同時(shí)描述非線性暴露-反應(yīng)關(guān)系和延遲效應(yīng)的建?？蚣?其核心是“交叉基”的構(gòu)建,即用函數(shù)的二維空間來(lái)同時(shí)描述預(yù)測(cè)值和它發(fā)生的滯后維度的關(guān)系.

廣義相加模型GAM(Generalized Additive Models)一般用來(lái)處理因變量和眾多自變量之間復(fù)雜的非線性關(guān)系,較之于標(biāo)準(zhǔn)線性或非線性模型,更適用于氣象、環(huán)境條件對(duì)人體健康影響的研究中[21].應(yīng)用GAM模型可以定量地計(jì)算出所要研究的某些氣象要素(氣溫、濕度等)對(duì)因變量(疾病的發(fā)生/死亡率)的影響程度.本文以GAM為模型框架,首先利用DLNM分別構(gòu)造氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)速和3種污染物的交叉基,然后用GAM進(jìn)行發(fā)病人數(shù)與各種影響因素的擬合,并檢驗(yàn)不同自由度下模型的優(yōu)度(AIC準(zhǔn)則,模型殘差是否白噪聲).

相對(duì)危險(xiǎn)度(Relative Risk,RR):無(wú)單位,取值在0~￥之間.RR=1,表明暴露與疾病無(wú)聯(lián)系; RR<1,表明暴露會(huì)造成疾病發(fā)病的減少(即暴露是保護(hù)因子); RR>1,表明暴露會(huì)造成額外的發(fā)病,是風(fēng)險(xiǎn)因子. RR一般表示關(guān)聯(lián)性的強(qiáng)弱,其精確取值所代表的意義尚需進(jìn)一步證實(shí).RR以及其95%的可信區(qū)間(95%CI)的計(jì)算方法為:

式中:是根據(jù)GAM模型估算出的暴露-反應(yīng)關(guān)系系數(shù);d(℃)是氣溫變化的一定量,也可用其他要素的變化計(jì)算其危險(xiǎn)度.

本研究通過(guò)光滑的非線性函數(shù)(樣條函數(shù),多項(xiàng)式,分層函數(shù)等)來(lái)構(gòu)造各要素的“交叉基”. GAM模型中除了包含氣溫、濕度、風(fēng)速和污染物的交叉基外,為了去除時(shí)間序列本身的趨勢(shì),以及星期、節(jié)假日等的影響,還要加入時(shí)間趨勢(shì)項(xiàng)(time)和啞變量(DOW.week, DOW.holiday).

最終構(gòu)建出完整的基本模型為:

其中:為消化系統(tǒng)疾病急診就診人數(shù), E()為人數(shù)期望值; s()為自然立方樣條函數(shù), time即時(shí)間序列變量,為其自由度; basis., basis. RH, basis.分別為氣溫、濕度和風(fēng)速的“交叉基”; basis.PM10, basis.SO2, basis.NO2分別為3種污染物的交叉基,均使用樣條函數(shù)和分層函數(shù)分別構(gòu)建其濃度效應(yīng)和滯后效應(yīng); DOW. week和DOW.hol分別表示星期和節(jié)假日的啞變量;為殘差.調(diào)節(jié)模型中各項(xiàng)的自由度,選定具有最小AIC和殘差PACF值的作為最優(yōu)核心模型.

2 結(jié)果

2.1 消化系統(tǒng)急診就診人數(shù)與氣象環(huán)境要素的描述性統(tǒng)計(jì)

北京屬于暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候,研究時(shí)段平均氣溫13.15℃,平均相對(duì)濕度50.38%,平均風(fēng)速2.23m/s. 3年內(nèi)3種主要大氣污染物PM10、SO2、NO2年均濃度分別為118.43, 31.30, 55.26μg/m3(表1),其中PM10和NO2的年均濃度超過(guò)了國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(年均濃度70μg/m3和40μg/m3)[22], SO2年均濃度未超過(guò)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(年均濃度60μg/m3)[22].

表1 消化系統(tǒng)急診就診人數(shù)與主要?dú)庀蟓h(huán)境要素的描述性分析Table 1 The statistical description of digestive emergency visits, main meteorological elements and air pollutants

2.2 消化系統(tǒng)急診人數(shù)的時(shí)間分布特征

由就診人數(shù)的月際分布(圖1)可見(jiàn),北京市消化系統(tǒng)急診人數(shù)的年內(nèi)分布呈單峰型,即7月最多、8月次之,1、2月最少,即為夏季多(6~8月就診人數(shù)占年總?cè)藬?shù)的31.8%)、冬季少(12月~2月僅占20.2%),春秋季為過(guò)渡時(shí)期.男性病人在各個(gè)月份均多于女性病人,且男、女性年內(nèi)變化趨勢(shì)均與總就診人數(shù)保持一致.

經(jīng)統(tǒng)計(jì),周一至周日每日就診人數(shù)占總?cè)藬?shù)的百分比分別為14.56%、14.04%、13.45%、13.33%、13.40%、15.27%和15.95%,休息日就診人數(shù)略高于工作日,即消化系統(tǒng)疾病就診人數(shù)序列具有醫(yī)學(xué)氣象學(xué)領(lǐng)域常見(jiàn)的“周末效應(yīng)”,尤以星期三至星期五就診人數(shù)最少.究其原因,若非嚴(yán)重的急性病癥,患者更愿意選擇時(shí)間充裕的休息日去醫(yī)院就診,因此也給數(shù)據(jù)分析帶來(lái)了一定的不確定性,即就診相對(duì)于發(fā)病的滯后性.這與氣象環(huán)境要素對(duì)疾病影響的滯后性是有根本性區(qū)別的,但周末效應(yīng)在GAM非線性模型中可以通過(guò)啞變量(DOW-week)進(jìn)行擬合,故而并不會(huì)與氣象環(huán)境要素的滯后性造成混淆.

2.3 氣象環(huán)境要素與消化系統(tǒng)急診就診人數(shù)的斯皮爾曼相關(guān)

表2所示為消化系統(tǒng)疾病急診就診人數(shù)與氣壓、氣溫、水汽壓、日降水量、風(fēng)速等氣象要素以及SO2、NO2和PM10等環(huán)境污染物之間的Spearman相關(guān)性,顯示急診人數(shù)與(平均/最高/最低)氣溫、相對(duì)濕度、水汽壓、降水量等均為顯著性正相關(guān),與(平均/最高/最低)氣壓、風(fēng)速、SO2濃度為顯著性負(fù)相關(guān),而與氣溫日較差、日照時(shí)數(shù)、NO2和PM10濃度不體現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)學(xué)上的相關(guān)性.區(qū)分男、女病人后發(fā)現(xiàn),在所有與消化系統(tǒng)疾病發(fā)病有顯著性關(guān)系的氣象和環(huán)境要素中,女性就診病人數(shù)量與氣象環(huán)境條件的相關(guān)系數(shù)均大于男性病人,說(shuō)明女性具有更高的易感性和脆弱性.

由于天氣變化與污染濃度之間的關(guān)系復(fù)雜,一般在天氣系統(tǒng)造成降溫、降水、大風(fēng)等現(xiàn)象時(shí),污染物濃度會(huì)因?yàn)閿U(kuò)散和沉降等作用而明顯降低,這是普遍造成疾病發(fā)病與污染物濃度負(fù)相關(guān)的原因(如急診人數(shù)與SO2相關(guān)系數(shù)-0.394),但不能否定空氣污染在發(fā)病前期對(duì)人體已經(jīng)產(chǎn)生的累積效應(yīng)[23-24],因此在定量研究污染濃度本身和疾病發(fā)病就診的關(guān)系時(shí),需要將溫、濕、風(fēng)等氣象要素作為混雜因素加入.NO2和PM10與消化系統(tǒng)急診人數(shù)的相關(guān)性不顯著,只能說(shuō)明氣象環(huán)境要素的交叉作用無(wú)法由相關(guān)性體現(xiàn),需要更進(jìn)一步探討.

表2 北京市消化系統(tǒng)疾病就診人數(shù)同氣象環(huán)境要素的斯皮爾曼相關(guān)性Table 2 The Spearman correlations between emergency visits and meteorological environmental factors

注:**表示通過(guò)了顯著性水平α=0.01的顯著性檢驗(yàn); * 表示通過(guò)了顯著性水平α=0.05的顯著性檢驗(yàn).

2.4 氣象要素與消化系統(tǒng)急診就診人數(shù)的滯后關(guān)聯(lián)性

2.4.1 氣溫的非線性-滯后效應(yīng) 由“氣溫-滯后”對(duì)急診人數(shù)影響的3-D圖(圖2)可見(jiàn),氣溫在就診當(dāng)日對(duì)消化系統(tǒng)疾病的發(fā)病具有明顯的“高溫效應(yīng)”,即在氣溫較低和相對(duì)適宜的階段(約低于20℃),其對(duì)消化系統(tǒng)疾病的影響非常小,當(dāng)氣溫高于某閾值后,其危險(xiǎn)度隨著氣溫升高增加顯著,且趨勢(shì)接近線性(圖2).再觀察各氣溫段的滯后效應(yīng),發(fā)現(xiàn)其滯后特點(diǎn)不同.低氣溫的危險(xiǎn)度在較長(zhǎng)滯后期(10d以后)才會(huì)明顯體現(xiàn);而高溫立即出現(xiàn)較大的RR,而后隨著時(shí)間推移效應(yīng)逐漸減小.且不同氣溫的最大危險(xiǎn)度對(duì)應(yīng)的滯后日也有區(qū)別.

為準(zhǔn)確分析不同氣溫段對(duì)消化系統(tǒng)疾病的影響,作出典型氣溫值Ta=-10、0、10、15、20、25、30、35和40℃時(shí)其RR隨滯后時(shí)間的變化(圖3).圖3顯示,氣溫低時(shí)(以-10℃為例)其效應(yīng)具有明顯的滯后性;適中的氣溫(約為10~20℃)總體上危險(xiǎn)性較小(RR≈1);當(dāng)氣溫高于20℃后能立即增加消化系統(tǒng)疾病風(fēng)險(xiǎn),且就診當(dāng)天RR最大,而后隨著時(shí)間推移慢慢減小,10d后效應(yīng)消失.同時(shí)發(fā)現(xiàn)氣溫越高,其危險(xiǎn)度越大(圖3,表3);在滯后11d以內(nèi)的只需考慮高溫效應(yīng),在更久的滯后期還要適度關(guān)注低溫的影響.高溫不僅可導(dǎo)致內(nèi)分泌失衡、消化液分泌減少、胃液酸度降低[24-25],還作用于人的神經(jīng)系統(tǒng)從而影響食欲和情緒,加之天氣炎熱時(shí)常食冷飲,無(wú)疑都增大了消化系統(tǒng)疾病的患病風(fēng)險(xiǎn).

2.4.2 相對(duì)濕度的非線性-滯后效應(yīng) 濕度效應(yīng)既與濕度本身大小有關(guān),也隨著滯后時(shí)間而變化 (圖4~5).圖4顯示在較大的濕度范圍(20~80%)其危險(xiǎn)度很小,且隨滯后時(shí)間進(jìn)一步減小;只有較極端的濕度體現(xiàn)較為明顯且持久的增加就診人數(shù)的作用.10%和90%的濕度危險(xiǎn)度高且滯后效應(yīng)明顯,但置信區(qū)間較寬,這是由于極端的情況本身出現(xiàn)次數(shù)較少的緣故.在濕度為50%時(shí),其對(duì)就診人數(shù)雖有微弱的增加作用,但并不顯著.由圖5發(fā)現(xiàn),不同滯后日的濕度效應(yīng)趨勢(shì)類似,均呈“W”型,但RR值隨時(shí)間有變化.危險(xiǎn)度在RH=30%和70%附近有2個(gè)小的低值;危險(xiǎn)度大且效應(yīng)持久的是兩端較為極端的濕度(RH<20%,RH>80%),且極端低的濕度滯后性強(qiáng)于極端高的濕度.

表3 典型氣溫在不同滯后時(shí)長(zhǎng)下的相對(duì)危險(xiǎn)度及其95%可信區(qū)間Table 3 The relative risk and its 95%CI of some specific temperatures on different lag days

注:( )內(nèi)為95%CI.

2.4.3 風(fēng)速的非線性-滯后效應(yīng) 由風(fēng)速及其滯后性與消化系統(tǒng)發(fā)病的關(guān)系(圖6)可知,在小于3m/s的風(fēng)速就診當(dāng)天即出現(xiàn)危險(xiǎn)性,且其效應(yīng)在較短滯后期內(nèi)還會(huì)有所增加,而后減小在滯后10d以后到達(dá)極低值;較大的風(fēng)速(>4m/s)對(duì)消化系統(tǒng)疾病的影響并不明顯.在滯后0~6d的時(shí)段,較小的風(fēng)速會(huì)增加發(fā)病危險(xiǎn)性;1周以后不同等級(jí)風(fēng)速的效應(yīng)均不明顯,其中3~4m/s風(fēng)速的RR在整個(gè)滯后時(shí)段始終在1附近(而且置信度較高),說(shuō)明適度的風(fēng)速對(duì)健康并無(wú)影響.0m/s的風(fēng)速在滯后前5d以及15d以后具有一定的危險(xiǎn)性.綜合以上,0~2m/s的風(fēng)速最能增加發(fā)病危險(xiǎn)性.大的風(fēng)速由于置信度低,且其本身出現(xiàn)頻次低,結(jié)論僅供參考.

2.5 三種污染物對(duì)消化系統(tǒng)急診人數(shù)的非線性-滯后效應(yīng)

對(duì)比分析PM10、SO2、NO23種污染物不同濃度對(duì)應(yīng)的滯后效應(yīng)(圖7~9)發(fā)現(xiàn),PM10與NO2的滯后效應(yīng)特點(diǎn)類似,即低的污染濃度在較長(zhǎng)期的滯后時(shí)段才體現(xiàn)出增加發(fā)病危險(xiǎn)性的作用, 而濃度高于200μg/m3的PM10以及濃度高于70μg/m3的NO2在就診當(dāng)天和短的滯后時(shí)段更具危險(xiǎn)性; SO2與以上兩者具有相反的特點(diǎn),即低濃度SO2效應(yīng)迅速(但未通過(guò)檢驗(yàn)),高濃度SO2滯后性明顯.較高濃度的PM10和NO2可產(chǎn)生即時(shí)效應(yīng),說(shuō)明消化系統(tǒng)疾病對(duì)高濃度的PM10和NO2較為敏感;而濃度較低時(shí)不足以對(duì)人體產(chǎn)生強(qiáng)刺激作用而即刻增加就診人數(shù),但污染物的效應(yīng)是存在且慢性累積的,在一定的滯后時(shí)期內(nèi),一方面其持續(xù)累積作用于人體使得脆弱性增加[23-24],另一方面氣象要素的波動(dòng)也會(huì)誘發(fā)疾病發(fā)作[9,25],故而較低濃度的污染物效應(yīng)具有明顯的滯后性.

PM10濃度高于200μg/m3時(shí)只在5d以內(nèi)有顯著增加發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)的作用, 5d以后RR減小且不能通過(guò)檢驗(yàn),考慮到大多數(shù)季節(jié)我國(guó)北方城市顆粒物濃度較高,因此需要重點(diǎn)關(guān)注較高濃度PM10的短期效應(yīng).濃度高于70μg/m3的NO2隨著時(shí)間推移其效應(yīng)為不斷減小的趨勢(shì);濃度低于50μg/m3的NO2在滯后10d以后會(huì)顯著增加消化系統(tǒng)疾病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn).200μg/m3的PM10與70μg/m3左右的NO2可看做能否對(duì)消化系統(tǒng)疾病產(chǎn)生即時(shí)效應(yīng)的重要閾值濃度.

SO2濃度高于55μg/m3時(shí)會(huì)在滯后10天以后顯著增加消化系統(tǒng)疾病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn),且RR值隨其濃度增加而增大;而低濃度SO2的危險(xiǎn)度在整個(gè)滯后時(shí)段均是不顯著的.這說(shuō)明消化系統(tǒng)疾病對(duì)SO2的敏感性不及PM10和NO2,只有濃度高于55μg/m3時(shí)才會(huì)在累積作用一段時(shí)間以后顯著增加發(fā)病人數(shù),這方面迄今還鮮見(jiàn)報(bào)道,可見(jiàn)不同污染物對(duì)人體的生理病理學(xué)作用是有差異的.

表4所示為3種污染物濃度24h一、二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的相對(duì)危險(xiǎn)度,時(shí)間段從滯后0d到滯后20d. PM10二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)濃度在滯后0~4d會(huì)顯著增加消化系統(tǒng)疾病的危險(xiǎn)度,而一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)濃度在滯后10d以后會(huì)有顯著效應(yīng).SO2的一、二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)濃度在短的滯后期(0~4d)均無(wú)影響,在滯后6~10d具有危險(xiǎn)性,但未能通過(guò)顯著性檢驗(yàn),此后SO2對(duì)消化系統(tǒng)疾病就診人數(shù)具有顯著的增加作用.NO2的一、二級(jí)濃度標(biāo)準(zhǔn)相同.且只在臨近短期(滯后0~2d)具有不顯著的危險(xiǎn)性.

注: ( ) 數(shù)據(jù)為各危險(xiǎn)度的95%置信區(qū)間.

3 討論

以往同類研究的系統(tǒng)性、定量化的分析不多,也很少同時(shí)考慮氣象條件與環(huán)境污染對(duì)疾病的影響機(jī)制,以及全面分析各因素效應(yīng)的滯后性.本文選取北京市2009~2011年消化系統(tǒng)疾病及相應(yīng)的氣象、環(huán)境資料,系統(tǒng)性探討急診人數(shù)對(duì)各主要?dú)庀笠睾?種污染物的響應(yīng).通過(guò)Poisson回歸的半?yún)?shù)GAM模型來(lái)擬合北京市消化系統(tǒng)疾病急診就診人數(shù)與氣象環(huán)境條件的非線性關(guān)系.模型中以“交叉基”形式納入了氣溫、濕度、風(fēng)速等氣象要素和SO2、NO2、PM10等污染物濃度的滯后性影響,同時(shí)考慮就診人數(shù)本身的時(shí)間趨勢(shì)和“星期效應(yīng)”、“節(jié)假日效應(yīng)”.

綜合氣溫分析結(jié)果,當(dāng)氣溫高于20℃左右時(shí),由于其“熱效應(yīng)”,就診當(dāng)天和前一天的氣溫會(huì)明顯增加消化系統(tǒng)疾病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn);氣溫高于25℃后效應(yīng)明顯,且危險(xiǎn)度隨著氣溫升高而非線性增加,高溫的累積影響主要在滯后4~7d時(shí)明顯體現(xiàn).認(rèn)為超過(guò)一周的氣溫效應(yīng)可信度有限.只有較為極端的濕度(RH<10%或RH>90%)會(huì)顯著增加消化系統(tǒng)疾病的發(fā)病并有持久作用.極端的濕度結(jié)合高溫會(huì)形成“高溫低濕”或“高溫高濕”兩種情況,前者一般出現(xiàn)在我國(guó)北方(炎熱干燥的天氣),后者在南方的夏季更為常見(jiàn),3~4m/s的風(fēng)速對(duì)消化系統(tǒng)疾病的發(fā)病影響小,即適度的風(fēng)速不影響健康.0m/s的風(fēng)速在滯后5d內(nèi)以及15d以后具有一定的危險(xiǎn)性;0~2m/s的風(fēng)速在短的滯后期(5d)最能增加發(fā)病危險(xiǎn)性.

就診人數(shù)與氣溫顯著的正相關(guān)性說(shuō)明氣溫是影響消化系統(tǒng)疾病最主要的氣象要素,氣溫越高,發(fā)病人數(shù)越多,這與謝靜芳等[9]的研究一致.高溫條件下,唾液、胃液、胰液、膽汁、腸液等消化液的分泌減少.消化液含有食物消化過(guò)程所必需的游離鹽酸、蛋白酶、脂酶、淀粉酶等,會(huì)使胃消化機(jī)能相應(yīng)地減退[26].高溫環(huán)境下,出汗增多引起氯化鈉大量喪失,又因?yàn)槲敢褐杏坞x鹽酸的氯離子來(lái)自血液,因此胃液的酸度也明顯降低[25].高溫環(huán)境還可引起胃的排空加快,使食物的化學(xué)消化過(guò)程不能充分進(jìn)行.再者,高溫常常還能導(dǎo)致人們食欲減退和飲食不規(guī)律,這與氣溫對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響也有關(guān).高于一定氣溫時(shí),細(xì)菌、病毒等微生物的繁殖開(kāi)始活躍,腸道傳染病高發(fā);加之高溫天氣下人們常食瓜果冷飲,無(wú)疑增加了腸胃不適的風(fēng)險(xiǎn).與水汽條件(濕度,水汽壓)的正相關(guān)性表明高的濕度也會(huì)增加消化系統(tǒng)疾病的發(fā)病,就診人數(shù)與降水量也顯著正相關(guān)(男性病人未通過(guò)過(guò)檢驗(yàn)).氣壓與就診人數(shù)的顯著性負(fù)相關(guān)多是基于氣溫與氣壓之間本身的反向變化,那么影響消化系統(tǒng)疾病的是以高溫高濕效應(yīng)為主.由于風(fēng)速可以通過(guò)增強(qiáng)空氣對(duì)流和促進(jìn)汗液蒸發(fā)等方式有效降低體感氣溫[27],從而緩解高溫高濕效應(yīng),故其與發(fā)病人數(shù)為顯著性負(fù)相關(guān).

由于氣象條件對(duì)空氣質(zhì)量的決定性影響,使得單獨(dú)分析污染物濃度對(duì)疾病的作用存在難度.因此使用廣義相加模型同時(shí)擬合氣象環(huán)境因素對(duì)急診人數(shù)的作用是合理的.本研究發(fā)現(xiàn)PM10與NO2的滯后效應(yīng)類似,即低的污染濃度在較長(zhǎng)的滯后時(shí)段才會(huì)增加發(fā)病風(fēng)險(xiǎn),而濃度高于200μg/m3的PM10和濃度高于70μg/m3的NO2在短的滯后時(shí)段更具危險(xiǎn)性; SO2與以上兩者特點(diǎn)相反,即低濃度SO2效應(yīng)迅速,高濃度SO2滯后性明顯.高濃度的PM10和NO2對(duì)疾病產(chǎn)生即時(shí)效應(yīng)符合常規(guī)認(rèn)識(shí),而濃度較低時(shí)明顯的滯后效應(yīng)緣于其不足以對(duì)人體產(chǎn)生強(qiáng)刺激作用,從而即刻增加就診人數(shù),但效應(yīng)是存在且慢性累積的.在一定的滯后期內(nèi),一方面污染物持續(xù)累積作用于人體使得脆弱度增加,另一方面氣象要素的波動(dòng)會(huì)誘發(fā)疾病的發(fā)作,因此表現(xiàn)為低濃度的顯著滯后性.

消化系統(tǒng)疾病對(duì)SO2的敏感性不及PM10和NO2,因此低濃度SO2的危險(xiǎn)度在整個(gè)滯后時(shí)段均不顯著,只有濃度高于55μg/m3時(shí)才會(huì)在累積作用一定時(shí)間以后具有顯著危險(xiǎn)度,此類問(wèn)題的探討迄今在生物氣象和流行病學(xué)領(lǐng)域均較少,既然不同污染物對(duì)疾病的生理病理學(xué)作用有差異,仍值得深入研究.由于我國(guó)北方城市顆粒物濃度較高,因此需要重點(diǎn)關(guān)注較高濃度PM10的短期效應(yīng).

氣象、環(huán)境因素的影響顯著,但導(dǎo)致消化系統(tǒng)疾病的社會(huì)因素、生活因素以及個(gè)人心理因素也不容忽視.社會(huì)現(xiàn)代化進(jìn)程和生活節(jié)奏加快,人們起居、飲食不規(guī)律;工作及生活壓力大,精神長(zhǎng)期緊張;具有吸煙、飲酒等不良嗜好的人多,這些都會(huì)直接或間接地引發(fā)消化系統(tǒng)疾病或成為致病誘因,應(yīng)該引起廣泛注意.另外,感染、理化因素、代謝-吸收障礙、自身免疫、先天性發(fā)育異?；蛉毕?、神經(jīng)系統(tǒng)功能失調(diào)、遺傳等因素也是消化系統(tǒng)疾病的重要病因.

4 結(jié)論

4.1 高溫對(duì)消化系統(tǒng)疾病急診人數(shù)具有顯著的增加效應(yīng),氣溫越高其風(fēng)險(xiǎn)越大,滯后效應(yīng)能維持一周左右.極高和極低的濕度效應(yīng)顯著并具有滯后性.偏小的風(fēng)速(0~2m/s)在短期內(nèi)也會(huì)增加發(fā)病就診風(fēng)險(xiǎn).

4.2 濃度高于200μg/m3的PM10和濃度高于70μg/m3的NO2在短的滯后時(shí)段危險(xiǎn)性高;而高濃度SO2的滯后性明顯.較之于SO2,消化系統(tǒng)疾病對(duì)PM10和NO2更敏感.

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* 責(zé)任作者, 教授, wangsg@lzu.edu.cn

Impacts of meteorological factors and environmental pollutants on digestive diseases in Beijing

MA Pan1, LI Ruo-lin1, YUE Man1, WANG Shi-gong1,2*, SHANG Ke-zheng1, YIN Ling3

(1.Center for Meteorological Environment and Human Health, College of Atmospheric Sciences, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China；2.College of Atmospheric Sciences, Chengdu University of Information Technology, Chengdu 610225, China；3.Chinese PLA General Hospital , Beijing 100853, China)., 2016,36(5)：1589~1600

To explore meteorological and environmental impacts on human health, distributed lag non-linear model together with generalized additive model are applied to study exposure-response relationship between ambient air factors and digestive system diseases from 2009 to 2011 in Beijing. Results show that obvious influence of high temperature on digestive system diseases is revealed. Relative risk (RR) significantly increases with Ta raise when Ta>25 ℃. The lag effects can reach more than 10 days. Condition of extremely high or low humidity (RH<10% or RH>90%) can also lead to digestive diseases increase. The effect could last a long time. High temperature combined with extremely high or low humidity forms two uncomfortable circumstance, respectively ‘hot and dry’ and ‘hot and humidity’. Wind speed 0~2m/s can increase the risk of digestive diseases in a short period (5days). The risk of wind speed between 3~4m/s is small. It indicates moderate wind has weak effect on health. High PM10and NO2concentrations immediately play a significant role on digestive system diseases (less in 5days). But high SO2concentrations act significantly in a longer lag period.

meteorological condition；concentration of pollutant；digestive disease；nonlinear；lagged effect

X513.1

A

1000-6913(2016)05-1589-12

馬 盼(1990-),女,甘肅定西人,博士研究生,主要從事氣象環(huán)境與人體健康方面的研究.已發(fā)表論文5篇.

2015-10-10

公益性行業(yè)(氣象)科研專項(xiàng)),國(guó)家人口與健康科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目共同資助