谷少華 陸蓓蓓 王 鋼 賀天鋒 王愛(ài)紅△

隨著全球氣候變暖和人類活動(dòng)排放的氮氧化合物增多,臭氧已經(jīng)成為我國(guó)部分城市夏季的首要污染物[1],其與人群健康的關(guān)系也逐漸受到公眾關(guān)注。多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),臭氧短期暴露與人群總死亡、心血管疾病死亡和呼吸系統(tǒng)疾病死亡具有明顯的相關(guān)性,并可能造成兒童哮喘、上呼吸道感染、皮膚性疾病、心肌梗死等疾病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加[2-11]。但是,這些結(jié)果主要來(lái)自于臭氧對(duì)人群死亡或住院的研究,尚缺少臭氧對(duì)其他健康相關(guān)數(shù)據(jù)的研究結(jié)果,并且對(duì)心腦血管疾病的研究結(jié)論并不一致[10-11]。此外,多個(gè)城市均發(fā)現(xiàn)地表臭氧濃度存在季節(jié)性變化,但是針對(duì)不同季節(jié)臭氧效應(yīng)差異的研究仍然較少[9]。這些缺陷既不利于政府制定相應(yīng)的公共衛(wèi)生政策,也不利于居民開(kāi)展針對(duì)性的健康防護(hù)。

急救車的接診數(shù)據(jù)能夠及時(shí)地反映出人群突發(fā)疾病的狀況,因此開(kāi)展臭氧和急救數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的研究能夠更準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)臭氧對(duì)人群健康影響的急性效應(yīng)。本文擬利用寧波市城區(qū)的急救數(shù)據(jù),分析臭氧暴露與心腦血管疾病急救人次的短期關(guān)聯(lián),并比較不同季節(jié)時(shí)臭氧暴露健康效應(yīng)的差異。

材料和方法

1.數(shù)據(jù)收集

急救車接診資料由寧波市急救中心提供,包含2013年1月1日至2016年12月31日寧波市海曙區(qū)、江東區(qū)(現(xiàn)并入鄞州區(qū))和江北區(qū)三個(gè)主城區(qū)的急救車逐日接診個(gè)案資料,變量包括“編號(hào)”、“接診日期”、“接診地點(diǎn)”、“病人性別”、“病人年齡”、“主訴”、“初步診斷”、“就診類型”等信息。根據(jù)個(gè)案中的“主訴”和“初步診斷”變量,挑選出初診為心腦血管疾病的病例,并按照性別和年齡(<65歲組和≥65歲組)進(jìn)行人群分組。

同期空氣污染資料收集自寧波市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心,監(jiān)測(cè)站點(diǎn)位于江北區(qū),資料包括每日最大的連續(xù)8小時(shí)臭氧濃度數(shù)值(臭氧8小時(shí)),以及細(xì)顆粒物(PM2.5)、二氧化硫(SO2)和二氧化氮(NO2)的日均濃度數(shù)據(jù)。同期氣象資料下載自中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享網(wǎng)站(http://data.cma.cn/),監(jiān)測(cè)站點(diǎn)位于鄞州區(qū),資料包括日均氣溫、日均相對(duì)濕度和日均氣壓等指標(biāo)。

2.統(tǒng)計(jì)分析

本文采用時(shí)間序列分析方法結(jié)合分布滯后非線性模型(distributed lag non-linear model,DLNM)研究臭氧和心腦血管疾病急救人次的短期關(guān)聯(lián),同時(shí)在模型中控制了氣溫、濕度、氣壓、星期效應(yīng)、心腦血管疾病急救人次的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)等混雜因素的影響,并根據(jù)偏自相關(guān)函數(shù)(partial autocorrelation function,PACF)選擇其中的自由度[12-13]。為了評(píng)估不同季節(jié)時(shí)臭氧效應(yīng)的差異,本研究根據(jù)寧波市氣溫變化將全年分為冷季(11月-次年4月)和暖季(5月-10月),采用分層分析的方法分別將其納入模型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[14]。構(gòu)建模型如下。

Log[E(Yt)]=α+cb(O3t,lag)+ns(Tempt,

df=3)+ns(Rht,df=3)+ns(Presst,df=3)+

ns(Time,df=7×4)+vDOW

其中E(Yt)—第t日心腦血管疾病急救人次的期望值;a—截距;cb—交叉基;ns—自然立方樣條函數(shù);lag—最長(zhǎng)滯后時(shí)間;df—自由度;O3t—第t日臭氧8小時(shí)濃度,由于以往文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)臭氧與健康結(jié)局關(guān)系為無(wú)閾值的線性關(guān)系,因此本研究同樣按照線性效應(yīng)納入模型,并根據(jù)文獻(xiàn)選取最長(zhǎng)滯后時(shí)間為7天[5,8];Tempt、Rht和Presst—分別為第t日的日均氣溫、日均相對(duì)濕度和日均氣壓,選擇自由度均為3;Time—時(shí)間變量,根據(jù)以往文獻(xiàn),全年分析時(shí)自由度為7/年[12-13],按季節(jié)分析時(shí)自由度為4/年[14];DOW—星期幾,按照啞變量引入模型;υ為其效應(yīng)系數(shù)。

本文同時(shí)還按照非線性效應(yīng)評(píng)估了臭氧和心腦血管疾病急救人次的暴露-反應(yīng)關(guān)系,并比較了分別控制PM2.5、SO2和NO2后臭氧急性效應(yīng)的差異。臭氧的效應(yīng)采用相對(duì)危險(xiǎn)度(relative risk,RR)和超額危險(xiǎn)度(excess risk,ER)指標(biāo)表示,超額危險(xiǎn)度ER=(RR-1)×100%,本文意為臭氧每升高10μg/m3時(shí)心腦血管疾病急救人次增加的百分比。

本文分別采用均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差描述計(jì)量資料的集中趨勢(shì)和離散趨勢(shì),并采用t檢驗(yàn)或非參數(shù)檢驗(yàn)比較不同組別均數(shù)的差異。本研究主要統(tǒng)計(jì)分析采用R軟件(3.1.0版)實(shí)施,各空氣污染和氣象指標(biāo)之間的相關(guān)性分析采用Spearman相關(guān),分布滯后非線性模型運(yùn)用R軟件中的“dlnm”包,檢驗(yàn)水準(zhǔn)為0.05。

結(jié) 果

2013-2016年寧波市三個(gè)主城區(qū)共接診心腦血管疾病急救人次8674次,平均每日5.9次,其中冷季平均每日6.5次,暖季平均每日5.3次;接診男性多于女性,65歲以上的老人多于年輕人。研究期間臭氧8小時(shí)平均濃度為94.5μg/m3(3～252μg/m3),其中冷季平均為77.2μg/m3(3～229μg/m3),暖季平均為111.6μg/m3(5～252μg/m3),詳情見(jiàn)表1。根據(jù)國(guó)家《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095-2012),臭氧8小時(shí)二級(jí)濃度限值為160μg/m3,寧波市2013-2016年臭氧全年達(dá)標(biāo)率為90.78%,冷季達(dá)標(biāo)率為97.09%,暖季達(dá)標(biāo)率為84.58%。

表1 2013-2016年寧波市心腦血管疾病急救人次、空氣污染和氣象因子的一般特征

如圖1所示,心腦血管疾病急救人次具有明顯的季節(jié)性,冬季較高而夏季較低;臭氧8小時(shí)濃度則相反,冬季較低而夏季較高。表2為臭氧和不同環(huán)境因子的Spearman相關(guān)系數(shù),冷季時(shí)臭氧和各空氣污染因子的相關(guān)性較弱,且均為負(fù)相關(guān),其中與NO2的相關(guān)性最強(qiáng),相關(guān)系數(shù)為-0.216;暖季時(shí)臭氧和各空氣污染因子均為正相關(guān),其中與PM2.5的相關(guān)性最強(qiáng),相關(guān)系數(shù)為0.490。冷季時(shí)臭氧和各氣象因子的相關(guān)系數(shù)均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);暖季時(shí)臭氧和日均相對(duì)濕度的相關(guān)性最強(qiáng),相關(guān)系數(shù)為-0.537。

圖1 2013-2016年寧波市心腦血管疾病急救人次和臭氧8小時(shí)濃度的時(shí)間變化趨勢(shì)

表2 不同季節(jié)時(shí),臭氧和其它空氣污染因子、氣象指標(biāo)之間的Spearman相關(guān)分析

圖2表示不同滯后時(shí)間時(shí)臭氧與心腦血管疾病急救人次的短期關(guān)聯(lián)。全年和暖季時(shí),臭氧暴露和當(dāng)天心腦血管疾病急救人次的關(guān)聯(lián)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,臭氧8小時(shí)濃度每升高10μg/m3,心腦血管疾病急救人次分別增加0.96%(95%CI:0.21～1.72%)和1.17%(95%CI:0.21～2.13%)。按照性別分層時(shí),臭氧對(duì)男性的影響明顯大于女性,全年和暖季時(shí),臭氧8小時(shí)濃度每升高10μg/m3男性心腦血管疾病急救人次分別增加1.11%(95%CI:0.08～2.15%)和1.65%(95%CI:0.33～2.99%);臭氧對(duì)女性的效應(yīng)均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。按照年齡分層時(shí),除全年時(shí)臭氧和<65歲人群組的關(guān)聯(lián)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義以外,其余分析均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。冷季時(shí)臭氧和心腦血管疾病急救人次的關(guān)聯(lián)均未見(jiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。詳情見(jiàn)表3。

表3 不同季節(jié)條件下,臭氧8小時(shí)濃度每升高10μg/m3當(dāng)天心腦血管疾病急救人次的超額危險(xiǎn)度(%)

圖2 不同季節(jié)和滯后天數(shù),臭氧8小時(shí)濃度每升高10μg/m3心腦血管疾病急救人次的超額危險(xiǎn)度

如表4所示,模型中引入NO2和SO2后,臭氧的效應(yīng)基本不變;引入PM2.5后,臭氧的效應(yīng)減小且均變?yōu)闊o(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。如圖3所示,將臭氧按照非線性效應(yīng)引入模型,不同季節(jié)時(shí)臭氧與當(dāng)日心腦血管疾病急救人次的暴露-反應(yīng)關(guān)系均為近似線性且未見(jiàn)閾值存在;暖季時(shí),臭氧8小時(shí)濃度超過(guò)150μg/m3后效應(yīng)值不再增加。

表4 多污染物模型時(shí),臭氧8小時(shí)濃度每升高10μg/m3心腦血管疾病急救人次的超額危險(xiǎn)度(%)

圖3 按照非線性效應(yīng)引入模型,臭氧8小時(shí)濃度與當(dāng)天心腦血管疾病急救人次的暴露-反應(yīng)關(guān)系曲線

討 論

本研究發(fā)現(xiàn)寧波市暖季時(shí)空氣中臭氧濃度較高,并和其他污染物有較高的相關(guān)性。全年和暖季時(shí)臭氧暴露和當(dāng)天心腦血管疾病急救人次的關(guān)聯(lián)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,暴露-反應(yīng)關(guān)系近似為無(wú)閾值的線性關(guān)系;男性受到的影響明顯強(qiáng)于女性。本研究采用急救車接診資料分析不同季節(jié)時(shí)臭氧和心腦血管疾病的關(guān)聯(lián),研究結(jié)果可以有效地評(píng)價(jià)臭氧對(duì)人群心腦血管疾病的急性效應(yīng),并為全面評(píng)估臭氧的健康風(fēng)險(xiǎn)提供了更豐富的證據(jù)。

臭氧對(duì)呼吸系統(tǒng)的作用機(jī)制已經(jīng)較為清楚,但是其對(duì)心血管系統(tǒng)影響的證據(jù)并不一致。最近有中國(guó)學(xué)者的研究指出,臭氧暴露濃度升高與人體血小板活化(凝血的危險(xiǎn)因素)和血壓的升高相關(guān),這可能是臭氧影響心血管系統(tǒng)健康的機(jī)制之一[15]。與以往研究結(jié)果相似,本文發(fā)現(xiàn)臭氧與心腦血管疾病急救人次的暴露-反應(yīng)關(guān)系為線性關(guān)系,且未發(fā)現(xiàn)閾值存在。美國(guó)多城市的研究也表明,即使臭氧在接近背景值的極低水平時(shí)仍可觀察到健康危害存在,濃度高于5.1μg/m3(10 ppb)時(shí)暴露-反應(yīng)關(guān)系呈近似線性曲線[3]。該結(jié)果提示政策制定者需要重新考慮臭氧濃度限值的設(shè)定,以避免高濃度臭氧造成更多人群健康損失。本研究結(jié)果也顯示,暖季時(shí)臭氧濃度達(dá)到較高水平后(>150μg/m3),健康危害效應(yīng)不再增大,這種“平臺(tái)”現(xiàn)象在其它研究中也有發(fā)現(xiàn)[4],原因可能是低濃度臭氧已經(jīng)造成了敏感人群提前發(fā)病或者死亡,因此高濃度時(shí)健康效應(yīng)不再增大。

本研究發(fā)現(xiàn)暖季時(shí)臭氧濃度較高且效應(yīng)較強(qiáng),而冷季時(shí)則未見(jiàn)效應(yīng)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。此結(jié)果與西方國(guó)家的研究結(jié)論相似,如美國(guó)95個(gè)城市[16]和97個(gè)城市[17]的研究結(jié)果均證實(shí),高溫時(shí)臭氧的急性效應(yīng)更強(qiáng),低溫時(shí)則較弱。但是,中國(guó)臺(tái)灣和上海的研究結(jié)果則相反,冷季時(shí)臭氧暴露與人群健康結(jié)局呈顯著相關(guān),而暖季時(shí)則未見(jiàn)這種效應(yīng)存在[5,8]。由于不同區(qū)域的氣候特征和人群生活習(xí)慣均存在差異,很有可能會(huì)造成臭氧的健康效應(yīng)在不同地區(qū)得到的結(jié)論并不一致。這更提示研究者需要開(kāi)展不同地區(qū)的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,從而因地制宜地提出健康防護(hù)和干預(yù)措施。

臭氧和顆粒物的相互作用一直受到研究者的關(guān)注,研究表明,長(zhǎng)三角地區(qū)的高溫低濕條件有利于臭氧和二次顆粒物的快速生成,從而導(dǎo)致大氣中高濃度臭氧和細(xì)顆粒物污染復(fù)合疊加[18]。本研究也發(fā)現(xiàn)暖季時(shí)臭氧和PM2.5具有較強(qiáng)的相關(guān)性,在模型中引入PM2.5后,臭氧的效應(yīng)減小且無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。而中國(guó)三個(gè)城市的研究結(jié)果則顯示,臭氧與顆粒物對(duì)死亡的影響可能存在修飾作用,臭氧濃度較高時(shí),PM10的效應(yīng)較高[11]。由于顆粒物是復(fù)合污染物,不同區(qū)域的來(lái)源不同導(dǎo)致其成分差異較大,當(dāng)前的研究仍然無(wú)法證實(shí)顆粒物是臭氧的混雜因素或者為修飾效應(yīng),未來(lái)仍然需要更多的研究證據(jù)支持。

本研究同時(shí)存在一定的局限性。由于收集到的急救數(shù)據(jù)只有主訴和初始診斷信息,并沒(méi)有最終疾病診斷和國(guó)際疾病分類編碼,因此數(shù)據(jù)整理過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生疾病錯(cuò)誤分類,增加或減少每日心腦血管疾病急救人次,從而影響到臭氧效應(yīng)的評(píng)價(jià)。此外,本研究采用的臭氧數(shù)據(jù)是地面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),并不能完全代表研究對(duì)象的實(shí)際臭氧暴露量。下一步研究可以開(kāi)展空氣污染物個(gè)體暴露評(píng)估,以得到更精確的結(jié)果。

綜上所述,本研究發(fā)現(xiàn)臭氧和心腦血管疾病急救人次的短期關(guān)聯(lián)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,暴露-反應(yīng)關(guān)系為無(wú)閾值的線性曲線;暖季時(shí)效應(yīng)較強(qiáng),男性受到的影響強(qiáng)于女性。研究結(jié)果為全面評(píng)估臭氧對(duì)心血管疾病的急性影響提供了更豐富的證據(jù),能夠?yàn)闆Q策者修訂相應(yīng)的公共衛(wèi)生政策提供更多的技術(shù)支持。