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        某市大氣污染物與當(dāng)?shù)鼐用裥难苁录l(fā)生的關(guān)聯(lián)性研究

        2025-03-12 00:00:00張思瑩杜曉芳常巍普麗芳何杰宇
        關(guān)鍵詞:心血管事件氣象因素大氣污染

        摘 要:本文探究某市大氣污染與當(dāng)?shù)匦难苁录l(fā)生的關(guān)聯(lián)關(guān)系。收集2018年1月1日—2022年12月31日某市心血管事件、氣象及污染物監(jiān)測(cè)資料,通過(guò)控制氣象、時(shí)間及假日等因素,分冷、暖兩季構(gòu)建類Poisson分布的廣義相加模型,分析各污染物對(duì)疾病發(fā)生的滯后效應(yīng)。冷季建模發(fā)現(xiàn),PM2.5、PM10危險(xiǎn)超額在滯后13d分別為0.16%、0.12%,NO2在滯后19d達(dá)2.07%(95%CI為1.33%~2.81%),SO2在滯后18d達(dá)0.54%(95%CI為0.30%~0.79%);暖季O3在滯后12d危險(xiǎn)超額0.10%(95%CI為0.05%~0.16%)。結(jié)果表明,冷季PM2.5、PM10、NO2、SO2可能對(duì)某市心血管事件發(fā)生具有滯后效應(yīng)關(guān)聯(lián);暖季O3可能對(duì)某市心血管事件發(fā)生具有滯后效應(yīng)關(guān)聯(lián)。

        關(guān)鍵詞:大氣污染;心血管事件;氣象因素;廣義相加模型

        中圖分類號(hào):R 31 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        心血管事件(Cardiovascular Events,CVE)是一組危及生命安全的心腦血管疾病。有研究顯示,極端氣候變化會(huì)誘發(fā)CVE。一方面,氣候變化能直接改變氣溫、氣壓等氣象因素,對(duì)CVE產(chǎn)生作用。另一方面,氣候變化易造成工業(yè)負(fù)荷活動(dòng),過(guò)量排放的污染物將增加人群超重或肥胖、2型糖尿病、高血壓、血脂異常等危險(xiǎn)因素的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[1],進(jìn)而誘發(fā)CVE。研究認(rèn)為,暴露于大氣污染會(huì)增加CVE的死亡風(fēng)險(xiǎn),通常表現(xiàn)為滯后效應(yīng)[2]。

        某市化工、建材、電力等工廠企業(yè)眾多,顆粒物(細(xì)顆粒物PM2.5、可吸入顆粒物PM10)、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、氟化物等污染嚴(yán)重[3]。目前未見(jiàn)某市大氣污染與當(dāng)?shù)鼐用馛VE發(fā)生的關(guān)聯(lián)研究成果,因此本文以某市2018—2022年CVE日?qǐng)?bào)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),構(gòu)建類Poisson分布的廣義相加模型(Generalized Additive Model,GAM),以充分探討污染物對(duì)CVE發(fā)生的滯后效應(yīng),為某市相關(guān)部門(mén)制定策略措施提供數(shù)據(jù)參考。

        1 材料與方法

        1.1 資料來(lái)源

        研究選取2018年1月1日—2022年12月31日某市CVE日?qǐng)?bào)資料,數(shù)據(jù)來(lái)源于疾控中心CVE監(jiān)測(cè)報(bào)告系統(tǒng)。根據(jù)國(guó)際疾病分類第十版(ICD-10),選取心血管疾?。毙孕募」K溃↖21~I(xiàn)22)、心臟性猝死(I46.1);腦血管疾病:蛛網(wǎng)膜下腔出血(I60)、大腦內(nèi)出血(I61)、其他非外傷性顱內(nèi)出血(I62)、腦梗塞(I63)、未特指為出血或梗塞的中風(fēng)(I64)等)作為健康效應(yīng)觀測(cè)終點(diǎn)。搜集整理CVE發(fā)生時(shí)間、診斷分類、患者性別、年齡等基本信息。對(duì)應(yīng)收集同期某市氣象因素(氣溫、氣壓、相對(duì)濕度、風(fēng)速)、大氣污染物(PM2.5、PM10、NO2、SO2、O3)日均監(jiān)測(cè)資料,數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家氣象科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://data.cma.cn/)。

        1.2 描述性統(tǒng)計(jì)

        使用SPSS25.0與R4.2.2軟件統(tǒng)計(jì)CVE診斷構(gòu)成及各年人口的性別、年齡構(gòu)成并繪制氣象與污染物數(shù)據(jù)的時(shí)間序列模式,了解數(shù)據(jù)的季節(jié)性波動(dòng)及污染物超標(biāo)情況。正態(tài)分布數(shù)據(jù)用均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)、非正態(tài)分布數(shù)據(jù)用中位數(shù)(Me)和四分位數(shù)間距(IQR)描述分布特征。

        1.3 相關(guān)性分析

        CVE日發(fā)生數(shù)不服從正態(tài)分布,使用Spearman相關(guān)分析并繪制相關(guān)性熱圖。

        1.4 廣義相加模型

        每日CVE發(fā)生可視為小概率事件,數(shù)據(jù)分布近似Poisson分布,考慮數(shù)據(jù)過(guò)于離散(μ≠σ2),因此選擇類Poisson形式進(jìn)行模型整擬[4-5],如公式(1)所示。

        式中:Log()為類Poisson分布的連接函數(shù);μt為第t日的健康結(jié)局預(yù)期值;α為截距;β為各污染物的回歸系數(shù),污染物濃度變化1個(gè)單位,人群健康結(jié)局發(fā)生數(shù)變化(eβ-1)×100%;xt為第t日的污染物日平均濃度;τ為污染物暴露的滯后日;s()為非參數(shù)平滑函數(shù);啞變量為納入假期、星期信息分別控制節(jié)假日效應(yīng)(Holiday)與星期幾效應(yīng)(dayoftheweek,DOW)的短期波動(dòng)影響。

        通過(guò)查閱文獻(xiàn)[5]及最小化殘差自相關(guān)(PACF)確定自由度ν,時(shí)間為6,氣象因素為3。

        以R4.2.2mgcv包中的gam()函數(shù)擬合GAM[5],控制時(shí)間長(zhǎng)期趨勢(shì)、氣象混雜(氣溫、氣壓、濕度、風(fēng)速)、節(jié)假日短期波動(dòng),并根據(jù)冷、暖季節(jié)進(jìn)行分層研究,探究各污染物在不同滯后日對(duì)CVE發(fā)生的超額危險(xiǎn)及95%可信區(qū)間。本文選用1d~14d為滯后時(shí)段,用Lagi表示(i=1,2,…,14)。當(dāng)日效應(yīng)為L(zhǎng)ag0,Lag1表示當(dāng)天與前一天的平均暴露濃度,以此類推。調(diào)整PM2.5、PM10、NO2、SO2、O3各污染物每增加10μg/m3計(jì)算超額百分比。

        2 結(jié)果

        2.1 CVE構(gòu)成情況

        研究期間共監(jiān)測(cè)CVE7042例,其中男性4324人(61.40%),女性2718人(38.60%);以WHO定義對(duì)年齡分層發(fā)現(xiàn),60歲以上患者占總患病數(shù)的65.80%。各年發(fā)病人口性別構(gòu)成相似,老年居民CVE發(fā)生數(shù)總體呈上升趨勢(shì),見(jiàn)表1。疾病分布結(jié)果顯示,人群主要疾病診斷為腦梗塞、心肌梗死、腦出血(分別占比62.24%、19.23%、12.88%)。

        2.2 氣象因素和污染物的季節(jié)特征

        根據(jù)可視化氣象因素及污染物的時(shí)序模式發(fā)現(xiàn),各因素均存在明顯的季節(jié)性波動(dòng),以波動(dòng)情況劃分當(dāng)?shù)嘏緸?—9月,冷季為10—次年3月。本文監(jiān)測(cè)人群居住區(qū)污染信息,參照《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)規(guī)定,相應(yīng)二級(jí)濃度限值:PM2.5(75μg/m3)、PM10(150μg/m3)、NO2(80μg/m3)、SO2(150μg/m3)、O3(160μg/m3)。研究期間PM2.5、PM10兩項(xiàng)污染物存在超標(biāo)情況(26d、2d)。

        2.3 CVE發(fā)生、氣象因素和污染物分布的基本情況

        研究期間,某市CVE日均發(fā)病3例,冷暖分季未見(jiàn)差異,最高日發(fā)病22例;氣象因素日均情況如下:氣溫21.50(7.30)℃、氣壓882.40(8.30)hPa、濕度69.00(16.00)%、風(fēng)速2.80(2.00)m/s,其中暖季氣溫、相對(duì)濕度均高于冷季,氣壓暖季低于冷季,風(fēng)速在冷暖季未見(jiàn)差異。

        污染物日均情況如下:PM2.521.1(20.00)μg/m3、PM1030.60(26.90)μg/m3、NO28.40(4.40)μg/m3、SO210.50(6.30)μg/m3、O360.90(35.20)μg/m3,均未超過(guò)國(guó)標(biāo)二級(jí)濃度限值標(biāo)準(zhǔn),且均表現(xiàn)為冷季濃度高于暖季,見(jiàn)表2。

        2.4 氣象因素和污染物與CVE發(fā)生的相關(guān)性

        Spearman相關(guān)分析結(jié)果顯示,CVE發(fā)生僅與氣溫存在正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)r=0.09),日均氣溫越高則CVE發(fā)生數(shù)越多(P<0.01);各氣象因素兩兩之間存在相關(guān)(P<0.01);除了SO2與O3之間無(wú)相關(guān)外,其他污染物均兩兩存在相關(guān)關(guān)系(P<0.01)。氣溫、風(fēng)速與污染物之間存在相關(guān),其中氣溫與O3成正相關(guān),與PM2.5、PM10、NO2、SO2成負(fù)相關(guān)(P<0.01);風(fēng)速與PM2.5、PM10、O3成正相關(guān),與NO2、SO2成負(fù)相關(guān)(P<0.01);相對(duì)濕度與NO2不存在相關(guān)關(guān)系,與SO2成正相關(guān),與PM2.5、PM10、O3成負(fù)相關(guān)(P<0.01);日均氣壓與五項(xiàng)污染物之間均存在正相關(guān)(除與O3P<0.05外,與其他四項(xiàng)均P<0.01),如圖1所示。

        2.5 污染物與CVE發(fā)生的滯后效應(yīng)分析

        本文以14d的滯后時(shí)間探究各污染物在不同滯后日對(duì)CVE發(fā)生的超額影響,以超額百分比Plt;0.05發(fā)現(xiàn)其對(duì)疾病發(fā)生的單因素滯后效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn),冷季PM2.5、PM10在滯后13d分別造成0.16%、0.12%的危險(xiǎn)超額,NO2在滯后19d觀察到2.07%的最大危險(xiǎn)超額(95%CI為1.33%~2.81%),SO2在滯后18d達(dá)到0.54%的最大危險(xiǎn)超額(95%CI為0.30%~0.79%),見(jiàn)表3;而暖季O3在滯后12d危險(xiǎn)超額0.10%(95%CI:0.05%~0.16%),見(jiàn)表4。

        3 結(jié)語(yǔ)

        本文觀察到氣象因素與污染物對(duì)CVE發(fā)生的相關(guān)性,為進(jìn)一步明確污染物對(duì)當(dāng)?shù)谻VE發(fā)生的具體關(guān)聯(lián),擬建立類Poisson分布的廣義相加模型(GAM),主要控制氣象因素混雜并進(jìn)一步區(qū)分冷暖季節(jié),以充分暴露各污染物對(duì)CVE發(fā)生的單因素效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn),冷季PM2.5、PM10、NO2、SO24項(xiàng)污染物均為CVE發(fā)生的危險(xiǎn)因素,與南京溧水區(qū)結(jié)論一致。此外,NO2在滯后19d時(shí)達(dá)到最大累積效應(yīng),超額風(fēng)險(xiǎn)為2.07%,SO2則為滯后18d。中國(guó)綿陽(yáng)市開(kāi)展的一項(xiàng)研究顯示,NO2、SO2與當(dāng)?shù)谻VD每日死亡數(shù)存在滯后關(guān)聯(lián)。暖季O3是CVE發(fā)生的危險(xiǎn)因素,與柳州研究一致。即使研究期間NO2、SO2、O33項(xiàng)污染物均未超過(guò)國(guó)標(biāo)限值,但仍能觀察到其健康危險(xiǎn)效應(yīng),與李鎰沖等的結(jié)論相符。冷暖兩季的污染物滯后效應(yīng)不同,可能與兩季污染物濃度存在差別有關(guān),需要進(jìn)一步研究證實(shí)。

        本文存在的不足:本文實(shí)質(zhì)屬于生態(tài)學(xué)研究,結(jié)論外推受限;未考慮當(dāng)?shù)匦鹿谝咔榉揽貙?duì)研究的影響;污染物之間仍存在相互影響關(guān)系,其聯(lián)合作用有待進(jìn)一步研究。

        參考文獻(xiàn)

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        [2]王保東,史映紅,文獻(xiàn)英,等.2021年綿陽(yáng)市大氣污染物與心腦血管疾病每日死亡數(shù)關(guān)系的病例交叉研究[J].預(yù)防醫(yī)學(xué)情報(bào)雜志,2023,39(2):187-191.

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