奉贤区大气主要污染物对当地居民循环系统疾病死亡影响的研究

秦萌,李敬芝,陈磊,顾品强,吴寰宇

(1.奉贤区疾病预防控制中心，上海 201400; 2.奉贤区环境监测站，上海 201400;3.奉贤区气象局，上海 201400; 4.上海市疾病预防控制中心，上海 200336)

在全球疾病负担中由大气污染物造成的失能调整生命年(DALY)损失约占全部损失的0.5%[1]。王均琴等[2]通过Meta分析得出PM10会增加循环系统疾病的死亡风险;阚海东等[3]通过对上海市大气污染与每日居民死亡关系的病例交叉研究发现，PM10、S02和N02平均浓度每增加10 μg·m-3，居民死亡的相对危险度分别为1.003、1.014和1.015;宋桂香等[4]曾经对上海市大气气态污染物与居民每日死亡关系的时间序列研究分析，得出大气SO2、NO2浓度每增加10 μg·m-3，居民每日循环系统疾病死亡数分别增加1.45%和1.05%;常旭红等[5]在对大气颗粒物暴露与人体循环系统疾病急性效应关系研究的系统评价中，对中外12个PM10与循环系统疾病死亡率关系的时间序列分析研究进行了Meta分析，结果表明大气PM10浓度每增加10 μg·m-3，居民每日循环系统疾病死亡数增加1.02%。

2012年，奉贤区当地居民和65岁以上组人群循环系统疾病死亡率尽管均低于上海平均水平，但仍是奉贤区居民第二位死因[6]，严重影响当地居民的健康期望寿命。基于大气污染与循环系统疾病死亡的生理学机制，SO2、NO2、PM10可以通过呼吸进入人体进而影响人体健康，如果当地大气污染浓度远高于WHO推荐指导值时，这种影响就会更加严重。为了解奉贤区当地居民循环系统疾病的死亡状况，掌握大气主要污染物(SO2、NO2、PM10)急性暴露对当地居民循环系统疾病死亡的影响，发现影响奉贤居民循环系统疾病死亡最主要的污染物，为后续控制大气污染和减少疾病死亡提供依据，从而开展此项研究。

1 研究内容与方法

1.1 研究内容

2008—2012年奉贤区居民循环系统疾病死亡的状况及变化趋势；2008—2012年奉贤区SO2、NO2、PM10浓度变化趋势；影响奉贤居民循环系统疾病死亡的主要污染物。

1.2 研究对象

1.2.1 死因资料 收集奉贤区2008年1月1日至2012年12月31日期间户籍人口的每日死亡资料，采用ICD- 10提取每日死于循环系统疾病(ICD- 10，I00～I99)的死亡资料。

1.2.2 气象资料 从奉贤区气象局收集同时段气象指标(包括每日平均温度、相对湿度)。

1.2.3 大气污染资料 从奉贤区环境监测站收集同时段大气污染资料(包括每日平均PM10、SO2、NO2浓度)。

1.3 研究方法

居民每日死亡对居民总体来说是小概率事件，其统计学分布近似于泊松分布。本次研究中采用时间序列数据的泊松回归模型，在排除了死亡的长期趋势、“星期几效应”(day of the week)、气象因素等混杂因素的基础上，将PM10、SO2、NO2浓度作为直线变量引入模型，分别观察其对居民循环系统疾病死亡危险的影响。

本研究采用的统计模型其核心是对数线性模型基础上的半参数广义相加模型(GAM)，具体模型为公式为：logE(Yt)=α+βZt+DOW+ns(time，df)+ns(Xt，df)

上述公式中E(Yt)—观察日t的居民死亡人数的期望值；Zt—在t日空气污染变量的向量，本研究指各污染物浓度，μg·m-3；β—回归系数；DOW—星期几指示变量，调整日死亡数的星期几效应;ns—非参数平滑样条函数，df为其自由度；time—日期，对日期选择合适的df值可以有效地控制居民每日循环系统疾病死亡数的长期波动和季节性波动趋势，此研究中，每年的自由度为4；Xt—t日的气候因素变量，包括气温和相对湿度[df=6(温度)，df=3(湿度)]。

本研究采用R软件的mgcv软件包进行统计过程的处理。

2 结 果

2.1 描述性统计分析

2.1.1 2008—2012年奉贤区居民循环系统疾病死亡状况及变化趋势 2008—2012年期间上海市奉贤区每日居民总死亡数平均为10.22人，每日循环系统疾病死亡数平均为2.94人(表1)。奉贤区0～14岁组(儿童)、15～39岁组(青年)、40～64岁组(中年)、65岁及以上年龄组人群的循环系统疾病死亡率分别为0.4/10万、5.48/10万、46.92/10万、1 214.74/10万。本次研究因缺乏各镇分年龄组人口资料，无法进行死亡率标化，故无法比较地区间死亡率高低。以金汇港为界，本次研究发现，奉贤区东部地区(青村、奉城、四团、金汇)循环系统疾病粗死亡率(223.92/10万)高于西部地区(南桥、庄行、柘林、海湾)(190.09/10万)。除2008年之外，奉贤区女性循环系统疾病死亡率均高于男性(图1)。

表1 2008—2012年奉贤区每日居民死亡数、循环系统疾病死亡数的频率分布情况

Tab1Thefrequencydistributionoftheresidentdailydeathsandtheresidentcirculatorysystemdiseasedeaths，2008-2012

指标x±s最小值P25中位数P75最大值每日总死亡数10.22±3.7128101225每日循环系统疾病死亡数2.94±1.85123412

图1 2008—2012年奉贤区分性别循环系统疾病死亡率

Fig1Circulationsystemdiseasedmortalityviewbygender，2008-2012(‰)

奉贤地区本地居民循环系统疾病死亡率逐年升高，但低于上海市平均水平(图2)；居民循环系统疾病死亡季节变化趋势明显，冬春季高，夏秋季低(图3)。

2.1.2 2008—2012年奉贤区大气污染物浓度的频率分布及变化趋势 2008—2012年期间，SO2年日均浓度水平为(0.031±0.02) mg·m-3，达到《环境空气质量标准》(GB3095- 1996)中SO2二级标准(低于0.15 mg·m-3)；NO2年日均浓度水平为(0.041±0.02) mg·m-3，达到《环境空气质量标准》(GB3095- 1996)中NO2二级标准(低于0.12 mg·m-3)；PM10年日均浓度水平为(0.069±0.05) mg·m-3，达到《环境空气质量标准》(GB3095- 1996)中PM10二级标准(低于0.15 mg·m-3。见表2。

5年间，SO2浓度逐年下降，NO2、PM10浓度年度下降趋势不明显，3种大气污染物浓度均达到了国家环境空气质量控制2级标准，并且均低于上海市平均水平(图4)。

图22008—2012年奉贤区与上海市循环系统疾病死亡率的变化趋势比较

Fig2FengxiandeathmortalityofcirculatorysystemdiseasesvsShanghai，2008-2012

图3 2008—2012年奉贤区居民循环系统死亡人数月季变化折线图

Fig3Residentsdeathtollofcirculatorysystemdiseasesmonthlychangingtrend，2008-2012

表2 2008—2012年奉贤区大气污染物(SO2、NO2、PM10)浓度频率分布情况mg·m-3

Tab 2 Frequency distributions of the atmospheric pollutants(SO2,NO2,PM10) concentration，2008-2012 mg·m-3

2.1.3 2008—2012年奉贤区每日气温、湿度的频率分布及每日大气污染物浓度与气象条件之间的相关性分析 2008—2012年期间，奉贤区每日气温平均为16.49 ℃，相对湿度为77.23%(表3)。本次研究发现，大气SO2、NO2和PM10浓度之间存在明显的正相关；而大气污染物浓度与各气象条件(温度、湿度)间存在一定的负相关(表4)。

图4 2008—2012年奉贤区主要大气污染物浓度的年度变化趋势

Fig4Annualyvariationtrendofmainairpollutants(SO2，NO2，PM10)in2008-2012

表3 2008—2012年奉贤区每日气温、气湿的频率分布情况

Tab3Frequencydistributionofdailyairtemperature，airhumidityinFengxian，2008-2012

指标x±s最小值P25中位数P75最大值温度/℃16.49±9.05-3.58.717.024.233.7相对湿度/%77.23±11.1787179.085100

表4 2008—2012年奉贤区每日大气污染物(SO2、NO2、PM10)浓度与气象条件之间相关分析的r值

Tab4rvalueofcorrelationanalysisbetweendailyconcentrationsofatmosphericpollutants(SO2,NO2,PM10)andmeteorologicalconditioninFengxian，2008-2012

指标逐日平均气温/℃逐日平均相对湿度/%SO2/mg·m-3NO2/mg·m-3PM10/mg·m-3逐日平均气温/℃10.279a-0.321a-0.526a-0.244a逐日平均相对湿度/%1-0.297a-0.249a-0.289aSO2/mg·m-310.496a0.377aNO2/mg·m-310.529aPM10/mg·m-31

aP<0.05

2.2 模型拟合结果

2.2.1 单污染物模型拟合结果 单污染物模型拟合结果显示，SO2浓度每增加10 μg·m-3，奉贤区居民循环系统疾病死亡率增加1.82%(95%CI：0.09～3.54)，而分析发现NO2、PM10和奉贤当地居民循环系统疾病死亡率之间没有统计学关联(表5)。

表5由单污染物模型拟合的PM10、SO2和NO2浓度每升高10μg·m-3奉贤区居民循环系统疾病死亡增加的百分比

Tab5Theincreasepercentageofdeathfromcirculatorysystemdiseasesper10μg·m-3increaseofSO2，NO2，PM10bymeansofsinglecontaminationmodelfittinganalysis

指标PM10SO2NO2均值95% CI均值95% CI均值95% CI全人群0.04(-0.60 0.67)1.82(0.09 3.54)0.06(-1.75 1.86)65岁以上年龄组-0.08(-0.75 0.60)1.50(-0.32 3.32)-0.22(-2.13 1.69)

注：各指标数据均滞后1 d

2.2.2 多污染物模型拟合结果 对全人群和65岁以上老年人群来说，SO2的双污染物及三污染物模型分析结果均示，SO2对当地居民循环系统疾病死亡的影响会增加，而NO2、PM10的双污染物及三污染物模型分析结果却显示NO2、PM10和奉贤当地居民循环系统疾病死亡率之间没有统计学关联。并且，分析结果数据均显示SO2与NO2、PM10之间具有协同作用。见表6。

表6多污染物模型拟合的3种大气污染物浓度每升高10μg·m-3当地居民循环系统疾病死亡率增加的百分比

Tab6Theincreasepercentageofdeathfromcirculatorysystemdiseasesper10μg·m-3increaseofSO2，NO2，PM10bymeansofmultiplecontaminationsmodelfittinganalysis

指标污染物调整因素均值95% CI全人群PM100.04(-0.6 0.67)调整SO2-0.5(-1.27 0.27)调整NO20.04(-0.77 0.85)调整SO2+NO2-0.29(-1.14 0.56)SO21.82(0.09 3.54)调整NO23.09(0.94 5.24)调整PM102.7(0.64 4.76)调整PM10+NO23.4(1.17 5.63)NO20.06(-1.75 1.86)调整SO2-0.92(-3.11 1.28)调整PM10-0.15(-2.34 2.03)调整PM10+SO2-1.11(-3.52 1.29)65岁以上年龄组PM10-0.08(-0.75 0.6)调整SO2-0.51(-1.32 0.31)调整NO20.01(-0.84 0.86)调整SO2+NO2-0.28(-1.18 0.62)SO21.5(-0.32 3.32)调整NO22.93(0.67 5.2)调整PM102.47(0.3 4.64)调整PM10+NO23.28(0.93 5.63)NO2-0.22(-2.13 1.69)调整SO2-2.43(-6.12 1.27)调整PM10-4.04(-2.71 1.9)调整PM10+SO2-2.16(-5.87 1.56)

3 讨 论

时间序列方法已被广泛应用于大气污染的急性健康效应研究。该方法通过对同一研究人群反复观察暴露条件改变后的人群健康效应，因此与时间变化相关的一些变量，如年龄改变、吸烟等，就不再成为一个潜在的混杂因素。这是时间序列方法的一个关键优点。

众所周知，气象因素尤其是温度对居民死亡或发病有很大的影响[7]。此外，气象因素可以影响污染物的排放、混合和空间运输，大气污染水平与各气象因素之间存在一定的相关关系。因此，气象- 大气污染的交互作用可能是影响大气污染- 死亡关系的混杂因素[8]。为了估计大气污染对死亡的独立作用，我们采用了非参数的广义相加模型控制气象因素的混杂作用。

本研究结果提示，奉贤区循环系统疾病死亡率在近5年来呈现缓慢上升的趋势，65岁以上老年组是循环系统疾病死亡的重点人群，并且，当地居民循环系统疾病死亡季节变化趋势明显，冬春季高、夏秋季低。奉贤区大气气态污染物SO2是影响当地居民循环系统疾病死亡的主要因素。

近年来，已有流行病学调查发现大气污染与人群血液特征改变(如黏稠度上升[9])、心脏功能失调(如心率增加、心率变异性降低、心肌缺血增加[10])等相关。这些发现可以部分解释大气污染对循环系统的不良健康效应。

大气污染急性暴露与许多健康效应密切相关，为了提高卫生事业的效益和效果，笔者认为政府应当建立卫生、环保、气象等部门的联动机制，实现部门间联防联控，通过对影响奉贤区相关环境、不良生活方式等危险因素的有效干预，降低和避免疾病的发生或控制疾病的进程，减少人群死亡，从而降低个人、家庭和社会的防治成本，提高生活质量。应当从以下几方面入手改善空气质量：(1) 加强污染物治理，削减SO2总量排放。调整产业结构，推广清洁生产；严格环境准入，力控污染源头；加大执法力度，强化污染源监管；加快清洁能源替代，改变我区能源结构；加大宣传力度，人人参与减排。(2) 提前信息发布，建立早期预警体系。环保部门应对奉贤地区SO2排放大户定期开展环境空气质量监测与评价，建立部门间气象条件与空气质量会商机制，对于未来可能出现的SO2等严重空气污染，应及时向社会发布预警信息，政府要制定严重空气污染的应对方案。将65岁以上重点人群作为敏感人群，及时发布个人防护建议，包括减少户外活动、关闭住所门窗、停止体育锻炼等。(3) 加强目标人群干预。①加强健康教育。通过报刊，组织收听收看无线电、有限广播、电视台的卫生节目，或录像、电影等对群众中存在的影响人群的健康问题进行健康教育；对个体或特定人群，如65岁以上老年人群应用口头、视听等方式，通过健康咨询、讲授示教、专题讨论等形式进行健康教育，如开展社区健康教育和工厂健康教育。②完善社区卫生服务体系[11]。社区卫生服务有利于卫生事业适应社会需求，优化配置卫生资源以及加强预防战略，也是加强转变医学模式的最佳途径，但目前，我区社区卫生服务工作中，仍存在社区卫生服务人员观念陈旧、专业素质不高的问题，同时政府的促进政策落实不到位和人们对社区卫生服务的偏见，使得社区卫生服务人员工作中缺乏积极性和主动性。政府应加大社区卫生服务经费投入，社区卫生服务机构应不断改善环境，强化自我，加强社区卫生服务人才培养，提高人员综合素质，从而更好地服务广大人群。

本研究未考虑气压、风速对循环系统疾病死亡的影响，今后有待进一步研究。

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