中国东西部两县域气象要素对呼吸系统疾病影响的分层对比研究

蹇宛霖，尹 立，郭 勇，赵笑颜，谭元文，王式功

（1.成都信息工程大学大气科学学院/环境气象与健康研究院，四川 成都610225；2.四川省气象探测数据中心，四川 成都610072；3.攀枝花市中心医院气象医学研究中心，四川 攀枝花617000；4.贵州省民政厅，贵州 贵阳550004；5.中国人民解放军总医院，北京100000；6.锦屏县卫生健康局，贵州 锦屏556700）

呼吸系统疾病包括支气管炎、哮喘、咽炎、肺炎、慢性阻塞性肺病等[1]。呼吸系统疾病一直是导致我国城乡人口死亡的主要原因之一[2]，并且其住院人次一直呈增长态势[3]，严重增加了我国居民医疗负担[4]，对居民健康产生重要影响。

作为主要的气象敏感性疾病之一，呼吸系统疾病的发病或复发通常与天气和气候变化密切相关[5-7]。气温和湿度通常被考虑为影响呼吸系统疾病的主要气象要素，但在不同地区，温度和湿度可能会对当地呼吸系统疾病产生不同影响。沈阳市居民呼吸系统疾病易受低温、高湿及大风天气影响[8]；低温、高湿环境也会增加上海居民慢性阻塞性肺疾病患病风险[9]；低温和低湿环境对兰州市和遵义市居民呼吸系统疾病的影响更明显[10-11]。呼吸系统疾病并不是受到单一因素影响，各气象因子间的相互作用对呼吸系统疾病的影响不容忽视。已有部分学者利用综合性指标评估多要素对呼吸系统疾病的影响，风寒指数、温湿指数和体感温度等被广泛应用于研究之中[12-13]，但较少有研究从能量角度对呼吸系统疾病与气象因素间的关系进行探讨，因此利用湿焓进行相关研究具有必要性。

以往研究多是集中于城市[14]，由于贫困地区居民普遍缺乏必要的疾病防范意识，使他们的呼吸系统健康更易受到气候变化影响[15]，因此迫切需要对农村地区开展相关研究。以往研究对人群分层较为粗糙，多数以婴幼儿和老年人作为重点[16-19]，不能满足不同年龄段人群的需求。本文将阜南县及锦屏县呼吸系统疾病入院患者以10 岁为间隔进行分层，在时间上从月细化到候，通过描述性研究方法与相关性分析方法分析两县不同年龄段人群呼吸系统疾病入院人数及温湿因素随月份、节气和候的变化特征，为相关地区深入开展呼吸系统疾病医疗气象服务提供理论支持。

1 资料与方法

1.1 资料来源

疾病资料来源于安徽省阜阳市阜南县7 个乡镇（会龙镇、张寨镇、柳沟镇、田集镇、苗集镇、许堂乡、赵集镇）以及贵州省黔东南苗族侗族自治州锦屏县15 个乡镇2015 年1 月1 日—2016 年12 月31 日新型农村合作医疗数据库，数据包括患者年龄、性别、入院日期和主诊断等。根据国际疾病分类标准第十版（ICD-10）中呼吸系统疾病编码（J00-J99）对所获数据主诊断项进行分类，剔除性别、年龄及主诊断项不明者，得到阜南县住院病例共计15 567 例，锦屏县住院病例共计26 252 例。

两县同期气象资料来源于中国气象科学数据共享服务网（http：//data.cma.cn）所提供的地面逐日气象数据。包括日均气压（hPa）、日均风速（m/s）、日均气温（℃）、日最高气温（℃）、日最低气温（℃）及日均相对湿度（%）等。

1.2 研究方法

考虑到不同年龄患者的差异性，将呼吸系统疾病住院患者以10 岁为间隔进行分层，年龄分层分别为0～9、10～19、20～29、30～39、40～49、50～59、60～69及70 岁以上。分析两县不同年龄段人群入院人数随月份、节气及候的变化特征，比较两县居民呼吸系统疾病发病差异。

分析气温、气温日较差、相对湿度和湿焓与两县全人群及50～59 岁人群呼吸系统疾病入院人数随时间的变化关系。比湿与湿焓通过计算获得，利用（1）式计算得到比湿数据：

式中：q 为空气比湿（g/kg），P 和e 分别为气压和水汽压（hPa）。

湿焓取决于大气热量与水汽量，又称温湿能，高湿焓区对应着暖湿气流强的聚集区[20]。湿焓的计算公式为[21]：

式中：Eh为湿焓（J/kg），Cp=1 004 J（/kg·K）为定压比热，T 为绝对温度（K），L=2.5×106-2 323（T-273.16）为凝结潜热（J/kg），q 为比湿（g/g）。

由于呼吸系统疾病每日入院人数分布为非正态分布，故选用Spearman 秩相关分析方法研究呼吸系统疾病与各气象因素间的关联性。在进行两县50～59 岁人群呼吸系统疾病入院人数与各气象因素相关性分析的同时，还考虑了滞后影响，最大滞后时间选为第10 天。

研究主要使用SPSS 25.0 对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 资料的描述性分析

阜南县和锦屏县2015—2016 年呼吸系统疾病住院人数及气象要素的频数分布见表1 和表2。研究期间阜南县平均气温为15.8 ℃，平均相对湿度为78.7%。锦屏县平均气温为17.6 ℃，平均相对湿度为84.0%。锦屏县更潮湿。

表1 阜南县2015—2016 年各人群呼吸系统疾病每日住院人数及气象因素频数分布

表2 锦屏县2015—2016 年各人群呼吸系统疾病每日住院人数及气象因素频数分布

图1 给出了2015—2016 年两县各年龄段人群呼吸系统疾病入院人数所占全人群百分比。两县0～9 岁儿童和60 岁以上老人呼吸系统疾病入院人数占比较大，其中锦屏县0～9 岁儿童入院人数占比高于阜南县，阜南县60 岁以上老人入院人数占比高于锦屏县。同时，两县均是20～39 岁人群入院人数较少。

图1 两县2015—2016 年各人群呼吸系统疾病入院人数分布

2.2 不同时间尺度下各年龄段人群日均入院人数差异分析

2.2.1 各年龄段人群日均入院人数逐月变化

由图2 可知，阜南县各年龄段人群入院人数随月份的波动较锦屏县平缓，呼吸系统疾病入院高峰基本集中在2—3 月（50～59 岁人群除外）。锦屏县各年龄段人群入院人数随月份的波动具有一定相似性（20～29 岁人群除外），即日均入院人数在3 月出现峰值，6、7 月有弱的增长，入院人数最低值出现在8月。

图2 阜南县和锦屏县2015—2016 年各年龄段人群日均入院人数的月际变化

2.2.2 各年龄段人群日均入院人数逐候变化

两县各年龄段人群入院人数峰值基本集中在10—20 候。阜南县50～59 岁和70 岁以上人群以及锦屏县20～29 岁人群需分别在10 月初、11 月初和12 月中旬加强对呼吸系统疾病的防范。

2.2.3 各年龄段人群日均入院人数随节气变化

图3 是两县各年龄段人群各个节气的日均入院人数分布情况。阜南县和锦屏县所有人群入院高峰基本集中在立春—清明。阜南县50～59 岁人群和锦屏县20～29 岁人群、70 岁以上人群分别在寒露、大雪、冬至入院人数最多。锦屏县各年龄段人群在夏至节气入院人数有增加。阜南县所有人群入院人数低值基本出现在夏至—霜降，而锦屏县各人群呼吸系统疾病入院人数低值则出现在立秋—寒露。

图3 阜南县和锦屏县各年龄段人群日均入院人数的节气变化

2.3 两县各人群呼吸系统疾病入院人数与各气象要素的相关性

阜南县全人群呼吸系统疾病入院人数与气压和气温日较差呈正相关关系，与气温、相对湿度和湿焓呈负相关关系。锦屏县全人群呼吸系统疾病入院人数与气压呈正相关，与风速、气温、气温日较差和湿焓呈负相关关系。在不同人群分类下，相关系数大小和显著性检验结果可能有所差异（表3、表4）。锦屏县全人群呼吸系统疾病入院人数与相对湿度不存在显著相关性，可能与当地全年湿度较高有关[22]。

表3 阜南县各人群每日呼吸系统疾病入院人数与气象要素的相关系数

表4 锦屏县各人群每日呼吸系统疾病入院人数与气象要素的相关系数

2.4 气温和湿度对两县不同人群的影响

呼吸系统疾病发病或死亡高峰多出现于寒冷季节，如春季和冬季[23-24]。阜南县50～59 岁人群呼吸系统疾病秋季入院高峰突出。两县全人群呼吸系统疾病入院人数与气温日较差间的相关关系存在一定差异，因此对两县全人群及50～59 岁人群和4 个气象要素（气温、气温日较差、相对湿度、湿焓）随时间的变化情况进行对比分析。

2.4.1 气温对两县全人群及50～59 岁人群的影响

由图4a、4b、4c 可知，当阜南县气温较高时，全人群及50～59 岁人群入院人数较少。在10 月和寒露节气，阜南县50～59 岁人群日均入院人数高峰对应着气温日较差的较高值，并且在气温日较差增大5 d（一候）后，50～59 岁人群秋季出现高峰（图4c）。

图4 阜南县（a、b、c）和锦屏县（d、e、f）全人群（深蓝线）、50～59 岁人群（浅蓝线）日均入院人数及气温（深红线）和气温日较差（浅红线）分布

锦屏县全人群与50～59 岁人群日均入院人数年内变化基本一致（图4d、4e、4f）。11 月—次年3月，两人群入院人数均处于相近时间段较高水平。6和7 月随着气温的升高，入院人数随之增加。

2.4.2 湿度及湿焓对两县全人群及50～50 岁人群的影响

图5 反映了两县全人群与50～59 岁人群呼吸系统疾病日均入院人数与相对湿度和湿焓的时间变化情况。

图5 阜南县（a、b、c）和锦屏县（d、e、f）全人群（深蓝线）、50～59 岁人群（浅蓝线）日均入院人数及湿度（深红线）和湿焓（浅红线）分布

阜南县春秋季节相对湿度较低时，该县50～59岁人群呼吸系统疾病入院人数较多（图5a、5b、5c）。与阜南县不同，锦屏县春季（3 月）相对湿度较高，此时气温偏低，阴冷潮湿的环境有利于细菌滋生[25-26]，易造成呼吸系统疾病发生（图5d、5e、5f）。

当湿焓增大时，两县全人群入院人数减少。但锦屏县全人群和50～59 岁人群在6、7 月（夏至、第36候）出现的入院人数增长，表明锦屏县居民可能还对暖湿环境有一定敏感性。

2.4.3 气象因素对两县50～59 岁人群呼吸系统疾病的滞后影响

对比表5 和表6 发现，阜南县50～59 岁人群呼吸系统疾病易受到相对湿度和气温日较差影响，在滞后第5 天较明显。锦屏县50～59 岁人群呼吸系统疾病入院人数则与气温及湿焓存在负相关关系，相关系数大小随滞后时间的不同而变化。

表5 阜南县50～59 岁人群当天及滞后10 d 呼吸系统入院人数与气象要素的相关系数

表6 锦屏县50～59 岁人群当天及滞后10 d 呼吸系统入院人数与气象要素的相关系数

3 讨论

两县2015—2016 年各年龄段人群呼吸系统疾病入院人数分布呈现“两头多、中间少”的趋势。儿童和老年人是呼吸系统疾病高发人群，20～39 岁成年人由于其较好的身体素质，可更好地抵御各种呼吸系统疾病风险[27]。

安徽省阜南县与贵州省锦屏县各人群呼吸系统疾病入院人数高峰多集中于冬季和春季，这可能与较冷的环境条件有关[28-29]。总体来看，两县呼吸系统疾病日均入院人数的逐候变化趋势与月份和节气相似。以候为单位进行分析缩短了年内时间跨度，对短期内疾病防控工作具有一定参考价值。

高温效应对锦屏县全人群的影响比阜南县更为明显。两县居民呼吸系统疾病入院人数与气温日较差间相关关系的差异，可能与两地人群对较暖季节当日气温变化的敏感性不同有关。气温较高时，较大的气温日较差可能对锦屏县居民有一定保护作用[30]，使当地居民热不舒适感得到缓解。低湿环境给阜南县居民呼吸系统疾病带来更大风险，春季低温潮湿天气易对锦屏县居民产生较大影响，这与锦屏县3月左右较高的相对湿度有关。从能量角度分析来看，两县全人群呼吸系统疾病入院人数均与湿焓呈负相关关系，即在干冷环境条件下两县居民呼吸系统疾病入院风险较高。本文研究发现，阜南县50～59 岁人群呼吸系统疾病易受到气温日较差与相对湿度的影响。同时，在上海和北京进行的研究中也发现了类似结论[31-32]。

呼吸系统疾病的发病和死亡受到气候环境、遗传和个体的生活习惯、收入水平等因素影响。因医疗数据的局限性，本文研究结果还不能完全反映多因素对两地各人群呼吸系统疾病的综合影响。本文主要运用统计分析方法进行观察性研究，研究方法的限制使研究结果相对片面，此后研究还应考虑气象因素对呼吸系统疾病的非线性影响。

4 结论

（1）在不同时间分布下，除50～59 岁人群外，阜南县和锦屏县所有人群呼吸系统疾病日均入院人数最大值出现在2—3 月（立春—清明，第10—20 候）和11—12 月（大雪—冬至）。两县呼吸系统疾病入院人数低值都出现在夏、秋季。

（2）阜南县50～59 岁人群秋季入院高峰突出的原因可能与该人群对气温日较差和相对湿度的变化更为敏感有关。当气温日较差增大、相对湿度降低时，阜南县50～59 岁人群呼吸系统疾病入院风险随之增加，这种影响还伴随着一定的滞后效应。

（3）干冷环境是导致两县居民呼吸系统疾病入院的主要因素之一。春季低温潮湿天气及暖季较低的气温日较差易对锦屏县居民呼吸系统疾病产生较大影响。