京沪穗三城市空气质量变化及其与肺癌发病的关系

付 忻, 冯铁男, 张露丹, 吴敏方, 姜成华



·调查研究·

京沪穗三城市空气质量变化及其与肺癌发病的关系

付 忻, 冯铁男, 张露丹, 吴敏方, 姜成华

(同济大学附属东方医院灾难医学系，上海 200120)

目的 探讨京沪穗三城市空气质量变化情况及其与肺癌发病的关系。方法 收集2003—2009年北京、上海、广州居民肺癌发病率及逐日空气污染指数(air pollution index, API)数据，采用年度变化百分比(annual percent change，APC)法对各城市肺癌发病率进行趋势分析，并运用广义相加模型(generalized additive models, GAMs)构建各城市API及GDP对不同性别肺癌发病率影响的模型。结果 上海及广州的空气质量显著优于北京，各城市API年平均值及污染天数出现轻微波动，整体上呈下降趋势。2003—2009年，京沪穗各城市肺癌的发病粗率均呈上升趋势，而世标率在北京女性、上海男性及广州的男性和女性中出现下降趋势，其中仅上海男性下降趋势有统计学意义(APC=-1.060，P=0.019)。模型分析结果显示，肺癌发病率与GDP和API无相关性(P>0.05)，而城市、性别间的差异存在统计学意义，P<0.01。结论 京沪穗三城市API逐渐改善，其变化与肺癌发病率变化无相关性，应进一步完善空气质量监测指标。

空气污染指数；肺肿瘤；发病率

国际癌症研究机构(IARC)报告[1]显示，2010年全球范围内，暴露于空气细颗粒物导致了大约320万人过早死亡。大量环境及流行病学研究有力证明长期暴露于空气污染和人群健康之间存在明显相关性[1-3]。近年来，肺癌已成为全球最主要的恶性肿瘤之一。在我国肺癌也早已居于恶性肿瘤发病率的首位。主动吸烟是肺癌发病的危险因素，非吸烟肺癌仍占所有肺癌病例总数的25%[4]。越来越多的证据[5]显示空气污染是肺癌发病和死亡的重要危险因素。随着我国经济和城市化发展的加速，我国的空气质量也面临严峻的挑战。国内外针对空气污染指数(air pollution index, API)与健康关系的研究，多数仅对主要空气污染成分进行分析。研究API的变化趋势及其与肺癌发病的关系对公众了解环境空气质量状况并及时采取健康保护措施具有一定意义。本研究对北京、上海、广州三个城市的API资料及其与肺癌发病情况进行相关研究，为我国空气质量控制决策以及肺癌防治提供科学依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

肺癌发病资料来自历年《中国肿瘤登记年报》，收集2003—2009年北京、上海、广州的按照国际疾病分类第10版(ICD-10)编码为C33-34的气管、支气管和肺恶性肿瘤发病数据。为消除年龄构成对发病粗率的影响，使用年龄标化的标准化率进行比较，率的标化由世界标准人口计算获得。空气质量数据来自中华人民共和国环境保护部网站(http：∥www.mep.gov.cn)，收集2003年1月1日至2009年12月31日北京、上海、广州的逐日API数据。API是一种反映和评价空气质量的指标，根据环境质量标准和各项污染物对人体健康和生态环境的影响，将常规监测的几种空气污染物的浓度简化成为单一的概念性数值形式，并分级表征空气质量状况与空气污染的程度。API的分级及其对人体健康的影响见表1[6]。各城市GDP反映城市经济发展水平，资料来自各城市政府公布的统计年鉴。

表1 API与空气质量级别对健康的影响Tab.1 API range and its effects on health

1.2 肺癌发病相关模型

运用广义相加模型(generalized additive models, GAMs)对API、人均国民生产总值(GDP)和居民肺癌发病率情况进行相关分析，分析过程通过R统计软件实现。本研究中肺癌发病相对于总人群是小概率事件，其实际分布接近泊松分布，采用Poisson分布作为回归模型的分布簇，对应取对数连接函数，基本模型如下：

log[E(yi)]=City+Gender+s(GDP)+s(API)

(1)

式中，yi：第i年肺癌发病率；E(yi)：第i年肺癌发病率的预期值；s()：平滑样条函数，用来拟合与因变量之间存在复杂非线性关系的变量；API：空气污染指数，时间序列资料，影响因素；City：城市，控制因素；Gender：性别，控制因素；GDP：人均国内生产总值，时间序列资料，影响因素。

1.3 统计学分析

将数据运用Excel 2010软件双遍录入并且整理、核实，缺失值采用点处的线性趋势法进行填补。采用年度变化百分比(annual percent change，APC)法[7]对各城市肺癌发病率进行趋势分析，并计算其95%CI,该方法采用对数刻度表达相对变化的程度，用y表示率(rate，r)的自然对数，即y=ln(r)，以y为因变量，x为自变量(年份)，配合以下模型：

y=α+βx+ε

(2)

式中α为常数项，β为回归系数，ε为随机误差项，由回归系数β可以估计APC，并用百分数表示，如式(3)。采用对数直线回归法对APC进行统计学分析，P<0.05为差异有统计学意义。

APC=100×(eβ-1)

(3)

2 结 果

2.1 API情况及变化趋势

2003—2009年京沪穗三城市逐日API的年平均值见图1。北京的空气质量显著低于其他城市。2003—2004年，API年平均值呈上升趋势，2005年略有下降，到2006年达到峰值110.45，之后逐年下降，2009年API均值为84.99。上海和广州的空气质量优于北京，且比较稳定，均在2004年达到峰值，分别为74.31和78.15，整体上呈现下降趋势。

图1 2003—2009年京沪穗三城市API年平均值变化趋势Fig.1 Annual change trends of API at Beijing, Shanghai and Guangzhou from 2003 to 2009

2.2 空气污染天数变化情况

根据API分级标准，当API>100时，可认为是空气污染，并会对人体健康产生影响。2003—2009年京沪穗三城市的空气污染天数见图2。北京2003年出现污染139d，之后逐年减少，2009年污染78d；上海2003年出现污染天数为40d，2004年上升为56d，之后较稳定为40d左右，到2009年降到最低值31d；广州2003年出现污染51d，2004年达到60d，2005年降为33d，后逐年降低，2009年仅为18d。

图2 2003—2009年京沪穗三城市空气污染天数的变化Fig.2 The number of days of air pollution in Beijing, Shanghai and Guangzhou from 2003 to 2009

2.3 肺癌发病率变化情况

2003—2009年京沪穗各城市肺癌的发病粗率均呈上升趋势。北京男性肺癌发病粗率由2003年的61.8/10万升到72.67/10万，上升了11.59%，女性由39.9/10万升到47.47/10万，上升了18.97%；上海男性由75.6/10万升到87.44/10万，上升了15.66%，女性由37/10万升到45.66/10万，上升了23.41%；广州男性由71.5/10万升到82.2/10万，上升了14.97%，女性由35.4/10万升到51.85/10万，上升了46.47%。2003—2009年间肺癌的发病粗率和世标率见表2～3。各城市肺癌的发病粗率均呈上升趋势，除广州男性(P=0.058)外，均有统计学意义(P<0.05)，其中广州女性肺癌发病粗率上升最快，差异有统计学意义(APC=5.777%，P=0.036)。北京男性和上海女性出现轻微的上升趋势，北京女性、上海男性以及广州的男性和女性均出现下降趋势，但是除上海男性下降趋势有统计学意义(APC=-1.060，P=0.019)外，其他的变化趋势均没有统计学意义。

表2 2003—2009年京沪穗三城市肺癌粗发病率Tab.2 The crude morbidity of lung cancer in Beijing, Shanghai and Guangzhou from 2003 to 2009

表3 2003—2009年京沪穗三城市肺癌发病世标率Tab.3 The ASR World morbidity of lung cancer in Beijing, Shanghai and Guangzhou from 2003 to 2009

2.4 肺癌发病影响因素分析

应用GAMs在控制时间的中、长期趋势的基础上，将API年平均值及GDP纳入，同时将城市及性别作为控制因素引入，肺癌标化发病率作为因变量。模型拟合结果为：r2=0.846，解释偏差为86.5%，拟合效果较好。结果显示：肺癌发病率与GDP和API没有相关性(P>0.05)；而城市、性别间的差异存在统计学意义(P<0.01)，见表4。

表4 肺癌发病世标率与各因素间关系模型拟合结果Tab.4 Model results between lung cancer ASR World morbidity and various factors

3 讨 论

空气质量状况分析显示，北京的API及空气污染天数明显高于同期其他城市，这可能与北京的地理环境和生活方式有关，北方降雨较少，空气污染物较难降落到地面，且冬季燃煤使用产生大量空气污染物；上海和广州均为沿海城市，具有典型的海洋性气候，降雨充沛，这种气候下空气污染物容易扩散或沉降。京沪穗三个城市肺癌发病粗率均呈上升趋势，其中广州女性上升最快，APC为5.777%，对于世标率除北京男性和上海女性略微上升外均呈下降趋势，且只有上海男性的小幅下降趋势有统计学意义。说明肺癌发病率仍处于逐年升高的阶段，但这种升高可能受到了人口老龄化的影响，因此应加强关注人口老龄化及老年人群肺癌发病的问题。

Raaschou-Nielsen等[5]研究显示，PM10可显著增加肺癌的发病(HR=1.22，95%CI：1.03～1.45)。研究[8]也已证实空气污染物与肺癌发病之间存在一定的暴露-反应关系。本研究利用GAMs进行分析，为公众了解空气质量指标对肺癌发病的影响提供证据，分析结果可靠。结果显示，肺癌发病率与API及GDP无相关性，然而不同城市间，不同性别间肺癌发病率差异存在统计学意义。在本研究中，API与肺癌发病率之间没有显示出明显的相关性，可能与API纳入计算的污染物种类局限有关。本研究中使用的API是按照中国2000年颁布的《城市空气质量日报技术规定》进行计算发布的，纳入计算的污染物项目仅包括SO2、NO2和PM10。而美国环保局公布的报告显示PM2.5的浓度与肺癌发病率之间存在正相关关系[9]，故对API的报告不足以体现当日的空气质量水平，其存在仅体现主要污染物污染程度，不能体现复合型空气污染形势的缺点，其表征的空气质量结果与公众感受一致性差，因此，今后的研究中应加强对于PM2.5等空气污染成分的研究。另外，本研究中肺癌发病率地区差异有统计学意义，这可能与当地特殊的环境或生活习惯暴露不同有关，有待进一步的流行病学病因调查，为我国空气污染对肺癌的影响及空气指标的制定提供进一步的依据。

本研究尚存在一定的局限性。首先，本研究采用生态学研究方法无法控制混杂因素的干扰。另外，因为本研究所采用的数据追溯的年份有限，并未考虑到空气污染对肺癌发病影响存在的滞后性，亦可能对结果产生一定的影响，但本研究对API短期改变导致潜在肺癌患者症状增加，进而促进入院确诊的情况有一定提示意义。在日后的研究中应针对以上不足，作进一步的改进和深入研究。

总之，本研究发现2003—2009年京沪穗三城市API逐渐改善，肺癌发病率仍持续上升，并且未发现API对肺癌发病率有显著的影响，未来应进一步完善空气质量监测指标中污染物种类并对其与健康的关系进行深入研究。

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Air quality and its association with lung cancer morbidity in Beijing, Shanghai and Guangzhou

FUXin,FENGTie-nan,ZHANGLu-dan,WUMin-fang,JIANGCheng-hua

(Dept.of Disaster and Emergency Medicine, East Hospital, Tongji University, Shanghai 200120, China)

Objective To investigate the air quality and its association with lung cancer morbidity in Beijing, Shanghai and Guangzhou.Methods The data of lung cancer morbidity and the data of daily air pollution index (API) in Beijing, Shanghai and Guangzhou were collected between 2003 and 2009.Using the method of annual percent change (APC), the change trends of lung cancer morbidity was reviewed, and generalized additive models (GAMs) were built.The associations of lung cancer morbidity with API, GDP were analyzed.Results The air quality in Shanghai and Guangzhou was significantly better than that in Beijing.The annual averages of API and pollution days appear slight fluctuations in three cities, and the overall trends were declined.From 2003 to 2009 the crude morbidity rates of lung cancer were increasing in three cities.The world standard rates showed downward trends in Beijing females, Shanghai males, Guangzhou males and females, however, only decline trend of Shanghai males was statistically significant (APC=-1.060，P=0.019).Model analysis results showed that there were no significant associations between the morbidity of lung cancer with GDP and API (P>0.05), while the differences between the genders and cities were statistically significant (P<0.01).Conclusion This study found gradual improvement of API and no clear evidences that API changes affect the morbidity of lung cancer in Beijing, Shanghai and Guangzhou.

air pollution index; lung cancer; morbidity

10.16118/j.1008-0392.2015.05.021

2015-04-08

国家科技支撑计划(2014BAL05B06)

付 忻(1989—)，女，硕士研究生，E-mail：0625flora@tongji.edu.cn

姜成华.E-mail：jch@tongji.edu.cn

R 181

A

1008-0392(2015)05-0096-05