沙尘天气与儿童呼吸系统疾病日门诊量的关联性分析

刘晓丹，申亚利，徐林燕，杜柯凝

（1.吉林大学护理学院儿科教研室，吉林 长春 130021；2.吉林省长春市儿童医院护理部，吉林 长春 130051）

现代医学模式［1］表明：疾病的发生不仅与生物因素有关，还与社会环境因素有关。近年来，沙尘天气发生率逐年增长，大气中高沙尘浓度致使呼吸系统疾病患者人数不断上升［2］。据统计，目前呼吸系统疾病发病率居于我国疾病谱的首位［3］。韩国和台湾等研究［4－5］证实：沙尘天气中可吸入颗粒物质降低儿童的肺功能，导致呼吸系统疾病发生的危险度增加。大气中可吸入颗粒物PM10浓度的升高导致呼吸系统疾病患者的入院人数增加，并且老年人群（年龄≥65岁）和女性人群对PM10浓度的升高更敏感［6］。吉林省长春市地处中国东北平原，春季干燥多风，受东亚大气环流的影响，属于蒙古和内蒙古沙尘的过境区［7］，每年3—5月多扬沙和浮尘天气。扬沙是指由于大风把地面的沙尘等吹起，使水平能见度在1～10km的天气现象。浮尘是指天气条件为无风或风速较小时尘土细粒均匀地浮游在空气中，水平能见度＜10km的天气现象。因此，本文作者对长春市6家三级甲等医院在2011－2013年沙尘天气高发时段（3月1日－5月31日）的儿童呼吸系统疾病逐日门诊量和沙尘天气的关系进行了研究，以期为预防和治疗由沙尘粒子引起的儿童呼吸系统疾病提供依据。

1 资料与方法

1.1 气象资料 收集由吉林省气象局提供的2011—2013年3－5月长春市逐日地面气象资料，包括日平均相对湿度、风速和气温。

1.2 大气污染资料 目前我国环境监测遵循《环境空气质量标准》（GB3095－1996）。研究数据来自中国环境监测总站，内容包括可PM10、二氧化氮（NO2）和二氧化硫（SO2）3项大气污染物，每小时监测1次，选择24h平均值。

1.3 沙尘天气发生情况 2011—2013年3月1日—5月31日长春市共出现10次沙尘天气过程，其中浮尘天气2次，分别发生在2011年5月12和13日；扬沙天气8次，分别发生在2012年3月29和30日、4月8日以及2013年3月26和27日、4月13、14和22日，数据来自吉林气象局。

1.4 临床数据 呼吸系统疾病统计是根据国际疾病分类标准第10版（ICD－10）进行分类，呼吸系统疾病编码为J00－J99。收集吉林大学第一医院、吉林大学第二医院、吉林大学中日联谊医院、吉林大学第四医院、吉林省人民医院和长春市儿童医院6家三级甲等医院2011—2013年3—5月儿童呼吸系统疾病逐日门诊量。

1.5 统计学分析 采用时间序列分析中的非季节性求和自回归滑动平均模型（ARIMA）分析2011—2013年3—5月沙尘天气对儿童呼吸系统疾病日门诊量的影响。ARIMA模型是1970年由Box和Jenkins提出的一种时间序列识别、估计、建模、预测和控制的方法。ARIMA方法建立在随机抽样的基础上，结构简单，建模速度快，预测精度高，用于分析时间序列的随机性、平稳性和季节性，同时还可在时间序列分析的基础上选择合适的模型进行预测分析，非常适合现实生活中各类随机性强的时间序列的分析和预测［4］；ARIMA方法作为一种检验季节性的工具已广泛应用于先前的研究中［5］。ARIMA模型按照季节性波动分为非季节性ARIMA模型和季节性ARIMA模型。本研究季节选在春季，故采用非季节性ARIMA模型。通过一系列的检验和矫正以及排除了长期趋势、气象因素等的影响后，得到最终的ARIMA模型，之后对数据进行ARIMA模型分析并得出结果，判断沙尘天气对儿童呼吸系统疾病是否存在影响。

采用SPSS13.0统计学软件进行统计分析。相对湿度、风速、气温、SO2、NO2和PM10值以表示，两组样本间比较采用两独立样本t检验；日门诊量以x表示，多组间样本比较采用Kruskal－Wallis H检验；沙尘天气与儿童呼吸疾病日门诊量变量的相关性采用非季节性ARIMA模型分析。

2 结 果

2.1 沙尘天气与非沙尘天气的大气资料 2011—2013年3—5月沙尘天气与非沙尘天气的气象资料比较：日均相对湿度、温度和空气污染物SO2、NO2水平差异无统计学意义（P＞0.05），SO2和NO2日均水平均未超出国家空气质量日均值一级标准。与非沙尘天气比较，2012和2013年扬沙天气时风速显著增加（P＜0.05）。非沙尘天气时长春市PM10日均浓度水平均低于国家空气质量日均值二级标准；与非沙尘天气时比较，沙尘天气时PM10日均浓度明显增高（P＜0.05），浮尘增高的幅度高于扬沙，PM10日均浓度均超过国家空气质量日均值二级标准。见表1。

表1 2011—2013年3—5月长春市沙尘天气与非沙尘天气大气资料比较Tab.1 Comparison of atmospheric data levels between dust event and non－dust event days from March 1st to May 31st annually in 2011—2013in Changchun city （）

表1 2011—2013年3—5月长春市沙尘天气与非沙尘天气大气资料比较Tab.1 Comparison of atmospheric data levels between dust event and non－dust event days from March 1st to May 31st annually in 2011—2013in Changchun city （）

＊P＜0.05compared with non－dust event days.

Year Weather condition Day Relative humidity（η／%）Wind speed［v／（m·s－1）］Average daily temperature（θ／℃）2011 Non－dust event days 90 50.99±15.59 3.25±1.32 6.89±8.51 Floating dust 2 52.50±31.82 3.75±0.07 12.25±2.472012 Non－dust event days 89 49.97±16.04 3.11±1.38 7.61±10.17 Sand blowing 3 39.67±9.29 5.97±2.06＊ 3.00±3.462013 Non－dust event days 87 56.57±14.61 3.24±1.31 6.13±10.54 Sand blowing 5 48.00±16.00 5.44±1.96＊ 3.10±3.94 Year Weather condition Day SO2（μg·m－3）NO2（μg·m－3）PM10（μg·m－3）2011 Non－dust event days 90 22.07±13.78 33.75±13.54 89.87±40.78 Floating dust 2 20.73±10.02 32.69±11.27 479.50±61.52＊2012 Non－dust event days 89 28.54±16.70 44.00±10.54 87.06±44.99 Sand blowing 3 28.84±15.75 40.07±11.58 164.67±97.68＊2013 Non－dust event days 87 23.46±15.30 34.61±10.73 102.10±47.51 Sand blowing 5 24.80±12.99 31.00±12.39 259.20±153.63＊

2.2 各医院儿童呼吸系统疾病门诊量 研究期间长春市6家三级甲等医院儿童呼吸系统疾病门诊量共33.7778万人，其中2011年11.6960万人，2012年10.8239万人，2013年11.2579万人。相关文献［10］显示：沙尘天气滞后天数选择在沙尘天气发生后第1～6天。沙尘天气、沙尘天气滞后天和非沙尘天气中，儿童呼吸系统疾病日门诊量平均分别为1253.2，1328.6和1206.2例。采用完全随机设计多个样本比较的Kruskal－Wallis H检验，3种天气类型中儿童呼吸系统疾病日门诊量比较差异有统计学意义（P＝0.000，χ2＝244.981），但未排除长期趋势、气象因素和随机干扰等因素的影响，因此需进一步采用ARIMA模型分析。见表2。

表2 不同类型天气儿童呼吸系统疾病日门诊量Tab.2 Number of outpatients with childhood respiratory disorders in different types of weather

2.3 ARIMA模型分析 用R语言建立时间序列模型，排除儿童呼吸系统疾病日门诊量的长期趋势、随机干扰等混杂因素，将模型带入数据进行回归分析。根据表2的结果，与非沙尘天气比较，沙尘天气滞后第5和6天，儿童呼吸系统疾病日门诊量无明显差异，并且考虑到医院日门诊量的长期趋势的影响，因此未将沙尘天气滞后第5和6天纳入ARIMA模型进行分析。2011—2013年3—5月长春市沙尘天气滞后第0天（Lag 0，当天）到滞后第4天（Lag 4）沙尘天气对所调查医院儿童呼吸系统疾病日门诊量影响的非季节性ARIMA模型分析见表3，并采用赤池信息量准则对模型进行数据拟合优度χ2检验。与非沙尘天气比较，沙尘天气滞后第2和3天，儿童呼吸疾病日门诊量比较差异有统计学意义（P＜0.05）。

3 讨 论

3.1 沙尘天气对大气污染物浓度的影响 有研究［11］显示：北方城市春季颗粒物高污染的状况主要与沙尘天气有关。扬沙天气时风速大，受地面沙尘和大风的影响，空气中颗粒物浓度急剧增加。浮尘天气时风速小，大气污染物在空气中长时间漂浮，难以扩散，促使大气中PM10浓度升高，降低大气的能见度。本研究结果显示：沙尘天气对儿童呼吸系统疾病产生影响的主要因子是PM10，这与张剑［12］的研究结果相一致。沙尘天气发生时大气中PM10的浓度快速升高，超出国家二级标准，达到危害儿童身体健康的水平。本研究表明：2011年3—5月沙尘污染程度最重，PM10日均浓度超出国家二级标准3.19倍；其次是2013年3—5月，PM10日均浓度超出国家二级标准1.73倍；2012年3—5月沙尘污染程度最轻，PM10日均浓度超出国家二级标准1.10倍。

表3 长春市沙尘天气对儿童呼吸系统疾病日门诊量影响的ARIMA模型分析Tab.3 Analysis of ARIMA modeling on effect of dust events on number of outpatients with childhood respiratory disorders in Changchun city

3.2 沙尘天气对儿童呼吸系统健康的影响 呼吸系统是指机体新陈代谢过程中与外界进行气体交换的器官的总称［13］，是空气污染物损害机体的首要受害系统。儿童肺泡上皮未完全发育成熟、渗透性大，并且儿童每千克体质量呼吸的空气量比成人多50%［14］，生理解剖特点使其更易受到大气污染物的影响［15］。儿童鼻腔短、鼻道窄、鼻黏膜纤弱，对大气污染物的过滤作用弱，咽部、喉部和支气管比成人细且毛细血管丰富，在受到感染时很容易出现呼吸困难等严重呼吸系统症状，同时还可能伴随高烧等全身症状，且程度较重。儿童呼吸道的非特异性免疫功能和特异性免疫功能差，免疫球蛋白含量低，肺泡巨噬细胞功能不足，导致儿童患呼吸道感染性疾病几率增加。研究［16］表明：在沙尘天气发生时，儿童呼吸道刺激症状发生率高于成人，儿童对颗粒物更为敏感。沙尘天气发生时，颗粒物可直接作为异物刺激儿童呼吸道黏膜。PM10因粒径小，可随气流进入下呼吸道，部分可到达肺泡，会造成肺泡巨噬细胞损伤、肺细胞DNA损伤、免疫系统损伤和肺纤维原细胞增殖周期的改变等［17］，影响儿童呼吸系统健康。

3.3 沙尘天气与儿童呼吸系统疾病门诊量的增加

本研究结果显示：沙尘天气当天的儿童呼吸系统疾病门诊量比沙尘天气滞后第1～6天少；沙尘天气对儿童呼吸系统疾病日门诊量的影响呈滞后效应，沙尘天气滞后第2和3天儿童呼吸系统疾病日门诊量明显增加。这种滞后效应的发生原因主要是：①沙尘天气导致空气中微生物浓度和种类增多，同时沙尘粒子可携带微生物在大气中传输，其中流感病毒和禽流感病毒已被证实可通过沙尘天气长距离运输［18］。这些微生物或低浓度的有毒物质随颗粒物进入儿童体内后，需要在体内繁殖达到一定数量才能出现临床症状，即存在一定的 “潜伏期”，从而出现滞后效应。②沙尘天气结束后，细颗粒物继续滞留在空气中，随着儿童室外活动时间的增加，吸入的颗粒物在体内不断累积，达到足够剂量时才引起或加重呼吸系统疾病的发生。③颗粒物在空气中滞留时间越长，吸附的金属、微生物等有害物质越多，对机体的危害越大［19］，因此沙尘天气结束后几天儿童呼吸系统疾病的日门诊量增加。④沙尘天气当天天气恶劣，家长为了避免沙尘的侵袭，会选择在沙尘天气结束后带孩子就诊，也是出现滞后效应的一个原因。

综上所述，伴随沙尘天气的强风和高浓度颗粒物对长春市空气质量有影响，沙尘天气的发生与儿童呼吸系统疾病日门诊量的增加有关系，且表现为滞后效应。

3.4 建议与措施 2010年，全球疾病负担研究数据显示：全世界每年死于空气污染的人数为320万，其中21万人来自亚洲；国外的研究［20］也表明：PM10浓度的高低对人群自然死亡率有影响。当今社会媒体宣传快速便捷，可以利用媒体的力量向广大群众宣传沙尘天气对人体健康的危害，同时呼吁大众采取适当的防护措施。提高自身免疫力是防护措施的第一步，平时加强儿童的身体锻炼，增强体质；沙尘天气当天及滞后若干天，尽量减少户外停留时间；在沙尘天气中进行户外活动后，及时漱口和清洗鼻腔和口腔（双手捧清水至鼻，将水轻轻吸入鼻腔或者口腔，然后把水擤出，反复数次），能有效减少沙尘粒子对心、肺系统的损伤；多喝水，增加机体新陈代谢速度，以促进呼吸道异物的排出；戴口罩是沙尘天气中最有效的防护措施，选择一款合适、有效的防护口罩，如防颗粒口罩，能有效阻挡大部分的沙尘粒子。

本研究主要分析了沙尘天气对儿童呼吸系统健康的短期影响，其长期危害需进一步深入研究。儿童年龄、性别、活动情况、呼吸疾病的类型等在沙尘天气对儿童呼吸系统疾病日门诊量的影响中是否有起作用，尚有待进一步研究。

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