广东省佛山市高明区空气质量因素与呼吸系统疾病死亡的时间序列分析*

黄学敏，郑卓灵

(佛山市高明区疾病预防控制中心，广东 佛山 528500)

慢性呼吸疾病是全球疾病负担最重的四大慢病之一，降低慢性呼吸系统疾病等四类重大慢性病过早死亡率是《“健康中国2030”规划纲要》的重要发展目标之一。当前，广东省佛山市高明区居民因慢性支气管炎、慢性阻塞性肺疾病等呼吸疾病死亡位居全区死因顺位第3位。我国居民呼吸系统疾病危险因素普遍存在，室内外空气污染因素是呼吸系统疾病的易患因素[1]。本研究采用分布滞后非线性模型(DLNM)[2]对2015年1月1日至 2020年6月30日广东省佛山市高明区天气因素、空气污染浓度与呼吸系统疾病每日死亡人数进行了时间序列分析，探索了建立空气污染因素与呼吸系统疾病发生关系模型，旨在为开展疾病气象预警服务提供相关方法。

1 资料与方法

1.1数据来源 采用国际疾病分类-10对呼吸系统疾病死亡(J00-J99)进行分类。2015年1月1日至2020年6月30日呼吸系统疾病每日死亡人数来源于本中心人口死亡信息登记管理系统，天气资料来源于广东省佛山市气象局，各空气污染物浓度数据来源于广东省佛山市高明区空气质量监测站发布的实时点数据。

1.2方法

1.2.1资料收集 收集居民呼吸系统疾病每日死亡人数、气温(℃)和湿度(%)均值、日均二氧化硫(SO2)浓度(μg/m3)、二氧化氮(NO2)浓度(μg/m3)、一氧化碳(CO)浓度(mg/m3)、臭氧(O3)浓度(μg/m3),以及日均细颗粒物(PM2.5)浓度(μg/m3)、PM10浓度(μg/m3)变化情况等，急性呼吸系统疾病定义为发病至死亡间隔时间小于3个月，慢性呼吸系统定义为发病至死亡间隔时间大于或等于3个月。

1.2.2时间序列分析

1.2.2.1建模方法 利用R3.5软件中的DLNM模块进行分析，具体方法：首先建立结局变量与自变量的模型，本研究中结局变量为每日死亡数，采用广义泊松分布，自变量分别为日均气温和湿度、SO2、NO2、CO、O3、PM2.5、PM10等；利用自然3次样条函数自变量进行基函数转换，得到基向量，然后为基向量添加新的滞后维度，得到三维矩阵序列，拟合的模型：E[Yt]=α+βT+NS(temt,3)+NS(wett,3)+DOWt+NS(Time,7/year)。Yt：第t天的每日死亡数；α：截距；T：模型所使用的健康效应指标矩阵；：滞后天数；NS：自然条样函数；DOWt：星期几哑变量。

1.2.2.2自变量交互作用 利用t检验评价日均气温和湿度、SO2、NO2、CO、O3、PM2.5、PM10各个自变量对结局变量(每日死亡数)的影响，以及各个自变量两两交互作用。检验公式：tj=bj/Sbj，P<0.05认为自变量与结局变量相关。

1.2.2.3估计滞后效应 利用柯西泊松模型赤池信息标准选择变量的自由度，交叉基函数中的自由度为3，其他混杂因素的自由度为4，残差的偏自相关函数在滞后0～15的值均小于0.1。AIC值越小模型拟合越好。以滞后时间为横轴X、暴露因素为纵轴Y及相对危险度为竖轴Z组合构成三维图形估计滞后累积效应。计算累积危险度及95%可信区间(95%CI)。

2 结 果

2.1一般资料 2015年1月1日至 2020年6月30日广东省佛山市高明区报告呼吸系统疾病总死亡人数1 845例，每日0～6例，平均(0.92±0.35)例，中位1例；男1 161例，日均(0.58±0.21)例，女684例，日均(0.34±0.97)例；平均年龄(76.42±12.54)岁，<60岁154例，≥60岁1 691例，日均(0.84±0.57)例；急性呼吸系统疾病1 037例，慢性呼吸系统疾病808例。见表1。

表1 一般资料(n)

2.2天气情况 每日气温5.5～33.0 ℃，日均(23.46±6.32)℃，中位20 ℃，P9531 ℃，P7529 ℃，P2518.5 ℃。见表2。

表2 天气情况

2.3空气质量因素与呼吸系统疾病死亡的时间序列关系

2.3.1各类空气质量因素与呼吸系统疾病死亡相关性 气温、湿度、SO2、O3与呼吸系统疾病死亡存在相关性，差异均有统计学意义(t=3.56、2.57、-3.23、2.54,P<0.01、<0.01、0.001、0.01)。当气温、湿度、SO2分别作为主要健康效应时，气温与各个空气质量因素均具有相关性，差异均有统计学意义(t=3.61、3.76、3.46、3.60、4.09、3.91、3.82,P<0.01)；湿度与各个空气质量因素均具有相关性，差异均有统计学意义(t=2.53、2.56、2.88、3.11、3.51、2.06、2.99,P<0.01)；SO2与各个空气质量因素均具有相关性，差异均有统计学意义(t=2.26、2.39、2.23、2.26、2.12、2.00、2.30、2.99,P<0.01)。见表3。

表3 各类空气质量因素与呼吸系统疾病死亡相关性

2.3.2空气质量因素与呼吸系统疾病总死亡的关系 滞后0 d呼吸系统疾病死亡累积危险度为 2.00(95%CI：1.32～3.00)，滞后0～1 d呼吸系统疾病死亡累积危险度呈正相关，差异有统计学意义(P<0.05)；滞后5 d呼吸系统疾病死亡累积危险度为0.85(95%CI：0.75～0.96)，呼吸系统疾病死亡累积危险度呈负相关，差异有统计学意义(P<0.05)；滞后15 d累积危险度为0.91(95%CI：0.64～1.31)，日均气温与呼吸系统疾病死亡累积危险度呈正相关，但差异无统计学意义(P>0.05)。见图1。日均气温为20 ℃时，滞后0 d呼吸系统疾病死亡累积危险度为1.30(95%CI：1.14～1.50)；滞后5 d死亡累积危险度0.86(95%CI：0.79～0.94),差异有统计学意义(P<0.05)。再加入空气中SO2浓度因素，呼吸系统疾病死亡累积危险度为1.77(95%CI：1.27～2.51)；滞后5 d死亡累积危险度为0.85(95%CI：0.72～0.95)，差异有统计学意义(P<0.05)。再加入NO2、CO后呼吸系统疾病死亡累积危险度均为1.77(95%CI：1.25～2.66)，差异有统计学意义(P<0.05)。再加入O3、PM2.5因素后呼吸系统疾病死亡累积危险度为2.10(95%CI：1.44～3.12)；滞后5 d死亡累积危险度为0.85(95%CI：0.76～0.95)，差异有统计学意义(P<0.05)；滞后10、15 d死亡累积危险度为0.97(95%CI：0.85～1.10)、0.90(95%CI:0.64～1.30)，差异无统计学意义(P>0.05)。见表4。

表4 空气质量因素与呼吸系统疾病死亡相关累积危险度

图1 呼吸系统疾病死亡累积危险度及95%CI

2.3.3空气质量因素与不同性别呼吸系统疾病死亡的关系 日均气温为20 ℃时滞后0 d男性患者呼吸系统疾病死亡累积危险度为1.52(95%CI：1.02～2.24)，差异有统计学意义(P<0.05)；滞后5 d死亡累积危险度为0.86(95%CI：0.77～0.96)，差异有统计学意义(P<0.05)。加入空气中SO2浓度因素，日均气温为20 ℃时滞后0 d男性呼吸系统疾病死亡累积危险度为1.53(95%CI：1.03～2.30)，差异有统计学意义(P<0.05)；滞后5 d死亡累积危险度0.85(95%CI：0.72～0.94),差异无统计学意义(P>0.05)。加入空气O3浓度因素，滞后0 d男性呼吸系统疾病死亡累积危险度为1.75(95%CI：1.07～2.78)。加入PM2.5、PM10后，日均气温为20 ℃时，滞后0 d浓度因素，滞后0 d男性呼吸系统疾病死亡累积危险度为1.89(95%CI：1.11～3.24)；滞后5 d死亡累积危险度均为0.85(95%CI:0.71～0.98)，差异有统计学意义(P<0.05)。日均气温为20 ℃时，滞后0 d女性呼吸系统疾病死亡累积危险度为2.00(95%CI：1.25～3.13)；滞后5 d死亡累积危险度为0.87(95%CI：0.76～0.99)，差异有统计学意义(P<0.05)。加入空气中SO2浓度因素，滞后0 d女性呼吸系统疾病死亡累积危险度为2.25(95%CI：1.41～3.48)；滞后5 d死亡累积危险度0.86(95%CI：0.75～0.97)，差异有统计学意义(P<0.05)。加入O3、PM2.5因素，滞后0 d女性呼吸系统疾病死亡累积危险度为2.52(95%CI：1.41～4.98)。见表5。

表5 空气质量因素与不同性别呼吸系统疾病死亡相关累积危险度

2.3.4空气质量因素与不同年龄呼吸系统疾病死亡的关系 日均气温为20 ℃时，滞后0 d ≥60岁患者呼吸系统疾病死亡累积危险度为1.75(95%CI：1.31～2.49)；滞后5 d死亡累积危险度为0.89(95%CI：0.81～0.96),差异有统计学意义(P<0.05)。加入SO2因素后，滞后0 d≥60岁患者呼吸系统疾病死亡累积危险度为1.82(95%CI：1.34～2.57),差异有统计学意义(P<0.05)；滞后5 d累积死亡危险度为0.86(95%CI：0.80～0.96)。加入O3、PM2.5、PM10因素后≥60岁患者呼吸系统疾病死亡累积危险度为2.13(95%CI：1.49～3.41)。日均气温为20 ℃时，加入SO2、NO2因素后，滞后0 d <60岁患者呼吸系统疾病死亡累积危险度为3.34(95%CI：1.50～7.47)；滞后5 d死亡累积危险度为0.68(95%CI：0.50～0.92)。加入O3、PM2.5、PM10因素时，滞后0 d≥60岁患者呼吸系统疾病死亡累积危险度为0.58(95%CI：0.35～0.87)。

2.3.5空气质量因素与急、慢性呼吸系统疾病死亡的关系 日均气温为20 ℃时，滞后0 d急性呼吸系统疾病死亡累积危险度为1.50(95%CI：1.00～2.25)。加入O3、PM2.5、PM10因素后，滞后0 d急性呼吸系统疾病死亡累积危险度为1.63(95%CI：1.02～2.76),差异有统计学意义(P<0.05)。日均气温为20 ℃时，滞后0 d慢性呼吸系统疾病死亡累积危险度为2.50(95%CI：1.50～3.75)。加入O3、PM2.5因素后，滞后0 d慢性呼吸系统疾病死亡累积危险度为2.81(95%CI：1.34～5.21)，差异有统计学意义(P<0.05)；滞后5 d慢性呼吸系统疾病死亡累积危险度为0.99(95%CI：0.65～0.99)。见表6。

表6 空气质量因素与急、慢呼吸系统疾病死亡相关累积危险度

3 讨 论

本研究采用DLNM 模型探讨了广东省佛山市高明区日平均气温对居民呼吸系统疾病死亡的影响，空气质量因素与呼吸系统疾病死亡累积危险度的滞后曲线呈“L”型。

从天气情况看，广东省佛山市高明区最高气温能达到39.9 ℃，并且强对流天气频发，受多个热带气旋(妮妲、莎莉嘉、天鸽、帕卡、卡努等)影响；12月份至2月份受北方寒潮影响，天气寒冷干燥，最低气温5.5 ℃，最低湿度50%。从空气质量看，广东省佛山市高明区下设区级孔堂站和市级站2个站点，监测结果显示，SO2、NO2、PM2.5、PM10日均浓度分别为12.16、40.48、34.79、57.04 μg/m3，CO浓度的P95为1.3 mg/m3，O3日平均浓度的P95为193 μg/m3。年平均优良天数为289 d，其中轻度污染天数为52 d，中度污染天数为10 d，重度污染天数为4 d。

本研究结果显示，温度、湿度、SO2、O3、PM2.5、PM10因素是影响广东省佛山市高明区居民呼吸系统疾病死亡效应的因素，与国内相关研究结果一致[3-5]。气温、湿度和空气污染物浓度增加滞后0～1 d呼吸系统疾病死亡风险增加2倍，但持续时间短，当上述因素持续2～3 d时呼吸系统疾病死亡危险度下降，持续5～10 d后危险度又略有上升，滞后15 d死亡风险增加,但差异无统计学意义(P>0.05)。滞后2～6 d天气和空气质量因素对呼吸系统疾病死亡的影响下降，提示人体对空气质量因素具有耐受性，当超过人体耐受程度，呼吸系统疾病死亡风险可能增加[6]。

高温、高湿天气滞后0～1 d呼吸系统疾病死亡风险增加1.3倍，当合并有空气中SO2污染物浓度升高时死亡风险增加1.7倍，O3、PM2.5污染物浓度升高死亡风险增加2.10倍，差异均有统计学意义(P<0.05)。因此，高温、高湿叠加空气微粒因子浓度升高时对呼吸系统疾病死亡危险可能存在增强效应。有研究表明，暴露在合并有SO2的颗粒物所造成的健康危害要比分别暴露在单一污染物中严重得多[7]。

慢性呼吸系统疾病患者相比急性患者对空气质量因子的敏感度更高，当温、湿度，SO2浓度短期内升高时，慢性呼吸系统疾病患者死亡风险增加2.50倍，急性呼吸系统疾病死亡风险增加1.50倍；O3、PM2.5浓度升高慢性患者死亡风险增加2.81，急性患者死亡风险增加1.63倍，差异有统计学意义(P<0.05)。

建议日均气温在20 ℃并持续1周以上或当天气温大于或等于30 ℃时居民尽量减少外出，急性呼吸疾病患者应同时做好防高温与防雾霾工作[8]，而针对慢性呼吸疾病患者可在室内增设空气清新过滤机，减少因突发高温或持续空气污染浓度升高造成的急性健康损害，甚至死亡。卫生部门应采取积极的应对措施，了解天气和空气质量因素影响，进行综合分析和评估工作，应对可能出现的急性疾病事件。气象部门应加强监测预报，及时发布高温预警信号及相关防御指引，适时加大预报时段密度。

本研究结果显示，当日均气温低于10 ℃时，滞后3～5 d时随着温度降低1 ℃呼吸系统疾病死亡危险度随之增加0.1倍，提示低温对呼吸系统疾病死亡风险存在滞后影响，与国内相关研究结果一致[9-11]。因此，当预计未来2～4 d日均气温低于10 ℃时可能会对人群健康造成影响。建议卫生、气象部门及时发布低温预警消息及相关防御指引，同时,居民应加强自我保健意识，呼吸系统疾病患者在有条件的情况下需监测生命体征，减少因低温造成的健康损害，甚至死亡。

本研究结果显示，天气和空气质量因素对死亡的影响具有性别差异。温、湿度和空气污染物浓度增加女性患者短期死亡风险增加2倍，男性患者死亡风险增加1.52倍，提示女性发生呼吸系统疾病短期死亡危险度高于男性，可能为女性对气温变化和空气污染物的敏感性高于男性[12]。

本研究结果显示，天气和空气质量因素对不同年龄组人群间死亡的影响存在差异，≥60岁老年人群易受高温天气、高湿度和O3、PM2.5、PM10空气污染物浓度因素影响，发生呼吸系统疾病短期死亡风险增加2.13倍[13]。低温滞后3～5 d时老年人的呼吸系统疾病死亡风险随气温降低而增加，老年人对气温改变的耐受性和中枢调节能力降低，可能是老年人群发生呼吸系统疾病死亡风险增加的原因[14]。值得注意的是，当综合考虑SO2、O3这些空气污染因素时，低温对老年人造成的死亡风险增加。因此，老年人需时刻关注天气预报，根据气温变化增减衣服，当气温持续降低时须减少外出频率，出门时注意保暖并且戴上口罩。另外，青壮年人群虽然对热的耐受能力比老年人强，但由于工作原因可能更易暴露于室外环境，对低温干燥环境合并空O3、微粒空气污染，高温高湿合并SO2、NO2空气污染2种天气情况的敏感性更高[15]，因此，有关部门应针对不同职业特点制定高或低气温防御指引。