沈阳市大气主要污染物与居民慢性下呼吸道疾病死亡率的灰色关联研究

袁建辉，肖纯凌

（沈阳医学院 公共卫生学院，辽宁 沈阳 110034）

关键字：慢性下呼吸道疾病；沈阳；大气污染物；灰色关联；潜伏期

0 引言

慢性下呼吸道疾病是危害人类健康和生命的主要疾病之一[1]。Meta[2]研究表明不同地区SO2和PM2.5 均与居民慢性下呼吸道疾病死亡呈正相关，然而，对于沈阳地区慢性下呼吸道疾病和大气污染物的关联性研究相对较少，因此，本研究拟采用灰色关联分析探寻沈阳地区大气污染物对慢性下呼吸道疾病的长期作用[3]。

1 资料与方法

1.1 资料来源

2013～2017年沈阳市大东区、皇姑区、和平区、沈河区和铁西区居民慢性下呼吸道疾病死亡数据由沈阳市疾病预防控制中心提供；2005～2017年沈阳市大气SO2、NO2、PM10、PM2.5 日均浓度数据由沈阳市环保局提供。

1.2 方法

对沈阳市2013～2017年间的大气主要污染物（SO2、NO2、PM10、PM2.5）、居民慢性下呼吸道疾病死亡情况按月份进行描述性统计分析，按照沈阳供暖情况定义寒季（11～4月），暖季（5～10月）。

1.3 灰色关联分析

以2013～2017年5年间的慢性下呼吸道疾病死亡率为参考序列（X0）,其中2013年死亡率作为始点进行初值化，设定2013年慢性下呼吸道疾病死亡率自比为X0（1）,2014年与2013年慢性下呼吸道疾病死亡率之比为X0（2）,依此类推得参考序列X0=（X0（1）,X0（2）,X0（3）,X0（4）,X0（5））；依次分别取2005～2009、2006～2010......2013～2017年沈阳市大气SO2/NO2/PM10浓度作为比较序列（Xi），类比参考序列（X0）的计算步骤，得出Xi（1），Xi（2），Xi（3），Xi（4），Xi（5）；通过公式（X0-Xi）计算大气SO2浓度参考序列和比较序列的差序；由关联系数公式：消除量纲获得关联系数Ei（k）；计算Ei（k）的平均值得出关联度ri，找出ri 最大的时间段年份，该时间段年份与参考序列时间段（2013～2017）之差即为粗略潜伏期，进一步减去慢性下呼吸道疾病的平均存活期（1年左右）[4]，即为不同污染物致慢性下呼吸道疾病的潜伏期。

1.4 统计分析

采用Excel 2017、SPSS 22.0 进行数据整理和统计分析，定量资料以中位数（四分位数间距）[M（QR）]描述；大气污染物与慢性下呼吸道疾病死亡的相关性采用Spearman 秩相关；采用灰色关联对大气污染物SO2、NO2、PM10与慢性下呼吸道疾病死亡率进行关联系数和关联度计算，根据最大关联度值找出大气污染物致慢性下呼吸道疾病的潜伏期。

2 结果

2.1 基本情况

2013～2017年沈阳市SO2的[M（QR）]为54（85）μg/m3，NO2，PM10，PM2.5日均浓度值[M（QR）]依次为42（22）μg/m3，93（70）μg/m3，50（49）μg/m3；死因监测结果显示，慢性下呼吸道疾病日均死亡人数[M（QR）] 为2 人，1～2月出现死亡高峰，3～12月死亡波动趋于平稳；SO2浓度变化趋势规律性明显，寒季较高，均值133μg/m3；与此相似，相较于暖季，PM10，PM2.5，NO2均是寒季较高，均值分别为150μg/m3,97μg/m3,53μg/m3，见图1。

图1 2013～2017年沈阳慢性下呼吸道疾病死亡人数，SO2，NO2，PM10，PM2.5 变化箱式图

2.2 相关性分析

Spearman 秩相关结果显示，慢性下呼吸道疾病死亡人数与SO2、NO2、PM10、PM2.5呈正相关（rs=0.166，0.065，0.119，0.132，均P＜0.01），见表1。

表1 2013～2017年沈阳污染物和气象因素与慢性下呼吸道疾病死亡的相关性

2.3 灰色关联分析

灰色定量结果显示，SO2，NO2，PM10与慢性下呼吸道疾病死亡率最大关联度的年份分别为2007～2011年（rSO2=0.8313），2013～2017年（rNO2=0.9040），2006～2010年（rPM10=0.7124），其综合关联度为rNO2＞rSO2＞rPM10。以慢性下呼吸道疾病通常的存活期1年计算[5]，SO2致慢性下呼吸道疾病的潜伏期是5年，而NO2与PM10显示出对慢性下呼吸道疾病的潜伏期为＜1年和6年，见表2，表3，表4。

表3 沈阳市居民慢性下呼吸道疾病死亡率和NO2 的关联情况

表4 沈阳市居民慢性下呼吸道疾病死亡率和PM10 的关联情况

3 讨论

我国《环境空气质量标准》（GB 3095-2012）[3]中，SO2，NO2，PM10，PM2.5日均二级浓度限值分别为150μg/m3，80μg/m3，150μg/m3，75μg/m3，从本次分析结果看，2013～2017年沈阳市大气污染物SO2，NO2，PM10上四分位数（P75）浓度值分别为108μg/m3，54μg/m3，134μg/m3，PM2.5中位数（P50）浓度值为50μg/m3，说明SO2，NO2，PM10日均浓度超过国标的天数不足总天数的25%，PM2.5超过国标的天数超过25%不足50%。沈阳市为典型的东北城市，SO2，NO2，PM10，PM2.5浓度具有较明显的季节特征，呈现寒季高，暖季低趋势，这与沈阳供暖期一致。2013～2017年沈阳市1月和2月慢性下呼吸道疾病日均死亡人数相对较高，可能慢性下呼吸道疾病死亡率与沈阳人们寒季使用燃煤取暖，燃煤产生的大量空气污染物包括氮氧化物，空气颗粒物，硫化物等很难及时消散有关；也可猜测沈阳寒季雨水少，气压高更有利于颗粒物等污染物进入下呼吸道。此外，地区间的异质性也得出类似的结果，如Li P[7]等人在北京，Cheng Y[8]等人在上海的研究均显示慢性下呼吸道疾病在寒季（11～4月）死亡率较高，说明慢性下呼吸道疾病的发生可能还与室内外油、烟的暴露量，居室内装修材料、居住条件、交通污染，个体饮食因素、烹调习惯、经济状况、心理因素和职业等因素有关，各因素之间还可能存在一定的协同效应。

从相关性结果来看，沈阳市居民慢性下呼吸道疾病每日死亡人数与大气污染物均存在显著正相关，这一结论与国内外很多研究相似[9-12]。此外，慢性下呼吸道疾病与SO2的显著性较于NO2，PM10，PM2.5更高，与Yang[2]等人对于全球范围的meta 分析结果一致，这可能是与沈阳地区燃煤燃烧产生的硫化物有关。

灰色关联分析方法是一种用于解决多属性决策问题排序的新方法[13]。以慢性下呼吸道疾病通常的存活期1年计算[4]，SO2，NO2，PM10致慢性下呼吸道疾病的潜伏期分别是5年，＜1年和6年，说明沈阳大气污染物对居民慢性下呼吸道疾病死亡率影响大小关联序依次是NO2，SO2，PM10，此结论与陈滑维[3]在大连的研究结果较为类似，大连同属于辽宁，推测该现象可能是因为大气污染物负性效应具有明显的地域特征。

2013～2017年沈阳市慢性下呼吸道疾病死亡率居所有呼吸系统疾病死亡顺位的第二位。基于本研究，针对大气污染物减排，特别是NO2将可能有助于降低沈阳市慢性下呼吸道疾病死亡率，同时继续进行大气污染物与人群慢性下呼吸道疾病的动态观察具有重要作用。