2017～2019年兰州市大气污染物对居民循环系统疾病急性效应

范浩强 陈瑞 庞勇 谢明军 崔建伟 孙建云

摘要：目的：分析兰州市大气污染物（PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3）对居民循环系统疾病的急性影响。方法：收集2017～ 2019年兰州市居民循环系统疾病日气象资料、空气污染物浓度和应急资料，进行描述性分析。利用泊松回归（GLM）的广义线性模型对时间的长期趋势、季节趋势、气象因素和假期效应进行控制，分别对日循环系统中的 PM2.5、PM10、SO2、NO2、 O3和疾病急救数进行单污染物建立模型分析、滞后效应（lag1～ lag3）分析和累积滞后效应（lag01～ lag03）分析，计算污染物浓度每增加10 g 。结果：2017～ 2019年，兰州市 PM10、PM2.5、SO2、NO2和 O3 日浓度分别为45 g/m3、107 g/m3、13 g/m3、54 g/m3  和 123 g/m3，循环系统疾病平均急救次数为7 次。污染物浓度每增加10 g/m3，PM2.5（lag03）、PM10（lag03）、SO2（lag03）和 NO2  （lag03）可使循环系统疾病急救次数分别增加2.42次（95% CI：0.58%～ 4.27%）和0.49次（95%）。结论：兰州市大气污染物 PM2.5、PM10、SO2和 NO2对居民循环系统疾病突发事件有急性影响。

关键词：大气污染;循环系统疾病;时间序列分析

中图分类号：R12                                     ;       文献标志码：A

近年来，空气颗粒物污染与人群健康的危害关系研究逐渐升温。随着社会经济的快速发展，工业、交通、能源排放的污染物急剧增加，大气污染日益严重，空气质量问题引起全社会的高度关注。持续恶化的空气质量不仅影响人们的正常生活，对人的身心健康也产生极大的威胁。目前国内外学者主要致力于对空气污染引起的呼吸系统疾病和循环系统疾病的研究。 2016年世界卫生组织（WHO）评估研究显示，目前全球92%的地区，其中大部分发展中国家居民的生活环境超过空气质量导则限制标准[1 ]。目前，国内外研究者采用应急呼叫医疗救援等相关事件的信息作为空气污染对人群急性健康影响的评估指标。已有大量研究表明，大气颗粒物污染情况对心血管疾病的死亡人群、门急诊以及入院等急性效应存在一定影响[2-6]，但目前气态污染物对人群健康的影响研究还是相对较少。兰州四季分明，每年11月至次年3 月为采暖期，除了 O3外，其余空氣污染物均是采暖期高于非采暖期，因此，燃煤在冬季造成的大气污染贡献率远大于其他季节。有学者曾研究了1986 ～2012年兰州市空气质量变化趋势，证明采暖期的煤烟尘污染仍是空气颗粒物污染防治的重点。兰州还是一座以石化、冶金、机械工业为主要产业的工业城市，空气污染全年都很严重。尤其是西固区石化工业企业集中，加之冬季风速小、静风天气多，逆温层厚、强度大，大气层结构稳定，兰州地形属于山谷盆地地形，一系列地理限制和特殊的气象条件使空气污染物难以扩散，造成兰州市局部区域大气污染严重。

研究显示，兰州空气治理的难点还是集中在颗粒物与臭氧两方面，对这两项的集中控制已成为改善兰州市空气质量的重点和难点。目前，政府积极扶持大气污染防治专项整治、监督工作，强化各区域联防联控机制。扶持开展大气污染防治公关科研等项目，逐步建立大气污染防治法规标准体系，空气污染物与居民紧急呼救的相关性研究。在2014～ 2018年兰州市居民死因构成比例研究中发现，六大死因构成比例由高到低依次为循环系统疾病、恶性肿瘤、呼吸系统疾病、伤害、内分泌、营养和代谢性疾病及消化系统疾病。

因此，本研究通过2017年 1月至2019年 12月空气污染物和循环系统疾病紧急呼叫事件的急性影响，为兰州市当地大气污染控制管理和医疗应急救援预案制定、提供依据。

1 资料和方法

1.1 急救数据

2017年 1月 1日到2019年 12月 31日的兰州市居民逐日循环系统疾病应急呼叫信息，数据均来自于兰州市医学应急指挥中心，主要负责兰州市内的应急调度以及应急呼叫信息全面监测，该急救监测系统已覆盖兰州市主城区，主要包含6个直属中心和15个医院网点。   1.2 空气污染和气象数据

收集同一时期兰州市每日空气污染数据和气象指标数据。从兰州市环保局收集兰州市大气污染物数据，主要有PM2.5、PM10、SO2、NO2和O3。从气象局收集兰州市气象数据，指标包括日均气压、温度、湿度、风速等。

1.3 统计分析

1.3.1   统计分析方法

将兰州市2017～ 2019年气象因素和污染物浓度作出描述性统计分析，是否存在相关关系。

1.3.2  回归模型分析

用各种空气污染物对循环系统疾病急诊患者数量的影响建立半参数广义可加模型。每天不同种类的空气污染引发的循环系统疾病患者人数相对于整体居民数来说，则是一个小概率事件，它的分布类似于泊松分布[7-8]。

2 结果

2.1 描述性统计分析

2017年 1月 1日至2019年 12月 31日兰州市气象

指标、大气污染物及居民循环系统疾病日均急救情况的描述性统计结果见表1 所列。结果表明，兰州市大气中主要污染物 PM2.5、PM10、NO2的年均浓度高于国家空气质量二级标准[9-10] 。3年间应急呼叫总人数为128035人，其中0 ～14岁 4795人（3.75%），16～ 64岁 74610人（58.27%），65岁及以上48630人（37.98%），因循环系统疾病进行应急呼叫的人数为7 221人 （5.64%），男女性别比为1.34。

2.2 空气污染物及气象因素间的相关性

相关性分析结果见表2 所列，各个污染物浓度值与日均温度、相对湿度和风速均具有负相关（P<0.01）; O3与温度具有正相关，与相对湿度呈负相关（P<0.01）;PM2.5、PM10、SO2、NO2呈明显的正相关，但与O3呈负相关（P<0.01）。

2.3 大气污染物与日急救人数关系的研究

2.3.1   单污染物模型分析

空气污染物与居民循环系统疾病急救风险的分析结果见表3 所列，大气污染物浓度每升高10μg/m3， PM2.5（lag0）、PM10（lag0）、NO2（lag0、lag3）可导致居民循环系统疾病急救数分别增加2.04%（95%CI：0.84%～3.23%）、0.46%（95%CI：0.19%～0.73%）、1.70%（95%CI：0.15%～3.25%）和1.93%（95%CI：0.32%～3.55%）。累积滞后效应分析结果显示 PM2.5、PM10、NO2和 SO2污染的累积效应（lag03）显著高于单日的滞后效应（lag0～lag3），O3对居民循环系统疾病的影响在单日和累积滞后效应中均没有统计学意义。

2.3.2  双污染物模型分析

由表4 可见，结合单污染物模型，选择单个污染物对循环系统疾病急性效应影响最为显著的滞后时间，以累积滞后当天和滞后3d 的平均浓度建立双污染物模型，控制各污染物之间的关联效应，分析结果显示，所有单污染物在引入另外一种污染物后，各污染物对人群循环系统疾病急救影响效应消失（P>0.05）。

3 讨论

近年来，空气颗粒物污染与人群健康的危害关系研究逐渐由大粒径的悬浮性颗粒物（TSP）、可吸入性颗粒物（PM10）转向细小颗粒物（PM2.5）。有研究表明，颗粒物粒径越小，对人体引起的危害越大[11] 。本研究采用时间轴的研究方法，定量评估了2017～ 2019年兰州市大气污染物（PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3）与居民循环系统疾病应急接诊量之间的暴露—反应关系。有文献记载[12-14] ，SO2、PM2.5、PM10、NO2与人群循环系统疾病的发生率和死亡病例有一定的关系。研究表明短期或者长期暴露于空气污染的环境下，有引起心律失常、心力衰竭、心肌缺血等症状的可能。本研究结果显示， PM2.5、PM10、SO2、NO2均对居民循环系统疾病应急接诊存在显著的急性效应，且 SO2污染引起的循环系统疾病应急接诊的风险最高，PM10最低。SO2污染引起的累积滞后效应比较突出，且持续性也较明显，最高效应值出现在 lag03水平。本研究表明，环境中二氧化硫浓度每上升10μg/m3，会使 lag03的居民心血管疾病应急呼叫的时间风险上升4.79%（95%CI：0.03%～ 9.58%）。这与 Zhang Y 等人在北京市空氣 SO2与心血管疾病接诊时间序列相关研究中，SO2浓度每升高10μg/m3，在 lag5居民心血管疾病急诊就诊的风险值增加1.56%[15]的结果相一致，表明空气中 SO2浓度的升高与高铁血红蛋白、硫血红蛋白、红细胞渗透脆性升高有关[16]。

近年随着环保技术的提高，来自工业和居民生活的固定污染源所占比重得以控制和下降，但随着汽车保有量的快速增长，汽车污染的严重性正在日益增加。汽车大气污染物源主要来自机动车尾气的排放， CO、NO2、NOx 和 O3 这几类是目前比较明确的汽车尾气排放物。本研究结果显示 NO2 和 O3 年均浓度逐年升高，逐渐成为兰州市区主要空气污染源之一，主要有可能的原因是近年来兰州市民汽车使用量达到了80.46万辆，较往年增加了30.87%。大气中 NO2与其他颗粒物、一氧化碳、二氧化硫等有较为一致的空间分布[18]。本研究结果表明，每当大气中NO2的浓度上升10μg/m3，当天居民循环系统疾病应急呼叫事件的发生率就会增加 1.70%。有研究表明，NO2污染浓度与循环疾病急诊效应间存在显著性相关[17]，NO2污染浓度的升高与血浆纤维蛋白、血小板数目的升高也具有相关性[18]。

由于 PM10进入人体后可能会引起一系列炎症反应和凝血功能障碍及心肌缺血等心血管反应[ 17-18]。 PM2.5会直接深入肺泡，引起肺泡上皮局部的氧化应激反应[19]，会改变血液组成成分，从而引起心肌缺血，导致心脏的功能改变和心血管急性反应。本研究结果显示 PM2.5、PM10、浓度每升高10μg/m3，可使当天居民循环系统疾病为主导的应急呼叫事件分别增加0.49%、 2.42%。

在近5 年的调查分析中，循环系统疾病的死亡潜在减寿率位居第一，提示今后应重视早检查、早发现、早治疗，以降低循环系统疾病的发生和死亡，在强化治理措施，加强监督协查治理空气污染的同时，合理膳食、戒烟限酒、加强锻炼的健康生活方式也是综合防控的根本。兰州市居民的主要死因是慢性非传染性疾病和伤害，各部门及居民应加强对防控慢性非传染性疾病、伤害的重视，积极开展相关预防控制行动，降低其对生命和健康带来的威胁，延长寿命，提高生活质量。

本研究存在一定的局限性：（1 ）本论述研究方法本质上属于生态学研究，无法从根本上排除生态学谬误。（2）本研究分析的兰州市居民循环系统疾病信息依赖于兰州市医学应急指挥中心监测系统的疾病诊断内容，并没有对其根据国际疾病诊断编码进行系统分类，所以无法进一步讨论单病种疾病的敏感性。（3）本研究将呼叫时间等同于发病时间，虽然居民应急呼叫信息统计较为全面用于门急诊和住院医疗，但不排除患者在发病后延迟呼叫的情况。（4）本论述计算分析使用的数据是基于全市的污染物水平进行，并没有涉及个体接触或暴露，所以无法分析个体暴露的差异性。

本论述主要分析了 PM2.5、PM10、NO2、SO2、O3等大气污染物对循环系统疾病影响的急性效应，利用并统计兰州本地的急救信息系统中应急呼叫信息、人口健康数据以及环境质量监测数据作为分析指标，具有良好的代表性。通过对单日滞后和累积滞后效应的研究，表明兰州本地大气中 PM2.5、PM10、SO2、NO2等污染浓度与居民循环疾病急救事件发生风险之间存在着急性效应关系，可为空气污染对人群的健康管理提供参考。

参考文献：

[1 ]   World Health Organization （WHO）.WHO releases country es ⁃timates  on  air  pollution  exposure  and  health  impact [ R ]. [2016-09-27] .

[2 ]   Shang Y，Sun Z，Cao J，et al.Systematic review of Chinesestudies of short-term exposure to air pollution and daily mor⁃ tality[J].Environment International，2013，54：100-111.

[3]   Beelen R，Raaschou- Nielsen O，Stafoggia M，et al.Effects oflong-term exposure to air pollution on natural- cause mortali ⁃ ty：an analysis of 22 European cohorts with in the multicentre ESCAPE project[J].The Lancet，2014，383（9919）：785-795.

[4 ]   Lai HK，Tsang H，Wong CM.Meta- analysis of adverse healtheffects  due to  air pollution  in  Chinese populations [J].BMC Public Health，2013，13（1 ）：360.

[5]   Weichenthal S，Hoppin JA，Reeves F.Obesity and the cardio⁃vascular health effects of fine particulate air pollution[J].Obe⁃ sity（Silver Spring，Md.），2014，22（ 7）：1580-1589.

[6]   Hurvich CM，Simonoff JS，Tsai C.Smoothing parameter selec ⁃tion in nonparametric regression using an improved Akaike in⁃ formation criterion[J].Journal of the Royal Statistical Society： Series B（Statistical Methodology），1998，60（2）：271-293.

[7 ]  崔亮亮，张军，吴兴彬，等.2013—2015年济南市大气重点污染物对居民呼吸系统疾病死亡风险的急性效应分析[J]. 刘守钦环境与健康杂志，2018，35（5）：425-429.

[8]  崔亮亮，牛纪伦，于坤坤，等.2013～ 2015年济南市大气污染物SO2和NO2对居民心血管疾病应急呼叫事件影响的急性效应[J].山东大学学报（医学版），2018，56，（11）：105-110.

[9]环境保护部，国家质量监督检验检疫总局.环境空气质量标准：GB 3095-2012[S].北京：中国环境科学出版社，2012.

[10]陶燕等.兰州市空气污染对呼吸系统疾病入院人数的影响[J].中国环境科学，2013，33（1）：175-180.

[11] Chen RJ，Zhao ZH，Sun QH，et al.Size-fractionated particu⁃late air pollution and circulating biomarkers of inflamma⁃tion，coagulation，and vasoconstriction in a panel of youngadults[J].Epidemiology，2015，26（3）：328-336.

[12] Dai JP，Chen RJ，Meng X，et al.Ambient air pollution，temper⁃ature and out- of- hospital coronary deaths in Shanghai，China[J].Environmental Pollution，2015，203：116-121.

[13]Xie J，He M，Zhu W.Acute effect of outdoor air pollution onemergency department visits due to five clinical subtypes ofcoronary heart diseases in Shanghai，China[J]. J Epidemiol，2014，24（6）：452-459.

[14] Wang XD，Zhang XM，Zhuang SW，et al. Short-term ef?fects of air pollution on acute myocardial infarctions inShanghai，China，2013-2014[J].Journal of Geriatric Cardi⁃ology，2016，13：132-137.

[15] Zhang Y，Wang SG，Ma YX，et al.Association between ambi⁃ent air pollution and hospital emergency admissions for re⁃spiratory and cardiovascular diseases in Beijing：a time se⁃ries study[J].Biomed Environ Sci，2015，28（5）：352-363.

[16]Samoli E，Aga E，Touloumi G，et al.Short-term effects of ni⁃trogen dioxide on mortality：an analysis within the APHEAproject[J].Eur Respir J，2006，27（6）：1129-1138.

[17]Jalaludin B，Morgan G，Lincoln D，et al.Associationsbe⁃tween ambient air pollution and daily emergency depart⁃ment attendances for cardiovascular disease in the elderly（65+years），Sydney，Australia[J]. J Expo Sci Environ Epi⁃demiol，2006，16（3）：225-237.

[18]Weichenthal S，Lavigne E，Evanss G，et al.Ambient PM2.5and risk of emergency room visits for myocardial infarction：impact of regional PM2.5 oxidative potential：a case-cross⁃over study[J]. Environmental Health，2016，15（1）：46.

[19] Meng X，Ma YJ，Chen RJ，et al.Size- fractionated particlenumber concentrations and daily mortality in a Chinese city[J].Environ Health Perspect，2013，121（10）：1174-1178.