鹽城市空氣污染物對手足口病發生風險的影響研究

盧小敏，儲海燕，吳冬梅，孫中友

(1.南京醫科大學公共衛生學院，江蘇 南京 211166；2. 江蘇醫藥職業學院，江蘇 鹽城 224005；3. 鹽城市疾病預防控制中心，江蘇 鹽城 224000)

近年來，全球范圍內的大氣污染已經愈加嚴重，嚴重危害了人群健康，是全世界面臨的重大挑戰之一。相關研究表明，大氣污染能顯著增加多種疾病(如肺癌、心血管疾病和呼吸系統疾病)的發病率，進而提升人群死亡的風險[1-2]。目前，隨著國內大氣環境的不斷惡化，同時伴隨多種傳染病的大流行，大氣污染和傳染病相關性的研究已經逐漸成為研究的重點[3]。手足口病是以手、足、口腔等部位皰疹或丘疹為主要表現的急性傳染病，可能導致嚴重并發癥(如肺炎)甚至死亡。該病多發生于學齡前兒童，尤以3歲以下年齡組發病率最高。中國手足口病疫情近年來呈現發病強度高、高峰持續時間長、疫情分布廣泛等特點[4]。影響手足口病流行的原因很多，與人口居住密度、流動人口、居住環境、自身免疫力、衛生習慣及預防意識等因素有關。環境因素是影響傳染病流行過程的重要條件，大氣污染是環境因素中重要的組成部分。然而，大氣污染物與手足口病的關聯研究較為匱乏，關系尚不明確。因此，本研究中，基于時間序列分析法，采用廣義相加模型評價2005-2015年鹽城市內各區縣空氣污染物可吸入顆粒物(PM10)、二氧化硫(SO2)和二氧化氮(NO2)與手足口病發病之間的關系，為疾病防控、改善公眾健康提供科學依據。

1 資料與方法

1.1資料及來源

分別收集鹽城市9個區縣的手足口病發病信息、同期的空氣污染物濃度(PM10、SO2和NO2)和氣象資料(平均溫度及相對濕度)。由于部分區縣的資料不完整，故各個區縣的收集時限不一致，具體如下：濱海縣(2008年1月-2015年12月)、大豐區 (2005年1月-2015年12月)、東臺市(2005年1月-2015年12月)、阜寧縣 (2010年1月-2015年12月)、建湖縣(2009年4月-2015年12月)、射陽縣(2005年1月-2015年12月)、響水縣(2008年6月-2015年12月)、鹽都區(2005年1月-2015年12月)、亭湖區(2005年1月-2015年12月)。手足口病資料來源于鹽城市疾病預防控制中心疾病預防控制信息系統，空氣污染物資料來源于所在城市環境空氣質量監測中心，氣象資料來源于美國國家海洋和大氣局。

1.2研究方法

1.2.1描述性分析

1.2.2相關分析

采用Spearman相關系數來分析9個區縣空氣污染物及氣象資料的關系。

1.2.3廣義相加模型

在控制氣象因素、時間趨勢及“星期幾效應”的混雜因素影響下，將PM10、SO2和NO2濃度作為變量引入模型，分別對9個區縣進行單污染物及多污染物模型的構建，分別觀察其對手足口病發生風險的影響。居民每日手足口病發病數近似泊松分布。本研究采用時間序列的廣義相加模型，一般公式為：

log(μi)=βXi+as.factor(DOW)+s(time,df)+s(temperature,df=3)+s(humidity,df=3)+intercept式中: μi為第i日手足口病的預測發病數；Xi為第i日大氣污染物濃度，β為其回歸系數；as.factor星期啞元變量(day of the week，DOW)；temperature和humidity分別是溫度和濕度，基于相關文獻，其自由度均設為3[5]；time為日期，基于赤池信息準則(Akaike Information Criterion， AIC)及殘差獨立原則[6]估計時間趨勢的自由度，最終預計為40時誤差最小，因此日期的自由度設為40；s代表樣條平滑函數；intercept為截距項。

1.2.4 Meta分析

對9個區縣的單污染模型和多污染模型的結果進行Meta分析，基于異質性檢驗的結果選擇不同的的效應模型(固定效應模型：Q檢驗P>0.05；隨機效應模型：Q檢驗P<0.05)，從而獲取空氣污染物對鹽城市內手足口病發病風險的綜合影響。

1.3統計學方法

數據庫的建立采用Epi Data 3.1雙軌錄入，描述性分析、相關分析、單污染及多污染廣義相加模型構建及Meta分析均采用R3.3.2軟件完成。檢驗水準為0.05(雙側檢驗)。

2結果

2.1基本情況

2005-2015年鹽城市各區縣手足口病發病情況見表1，結果表明，病例主要分布于小于3歲的兒童中，男性多于女性，鹽都區和亭湖區病例占的比重較大,見表1。

表1 鹽城市內各區縣手足口病發病情況Table 1 Incidence of HFMD in various districts and counties of Yancheng City

注：*不同地區收集時間有差異。

2.2大氣污染物濃度與氣象因素的相關性分析

9個區縣內大氣污染物濃度與氣象因素的Spearman相關分析結果見圖1。結果提示，PM10、SO2、NO2兩兩存在正相關關系(r>0，P<0.05)。總體上來說，三種污染物與平均溫度和相對濕度存在負相關關系(r<0，P<0.05)，僅觀察到射陽縣的NO2與平均溫度存在正相關(r=0.02)，但關聯系數卻不具有統計學意義(P>0.05)。

圖1鹽城市各區縣空氣污染物濃度和氣象因素的Spearman相關系數圖
Fig.1 Spearman correlation coefficient of air pollutant concentration and meteorological factors in counties of Yancheng City

2.3大氣污染物對手足口病發生風險的影響

在9個區縣中，分別采用單污染模型評價空氣污染物(PM10、NO2和SO2)與手足口病發生風險的關聯強度，之后，對9個區縣的結果進行Meta分析，進一步評定綜合效應,見圖2。結果提示，NO2和SO2與手足口病發生的關聯在當日的強度最大，其后逐漸變弱。滯后兩天(lag2)時，日均濃度每上升10μg/m3，PM10、SO2和NO2可分別導致鹽城市居民手足口病發生風險增加0.38%、1.98%及1.59%，關聯均有統計學意義(95%CI：0.03%～0.73%，Z=2.15，P=0.03；95%CI：0.34%～3.65%，Z=2.36，P=0.02；95%CI：0.53%～2.66%，Z=2.94，P=0.03)。

進一步探索在滯后兩天時(lag2)9個區縣多污染物模型的Meta分析結果，見表2。結果表明，當一種或多種污染物引入模型后，NO2對手足口病發病的影響差異始終存在統計學意義(雙污染模型：調整PM10：Z=2.73，P=0.06；調整SO2：Z=2.84，P=0.04；三污染模型：Z=2.64，P=0.08)。

圖2空氣污染物每上升10μg/m3手足口病發生風險增加百分比的Meta分析結果
Fig.2 Meta-analysis of percent increase in risk of HFMD per 10μg/m3increase of air pollutants

表2 空氣污染物每上升10μg/m3手足口病發生風險增加百分比的多污染模型Meta分析結果Table 2 Multi-pollution model meta-analysis results of percent increase in risk of HFMD per 10μg/m3 increase of air pollutants

注：*P< 0.05。

3討論

空氣污染-發病效應關系常采用暴露-效應關系和滯后效應研究方法，統計方法多采用廣義相加穩健泊松回歸模型和分布滯后模型，其中基于廣義相加泊松回歸模型在多個城市和國家被廣泛采用。在該模型中控制混雜因素如季節周期變化、長期趨勢、氣候變化、周天數等的影響，常以相對危險度表達模型的結果。即大氣污染物濃度每增加若干單位，會造成每日超死亡人數的數量。故本研究采用的是時間序列的Poisson廣義相加模型進行分析。

3.1手足口病發病情況

2005-2015年鹽城市手足口病病例主要分布于小于3歲的兒童中，男性多于女性，這與2008-2011年中國大陸手足口病流行特征基本一致[4]。鹽都區和亭湖區病例占的比重較大，可能與這兩個區是鹽城市經濟較發達且人口密度大的地區有關，胡躍華等[4]基于空間分布研究表明，手足口病高發大多數集中在發達地區。

3.2大氣污染物濃度與氣象因素的相關性

PM10、SO2、NO2兩兩間存在正相關關系，而三種污染物與平均溫度和相對濕度存在負相關關系，可見空氣污染物與氣象因素存在固有的理化特征，提示在研究大氣污染物對人群健康影響時，氣象因素是重要的混雜因素。因此，為了估計大氣污染對手足口病發病的獨立作用，采用了Poisson廣義相加模型控制氣象因素的混雜作用，多污染物模型控制不同污染物間的混雜作用。

3.3大氣污染物對手足口病發生風險的影響

對鹽城市2005-2015年近10年的大氣污染物PM10、NO2和SO2濃度與手足口病發生風險的單污染模型分析結果發現，滯后兩天(lag2)時，PM10、NO2和SO2濃度的升高對手足口病發病風險的增加均有統計學意義；同時，多污染物模型結果表明，當一種或多種污染物引入模型后，NO2對手足口病發病的影響差異始終存在統計學意義。本研究與僅有的少量同類研究結果部分一致。

宋捷[7]通過回歸方程研究2005-2009年蘭州市大氣污染和氣象因素對手足口病發生的交互影響，研究顯示夏季相對濕度和PM10對手足口病具有一定交互影響，PM10濃度越高、相對濕度越低，手足口病就診人數越多。但Huang等[8]利用分布式滯后非線性模型來評估2012-2014年寧波市溫度和PM10對手足口病發病的影響，研究顯示手足口病的發生率與PM10水平沒有顯著相關性。本研究與其研究結果不一致，究其原因，認為可能與采用不同的統計模型以及不同城市空氣污染物類型、污染程度、人群易感性等因素有關。本研究時間跨度近10年，研究的地區鹽城人口基數大，采用的是時間序列的Poisson廣義相加模型，控制了氣象因素、時間趨勢及“星期幾效應”混雜因素，以上因素可能會減少結果偏移的程度。

綜上所述，本研究揭示了鹽城市內空氣污染物(PM10、SO2和NO2)可能會導致手足口病的風險增加，為空氣污染物與手足口病發生之間的關系提供了新的定量證據，在今后的研究中應進一步完善數據的收集，并在研究方法上有所創新，在多個城市中探索和驗證空氣污染物對手足口病發生的影響，從而更好地為疾病防控、改善公眾健康提供科學依據。

[1]Beelen R, Raaschou-Nielsen O, Stafoggia M,etal. Effects of long-term exposure to air pollution on natural-cause mortality: an analysis of 22 European cohorts within the multicentre ESCAPE project[J]. Lancet, 2014, 383(9919):785-795.

[2]Raaschou-Nielsen O,Andersen Z J,Beelen R,etal.Air pollution and lung cancer incidence in 17 European cohorts: prospective analyses from the European Study of Cohorts for Air Pollution Effects (ESCAPE)[J].Lancet Oncol,2013,14(9):813-822.

[3] Huang L, Zhou L, Chen J,etal. Acute effects of air pollution on influenza-like illness in Nanjing, China: a population-based study[J]. Chemosphere, 2016, 147: 180-187.

[4]胡躍華,肖革新,郭瑩,等.2008-2011年中國大陸手足口病流行特征分析[J].中華疾病控制雜志,2014,18(8):693-697,747.

[5]Lu F,Zhou L,Xu Y,etal.Short-term effects of air pollution on daily mortality and years of life lost in Nanjing, China[J].Sci Total Environ,2015,536:123-129.

[6] 張云權, 朱耀輝, 李存祿,等. 廣義相加模型在R軟件中的實現[J]. 中國衛生統計,2015,32(6):1073-1075.

[7]宋捷.大氣污染和氣象因素對傳染病的交互影響[D].蘭州:蘭州大學,2015.

[8]Huang R,Bian G,He T,etal.Effects of meteorological parameters and PM10 on the incidence of hand, foot, and mouth disease in children in China[J].Int J Environ Res Public Health,2016,13(5):E481.

[專業責任編輯：楊文方]