2017～2019年蘭州市大氣污染物對居民循環系統疾病急性效應

范浩強 陳瑞 龐勇 謝明軍 崔建偉 孫建云

摘要：目的：分析蘭州市大氣污染物（PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3）對居民循環系統疾病的急性影響。方法：收集2017～ 2019年蘭州市居民循環系統疾病日氣象資料、空氣污染物濃度和應急資料，進行描述性分析。利用泊松回歸（GLM）的廣義線性模型對時間的長期趨勢、季節趨勢、氣象因素和假期效應進行控制，分別對日循環系統中的 PM2.5、PM10、SO2、NO2、 O3和疾病急救數進行單污染物建立模型分析、滯后效應（lag1～ lag3）分析和累積滯后效應（lag01～ lag03）分析，計算污染物濃度每增加10 g 。結果：2017～ 2019年，蘭州市 PM10、PM2.5、SO2、NO2和 O3 日濃度分別為45 g/m3、107 g/m3、13 g/m3、54 g/m3? 和 123 g/m3，循環系統疾病平均急救次數為7 次。污染物濃度每增加10 g/m3，PM2.5（lag03）、PM10（lag03）、SO2（lag03）和 NO2? （lag03）可使循環系統疾病急救次數分別增加2.42次（95% CI：0.58%～ 4.27%）和0.49次（95%）。結論：蘭州市大氣污染物 PM2.5、PM10、SO2和 NO2對居民循環系統疾病突發事件有急性影響。

關鍵詞：大氣污染;循環系統疾病;時間序列分析

中圖分類號：R12?????????????????????????????????????;?????? 文獻標志碼：A

近年來，空氣顆粒物污染與人群健康的危害關系研究逐漸升溫。隨著社會經濟的快速發展，工業、交通、能源排放的污染物急劇增加，大氣污染日益嚴重，空氣質量問題引起全社會的高度關注。持續惡化的空氣質量不僅影響人們的正常生活，對人的身心健康也產生極大的威脅。目前國內外學者主要致力于對空氣污染引起的呼吸系統疾病和循環系統疾病的研究。 2016年世界衛生組織（WHO）評估研究顯示，目前全球92%的地區，其中大部分發展中國家居民的生活環境超過空氣質量導則限制標準[1 ]。目前，國內外研究者采用應急呼叫醫療救援等相關事件的信息作為空氣污染對人群急性健康影響的評估指標。已有大量研究表明，大氣顆粒物污染情況對心血管疾病的死亡人群、門急診以及入院等急性效應存在一定影響[2-6]，但目前氣態污染物對人群健康的影響研究還是相對較少。蘭州四季分明，每年11月至次年3 月為采暖期，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氣污染貢獻率遠大于其他季節。有學者曾研究了1986 ～2012年蘭州市空氣質量變化趨勢，證明采暖期的煤煙塵污染仍是空氣顆粒物污染防治的重點。蘭州還是一座以石化、冶金、機械工業為主要產業的工業城市，空氣污染全年都很嚴重。尤其是西固區石化工業企業集中，加之冬季風速小、靜風天氣多，逆溫層厚、強度大，大氣層結構穩定，蘭州地形屬于山谷盆地地形，一系列地理限制和特殊的氣象條件使空氣污染物難以擴散，造成蘭州市局部區域大氣污染嚴重。

研究顯示，蘭州空氣治理的難點還是集中在顆粒物與臭氧兩方面，對這兩項的集中控制已成為改善蘭州市空氣質量的重點和難點。目前，政府積極扶持大氣污染防治專項整治、監督工作，強化各區域聯防聯控機制。扶持開展大氣污染防治公關科研等項目，逐步建立大氣污染防治法規標準體系，空氣污染物與居民緊急呼救的相關性研究。在2014～ 2018年蘭州市居民死因構成比例研究中發現，六大死因構成比例由高到低依次為循環系統疾病、惡性腫瘤、呼吸系統疾病、傷害、內分泌、營養和代謝性疾病及消化系統疾病。

因此，本研究通過2017年 1月至2019年 12月空氣污染物和循環系統疾病緊急呼叫事件的急性影響，為蘭州市當地大氣污染控制管理和醫療應急救援預案制定、提供依據。

1 資料和方法

1.1 急救數據

2017年 1月 1日到2019年 12月 31日的蘭州市居民逐日循環系統疾病應急呼叫信息，數據均來自于蘭州市醫學應急指揮中心，主要負責蘭州市內的應急調度以及應急呼叫信息全面監測，該急救監測系統已覆蓋蘭州市主城區，主要包含6個直屬中心和15個醫院網點。?? 1.2 空氣污染和氣象數據

收集同一時期蘭州市每日空氣污染數據和氣象指標數據。從蘭州市環保局收集蘭州市大氣污染物數據，主要有PM2.5、PM10、SO2、NO2和O3。從氣象局收集蘭州市氣象數據，指標包括日均氣壓、溫度、濕度、風速等。

1.3 統計分析

1.3.1?? 統計分析方法

將蘭州市2017～ 2019年氣象因素和污染物濃度作出描述性統計分析，是否存在相關關系。

1.3.2? 回歸模型分析

用各種空氣污染物對循環系統疾病急診患者數量的影響建立半參數廣義可加模型。每天不同種類的空氣污染引發的循環系統疾病患者人數相對于整體居民數來說，則是一個小概率事件，它的分布類似于泊松分布[7-8]。

2 結果

2.1 描述性統計分析

2017年 1月 1日至2019年 12月 31日蘭州市氣象

指標、大氣污染物及居民循環系統疾病日均急救情況的描述性統計結果見表1 所列。結果表明，蘭州市大氣中主要污染物 PM2.5、PM10、NO2的年均濃度高于國家空氣質量二級標準[9-10] 。3年間應急呼叫總人數為128035人，其中0 ～14歲 4795人（3.75%），16～ 64歲 74610人（58.27%），65歲及以上48630人（37.98%），因循環系統疾病進行應急呼叫的人數為7 221人 （5.64%），男女性別比為1.34。

2.2 空氣污染物及氣象因素間的相關性

相關性分析結果見表2 所列，各個污染物濃度值與日均溫度、相對濕度和風速均具有負相關（P<0.01）; O3與溫度具有正相關，與相對濕度呈負相關（P<0.01）;PM2.5、PM10、SO2、NO2呈明顯的正相關，但與O3呈負相關（P<0.01）。

2.3 大氣污染物與日急救人數關系的研究

2.3.1?? 單污染物模型分析

空氣污染物與居民循環系統疾病急救風險的分析結果見表3 所列，大氣污染物濃度每升高10μg/m3， PM2.5（lag0）、PM10（lag0）、NO2（lag0、lag3）可導致居民循環系統疾病急救數分別增加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%）。累積滯后效應分析結果顯示 PM2.5、PM10、NO2和 SO2污染的累積效應（lag03）顯著高于單日的滯后效應（lag0～lag3），O3對居民循環系統疾病的影響在單日和累積滯后效應中均沒有統計學意義。

2.3.2? 雙污染物模型分析

由表4 可見，結合單污染物模型，選擇單個污染物對循環系統疾病急性效應影響最為顯著的滯后時間，以累積滯后當天和滯后3d 的平均濃度建立雙污染物模型，控制各污染物之間的關聯效應，分析結果顯示，所有單污染物在引入另外一種污染物后，各污染物對人群循環系統疾病急救影響效應消失（P>0.05）。

3 討論

近年來，空氣顆粒物污染與人群健康的危害關系研究逐漸由大粒徑的懸浮性顆粒物（TSP）、可吸入性顆粒物（PM10）轉向細小顆粒物（PM2.5）。有研究表明，顆粒物粒徑越小，對人體引起的危害越大[11] 。本研究采用時間軸的研究方法，定量評估了2017～ 2019年蘭州市大氣污染物（PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3）與居民循環系統疾病應急接診量之間的暴露—反應關系。有文獻記載[12-14] ，SO2、PM2.5、PM10、NO2與人群循環系統疾病的發生率和死亡病例有一定的關系。研究表明短期或者長期暴露于空氣污染的環境下，有引起心律失常、心力衰竭、心肌缺血等癥狀的可能。本研究結果顯示， PM2.5、PM10、SO2、NO2均對居民循環系統疾病應急接診存在顯著的急性效應，且 SO2污染引起的循環系統疾病應急接診的風險最高，PM10最低。SO2污染引起的累積滯后效應比較突出，且持續性也較明顯，最高效應值出現在 lag03水平。本研究表明，環境中二氧化硫濃度每上升10μg/m3，會使 lag03的居民心血管疾病應急呼叫的時間風險上升4.79%（95%CI：0.03%～ 9.58%）。這與 Zhang Y 等人在北京市空氣 SO2與心血管疾病接診時間序列相關研究中，SO2濃度每升高10μg/m3，在 lag5居民心血管疾病急診就診的風險值增加1.56%[15]的結果相一致，表明空氣中 SO2濃度的升高與高鐵血紅蛋白、硫血紅蛋白、紅細胞滲透脆性升高有關[16]。

近年隨著環保技術的提高，來自工業和居民生活的固定污染源所占比重得以控制和下降，但隨著汽車保有量的快速增長，汽車污染的嚴重性正在日益增加。汽車大氣污染物源主要來自機動車尾氣的排放， CO、NO2、NOx 和 O3 這幾類是目前比較明確的汽車尾氣排放物。本研究結果顯示 NO2 和 O3 年均濃度逐年升高，逐漸成為蘭州市區主要空氣污染源之一，主要有可能的原因是近年來蘭州市民汽車使用量達到了80.46萬輛，較往年增加了30.87%。大氣中 NO2與其他顆粒物、一氧化碳、二氧化硫等有較為一致的空間分布[18]。本研究結果表明，每當大氣中NO2的濃度上升10μg/m3，當天居民循環系統疾病應急呼叫事件的發生率就會增加 1.70%。有研究表明，NO2污染濃度與循環疾病急診效應間存在顯著性相關[17]，NO2污染濃度的升高與血漿纖維蛋白、血小板數目的升高也具有相關性[18]。

由于 PM10進入人體后可能會引起一系列炎癥反應和凝血功能障礙及心肌缺血等心血管反應[ 17-18]。 PM2.5會直接深入肺泡，引起肺泡上皮局部的氧化應激反應[19]，會改變血液組成成分，從而引起心肌缺血，導致心臟的功能改變和心血管急性反應。本研究結果顯示 PM2.5、PM10、濃度每升高10μg/m3，可使當天居民循環系統疾病為主導的應急呼叫事件分別增加0.49%、 2.42%。

在近5 年的調查分析中，循環系統疾病的死亡潛在減壽率位居第一，提示今后應重視早檢查、早發現、早治療，以降低循環系統疾病的發生和死亡，在強化治理措施，加強監督協查治理空氣污染的同時，合理膳食、戒煙限酒、加強鍛煉的健康生活方式也是綜合防控的根本。蘭州市居民的主要死因是慢性非傳染性疾病和傷害，各部門及居民應加強對防控慢性非傳染性疾病、傷害的重視，積極開展相關預防控制行動，降低其對生命和健康帶來的威脅，延長壽命，提高生活質量。

本研究存在一定的局限性：（1 ）本論述研究方法本質上屬于生態學研究，無法從根本上排除生態學謬誤。（2）本研究分析的蘭州市居民循環系統疾病信息依賴于蘭州市醫學應急指揮中心監測系統的疾病診斷內容，并沒有對其根據國際疾病診斷編碼進行系統分類，所以無法進一步討論單病種疾病的敏感性。（3）本研究將呼叫時間等同于發病時間，雖然居民應急呼叫信息統計較為全面用于門急診和住院醫療，但不排除患者在發病后延遲呼叫的情況。（4）本論述計算分析使用的數據是基于全市的污染物水平進行，并沒有涉及個體接觸或暴露，所以無法分析個體暴露的差異性。

本論述主要分析了 PM2.5、PM10、NO2、SO2、O3等大氣污染物對循環系統疾病影響的急性效應，利用并統計蘭州本地的急救信息系統中應急呼叫信息、人口健康數據以及環境質量監測數據作為分析指標，具有良好的代表性。通過對單日滯后和累積滯后效應的研究，表明蘭州本地大氣中 PM2.5、PM10、SO2、NO2等污染濃度與居民循環疾病急救事件發生風險之間存在著急性效應關系，可為空氣污染對人群的健康管理提供參考。

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