重慶市2014—2019年二氧化氮（NO2）與眼科門診就診人數關系的時間序列分析

【摘要】 目的 分析重慶市2014—2019年二氧化氮（NO2）質量濃度與眼科門診就診人數之間的關系，為治理大氣污染、保護眼部健康提供科學依據。方法 收集重慶市2014—2019年大氣污染物[NO2、顆粒物（PM10和PM2.5）、二氧化硫（SO2）、一氧化碳（CO）和臭氧（O3）]的日平均質量濃度、氣象因素（平均氣溫和平均相對濕度）及重慶市醫科大學附屬第一醫院眼科門診逐日就診人數，基于廣義相加時間序列模型分析NO2質量濃度與眼科門診就診人數之間的關系及滯后效應。結果 重慶市2014—2019年NO2日平均質量濃度為（40.88±15.06）μg/m3，重慶市醫科大學附屬第一醫院眼科日均門診就診人數為（198±111）例。NO2質量濃度每增加10 μg/m3，當天眼科門診就診人數增加1.96%（95%CI 0.85%～3.08%）。結論 NO2質量濃度的提高可能增加重慶市居民眼科疾病發生風險，可通過控制環境中NO2質量濃度來改善空氣質量，保護人體眼部健康。

【關鍵詞】 空氣污染；二氧化氮；眼科疾病；門診就診人數

文章編號：1672-1721（2024）31-0011-04" " "文獻標志碼：A" " "中國圖書分類號：R122

眼是人類重要的感覺器官之一。人類的大腦可以通過眼部獲取約80%的知識和記憶。若眼部器官損傷或者病變，人體借助眼部器官接收外部信息的能力也會受到影響[1]。研究顯示，全球由于失明和視力喪失導致的殘疾調整壽命年（disability adjusted life years，DALYs）從1990年的1 244萬人年迅速增長到2019年的2 256萬人年，遺傳和環境因素都可能是視力障礙的誘因[2-3]。環境因素存在諸多可變性，不同環境因素會對人群健康產生不同的影響，環境因素與眼部器官關系值得進一步研究及探討。

空氣污染是一個全球性的公共衛生問題。許多流行病學研究表明，空氣污染導致各類疾病的門診就診量增加，甚至造成患者死亡[4-5]。NO2是主要的大氣污染物之一，空氣中大多數NO2由燃料燃燒和車輛排放產生[6]。有研究證實，NO2暴露與呼吸疾病之間存在正相關關系[7-8]。然而，目前涉及NO2暴露對眼睛健康影響的研究甚少[9]。有國外文獻顯示空氣污染與干眼癥之間存在一定聯系，但關于空氣污染和眼部器官健康損害的流行病學證據仍然有限[10]。

重慶市位于中國西南部，是長江上游地區的經濟中心，城市四面環山、依山傍水，地貌以丘陵、山地為主，具有全國獨特的地理環境。自重慶市實施“清潔能源”工程、“五管齊下”凈空工程、“退二進三”區域產業結構調整政策、強力推進環保“四大行動”以來，重慶市主城區先后建成無煤區，機動車成為氮氧化物的主要排放源[11]。據統計，截至2022年3月底，北京市汽車保有量超過600萬輛，成都市、重慶市汽車保有量超過500萬輛，重慶市成為全國汽車保有量排名前3位的城市[12]。在重慶市獨特地理環境下，人們受益于社會經濟發展的同時，其健康可能受到NO2的影響。本研究分析重慶市NO2質量濃度與眼科系統疾病的相關性，了解NO2暴露有關的健康損傷效應，為制定更有針對性的預防保健策略、減少空氣污染的健康危害提供流行病學證據。

1 資料與方法

1.1 資料來源

眼科就診資料來源于重慶市醫科大學附屬第一醫院的醫院信息系統，包括2014—2019年記錄的眼科門診每日就診情況，并按照世界衛生組織制定的國際疾病分類第10版（ICD-10）進行分類。空氣污染物相關資料和氣象資料來源于重慶市生態環境局公布的相關數據，大氣污染物指標包括NO2、PM10、PM2.5、SO2、CO和O3，氣象指標包括日均溫度和相對濕度。

1.2 統計學方法

在本次研究中，使用Excel 2010整理居民因眼科門診就診量、大氣污染物和氣象因素數據，通過平均值（x±s）、最小值、最大值和百分位數（P25、P50、P75）指標對數據進行統計描述；采用Spearman相關分析變量間的相關性，檢驗水準為α=0.05。使用R4.1.1軟件利用“mgcv”包進行時間序列分析，計算NO2質量濃度每升高10 μg/m3時居民因眼科疾病就診增加的超額危險度（excess risk，ER）及95%置信區間（confidence interval，CI）。采用廣義相加模型分析眼科門診就診人數與NO2質量濃度之間的相關性。廣義相加模型公式如式（1）所示。

logE（Yt）=βZt+ns（time，df）+ns（temperature，df）+ns（RH，df）+DOW+intercept" " " " " " " （1）

式中：Yt為觀察日t日當天門診就診人數；E（Yt）為觀察日t日就診人數的數學期望值；β為回歸系數；Zt為t日NO2質量濃度；DOW為“星期幾效應”啞變量；ns為自然樣條平滑函數；df為自由度，自由度的選擇依據赤池信息準則確定。日均溫度、日均相對濕度采用自然樣條平滑函數擬合。

本研究根據日均氣溫和相對濕度對眼科門診就診量影響的特點，分別選擇6和3作為自由度納入模型，分析NO2質量濃度對眼科門診就診人數的當日（lag0）、單日滯后（lag1—lag3）及平均滯后效應（lag01—lag03）。在分析大氣污染物NO2對眼科門診就診的滯后影響時，選擇其中最顯著的效應日，建立雙污染物模型以判斷模型的穩定性。為了更好地分析NO2質量濃度對眼科門診就診人數的影響，本研究根據數據繪制了NO2質量濃度與眼科門診就診人數之間的暴露-反應關系曲線。

2 結果

2.1 描述性分析

大氣污染物資料顯示，重慶市2014—2019年NO2日平均質量濃度為（40.88±15.06）μg/m3，略超過國家二級標準40 μg/m3；PM10日平均質量濃度為（80.10±47.65）μg/m3，超過國家二級標準70μg/m3；PM2.5日平均質量濃度為（54.45±36.37）μg/m3，超過國家二級標準35 μg/m3；O3、SO2和CO日平均質量濃度未超過國家二級標準。眼科門診資料顯示，眼科日均門診就診人數為（198±111）例。氣象資料顯示，重慶市日均溫度為（19.50±7.65）℃，平均相對濕度為（76.87±12.98）%。具體數據見表1。

2.2 大氣污染物與氣象因素之間的相關性分析

Spearman相關性分析結果顯示，NO2與PM10、PM2.5、CO質量濃度之間存在正相關關系（r=0.552、0.530、0.548），而NO2與溫度、相對濕度之間存在負相關關系（r=-0.226、-0.050），且以上關系在α=0.05的水平上均具有統計學意義（P＜0.05）。

2.3 時間序列分析

時間序列分析結果如圖1所示。NO2質量濃度對眼科門診就診人數的單日滯后效應在lag0時最大，隨后呈現逐漸下降的趨勢。在lag0時NO2質量濃度每增加10 μg/m3，居民因眼科疾病就診風險增加1.96%（95%CI 0.85%～3.08%）。平均滯后效應在lag01和lag02時具有統計學意義，NO2質量濃度每增加10 μg/m3，居民因眼科疾病就診風險分別增加1.93%（95%CI 0.62%～3.23%）、1.87%（95%CI 0.40%～3.35%）。

2.4 雙污染物模型結果

選擇效應最強的lag0條件下構建雙污染物模型，觀察單污染物模型（NO2）和不同雙污染物模型（NO2+O3、NO2+PM2.5、NO2+PM10、NO2+SO2、NO2+CO）對眼科門診就診人數增加的ER及95%CI的影響。從圖2可以發現，在引入PM2.5、PM10、SO2、O3、CO后，NO2質量濃度對人群非意外死亡的影響變化均沒有顯著變化。

2.5 暴露-反應關系

重慶市2014—2019年NO2質量濃度與眼科門診就診人數的暴露-反應曲線見圖3。從圖3可以看出，當NO2質量濃度在0～70 μg/m3時，隨著NO2質量濃度升高，因眼科疾病就診的風險升高；當NO2質量濃度高于70 μg/m3時，因眼科疾病就診的風險隨NO2質量濃度的升高而呈現下降趨勢。

3 討論

通過對重慶市2014—2019年大氣NO2質量濃度進行分析，發現重慶市NO2質量濃度仍處于國家限值水平內，偶有超過二級標準的情況發生，但遠超世界衛生組織發布的最新指南標準（10 μg/m3）。通過時間序列分析發現，NO2質量濃度的增加與眼科門診就診人數之間存在相關性且具有統計學意義，尤其是暴露當天NO2質量濃度對眼科門診就診人數的效應值最高。因此，研究重慶市NO2對人群健康的影響具有非常重要的意義。在單日滯后的情況下，NO2質量濃度每升高10 μg/m3，當日眼科門診就診的人數增加1.96%（95%CI 0.85%～3.08%）；在平均滯后情況下，NO2質量濃度每升高10 μg/m3，lag01和lag02時眼科門診就診人數分別增加1.93%（95%CI 0.62%～3.23%）、1.87%（95%CI 0.40%～3.35%），提示重慶市NO2質量濃度的升高會增加居民眼科疾病患病的風險，而且存在滯后效應，其滯后效應主要集中在第0日至第2日。通過查詢文獻研究發現，本次研究結果與既往研究報告的結果相似，即NO2質量濃度與干眼癥、結膜炎就診人數都具有一定相關性。例如，深圳的一項時間序列分析表示，NO2質量濃度每增加10 μg/m3，lag01和lag02條件下干眼癥疾病門診就診相關的相對危險度分別為1.062[95%CI（1.003，1.123）]、1.075[95%CI（1.009，1.147）][9]；山東泰安的一項時間序列研究顯示，NO2質量濃度與結膜炎就診人數也存在相關性，NO2質量濃度每增加10 μg/m3，結膜炎就診人數增加2.5%（95%CI 1.0%～4.0%）[13]；加拿大的一項病例交叉研究報告顯示，大氣污染物與結膜炎之間的關系因性別差異而不同，NO2和PM2.5增加了女性患結膜炎的急診就診次數，NO2、PM2.5、SO2和O3增加了男性因結膜炎而就診的次數[14]。

空氣污染物和眼科疾病之間存在相關性的原因可能為，眼睛暴露于污染的空氣中，空氣污染物可以通過誘發眼表炎癥、激活氧化應激反應、損傷角膜上皮屏障功能等多種致病機制，直接或間接導致淚膜穩定性下降和眼表損傷，出現眼紅、異物感、慢性疼痛、畏光、流淚、視力障礙等多種眼部不適癥狀。目前可以解釋空氣污染物和眼科疾病之間聯系的病理生理機制主要有以下幾方面：（1）較高質量濃度的NO2、SO2會降低淚液pH值而直接刺激眼睛[15-16]。（2）角膜和結膜僅由一層薄薄的淚膜保護，空氣污染物會損壞淚膜，淚膜的破裂可使角膜和結膜上皮直接暴露于空氣污染物中，進而使眼表面變得脆弱而導致眼部出現不適[17]。（3）大氣污染物可以引發或加強炎癥反應。研究顯示，當生活在嚴重空氣污染的環境中，居民的結膜杯狀細胞的數量和密度會增加[18]。在被粉塵污染的環境中生存的人角膜上皮細胞和結膜上皮細胞中白細胞介素-6和白細胞介素-8的表達增加[19]。（4）大氣污染物可以誘導人角膜上皮細胞和結膜上皮細胞的細胞毒性。有研究提出，柴油廢氣顆粒可以選擇性地誘導促炎細胞因子和黏蛋白的產生，進而導致人角膜上皮細胞和結膜上皮細胞產生毒性[20]。

在實際環境中，NO2污染物往往不是單一存在的。為了評估空氣中其他污染物是否會對NO2質量濃度與眼科門診就診人數之間的關系產生影響，本研究引入雙污染物模型分析其他空氣污染物（PM2.5、PM10、CO、O3、SO2）對NO2質量濃度與眼科門診就診人數間關系的影響。雙污染物模型研究結果顯示，NO2的短期暴露會使眼科門診就診人數增加，在調整污染物PM2.5、PM10、CO、O3、SO2后結果均無顯著變化，表明NO2對眼科門診就診人數可能具有獨立的健康效應。O3和SO2的引入導致NO2對眼科門診就診人數的效應略微下降，這可能與污染物的相互作用有關，也可能與共線性有關。為了定量分析NO2質量濃度與眼科門診就診人數之間的關系，本研究建立了暴露-反應關系曲線，結果表明NO2質量濃度在0～70 μg/m3時，隨著NO2質量濃度升高，眼科疾病發生風險增加，提示短期暴露于高質量濃度NO2會對人體健康造成威脅。

本研究依舊存在需要改進的方面。本研究以環境監測站點的NO2監測質量濃度代表研究對象的平均暴露水平，多數研究對象的主要活動場所為室內，忽略了室內室外NO2質量濃度可能存在差異，易導致暴露評估中的測量誤差；本研究僅分析了NO2質量濃度對眼科門診就診人數的影響，未研究住院率、死亡等指標，還需進一步全面分析NO2對眼科系統健康的影響；本研究屬于生態學研究，基于人群水平的數據，無法避免生態學謬誤的可能性。

綜上所述，本研究表明重慶市NO2短期暴露會導致人群眼科疾病發生風險增加，而且存在滯后效應。未來重慶市需加強NO2污染的監測和治理，對公眾開展預防空氣污染危害的健康教育，以維護環境安全和居民健康。

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（編輯：徐亞麗）

基金項目：重慶市九龍坡區科技計劃項目（2019-03-012-Y）；重慶市首批公共衛生重點學科（專科）建設項目（YWBF2022072）

作者簡介：熊 飛（1986—），男，重慶人，碩士，副主任醫師，主要從事環境衛生及營養與食品安全方面的研究。

通信作者：肖 倫（1973—），男，四川射洪人，本科，主任技師，主要從事環境衛生及營養與食品安全方面的研究。