随着经济的发展和城市化进程的加快,空气污染发生频次增多、波及范围扩大,空气污染对人群健康的影响已成为重要的社会公共卫生问题[1-3]。医院门诊量信息覆盖的人群范围较广,且就诊的原因多由于急性身体不适而就诊,较为适合研究空气污染的急性健康影响。有研究显示雾霾期间医院呼吸系统、循环系统就诊量增多[4-5],但银川处于西北偏远地区,污染类型、污染程度及污染物成分及经济发展水平与内地存在差异,不宜照搬其它地区的研究结果。儿童正处于生长发育阶段,对外界环境变化的影响更为敏感[6],且儿童出现身体不适时,更易引起家人的重视而及时就医,本研究通过收集银川市环保监测数据和妇幼医院儿内科门诊就诊资料,分析空气污染对儿内科日门诊量的影响,探讨空气污染对儿童健康的急性损害,并确定损害儿童健康的主要污染物指标,为空气污染健康风险评估、政策制定及大气污染的重点防治提供依据。
1 内容与方法 1.1 医院门诊资料医院门诊数据来自银川市妇幼保健院,该院是银川市规模最大的妇幼保健机构,本地病例较多,能够代表本地空气污染时妇幼医院的就诊情况。本研究所收集数据为该院2014年1月1日—2017年12月31日的小儿内科全部日门诊资料,依据《国际疾病分类第十版》(ICD10)对资料进行整理,采用Excel对数据进行查重清理。因该院意外伤害就诊于儿外科,所以儿内科数据能较好的反映空气污染与儿童急性健康损害之间的关系。该院儿内科疾病分为呼吸系统、循环系统、皮肤、眼和附器及其他疾病,因循环系统、皮肤、眼和附器及其他疾病的门诊人次较少,本次研究只分析儿内科呼吸系统疾病日门诊量。
1.2 空气污染物监测资料空气污染物监测数据来源于银川市环境保护局,所监测的空气污染指标包括可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)和臭氧(O3-8 h),本研究收集了2014年1月1日—2017年12月31日的逐日空气污染监测资料。
1.3 气象资料气象监测数据来源于银川市气象局,银川市城区共设3个气象监测站,所收集数据为3个气象站各个气象要素的日平均值,代表银川市城区的平均水平,所收集的气象指标包括温度、相对湿度、气压等。
1.4 统计方法采用SPSS 18.0和R3.5.1中的mgcv软件包对数据进行统计分析。对气象数据、空气污染物监测数据进行基本情况描述,包括均值±标准差、最小值、最大值、中位数和四分位数;采用Spearman相关分析对空气污染物与气象资料的相关性进行分析,采用双侧检验,检验水准α取0.05。
相对于总人群,去医院门诊就诊属于小概率事件,每日门诊量的分布近似服从Poisson分布,因此采用广义相加模型(Generalized Additive Model,GAM)分析空气污染对门诊量的影响,采用自然样条平滑函数对时间趋势、温度和湿度进行拟合,并控制“星期几效应”的影响。GAM模型如下:
$ \text{Log}\left[ E\left( Yt \right) \right]=\alpha +\Sigma \beta iZti+\Sigma sj\left( Xtj, df\ j \right)+DOW $ |
式中:Yt—观察日t当日的门诊人次;
E(Yt)—观察日t门诊人次的期望值;
Α—截距;
Β—回归系数,表示污染物浓度每升高单位浓度引起当日门诊量的增加;
Zti—观察日t污染物i的日平均浓度;
sj—样条平滑函数;
Xtj—时间变量、平均温度、平均相对湿度;
df j—自由度,根据赤池信息准则(Akaike Information Criterion,AIC)确定自由度的大小;
DOW—“星期几效应”的亚元变量。
2 结果 2.1 气象及空气污染物监测数据描述分析2014—2017年银川市大气PM10、PM2.5和NO2年平均浓度均超过《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)[7]中相应空气污染物二级浓度限值(表 1)。
指标 | X±s | 最小值 | 最大值 | 中位数 | 四分位数 | |
P25 | P75 | |||||
PM10/(μg/m3) | 111±65 | 23 | 880 | 96 | 73 | 131 |
PM2.5/(μg/m3) | 51±31 | 11 | 235 | 42 | 31 | 61 |
SO2/(μg/m3) | 53±53 | 3 | 348 | 30 | 19 | 66 |
NO2/(μg/m3) | 44±30 | 4 | 296 | 36 | 25 | 52 |
O3-8 h/(μg/m3) | 89±39 | 6 | 252 | 85 | 58 | 114 |
平均气温/℃ | 11±11 | -16 | 30 | 13 | 1 | 21 |
平均相对湿度/% | 51±17 | 15 | 97 | 49 | 37 | 62 |
2.2 空气污染物与气象要素间的相关分析
空气污染状况与气象条件的变化息息相关,表 2显示了2014—2017年银川市各空气污染指标与气象因素的相关性,因污染物浓度和气象数据均不符合正态分布,采用Spearman相关分析探讨气象条件变化与空气污染的相关性。Spearman相关分析结果显示,气温和气湿均与空气污染物浓度间存在相关性,因此在分析空气污染物的健康损害效应时要考虑气温和气湿的影响。
指标 | PM10 | PM2.5 | NO2 | SO2 | O3-8 h | 平均气温 |
PM2.5 | 0.81* | |||||
NO2 | 0.47* | 0.61* | ||||
SO2 | 0.44* | 0.54* | 0.59* | |||
O3-8 h | -0.22* | -0.42* | -0.54* | -0.56* | ||
平均气温 | -0.31* | -0.46* | -0.61* | -0.73* | 0.75* | |
平均相对湿度 | -0.17* | 0.16* | -0.01 | -0.14* | -0.25* | 0.04 |
注:“*”表示在检验水准α取0.05水平上相关系数有统计学意义(双侧) |
2.3 妇幼医院儿内科呼吸系统门诊量情况
2014—2017年银川市妇幼保健院小儿内科门诊量共计927 316人次,平均635人次/d,其中呼吸系统门诊量共计686 351人次,日均门诊量为470人次。小儿内科门诊量及呼吸系统门诊量的高峰期均出现在每年的11月—次年的2月(图 1)。
2.4 空气污染对儿内科呼吸系统日门诊量滞后效应分析
广义相加模型滞后效应分析结果显示,银川市大气PM2.5、PM10、NO2和SO2浓度每升高10 μg/m3对小儿内科呼吸系统日门诊量存在影响,其中PM2.5、PM10升高后第2日效应最强,分别为0.13%和0.09%,SO2升高当天效应最强,为0.39%,NO2升高后第1日效应最强,为0.46%;O3-h浓度的升高对儿内科呼吸系统日门诊量的影响不明显(图 2)。
2.5 空气污染对儿内科呼吸系统日门诊量累积滞后效应分析
广义相加模型累积滞后效应分析结果显示银川市大气污染物对儿内科呼吸系统日门诊量的影响趋势较为稳定,如图 3所示,PM2.5升高后第3日效应最强,然后呈递降趋势;PM10、NO2升高后对儿内科呼吸系统日门诊量的影响呈递增趋势,第7日效应最强;SO2升高后第4日效应最强,直至第7日影响趋势平稳;O3-8 h浓度的升高没有引起小儿内科呼吸系统日门诊量的增加。
3 讨论
儿童正处于生长发育阶段,免疫力低,呼吸系统发育尚不完善,更容易受到空气污染的影响,且近年来儿童呼吸系统疾病的发病率呈上升趋势,大气污染对儿童健康的影响越来越引起重视[8-9],因此本研究收集了2014—2017年银川市妇幼医院儿科日门诊量和本市的环保及气象监测数据,探讨银川市空气污染对儿童健康的影响。
既往较多研究大气污染对人群健康危害是关于大气PM2.5对人群健康的影响[10-11],本次研究涉及大气中5种污染物,PM2.5、PM10、SO2、NO2和O3-8 h。描述性分析发现,2014—2017年银川市大气PM10、PM2.5和NO2年平均浓度均超过《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)中相应空气污染物二级浓度限值。
气象因素中的温度、湿度均与这五种空气污染物间存在相关性,因此在考虑温、湿度及时间趋势的前提下采用了广义相加模型分析这五种空气污染物对日门诊量的影响。广义相加模型结果显示银川市大气PM2.5浓度每升高10 μg/m3,可引起日门诊量增加0.13%(lag2),这与既往较多的研究存在相似,也存在差异,王大虎等[12]研究显示PM2.5浓度每升高10 μg/m3,呼吸系统疾病日门诊量增加2.12%(lag2);陈浪等[13]研究显示PM2.5浓度每升高10 μg/m3,儿童呼吸系统疾病日门诊量增加0.22%(lag0);徐艳龙等[14]研究显示PM2.5浓度每升高10 μg/m3,儿科呼吸系统门诊量分别增加0.78%(滨湖医院,lag0)、0.90%(合肥第二人民医院,lag2)。综合银川本地及其它地区的研究结果发现,银川地区大气PM2.5浓度每升高10 μg/m3引起日门诊量增加不及其它地区高,出现这种结果的原因可能是因银川地处我国西北地区,相对于我国中东部城市,人口少,工业密度低,PM2.5浓度相对较低,所以PM2.5的健康损害较东部地区的研究结果偏低。
本次研究的结果亦显示银川市大气PM10、SO2和NO2质量浓度的升高也可引起日门诊量的增加,PM10、SO2和NO2浓度每升高10 μg/m3,分别可引起日门诊量增加0.09%(lag2)和0.39%(lag0)、0.46%(lag1),这与王宇红等[15]的研究相似,王等研究显示兰州市城关区PM10浓度每升高10 μg/m3可引起儿科呼吸系统日门诊量增加0.06%(lag5)和SO2浓度每升高10 μg/m3可引起儿科呼吸系统日门诊量增加0.25%(lag4)、NO2质量浓度每升高10 μg/m3可引起儿科呼吸系统日门诊量增加0.20%(lag1),两地研究结果的对比显示银川地区PM10、SO2、NO2浓度每升高10 μg/m3对儿科呼吸系统日门诊量增加的风险较王宇红等的研究结果高,可能与不同地区间儿童的免疫水平存在差异有关。但本次研究显示O3-8 h对小儿内科呼吸系统日门诊量的增加基本没有影响。
由于资料收集的限制,本次研究只涉及银川市一家妇幼医院儿内科门诊数据,就诊的疾病主要是呼吸系统疾病,可能数据量较少,数据范围窄,研究较为局限;本次研究使用城市固定环境监测站点的污染物浓度反映人群的暴露水平,但人群的生活习惯、家庭户型等可导致污染物的时空分布不同,此外,因缺乏流感发病监测,不能去除流感效应的影响。上述因素可能会影响结果的外推,因此在今后的研究中将扩大资料收集的范围,对调查对象进行个体采样,或采用污染物浓度时间加权的方法计算调查对象的污染物暴露水平等进一步研究空气污染对儿童健康的影响。
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