沙尘天气是我国西北地区多发的气象灾害, 对当地居民的身体健康特别是呼吸系统健康造成了严重的威胁。研究表明, 沙尘暴细颗粒物(PM_2.5)能引起大鼠肺巨噬细胞的氧化损伤, 增大质膜通透性和膜脂流动性, 使细胞内Ca²⁺浓度升高, 甚至导致DNA损伤, 是一种细胞毒性物质^〔1-4〕。但有关沙尘天气对人群呼吸系统健康影响的流行病学研究较少^〔5〕。本文应用时间序列的半参数广义相加模型(GAM)分析了1994~2003年沙尘天气对甘肃省民勤县居民呼吸系统日入院人数的联系, 以揭示沙尘天气对人群呼吸系统健康的影响。

为甘肃省民勤县, 该县地处甘肃省河西走廊东北部(102°45′~103°55′E, 38°20′~39°10′N), 海拔高度1 000~2 000 m, 西、北、东分别与巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠接壤。是典型的大陆性沙漠气候, 是我国沙尘暴最严重的地区之一。扬沙、沙尘暴等沙尘天气是该地区全年性的气象灾害。

呼吸系统疾病日入院资料取自甘肃省民勤县2所大中型医院1994~2003年的住院登记表。呼吸系统疾病按国际疾病分类(ICD-10)编码为J00-J99之内的疾病, 并剔除因人为原因造成的疾病。气象数据来自国家气象局。

采用半参数广义相加模型(GAM)分析沙尘天气对呼吸系统疾病日入院人数的影响, 并分别按性别的不同分层建立模型。日入院人数相对居民总体属于小概率事件, 其实际分布近似于泊松分布, 因此, 本研究采用泊松回归模型。同时, 采用Akaike信息标准(Akaike’s Information Criterion, AIC)作为评判标准^〔6〕, 对回归模型进行因子选择与优度检验。

具体模型如下:

log[E(Y_k)]= α + DOW + βX_k + s(time) + s(Z_k)

其中: E (Y_k)响应变量Y为在k日的住院人数预期值; α为截距; DOW为反映日历效应的虚拟变量(dummy variable); 分类变量X (虚拟变量)包括非沙尘天气、沙尘天气两类; β为回归系数; s为非参数平滑样条函数(smoothing spline function); time指日期; Z_k为在k日的气象因子变量。

除2003年发生26次沙尘天气外, 1994~2002每年沙尘天气发生频数均超过30次, 其中以1996年发生次数最多(51次)。10年的沙尘天气中以扬沙发生的频数最大(287次), 其次为沙尘暴(120次), 浮尘天气鲜有发生(6次)。民勤县沙尘天气主要集中在3~6月份, 占全年发生次数的60 %。

表 1

表 1 民勤县沙尘天气与非沙尘天气气象因素比较( x±s)

表 1 民勤县沙尘天气与非沙尘天气气象因素比较( x±s)

与非沙尘天气相比, 日最大风速与日定时最小能见度在各个季节的沙尘天气下差异有统计学意义(P≤0.001), 而其他气象因素一般在沙尘天气下变化不明显。说明民勤县沙尘天气所引起的气象因素变化主要表现为风速显著增大、能见度显著降低。

表 2

表 2 1994~2003年呼吸系统疾病日入院人数分析( x±s)

表 2 1994~2003年呼吸系统疾病日入院人数分析( x±s)

研究期间民勤县共有呼吸系统疾病患者3 435例, 男女比例为1: 0.45, 其中肺炎患者为1 515例, 占呼吸系统患者总人数的45%;其次为URTI (特指急性感染, 包括急性鼻(窦)炎、咽炎、扁桃腺炎、喉炎、以及急性上呼吸道感染), 为1 248例, 占总数的36%。

表 3

表 3 1994~2003年沙尘天气对民勤县呼吸系统疾病日入院人数影响的GAM分析结果

表 3 1994~2003年沙尘天气对民勤县呼吸系统疾病日入院人数影响的GAM分析结果

呼吸系统疾病总日入院RR在沙尘天气滞后第3 d差异有统计学意义(RR=1.14, 95%CI=1.02~1.27), 其中男性RR=1.14, 95%CI=1.01~1.29, 女性RR=1.18, 95%CI=1.00~1.41。URTI入院RR在沙尘天气滞后第3 d差异也有统计学意义(RR=1.16, 95%CI=1.00~1.36), 其中URTI男性日入院RR在沙尘天气滞后第4 d差异有统计学意义(RR=1.28, 95%CI=1.04~1.59), 而URTI女性RR在沙尘天气滞后0~6 d差异均无统计学意义; 肺炎男性日入院RR在沙尘天气滞后第6 d差异有统计学意义(RR=1.17, 95%CI=1.00~1.38)。

民勤县是我国沙尘天气, 特别是沙尘暴最严重的地区之一。1994~2003年共发生了413次沙尘天气, 平均每年发生约40次, 而且多为扬沙、沙尘暴等恶劣天气。因此, 将民勤县作为沙尘天气的研究地区, 有明确的地域代表性, 对于揭示我国西北地区沙尘天气和保护当地居民健康特别是呼吸系统影响具有重要意义。

本研究结果表明, 民勤县居民呼吸系统疾病日入院人数的增加与沙尘天气的发生存在统计学联系, 且沙尘天气的影响表现为滞后效应。经GAM模型分析得知, 呼吸系统总疾病日入院RR在沙尘天气滞后第3 d差异有统计学意义, 表明沙尘天气对人群呼吸系统有明确的伤害。民勤县沙尘天气发生期间气象因素的变化主要为风速显著增大和能见度的显著降低, 大气中颗粒物浓度高低直接决定了大气能见度的大小。因此, 沙尘天气的变化主要是风速增大与大气中颗粒物浓度增高。由于沙尘天气一般都具有持续性, 所以沙尘暴之后很有可能会出现浮尘或者是扬沙天气。目标人群随暴露时间的延长吸入细颗粒物就越多, 且这些细颗粒物吸附有害气体、重金属、有机污染物、病原微生物等随漂浮时间延长而增多, 对目标人群呼吸系统造成的危害就增大, 这可能是沙尘天气对人群健康产生滞后效应的原因。

分层分析发现, 沙尘天气的发生只与URTI和肺炎的男性患者日入院数有统计学联系, 说明沙尘天气对男性呼吸系统的影响较大, 具有性别差异。可能是男性居民从事户外工作的比例较女性高, 且防护意识比女性相对淡薄所致, 不良的生活习惯(如抽烟、酗酒)可能也是男性受沙尘天气影响较大的原因之一。