缺血性心脏病(ischemic heart disease，IHD)已成为全球范围内居民首位死亡原因^[1]，在中国，IHD死亡在近年也呈明显上升趋势^{[2, 3]}。大量流行病学研究表明，大气污染的短期暴露与包括IHD在内的心血管疾病的急性发作入院和死亡的增加有关^{[4, 5, 6, 7]}。不少研究提示，大气污染对居民死亡的影响存在一定的季节差异和地区差异^{[8, 9]}，但大气污染对IHD死亡季节性影响的相关研究却鲜有报道。本研究对2002—2010年湖北省武汉市江岸区居民IHD死亡监测数据进行时间序列分析，利用广义相加模型定量评价大气污染对IHD死亡的影响，并对其季节性差异进行分析，为相关环境政策制定及IHD防控提供流行病学依据。 1 资料与方法 1.1 资料来源

(1)IHD死亡资料：来源于武汉市江岸区疾病预防控制中心的死因监测数据库，包括2002年1月1日—2010年12月31日该辖区每日IHD死亡资料，其中2002年根本死因的国际疾病分类编码采用 ICD-9(410~414)，2003—2010年为ICD-10(I20~I25)^[10]。(2)大气污染物数据：大气中可吸入颗粒物PM₁₀、SO₂、NO₂浓度资料来源于武汉市环境监测中心，包括2002年1月1日—2010年12月31日该辖区内2个监测站点的日平均浓度。(3)气象资料：来源于国家气象中心公布的地面气象资料数据库，为其日常监测收集的武汉市气象数据，包括2002年1月1日—2010年12月31日的每日平均气温和平均相对湿度(Rh)。 1.2 方法 1.2.1 大气污染物监测方法

由武汉市环境检测中心利用环境空气质量自动监测系统进行连续检测和自动分析，PM₁₀、SO₂和NO₂浓度分别采用微量振荡天平法、紫外荧光法和化学发光法进行检测分析^{[11, 12]}。根据2012年环境保护部和国家质量监督检验检疫总局联合发布的《环境空气质量标准》(GB3095-2012)^[13]进行评价，我国居民居住区适用二级浓度限值，其中，PM₁₀、SO₂和NO₂年均浓度的二级浓度限值分别为70、60和40 μg/m³。 1.2.2 广义相加模型

广义相加模型(generalized additional model，GAM)是对传统广义线性模型的非参数拓展，由于可有效控制季节趋势、长期趋势和气象变量等因素的非线性混杂，GAM目前已广泛用于评价空气污染与人群发病或死亡之间的关系^[14]。为评价大气污染对IHD死亡的影响，本研究构建的GAM模型变量纳入和参数设置如下：分布采用允许过度离势的quasipoisson分布^{[9, 15]}，星期几效应和公共假日变量以分类变量纳入模型；根据最小化残差偏自相关原则^{[16, 17]}设定时间趋势自由度为df=4/年,以控制时间的长期趋势和季节趋势；参考相关文献^{[15, 18]}设定整个研究期间温度和相对湿度的非参数平滑函数自由度均为df=3。为分析大气污染在不同季节对IHD死亡的影响，在上述GAM模型基础上参考前期研究构建季节模型^{[9, 19]}，分别探讨春季、夏季、秋季和冬季4个季节下大气污染物 particulate matter less than 10 μm in aerodynamic diameter(PM₁₀)、sulfur dioxide(SO₂)和nitrogen dioxide(NO₂)与IHD死亡的关联。其中，季节定义为：冬季(12—翌年2月)、春季(3—5月)、夏季(6—8月)和秋季(9—11月)。 1.3 统计分析

采用R 3.1.1软件进行统计分析，所有检验均采用双侧检验，以P < 0.05为差异有统计学意义。对研究期间的大气污染物水平、气象要素及居民每日IHD死亡情况进行一般统计描述，采用Spearman相关分析大气污染物浓度与气象因素之间的相关性。利用R软件中mgcv软件包的gam函数构建广义相加模型评价污染物与IHD死亡的关联，并通过改变控制长期趋势的时间变量每年的自由度df(5~8)，以及温度和相对湿度的自由度df(4~6)进行敏感性分析。 2 结 果 2.1 一般情况 2.1.1 污染物水平、气象因素及居民每日IHD死亡情况(表 1)

表 1

表 1 江岸区2002—2010年日均污染物水平、气象因素及居民每日IHD死亡情况 指标 x±s 最小值 P25 P50 P75 最大值 污染物(μg/m3) PM10 118.7±62.7 10.5 72.0 108.0 152.0 600.0 SO2 49.3±33.6 1.0 25.0 41.0 65.4 260.5 NO2 58.3±25.4 12.0 39.2 52.8 73.6 288.0 气象因素 温度(℃) 17.9±9.4 -2.7 9.7 19.0 25.9 35.8 相对温度(%) 71.8±12.6 21.0 63.0 73.0 81.0 98.0 IHD死亡(人/日) 1.24±1.25 0.0 0.0 1.0 2.0 7.0

表 1 江岸区2002—2010年日均污染物水平、气象因素及居民每日IHD死亡情况

2002—2010年PM₁₀和NO₂日均浓度的年均值均高于相应的国家二级标准，SO₂日均浓度年均值低于国家二级标准。研究期间，平均气温为(17.9±9.4)℃，平均相对湿度为(71.8±12.6)%；IHD总死亡人数为4 078人，日均死亡1.24人。 2.1.2 各季节大气污染水平和IHD死亡情况(表 2)

表 2

表 2 各季节的大气污染水平和IHD死亡人数 季节 污染物浓度(μg/m3) IHD死亡(例) PM10 SO2 NO2 死亡总 人数 日均 死亡 冬季 143.8±70.9 71.0±42.4 66.5±25.6 1 332 1.64 春季 121.3±25.7 43.2±25.7 57.2±21.2 982 1.19 夏季 84.2±38.8 32.5±17.9 44.5±17.6 798 0.96 秋季 125.8±62.1 50.8±31.2 65.3±29.4 966 1.18

表 2 各季节的大气污染水平和IHD死亡人数

分季节来看，各污染物水平均在冬季达到最高，夏季最低；IHD死亡人数也为冬季最多(1 332人，占32.7%)，夏季最少(798人，占19.6%)。 2.2 大气污染物日均浓度与气象因素的Spearman相关性分析(表 3)

表 3

表 3 大气污染物与气象因素的Spearman相关分析 项目 PM10 SO2 NO2 温度 SO2 0.62a - - - NO2 0.73a 0.69a - - 温度 -0.21a -0.28a -0.24a - 相对湿度 -0.24a -0.31a -0.21a -0.17a       注：a P < 0.001。

表 3 大气污染物与气象因素的Spearman相关分析

PM₁₀、SO₂和NO₂等大气污染物之间均呈中高度正相关(0.62~0.73)，而污染物同温度和相对湿度等气象因素均为低度负相关(-0.21~-0.31)。 2.3 大气污染对IHD死亡的影响 2.3.1 全季节影响

PM₁₀滞后1 d(a lag of 1 day，Lag1)、2 d平均(2-day average)、3 d平均(3-day average)浓度每升高10 mg/m³，全季节IHD死亡率分别增加0.86%[95% confidence interval(95%CI)=0.22%~1.51%]、0.83%(95%CI= 0.09%~1.59%)和0.92%(95%CI= 0.09%~1.76%)，未发现气体污染物SO₂、NO₂与全季节IHD死亡之间的统计学关联。 2.3.2 季节差异(表 4)

表 4

表 4 冬季大气污染物升高10 μg/m3 IHD死亡率改变的百分比(%) 滞后日 PM10 SO2 NO2 β 95%CI P值a β 95%CI P值a β 95%CI P值a Lag0 0.96 0.12~1.81 0.025 1.05 -0.34~2.46 0.140 2.27 0.12~4.46 0.038 Lag1 1.40 0.58~2.23 0.001 1.65 0.28~3.05 0.018 3.05 0.92~5.23 0.005 Lag2 1.03 0.21~1.86 0.013 1.17 -0.20~2.55 0.095 2.19 0.11~4.31 0.039 Lag3 0.67 -0.15~1.50 0.109 1.80 0.45~3.17 0.009 1.30 -0.77~3.40 0.220 Lag01 1.44 0.51~2.38 0.002 1.55 -0.06~3.18 0.059 3.09 0.67~5.57 0.012 Lag02 1.57 0.56~2.58 0.002 1.53 -0.24~3.33 0.092 3.20 0.60~5.88 0.016 Lag03 1.53 0.46~2.62 0.005 1.90 -0.01~3.85 0.051 3.01 0.24~5.86 0.033 注：Lag0为IHD死亡当日的污染物浓度，Lag1、Lag2和Lag3分别为IHD死亡前1 d、前2 d和前3d的污染物浓度，Lag01为IHD死亡当日和前1d污染物的2d平均浓度，Lag02为IHD死亡当日至前2d污染物的3d平均浓度，Lag03为IHD死亡当日至前3d污染物的4d平均浓度；a为检验污染物浓度升高10 μg/m3后与升高前的IHD死亡率比较的P值。

表 4 冬季大气污染物升高10 μg/m3 IHD死亡率改变的百分比(%)

季节模型分析结果显示，[JP2]PM₁₀、SO₂和NO₂对IHD死亡的影响均呈现出明显的季节差异，且均仅在冬季显示出明显效应，春、夏、秋的影响均无统计学意义(均P > 0.05)。其中，PM₁₀、SO₂和NO₂滞后1 d(Lag1)浓度升高10 μg/m³，冬季IHD死亡率分别增加1.40%、1.65%和3.05%。 2.3.3 敏感性分析

改变控制长期趋势的时间变量每年的自由度df(5~8)以及温度和相对湿度的自由度df(4~6)，上述主要结果基本不变，提示模型稳定性较好。 3 讨 论

本研究采用广义相加模型分析大气污染对缺血性心脏病死亡的影响，在控制了时间趋势、季节趋势和气象因素的影响后，发现可吸入颗粒物滞后1 d浓度升高10 μg/m³，全季节IHD死亡率增加0.86%，这与国内外研究结果相近^{[20, 21]}。近年来的疾病负担研究显示，大气颗粒物污染是威胁中国人群健康的重要危险因素^[22]，其与人群IHD等心血管疾病发病与死亡的关系也日益受到重视。本研究结果显示，气体污染物(SO₂、NO₂)与IHD死亡之间也表现出一定的正相关，但并未显示出统计学意义，这可能与研究中每日IHD死亡人数较少有关(部分天数无死亡)。

颗粒物污染对死亡的影响呈现一定的季节差异^[8]。美国100城市1998—2000年的死亡数据显示，PM₁₀暴露对死亡的影响仅在夏季有统计学关联，呈现一定的夏季高峰^[19]；中国一项17城市的研究表明，PM₁₀对死亡的急性影响在夏季和冬季呈现2个高峰^[9]。另外，也有少数研究指出，颗粒物污染在过渡性季节对死亡影响更大^{[23, 24]}。因此，颗粒物对死亡影响的季节差异在不同城市和地区之间存在较大的异质性。本研究结果表明，颗粒物和气体污染物的短期暴露对缺血性心脏病死亡的影响也呈现一定的季节模式，其影响作用在冬季更为明显。Qian等^[17]前期在武汉的研究也报道，季节会修饰污染物对死亡的效应，PM₁₀、SO₂和NO₂对全自然死亡、心血管疾病、脑中风和呼吸系统疾病等不同死因别死亡的影响均在冬季表现最为一致和明显。本研究未发现夏季大气污染物暴露对IHD死亡的影响，这可能与夏季污染程度较低有关，且武汉市夏季高温高湿天气下，人们可能更多在开放空调的室内活动，从而减少了污染物的暴露机会^[15]。另外，也有研究指出家用中央空调比例增多也会削弱大气污染物的效应^[25]。

大气污染对武汉市居民IHD死亡的影响在冬季表现更为明显，可能有以下几个原因：(1)2002—2010年武汉市颗粒物和气体污染物(SO₂、NO₂)浓度均在冬季达到最高，高浓度的污染水平导致冬季死亡人数也明显多于其他季节。(2)不同季节大气污染物的主要来源和成分可能存在一定差异，因而造成污染物在不同季节对人体的毒性损害并不相同^{[8, 9]}。不少研究提示，颗粒物的毒性在冬季达到最强^[17]。加上武汉市冬季燃煤消耗增多，也可能导致其燃烧污染物所致毒性增大。另外，有研究提示，极低温度可引起IHD死亡风险增加^[26]，且温度等气象因素也可能会修饰大气污染物与死亡率的关系^[27]。因而推测，武汉市冬季的低温天气可能会增强污染物对缺血性心脏病死亡的效应，但这一推测尚需开展相关研究进行验证。

综上所述，武汉市大气污染的短期暴露会引起缺血性心脏病死亡风险增加，且大气污染对缺血性心脏病死亡的作用效应呈现一定的季节差异，冬季的影响表现更为明显。