我国大气污染与居民肺癌发病与死亡的灰色关联度分析——基于我国肿瘤登记地区的数据

张荣艳，张俊霞，刘 旺

(黄河科技学院 信息工程学院，河南 郑州 450006)

我国大气污染与居民肺癌发病与死亡的灰色关联度分析
——基于我国肿瘤登记地区的数据

张荣艳，张俊霞，刘 旺

(黄河科技学院 信息工程学院，河南 郑州 450006)

基于2004—2012年中国肿瘤登记地区的数据，采用灰色关联分析方法，计算了大气污染物与肺癌发病及死亡率的关联度，并对大气污染物致肺癌死亡的潜伏期作了定量分析.研究结果表明：①二氧化硫是我国男性肺癌发病和死亡最主要影响因素；②烟(粉)尘是我国女性肺癌发病的最主要影响因素，但二氧化硫是我国女性肺癌死亡的最主要影响因素；③二氧化硫对男性肺癌死亡及发病的影响都要比女性大，氮氧化物和烟(粉)尘对女性肺癌发病的影响都要比男性大，但氮氧化物和烟(粉)尘对男性肺癌死亡的影响都要比女性大；④二氧化硫、氮氧化物及烟(粉)尘致男性肺癌的潜伏期分别为5年、3年、5年，致女性肺癌的潜伏期分别为5年、4年、5年.

大气污染；肺癌；发病率；死亡率；灰色关联分析；潜伏期

0 引言

随着现代工业的发展、城市化进程迅速、城市人口密集、居民汽车保有量急速上升、石油和煤炭资源的大量消耗，大气污染日益严重，由此对居民的健康造成极其恶劣的影响.

目前全球肺癌发病率迅速增长，肺癌已居我国恶性肿瘤死亡原因首位，成为重大公共卫生问题.迄今为止，有关中国大气污染与肺癌关系的研究仍然较少，并且国内对肺癌与大气污染关系的研究大多通过相关或回归进行分析，但是相关或回归对样本量要求较高，同时要求样本服从某个典型的概率分布，各因素数据与系统特征数据之间呈线性关系且各因素之间彼此无关，这些要求往往难以得到满足.灰色关联分析方法原理简单，经无量纲处理，增加了各因素间的可比性，且排序明确，对数据分布类型和样本量无特殊要求，可以对系统的行为特征数据进行灰色处理，从无序的现象中去发现内在规律.

本文收集了我国 2004—2012 年大气污染数据与肺癌发病及死亡率数据，通过灰色关联度分析法，探讨影响我国居民肺癌发病及死亡的主要影响因素，以期对我国肺癌的临床、基础研究及防治策略制定提供依据及参考.

1 数据的来源

我国2004—2012年居民肺癌发病率和死亡率数据来源于文献[1—7]，2004—2012年我国大气污染物各个指标数据来源于文献[8]与2006—2013年《中国统计年鉴》.数据见表1和表2.

表1 2004—2012年我国居民肺癌发病率与死亡率 (1/105)
Tab.1 The morbidity and mortality of lung cancer in China，2004—2012 (1/105)

年份200420052006200720082009201020112012合计45.2247.3449.7051.2554.7553.5746.0848.3252.06发病率男性59.8662.7366.3767.9373.1270.4061.8663.0067.71女性30.0231.5332.7743.1936.0836.3429.5431.9335.59合计41.1142.5944.1545.5046.0745.4737.0039.2742.05死亡率男性54.7356.2659.6960.8362.4761.0050.0452.7655.71女性27.1528.5628.3729.8329.3929.7723.3325.0827.70

表2 2004—2012年我国主要大气污染物的排放量/(10 000 t)
Tab.2 The main air pollutants in China，2004—2012/(10 000 t)

年份200420052006200720082009201020112012二氧化硫225525492589246823212214218522182118氮氧化物169218592035217222692326243324042338烟(粉)尘200020941897168514871371127812791234

2 灰色关联度原理

灰色关联分析的基本思想是根据序列曲线几何形状的相似程度来判断其联系是否紧密.曲线越接近，相应序列之间的关联度就越大，反之就越小.而灰色综合关联度既体现了折线X0与Xi的相似程度，同时也可反映X0与Xi相对于始点的变化速率的接近程度，是较为全面地表征序列之间联系是否紧密的一个量[9].

设X0=(x0(1),x0(2),…,x0(n))为系统参考序列，Xi=(xi(1),xi(2),…,xi(n))为比较序列.

2.1 灰色绝对关联度

其中，

2.2 灰色相对关联度

其中，

2.3 灰色综合关联度

X0与Xi的灰色综合关联度为

ρ0i=ε0i+(1-θ)r0i，

其中θ∈[0,1]，本文取θ=0.5.

2.4 邓氏灰色关联度

X0与Xi的邓氏灰色关联度为

其中ξi(k)为Xi对X0在第k点的关联系数，其值为

其中σ为分辨系数，一般在0到1之间选取，本文取σ=0.5.

3 肺癌发病及死亡率与大气污染结果分析

分别将我国居民肺癌的发病率和死亡率作为参考序列，将3种主要大气污染物的排放量作为比较序列，具体数据见表1、表2.

3.1 肺癌发病率与大气污染的综合关联度分析

经过计算，我国居民肺癌的发病率与3种主要大气污染物排放量的关联度见表3.通过分析表3，可得出以下结论：

1) 我国居民合计、男性肺癌的发病率与3种主要大气污染物的综合关联度均是：二氧化硫>烟(粉)尘>氮氧化物；女性肺癌的发病率与3种主要大气污染物的综合关联度是：烟(粉)尘>氮氧化物>二氧化硫.

2) 二氧化硫排放量与肺癌发病率的综合关联度男性比女性的高，但氮氧化物和烟(粉)尘与肺癌的综合关联度女性比男性的高.

表3 2004—2012年我国居民肺癌发病率与大气污染物的关联度
Tab.3 The association degree of the morbidity of lung cancer and air pollutants in China，2004—2012

污染物关联度合计男女绝对关联度0.52770.53670.5249二氧化硫相对关联度0.80150.80090.7470综合关联度0.66460.66880.6359绝对关联度0.50480.50640.5043氮氧化物相对关联度0.73470.73510.7865综合关联度0.61980.62080.6454绝对关联度0.50580.50770.5052烟(粉)尘相对关联度0.81180.81240.8806综合关联度0.65880.66010.6929

3.2 肺癌死亡率与大气污染的综合关联度分析

经过计算，我国居民肺癌的死亡率与3种主要大气污染物排放量的综合关联度见表4.通过分析表4，可得出以下结论：

1) 我国居民合计、男性、女性肺癌的死亡率与3种主要大气污染物的综合关联度均是：二氧化硫>烟(粉)尘>氮氧化物，且二氧化硫排放量的综合关联度明显高于其他两种污染物;

2) 3种大气污染物与肺癌死亡率的综合关联度男性比女性的高.

表4 2004—2012年我国居民肺癌死亡率与大气污染物的关联度
Tab.4 The association degree of the mortality of lung cancer and air pollutants in China，2004—2012

污染物关联度合计男女绝对关联度0.50960.51510.5037二氧化硫相对关联度0.99790.96190.9139综合关联度0.75370.73850.7088绝对关联度0.50170.50260.5006氮氧化物相对关联度0.64210.65320.6171综合关联度0.57190.57790.5589绝对关联度0.50200.50320.5008烟(粉)尘相对关联度0.68880.70350.6556综合关联度0.59540.60340.5782

4 肺癌死亡率与大气污染的灰色关联度定量分析

4.1 二氧化硫

以我国2010—2012年的肺癌合计死亡率为参考数列，用3年的二氧化硫排放量变化为比较序列(见表5).利用公式计算得到关联度r2004—2006=0.848 6最大(见表6).这说明2004—2006年的二氧化硫排放量序列对2010—2012年肺癌合计死亡率序列影响最大，序列间距为6年[10].

表5 2010—2012年的肺癌合计死亡率与不同时间段二氧化硫排放量/(10 000 t)
Tab.5 The total mortality of lung cancer and the discharge of different time periods SO2emissions in China，2010—2012/(10 000 t)

X0和Xi起止年份k123X02010—20123739.2742.05X12004—2006225525492589X22005—2007254925892468X32006—2008258924682321X42007—2009246823212214X52008—2010232122142185X62009—2011221421852218X72010—2012218522182118

表6 2010—2012年肺癌合计死亡率与不同时间段二氧化硫排放量的关联系数与关联度
Tab.6 The association coefficient and association degree of the total mortality of lung cancer and the discharge of different time periods SO2emissions in China，2010—2012

起止年份ξi(1)ξi(2)ξi(3)ri2004—200610.63390.91190.84862005—200710.72320.41600.71312006—200810.52620.33330.61992007—200910.49800.33390.61062008—201010.52760.38070.63612009—201110.61660.47060.69572010—201210.72130.41740.7129

同理得，2010—2012年的男性、女性肺癌死亡率与不同时间段二氧化硫排放量的关联度，结果见表7.由表7可知，所有的关联度系数r2004—2006最大，这说明2004—2006年的二氧化硫排放量序列对2010—2012年合计、男性、女性肺癌死亡率序列影响都是最大，序列间距均为6年.

表7 2010—2012年肺癌死亡率与不同时间段污染物排放量的关联度
Tab.7 The association degree of the mortality of lung cancer and the discharge of different time periods populations emissions in China，2010—2012

年份二氧化硫合计男女氮氧化物合计男女烟(粉)尘合计男女2004—20060.84860.78130.83690.75720.69750.90240.80300.81920.77882005—20070.71310.72100.70270.81950.74490.90290.62650.62500.63002006—20080.61990.61700.62590.91320.94440.84890.61280.61050.61762007—20090.61060.60720.61770.80420.84320.76060.61650.61470.62072008—20100.63610.63520.63900.76190.79100.73010.64960.64990.65032009—20110.69570.70270.68710.77060.79670.74010.68020.68360.67572010—20120.71290.72090.70250.62630.62290.63310.75100.76100.7361

4.2 氮氧化物

我国居民合计、男性肺癌的死亡率与不同时间段氮氧化物排放量的关联度均是r2006-2008最大，这说明2006—2008年的氮氧化物排放量序列对2010—2012年的合计、男性的肺癌死亡率序列影响都是最大，序列间距为4年；我国女性肺癌的死亡率与不同时间段氮氧化物排放量的关联系数是r2005-2007最大，这说明2005—2007年的氮氧化物排放量序列对2010—2012年的女性肺癌死亡率序列影响最大，序列间距为5年.

4.3 烟(粉)尘

我国居民合计、男性、女性的肺癌死亡率与不同时间段烟(粉)尘排放量的关联度r2004-2006最大，这说明2004—2006年的烟(粉)尘排放量序列对2010—2012年的合计、男性、女性的肺癌死亡率序列影响都是最大，序列间距为6年.

5 结果分析

5.1 肺癌发病率及死亡率与污染物的关联度分析

1) 我国男性肺癌的发病及死亡率与3种主要大气污染物的综合关联度均是：二氧化硫>烟(粉)尘>氮氧化物；女性肺癌的发病率与3种主要大气污染物的综合关联度是：烟(粉)尘>氮氧化物>二氧化硫，女性肺癌的死亡率与3种主要大气污染物的综合关联度是：二氧化硫>烟(粉)尘>氮氧化物.

2) 二氧化硫排放量与肺癌发病率的综合关联度男性比女性的高，但氮氧化物和烟(粉)尘与肺癌的综合关联度女性比男性的高；3种大气污染物与肺癌的死亡率的综合关联度男性均比女性的高.

上面的研究结果表明：二氧化硫是我国男性肺癌发病和死亡最主要影响因素；烟(粉)尘是我国女性肺癌发病的最主要影响因素，但二氧化硫是我国女性肺癌死亡的最主要影响因素；二氧化硫对男性肺癌发病及死亡的影响都要比女性大，氮氧化物和烟(粉)尘对女性肺癌发病的影响都要比男性大，但氮氧化物和烟(粉)尘对男性肺癌死亡的影响都要比女性大.

5.2 大气污染物导致癌症死亡的潜伏期

由于癌症的发病是一个长期累积的过程，当年的污染指标并不能反映当年癌症的发病情况，存在滞后效应[10]，以肺癌的平均存活期为一年来计算，得出以下结论：

1) 二氧化硫、氮氧化物及烟(粉)尘致男性肺癌死亡的潜伏期分别为：5年、3年、5年；

2) 二氧化硫、氮氧化物及烟(粉)尘致女性肺癌死亡的潜伏期分别为：5年、4年、5年.

[1]陈万青，郑荣寿，张思维，等.2003-2007年中国癌症发病分析[J].中国肿瘤，2012，21(3)：161-170.

[2]张思维，陈万青，郑荣寿，等.2003-2007年中国癌症死亡分析[J].中国肿瘤，2012，21(3)：171-178.

[3]郑荣寿，张思维，吴良有，等.中国肿瘤登记地区2008年恶性肿瘤发病和死亡分析[J].中国肿瘤，2012，21(1)：1-12.

[4]陈万青，张思维，郑荣寿，等.中国2009年恶性肿瘤发病和死亡分析[J].中国肿瘤，2013，22(1)：2-12.

[5]陈万青，张思维，曾红梅，等.中国2010年恶性肿瘤发病和死亡分析[J].中国肿瘤，2014，23(1)：1-10.

[6]陈万青，郑荣寿，曾红梅，等.2011年中国恶性肿瘤发病和死亡分析[J].中国肿瘤，2015，24(1)：1-10.

[7]陈万青，郑荣寿，张思维，等.2012年中国恶性肿瘤发病和死亡分析[J].中国肿瘤，2016，25(1)：1-8.

[8]SHI YUN,XIA YINFENG,LU BIHONG,et al.Emission inventory and trends of NOxfor China，2000-2020[J].Journal of Zhejiang University-SCIENCE A (Applied Physics & Engineering),2014,15(6):454-464.

[9]刘思峰，郭天榜，党耀国，等．灰色系统理论及其应用[M]．2版．北京：科学出版社，1999：40-77．

[10]张晓，杨琼英，林国桢，等.大气污染与居民肺癌发病及死亡灰色关联分析[J].中国公共卫生，2014，30(2)：165-170.

Grey Relational Analysis on Association Between Air Pollution and Lung Cancer in China： Based on Data of China Cancer Registries

ZHANG Rongyan，ZHANG Junxia,LIU Wang

(CollegeofInformationEngineering，HuangheScienceandTechnologyCollege,Zhengzhou450006,China)

Based on data of China Cancer Registries during 2004—2012，the grey correlation analysis method was applied to calculate correlation degree between the morbidity，mortality of lung cancer and air pollution.And the latent period of lung cancer induced by air pollution was quantitatively analyzed.The results show:①the most serious pollution factor affecting male lung cancer incidence and mortality was SO2；②the most serious pollution factor affecting female lung cancer incidence was smoke dust，but the most serious pollution factor affecting female lung cancer mortality was SO2；③ grey relational analysis of SO2and incidence，mortality of male lung cancer was larger than female，and grey relational analysis of NOx，smoke dust and incidence of female lung cancer were larger than male，but grey relational analysis of NOx，smoke dust and mortality of male lung cancer were larger than female；④the male lung cancer latent periods of SO2，NOxand smoke dust were 5 years，3 years and 5 years respectively，and the female lung cancer latent periods were 5 years，4 years and 5 years respectively.

air pollution; lung cancer; morbidity; mortality; grey relational analysis; latent period

2016-08-31

河南省教育厅自然科学基金项目(16B110007)

张荣艳(1982—)，女，河南郑州人，黄河科技学院信息工程学院讲师.

10.3969/j.issn.1007-0834.2016.04.007

R122

1007-0834(2016)04-0026-05