银川市大气污染与某社区心肺疾病门诊人次的时间序列研究

周思杰， 沙 金， 张 娟， 张翰卿， 王金霞， 石运昊， 张亚娟

（1. 宁夏医科大学公共卫生学院，银川 750004； 2. 银川市第一人民医院明德社区卫生服务站，银川 750001）

随着世界人口的增加，全球经济的发展，城市化进程的不断加快，截至2017 年约有55%的人口居住在城市地区[1]，与此同时，城市的大气污染也不断增加[2]。大气污染物中的颗粒物（PM）和气态污染物对人群健康的影响尤为突出[3]，流行病学研究证实[4-8]，长期暴露于大气颗粒物会导致呼吸系统、心血管系统疾病的发病率和死亡率上升，增加人群的疾病负担并降低期望寿命；其中气态污染物（SO2、CO、NO2、O3）同样被证实对人群呼吸系统、心血管系统有不利影响[2，9]。上述研究关注的主要健康结局为死亡或医院门诊及急诊就诊人次，而对社区卫生服务机构门诊人次的研究较少。近年来，社区门诊体系不断改进，居民就近选择社区门诊就诊的趋势日益明显。因此本研究选择了银川地区有代表性的社区门诊，对银川市2018—2020 年大气污染物与呼吸系统和心血管系统疾病的关系进行分析，探讨大气污染物与社区心肺疾病门诊量的定量暴露-反应关系，以期为进一步研究疾病负担和制定相关政策提供理论依据。

1 资料与方法

1.1 研究人群及资料

1.1.1 社区心肺疾病就诊人群资料 收集2018年1 月1 日至2020 年12 月31 日银川市某社区门诊就诊者的信息，包括就诊患者性别、年龄、家庭住址、疾病诊断等，根据疾病诊断筛选出以呼吸系统与心血管系统就诊的人群为研究对象。

1.1.2 大气污染物数据及气象监测数据 2018年1 月1 日至2020 年12 月31 日的大气污染物数据来自银川市空气质量（PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2、O3）监测数据。包括银川市6 个监测点各污染物日平均浓度数据，均为当天的24 h 平均值。气象监测数据来自国家气象局和气象科学数据共享中心，包括同时期银川市日平均气压、日平均温度和日平均相对湿度。

1.2 研究方法

与银川市总人口数相比，每日前往社区门诊的就诊人员相对较少，其分布符合Poisson 分布；而大气数据、气象数据和社区门诊数据均为连续性数据，且属于时间序列数据，因此采用国际上广泛应用的基于时间序列的广义相加模型（GAM）进行分析。建立涵盖PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2和O3日均浓度的模型，与呼吸系统疾病和心血管系统疾病门诊人数进行相关性检验；根据患者年龄、性别进行分层分析。因气象因素对模型有非线性影响，将同期平均温度和相对湿度引入函数。采用包含个体信息和气象因素的全模型探讨整个银川市大气污染物暴露与社区门诊量及人群的关系。采用Akaike 信息准则（AIC）判断模型的拟合度。基本模型：Log［E（Yt）］=βZt+ns（time，ν）+DOW+ns（temp，ν）+ns（RH，ν）+intercept。其中E（Yt）为第t日的社区日门诊量的数学期望值；Zt为第t日大气污染物日均浓度（μg·m-3）；β是回归系数，即污染物每单位浓度的升高所引起的门诊量的增加；DOW为“星期几”效应的哑变量；ns（time，ν）、ns（temp，ν）、ns（RH，ν）分别为日期、相对温度、相对湿度的自然平滑样条函数，其中ν为自由度，依据AIC 选择最佳自由度。

1.3 统计学方法

采用R 4.0.5 统计学软件进行数据分析。大气污染物暴露浓度与具体社区门诊量的暴露-反应关系分析采用“gam”“dplyr”“splines”“mgcv”等软件包。所有统计检验均为双侧检验，P≤0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 研究人群与大气污染基本情况

2018—2020 年银川市某社区门诊就诊总人次为25 041 人次，其中呼吸系统、心血管系统疾病就诊总人次分别为5 467 人次、5 337 人次。根据社区门诊就诊人次分析，呼吸系统疾病日均就诊人次为9 人次，心血管系统疾病日均就诊人次为8 人次。在分层分析中，2018—2020 年呼吸系统疾病、心血管系统疾病65 岁以下患者日均就诊人次高于65 岁及以上患者。根据银川市2018—2020 年大气污染物及气象因素的分析，PM10浓度年均值高于《环境空气质量标准》（GB 3095—2012）二级标准70 μg·m-3，见表1、表2。大气 污 染 物 的 日 均 浓 度 趋 势 中，PM2.5、PM10、SO2、CO、NO2日均浓度主要为冬季较高，而O3日均浓度主要为夏季较高，见图1。

图1 2018—2020 年社区每日呼吸和心血管系统疾病就诊人次及银川市每日污染物平均浓度

表1 2018—2020 年银川市居民门诊就诊人次

表2 2018—2020 年银川市大气污染物及气象数据

2.2 大气污染物与呼吸系统、心血管系统疾病门诊人次的暴露-反应关系

大气PM10浓度每升高10 μg·m-3对社区门诊呼吸系统疾病就诊人次的影响有统计学意义，超额危险度（excess risk，ER）（95%CI）为0.70（0.00，1.40）；其中大气NO2每升高10 μg·m-3对呼吸系统、心血管系统疾病就诊人次均有影响，ER（95%CI）分别为2.47（0.27，4.67）、2.25（0.00，4.49），见表3。

表3 银川市大气污染物浓度升高对呼吸和心血管系统疾病就诊人次影响的ER 及95%CI

根据人群特征分层后，大气PM10每升高10 μg·m-3对女性和65 岁及以上人群呼吸系统疾病就诊人次有影响，ER（95%CI）分别为1.47（-3.09，6.03）、2.01（0.44，3.57）；大气PM2.5每升高10 μg·m-3对65 岁及以上因呼吸系统疾病就诊人次有影响，ER（95%CI）为3.74（0.69，6.79）。气态污染物中CO 每升高0.1 mg·m-3对65 岁及以上人群因呼吸系统疾病就诊人次有影响，ER（95%CI）为1.56（0.21，2.91）。大气NO2每升高10 μg·m-3对男性、65 岁以下呼吸系统疾病就诊人次均有影响，其ER（95%CI）分别为4.23（0.98，7.48）、3.06（0.63，5.50）；对女性心血管系统疾病就诊人次有影响，ER（95%CI）为3.00（0.00，6.00），见图2、图3。

图2 性别特征分层后大气污染物与呼吸系统、心血管系统疾病门诊就诊人次的关系（CO 每升高0.1 mg·m-3）

2.3 大气污染物对呼吸系统、心血管系统疾病门诊人次的滞后效应

在大气污染物对呼吸系统、心血管系统疾病门诊人次的滞后效应分析中，第1、2、3 天及0～1 d、0～2 d、0～3 d 的平均滞后效应结果显示，大气SO2对2 d 时呼吸系统疾病门诊人次效应最大，ER（95%CI）为5.12（0.18，10.07），见图4。

3 讨论

本研究结果显示，2020 年社区门诊呼吸系统疾病患者较2019 年减少。研究[10-11]显示，大气PM2.5与呼吸系统、心血管系统疾病有相关性；本研究中暴露于大气PM2.5、PM10的社区居民在心血管系统疾病中无统计学意义，主要原因可能为心血管系统疾病发病时属危急重疾病，患者通常就诊于地大型医院，因此对社区门诊患者量有所影响。

本研究中大气PM2.5对65 岁及以上呼吸系统疾病就诊人群的影响与相关研究[12]结果相似。儿童作为易感人群[13]，本研究未做易感年龄层分析，但有相关研究[14]表明，2005—2014 年5 岁以下孟加拉国儿童中，PM2.5与肺炎发病率增加有关，暴露2 d 后效应值达到峰值（OR=1.032，95%CI：1.008，1.056）。

本研究中大气PM10对人群呼吸系统的影响与张亚娟等[15]的研究结果相似，其对呼吸系统疾病死亡的ER（95%CI）为0.43（0.19，0.67）。在年龄分层中，与何晓庆等[16]的研究结果相似，对65岁及以上人群有影响，其PM10浓度每升高10 μg·m-3，对65 岁及以上人群呼吸系统疾病死亡的ER（95%CI）为1.24（0.26，2.23）。性别分层结果显示，PM10对女性因呼吸系统疾病就诊人次有影响，这与何晓庆等[16]的研究结果不一致，其PM10对男性影响更明显，PM10浓度每升高10 μg·m-3的ER（95%CI）为1.69（0.05，3.37），说明在不同的研究中，PM10与性别的相关性有区别。

本研究的气态污染物CO 对呼吸系统疾病中65 岁及以上人群就诊人次有影响，与陈丽等[17]的结果相似。本研究中NO2对呼吸系统疾病和心血管系统疾病就诊人次均有影响，与马关培等[18]及Bourdrel 等[9]的结果相似。

在滞后效应分析中，根据张亚娟等[15]、周慧霞等[19]的滞后效应结果，选择大气污染物对呼吸系统疾病、心血管系统疾病门诊人次影响做滞后1～3 d 的分析，其中大气SO2对2 d 时呼吸系统疾病门诊人次效应最大，与马关培等[18]的结果不同，其结果为PM2.5、NO2对3 d 时呼吸系统日门诊量有意义。

目前，大气污染物对呼吸系统和心血管系统疾病发病影响的研究中，主要针对较大型医院急诊及住院患者[20-23]，对社区门诊影响的研究较少[24]，因此对空气污染物与社区门诊关系的研究很有必要。本研究也存在一些局限性，如仅选择了一家社区医院，代表性有限；污染物监测数据利用的是银川市的大气污染物暴露数据，对个体的暴露测量准确性不够；污染物监测数据为室外，对于长期居家的人员，未考虑室内接触情况；研究资料使用门诊登记的信息，未考虑同一患者重复就诊的情况。但是本研究考虑了气象条件和“星期几”的影响，同时也控制了其他污染物的影响，使模型结果更为可靠；剔除了因其他病毒性引起的呼吸系统疾病，使结果更为准确。

本次研究表明，大气PM2.5、PM10、CO、NO2对银川市社区门诊呼吸系统疾病就诊人次有影响，其中大气PM2.5、PM10、CO 对65 岁及以上人群影响尤为明显；大气NO2对门诊心血管系统疾病就诊人次及其中的女性就诊人次有影响。