西安大氣pm25污染對城區(qū)居民疾病充足率的影響

西安大氣pm25污染對城區(qū)居民疾病充足率的影響

大氣污染是影響人類健康的主要環(huán)境危害因素之一。在公認(rèn)的大氣污染物中,顆粒物(包括可吸入顆粒物PM10,細(xì)顆粒物PM2.5)與人群健康效應(yīng)終點的流行病學(xué)聯(lián)系最為密切。細(xì)顆粒物是一種重要的空氣污染物,它的形態(tài)和組成相當(dāng)復(fù)雜,不僅含有大量的有機(jī)物,而且含有許多重金屬。這些組分大多數(shù)是有毒的,其中一些可以引起肺部炎癥和哮喘,另一些具有遺傳毒性的物質(zhì)可能是潛在的致癌物。細(xì)顆粒物可經(jīng)過呼吸進(jìn)入肺部,并且沉積在肺組織,因此它嚴(yán)重危害人類健康。長期以來,國外大量的流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)[1~5],即使是在低于各國的大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的濃度下,大氣PM10、PM2.5濃度上升與易感人群總死亡數(shù)、心血管、呼吸系統(tǒng)疾病的超死亡數(shù)亦存在密切關(guān)聯(lián)。1材料和方法1.1大氣公共健康路徑收集西安市2004-01-01/2008-12-31每日居民死亡數(shù)(包括總死亡和分疾病別死亡數(shù))以及大氣PM2.5濃度。死亡資料來自于西安市疾病預(yù)防控制中心,并按國際疾病分類(ICD-10)分別為總死亡(剔除意外傷害)、心血管疾病死亡、慢性阻塞型肺部疾病(COPD)、下呼吸道感染、冠心病以及中風(fēng)6個變量。大氣PM2.5每日濃度資料來自中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所。使用微流量氣溶膠采樣儀,配PM2.5采樣頭,采集大氣中的PM2.5,采樣時間為24h,流量為5LPM,每天一個樣品。PM2.5使用微纖維石英濾紙(φ47mm,Whatman公司,英國)采集?？瞻诪V紙和采樣后濾紙在稱樣前都在恒溫恒濕箱中平衡24h至恒重,然后在靈敏度為1μg的電子天平(SartoriousMC5electronicbalance)稱重,稱重誤差分別小于15μg和20μg。結(jié)合西安當(dāng)?shù)卮髿鈮汉蜌鉁?根據(jù)克拉伯龍方程計算標(biāo)況下大氣中PM2.5的濃度(μg/m3)。采樣地點位于西安市內(nèi)高新區(qū),中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所綜合大樓二樓樓頂。PM2.5采樣頭距地面約10m,四周沒有明顯的氣溶膠排放源,能夠較好的代表城市大氣狀況。1.2方法1.2.1缺失值的插補(bǔ)為了保持?jǐn)?shù)據(jù)的連續(xù)性和充分利用所有的數(shù)據(jù),在本研究中,使用SPSS程序中ReplacingMissingValues菜單的Meanofthenearlypoints(就近跨距均值),以缺失值前后兩天的PM2.5日濃度的均值來插補(bǔ)缺失值。1.2.2疾病死亡率模型醫(yī)學(xué)研究中常研究人群中某事件的發(fā)生率,其觀察單位是人-時數(shù),設(shè)j為時間分組(j=1,2,…J),Lj為該時區(qū)的長度,nj為該時區(qū)的總暴露人數(shù),dj為該時區(qū)的死亡人數(shù),njLj為該時區(qū)的總暴露人時數(shù),λj=dj/njLj表示該時區(qū)內(nèi)的死亡密度或稱事件發(fā)生的風(fēng)險函數(shù)。X1,X2,…,Xp為危險因素(暴露、混雜因素)。當(dāng)事件的發(fā)生率很低時,各時區(qū)的事件發(fā)生數(shù)服從均數(shù)和方差相等的Poisson分布,有:Poisson回歸模型的一般形式為:其中λj=dj/nj,即Poisson回歸是建立強(qiáng)度參數(shù)與影響因素、協(xié)變量之間的關(guān)系。根據(jù)每個變量的系數(shù)可以估計發(fā)病率之比IRR,及eβ。在數(shù)據(jù)預(yù)處理的基礎(chǔ)上,對每一種疾病死亡率擬合廣義線性模型,以判斷PM2.5與疾病死亡率是否有統(tǒng)計學(xué)意義相關(guān)關(guān)系及相關(guān)程度和相關(guān)方向。由于每日死亡數(shù)據(jù)是一種計數(shù)數(shù)據(jù),而且相對于人群整體來說是一種小概率事件,因此,對每日死亡數(shù)據(jù)擬合Poisson分布是合適的。本研究使用SAS9.2軟件對疾病的每日死亡人數(shù)數(shù)據(jù)E(Y)建立模型和對模型的自變量進(jìn)行參數(shù)估計。泊松回歸的表達(dá)式如下:式中:E(Y)為日死亡人數(shù)預(yù)測值,X為PM2.5日平均濃度行向量,β表示模型自變量的系數(shù)行向量。由日死亡人數(shù)E(Y)及西安市每年人口數(shù)即可求得人群的日死亡率。將污染物變量與相應(yīng)疾病死亡率進(jìn)行泊松回歸,根據(jù)P值,可判斷PM2.5日濃度與疾病死亡率的泊松回歸結(jié)果是否具有統(tǒng)計學(xué)統(tǒng)計學(xué)意義。2結(jié)果2.1年大氣污染物濃度差異由于中國還沒有制定PM2.5的國家環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),因此按照美國EPANationalAmbientAirQualityStandards(2006修訂版)的PM2.5日均值濃度35μg/m3的標(biāo)準(zhǔn),只有極少數(shù)天數(shù)未超標(biāo)(表1)。使用單因素非參數(shù)過程的多獨立樣本KruskalWallisH檢驗方法來分析五年來大氣污染物濃度之間的差異是否存在統(tǒng)計學(xué)意義。分析結(jié)果是從2004到2008年五組數(shù)據(jù)的平均秩次分別為:797.20,873.26,956.94,925.97,733.02,說明各年P(guān)M2.5濃度值的差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.01)。2004-2008年P(guān)M2.5濃度水平由高到低依次為:2006>2007>2005>2004>2008。2.2西安居民日常死亡率的基本前提2.2.1成都市人民體系中條件因素在2004-01-01/2008-12-31,西安市市區(qū)共有47838例死亡,平均每天有26.18例,其中12.07例死于心血管系統(tǒng)疾病,7.24例死于呼吸系統(tǒng)疾病(表2)。2.2.2-2008年心血管疾病死亡率由表3的統(tǒng)計結(jié)果可以看出:從2004-2008年,西安市因呼吸系統(tǒng)疾病死亡的共13232人,死亡率為34.38/10萬,其中因慢性阻塞性肺病死亡1633人,占呼吸系統(tǒng)疾病死亡的12.34%,因下呼吸道感染死亡1467人,占呼吸系統(tǒng)疾病死亡的11.09%。因心血管病死亡22051人,死亡率為57.16/10萬,其中因冠心病死亡13232人,占心血管疾病死亡的60.01%;因中風(fēng)死亡8198人,占心血管疾病死亡的37.18%。使用非參數(shù)卡方(Chi-SquareTest)檢驗方法分析2004-2008年不同年度疾病死亡率之間的差異是否有統(tǒng)計學(xué)意義。分析結(jié)果表明:呼吸系統(tǒng)疾病(Asymp.Sig.=0.173),COPD(Asymp.Sig.=0.955),冠心病(Asymp.Sig.=0.173),下呼吸道感染(Asymp.Sig.=0.293),中風(fēng)(Asymp.Sig.=0.446)死亡率5年的變化沒有統(tǒng)計學(xué)統(tǒng)計學(xué)意義。心血管疾病(Asymp.Sig.=0.019<0.05)死亡率變化具有統(tǒng)計學(xué)統(tǒng)計學(xué)意義,2004-2008年,心血管疾病死亡率由高到低依次為:2008>2007>2004>2005>2006(以心血管疾病為例):利用歷年的人口資料直接計算2004-2008年按男女性別分類人群的死亡率(圖1)。2004-2008年人口總數(shù)分別為7250078、7417263、7531126、7642527和8375300。男女性別比為107(以女性為100,男性對女性的比例)。因為人群的死亡絕對數(shù)小,相對于人口數(shù)屬罕見事件,但各死亡病例相互獨立,故可建立Poisson回歸模型估計其每年的平均死亡人數(shù),并分析性別的影響。本研究中時區(qū)為年,事件發(fā)生率即男性和女性的死亡率。變量編碼見表4。采用Stata10.0統(tǒng)計軟件錄入和分析,檢驗水準(zhǔn)取0.05。對表4所列的變量分別用Poisson回歸模型作單因素分析,結(jié)果見表5。年度死亡率差異無統(tǒng)計學(xué)意義,死亡率不具有隨時間發(fā)展的趨勢。但不同性別的死亡率差異是有統(tǒng)計學(xué)意義的,女性和男性的死亡率之比(IRR)是0.6875,即男性多于女性。2.3泊松回歸分析滯后日是在時間序列分析中常用的概念,其意義是為研究前幾日的大氣污染對后面的健康問題的影響。本研究將當(dāng)日PM2.5濃度,1d前PM2.5濃度,2d前PM2.5濃度,直到30d前PM2.5濃度分別于上述疾病死亡率進(jìn)行泊松回歸分析。根據(jù)P值排除不顯著的變量(P>0.05或參數(shù)估計值的95%可信區(qū)間分別在0的兩側(cè))后,取回歸系數(shù)最大的污染物滯后日濃度帶入模型。根據(jù)PM2.5濃度對疾病死亡率影響的程度及模型的擬合情況發(fā)現(xiàn):20天前的PM2.5濃度與呼吸系統(tǒng)疾病死亡率關(guān)系最大。2.3.1單因素泊松回歸分析在時間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行插補(bǔ)缺失值的預(yù)處理基礎(chǔ)上,將滯后20d的PM2.5濃度分別與相應(yīng)的疾病死亡人數(shù)進(jìn)行單因素泊松回歸分析。結(jié)果表明:大氣中PM2.5與總死亡,心血管疾病,呼吸系統(tǒng),COPD,中風(fēng),冠心病死亡率間均存在正相關(guān)關(guān)系。(P值<0.01,說明模型擬合的很好)回歸公式表達(dá)如下:3討論3.1男性/女性?rr結(jié)果表明:女性和男性的死亡率之比(IRR)是0.6875,即男性多于女性。這可能由于在相同大氣粉塵污染情況下,男性中吸煙人群多于女性吸煙人群造成的。3.2暴露與死亡率有關(guān)3.3pm.5粒子對健康的危害對PM2.5的觀測結(jié)果基本與PM10的觀則結(jié)果一樣,只是通常每μgPM2.5濃度的升高引起的“%變化量”更大,說明PM2.5粒子對健康的危害更大。本研究發(fā)現(xiàn)PM2.5濃度每增加100μg/m3,各疾病死亡率上升百分點高于常桂秋等的(2003)報道:PM10每增加100μg/m3,呼吸系統(tǒng)疾病,心血管疾病,冠心病,COPD死亡率分別上升4.08%,4.98%,3.77%和4.95%。3.4對危險“時”的影響本研究中,當(dāng)大氣PM2.5濃度增加100μg/m3時,總死亡率上升4.08%,戴海夏等(2004)對上海市A城區(qū)大氣PM10、PM2.5污染與居民日死亡數(shù)的相關(guān)分析研究發(fā)現(xiàn)PM2.5每升高10μg/m3時,總死亡上升0.85%(0.32%~1.39%);這兩項研究都比美國六城市、墨西哥研究結(jié)果得到的死亡相對危險度稍低。分析原因,這可能與不同的大氣污染水平、人群對大氣污染的易感性、人口年齡分布、不同的顆粒物成分有較大的關(guān)系。地殼PM2.5的增加并沒有導(dǎo)致死亡率上升,而機(jī)動車排放PM2.5的增加導(dǎo)致的死亡率上升高于燃煤排放的PM2.5。在美國和西歐,細(xì)顆粒物多來自機(jī)動車尾氣的排放,而我國的大氣污染目前仍以煤煙型為主;歐美國家老年人口中高齡老人較多,易感人群比例遠(yuǎn)較我國高,我國大氣粗細(xì)顆粒物的濃度往往比歐美國家更高,而高濃度下人群的暴露-反應(yīng)曲線往往趨向平坦,這些因素可能導(dǎo)致了我國與歐美國家顆粒物人群健康暴露-反應(yīng)系數(shù)的差異。3.5大氣致死率與時間序列分析本研究中的影響因素比較少,如果能對大氣PM2.5的化學(xué)組分,和其它氣相污染物如SO2,NOx等以及當(dāng)?shù)氐臏?、濕度、風(fēng)向風(fēng)速、氣壓等氣象因素加以考慮進(jìn)行多因素泊松回歸分析,則結(jié)果將更加豐滿,更具指導(dǎo)價值。在時間序列分析中,對于隨時間變化的隨機(jī)數(shù)據(jù)序列,具體的分析方法有多種,但近年來多采用泊松回歸。本研究在時間序列分析中進(jìn)