大气污染物和气温对心脑血管疾病日门诊量的健康效应研究

发布时间：2020-08-11 13:32

【摘要】：目的:通过对石家庄市主要大气污染物、气象资料与心脑血管疾病日门诊数据的收集、整理与描述,分别探讨大气污染物(PM_(2.5)、PM_(10)、NO_2、SO_2、CO)和气温对心脑血管疾病日门诊量的影响,分析不同季节大气污染物对心脑血管疾病日门诊量的影响,为采取有效预防措施、保护居民的健康提供科学依据。方法:收集石家庄市2014年1月1日至2016年12月31日河北医科大学第一医院和石家庄市第一医院就诊的心脑血管疾病日门诊量数据,收集同期每日大气污染物浓度(PM_(2.5)、PM_(10)、NO_2、SO_2、CO)及每日最高气温、最低气温、平均气温、最大湿度、最小湿度、平均相对湿度、日平均风速、日照小时数等气象资料。采用广义相加模型(Generalized Additive Model,GAM),在用平滑样条函数控制时间的长期趋势和季节性波动趋势、“星期几效应”、气象因素等混杂因素后,纳入单日0-7天的滞后效应和累积滞后效应(lag01-lag07),定量分析石家庄市大气污染物对心脑血管疾病日门诊量的影响,确定最强效应期,在双污染物模型、季节效应、敏感性分析中均采用效应最大时的滞后时间。为了直观的描述气温对心脑血管疾病日门诊量的影响,本研究通过建立气温的“交叉基”函数,纳入GAM模型中而构建惩罚分布滞后非线性模型(Penalized dlnm),分析不同气温对居民心脑血管疾病日门诊量的影响及其滞后效应,并进行定量描述、评价气温对心脑血管疾病的影响。结果:1、2014年1月1日-2016年12月31日石家庄市大气污染物PM_(2.5)、PM_(10)、NO_2、SO_2、CO平均浓度分别为104.93μg/m3、175.45μg/m3、53.90μg/m3、50.59μg/m3、1.49mg/m3,大气污染物分布具有一定的季节性。Spearman秩相关分析结果显示五种大气污染物之间存在较强的正相关关系,尤其是PM_(2.5)与PM_(10)存在强相关,相关系数为0.97(P0.01),PM_(2.5)与NO_2、SO_2、CO的相关系数分别为0.76、0.63、0.87(P0.01)。PM_(10)与NO_2、SO_2、CO的相关系数分别为0.78、0.64、0.84(P0.01)。NO_2与SO_2、CO的相关系数为0.75、0.85(P0.01)。SO_2与CO的相关系数为0.72(P0.01)。同时可以看出,五种污染物与气温、风速、日照小时数均存在负相关关系(P0.01),而与气压表现为正相关关系(P0.01);NO_2、SO_2与相对湿度表现为负相关关系(P0.01),而PM_(2.5)、PM_(10)、CO与相对湿度表现为正相关关系(P0.01)。2、通过采用GAM模型分析结果表明五种大气污染物对心脑血管疾病日门诊量的影响均在当天的效应最强,单日效应的最佳滞后期均是lag0,PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2日均浓度每升高10μg/m3,心脑血管疾病日门诊量分别增加0.42%、0.26%、0.92%、1.84%;CO日均浓度每升高0.1mg/m3,心脑血管疾病日门诊量增加0.44%。累积滞后效应的最强滞后期均是lag06,PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2日均浓度每升高10μg/m3,心脑血管疾病日门诊量分别增加0.61%、0.37%、1.35%、2.89%;CO日均浓度每升高0.1mg/m3,心脑血管疾病日门诊量增加0.82%。对季节进行亚组分析,发现大气污染物在冷季的效应较强,PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、NO_2日均浓度每升高10μg/m3,心脑血管疾病日门诊量分别增加0.80%、0.65%、1.52%、4.71%;CO日均浓度每升高0.1mg/m~3,心脑血管疾病日门诊量增加0.82%,且大气污染物对心脑血管疾病的影响在冷季有统计学意义。两污染物模型显示:在调整其他污染物后,SO_2对心脑血管疾病日门诊量的效应失去了统计学显著性,PM_(10)只有在调整SO_2时有统计学意义;其他污染物仍具有统计学意义,可能是独立的危险因素。3、通过采用Penalized dlnm模型分析结果表明低温对心脑血管疾病日门诊量影响较大,相对危险度会随着气温的变化而变化,气温对心脑血管疾病日门诊量的影响为非线性,在10℃以下时当天(lag0)并未表现出危险效应,甚至显示出“保护性”效应,但是低温的危险效应会持续的时间相对较长(近两周),而在气温相对较高时却是“保护性”效应,在滞后15天时呈现出一定的危险效应,但是没有统计学显著性。在-4℃(1st)和0℃(10th)当天的RR值分别为0.89(95%CI:0.80-0.99)、0.91(95%CI:0.84-0.99),表现为保护作用;在滞后5天时RR值分别为1.07(95%CI:1.03-1.12)、1.05(95%CI:1.01-1.09),出现危险效应;在滞后10天时RR值分别为1.03(95%CI:1.00-1.07)、1.03(95%CI:1.00,1.06),危险效应降低,表现为随着滞后时间的延长危险效应先增强后减弱;在累积滞后5天时,气温对心脑血管疾病的影响均无显著性,在累积滞后10天后,-4℃和0℃均表现出危险效应,在累积滞后27天时RR值分别为1.81(95%CI:1.11-2.94)、1.53(95%CI:1.00-2.34),气温相对较低时危险效应更强。在相对较高的气温27.7℃和30.7℃时,均未发现危险效应。结论:1、2014-2016年石家庄市大气污染物呈现季节性变化趋势,表现为“冬重夏轻”的污染特征,具有一定的周期性和季节性波动趋势。2、石家庄市大气污染物浓度对心脑血管疾病日门诊量的效应存在正相关关系且具有滞后效应。大气污染物的危害效应具有明显的季节性,表现为冷季的效应高于暖季的效应,气态污染物的效应高于颗粒物的效应,且NO_2的效应最强。在双污染物模型中发现NO_2、PM_(2.5)、CO可能具有独立的危害效应,而SO_2、PM_(10)可能不具有独立的危害效应。3、石家庄市大气温度对心脑血管疾病日门诊量的影响表现为非线性,气温较低时对心脑血管疾病的危害效应较大,并存在15天的滞后效应;而在气温较高时并未发现危害效应。
【学位授予单位】：山西医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R122.26;X51
【图文】：

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图 2-1 石家庄市监测站和两所医院的地理位置1.3 数据清理以八个环境空气质量监测站数据的日均浓度带入计算，可以得出石家庄市逐日各个污染物的日均浓度，若某种污染物有一半的监测站点由于设备或者其他原因而导致数据缺失，则该污染物的日均浓度记为缺失。在环境污染健康效应的时间序列研究中，缺失数据是主要的问题，因为删除缺失数据可能会改变现在的数据结构，例如，自相关、时间趋势和季节性等。目前针对时间序列数据缺失值填补主要采用均数填补法、极大似然估计法、三次样条函数差值法、多重插补等[43]。但是，在多变量时间序列数据缺失数据填补中，协变量之间可能存在相关性，因此本文采用EM+Spline 算法，在 R 软件 mtsdi 包中实现[44]。由于 O3缺失 2016 年的数据，在本次研究中 O3不纳入分析。

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山西医科大学硕士学位论文从各大气污染物浓度的时间序列分布图（如图 3-1 所示）中可以看出在研究期间内石家庄市大气污染物均呈现“冬重夏轻”的污染特征，具有一定的周期性和季节性波动趋势，红线代表中国国家环境空气质量二级标准，可以看出 NO2、SO2和CO 浓度在冬季超过二级标准，PM2.5和 PM10四季均超过标准。2016 年 SO2的日均浓度呈现“U”型的下降趋势，其他污染物逐年均呈现相对稳定的季节性波动趋势。

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注：红线为 GB3095-2012 中国国家环境空气质量二级标准。图 3-1 研究期间内石家庄市大气污染物的时间序列分布图石家庄市 2014-2016 年 NO2日均浓度超标天数分别为 64 天、51 天、70 天，共185 天，占 16.9%。SO2日均浓度超标天数逐年减少分别为 45 天、14 天、0 天，共59 天，占 5.4%。PM10日均浓度超标天数分别为 226 天、132 天、146 天，共 504 天，占 46.0%，超标率很高。PM2.5日均浓度超标天数逐年减少分别为 234 天、170 天、169 天，共 573 天，占 52.4%，超标率极高。CO 日均浓度超标天数分别为 24 天、20 天、18 天，共 62 天，占 5.75%。总之，通过采取措施可以有效预防污染物的有害排放，2017 年污染物 SO2达到零超标。详见图 3-2 ~ 3-6。

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