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2020, 37(8):753-758.doi:10.13213/j.cnki.jeom.2020.20042

南京市大氣PM10短期暴露對心血管疾病死亡的影響


南京市疾病預防控制中心環境衛生科, 江蘇 南京 210003

收稿日期: 2020-02-06;  錄用日期:2020-07-07;  發布日期: 2020-09-07

基金項目: 江蘇省預防醫學會科研項目(Y2018005);南京市醫學重點科技發展資助項目(ZKX16068)

通信作者: 韋麗, Email: [email protected]  

作者簡介: 賈云飛(1987-), 男, 學士, 主管醫師; E-mail:[email protected]

倫理審批??已獲取

利益沖突??無申報

[背景] PM10污染與人群健康關系的研究已經被廣泛報道,大多數研究僅僅關注PM10污染與呼吸系統疾病、循環系統疾病等某一大類疾病的死亡風險,而PM10與特定心血管疾病死亡效應的研究也值得關注。

[目的] 探討南京市大氣PM10短期暴露對心血管疾病死亡的影響。

[方法] 收集南京市2014年1月1日—2018年12月31日每日心血管疾病死亡人數、大氣污染物粗顆粒物(PM10)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)、臭氧(O3)、細顆粒物(PM2.5)的平均每日質量濃度以及每日氣象因素(包括氣溫、相對濕度),采用時間序列分析方法,分季節(冷季:10—3月;暖季:4—9月)研究大氣PM10濃度對每日心血管疾病死亡人數的效應,并分析對不同性別、年齡、文化水平人群的影響。

[結果] 大氣污染物PM10、SO2、NO2、CO、O3、PM2.5質量濃度分別為(91.6±52.2)μg·m-3、(17.7±9.9)μg·m-3、(45.5±18.6)μg·m-3、(0.9±0.3)mg·m-3、(100.8±49.1)μg·m-3、(52.5±34.7)μg·m-3,其中PM10、NO2和PM2.5平均質量濃度超過國家二級標準限值。不同心血管疾病死亡效應:PM10質量濃度每增加10 μg·m-3,全年心血管疾病、高血壓、急性心肌梗死、其他缺血性心臟病的死亡風險分別升高0.88%(95% CI:0.58%~1.18%)、1.74%(95% CI:0.96%~2.52%)、0.97%(95% CI:0.46%~1.49%)、0.79%(95% CI:0.33%~1.25%)。全年和冷季水平,PM10質量濃度每增加10 μg·m-3,女性心血管疾病總死亡的風險均高于男性;>65歲人群心血管疾病總死亡風險分別升高0.99%(95% CI:0.67%~1.31%)、0.94%(95% CI:0.58%~1.31%);高中以下學歷人群心血管疾病總死亡風險分別升高0.96%(95% CI:0.62%~1.29%)、0.86%(95% CI:0.47%~1.24%)。暖季水平PM10質量濃度對心血管疾病總死亡的影響均無統計學意義(P>0.05)。

[結論] 大氣PM10短期暴露會增加人群心血管疾病總死亡、高血壓、急性心肌梗死和其他缺血性心臟病的死亡風險。

關鍵詞: PM10 心血管疾病;  廣義相加模型;  死亡 

可吸入顆粒物(particulate matter with median aerodynamic diameter ≤ 10 μm,PM10)是指空氣動力學直徑小于或等于10 μm的顆粒物,能進入人體呼吸道,又能長期漂浮在空氣中,也稱為飄塵。越來越多的環境流行病學研究表明,PM10短期暴露可造成人體呼吸系統、循環系統及免疫系統功能出現病變,導致人群入院率和死亡率明顯提高[1-8]。吳和巖等[9]研究結果顯示,大氣PM10質量濃度每增加10 μg·m-3,人群心血管疾病死亡發生的風險增加1.38%(95%CI:0.29%~2.49%)。這些研究對于PM10健康風險的防控具有重大的指導價值。南京地處中國東部,是國家重要門戶城市,也是華東地區重要產業城市,城市化發展迅速,是國家重要綜合性工業生產基地,工業排放和機動車排放造成的PM10污染仍比較嚴重。雖然國內PM10污染與人群健康關系的研究已有很多,大多研究僅僅關注PM10污染與呼吸系統疾病、循環系統疾病等某一大類疾病的死亡風險,而缺少分析其與特定心血管疾病死亡效應的研究;此外,很多研究分性別、年齡及季節來探討PM10暴露對心血管疾病死亡的效應,而以文化水平差異為關注點的研究仍然較少。本研究采用時間序列分析方法,基于廣義相加模型探討南京市大氣PM10短期暴露對人群心血管疾病死亡的影響,旨在為健康風險評估、針對敏感人群及特定死因制定防控措施提供科學依據。

1   材料與方法

1.1   資料

居民死亡資料來源于南京市疾病預防控制中心死因登記報告信息系統。收集南京市2014年1月1日—2018年12月31日戶籍所在地為南京的常住人口死亡數據,包含性別、年齡、職業、文化程度、死亡時間、根本死因及國際疾病分類(international classification of diseases,ICD)編碼等。在剔除了意外傷害死亡的基礎上,按照ICD-10進行疾病分類,心血管疾?。↖05~I52)、高血壓(I10~I15)、急性心肌梗死(I21~I23)、其他缺血性心臟?。▌用}粥樣硬化、冠脈供血不足、心絞痛等)(I20、I24、I25)。大氣污染數據來源于南京市環境監測中心,大氣污染指標包括PM10、二氧化硫(sulfur dioxide,SO2)、二氧化氮(nitrogen dioxide,NO2)、一氧化碳(carbon monoxide,CO)、臭氧(ozone,O3)、細顆粒物(fine particulate matters,PM2.5),收集污染物的日均質量濃度,其中臭氧為每日最大8 h濃度。氣象資料來源于中國氣象科學數據共享服務網,收集的氣象資料包含日平均氣溫、日平均相對濕度。本研究經南京市疾病預防控制中心倫理委員會審查批準(無編號)。

1.2   方法

1.2.1   統計學描述

運用SPSS 22.0軟件對心血管疾病死亡數據、大氣污染數據及氣象資料進行描述性統計分析,計算各項指標的均值、標準差、最小值、最大值、P25、M、P75;分季節對大氣PM10濃度及不同心血管疾病死亡數進行描述,用x±s表示。本研究季節分層標準為:冷季(10—3月)、暖季(4—9月)。

1.2.2   統計學分析

對于南京市總體人群來說,人群每日心血管疾病死亡事件屬于小概率事件,其實際分布近似于Poisson分布。在控制混雜因素、星期幾效應、節假日效應、時間的長期趨勢和季節趨勢的影響后,采用廣義相加模型探討大氣污染物PM10質量濃度對人群心血管疾病死亡率的影響。具體模型如下:lg[EYt)] =β·Zt+Ddow+sT,υ)+sTtemp,υ)+sHRH,υ)+ Hholiday+Iintercept。式中:Yt為觀察日第t日的心血管疾病死亡人數;EYt)為觀察日第t日心血管疾病死亡人數的期望值;β為回歸系數;Zt為第t日PM10質量濃度,單位為μg·m-3;Ddow為反映星期的啞變量;s為非參數平滑函數;T為日期變量;Ttemp為溫度變量;HRH為相對濕度變量;υ為自由度;Hholiday為反映節假日效應的啞變量;Iintercept為截距。據赤池信息準則,選擇時間變量自由度為7年-1,日均溫度和日均相對濕度的自由度均為6。以往研究表明大氣污染物具有滯后效應[10-11],又考慮到單獨的滯后效應可能會降低PM10對人群心血管疾病死亡影響的關聯性,所以本研究選取了累積滯后效應(lag01)進行建模分析。

為了觀察模型是否穩定,增加了敏感性分析。在敏感性分析中,增加了時間變量自由度為5、6、8年-1,來觀察PM10對人群心血管疾病死亡的風險變化;此外,還分別納入了大氣污染物SO2、NO2、CO、O3進行雙污染物模型分析,觀察PM10對人群心血管疾病死亡效應的影響。

1.2.3   統計軟件

采用R 3.4.3軟件的mgcv軟件包進行模型擬合分析,分析大氣PM10質量濃度每增加10μg·m-3,人群心血管疾病死亡風險增加或降低的百分比(即超額危險度ER)以及ER的95%CI。檢驗水準α=0.05。

2   結果

2.1   基本情況

2014年1月1日—2018年12月31日,全南京市心血管疾病總死亡共31 678例,日均(17.3±5.3)例,高血壓日均死亡數為(2.2±1.6)例,急性心肌梗死為(4.9±2.4)例,其他缺血性心臟病為(7.1±3.1)例。溫度日均值為(16.8±9.0)℃,相對濕度日均值為(73.2±13.4)%。對照GB 3095—2012《環境空氣質量標準》,PM10、SO2、NO2、PM2.5年平均標準質量濃度二級標準限值分別為70、60、40、35 μg·m-3,本研究中PM10、NO2和PM2.5平均質量濃度超過國家二級標準限值,分別為限值的1.31倍、1.13倍、1.50倍。O3日最大8 h平均濃度為(100.8±49.1)μg·m-3,低于國家二級標準限值(160 μg·m-3),見表 1。

表1

2014—2018年南京市心血管疾病死亡、大氣污染物和氣象因素的基本情況

Table1.

Daily cardiovascular mortality, concentrations of air pollutants, and selected atmospheric factors in Nanjing from 2014 to 2018

研究期間,不同季節的大氣PM10質量濃度及不同心血管疾病日均死亡數情況見表 2。大氣PM10日均質量濃度冷季明顯高于暖季,冷季為(108.3±56.4)μg·m-3,暖季為(75.1±41.5)μg·m-3;冷季心血管疾病總死亡、高血壓、急性心肌梗死及其他缺血性心臟病日均死亡數也高于暖季。

表2

2014—2018年南京市不同季節大氣PM10質量濃度及不同心血管疾病日均死亡數

Table2.

The average concentrations of PM10 in different seasons and average daily deaths from cardiovascular diseases in Nanjing from 2014 to 2018

圖 1可以看出,每年冷季PM10日均質量濃度明顯高于暖季,PM10日均質量濃度高峰均出現在冷季。

圖 1

2014—2018年南京市大氣PM10日均質量濃度的時間序列圖

Figure1.

The time-series diagram of daily average concentrations of PM10 in Nanjing from 2014 to 2018

2.2   不同季節大氣PM10對不同心血管疾病死亡風險的影響

全年水平,PM10質量濃度每增加10 μg·m-3時,心血管疾病、高血壓、急性心肌梗死、其他缺血性心臟病的死亡風險分別升高0.88%(95%CI:0.58%~1.18%)、1.74%(95%CI:0.96%~2.52%)、0.97%(95%CI:0.46%~1.49%)、0.79%(95%CI:0.33%~1.25%);PM10質量濃度每增加10 μg·m-3,冷季對心血管不同疾病死亡的效應高于暖季,其中以高血壓死亡的風險最大(ER=1.67%,95%CI:0.81%~2.53%),見表 3。

表3

大氣PM10質量濃度每增加10 μg·m-3時不同心血管疾病死亡風險的超額危險度[ER(95%CI)]

Table3.

The excess risks of mortality from different cardiovascular diseases for each increase of 10μg·m-3 in PM10 concentration ?單位(Unit): %

2.3   大氣PM10對不同性別、年齡、文化的人群心血管疾病總死亡風險的影響

全年水平:PM10質量濃度每增加10 μg·m-3時,全人群心血管疾病總死亡的風險升高0.88%(95%CI:0.58%~1.18%);男性和女性人群心血管疾病總死亡風險升高均有統計學意義(P < 0.05),女性人群心血管疾病總死亡風險高于男性;>65歲人群心血管疾病總死亡風險升高0.99%(95%CI:0.67%~1.31%),而≤ 65歲人群無統計學意義(P>0.05);高中以下學歷人群心血管疾病總死亡風險升高0.96%(95%CI:0.62%~1.29%),明顯大于高中及以上學歷人群(ER=0.65%,95%CI:0.02%~1.29%),見表 4。

表4

大氣PM10質量濃度每增加10 μg·m-3時不同人群心血管疾病總死亡風險的超額危險度[ER(95%CI)]

Table4.

The excess risks of cardiovascular mortality in different populations for each increase of 10μg·m-3 in PM10 concentration ?單位(Unit): %

冷季水平:PM10質量濃度每增加10 μg·m-3時,全人群心血管疾病總死亡風險升高0.77%(95%CI:0.43%~1.11%);女性心血管疾病總死亡的風險升高1.02%(95%CI:0.56%~1.47%),明顯高于男性(ER=0.63%,95%CI:0.15%~1.12%);>65歲人群心血管疾病總死亡風險升高0.94%(95%CI:0.58%~1.31%),而≤ 65歲人群無統計學意義(P> 0.05);高中以下學歷人群心血管疾病總死亡風險升高0.86%(95%CI:0.47%~1.24%),高中及以上學歷人群無統計學意義(P> 0.05),見表 4。

暖季水平:在全人群,不同性別、年齡及文化水平的人群中,PM10質量濃度每增加10 μg·m-3時,心血管疾病總死亡風險改變均無統計學意義(P > 0.05),見表 4。

2.4   敏感性分析

在變換自由度和納入SO2、CO后,PM10質量濃度每增加10μg·m-3,心血管疾病總死亡的風險變化很小,模型結果比較穩定;在納入NO2后,心血管疾病總死亡風險略微下降;在納入O3后,心血管疾病總死亡風險明顯降低,見表 5。

表5

大氣PM10質量濃度每增加10 μg·m-3時心血管疾病總死亡風險的敏感性研究

Table5.

Sensitivity to the risk of mortality from cardiovascular diseases for each increase of 10μg·m-3 in PM10 concentration

3   討論

本研究結果顯示,南京市大氣污染物PM10年平均質量濃度為(91.6±52.2)μg·m-3,是GB 3095—2012二級標準限值(70 μg·m-3)的1.31倍,是世界衛生組織制定的全球《空氣質量標準》粗顆粒物準則值(20μg·m-3)的4.58倍,其年平均質量濃度明顯高于沿海城市(珠海)的研究結果[9],這說明了南京市大氣PM10污染很嚴重,需要開展有針對性的大氣污染物治理。

全年水平,PM10質量濃度每增加10μg·m-3時,心血管疾病、高血壓、急性心肌梗死、其他缺血性心臟病的死亡風險分別升高0.88%(95%CI:0.58%~1.18%)、1.74%(95%CI:0.96%~2.52%)、0.97%(95%CI:0.46%~1.49%)、0.79%(95%CI:0.33%~1.25%)。其中PM10對心血管疾病總死亡風險明顯高于國內外相關研究結果[12-13],對其他缺血性心臟病死亡風險與北京(ER=0.33%,95%CI:0.13%~0.52%)[14]、蘭州(ER=0.53%,95%CI:0.01%~1.05%)[15]研究結果不一致,對急性心肌梗死的死亡風險與相關研究結果(ER=1.006%,95%CI:1.002%~1.009%)[16]也不相同。原因可能是:第一,由于城市地區差異和氣象因素不同,不同城市PM10的化學成分差異較大,毒力大小也不相同。此外,每個城市PM10的濃度也不相同,南京作為江蘇省會城市,城市化發展進程迅速,汽車擁有量急劇攀升,房地產建筑和地鐵施工隨處可見,都會帶來大氣PM10污染濃度的升高。第二,每個城市的社會經濟水平、人口學特征及人群對污染物的耐受性、對心血管系統不同疾病的易感性等因素不同,也會引起研究結果的不同。第三,研究的時間維度及模型參數中時間自由度的選擇都可能影響研究結果。此外,冷季效應明顯高于暖季,這與以往部分研究結果[17-18]相一致??赡茉蚴?,在寒冷季節身體需要靠消耗能量來產生熱量,引起心臟耗氧量增加,導致心臟負荷加重;也有研究表明冷效應對心血管疾病死亡的影響較大[19],在寒冷季節,特別要關注心血管疾病的健康風險。

全年和冷季水平,PM10每增加10 μg·m-3,女性心血管疾病總死亡風險均高于男性,這與國內外相關研究結果一致[10-11]??赡茉蚴桥c性別易感性有關,女性對心血管疾病更敏感。>65歲人群心血管疾病總死亡風險分別升高0.99%(95%CI:0.67%~1.31%)、0.94%(95%CI:0.58%~1.31%),而≤ 65歲人群無統計學意義(P > 0.05),與成都市研究結果[20]不一致。原因可能是:>65歲人群身體各項功能衰退,自身免疫力減弱,暴露于同等PM10濃度時,比65歲以下人群更容易出現心血管疾??;>65歲人群時間比較充足,早晚鍛煉身體意識強,在外暴露時間長,PM10總暴露水平高于65歲以下人群。高中以下學歷心血管疾病總死亡風險分別升高0.96%(95%CI:0.62%~1.29%)、0.86%(95%CI:0.47%~1.24%),明顯大于高中及以上學歷人群,研究結果與美國一項研究[21]一致??赡苁歉邔W歷人群自我保護意識強,霧霾天能自覺佩戴口罩,盡量減少外出暴露。此外,高學歷人群由于職業原因,大多在室內工作,室外暴露時間短。

本研究分析了南京市大氣PM10短期暴露與心血管疾病死亡的關系,收集了五年的數據進行PM10健康風險的定量分析,也進行了敏感性分析,但仍存在一定的不足之處:人群PM10暴露水平使用的是室外固定監測點數據,與個體實際暴露水平有差異。

綜合上述,南京市大氣PM10短期暴露可能會增加心血管疾病、高血壓、急性心肌梗死和其他缺血性心臟病的死亡風險。女性、>65歲及高中以下人群為PM10心血管疾病效應的敏感人群,需要有針對性地開展健康宣教和防護工作,同時加大空氣污染的治理力度,尤其應關注冷季的健康風險,從而降低心血管疾病的死亡率。

表1

2014—2018年南京市心血管疾病死亡、大氣污染物和氣象因素的基本情況

Table 1

Daily cardiovascular mortality, concentrations of air pollutants, and selected atmospheric factors in Nanjing from 2014 to 2018

表2

2014—2018年南京市不同季節大氣PM10質量濃度及不同心血管疾病日均死亡數

Table 2

The average concentrations of PM10 in different seasons and average daily deaths from cardiovascular diseases in Nanjing from 2014 to 2018

圖 1

2014—2018年南京市大氣PM10日均質量濃度的時間序列圖

Figure 1

The time-series diagram of daily average concentrations of PM10 in Nanjing from 2014 to 2018

表3

大氣PM10質量濃度每增加10 μg·m-3時不同心血管疾病死亡風險的超額危險度[ER(95%CI)]

Table 3

The excess risks of mortality from different cardiovascular diseases for each increase of 10μg·m-3 in PM10 concentration ?單位(Unit): %

表4

大氣PM10質量濃度每增加10 μg·m-3時不同人群心血管疾病總死亡風險的超額危險度[ER(95%CI)]

Table 4

The excess risks of cardiovascular mortality in different populations for each increase of 10μg·m-3 in PM10 concentration ?單位(Unit): %

表5

大氣PM10質量濃度每增加10 μg·m-3時心血管疾病總死亡風險的敏感性研究

Table 5

Sensitivity to the risk of mortality from cardiovascular diseases for each increase of 10μg·m-3 in PM10 concentration

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[基金項目] 江蘇省預防醫學會科研項目(Y2018005);南京市醫學重點科技發展資助項目(ZKX16068)

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[收稿日期] 2020-02-06

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南京市大氣PM10短期暴露對心血管疾病死亡的影響

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