2015-2019年大氣污染物對佳木斯市兒童支氣管肺炎日入院量的影響①

修元迪 ,馮 垚,姚嵩坡,侯慶澤,趙善良,文少飛,周 健,周憲君,魯 彥

(1.佳木斯大學公共衛生學院,黑龍江 佳木斯 154007;2.佳木斯大學臨床醫學院,黑龍江 佳木斯 154003)

由于兒童、青少年處于生長發育階段,機體的各個器官系統尚未發育成熟,且呼吸系統直接與外界接觸,兒童呼吸頻率較快,吸入的大氣污染物的量也相對較多[1];同時兒童、青少年的上呼吸道較成人具有短且狹窄,黏膜薄脆,血流豐富的解剖學特點[2],易受外界污染物的侵害,容易誘發急性呼吸系統疾病[3]。因此,即使接觸污染物對成年人相對安全的劑量,對兒童、青少年也會產生危害[4]。大氣污染物長期存在于環境中,無形中增長了易感人群與污染物的接觸時間和接觸頻率,因此即使空氣質量較好的情況下,易感人群也可能早于成人出現呼吸系統疾病的發生、發展。通過研究空氣質量較好城市佳木斯市的2015-2019年大氣污染物PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3對0～18歲兒童支氣管肺炎門診量的影響,為積極開展兒童支氣管肺炎的發生、發展的預防提供參考依據。

1 資料與方法

1.1 一般資料

大氣污染物數據來源于真氣網空氣質量分析平臺,氣象數據從網站rP5 Weather網站下載;疾病數據采用整群抽樣方法,來自1所綜合性醫院和1所婦幼保健院;根據國際疾病分類編碼(ICD-10)從醫院病案管理系統導出研究時間段內兒童支氣管肺炎患者的相關資料,包括:患者的性別、年齡、發病日期、疾病診斷(支氣管肺炎)等,納入0～18歲患者的相關資料。

1.2 描述性分析

使用Excel 2019軟件進行數據錄入,采用SPSS 29.0統計軟件對氣象數據、大氣污染物數據和兒童支氣管肺炎患者相關數據用均數、標準差、最大值、最小值、中位數、四分位數進行描述。

1.3 時間序列模型建立

采用R語言4.2.2軟件中的mgcv包、spline包、tsModel包構建廣義相加模型,分析大氣污染對醫院感染發生風險的影響。檢驗水準α= 0.05。兒童支氣管肺炎急性發作門診人數屬于小概率事件近似服從泊松分布,因此本研究使用了準泊松(quasi-Poisson)連接的GAM模型分析大氣污染物對兒童支氣管肺炎日入院人數的影響,利用多種非參平滑函數控制長期趨勢、周期效應、氣象等混雜因素,建立基本模型如下:

Log[E(Yt)]=α+DOM+βXt+s (time, df)+s (Zt, df)+εt=βXt+COVs (1)

式中,t表示觀察日期;Yt表示在觀察日期為t時的呼吸系統疾病日入院人數;E(Yt)表示觀察時間為t時的兒童支氣管肺炎日入院人數預測值;α表示截距;DOM 表示星期幾啞變量;β表示回歸模型系數;Xt當觀察日期為t時大氣污染物的平均濃度;εs表示自然三次樣條函數;df表示自由度;Zt當觀察日期為t時氣象因素;εt表示殘差。通過最小赤池信息準則(Akaike information criterion,AIC)確定模型中的自由度取值對應日期、日平均溫度、相對濕度、風速的自由度分別為5/年、3、3、3。

1.4 敏感性分析

分析不同性別、年齡、采暖期與非采暖期對兒童支氣管肺炎日入院量的影響。

1.5 評價標準

大氣污染物評價依據我國《環境空氣質量標準》(GB3095-2012)二級標準限值。

2 結果

2.1 2015-2019年佳木斯空氣質量分析

佳木斯市城區大氣污染物PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3的日平均濃度分別為(31.76 ± 34.77)μg/m3、(50.22 ± 44.35)μg/m3、(9.60±5.69)μg/m3、(21.58±11.11)μg/m3、(75.60±28.27)μg/m3,均未超過國家二級標準限值,其他特征分布見表1。

表1 2015-2019年佳木斯市城區大氣污染物及氣象因素日均平均濃度特征

2.2 佳木斯市兒童支氣管肺炎入院人數基本情況

選取佳木斯市2015-2019年間11168例兒童支氣管肺炎住院患者為研究對象,其他特征分布見表2。

表2 2015-2019年佳木斯市兒童支氣管肺炎入院人數

2.3 敏感性分析

不同滯后期下的各單污染物與支氣管肺炎急性發作的模型擬合結果研究期間,NO2、O3的濃度與支氣管肺炎急性發作的最佳滯后期為Lag7、Lag4,OR值為1.045(1.004～1.087)、1.021(1.001～1.041),差異有統計學意義(P<0.05);PM2.5、PM10、SO2的濃度與支氣管肺炎急性發作的影響,差異無統計學意義(P>0.05),根據OR值最大原則確定最佳滯后天數即Lag3、Lag5、Lag7,見表3。

表3 不同滯后期下的各污染物與支氣管肺炎急性發作的OR值及其95%CI

單雙污染物模型下支氣管肺炎急性發作的模型擬合結果:在單污染物模型中,NO2、O3濃度每增加10μg/m3,導致支氣管肺炎的發病率分別增加4.5%、2.1%;在雙污染模型中,模型中引入PM2.5、PM10、SO2、O3時,NO2濃度每增加10μg/m3,支氣管肺炎的發病率分別增加9.4%、9.5%、5.5%、4.3%,模型中引入SO2時,O3濃度每增加10μg/m3,支氣管肺炎的發病率增加2.1%,見表4。

表4 各污染物單雙污染物模型下支氣管肺炎急性發作的OR值及其95%CI

不同特征分層分析:分層比較結果,當大氣污染物每增加10μg/m3時,性別間比較,O3暴露導致支氣管肺炎的男童發病率增加3.1%;年齡間比較,嬰兒期PM2.5、PM10暴露導致發病率分別降低2.7%、3.6%;幼兒期NO2、O3暴露導致發病率分別增加5.0%、3.2%;學齡前期NO2暴露導致發病率增加9.2%;學齡期PM2.5暴露導致發病率增加4.5%,PM10、SO2、NO2暴露導致發病率增加5.0%、97.5%、34.0%;青春期O3暴露導致發病率降低29.8%;時期間比較,非采暖期O3暴露導致支氣管肺炎的發病率增加3.6%,見表5。

表5 各污染物與不同特征的支氣管肺炎患者急性發作的OR值及其95%CI

3 討論

佳木斯市空氣質量良好,由于大氣污染物是在環境中持續存在,當大氣污染物經呼吸系統進入人體后,其本身或其攜帶的有毒有害物質亦存在半減期不會立即代謝出體外,因此會在體內蓄積,污染物達到一定水平時出現健康損害[5]。

大氣污染物引起支氣管肺炎的發生受性別、年齡、不同采暖時期的影響。支氣管肺炎男童患者對大氣污染物O3敏感?？赡芤驗榻孛娴某粞跤写碳ば院蛷娧趸?能夠對人的眼睛、呼吸道等造成損害,男童較女童相比戶外活動時間長,暴露在環境中接觸O3的時間亦長,體內相對濃度增大。支氣管肺炎嬰兒期患者對大氣污染物PM2.5、PM10敏感,PM2.5的顆粒易隨呼吸沉積在呼吸道深處及肺部引起支氣管及肺部等處病變[6],嬰兒期兒童呼吸頻率較快且各項功能發育不完全,會導致更多的顆粒物吸入從而引起呼吸系統的問題[7]。幼兒期對大氣污染物NO2、O3敏感;學齡前期對大氣污染物NO2敏感;學齡期對大氣污染物除O3外敏感;青春期對大氣污染物O3敏感。大氣中NO2具有刺激性,主要作用于深部呼吸道、細支氣管及肺泡。研究提示,長期暴露于年平均濃度高于50～75μg/m3的濃度時,兒童的呼吸系統癥狀會顯著增加,肺功能也會受到一定程度的損害;NO2還與臭氧有協同作用,造成呼吸道阻力增加以及對感染的抵抗力降低[8],NO2會在一定條件下轉化為O3,加大了近地面O3濃度?？傮w來看隨著年齡的升高受到大氣污染物的健康影響不斷增強,隨著機體的生長發育兒童各項生理情況逐漸發育成熟,免疫力增強,在一定程度上會降低疾病的患病率,但隨著年齡的增長兒童處于室外活動時間增多,而接觸大氣污染物的頻率和水平也增強。在時期分層上,非采暖期大氣污染物PM2.5、PM10、O3的支氣管肺炎的日入院人數高于采暖期。非采暖期時兒童的戶外活動較多,室內經常開窗通風,此時我們可以認為室外大氣與室內空氣中的污染物濃度區別不大,而在采暖期時由于天氣寒冷,兒童多在室內進行活動,且室內不經常開窗通風,室外大氣與室內空氣交換更新頻率較低,室內污染物濃度低于室外污染物濃度。

以上結果顯示,大氣污染物的暴露會增加兒童人群的支氣管肺炎的入院率,因此環境有關部門,應該結合佳木斯市大氣污染物的來源,采取降低大氣污染物的措施,如提高燃料的質量、固定污染源的合理排放,減少移動污染源的數量等措施,從而從根本上降低大氣污染物的濃度,進而降低其所帶來的健康危害。