北京市怀柔区大气污染对儿科门诊量影响的时间序列研究

摘要：目的 了解怀柔区大气污染对儿童健康影响，为应对空气污染天气做好医疗应急处置提供数据支撑。方法 收集辖区某专科医院和综合医院各一家儿科门诊量，同时收集大气污染物和气象因素资料，运用类泊松分布的广义相加模型进行分析。结果 北京市怀柔区2016 — 2018年怀柔区儿科门诊总量和儿科呼吸系统疾病门诊量总体呈季节性分布，就诊人数集中在秋冬季，夏季就诊人数相对较少。经单污染物模型分析显示，各大气污染物浓度对儿科门诊总量的影响呈短期滞后效应，均有统计学意义（P < 0.05）。结论 北京市怀柔区大气污染物NO₂、PM_2.5、PM₁₀和O₃质量浓度的上升均会导致儿科门诊总量增加，应进一步加大空气污染综合治理力度，采取有效措施减少大气污染物浓度，降低儿童疾病风险。

关键词：大气污染、儿科门诊量、时间序列分析

随着我国经济的快速发展，工业化和城市化进程的不断深化，国内大气污染状况日益严重。其中京津冀城市群是中国空气污染最集中、最严重的区域^[1]。国内外大量研究发现，大气污染物浓度增加与人群疾病发病^[2]、死亡^[3]、医院门诊量^[4]、急诊量^[5]和住院量^[6]等健康风险增加有关。儿童正处于生长发育阶段，对大气污染物极其敏感，代谢系统不成熟，早期暴露于大气污染物容易对儿童的健康和发育造成危害^[7]。因此开展大气污染对儿童健康影响研究十分必要。本研究采用时间序列研究定量分析大气污染物与北京市怀柔区儿科门诊量的关系，探讨空气污染对儿童健康的影响，为评估大气污染物的短期健康效应以及为制定保护易感人群的政策提供依据。

1 资料与方法

1.1 资料来源

1.1.1 儿科门诊量  儿科门诊资料来自北京市怀柔区某专科医院儿科门诊以及某家综合医院，其医疗水平和卫生资源可充分满足怀柔区儿童日常门诊就诊需求。收集2016年1月1日 — 2018年12月31日的儿科每日门诊数据，包括患者的年龄、就诊日期和就诊诊断。疾病分类按照《国际疾病分类》第10版（ICD -10）进行编码分类，对儿科门诊总量、呼吸系统疾病门诊量（ICD -10：J00 ~ J99）和循环系统疾病门诊量（ICD - 10：I00 ~ I99）进行统计。研究对象纳入条件为①患者年龄为0 ~ 14岁；②居住地址为北京市内。排除因意外伤害疾病就诊的患者。

1.1.2 大气污染物和气象因素  大气污染物浓度监测资料来自中国环境监测总站怀柔区监测站点，收集2016年1月1日 — 2018年12月31日北京市怀柔区PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂的每日质量浓度，以及O₃每日最高质量浓度的1小时平均值（O₃-1h）和每日最大8小时质量浓度均值（O₃-8h）。气象数据来源于中国气象数据网，包括每日平均温度和平均相对湿度。

1.2 方法

运用类泊松分布的广义相加模型，控制时间的长期趋势、公共假期、星期几效应、每日温度和相对湿度等混杂因素，分析大气污染物（PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂、O₃）质量浓度与儿科门诊量之间的联系。建立模型表达式如公式（1）：

（1）

   （1）  

式中：E(Yt) — t天门诊人数；

α — 截距；

β — 回归系数，表示污染物浓度每升高1个单位浓度引起日门诊量增加；

 — 不同大气污染物浓度，μg/m³；

time — 研究期间时间序列；

Tm03 — 当天以及前3天的移动平均温度,℃；

df — 自由度，基于之前的研究^[8]，本研究选择时间趋势自由度为6/a，当天及前3天的移动平均温度自由度为6，相对湿度的自由度为3；

RH — 相对湿度，%；

PH — 公众假期；

DOW — 星期几效应。

计算大气污染物浓度每升高10 μg/m³，儿科每日门诊量的超额危险度（ER）：

        （2）

本研究考虑大气污染物的滞后效应，对单独滞后效应和累积滞后效应进行分析。单独滞后效应选择当天及滞后9d进行分析，以lag0d~lag9d表示；累计滞后效应选择当天和前1、3、5、7、9d的平均浓度进行分析，以lag01d-lag09d表示。根据单污染物模型的分析结果，选取各污染物当天滞后效应，拟合双污染物模型，评价其他污染物对该污染物健康效应的影响。

1.3 质量控制

专人用数据审核模板对收集的空气污染物、气象监测数据和医院门诊数据进行审核、查重，将信息不准确/诊断不明的数据剔除；对残缺数据、重复数据进行清洗，填补空缺值，删除错误及重复数据；对极端数据，及时核实反馈修正，保证数据质量。

1.4 统计学分析方法

通过改变模型中时间趋势（df 分别取值5/a和7/a）和移动平均温度的自由度（df 分别取值5/a和7/a），以及平均相对湿度自由度（df 分别取值4/a和5/a）计算污染物对每日儿科门诊的影响以检验模型的稳定性，结果显示变化差异不大，模型具有良好的稳定性。另外，考虑到季节性流感可能对结果产生的影响，纳入每日流感样病例发病数作为协变量进行敏感性分析，结果显示一致性良好。

运用R 3.6.1软件“mgcv”软件包进行统计分析，绘制儿科每日门诊量的时间序列图，计算大气污染物浓度的年均值、第25百分位数（P₂₅）、中位数（P₅₀）、第75百分位数（P₇₅），最小值（Min）、最大值（Max）、标准差（standard deviation，SD）以及超过国家空气质量标准值的天数和超标率。大气污染物和气象因素的相关性采用Spearman秩相关分析。双侧检验α=0.05有统计学意义。

2 结果

2.1 儿科门诊情况

北京市怀柔区2016 — 2018年儿科门诊总量日均570人，其中呼吸系统门诊量495人，循环系统门诊量8人。2016年1月1日— 2018年12月31日怀柔区儿科门诊总量和儿科呼吸系统疾病门诊量总体呈季节性分布，就诊人数集中在秋冬季，夏季就诊人数相对较少。儿科循环系统门诊量未显示明显的季节性趋势分布。

2.2 大气污染物和气象因素基本情况

2016 — 2018年，北京市怀柔区的大气污染物PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂、O₃-1h、O₃-8h的年平均浓度分别为52.24、70.04、5.68、25.77、115.20 和86.73 μg/m³。除PM_2.5和PM₁₀外，其他大气污染物年均值均未超过国家《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)二级标准限值。研究期间，除了SO₂外，各大气污染物均有超标现象，尤其PM_2.5 三年累计超标天数高达243d，超标率达22.17%。此外，怀柔区每日平均气温为12.40 ℃，每日平均相对湿度为55.61%。

2.3 单污染物模型分析结果

经单污染物模型分析显示，各大气污染物浓度对儿科门诊总量的影响呈短期滞后效应，均有统计学意义（P < 0.05）。大气中O₃-1h、O₃-8h在lag07效应最强，浓度每增加10 μg/m³，儿科门诊总量ER及95% CI分别增加0.59% （0.24% ，0.94%）、0.91% （0.45% ，1.37%）；而NO₂、PM_2.5以及PM₁₀在lag09的效应最强，每增加10 μg/m³，儿科门诊总量ER及95% CI分别增加3.22%（1.69%,4.78%），1.06%（0.70% ,1.42%）和0.82% （0.46% ,1.19%）。

在对儿科呼吸系统每日门诊量方面，研究中各大气污染物均在累积滞后9d（lag09d）时效应达到最大值，NO₂、PM_2.5、PM₁₀、O₃-1 h、O₃-8 h和SO₂每增加10 µg/m³，儿科呼吸系统日门诊总量（95% CI）分别提高5.31%（3.35%，7.32%），1.54%（1.05%，2.04%），1.21%（0.7%，1.73%），0.96%（0.44%，1.48%），1.62%（0.93%，2.31%），9.04%（2.02%，16.54%）。其中PM₁₀在累计滞后7d后的短期效应才有统计学意义，在lag07d，PM₁₀每增加10 μg/m^3，儿科呼吸系统每日门诊量增加0.78%（0.37%，1.2%）；而在儿科循环系统每日门诊量方面，NO₂、PM₁₀、PM_2.5及SO₂的影响有统计学意义，其中，NO₂在lag07d、PM_2.5lag05d、SO₂在lag09d时效应最强，污染物每增加10 μg/m³，ER（95% CI）分别增加6.62%（1.66%，11.82%）、1.18%（0%-2.36%）、22.85%（2.6%，47.11%），PM₁₀仅在lag1d时影响有统计学意义，每增加10 μg/m³，ER（95% CI）增加0.61%（0.05%，1.17%）。其中，SO₂对儿科呼吸系统每日门诊量和循环系统每日门诊量的影响最强。

2.4 双污染物模型分析结果

双污染物模型分析中，将PM₁₀以及SO₂纳入模型后，NO₂对儿科每日门诊总量的影响ER值较单污染物模型结果在lag0d、lag01d和lag05d有所上升，其中纳入PM₁₀的双污染物模型，在lag09d可以观察到最大效应，NO₂每增加10 μg/m³，儿科每日门诊总量增加3.49% （1.94%，5.07%）。将NO₂、O₃-8h和SO₂纳入模型后，PM_2.5对儿科每日门诊总量的影响与单污染物模型相比无明显变化；而双污染物模型中，PM₁₀对儿科每日门诊总量的影响仅在lag9d和lag09d中有显著统计学意义。

3 讨论

近年来，国家大力治理京津冀城市群空气污染问题，例如调节产业能源结构、严格落实污染排放标准等，北京市及周边地区空气污染状况有所改善^[9] 。2016-2018年，北京市怀柔区大气污染物排放逐年减少，超标天数明显下降，但颗粒物年平均浓度仍然超过国家标准限值。北京市大气污染存在区域关联性以及时间滞后性，主要与气象因素和人为活动密切相关，尤其各类交通工具的尾气排放^[10-11] 。因此应继续对北京市及周边地区严格推进空气污染综合治理政策。本研究采用广义相加模型分析大气污染物对怀柔区儿科门诊量的影响，结果显示NO₂、O₃、PM_2.5、PM₁₀和SO₂的浓度均与儿科不同疾病的门诊量有关，其中NO₂浓度对儿科门诊总量的短期影响最大，而针对儿科呼吸系统和循环系统门诊量，SO₂的短期影响最大。结果与国内多项研究结果相近^[12-13] 。例如，石家庄市的一项研究^[8] 发现NO₂和PM_2.5质量浓度在累积滞后1d每增加10 µg/m³儿童呼吸系统门诊量ER（95%CI）分别增加0.66% （0.30% ，1.03%）和0.13% （0.02% ，0.24%）。北京市的一项研究发现，PM_2.5、PM₁₀和NO₂的浓度每增加10 µg/m³，循环系统疾病日门诊量ER（95% CI）分别增加0.64% （0.24% ，1.04%）、0.30% (0.06% ，0.53%）和1.02%（0.34% ，1.71%）^[14] 。

本次研究结果仅在累计滞后7d及9d发现SO₂对儿童门诊量有显著影响，考虑由于研究期间怀柔区SO₂浓度均低于国家二级标准，因此对健康危害需要通过一段时间的累积才会显现。由于儿童处于早期发育时期，各系统功能尚未成熟，更容易受到环境因素的影响。空气污染物对儿童健康存在危害，如SO₂可以通过刺激呼吸道黏膜造成呼吸困难，空气强氧化物可通过氧化应激引起DNA损伤，导致各系统发育损伤^[15]。本研究发现NO₂、PM_2.5、PM₁₀和SO₂浓度在累积滞后9d的儿科门诊量的影响最大，与其他研究的滞后期相比相对较长，与Yueling Ma等^[16] 在兰州市、丁亚萍等^[17] 在石家庄市、王永星等^[13] 在郑州市与张莉君等^[18] 在上海市的研究相近。本研究反映在怀柔区大气污染物在累积滞后一段时间后，对儿童健康有所影响，应尽量避免较长时间持续处于高污染物浓度的环境中，以防止累积滞后效应带来的健康损伤。同时可以发现不同城市之间最大健康效应的累积滞后天数不尽相同，可能与各地的颗粒物组成成分不同，其毒性大小不同而导致各地的差异^[20]。

本研究采用时间序列分析方法对空气污染物与儿科门诊量的关系进行分析，研究存在一定局限性，由于大气污染物的浓度来自环境监测站点，无法考虑个体污染物暴露水平的差异；研究无法从个体水平上控制其他潜在相关的协变量，比如饮食、运动等因素。

综上所述，北京市怀柔区大气污染物NO₂、PM_2.5、PM₁₀和O₃质量浓度的上升均会导致儿科门诊总量增加，应进一步加大空气污染综合治理力度，采取有效措施减少大气污染物浓度，降低儿童疾病风险。

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周红艳1967年11月2日，女 ，汉族，籍贯：北京怀柔，本科，北京市怀柔区疾病预防控制中心，副主任医师，研究方向：公共卫生