赣州市大气污染物短期暴露与呼吸系统疾病住院例数关联的时间序列分析

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目的:探究赣州市常见大气污染物短期暴露与呼吸系统疾病住院例数的关联情况,分析大气污染物健康效应的人群和季节易感特征。方法:本研究分别从赣州市区五个空气质量检测站和气象局收集了2016年1月1日至2020年12月31日的每日常见大气污染物浓度和气象资料数据,其中包括PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3、CO、温度和相对湿度。同时调取研究期间赣州市某大型三甲医院呼吸内科每日住院病例资料,包括病历号、性别、年龄、入院诊断等。使用时间序列分析探究大气污染物浓度与呼吸系统疾病住院例数的关联,采用广义相加模型(GAM)和分布滞后非线性模型(DLNM),在调整时间长期趋势、气象因素、突发事件等影响后,探究大气污染物短期暴露与呼吸系统患者住院人数之间的关系。本研究首先通过绘制“污染物浓度-滞后天数-住院相对危险度”的三维效应图观察滞后期内(从当日至滞后第7天)大气污染物暴露与呼吸系统疾病住院相对危险度之间的总体关联情况;其次绘制大气污染物与呼吸系统疾病患者住院累积相对危险度的暴露-反应关系;随后采用污染物模型确定单一污染物的单日滞后效应(lag0-lag7)以及累积滞后效应(lag01-lag07)。根据不同性别、年龄以及季节进行分层分析(年龄≥65岁以上为老年人;年龄(27)65岁为非老年人;每年5至10月为温暖季节;每年11至4月为寒冷季节)。同时,进一步分析大气污染物浓度与常见呼吸系统疾病入院例数的关联;最后通过多污染模型和改变模型中自由度进行敏感性分析,以检验拟合模型及其结果的稳健程度。结果:(1)赣州市大气污染物、气象条件和呼吸系统疾病住院例数情况2016至2020年赣州市PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3、CO每日浓度中位数(四分位数间距)分别为33(24)μg/m~3、52(40)μg/m~3、16(12)μg/m~3、20(14)μg/m~3、67(45)μg/m~3、1.2(0.4)mg/m~3。对于PM2.5、PM10、NO2和CO,寒冷季节的浓度高于温暖季节;O3则显示出相反的季节趋势;未观察到不同季节的SO2浓度存在统计学差异。在研究期间内,共观察到因呼吸系统疾病住院(ICD10:J00(?)J99)成年患者15251例,每日住院例数介于0例至25例之间,平均每日发生8例。其中,男性、老年人(≥65岁)和温暖季节(5至10月)季节住院患者分别占总病例数的65.9%、51.6%和49.3%。(2)赣州市大气污染物暴露水平与总呼吸系统疾病住院的关联情况分布滞后非线性模型(DLNM)表明在0-7天滞后期内,随着赣州市大气污染物浓度升高,呼吸系统疾病住院的相对危险度呈现不规则波浪型变化,污染物浓度与呼吸系统疾病住院的累积相对危险度之间存在非线性相关关系。广义相加模型(GAM)提示,当PM2.5暴露滞后第一天时,PC值(住院人数百分比变化)达到最大,为1.58(95%置信区间[CI]:0.36~2.81);当PM10暴露滞后第一天时,PC值达到最大,为0.87(95%CI:0.15~1.60);当SO2暴露滞后第三天时,PC值达到最大,为3.40(95%CI:1.06~5.87);当O3暴露滞后第一天时,PC值达到最大,为1.13(95%CI:0.36~1.91);在CO暴露当日时,PC值达到最大,为5.03(95%CI:0.19~10.11)。(3)赣州市大气污染物暴露与呼吸系统疾病住院关联的分层分析赣州市大气污染物对呼吸系统疾病不同性别、年龄、季节亚组住院人数的影响存在差异。对于男性,可以观察到PM2.5、PM10、O3暴露水平与呼吸系统疾病住院人数之间存在正向关联;对于女性,可以观察到PM2.5、PM10、SO2、NO2暴露水平与呼吸系统疾病住院人数之间存在正向关联。对于老年人,可以观察到PM2.5、PM10、SO2、O3、CO暴露水平与呼吸系统疾病住院人数之间存在正向关联;对于非老年人,可以观察到PM2.5、PM10、SO2暴露水平与呼吸系统疾病住院人数之间存在正向关联。在温暖季节,可以观察到PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3暴露水平与呼吸系统疾病住院人数之间存在正向关联;在寒冷季节,可以观察到O3暴露水平与呼吸系统疾病住院人数之间存在正向关联。(4)赣州市大气污染物暴露与常见呼吸系统疾病住院的关联情况对于慢阻肺,当PM2.5暴露滞后第六天时,PC值达到最大,为2.82(95%CI:1.00~4.67);当PM10暴露滞后第六天时,PC值达到最大,为1.31(95%CI:0.26~2.36);当O3暴露滞后第一天时,PC值达到最大,为1.45(95%CI:0.17~2.74)。对于肺炎,当PM2.5暴露滞后第一天时,PC值达到最大,为5.67(95%CI:2.40~9.04);当PM10暴露滞后第一天时,PC值达到最大,为3.09(95%CI:1.17~5.04);当SO2暴露滞后第三天时,PC值达到最大,为12.18(95%CI:5.29~19.53);当NO2暴露滞后第三天时,PC值达到最大,为4.29(95%CI:0.56~8.16)。(5)赣州市大气污染物暴露与总呼吸系统疾病住院数关联的敏感性分析调整颗粒污染物(PM2.5、PM10)后,气态污染物(SO2、NO2、O3、CO)的效应不再具有统计学意义;调整气态污染物后,颗粒污染物的效应变化不大。改变模型自由度后,各污染物的效应变化不大且统计学意义保持不变。结论:在滞后期内,赣州市6种大气污染物浓度与呼吸系统疾病住院相对危险度之间呈现不规则波浪形变化趋势,其暴露-反应关系呈非线性相关关系。PM2.5、PM10、SO2、O3、CO的短期暴露与总呼吸系统疾病住院数存在正向关联。女性、老年人以及温暖季节对大气污染物的短期暴露更为敏感。慢阻肺住院数增加与PM2.5、PM10、O3短期暴露存在关联;肺炎住院数增加与PM2.5、PM10、SO2、NO2短期暴露存在关联。相较于气态污染物,颗粒污染物的呼吸健康影响可能更加稳定。
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