沙塵天氣與兒童呼吸系統疾病日門診量的關聯性分析

劉曉丹，申亞利，徐林燕，杜柯凝

（1.吉林大學護理學院兒科教研室，吉林 長春 130021；2.吉林省長春市兒童醫院護理部，吉林 長春 130051）

現代醫學模式［1］表明：疾病的發生不僅與生物因素有關，還與社會環境因素有關。近年來，沙塵天氣發生率逐年增長，大氣中高沙塵濃度致使呼吸系統疾病患者人數不斷上升［2］。據統計，目前呼吸系統疾病發病率居于我國疾病譜的首位［3］。韓國和臺灣等研究［4－5］證實：沙塵天氣中可吸入顆粒物質降低兒童的肺功能，導致呼吸系統疾病發生的危險度增加。大氣中可吸入顆粒物PM10濃度的升高導致呼吸系統疾病患者的入院人數增加，并且老年人群（年齡≥65歲）和女性人群對PM10濃度的升高更敏感［6］。吉林省長春市地處中國東北平原，春季干燥多風，受東亞大氣環流的影響，屬于蒙古和內蒙古沙塵的過境區［7］，每年3—5月多揚沙和浮塵天氣。揚沙是指由于大風把地面的沙塵等吹起，使水平能見度在1～10km的天氣現象。浮塵是指天氣條件為無風或風速較小時塵土細粒均勻地浮游在空氣中，水平能見度＜10km的天氣現象。因此，本文作者對長春市6家三級甲等醫院在2011－2013年沙塵天氣高發時段（3月1日－5月31日）的兒童呼吸系統疾病逐日門診量和沙塵天氣的關系進行了研究，以期為預防和治療由沙塵粒子引起的兒童呼吸系統疾病提供依據。

1 資料與方法

1.1 氣象資料 收集由吉林省氣象局提供的2011—2013年3－5月長春市逐日地面氣象資料，包括日平均相對濕度、風速和氣溫。

1.2 大氣污染資料 目前我國環境監測遵循《環境空氣質量標準》（GB3095－1996）。研究數據來自中國環境監測總站，內容包括可PM10、二氧化氮（NO2）和二氧化硫（SO2）3項大氣污染物，每小時監測1次，選擇24h平均值。

1.3 沙塵天氣發生情況 2011—2013年3月1日—5月31日長春市共出現10次沙塵天氣過程，其中浮塵天氣2次，分別發生在2011年5月12和13日；揚沙天氣8次，分別發生在2012年3月29和30日、4月8日以及2013年3月26和27日、4月13、14和22日，數據來自吉林氣象局。

1.4 臨床數據 呼吸系統疾病統計是根據國際疾病分類標準第10版（ICD－10）進行分類，呼吸系統疾病編碼為J00－J99。收集吉林大學第一醫院、吉林大學第二醫院、吉林大學中日聯誼醫院、吉林大學第四醫院、吉林省人民醫院和長春市兒童醫院6家三級甲等醫院2011—2013年3—5月兒童呼吸系統疾病逐日門診量。

1.5 統計學分析 采用時間序列分析中的非季節性求和自回歸滑動平均模型（ARIMA）分析2011—2013年3—5月沙塵天氣對兒童呼吸系統疾病日門診量的影響。ARIMA模型是1970年由Box和Jenkins提出的一種時間序列識別、估計、建模、預測和控制的方法。ARIMA方法建立在隨機抽樣的基礎上，結構簡單，建模速度快，預測精度高，用于分析時間序列的隨機性、平穩性和季節性，同時還可在時間序列分析的基礎上選擇合適的模型進行預測分析，非常適合現實生活中各類隨機性強的時間序列的分析和預測［4］；ARIMA方法作為一種檢驗季節性的工具已廣泛應用于先前的研究中［5］。ARIMA模型按照季節性波動分為非季節性ARIMA模型和季節性ARIMA模型。本研究季節選在春季，故采用非季節性ARIMA模型。通過一系列的檢驗和矯正以及排除了長期趨勢、氣象因素等的影響后，得到最終的ARIMA模型，之后對數據進行ARIMA模型分析并得出結果，判斷沙塵天氣對兒童呼吸系統疾病是否存在影響。

采用SPSS13.0統計學軟件進行統計分析。相對濕度、風速、氣溫、SO2、NO2和PM10值以表示，兩組樣本間比較采用兩獨立樣本t檢驗；日門診量以x表示，多組間樣本比較采用Kruskal－Wallis H檢驗；沙塵天氣與兒童呼吸疾病日門診量變量的相關性采用非季節性ARIMA模型分析。

2 結 果

2.1 沙塵天氣與非沙塵天氣的大氣資料 2011—2013年3—5月沙塵天氣與非沙塵天氣的氣象資料比較：日均相對濕度、溫度和空氣污染物SO2、NO2水平差異無統計學意義（P＞0.05），SO2和NO2日均水平均未超出國家空氣質量日均值一級標準。與非沙塵天氣比較，2012和2013年揚沙天氣時風速顯著增加（P＜0.05）。非沙塵天氣時長春市PM10日均濃度水平均低于國家空氣質量日均值二級標準；與非沙塵天氣時比較，沙塵天氣時PM10日均濃度明顯增高（P＜0.05），浮塵增高的幅度高于揚沙，PM10日均濃度均超過國家空氣質量日均值二級標準。見表1。

表1 2011—2013年3—5月長春市沙塵天氣與非沙塵天氣大氣資料比較Tab.1 Comparison of atmospheric data levels between dust event and non－dust event days from March 1st to May 31st annually in 2011—2013in Changchun city （）

表1 2011—2013年3—5月長春市沙塵天氣與非沙塵天氣大氣資料比較Tab.1 Comparison of atmospheric data levels between dust event and non－dust event days from March 1st to May 31st annually in 2011—2013in Changchun city （）

＊P＜0.05compared with non－dust event days.

Year Weather condition Day Relative humidity（η／%）Wind speed［v／（m·s－1）］Average daily temperature（θ／℃）2011 Non－dust event days 90 50.99±15.59 3.25±1.32 6.89±8.51 Floating dust 2 52.50±31.82 3.75±0.07 12.25±2.472012 Non－dust event days 89 49.97±16.04 3.11±1.38 7.61±10.17 Sand blowing 3 39.67±9.29 5.97±2.06＊ 3.00±3.462013 Non－dust event days 87 56.57±14.61 3.24±1.31 6.13±10.54 Sand blowing 5 48.00±16.00 5.44±1.96＊ 3.10±3.94 Year Weather condition Day SO2（μg·m－3）NO2（μg·m－3）PM10（μg·m－3）2011 Non－dust event days 90 22.07±13.78 33.75±13.54 89.87±40.78 Floating dust 2 20.73±10.02 32.69±11.27 479.50±61.52＊2012 Non－dust event days 89 28.54±16.70 44.00±10.54 87.06±44.99 Sand blowing 3 28.84±15.75 40.07±11.58 164.67±97.68＊2013 Non－dust event days 87 23.46±15.30 34.61±10.73 102.10±47.51 Sand blowing 5 24.80±12.99 31.00±12.39 259.20±153.63＊

2.2 各醫院兒童呼吸系統疾病門診量 研究期間長春市6家三級甲等醫院兒童呼吸系統疾病門診量共33.7778萬人，其中2011年11.6960萬人，2012年10.8239萬人，2013年11.2579萬人。相關文獻［10］顯示：沙塵天氣滯后天數選擇在沙塵天氣發生后第1～6天。沙塵天氣、沙塵天氣滯后天和非沙塵天氣中，兒童呼吸系統疾病日門診量平均分別為1253.2，1328.6和1206.2例。采用完全隨機設計多個樣本比較的Kruskal－Wallis H檢驗，3種天氣類型中兒童呼吸系統疾病日門診量比較差異有統計學意義（P＝0.000，χ2＝244.981），但未排除長期趨勢、氣象因素和隨機干擾等因素的影響，因此需進一步采用ARIMA模型分析。見表2。

表2 不同類型天氣兒童呼吸系統疾病日門診量Tab.2 Number of outpatients with childhood respiratory disorders in different types of weather

2.3 ARIMA模型分析 用R語言建立時間序列模型，排除兒童呼吸系統疾病日門診量的長期趨勢、隨機干擾等混雜因素，將模型帶入數據進行回歸分析。根據表2的結果，與非沙塵天氣比較，沙塵天氣滯后第5和6天，兒童呼吸系統疾病日門診量無明顯差異，并且考慮到醫院日門診量的長期趨勢的影響，因此未將沙塵天氣滯后第5和6天納入ARIMA模型進行分析。2011—2013年3—5月長春市沙塵天氣滯后第0天（Lag 0，當天）到滯后第4天（Lag 4）沙塵天氣對所調查醫院兒童呼吸系統疾病日門診量影響的非季節性ARIMA模型分析見表3，并采用赤池信息量準則對模型進行數據擬合優度χ2檢驗。與非沙塵天氣比較，沙塵天氣滯后第2和3天，兒童呼吸疾病日門診量比較差異有統計學意義（P＜0.05）。

3 討 論

3.1 沙塵天氣對大氣污染物濃度的影響 有研究［11］顯示：北方城市春季顆粒物高污染的狀況主要與沙塵天氣有關。揚沙天氣時風速大，受地面沙塵和大風的影響，空氣中顆粒物濃度急劇增加。浮塵天氣時風速小，大氣污染物在空氣中長時間漂浮，難以擴散，促使大氣中PM10濃度升高，降低大氣的能見度。本研究結果顯示：沙塵天氣對兒童呼吸系統疾病產生影響的主要因子是PM10，這與張劍［12］的研究結果相一致。沙塵天氣發生時大氣中PM10的濃度快速升高，超出國家二級標準，達到危害兒童身體健康的水平。本研究表明：2011年3—5月沙塵污染程度最重，PM10日均濃度超出國家二級標準3.19倍；其次是2013年3—5月，PM10日均濃度超出國家二級標準1.73倍；2012年3—5月沙塵污染程度最輕，PM10日均濃度超出國家二級標準1.10倍。

表3 長春市沙塵天氣對兒童呼吸系統疾病日門診量影響的ARIMA模型分析Tab.3 Analysis of ARIMA modeling on effect of dust events on number of outpatients with childhood respiratory disorders in Changchun city

3.2 沙塵天氣對兒童呼吸系統健康的影響 呼吸系統是指機體新陳代謝過程中與外界進行氣體交換的器官的總稱［13］，是空氣污染物損害機體的首要受害系統。兒童肺泡上皮未完全發育成熟、滲透性大，并且兒童每千克體質量呼吸的空氣量比成人多50%［14］，生理解剖特點使其更易受到大氣污染物的影響［15］。兒童鼻腔短、鼻道窄、鼻黏膜纖弱，對大氣污染物的過濾作用弱，咽部、喉部和支氣管比成人細且毛細血管豐富，在受到感染時很容易出現呼吸困難等嚴重呼吸系統癥狀，同時還可能伴隨高燒等全身癥狀，且程度較重。兒童呼吸道的非特異性免疫功能和特異性免疫功能差，免疫球蛋白含量低，肺泡巨噬細胞功能不足，導致兒童患呼吸道感染性疾病幾率增加。研究［16］表明：在沙塵天氣發生時，兒童呼吸道刺激癥狀發生率高于成人，兒童對顆粒物更為敏感。沙塵天氣發生時，顆粒物可直接作為異物刺激兒童呼吸道黏膜。PM10因粒徑小，可隨氣流進入下呼吸道，部分可到達肺泡，會造成肺泡巨噬細胞損傷、肺細胞DNA損傷、免疫系統損傷和肺纖維原細胞增殖周期的改變等［17］，影響兒童呼吸系統健康。

3.3 沙塵天氣與兒童呼吸系統疾病門診量的增加

本研究結果顯示：沙塵天氣當天的兒童呼吸系統疾病門診量比沙塵天氣滯后第1～6天少；沙塵天氣對兒童呼吸系統疾病日門診量的影響呈滯后效應，沙塵天氣滯后第2和3天兒童呼吸系統疾病日門診量明顯增加。這種滯后效應的發生原因主要是：①沙塵天氣導致空氣中微生物濃度和種類增多，同時沙塵粒子可攜帶微生物在大氣中傳輸，其中流感病毒和禽流感病毒已被證實可通過沙塵天氣長距離運輸［18］。這些微生物或低濃度的有毒物質隨顆粒物進入兒童體內后，需要在體內繁殖達到一定數量才能出現臨床癥狀，即存在一定的 “潛伏期”，從而出現滯后效應。②沙塵天氣結束后，細顆粒物繼續滯留在空氣中，隨著兒童室外活動時間的增加，吸入的顆粒物在體內不斷累積，達到足夠劑量時才引起或加重呼吸系統疾病的發生。③顆粒物在空氣中滯留時間越長，吸附的金屬、微生物等有害物質越多，對機體的危害越大［19］，因此沙塵天氣結束后幾天兒童呼吸系統疾病的日門診量增加。④沙塵天氣當天天氣惡劣，家長為了避免沙塵的侵襲，會選擇在沙塵天氣結束后帶孩子就診，也是出現滯后效應的一個原因。

綜上所述，伴隨沙塵天氣的強風和高濃度顆粒物對長春市空氣質量有影響，沙塵天氣的發生與兒童呼吸系統疾病日門診量的增加有關系，且表現為滯后效應。

3.4 建議與措施 2010年，全球疾病負擔研究數據顯示：全世界每年死于空氣污染的人數為320萬，其中21萬人來自亞洲；國外的研究［20］也表明：PM10濃度的高低對人群自然死亡率有影響。當今社會媒體宣傳快速便捷，可以利用媒體的力量向廣大群眾宣傳沙塵天氣對人體健康的危害，同時呼吁大眾采取適當的防護措施。提高自身免疫力是防護措施的第一步，平時加強兒童的身體鍛煉，增強體質；沙塵天氣當天及滯后若干天，盡量減少戶外停留時間；在沙塵天氣中進行戶外活動后，及時漱口和清洗鼻腔和口腔（雙手捧清水至鼻，將水輕輕吸入鼻腔或者口腔，然后把水擤出，反復數次），能有效減少沙塵粒子對心、肺系統的損傷；多喝水，增加機體新陳代謝速度，以促進呼吸道異物的排出；戴口罩是沙塵天氣中最有效的防護措施，選擇一款合適、有效的防護口罩，如防顆?？谡?，能有效阻擋大部分的沙塵粒子。

本研究主要分析了沙塵天氣對兒童呼吸系統健康的短期影響，其長期危害需進一步深入研究。兒童年齡、性別、活動情況、呼吸疾病的類型等在沙塵天氣對兒童呼吸系統疾病日門診量的影響中是否有起作用，尚有待進一步研究。

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