氣溫對呼吸和循環系統疾病影響及未來變化預估研究綜述

魏曉鈺，龍懷聰，尹 立，孫 羽，張 瑩，王式功*，張磊磊

（1.成都信息工程大學大氣科學學院/環境氣象與健康研究院，四川 成都610225；2.四川省醫學科學院/四川省人民醫院老年醫學科，四川 成都610072；3.攀枝花市中心醫院氣象醫學研究中心，四川 攀枝花617000；4.海南省第二人民醫院氣候醫學臨床研究中心，海南 五指山572299）

以全球變暖為主要特征的氣候變化是21 世紀人類面臨的最大挑戰[1]。政府間氣候變化委員會（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）第六次評估報告指出，2014 年以來，熱浪、極端降雨、熱帶氣旋、干旱等極端天氣發生的頻率和強度都進一步上升，這與氣候變化密切相關[2]。極端天氣氣候事件既屬于嚴重的氣象災害，也會給相關人群帶來巨大健康風險[3]，不適宜氣候（如高溫熱浪、低溫寒潮等）及其氣象要素的大幅度變化可誘發或加重某些常見疾病。中醫將氣候歸納為“六氣”，指風、寒、暑、濕、燥、火六種要素，《素問·至真要大論》曰：“夫百病之生也，皆于風寒暑濕燥火，以之化之變也”，說明“六氣”反常，易引發相關疾病，此論述彰顯了古人關于天氣、氣候變化對人類健康影響的認知[4]。

氣溫既是反映氣候變化的主要氣象要素，也是影響人體健康的關鍵因素[5]。不適宜氣溫每年導致中國約59.39 萬人超額死亡，是致死人數僅次于空氣污染的環境類危險因素[1]。通常將與氣象條件密切相關的疾病稱為氣象敏感性疾病，呼吸和循環系統疾病是兩大主要的氣象敏感性疾病[6]。大量研究結果表明，氣溫與呼吸和循環系統疾病密切相關，不適宜溫度將增加呼吸、循環系統疾病的發病風險[7]。在全球氣候變暖的背景下，極端溫度事件發生頻率增多，強度增強，將對人群健康產生更大的威脅。

Gasparrini 于2011 年提出的分布滯后非線性模型（the Distributed Lag Nonlinear Model，DLNM），能夠恰當反映氣溫與疾病之間的非線性關聯，應用于近年來的研究中。但大多數基于此方法的研究在中國和東南亞等國家進行[8]，并且已有研究對2017 年之前氣溫對疾病影響的相關研究進行綜述[9]?；诖?，本文主要梳理了國內外氣溫對（中國地區以及2017 年之后中國以外地區）呼吸、循環系統疾病影響的相關研究，歸納總結氣溫影響這兩類疾病的一般特征。在全球氣候變暖的大背景下，未來中國的氣溫仍將持續升高，極端高溫事件發生頻率還將增加。為了科學應對氣候變化的不利影響，降低呼吸、循環系統疾病的死亡風險，除了從“避害”的角度，提出相應的防范措施，還從“趨利”的角度，提倡有條件的人群選擇候鳥式的康養旅游（居），有效冬避嚴寒、夏避酷暑，為健康中國戰略實施提供科學依據。

1 氣溫對呼吸和循環系統疾病影響的研究

氣溫與死亡率的聯系已經被許多研究證實，平均溫度與死亡率之間呈現近似“U”型、“V”型或反“J”型的關系，受當地氣候、污染物濃度等因素的影響而有所不同[10]。

1.1 氣溫對呼吸系統疾病的影響

老年人為呼吸系統疾病的易感人群[11-12]，《素問·上古天真論》提到“五八腎氣衰，發墜齒槁……”，老年人正氣漸虛，更容易因為氣象條件的變化，引發或加重病情[13]。對不同性別影響的差異還沒有一致的結論。近年來，由于極端溫度事件增多，人們生活節奏加快，呼吸系統疾病的發病率與死亡率呈現出年輕化態勢[14-15]。

呼吸系統疾病季節變化明顯，發病人數呈現春、冬季多，夏季少的特點[16]。在7—8 月還有一個發病小高峰，是由于7—8 月暑期氣溫較高且變化大，人體容易受外界熱傷風刺激所致[17]。我國南方8—9 月氣溫仍較高，發病小高峰現象較為明顯[6]，北方地區多數只有冬季的單峰型年變化特征。另外，溫度的影響還存在空間差異，不同地區的人具有不同的氣候生態位，其對高、低溫的適應程度不同。全球最低死亡率對應日均氣溫在14.2～31.1 ℃，隨著緯度的增高而降低，表明高緯度地區的人群對低溫有更強的適應力[18]。

根據不同地區的研究結果，氣溫與呼吸系統疾病死亡風險之間呈“U”型、“V”型或反“J”型關系。最低發病風險對應的氣溫閾值，其死亡率也最低，偏離此氣溫后，隨著氣溫的升高或降低，風險都將增長[19]，過冷或過熱都可引發或加重疾病，相較而言，冷效應的作用更大。北京市2009—2011 年平均氣溫與呼吸系統疾病就診人數關系呈“U”型，12 ℃為閾值，每降低1 ℃，就診人數增加2.26%；每上升1 ℃，就診人數增加0.92%[20]。西班牙1997—2014 年溫度與呼吸系統疾病死亡率呈“V”型關系[21]。東莞市2013—2017 年溫度與64 歲以上老年人群呼吸系統疾病發病風險呈反“J”型關系[22]。以上研究都體現出明顯的冷效應。此外，低溫的影響普遍存在滯后性，可持續影響2 周甚至3～4 周；而高溫導致的發病風險是即時的，僅在當日或臨近幾天之內產生影響[23-24]。不同地區氣溫的影響存在差異[25]，因此有針對性的研究更能反映當地的實際情況，有效指導當地的相關疾病預防工作。

氣溫對呼吸系統的影響還受到其他氣象要素的調節，如在冷空氣活動過程中，氣壓與濕度會發生變化，變壓、變濕與死亡人數呈顯著相關[26]。氣溫與相對濕度具有協同作用，低溫低濕與高溫高濕都對呼吸系統疾病的影響更顯著[20]，其中，低溫低濕對中老年人群的影響較大，高溫高濕的協同作用對少兒的影響更大[27]。

1.2 氣溫對循環系統疾病的影響

循環系統疾病以心腦血管疾病為主，心腦血管疾病包括心血管疾病和腦卒中等，是全球導致殘疾和死亡的主要原因[28]。心血管疾病及缺血性腦卒中都表現為男性在低溫下死亡風險較高，女性在高溫下死亡風險較高的特點[29]。死亡率有明顯的年齡和城鄉差異，心腦血管病是老年人的常見病，對65 歲以上人群的危害更大；城市缺血性心臟病發病率較高，其余循環系統疾病則在農村高發[30]。由于城市醫療和生活水平相對較高，循環系統疾病死亡率明顯降低，并出現了農村死亡率高于城市的現象[31]。因此，加快鄉村振興戰略實施，促進城鄉共同發展，改善農村地區的醫療條件，將有利于降低農村循環系統疾病死亡率。

循環系統疾病死亡人數總體上春、冬季較多，夏季較少[6，32]。氣溫與循環系統疾病死亡風險呈現近似“U”型、“V”型或反“J”型關系[33-34]，不同地區的研究，其結果有差異，但都表現為低溫滯后性、高溫即時性[35]。一項Meta 分析結果顯示，高溫是導致心血管疾病的一個重要風險因素，溫度每升高1 ℃，心血管疾病死亡率的總體風險增加2.1%[36]。2009—2011 年中國6 個大城市（哈爾濱、北京、天津、南京、上海和廣州）溫度與院外冠狀動脈死亡風險之間呈近似“U”型或反“J”型關系，高、低溫下死亡風險都顯著增加[37]。西班牙1980—2016 年心血管疾病死亡率與溫度呈現非對稱的“U”型或“V”型曲線，熱效應的曲線斜率較陡峭，冷效應的總體占比更大[38]。鹽城2013—2018 年溫度與急性冠狀動脈綜合征住院人數相對風險呈現反“J”型關系，低溫的影響持續時間更長[39]。湘潭市2015—2017 年循環系統疾病死亡率在25 ℃最低，以此為分界點，低溫滯后4 d 死亡風險最高，高溫表現為即時性，兩者都存在累積效應[40]。

心腦血管病發病與氣溫變化密切相關。天氣過程或月份之間的溫差過大，高血壓的發病相應會增加，因此冬季心臟病死亡人數較多[41]。尤其是冷空氣活動劇烈所造成的明顯降溫，還會增加心肌梗塞、腦卒中的發病率[42]。氣溫變化對老年人的影響更大[43]。

1.3 氣溫對兩類疾病影響的差異和預防措施

氣溫對人體呼吸和循環系統疾病的影響均以冷效應為主，但兩者仍有一定的差異。馬盼等[44]對氣象數據及中國北京市三家醫院呼吸、循環系統疾病的急診數據作傅立葉分解和諧波分析，結果表明，對于呼吸系統疾病，發病率與氣溫年變化有較強的響應，季節變化特征與長期的氣候狀態一致，表現為氣候敏感性為主，天氣敏感性為輔。循環系統疾病年變化規律弱于呼吸系統疾病，其發病率與天氣過程時間尺度密切相關，表現為天氣敏感性為主，氣候敏感性為輔的特征。干冷空氣對呼吸系統疾病的發生有很大的影響，表現出明顯的冷效應；循環系統疾病受氣溫劇烈變化的影響更大[45]。另有研究表明，呼吸系統疾病醫療費用統計在春、冬季最高，循環系統疾病醫療費用在季節轉換期間較高[46]。氣溫波動雖然對呼吸系統疾病也有影響，但只在“冷”天氣下顯著，對心血管疾病的影響在強“冷”和“熱”天氣都很顯著[47]。

低溫對呼吸系統疾病的影響有兩個方面：一是低溫以其物理屬性直接作用于人體呼吸系統，低溫環境下，鼻黏膜受損，鼻腔分泌的免疫球蛋白減少，肺泡巨噬細胞的吞噬能力減弱，使細菌或病毒易于侵入到人體呼吸系統[48]；二是低溫對某些呼吸系統致病微生物的存活、繁衍提供了適宜的環境[20]。低溫、干燥的環境增加病毒在氣溶膠以及呼吸道的存活率，有利于其附著在氣溶膠上傳播。高溫、高濕則利于病毒在物體表面附著生長，并增加飛沫傳播的存活率，從而利于其通過接觸傳播[49]。

低溫及氣溫日較差對循環系統疾病的影響主要表現為低溫刺激人體腎上腺素分泌增多，心律加快，心臟輸出血液增加，導致血壓升高[50]。低溫還會造成人體血小板積聚，容易形成血栓，引發心肌梗塞；當人體血管的舒、縮難以適應外界的氣溫變化時，動脈血管變脆、變細，容易誘發腦卒中[51-52]。

呼吸、循環系統疾病冬、春季高發。此季節要特別注意低溫天氣過程。季節交替時段，溫度變化較大，應做好心血管疾病預防工作。另外，低溫的影響具有滯后性，對低溫天氣的疾病預防措施應持續2周或以上，不應隨著低溫天氣過程的結束，其防范就戛然而止[53]。

我國已進入人口老齡化階段，老年人機體調節能力下降，常見疾病發病率和死亡率都較高，應加強對老年群體的關愛和疾病干預[31，54]。對于個人而言，規律作息、合理膳食、適度鍛煉以及保持良好的心情至關重要。對于公共氣象服務應建立健全高溫、寒冷天氣預警系統，及時提醒公眾做好相應的避暑、御寒工作。低壓冷鋒、低壓氣旋和寒潮大風等冷空氣活動與心腦血管疾病發病關系密切，當預報出現該類天氣時，要及時提醒相關民眾減少戶外活動，加強保暖[55]。醫療部門向公眾普及呼吸、循環系統疾病的預防及家庭護理知識，讓公眾科學預防疾病的發生或加重。社區應為老年人群提供定期血壓測量服務、為公園等場所配備適合不同年齡層次的健身器材、在公共場所加強禁煙力度等[15，54]，都有助于疾病預防。

1.4 適宜溫度對兩類疾病的康養效應

在氣溫對呼吸和循環系統疾病死亡風險的分析中發現，氣溫過冷或過熱都會增大死亡風險，兩者之間的過渡溫度范圍為呼吸和循環系統疾病死亡的低風險區間。相關學者對13 個國家的首都最低死亡風險溫度的分析[24]顯示，各國首都人群死亡風險最低所對應氣溫基本在19～26 ℃，且大部分都在22～23 ℃。將溫度從4 ℃升高到較為舒適的25 ℃，可以降低呼吸道的損傷[56]。龍天渝等[57]利用豚鼠實驗，觀察不同環境溫度下豚鼠的血液流變特性，結果顯示，溫度為19～28 ℃時，豚鼠的血液流變指標較好，同樣反映了適宜溫度對生理指標的良性作用。

從反映舒適度的各氣象要素的作用來看，雖然多個要素共同影響人體冷、熱感覺（體感溫度）[27]，但氣溫仍然起主導作用。盧山等[58]研究了旅游地區的舒適度及其康養效應，云南麗江處于廣義舒適期的月份，對應呼吸、循環系統疾病發病率明顯較低，表現出良好的康養效應，且對呼吸系統疾病的康養效應更好。

海南五指山11 月—次年3 月人體舒適度等級基本都為舒適，適合冬季的避寒康養[59]。寧夏六盤山氣候濕涼，但隨著氣候變暖提升了夏季氣候舒適度，使當地夏季適宜避暑的日數顯著增加[60]。1961—2014年中國大陸舒適等級空間分布，北方以冷不舒適為主，南方以熱不舒適為主；春、秋季云南和四川盆地氣候舒適；夏季云南、西北和北部的一些地區也比較舒適，適合夏季避暑康養；冬季海南島和華南沿海地區最舒適[61]，適宜冬季避寒康養。

2 未來中國氣候變化及其對兩類疾病的影響

以氣溫上升為主要特征的氣候變化，已經對人類社會造成了一系列影響，也包括人體健康。因此，對未來中國氣候變化的研究進行梳理，預估未來氣候變化對上述兩類疾病的影響，提出合理的應對措施，可為我國應對未來氣候變化提供科學依據。

2.1 未來中國氣候變化趨勢

氣候模式是目前用于預測未來氣候變化最有效的手段之一，根據其復雜程度，分為簡單氣候模式、耦合氣候系統模式和中等復雜程度的地球系統模式[62]。 IPCC 根據不同的社會發展情況，先后發布了不同的排放情景，作為氣候模式運行的輸入，以預測不同情景下的氣候變化。2000 年發布的《排放情景特別報告》（SERS）中常用的6 種情景包括：A1B、A1T、AIF1、A2、B1、B2，其中A1B、A1T、AIF1 情景又可合并為A1 情景[63]。此后，為了更準確地預估未來氣候，于2011 及2017 年分別發布了典型濃度路徑（Representative Concentration Pathways，RCPs）和共享社會經濟途徑（The Shared Socio-Economic Pathways，SSPs）[64-65]。

Cholaw 等[66-67]利用全球?！獨怦詈夏Ｊ?，研究A2、B2 情景下2070—2099 年東亞季風的變化，結果顯示，全球變暖使得東亞地區夏季風增強，冬季風減弱，華北夏季降水明顯增多。中國位于全球季風氣候最顯著的東亞季風氣候區，受季風氣候變化的影響很大。由于冬季風減弱，自1960 年中國冬季冷空氣活動明顯減少，再加上暖平流增強等，中國1909—2009 年平均增暖比全球更快[68-69]。

未來中國平均氣溫仍將持續上升，升幅將高于全球平均值，其中冬季升溫更明顯，升溫由南向北逐漸增大[70]。姜大膀等[71]利用7 個氣候模式，模擬在A2和B2 情景下21 世紀東亞氣候的變化，指出中國東北、西部、華中地區年平均增溫較大，且21 世紀后期高緯度地區的增溫主要是冬季增溫。對21 世紀氣溫上升的預測存在不確定性，這主要歸結為氣候模式本身、溫室氣體排放量估算的不確定性、以及自然變化的不確定性，如太陽輻射及火山噴發等[72]。但對于全球未來50～100 a 氣候的預估，大體上都呈現氣溫持續升高、降水區域性增強的結果[62]。中國未來氣溫變化趨勢與全球基本一致，呈上升趨勢[73]。

2.2 氣候變暖對兩類疾病的影響及應對措施

在全球氣候變暖背景下，高溫熱浪天氣影響增強，由此所造成的死亡風險也隨之增加?！读~刀健康與氣候變化倒計時2020 年中國報告》顯示，2019年中國與熱浪相關的死亡人數達到26 800 人，較1990 年上升了4 倍[74]。未來高溫天氣的增加，將導致全球熱相關超額死亡人數上升；冷相關超額死亡數會小幅下降，但總體呈現上升趨勢[75]。

相關研究[76]表明，高溫熱浪主要通過兩種方式影響人體健康，一是人體長時間暴露于高溫環境中直接引起中暑；二是加重人體的基礎病而造成死亡，包括呼吸系統疾病、心血管疾病、糖尿病和腎臟疾病等。Chen 等[77]預估在2 個代表性濃度路徑RCP4.5、RCP8.5 下，氣候變化對中國江蘇省熱相關死亡人數的影響，2016—2065 年氣溫升高，將導致江蘇省非意外死亡、心血管疾病、呼吸系統疾病等總死亡率升高。因此患有心血管、呼吸系統等疾病的人群，在高溫期間將面臨更高的死亡風險[78]。另外老年人因為體溫調節功能衰退，也將面臨更高的發病風險。與發病風險相比，心血管和呼吸系統疾病受熱浪影響的死亡風險則更高[79]。除此之外，高溫的影響還存在較大的地區差異[80]，到21 世紀末，生活在較溫暖地區的人群，預計將承受更大的影響[81]。

對于氣象敏感以及溫暖地區的相關人群，很有必要提前采取措施，以降低未來高溫天氣帶來的發病和死亡風險。中醫有“風雨寒熱，不得虛，邪不能獨傷人”之說，指出自身抵抗力的重要性[82]。因此，疾病的預防和治療，要順應四季氣候變化，提高人體適應自然變化的機能，如《靈樞·百病始生》所言“陰陽四時者，萬物之終始也，死生之本也，逆之則災害生，從之則苛疾不起”[13]。條件允許可以選擇康養旅游（居），充分利用氣候資源的康養效應。中醫提倡“冬病夏治”，冬天容易復發的疾病，在夏季治療和養護，可以達到事半功倍的效果。特別是老年人及呼吸、循環系統疾病患者，高溫時節到氣候舒適地區避暑康養，及時冬病夏治、冬病夏養，不僅可以降低高溫所帶來的健康風險，也可有效降低冬季時這兩類疾病的發生或加重。

中國幅員遼闊，南北跨度大，氣候條件多樣，避暑、避寒資源豐富，擁有“候鳥式”康養旅游的自然條件基礎[83]。同時，中醫早在《黃帝內經》就有相關的理論基礎，但中國現今的康養旅游產業發展較慢，尚處于起步階段，還需要有更多的關注，以及更多的氣候康養研究和理論，去指導康養旅游產業的高質量發展。

3 結論

（1）呼吸和循環系統疾病總體上冬、春季高發，夏季較少。老年人因為體溫調節能力衰退，成為呼吸、循環系統疾病的易感人群。

（2）氣溫與呼吸和循環系統疾病之間呈現“U”、“V”或反“J”型的非線性關系，最低發病風險所對應的氣溫值，其所導致的死亡率也最低；以此為分界點，隨著氣溫的升高或降低，死亡風險將呈一定的比例增長。不同地區的研究結果存在差異，因此有針對性的研究能更好地反映當地的實際情況，并正確指導當地的疾病預防工作。

（3）氣溫對呼吸和循環系統疾病的影響都以冷效應為主，熱效應次之，即冷、熱不適宜氣溫均可誘發這兩類疾病乃至死亡，并且表現為低溫滯后性，高溫即時性的特點。不同之處在于呼吸系統疾病受氣候變化影響較大，冷效應明顯；循環系統疾病受天氣過程中氣溫驟變的影響較大。

（4）適宜溫度有利于降低呼吸、循環系統疾病的發病率，具有康養效應；基于此，居住地氣溫不適宜的時節，基于氣候趨利避害的養生理念，建議有條件的相關人群到氣溫適宜的地方進行候鳥式旅居康養，這種空間上的氣候趨利移動，可享受到候鳥式趨利避害的主動康養效應。

（5）未來中國平均氣溫變化與全球變化基本一致，呈上升趨勢。在氣溫持續升高的影響下，未來高溫天氣發生的頻率和強度增加，對老年人及呼吸、循環系統疾病患者將產生更大的影響。因此，候鳥式夏季避暑的康養行為，可有效降低未來高溫給呼吸、循環系統疾病患者帶來的健康風險。