中國東西部兩縣域氣象要素對呼吸系統疾病影響的分層對比研究

蹇宛霖，尹 立，郭 勇，趙笑顏，譚元文，王式功

（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；2.四川省氣象探測數據中心，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.貴州省民政廳，貴州 貴陽550004；5.中國人民解放軍總醫院，北京100000；6.錦屏縣衛生健康局，貴州 錦屏556700）

呼吸系統疾病包括支氣管炎、哮喘、咽炎、肺炎、慢性阻塞性肺病等[1]。呼吸系統疾病一直是導致我國城鄉人口死亡的主要原因之一[2]，并且其住院人次一直呈增長態勢[3]，嚴重增加了我國居民醫療負擔[4]，對居民健康產生重要影響。

作為主要的氣象敏感性疾病之一，呼吸系統疾病的發病或復發通常與天氣和氣候變化密切相關[5-7]。氣溫和濕度通常被考慮為影響呼吸系統疾病的主要氣象要素，但在不同地區，溫度和濕度可能會對當地呼吸系統疾病產生不同影響。沈陽市居民呼吸系統疾病易受低溫、高濕及大風天氣影響[8]；低溫、高濕環境也會增加上海居民慢性阻塞性肺疾病患病風險[9]；低溫和低濕環境對蘭州市和遵義市居民呼吸系統疾病的影響更明顯[10-11]。呼吸系統疾病并不是受到單一因素影響，各氣象因子間的相互作用對呼吸系統疾病的影響不容忽視。已有部分學者利用綜合性指標評估多要素對呼吸系統疾病的影響，風寒指數、溫濕指數和體感溫度等被廣泛應用于研究之中[12-13]，但較少有研究從能量角度對呼吸系統疾病與氣象因素間的關系進行探討，因此利用濕焓進行相關研究具有必要性。

以往研究多是集中于城市[14]，由于貧困地區居民普遍缺乏必要的疾病防范意識，使他們的呼吸系統健康更易受到氣候變化影響[15]，因此迫切需要對農村地區開展相關研究。以往研究對人群分層較為粗糙，多數以嬰幼兒和老年人作為重點[16-19]，不能滿足不同年齡段人群的需求。本文將阜南縣及錦屏縣呼吸系統疾病入院患者以10 歲為間隔進行分層，在時間上從月細化到候，通過描述性研究方法與相關性分析方法分析兩縣不同年齡段人群呼吸系統疾病入院人數及溫濕因素隨月份、節氣和候的變化特征，為相關地區深入開展呼吸系統疾病醫療氣象服務提供理論支持。

1 資料與方法

1.1 資料來源

疾病資料來源于安徽省阜陽市阜南縣7 個鄉鎮（會龍鎮、張寨鎮、柳溝鎮、田集鎮、苗集鎮、許堂鄉、趙集鎮）以及貴州省黔東南苗族侗族自治州錦屏縣15 個鄉鎮2015 年1 月1 日—2016 年12 月31 日新型農村合作醫療數據庫，數據包括患者年齡、性別、入院日期和主診斷等。根據國際疾病分類標準第十版（ICD-10）中呼吸系統疾病編碼（J00-J99）對所獲數據主診斷項進行分類，剔除性別、年齡及主診斷項不明者，得到阜南縣住院病例共計15 567 例，錦屏縣住院病例共計26 252 例。

兩縣同期氣象資料來源于中國氣象科學數據共享服務網（http：//data.cma.cn）所提供的地面逐日氣象數據。包括日均氣壓（hPa）、日均風速（m/s）、日均氣溫（℃）、日最高氣溫（℃）、日最低氣溫（℃）及日均相對濕度（%）等。

1.2 研究方法

考慮到不同年齡患者的差異性，將呼吸系統疾病住院患者以10 歲為間隔進行分層，年齡分層分別為0～9、10～19、20～29、30～39、40～49、50～59、60～69及70 歲以上。分析兩縣不同年齡段人群入院人數隨月份、節氣及候的變化特征，比較兩縣居民呼吸系統疾病發病差異。

分析氣溫、氣溫日較差、相對濕度和濕焓與兩縣全人群及50～59 歲人群呼吸系統疾病入院人數隨時間的變化關系。比濕與濕焓通過計算獲得，利用（1）式計算得到比濕數據：

式中：q 為空氣比濕（g/kg），P 和e 分別為氣壓和水汽壓（hPa）。

濕焓取決于大氣熱量與水汽量，又稱溫濕能，高濕焓區對應著暖濕氣流強的聚集區[20]。濕焓的計算公式為[21]：

式中：Eh為濕焓（J/kg），Cp=1 004 J（/kg·K）為定壓比熱，T 為絕對溫度（K），L=2.5×106-2 323（T-273.16）為凝結潛熱（J/kg），q 為比濕（g/g）。

由于呼吸系統疾病每日入院人數分布為非正態分布，故選用Spearman 秩相關分析方法研究呼吸系統疾病與各氣象因素間的關聯性。在進行兩縣50～59 歲人群呼吸系統疾病入院人數與各氣象因素相關性分析的同時，還考慮了滯后影響，最大滯后時間選為第10 天。

研究主要使用SPSS 25.0 對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 資料的描述性分析

阜南縣和錦屏縣2015—2016 年呼吸系統疾病住院人數及氣象要素的頻數分布見表1 和表2。研究期間阜南縣平均氣溫為15.8 ℃，平均相對濕度為78.7%。錦屏縣平均氣溫為17.6 ℃，平均相對濕度為84.0%。錦屏縣更潮濕。

表1 阜南縣2015—2016 年各人群呼吸系統疾病每日住院人數及氣象因素頻數分布

表2 錦屏縣2015—2016 年各人群呼吸系統疾病每日住院人數及氣象因素頻數分布

圖1 給出了2015—2016 年兩縣各年齡段人群呼吸系統疾病入院人數所占全人群百分比。兩縣0～9 歲兒童和60 歲以上老人呼吸系統疾病入院人數占比較大，其中錦屏縣0～9 歲兒童入院人數占比高于阜南縣，阜南縣60 歲以上老人入院人數占比高于錦屏縣。同時，兩縣均是20～39 歲人群入院人數較少。

圖1 兩縣2015—2016 年各人群呼吸系統疾病入院人數分布

2.2 不同時間尺度下各年齡段人群日均入院人數差異分析

2.2.1 各年齡段人群日均入院人數逐月變化

由圖2 可知，阜南縣各年齡段人群入院人數隨月份的波動較錦屏縣平緩，呼吸系統疾病入院高峰基本集中在2—3 月（50～59 歲人群除外）。錦屏縣各年齡段人群入院人數隨月份的波動具有一定相似性（20～29 歲人群除外），即日均入院人數在3 月出現峰值，6、7 月有弱的增長，入院人數最低值出現在8月。

圖2 阜南縣和錦屏縣2015—2016 年各年齡段人群日均入院人數的月際變化

2.2.2 各年齡段人群日均入院人數逐候變化

兩縣各年齡段人群入院人數峰值基本集中在10—20 候。阜南縣50～59 歲和70 歲以上人群以及錦屏縣20～29 歲人群需分別在10 月初、11 月初和12 月中旬加強對呼吸系統疾病的防范。

2.2.3 各年齡段人群日均入院人數隨節氣變化

圖3 是兩縣各年齡段人群各個節氣的日均入院人數分布情況。阜南縣和錦屏縣所有人群入院高峰基本集中在立春—清明。阜南縣50～59 歲人群和錦屏縣20～29 歲人群、70 歲以上人群分別在寒露、大雪、冬至入院人數最多。錦屏縣各年齡段人群在夏至節氣入院人數有增加。阜南縣所有人群入院人數低值基本出現在夏至—霜降，而錦屏縣各人群呼吸系統疾病入院人數低值則出現在立秋—寒露。

圖3 阜南縣和錦屏縣各年齡段人群日均入院人數的節氣變化

2.3 兩縣各人群呼吸系統疾病入院人數與各氣象要素的相關性

阜南縣全人群呼吸系統疾病入院人數與氣壓和氣溫日較差呈正相關關系，與氣溫、相對濕度和濕焓呈負相關關系。錦屏縣全人群呼吸系統疾病入院人數與氣壓呈正相關，與風速、氣溫、氣溫日較差和濕焓呈負相關關系。在不同人群分類下，相關系數大小和顯著性檢驗結果可能有所差異（表3、表4）。錦屏縣全人群呼吸系統疾病入院人數與相對濕度不存在顯著相關性，可能與當地全年濕度較高有關[22]。

表3 阜南縣各人群每日呼吸系統疾病入院人數與氣象要素的相關系數

表4 錦屏縣各人群每日呼吸系統疾病入院人數與氣象要素的相關系數

2.4 氣溫和濕度對兩縣不同人群的影響

呼吸系統疾病發病或死亡高峰多出現于寒冷季節，如春季和冬季[23-24]。阜南縣50～59 歲人群呼吸系統疾病秋季入院高峰突出。兩縣全人群呼吸系統疾病入院人數與氣溫日較差間的相關關系存在一定差異，因此對兩縣全人群及50～59 歲人群和4 個氣象要素（氣溫、氣溫日較差、相對濕度、濕焓）隨時間的變化情況進行對比分析。

2.4.1 氣溫對兩縣全人群及50～59 歲人群的影響

由圖4a、4b、4c 可知，當阜南縣氣溫較高時，全人群及50～59 歲人群入院人數較少。在10 月和寒露節氣，阜南縣50～59 歲人群日均入院人數高峰對應著氣溫日較差的較高值，并且在氣溫日較差增大5 d（一候）后，50～59 歲人群秋季出現高峰（圖4c）。

圖4 阜南縣（a、b、c）和錦屏縣（d、e、f）全人群（深藍線）、50～59 歲人群（淺藍線）日均入院人數及氣溫（深紅線）和氣溫日較差（淺紅線）分布

錦屏縣全人群與50～59 歲人群日均入院人數年內變化基本一致（圖4d、4e、4f）。11 月—次年3月，兩人群入院人數均處于相近時間段較高水平。6和7 月隨著氣溫的升高，入院人數隨之增加。

2.4.2 濕度及濕焓對兩縣全人群及50～50 歲人群的影響

圖5 反映了兩縣全人群與50～59 歲人群呼吸系統疾病日均入院人數與相對濕度和濕焓的時間變化情況。

圖5 阜南縣（a、b、c）和錦屏縣（d、e、f）全人群（深藍線）、50～59 歲人群（淺藍線）日均入院人數及濕度（深紅線）和濕焓（淺紅線）分布

阜南縣春秋季節相對濕度較低時，該縣50～59歲人群呼吸系統疾病入院人數較多（圖5a、5b、5c）。與阜南縣不同，錦屏縣春季（3 月）相對濕度較高，此時氣溫偏低，陰冷潮濕的環境有利于細菌滋生[25-26]，易造成呼吸系統疾病發生（圖5d、5e、5f）。

當濕焓增大時，兩縣全人群入院人數減少。但錦屏縣全人群和50～59 歲人群在6、7 月（夏至、第36候）出現的入院人數增長，表明錦屏縣居民可能還對暖濕環境有一定敏感性。

2.4.3 氣象因素對兩縣50～59 歲人群呼吸系統疾病的滯后影響

對比表5 和表6 發現，阜南縣50～59 歲人群呼吸系統疾病易受到相對濕度和氣溫日較差影響，在滯后第5 天較明顯。錦屏縣50～59 歲人群呼吸系統疾病入院人數則與氣溫及濕焓存在負相關關系，相關系數大小隨滯后時間的不同而變化。

表5 阜南縣50～59 歲人群當天及滯后10 d 呼吸系統入院人數與氣象要素的相關系數

表6 錦屏縣50～59 歲人群當天及滯后10 d 呼吸系統入院人數與氣象要素的相關系數

3 討論

兩縣2015—2016 年各年齡段人群呼吸系統疾病入院人數分布呈現“兩頭多、中間少”的趨勢。兒童和老年人是呼吸系統疾病高發人群，20～39 歲成年人由于其較好的身體素質，可更好地抵御各種呼吸系統疾病風險[27]。

安徽省阜南縣與貴州省錦屏縣各人群呼吸系統疾病入院人數高峰多集中于冬季和春季，這可能與較冷的環境條件有關[28-29]?？傮w來看，兩縣呼吸系統疾病日均入院人數的逐候變化趨勢與月份和節氣相似。以候為單位進行分析縮短了年內時間跨度，對短期內疾病防控工作具有一定參考價值。

高溫效應對錦屏縣全人群的影響比阜南縣更為明顯。兩縣居民呼吸系統疾病入院人數與氣溫日較差間相關關系的差異，可能與兩地人群對較暖季節當日氣溫變化的敏感性不同有關。氣溫較高時，較大的氣溫日較差可能對錦屏縣居民有一定保護作用[30]，使當地居民熱不舒適感得到緩解。低濕環境給阜南縣居民呼吸系統疾病帶來更大風險，春季低溫潮濕天氣易對錦屏縣居民產生較大影響，這與錦屏縣3月左右較高的相對濕度有關。從能量角度分析來看，兩縣全人群呼吸系統疾病入院人數均與濕焓呈負相關關系，即在干冷環境條件下兩縣居民呼吸系統疾病入院風險較高。本文研究發現，阜南縣50～59 歲人群呼吸系統疾病易受到氣溫日較差與相對濕度的影響。同時，在上海和北京進行的研究中也發現了類似結論[31-32]。

呼吸系統疾病的發病和死亡受到氣候環境、遺傳和個體的生活習慣、收入水平等因素影響。因醫療數據的局限性，本文研究結果還不能完全反映多因素對兩地各人群呼吸系統疾病的綜合影響。本文主要運用統計分析方法進行觀察性研究，研究方法的限制使研究結果相對片面，此后研究還應考慮氣象因素對呼吸系統疾病的非線性影響。

4 結論

（1）在不同時間分布下，除50～59 歲人群外，阜南縣和錦屏縣所有人群呼吸系統疾病日均入院人數最大值出現在2—3 月（立春—清明，第10—20 候）和11—12 月（大雪—冬至）。兩縣呼吸系統疾病入院人數低值都出現在夏、秋季。

（2）阜南縣50～59 歲人群秋季入院高峰突出的原因可能與該人群對氣溫日較差和相對濕度的變化更為敏感有關。當氣溫日較差增大、相對濕度降低時，阜南縣50～59 歲人群呼吸系統疾病入院風險隨之增加，這種影響還伴隨著一定的滯后效應。

（3）干冷環境是導致兩縣居民呼吸系統疾病入院的主要因素之一。春季低溫潮濕天氣及暖季較低的氣溫日較差易對錦屏縣居民呼吸系統疾病產生較大影響。