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2020, 37(7):657-663.doi:10.13213/j.cnki.jeom.2020.20014

热浪对上海市浦东新区居民每日死亡与疾病负担影响的病例交叉研究


1. 上海市浦东新区疾病预防控制中心科研与信息管理办公室, 复旦大学浦东预防医学研究院, 上海 200136 ;
2. 长三角环境气象预报预警中心健康气象科, 上海市气象与健康重点实验室, 上海 200030

收稿日期: 2020-01-07;  录用日期:2020-06-02;  发布日期: 2020-08-07

基金项目: 上海市浦东新区卫生系统学科带头人培养计划(PWRd2019-11);上海市气象与健康重点实验室开放基金课题(QXJK201804);浦东新区疾病预防控制中心卫生科技项目(PDCDC-2018-06)

通信作者: 周弋, Email: yizhou517@163.com  

作者简介:

并列第一作者。

陈亦晨(1987-), 男, 硕士, 主管医师; E-mail:ycchen0907@139.com; 彭丽(1979-), 女, 博士, 高级工程师; E-mail:phyllis_pl@163.com

利益冲突  无申报

伦理审批  已获取

组稿专家: 马文军(广东省疾病预防控制中心广东省公共卫生研究院), E-mail:mawj@gdiph.org.cn

[背景] 随着全球持续变暖,热浪发生的强度与频率不断增加,其对人群健康的危害正引起全世界的广泛关注。

[目的] 探讨热浪对上海市浦东新区居民每日死亡及疾病负担的影响。

[方法] 收集2005-2017年期间5-9月浦东新区居民非意外死亡、心脑血管疾病死亡与呼吸系统疾病死亡资料以及同时期的气象因素与大气污染物数据(PM10、SO2和NO2),构建分布滞后非线性模型,并以时间分层-病例交叉的方法控制长期趋势,定量评估热浪对浦东新区居民每日非意外死亡、心脑血管疾病死亡与呼吸系统疾病死亡人数与寿命损失年的影响,并依据性别、年龄以及文化程度进行分层,比较不同层间效应值的差异性。

[结果] 研究期间,浦东新区合计发生热浪事件25次,累计持续148 d。居民非意外死亡93 040例,其中心脑血管疾病死亡33 402例,呼吸系统疾病死亡8 842例。与非热浪日相比,浦东新区居民热浪日累积滞后5 d每日非意外死亡风险上升(RR=1.13;95%CI:1.06~1.19),其寿命损失年增加58.68(95%CI:6.70~110.67)人年;热浪对心脑血管疾病死亡与呼吸系统疾病每日死亡影响的RR值分别为1.23(95%CI:1.12~1.35)、1.23(95%CI:1.03~1.48),其寿命损失年分别增加42.40(95%CI:18.10~66.71)人年、12.09(95%CI:1.45~22.73)人年。小学及以下文化水平人群热浪日累积滞后5 d非意外死亡的RR值(95%CI)与寿命损失年增加数分别为1.19(95%CI:1.11~1.27)与58.22(95%CI:23.01~93.44)人年,高于中学及以上文化水平人群[1.05(95%CI:0.96~1.16)与0.46(95%CI:-36.72~37.63)人年]。

[结论] 热浪可以增加浦东新区居民的非意外死亡、心脑血管疾病死亡与呼吸系统疾病死亡风险与寿命损失年,其影响存在滞后与累积特征,小学及以下文化水平人群更易受热浪的影响。

关键词: 热浪;  非意外死亡;  寿命损失年;  分布滞后非线性模型;  时间分层-病例交叉研究 

随着全球持续变暖,热浪天气发生的强度与频率不断增加,其对人群健康的危害引起了全世界的广泛关注[1-2]。研究显示,热浪与人群非意外死亡、心脑血管疾病与呼吸系统疾病死亡存在相关性,但大部分研究着眼于热浪对死亡人数的影响,并未考虑到不同年龄居民死亡所导致的寿命损失年(years of life lost,YLL)的差异[3-4]。浦东新区是上海市最大的市辖区,地处亚热带地区,是我国老龄化程度最高的地区之一。2013年该地区遭受了罕见的热浪侵袭,导致居民的逐日死亡人数与急救中心出车数均大幅上升,热浪对该地区居民健康的影响受到特别关注[5-6]。为了解热浪与浦东新区居民死亡及YLL的相关性,本研究收集2005—2017年5—9月浦东新区非意外死亡、大气污染物与气象资料进行分析。

1   材料与方法

1.1   资料来源

收集2005—2017年5—9月的浦东新区居民非意外死亡、心脑血管疾病死亡及呼吸系统疾病死亡资料,死因资料来源于浦东新区死因监测体系。该体系由公安、卫生、民政等部门管理,死因资料以具有法律效应的死亡证明为基础,采用国际疾病分类第10版(International Classification of Diseases 10th Revision,ICD-10)进行编码与分类,其中非意外死亡的编码范围为A00~R99,心脑血管疾病的编码范围为I00~I99,呼吸系统疾病的编码范围为J00~J99。研究期间的上海市大气污染物浓度数据(包括PM10、SO2与NO2)来源于上海市环境监测中心。浦东新区气象资料来源于浦东新区气象局。根据中国气象局的标准,热浪的定义为日最高气温大于等于35℃且持续时间不少于3 d[7]。本研究已通过上海市浦东新区疾病预防控制中心医学伦理委员会的伦理审查(无编号)。

1.2   研究方法

1.2.1   YLL的计算

本研究的YLL以浦东新区居民寿命表为基础,采用《全球疾病负担(Globe Burden of Disease,GBD)(2010)》报告中所使用的方法进行计算,计算公式为:YLLt= ∑(N×L),其中YLLt表示观察日t日浦东新区居民因非意外死亡导致的YLLN表示观察日t某年龄组非意外死亡人数,L为死亡发生当年的浦东新区寿命表中该年龄组的期望寿命[8]

1.2.2   热浪对居民非意外死亡影响的评估

本研究采用时间分层-病例交叉设计的方式,控制长期趋势、季节变化、星期几效应等时间因素的影响,利用条件Poisson回归定量评估热浪对浦东新区居民每日非意外死亡的影响。时间分层-病例交叉研究的基本原理是将研究时间按照月份进行分层,病例期和对照期均设置于同一年、同一个月的同一个星期几,病例期不固定在某一位置,每个病例期可以匹配多个对照期[9]。相对湿度、气压、大气污染物浓度(PM10、SO2和NO2)等可能产生影响的混杂因素以自然三次样条函数的形式纳入模型进行控制。本研究在时间分层-病例交叉设计的基础上进一步引入分布滞后非线性模型,构建热浪暴露与滞后天数的交叉矩阵,并将其代入条件Poisson回归方程,对热浪健康效应的累积性与滞后性进行探讨[10-11]

浦东新区每日非意外死亡人数近似服从Poisson分布[8],连接函数采用对数函数,对热浪与居民每日非意外死亡人数的相关性进行分析,模型如下:

$\lg \left[ E\left( {{Y}_{t}} \right) \right]=\alpha +\beta \cdot {{T}_{t, l}}\left( Z \right)+ns\left( {{X}_{t}}, \upsilon \right)+\gamma \cdot Strat{{a}_{t}};$

其中Yt为观察日t日非意外死亡人数,EYt)为死亡数的期望值。

浦东新区每日非意外死亡所导致的YLL近似服从正态分布[8],连接函数采用恒等函数,对热浪与居民每日YLL的相关性进行分析,模型如下:

$E\left( YL{{L}_{t}} \right)=\alpha +\beta \cdot {{T}_{t, l}}\left( Z \right)+ns\left( {{X}_{t}}, \upsilon \right)+\gamma \cdot Strat{{a}_{t}};$

其中YLLt为观察日t日非意外死亡所导致的YLLEYLLt)为寿命损失年的期望值。

以上模型其他参数:α为截距;Z为热浪暴露的二分类变量(1表示热浪日,0表示非热浪日),TtlZ)为利用分布滞后非线性模型中交叉基(cross-basis)函数获得的热浪暴露矩阵(l为滞后天数,本研究中最大滞后天数设定为7 d),βTtl的参数向量;ns()为自然三次样条函数;Xt为可能产生影响的其他气象与大气污染物等混杂因素,包括相对湿度、日均气压、大气污染物(PM10、SO2和NO2)的浓度,参考既往研究[912-13],相对湿度、气压以及大气污染物浓度的自由度(υ)均设定为3;Stratat为时间分层变量,用于控制长期趋势、季节变化等时间因素的影响,γ为参数向量。

为探讨热浪健康效应的滞后性与累积性,本研究分别计算热浪对浦东新区居民非意外死亡人数与YLL当日以及0~1 d、0~3 d、0~5 d以及0~7 d的累积效应,分别以lag0、lag01、lag03、lag05以及lag07表示。本研究根据性别(男性、女性)、文化程度(小学及以下、中学及以上)以及年龄(< 75岁、≥ 75岁)对人群进行分层分析,选取累积效应最大的滞后期,比对不同人群中热浪健康效应的差异,分别计算各层效应值差异的95% CI,对差异的显著性进行检验[13]

1.3   统计学分析

本研究的统计分析采用R 3.5.0软件完成,条件Poisson回归模型与分布滞后非线性模型分别采用gnm程序包与dlnm程序包进行构建,自然三次样条函数功能在splines程序包中调用。检验水准α=0.05。

2   结果

2.1   热浪发生情况

上海市浦东新区2005—2017年5—9月累计发生热浪事件25次,热浪累计持续时间为148 d。热浪事件出现最早为6月29日,最晚结束时间为8月25日。持续时间最短为3 d;最长为13 d,发生于2013年7月20日—8月1日。2013年发生的热浪事件次数最多且时间最长,共计发生4次热浪事件,累积持续时间为34 d,2011年与2014年未发生热浪事件。

2.2   居民日均死亡人数及YLL、气象因素与大气污染物分布

本研究覆盖2005—2017年5—9月,累计观察1 989 d,共计发生居民非意外死亡93 040例,其中心脑血管疾病死亡33 402例(占35.90%),呼吸系统疾病死亡8 842例(占9.50%);非意外死亡导致的YLL为1 402 820.38人年,其中心脑血管疾病与呼吸系统疾病死亡导致的YLL分别为405 684.29人年(占28.92%)和94 849.10人年(占6.76%)。研究期间,热浪日与非热浪日浦东新区居民日均死亡人数、YLL、气象指标以及大气污染物水平情况见表 1

表1

2005—2017年5—9月上海市浦东新区居民日均死亡人数、寿命损失年、气象因素与大气污染物分布情况(x±s

Table1.

Distributions of daily death counts, years of life lost, meteorological factors, and air pollutants in Pudong New Area of Shanghai from May to September of 2005-2017 (x±s)

2.3   热浪对居民非意外死亡和YLL的影响

图 1所示,热浪对居民非意外死亡与YLL影响的单日滞后效应分析结果显示:在单滞后1 d(lag1),热浪对居民心脑血管疾病YLL存在影响,可导致居民心脑血管疾病YLL及其95%CI增加28.54(1.37~55.71)人年;在单滞后2 d(lag2),热浪对居民呼吸系统疾病YLL存在影响,可导致居民呼吸系统疾病YLL及其95% CI增加12.16(0.33~23.99)人年;热浪对居民心脑血管疾病与呼吸系统疾病YLL的影响在其他单滞后日无统计学意义。热浪对居民每日非意外死亡、心脑血管疾病及呼吸系统疾病死亡人数以及居民非意外死亡YLL的影响在各滞后日的效应均无统计学意义。

图 1

2005—2017年热浪对上海市浦东新区居民非意外、心脑血管疾病、呼吸系统疾病死亡的相对危险度和寿命损失年影响的滞后效应

Figure1.

The lag effects of heat wave on RRs of non-accidental, cardiovascular, and respiratory mortalities and years of life lost among residents in Pudong New Area of Shanghai, 2005-2017

[注]A、B:非意外死亡的相对危险度与寿命损失年;C、D:心脑血管疾病死亡的相对危险度与寿命损失年;E、F:呼吸系统疾病死亡的相对危险度与寿命损失年。 [Note]A and B: The relative risks and years of life lost due to non-accidental disease; C and D: The relative risks and years of life lost due to cardiovascular disease; E and F: The relative risks and years of life lost due to respiratory disease.

表 2所示,热浪对浦东新区居民非意外死亡、心脑血管疾病以及呼吸系统疾病死亡的影响均表现出累积性,其中热浪对居民每日非意外死亡及心脑血管疾病死亡人数相对危险度及其相应YLL的累积效应均在lag05达到最大;对呼吸系统疾病每日死亡人数的累积效应在lag05达到最大,对呼吸系统疾病死亡YLL的累积效应在lag03达到最大。

表2

2005—2017年热浪对上海市浦东新区居民非意外死亡的相对危险度和寿命损失年影响的累积滞后效应

Table2.

The cumulative lag effects of heat wave on RRs of non-accidental mortalities and years of life lost among residents in Pudong New Area of Shanghai, 2005-2017

2.4   性别、年龄、文化程度对热浪健康效应的修饰作用

表 3所示,性别分层分析结果显示,热浪可影响浦东新区每日男性居民心脑血管疾病死亡人数与YLL,在lag05时男性心脑血管疾病死亡数RR值与95% CI为1.21(1.06~1.39),YLL增加值与95% CI为18.65(1.09~36.21)人年;可影响女性非意外死亡及心脑血管疾病死亡人数及其YLL,lag05时女性非意外死亡与心脑血管疾病死亡人数RR值及95% CI为1.19(1.09~1.29)与1.24(1.09~1.41),YLL增加值与95% CI分别为45.71(11.69~79.73)人年与23.75(7.94~39.56)人年,不同性别居民受热浪影响差异无统计学意义。

表3

2005—2017年上海市浦东新区居民性别、年龄与文化程度对热浪健康效应的修饰作用(lag05)

Table3.

Modification effects of gender, age, and educational attainment on the health impacts of heat wave among residents in Pudong New Area of Shanghai, 2005-2017 (lag05)

年龄别分层分析结果显示,热浪对 < 75岁居民呼吸系统疾病每日死亡人数效应有统计学意义,在lag05时RR值及95% CI为1.58(1.01~2.46),对≥ 75岁居民每日非意外死亡以及心脑血管疾病死亡人数及其YLL的效应均有统计学意义,在lag05时≥75岁居民非意外死亡与心脑血管疾病死亡人数RR值及95% CI为1.18(1.10~1.27)与1.27(1.14~1.41),YLL增加值与95% CI分别为46.13(24.94~67.32)人年与31.11(17.70~44.52)人年,不同年龄组间居民受热浪影响差异无统计学意义。

受教育水平分层分析结果显示,热浪对浦东新区中学及以上文化水平人群心脑血管疾病死亡人数效应有统计学意义,对其YLL影响无统计学意义,在lag05时中学及以上文化水平居民心脑血管疾病死亡人数RR值及95% CI为1.27(1.07~1.51),热浪对中学及以上文化水平人群非意外死亡人数与呼吸系统疾病死亡人数及其YLL的影响无统计学意义;对小学及以下文化水平居民每日非意外死亡与心脑血管疾病死亡人数及其YLL的效应均有统计学意义,在lag05时小学及以下文化水平居民非意外死亡与心脑血管疾病死亡人数RR值及95% CI为1.19(1.11~1.27)与1.21(1.08~1.35),YLL增加值与95% CI分别为58.22(23.01~93.44)人年与29.40(12.10~46.70)人年,对呼吸系统疾病每日死亡人数效应无统计学意义,对其YLL的效应有统计学意义,在lag03时小学及以下文化水平居民呼吸系统疾病死亡的YLL增加值与95% CI为9.23(1.32~17.15)。热浪对浦东新区中学及以上文化水平居民与小学及以下文化水平居民每日非意外死亡数及其YLL的影响差异有统计学意义,而心脑血管疾病与呼吸系统疾病死亡的影响差异无统计学意义。

3   讨论

本研究利用时间分层-病例交叉设计的方法结合分布滞后非线性模型,对2005—2017年5—9月上海市浦东新区热浪事件与居民每日非意外死亡、心脑血管疾病与呼吸系统疾病死亡的相关性进行研究。研究结果显示,热浪事件与浦东新区居民每日非意外死亡、心脑血管疾病、呼吸系统疾病死亡人数及其YLL相关。现有研究显示,高温环境可以通过多种机制对人体的产生危害,主要受影响的是呼吸系统与循环系统[14]。高温环境可以导致支气管收缩,引发肺功能减退[15],升高空气中生物气溶胶的浓度,诱发感染、炎症与过敏反应[16],从而导致呼吸系统疾病的发生与加剧。高温环境下,人体循环系统会出现心率上升、血管舒张,水分与电解质流失以及血黏度增加等现象,最终诱发心脑血管疾病[17-18]。本研究获得的结果与国内外其他地区的发现一致[3-4, 19-20]

本研究对热浪效应的滞后性进行了分析,结果表明热浪对心脑血管疾病死亡人数的影响在滞后1 d时达到最大,对呼吸系统疾病死亡人数的影响在滞后2 d最强,与一项在全国31个城市开展的研究结果存在明显差异[21],但与湖北省武汉市单独开展的研究结果相近[22]。热浪对浦东新区居民非意外死亡、心脑血管疾病以及呼吸系统疾病死亡导致的YLL的影响分别在滞后2 d、1 d与2 d达到最大,与伊朗克尔曼地区开展的研究结果存在差异,该研究发现高温天气对居民YLL的影响在当日即达到最大值,随后效应逐步减弱[20]。这一现象可能与地区间气候环境以及社会经济状况的差异有关,湖北省武汉市与上海市浦东新区均位于长江流域,属于我国南方地区,气候特点相似,南方居民对高温热浪天气有较强的适应性[23];两地社会经济发展水平较高,拥有较好的医疗条件,居民在急症发生后,可以获得更长的生存时间。浦东新区拥有较高空调配备率,减少了人群热浪暴露的时间,增强了对高温的抵抗能力,可能延缓了人群急症的发生与发展[4, 24]

为了解热浪天气对浦东新区不同人群的影响,本研究根据性别、年龄及文化程度对其健康效应进行了分层分析。结果显示,热浪对≥ 75岁居民和女性非意外死亡人数及YLL存在影响,对 < 75岁居民与男性的效应无统计学意义。目前研究认为,高龄人群由于心脏储备能力、汗腺的泌汗功能以及皮肤的感知能力等身体机能的逐步下降,对高温的抵抗能力较差[4]。随着年龄增长,高龄人群普遍患有心脑血管疾病与慢性呼吸系统疾病等慢性疾病,更易受到高温热浪事件的危害[25]。浦东新区女性居民老龄化程度更高,可能是导致热浪对该人群产生影响的原因[26]。热浪事件对浦东新区低学历人群的非意外死亡人数与YLL的影响均有统计学意义,对高学历人群的影响无统计学意义,且两组人群间的差异具有统计学意义,与既往研究结果一致[27]。高学历人群社会经济地位较高,拥有更好的生活环境及医疗条件,对高温热浪事件的抵抗能力较强;低学历人群从事更多的户外工作,长时间暴露于室外高温环境中,更易受到高温热浪事件的危害[28]。研究显示,农村居民对高温热浪的危害更为敏感,目前浦东新区辖区内仍保留有大量的农村地区,防控工作应对该区域有所侧重[29]

本研究也存在如下局限性。第一,本研究使用的气温数据为浦东新区全区的平均值,无法考虑到每个研究个体所处区域差异的影响。浦东新区西北部地区城市化水平高,东部地区毗邻东海,本研究未能控制城市热岛效应与海洋温度调节效应的影响。第二,本研究是从群体水平上探讨热浪对人群的影响,个体的吸烟、饮酒以及现患病等个体危险因素均无法进行控制,故存在生态学谬误以及其他混杂因素影响的可能。第三,本研究分析的YLL是根据浦东新区全人群寿命表计算获得,考虑到死亡病例常存在多种潜在疾病,其死亡时所处年龄的预期寿命常低于该年龄全人群的预期寿命,故存在高估热浪导致YLL增加值的可能性[30]。第四,因为资料的局限,本研究未能将PM2.5与O3两种可能对热浪效应产生混杂的大气污染物纳入控制。

综上所述,热浪天气可以影响浦东新区居民非意外原因、心脑血管疾病以及呼吸系统疾病的死亡风险及其YLL,对低学历人群造成的危害更为严重。高温健康危害防控工作应更注重对低学历人群的保护。加强低学历人群的健康宣教工作,提高其对高温健康危害的防范意识。

表1

2005—2017年5—9月上海市浦东新区居民日均死亡人数、寿命损失年、气象因素与大气污染物分布情况(x±s

Table 1

Distributions of daily death counts, years of life lost, meteorological factors, and air pollutants in Pudong New Area of Shanghai from May to September of 2005-2017 (x±s)

图 1

2005—2017年热浪对上海市浦东新区居民非意外、心脑血管疾病、呼吸系统疾病死亡的相对危险度和寿命损失年影响的滞后效应

Figure 1

The lag effects of heat wave on RRs of non-accidental, cardiovascular, and respiratory mortalities and years of life lost among residents in Pudong New Area of Shanghai, 2005-2017

[注]A、B:非意外死亡的相对危险度与寿命损失年;C、D:心脑血管疾病死亡的相对危险度与寿命损失年;E、F:呼吸系统疾病死亡的相对危险度与寿命损失年。 [Note]A and B: The relative risks and years of life lost due to non-accidental disease; C and D: The relative risks and years of life lost due to cardiovascular disease; E and F: The relative risks and years of life lost due to respiratory disease.
表2

2005—2017年热浪对上海市浦东新区居民非意外死亡的相对危险度和寿命损失年影响的累积滞后效应

Table 2

The cumulative lag effects of heat wave on RRs of non-accidental mortalities and years of life lost among residents in Pudong New Area of Shanghai, 2005-2017

表3

2005—2017年上海市浦东新区居民性别、年龄与文化程度对热浪健康效应的修饰作用(lag05)

Table 3

Modification effects of gender, age, and educational attainment on the health impacts of heat wave among residents in Pudong New Area of Shanghai, 2005-2017 (lag05)

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[基金项目] 上海市浦东新区卫生系统学科带头人培养计划(PWRd2019-11);上海市气象与健康重点实验室开放基金课题(QXJK201804);浦东新区疾病预防控制中心卫生科技项目(PDCDC-2018-06)

[作者简介]

[收稿日期] 2020-01-07

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热浪对上海市浦东新区居民每日死亡与疾病负担影响的病例交叉研究

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