沙尘天气对呼吸与心脑血管系统健康的影响及其机理
发布于 2021-04-05 09:58
沙尘暴袭击大都市（图片来自百度网络）
沙尘天气对呼吸与心脑血管系统健康的影响及其机理
目 录
1 调查对象与方法
2 沙尘天气对健康的影响及其机理
3 结语：必需重视沙尘的健康危害
附1 本室沙尘天气与健康专著
附2 本室沙尘天气与健康主要论文
图1 作者在2005年12月14日沙尘暴与健康国基金委重点项目中期研讨会上做报告，于山西大学环境科学中心，太原
序 值此沙尘天气多发季节，特将我们关于沙尘天气，特别是沙尘暴对健康影响研究的一些文献发布，供有兴趣的朋友参考。
沙尘天气根据强度分为浮尘天气、扬沙天气和沙尘暴，后二者是指强风将地面大量尘沙吹起,使空气混浊,水平能见度分别为1~10km和<1km的天气现象。我国西北及华北地区是沙尘天气多发区,沙尘暴可将细颗粒物长途传输数千km而进入人口密集的城市,危害人体的健康。文献报道,大气颗粒物与呼吸系统、心脑血管系统疾病门诊、入院人数的增加有关。 但是,沙尘天气中的颗粒物主要来自地面的自然尘沙，这些颗粒物对健康有无危害的问题，常常被忽略，沙尘天气颗粒物对人群健康影响的流行病学研究甚少。为此，在我们主持的国家自然科学基金重点项目《沙尘暴细颗粒物理化特性及其对健康影响的效应》（2003-2006）基础上，我们对我国沙尘天气多发区——甘肃省武威市、民勤县等地进行了大规模流行病学调查。本文仅介绍我们关于扬沙天气和沙尘暴对呼吸系统和心脑血管系统健康影响的部分研究发现。
图2 深入沙尘暴多发区民勤县农村入户问卷调查
1 调查对象与方法
1.1 地点及调查时段选择
武威市地处甘肃省河西走廊的东端,海拔1020~4874m,年均气温7.8℃,降水量60~610mm,蒸发量1400~3100mm,沙尘天气频繁,对于研究沙尘天气对人群健康的影响具有一定代表性.我国西北地区扬沙天气和沙尘暴主要出现在3~5月,本次研究选择每年3~5月作为研究时段。
图3 沙尘暴多发区民勤县的生态环境和民情
1.2 资料来源
2004、2005年3月1日~5月31日期间心脑血管系统、呼吸系统疾病的门诊病例资料来自武威市人民医院等7所大中型医院。研究期间逐日地面气象数据(气温、相对湿度、大气压等)来自武威市气象测试资料,逐日大气污染资料(SO2、NOx、PM10等)来自武威市环境监测站。
图4 在民勤县农村进行流行病调查中自带干粮作午餐
1.3 统计方法
采用对数线性模型基础上的半参数广义相加模型(GAM)分析沙尘天气与循环及呼吸系统疾病日门诊人数的联系.居民每日门诊患病人数对居民总体来说是小概率事件,其统计学分布近似于泊松分布.本研究中采用时间序列数据的泊松回归模型,在排除了患病门诊的长期趋势、季节趋势、日历效应、气象因素、污染因素等混杂因素的基础上,将沙尘天气发生日作为因子变量引入模型,分别观察其对医院每日心脑血管及呼吸系统疾病门诊人数的影响。
图5 对调查回来的问卷立即在旅馆进行初步分类整理
2 研究结果—沙尘天气对健康的影响及其机理分析
2.1 气象条件和大气污染物浓度资料分析
由2004、2005年3月1日~5月31日武威市气象资料和大气污染物浓度的频数分布可知主要大气污染物中SO2、NOx、NO2的日平均值均低于国家空气质量二级标准。
由表1可知,与非沙尘天气相比,风速在沙尘暴天气时显著增高(P≤0.05),PM10在沙尘暴发生时显著增高(P≤0.01),其他指标的差异均无统计学意义。（表1从略）
图6 深入田间地头进行问卷调查
2.2 门诊人数描述
表2为研究期间武威市7所大中型医院心脑血管及呼吸系统疾病每日门诊人数的基本情况。呼吸系统疾病主要包括上呼吸道感染(占68%),鼻、喉、扁桃体、声带等疾病(11.5%),肺炎(8.8%),气管炎(8.7%);心脑血管系统疾病主要包括高血压及有关疾病(26.7%),心律失常、心内膜炎、心包炎等(19.9%),冠心病、冠状动脉缺血、心绞痛、心肌梗塞等(19.5%),脑血栓、动脉硬化等(11.2%),心肌病、风湿性心脏病等(10.1%).（表2从略）
2.3 GAM分析
定义RR为沙尘天气下就诊危险度对非沙尘天气就诊危险度的比值。以非沙尘天气为参照,研究沙尘天气对门诊人数的影响。
表3为2004和2005年3~5月扬沙天气和沙尘暴滞后第0天(即当天,Lag0)到滞后第6天(Lag6)对所调查医院呼吸系统、心脑血管系统疾病每日门诊人数影响的GAM模型分析结果。
由表3可见,扬沙天气和沙尘暴都对心脑血管和呼吸系统疾病日门诊人数有影响,且均表现为滞后效应,但不同年份、不同性别所受影响的程度不同。对于呼吸系统疾病来说,2004年男性门诊RR在扬沙天气滞后第２天及沙尘暴滞后第2、3天的增高有统计学意义,而女性门诊RR在沙尘暴滞后第1天的增高有统计学意义;2005年男性门诊RR在沙尘暴滞后第1、3天的增高有统计学意义,而女性门诊RR在扬沙天气滞后第２天及沙尘暴滞后第1天的增高有统计学意义。（表3从略）
对于心脑血管系统疾病来说,2004年男性门诊RR在扬沙天气滞后第4天和沙尘暴滞后第2、3天的增高有统计学意义,而女性门诊RR在沙尘暴滞后第3天的增高有统计学意义;2005年男性门诊RR在扬沙天气滞后第２天和沙尘暴滞后第2、4天的增高有统计学意义,而女性门诊RR在扬沙天气滞后第２天及沙尘暴滞后第4天的增高有统计学意义。（表3从略）
图7 小学生对肺功能测试很配合
2.4 沙尘天气影响健康的机理
2.4.1沙尘天气PM10与健康效应存在剂量-效应关系
扬沙天气和沙尘暴的主要特征是风速大,空气中不同粒径颗粒物急剧增加。本研究显示,武威市发生沙尘暴期间空气SO2、NO2、NOx浓度未见显著变化,甚至还有降低的趋势,而PM10浓度(24 h均值)在非沙尘天气为68~108μg/m3、扬沙天气为205~251μg/m3、沙尘暴天气为285~368μg/m3,表明扬沙天气和沙尘暴对居民呼吸及心脑血管系统疾病日门诊RR增加的影响,主要与沙尘天气期间PM10在短期内急剧增高有关。沙尘暴对呼吸和心脑血管系统疾病日门诊人数增加的影响比扬沙天气更为严重(表3),说明沙尘天气PM10浓度与这两种系统疾病的发生或加重存在一定程度的剂量-效应关系,提示沙尘颗粒物对健康的危害作用应引起高度重视。
2.4.2 沙尘天气滞后效应的发生机理
扬沙天气和沙尘暴对疾病日门诊人数增加的影响是一种滞后效应.沙尘天气滞后效应的发生可能是由于以下几个原因:
第一，沙尘天气结束后的若干天内,细颗粒物继续滞留在空气中,随着人群暴露天数的增加,吸入的颗粒物也随之增加,导致体内颗粒物剂量累积增加,从而引发或加重呼吸及心脑血管系统疾病的发生,使日门诊RR的增加在统计学上有意义。
第二，漂浮在空气中的细颗粒物可吸附有害气体、重金属元素、有机污染物及各种致病菌,随滞留在空气中时间的延长,吸附越来越多,使细颗粒物毒害作用增高,滞后越久,颗粒物毒性越大,从而引起RR增加。
第三，人体受到吸入颗粒物的攻击之后,到出现病理生理变化，再到疾病出现,需要有一定过程,即需要一定的“潜伏期”,尤其是一些低浓度非刺激性有毒化学物的毒性作用若属慢性毒性作用则需要在作用之后一定时间才能出现病症。
第四，沙尘颗粒物吸附的病原微生物(如流感病毒、肺炎球菌等)被吸入呼吸道以后在人体内繁殖增长需要一定时间才能达到足够的数量后而引发疾病,从而导致滞后效应的发生。
第五,发生恶劣天气的当天,居民为了避开大风和沙尘的袭击而延迟去医院就诊和治疗时间,也可能是调查显示扬沙天气和沙尘暴当日各个疾病门诊RR较低的一种原因。
第六，居民经济收入状况也会影响医院就诊人数。
第七，沙尘暴大多发生在下午或晚上,这也是导致当日RR较低的原因之一。
第八，沙尘天气对疾病日门诊RR的影响存在年度差异。2004~2005年两年间,扬沙天气或沙尘暴事件引起的RR值的大小和滞后效应发生的滞后日不同,有的情况甚至差别很大,其原因可能是由于不同年份沙尘暴发生的季节或月份不同之故。３~５月正是季节转折期,不同月份的气温、气湿、风速等气象因子和环境因子(如SO2、NOx等)差别很大.这些因素对沙尘暴的健康效应也会产生一定的影响。
此外,扬沙天气和沙尘暴对居民健康的影响还受到当时当地生态条件、社会经济状况、文化心理素质及居民健康意识等多种因素的影响,这些因素都可能是导致不同地域、不同年份沙尘天气对人群健康影响差异的原因。
2.4.3 沙尘暴健康与性别
本文结果亦表明,扬沙天气和沙尘暴对人群健康的影响不论在RR的大小上还是在滞后日期上都存在性别差异。文献报道,性激素分泌的不同对呼吸道炎症、平滑肌和血管功能的影响有潜在差异。此外,性别之间的差异也可能与二者的劳动分工、避让沙尘的措施、生活习惯等许多因素有关。
2.4.4 沙尘天气与呼吸系统的健康
我们的调查指出,扬沙天气和沙尘暴对于呼吸系统来说，主要引发上呼吸道感染、肺炎及支气管炎。一般来说,空气颗粒污染物的表面吸附了大量有毒气体、金属和有机物,可刺激呼吸道粘膜,诱发呼吸系统疾病,如支气管炎、哮喘等。最近本实验室研究表明,沙尘暴和扬沙天气PM2.5的毒性虽然比大城市的空气PM2.5偏低,但无统计学差异。沙尘暴和扬沙天气PM2.5对肺泡巨噬细胞的损害可降低呼吸系统的免疫防御功能，导致对空气中致病微生物的侵染抵抗能力降低,使暴露居民易于发生上呼吸道感染、支气管炎及肺炎等疾病,从而引起呼吸系统疾病日门诊RR增高。
2.4.5 沙尘天气与心血管的健康
在扬沙天气和沙尘暴期间,多种心脑血管系统疾病患者去医院诊治,可以看出沙尘天气所引起的颗粒物浓度增高确实是心血管病发生和加重的重要因素。
图8 从武威市各大中型医院收集十年资料之一部分
3 结语：必需重视沙尘的健康危害
扬沙天气和沙尘暴的发生均与暴露居民循环系统和呼吸系统疾病每日门诊RR的增加有联系,且表现为滞后效应.沙尘暴的影响大于扬沙天气.扬沙天气和沙尘暴对人群健康的影响既有年份差异又有性别差异。沙尘暴与上述两大系统中多种疾病的发生和加重相关,这在我们的其他有关沙尘天气健康研究的论文中也有阐述。亲们也可查看附1专著或附2本室发表的有关论文，以进一步了解沙尘天气与不同疾病发生或加重的联系。我们的所有研究一致认为：我们常常以为沙尘是不会引起健康危害的自然物质，而其实沙尘颗粒物对健康的毒性作用很大，我们必需予以重视！
附1 本室沙尘天气与健康的专著
孟紫强、张全喜、杨振华．2012．沙尘暴医学与毒理学．北京：中国环境科学出版社
附2 本室关于沙尘天气与健康方面的主要论文:
沙尘天气流行病学调查方面：
1. 孟紫强等. 沙尘暴对人体健康影响的研究现状 [J].中国公共卫生,19(4):471-472,2003
2. 孟紫强，卢彬，周义，黄文清，王彤，耿红，张剑. 沙尘天气对呼吸系统疾病日入院人数影响的时间序列研究（1995-2003年）. 环境科学学报，26（11）：1900-1908，2006
3.MengZ, Lu B. Dust events as a riskfactor for daily hospitalizationforrespiratory and cardiorasunlar diseases inMinqin, China. AtmosphericEnviornment,41:7048-7058,2007
4.孟紫强，张剑，耿红，卢彬，张全喜，沙尘暴对呼吸及循环系统疾病日门诊量的影响. 中国环境科学， 27（1）：116-120，2007
5.孟紫强，卢彬，潘竞界，耿红，张剑，张全喜，杨振华，张欣，沙尘天气与呼吸系统疾病日入院人数关系. 中国公共卫生，23（3）：284-286，2007
6.孟紫强, 张雷. 沙尘暴对暴露儿童健康效应的研究. 生态毒理学报,2（4），390-395,2007
7.孟紫强，卢彬，张剑. 沙尘天气颗粒物对呼吸与心血管系统疾病日入院人数的影响. 环境与职业医学,25（1）：1-7, 2008.
8.孟紫强, 杨振华, 潘竟界, 李建民, 耿红, 张剑, 卢彬, 阎晓钟, 张全喜, 张欣. 沙尘天气多发区民勤县发现多例非职业性尘肺病. 生态毒理学报, 3（4）：337-342,2008
9.孟紫强, 张剑, 杨振华, 卢彬. 沙尘天气细颗粒物对呼吸及心血管系统疾病日门诊人数的影响. 环境与职业医学,25（3）：225-231, 2008
10.杨振华, 孟紫强, 潘竟界, 阎晓钟. 沙尘地区呼吸与循环等系统疾病现患调查. 环境与职业医学,25（1）：8-12, 2008.
11.杨振华，孟紫强. 民勤县和甘谷县人群呼吸与循环等系统疾病现患调查. 山西大学学报,2008，31(2):292-296,2008
12.杨振华，孟紫强，张全喜. 沙尘天气可吸入颗粒物对气管炎门诊就诊数的影响[J]. 环境与职业医学, 30(2): 88-92, 2013
13.杨振华，张月霞，张全喜，张剑,卢彬，孟紫强. 沙尘天气PM10对多种心血管疾病日门诊人数的影响[J].，中国环境科学，35(1)：277~284，2015
14.杨振华，张月霞，张全喜，卢彬，孟紫强，张剑. 沙尘天气细颗粒物对缺血性心血管疾病日门诊人数的影响[J]. 中国药理学与毒理学杂志, 27(S1): 37, 2013
沙尘天气颗粒物毒理学研究方面
15.耿红，孟紫强，张全喜，沙尘暴PM2.5水溶和有机成份对巨噬细胞的损伤. 中国环境科学，2006，26（1）：20-24
16.耿红，孟紫强，张全喜. 沙尘暴细颗粒物对大鼠肺泡巨噬细胞钙水平和脂质过氧化的影响. 环境科学学报. 2005, 25(6): 845-850
17.刘晓莉，李红，孟紫强. PM2.5对大鼠心、肺、睾丸的氧化损伤作用.中国环境科学，2005，25（2）：160-164
18.刘晓莉，宋宪强，孟紫强，PM2.5对大鼠肝、脾、肾组织的氧化损伤效应. 环境与健康杂志，2005，22（5）：326-329
19.刘晓莉，杨东升，孟紫强，大气细颗粒物对大鼠脑组织的氧化损伤效应. 中国公共卫生，2005，21（8）：990-991
20.孟紫强，耿红，张全喜，沙尘暴细颗粒物对大鼠肺泡巨噬细胞的体外毒作用. 毒理学杂志，2005，19（3）：307-308
21.孟紫强，张全喜，耿红，沙尘暴细颗粒物致大鼠肺泡巨噬细胞DNA损伤. 环境与职业医学，2006，23（3）：185-188
22.孟紫强，张全喜，沙尘暴PM2.5对大鼠肺、心、肝组织的氧化损伤效应. 卫生研究，2006，35（6）：690-693
23.孟紫强，张全喜，沙尘暴PM2.5对大鼠肺细胞DNA损伤效应.中国公共卫生，2006，22（12）：1458-1459
24.孟紫强，张全喜. 大气细颗粒物致大鼠肺泡巨噬细胞DNA损伤.中国环境科学，2005，25（1）：15-17
25.魏爱丽，孟紫强，牛瑞芳，沙尘暴细颗粒物对人外周淋巴细胞微核形成的影响. 环境科学学报, 2006，26（3）：509-514
26.魏爱丽，孟紫强，沙尘暴细颗粒物对人外周血淋巴细胞的遗传损伤效应. 环境与健康杂志，2006，23（4）：291-293
27.HongGeng, Ziqiang Meng,Quanxi Zhang, Effects of blowing sandfine particles onplasma membranepermeability and fluidity, and intracellularcalcium levels ofrat alveolarmacrophages. Toxic letters, 2005,157: 129-137
28.XiaoliLiu, Ziqiang Meng,Effects of airborne fine particlematter on antioxidantcapacity and lipid peroxidation in multiple organs ofrats. Inhal Toxical,2005,17(9):467-473
29.HongGeng, Ziqiang Meng,Quanxi Zhang. In vitro responses of ratalveolar macrophagesto particlesuspensions and water-solutable components ofdust storm PM2.5.Toxicology inVitro, 2006,20: 575-584
30.AiliWei, Ziqiang Meng.Induction of chromosome aberration incultured human lymphocytescaused sanddust storm fine particles (PM2.5).Toxicology letters, 2006,166:37-43
31.ZiqiangMeng, Quanxi Zhang.Oxidation damage of dust storm fineparticles instillationonlungs, hearts and livers of rats. EnvironmentalToxicology and pharmacology,2006,22: 277-282
32.AiliWei, Ziqiang Meng.Evaluation of micronucleus induction ofsand dust storm fineparticles (PM2.5)in human blood lymphocytes. EnvironmentalToxicology andpharmacology, 2006,22:292-297
本文来自网络或网友投稿，如有侵犯您的权益，请发邮件至：aisoutu@outlook.com 我们将第一时间删除。
相关素材