——山东-上海首例跨地域“固定群组研究”

韩 斌 白志鹏 中国环科院

郝延慧 阚海东 夏昭林 复旦大学公共卫生学院

　　　　
何谓雾霾？
　　
　　大气颗粒物是悬浮在空气中的一类固体物质为核，表面粘附气态以及液态分子的颗粒状的混合物质。根据空气动力学原理，不同颗粒物的划分主要根据空气动力学当量直径。理想状态下，例如以10μm、2.5μm、1.0μm以及0.1μm为单位，人为划分为PM10、PM2.5、PM1.0、PM0.1等。近年来最为公众熟知且经研究发现与人群健康关系最紧密的是PM2.5，与最早纳入国家常规大气污染物监测体系的PM10相比，也被称为“细颗粒物”。其中颗粒物的组分复杂，对人群健康造成的危害是逐渐被人们认识到的。（Dockery et al.,1993, Samet et al.,2000）霾的形成有两个必须条件，第一是大气中颗粒物浓度上升至一定浓度，其次当时的气象学指标，如风向、风速、温度、湿度以及气压不利于这些颗粒物迅速扩散时，也就是说把这无数个颗粒物“夹裹”起来，霾就形成了。
　　历史总是惊人的相似，中国最大的两个城市——北京、上海，被雾霾笼罩时的情形恰如19世纪的英国。在1871年至1881年十年间，伦敦严重的雾霾发生了55次，1882年到1892年该频率上升至69次。单单1886年到1887年，这个频数是惊人的83次！这个时期每年因为与恶劣天气相关的疾病引起的经济损失大约是500万英镑（Hamlin and Sheard,1998）。直到进入20世纪中期，历经半个世纪的努力治理，伦敦才摘掉“雾都”的帽子。
　　自2010年起，雾霾的现象开始在我国出现。随后几年，我国很多大型城市频频受到雾霾的困扰，我国环境卫生工作者也同期开展了针对颗粒物浓度与人群健康之间关系的研究，其中阚海东等学者研究证实颗粒物浓度上升与居民死亡率之间存在关联，也就是提示颗粒物暴露对人群健康有不利影响。（Kan et al., 2012, Chen et al., 2013）这些来自人群的颗粒物健康研究为我们设计本次“健康固定群组”提供了思路，也提示进一步认识颗粒物的健康危害，需要有来自个体水平的健康效应数据。
　　
最受伤的是肺吗？
　　
　　大气污染、雾霾等恶劣气候当前，挡在第一线的是人体的呼吸道，依次为鼻腔、口咽部、气管、支气管以及肺泡。针对研究对象的肺功能指标的流行病学调查也最为普及，但是大多数研究集中在对哮喘患者、气管炎患者等已有疾病的敏感人群，极少关注吸入颗粒物对呼吸系统正常的个体是否也存在健康隐患。本次固定群组研究的研究假设是：在改变人群所处的的颗粒物暴露环境时，健康人群的呼吸系统也会受到影响，也就是说颗粒物的浓度与健康人的肺功能指标之间存在“暴露—效应”关系，并讨论上述改变是否可能触发肺功能损伤。
　　本次研究采用的“健康固定群组研究”（panel study）方法是近期应用在环境污染的流行病学研究方法，属于流行病学队列研究的范畴，“固定群组”意指对一个队列进行多个时间点的重复测量，结合研究期间环境暴露的变化，寻找暴露与不同时间点健康效应之间的关系。这种研究方法一方面可以做到暴露与效应之间的动态监测，具有暴露在前、效应在后的前瞻性研究特点，同时固定群组研究是对同一组群组队列进行的重复测量，适合在小规模人群中进行，同时重复测量形成的多个自身对照组可以有效控制个体之间的抽样误差，提高研究效率。（Dominici et al.,2003）本研究中固定群组来自山东莒南县城，招募48名40?60岁的健康人群作为研究对象，在山东莒南县的颗粒物暴露监测包括研究对象活动范围内的PM2.5、PM10平均浓度。随后，改变该“健康固定群组”暴露环境：48名研究对象统一行程，乘大巴抵达上海市徐汇市区，入住市区某宾馆，期间持续进行颗粒物暴露的监测，同期依托上海市中山医院呼吸科对这48名“健康固定群组”研究对象进行每隔一天的肺功能测定，试图寻找在不同时间点的“健康固定群组”的肺功能指标是否受到研究对象所处环境中颗粒物浓度影响。
　　
一南一北差别大
　　
　　研究结果显示，11天研究期间，最显著的颗粒物改变来自于山东—上海两地的地理位置改变，其次在上海的9天连续监测期间，上海市区的颗粒物浓度也出现了较小幅度的波动，研究结果表明在山东两天的PM10和PM2.5日均质量浓度约为上海地区的3倍，其中PM2.5日均质量浓度范围在山东和上海市区分别为108.7?736.7μg/m3和38.6?231.9μg/m3，而PM10日均质量浓度范围在山东A城镇和上海分别为144.9?734.3μg/m3和58.0?444.4μg/m3。
　　山东莒南县是沂蒙革命老区的重要组成部分，地处山东省东南部鲁苏交界处，属于鲁东南丘陵区，以农业种植为主，县城城关镇附近有数个中小型企业（如酒厂等）。全县人口约88.64万（2010年第六次人口普查），全县平均海拔200米，属于温带季风气候。该城镇与太平洋西海岸（黄海海岸）直线距离约40公里。
　　作为对比的上海市，位于我国海岸线中部，属亚热带季风性气候，雨热同期，日照充分，雨量充沛。气候温和湿润。至2010年年底，全市常住人口2302.66万人，其中户籍人口1412.32万人；来沪半年以上的流动人口897.95万人，是我国最大的经济中心城市。市区中心距离东海海岸直线距离约为40公里。
　　随着固定群组活动范围由山东转移至上海，持续追踪记录人群活动范围内的颗粒物水平和气象数据。观察到显著下降的颗粒物浓度有如下解释：一月份的莒南县天气寒冷，空气中高浓度的颗粒物很可能来自供热公司燃煤排放的污染物，而上海市冬季没有供暖，不存在来自燃煤排放的污染源。（Xiao et al., 2015）
　　
健康人变化并无差
　　
　　关注研究对象的呼吸系统健康，最为重要的指标来自肺功能测定。“健康固定群组”人群一共进行五次肺功能指标的检测，五次测量均在检测日上午8点至9点时段进行。五次重复测量第一秒用力肺活量FEV1、最大肺活量FVC和呼气峰流速值PEF值均出现小幅度波动，但是上述改变依旧在成人肺功能正常值参考范围内，没有出现大幅度超出正常值范围的改变。
　　常规的肺功能检查包括肺容量测量和通气功能测定，在肺容量指标中，肺活量（VC）最为重要，是指在最大吸气后能呼出的最大气量。肺活量减低可见于各种肺部疾病，例如胸廓病变、气道阻塞，肺组织损害等；肺通气功能测定包括最大通气量、用力肺活量（FVC）等，其中用力肺活量是指用最快的速度所作的呼气肺活量，并由此可计算出第1秒钟呼出的容积(FEV1)和第1秒钟呼出容积占用力肺活量之比（FEV1/FVC）。用力肺活量是诊断呼吸道疾病最重要的测定项目之一，可以反映较大气道的呼气受限情况，用于哮喘、慢性阻塞性肺疾病的诊断。此外，肺功能指标可以与身高、年龄、体重密切相关，同一个体的肺功能稳定；且肺功能属于比较容易获得，研究对象配合度高，是无创伤的评价呼吸系统健康的指标。
　　“健康固定群组”人群肺功能指标FVC、FEV1、PEF伴随PM2.5和PM10质量暴露浓度变化出现微弱上升趋势，由于本次固定群组人群样本小、进行的时间周期较短，颗粒物与肺通气功能指标中有意义的只有FVC，其他指标与颗粒物浓度也存在负相关关系，但尚无统计学意义。流行病学研究证实，颗粒物暴露对成年人肺癌总死亡率有影响，阚海东等人对我国颗粒物浓度（PM10）人群健康效应各终点的流行病学联系做Meta分析，估算了大气污染与健康的暴露-反应关系，研究显示PM10每增高10μg/m3，居民健康急性效应中因呼吸系统疾病入院的相对危险度为1.013。上述研究证实，人群在我国目前的颗粒物暴露水平下，健康终点事件会发生变化，具体到颗粒物暴露浓度与个体健康水平，实时观察颗粒物日常暴露是否会引起潜在的健康危害，还缺乏相关的流行病学研究数据。
　　本次研究设计主要通过查阅国外固定群组研究文献，结合本课题的研究目的，前期对研究对象进行征集筛选，通过问卷调查收集研究对象基本信息，包括健康状况、职业状况、居住状况及日常可能接触的有毒有害物质等信息。在研究过程中，每日对研究对象进行例行随访，及时记录研究对象的健康状况，尤其是呼吸系统体征等；此外，本次研究要求每次体检人员不变更，所用仪器类型在多次重复测量时保持一致，避免不同检测者及仪器类型引入的测量偏移。
　　由于本次研究的目标人群是健康成人，且是从颗粒物浓度高的地区进入颗粒物浓度低的地区，机体对于短期大气颗粒物暴露状况改变可以产生代偿性反应，常规肺功能指标作为健康效应终点，随着颗粒物浓度波动出现一定的变化趋势，但是均在正常值范围内。整个研究期间研究对象没有咳嗽、咳痰、胸闷、气短等呼吸道炎症体征出现，提示健康人肺功能在上述日常大气颗粒物暴露变化范围内，并没有出现严重的疾病体征。