李永荷 王旭英 王巧偉 呂宏梅 劉瑋 潘小川

北京市某醫(yī)院皮炎患者門診量與空氣污染的相關(guān)性研究

李永荷 王旭英 王巧偉 呂宏梅 劉瑋 潘小川

目的探討北京市空氣污染與皮炎每日門診人次的相關(guān)性，以及各性別、各年齡層人群對空氣污染的敏感性。方法收集2012年4月至2014年4月期間北京市日均空氣污染情況［顆粒物（PM2.5、PM10）、SO2、NO2］和日均氣象資料（相對濕度、溫度和風速），統(tǒng)計此期間就診于空軍總醫(yī)院皮膚病醫(yī)院診斷為皮炎的北京地區(qū)患者人數(shù)。采用廣義相加模型分析日均污染物濃度與每日皮炎門診量的相關(guān)性。結(jié)果單污染物模型顯示，大氣 PM2.5、PM10、SO2、NO2每增加10 μg/m3均可致皮炎門診人次增加，相對危險度（RR）分別為 1.003 1（95%CI：1.001 6 ～ 1.004 5）、1.002 5（95%CI：1.001 4 ～ 1.003 7）、1.005 7（95%CI：1.001 5 ～ 1.009 9）和 1.009 7（95%CI：1.005 6～1.013 8）。多污染物模型與單污染物模型的結(jié)果類似，各污染物對每日皮炎門診人次仍有影響。四種污染物對皮炎門診人次影響的滯后效應分析顯示，PM10、PM2.5和NO2對每日皮炎門診人次以當日效應為主，SO2對每日皮炎的門診人次滯后效應隨著滯后天數(shù)的增加而增加。經(jīng)年齡、性別分層后，發(fā)現(xiàn)年齡小于60歲人群及女性對顆粒物（PM2.5、PM10）比較敏感，而NO2對所人群均有影響，SO2主要對35～60歲人群有較大影響。結(jié)論北京地區(qū)大氣污染物PM2.5、PM10、NO2、SO2均可能增加皮炎發(fā)生的危險性。

皮炎；空氣污染物；顆粒物；二氧化硫；二氧化氮；廣義相加模型

近年來，全國多地頻繁出現(xiàn)霧霾天氣，尤其是 人口密集的大城市，這使人們逐漸關(guān)注空氣污染對人體健康的危害。皮膚作為人體與外界環(huán)境直接接觸的器官，也是保護人體的第一道屏障，時刻接觸空氣中的污染物?？諝馕廴疚锏膩碓从凶匀粊碓春腿藶閬碓?，而主要引起公共健康問題的空氣污染物包括顆粒物質(zhì)、揮發(fā)性有機化合物、臭氧、氮氧化物、硫氧化物以及碳氧化物［1］。皮炎是臨床上極其常見的一類疾病，根據(jù)世界變應性組織推薦使用對皮炎的分類方式，將皮炎分為接觸性皮炎、濕疹、其他類型皮炎等，其中接觸性皮炎和濕疹又分為特應性和非特應性，其他類型皮炎包括脂溢性皮炎、錢幣樣濕疹、光敏性皮炎等，非變應性接觸性皮炎指刺激性接觸性皮炎。為探討北京地區(qū)空氣污染與皮炎發(fā)病的相互關(guān)系，我們采用廣義相加模型分析主要空氣污染物對皮炎的影響，為建立區(qū)域大氣污染物與健康效應的預測預警系統(tǒng)提供科學依據(jù)。

作者單位：100142北京，解放軍空軍總醫(yī)院皮膚科（李永荷、王巧偉、呂宏梅、劉瑋）；北京大學公共衛(wèi)生學院勞動衛(wèi)生與環(huán)境衛(wèi)生學系（王旭英、潘小川）

資料和方法

一、一般資料

1.病例納入標準：①2012年4月1日至2014年4月30日期間就診于空軍總醫(yī)院皮膚病醫(yī)院診斷為皮炎的患者，包括特應性皮炎、過敏性皮炎、光感性皮炎、接觸性皮炎、神經(jīng)性皮炎、面部皮炎、螨蟲皮炎、刺激性皮炎、濕疹樣皮炎等，不包括濕疹、蕁麻疹等；②北京市常住人口；③排除僅開藥掛號的病例。數(shù)據(jù)來自空軍總醫(yī)院HIS系統(tǒng)。

2.大氣污染物數(shù)據(jù)：收集2012年4月1日至2014年4月30日北京市每日大氣污染物數(shù)據(jù)，主要為大氣顆粒物（PM10、PM2.5）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）日均濃度。數(shù)據(jù)來源于北京市環(huán)境保護監(jiān)測中心。

3.氣象數(shù)據(jù)：收集2012年4月1日至2014年4月30日北京市氣象數(shù)據(jù)，包括日均溫度（℃）、相對濕度（%）、日均風速（m/s）。數(shù)據(jù)來自國家氣象共享平臺。

二、分析方法

采用R3.1.2統(tǒng)計軟件的mgcv軟件包，通過廣義相加模型分析空氣污染物對每日皮炎門診人次的影響，并根據(jù)Akaike信息準則（AIC）最小選擇最優(yōu)模型。廣義相加模型可以控制時間長期趨勢、星期幾效應、節(jié)假日效應，同時還可以調(diào)整氣象因素（溫度、相對濕度、風速）的影響。根據(jù)國內(nèi)外文獻有關(guān)大氣污染物與健康的相關(guān)性（暴露-反應關(guān)系）提示多為線性無閾值的關(guān)系，因此在本研究中將污染物作為線性變量，其他混雜因素（如氣象因素）作為非線性變量。本研究除分析污染的即時效應（當日效應），同時考慮污染物的滯后效應，因此將當天與前幾日的污染物指標進行回歸分析，分別采用單一滯后（lag 1，lag 2和 lag 3）和滑動平均滯后（lag 0-1，lag 0-2和lag 0-3）進行分析。由于每日門診量與北京市總?cè)丝谙啾?，屬于小概率事件，近似服從Poisson分布，因此本研究采用Poisson分布作為回歸模型的分布族，對應取對數(shù)連接函數(shù)，基本模型為：log（E（yi））=α+βxi+f1（x1i）+f2（x2i）+f3（x3i）+…+βxi（lag 0-1）/（lag 0-2）…+dow+Holiday。yi為觀察日i當天皮炎門診人次，對于每個i，yi服從總體均數(shù)為E（yi）的Poisson分布；E（yi）為觀察日i發(fā)病數(shù)的預期值；α為模型系數(shù)；xi為對應變量產(chǎn)生線性影響指示變量，這里指污染物日濃度；x1i/x2i/x3i為對應變量發(fā)生非線性影響的變量（主要指氣象因素如氣溫、濕度、風速）；f為非參數(shù)平滑函數(shù)；β為通過回歸模型估計的指示變量系數(shù)；dow為星期啞元變量，處理星期效應問題；Holiday為節(jié)假日變量，處理節(jié)假日效應。

首先進行每個污染物的單一污染模型分析，即在控制“星期幾效應”、“節(jié)假日效應”以及氣象因素的影響下，將當日的 PM2.5、PM10、SO2、NO2分別單獨引入模型，然后根據(jù)污染物之間的相關(guān)性，判斷相關(guān)系數(shù)，超過0.65以上的污染物不宜放在同一模型中，以免產(chǎn)生共線性問題，進而選擇合適的兩污染物或三污染物模型擬合。根據(jù)以上模型，各污染物的回歸系數(shù)取反對數(shù)計算相對危險度（RR）和95%置信區(qū)間（95%CI），以觀察大氣污染物每改變10 μg/m3對皮炎門診人次的影響，從而對污染物的健康效應作出定量評價。

結(jié) 果

一、一般情況

2012年4月至2014年4月，就診于空軍總醫(yī)院皮膚科的皮炎患者（北京戶口）共計90 771例，其中男31 501例占34.7%，女59 260例占65.3%，另有10例患者信息中未記錄性別。年齡分布：＜35歲43 925例占48.8%，35～60歲37 258例占41.0%，＞60歲9 588例占10.6%。平均每日皮炎門診人次中位數(shù)（P25～P75）為 113（86～ 158）人次，其中男 39（29～54）人次，女 75（55～103）人次；＜35歲 53（37～79）人次，35～60歲48（35～62）人次，＞60歲13（8 ～ 17）人次。

二、北京市大氣污染及氣象因素情況

2012年4月至2014年4月，北京市大氣污染物 PM2.5、PM10、SO2、NO2日均濃度中位數(shù) （P25～P75）分別為 72.3（44.0 ～ 114.5）μg/m3、101.2（67.1 ～147.1）μg/m3、18.3 （9.4 ～ 38.1）μg/m3、48.4（37.8 ～64.3）μg/m3。同時，日均溫度為 15.7（3.2 ～ 23.3）℃，日均相對濕度為54.0（38.0～69.0）%，日均風速為2.0（1.6～2.5）m/s。將污染物濃度與氣象因素結(jié)果進行相關(guān)性分析（表1），發(fā)現(xiàn)4種大氣污染物日均濃度兩兩之間均成正相關(guān)（均P＜0.001）；大氣污染物與氣象因素之間也存在一定的相關(guān)性，其中PM2.5和PM10與日均相對濕度呈正相關(guān)（均P＜0.001），SO2與日均相對濕度呈負相關(guān)（P＜0.01），PM2.5、PM10、SO2、NO2與日均溫度、風速均呈負相關(guān)（均P＜ 0.05）。

三、PM2.5、PM10對皮炎每日門診人次影響的擬合結(jié)果

單污染物模型結(jié)果顯示（表2），大氣中PM2.5、PM10每升高10 μg/m3，皮炎門診就診人次增加的RR值分別為1.003 1（95%CI：1.001 6～1.004 5）和1.002 5（95%CI：1.001 4 ～ 1.003 7）。在多污染物模型中，調(diào)整SO2進入模型后，PM2.5、PM10每升高10 μg/m3，皮炎門診就診人次增加的RR值分別為1.003 1（95%CI：1.001 5 ～ 1.004 6）和 1.230 5（95%CI：1.108 4～1.366 1），差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。對皮炎門診人次影響的滯后效應分析顯示，PM2.5對皮炎門診人次的影響無明顯滯后效應，PM10對皮炎門診人次的影響存在滑動平均滯后效應。年齡、性別分層后分析顯示，＜60歲人群及女性更易患皮炎，見表3。

表1 北京市2012年4月至2014年4月大氣污染物與氣象因素的Spearman相關(guān)性分析（相關(guān)系數(shù)rs）

四、NO2對皮炎每日門診人次影響的擬合結(jié)果

單污染物模型結(jié)果顯示，大氣中NO2每升高10 μg/m3，皮炎門診就診人次增加的RR值為1.009 7（95%CI：1.005 6 ～ 1.013 8）（表 2），NO2對皮炎門診人次的影響存在滑動平均滯后效應。年齡、性別分層后分析顯示，NO2對各年齡層人群及男女性均有影響（表 3）。

五、SO2對皮炎每日門診人次影響的擬合結(jié)果

單污染物模型結(jié)果顯示（表2），大氣中SO2每升高10 μg/m3，皮炎門診就診人次增加的RR值為1.005 7（95%CI：1.001 5 ～ 1.009 9）；在多污染物模型中，調(diào)整PM2.5、PM10進入模型后，SO2每升高10 μg/m3，皮炎門診就診人次增加的RR值分別為1.014 1 （95%CI：1.007 0 ～ 1.021 1）、1.008 8（95%CI：1.002 0～1.015 7），差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），SO2對皮炎門診人次的影響存在明顯滯后效應。年齡、性別分層后分析顯示，35～60歲人群更易患皮炎（表 3）。

表2 當日和滯后3 d大氣污染物濃度每升高10 μg/m3引起皮炎門診人次增加的相對危險度［RR（95%CI）］

表3 年齡、性別分層后，大氣污染物濃度每升高10 μg/m3引起皮炎門診人次增加的相對危險度［RR（95%CI）］

六、各污染物日均濃度與皮炎每日門診人次的暴露-反應關(guān)系

單污染物模型中每日大氣污染物濃度與每日門診人次的暴露反應關(guān)系曲線可見（圖1），PM2.5、PM10、NO2、SO2日均濃度的升高與每日皮炎門診人次增加的暴露-反應關(guān)系基本呈線性，PM2.5和SO2是無閾值的，即在濃度為0時開始上升；而PM10和NO2的閾值分別在 100 μg/m3和 50 μg/m3左右，即在該范圍內(nèi)對皮炎門診量增加的風險最小。

討 論

皮炎是臨床上極其常見的一大類疾病，其發(fā)病機制基本可歸類為刺激性、變態(tài)反應性及光敏性反應，與環(huán)境空氣污染存在一定關(guān)系。大量文獻報道，大氣污染物中主要是顆粒物（PM2.5、PM10）、SO2、NO2、O3［2］影響皮炎的發(fā)生，本研究因 O3數(shù)據(jù)缺失，未能分析O3與每日皮炎門診人次的相關(guān)性。Kim等［3］研究表明，室外空氣污染物包括顆粒物、氣體和揮發(fā)性有機化合物，會加重特應性皮炎。Larrieu等［4］調(diào)查發(fā)現(xiàn)，3 d內(nèi)PM10每增加10 μg/m3，皮疹發(fā)生的風險升高。2010 年，Kr?mer等［5］調(diào)查交通相關(guān)污染（主要是源于汽車尾氣的顆粒物）與6歲兒童濕疹之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)那些居住于交通發(fā)達地區(qū)的兒童濕疹發(fā)病率明顯增高。

本研究結(jié)果顯示，北京地區(qū)大氣污染物PM2.5、PM10、NO2、SO2均能使皮炎發(fā)生的危險性增加。單污染物模型結(jié)果顯示，大氣中這4種污染物（PM2.5、PM10、NO2、SO2）每升高 10 μg/m3，皮炎門診人次增加的RR值分別為1.003 1、1.002 5、1.009 7、1.005 7，多污染物模型與單污染物模型的結(jié)果類似，各污染物對每日門診人次仍有影響，這與文獻報道的研究結(jié)果［3-4］類似，均認為大氣污染物濃度的升高會增加皮疹的發(fā)生風險。由以上結(jié)果可見，氣態(tài)污染物（NO2、SO2）較固態(tài)污染物（PM2.5、PM10）對皮膚的危害性更大。氣態(tài)污染物低濃度時會對眼睛、呼吸道黏膜產(chǎn)生刺激，高濃度可引起肺水腫，甚至死亡。在體外，氣態(tài)污染物能與水產(chǎn)生反應，生成具有腐蝕性（H2SO4、HNO3）物質(zhì)。此外，氣態(tài)污染物對皮膚健康影響更大，可能因為氣體分子直徑較小，且具有一定的水溶性，更容易穿透皮膚屏障，從而引起皮膚的一系列損害。目前相關(guān)報道較少，具體機制有待進一步研究。

近年來，北京市空氣污染物如SO2、一氧化碳、氮氧化物等雖已有效降低，但顆粒物濃度依然很高。北京市PM2.5主要來源包括二次無機氣溶膠、工業(yè)污染、燃煤、土壤塵、生物質(zhì)燃燒、汽車尾氣與垃圾焚燒。美國國家標準與技術(shù)研究所公布的PM2.5標準品中含有鎳、鉻、芳香混合物、SO3-、NO3-等，這些物質(zhì)可能是加重皮炎的因素。空氣污染物的成分可以作為吸入性/接觸性變應原，誘發(fā)變態(tài)反應性皮膚病變［6-8］，某些成分還可以通過誘發(fā)氧化應激反應等對皮膚細胞和組織造成損傷［6，9-11］。例如附著于PM2.5表面的多環(huán)芳烴是芳香烴受體的外源性配體，當多環(huán)芳烴與表皮細胞內(nèi)的芳香烴受體結(jié)合并將其激活后，可以誘發(fā)一系列的生物學損傷效應［12］。

圖1 單污染物模型中每日大氣污染物濃度與每日門診人次的暴露反應關(guān)系曲線 橫坐標為污染物日均濃度，橫坐標上的豎線越密集的地方表示該濃度的天數(shù)越多；縱坐標代表每日皮炎門診人次變化的相對危險度（RR），實線為暴露-反應關(guān)系曲線，兩側(cè)虛線為RR值的95%置信區(qū)間（CI）

從各污染物日均濃度與皮炎每日門診人次的暴露-反應曲線上看，隨著污染物濃度的增加，門診人次隨之增加，其暴露-反應關(guān)系基本呈線性關(guān)系。但隨著PM10濃度的增加，RR＜1，可能由于高濃度PM10數(shù)據(jù)較少，散點圖分布稀疏，因而呈現(xiàn)皮炎就診風險降低的趨勢。將PM10進行分段線性分析，找出斜率最大時所對應的RR值，結(jié)果顯示RR值＜1，但同時置信區(qū)間跨越1，無統(tǒng)計學意義，因此并不能認為PM10濃度對每日皮炎門診量是保護因素。

經(jīng)年齡、性別分層后發(fā)現(xiàn)，年齡＜60歲人群及女性對顆粒物（PM2.5、PM10）比較敏感，而 NO2對所有年齡層次及不同性別人群均有影響，SO2主要對35～60歲人群有較大影響。這可能與不同性別、年齡層次人群的生活方式、皮膚屏障功能等存在差異有關(guān)。中青年人在作息時間、煙酒飲食、精神壓力以及暴露在環(huán)境空氣污染中的時間等方面與兒童及老年人群存在較大差異，兒童與老年人飲食相對健康，作息規(guī)律，霧霾時會相應減少戶外活動時間等。另外，女性相對于男性，使用化妝品較多，部分化妝品中含有破壞皮膚屏障的成分，使皮膚變得更加脆弱，暴露于環(huán)境空氣污染時，更容易受到影響。

綜上，北京地區(qū)大氣污染物 PM2.5、PM10、NO2、SO2均能使皮炎發(fā)生的危險性增加，但是否對其他皮膚疾病存在影響，以及顆粒物對皮膚的影響是該混合物的共同作用還是附著的各種氧化物、離子等的單獨作用，尚待進一步研究。

［1］Krutmann J,Liu W,Li L,et al.Pollution and skin:from epidemiological and mechanistic studies to clinical implications［J］.J Dermatol Sci,2014,76（3）:163-168.

［2］Xu F,Yan S,Wu M,et al.Ambient ozone pollution as a risk factor for skin disorders［J］.Br J Dermatol,2011,165（1）:224-225.

［3］Kim J,Kim EH,Oh I,et al.Symptoms of atopic dermatitis are influenced by outdoor air pollution ［J］.J Allergy Clin Immunol,2013,132（2）:495-498.

［4］Larrieu S,Lefranc A,Gault G,et al.Are the short-term effects of air pollution restricted to cardiorespiratory diseases?［J］.Am J Epidemiol,2009,169（10）:1201-1208.

［5］ Kr?mer U,Sugiri D,Ranft U,et al.Eczema,respiratory allergies,and traffic-related air pollution in birth cohorts from small-town areas［J］.J Dermatol Sci,2009,56（2）:99-105.

［6］曹軍驥.PM2.5與環(huán)境［M］.北京:科學出版社,2014:4,279,280.

［7］ Onishi K,Otani S,Yoshida A.et al.Adverse health effects of Asian dust particles and heavy metals in Japan ［J］.Asia Pac J Public Health,2015,27（2）:NP1719-1726.

［8］ BurgeHA.Bioaerosols［M］.BocaRaton,FL:Lewis Publishers,1995:205-234.

［9］Leslie GB.Heahh risks from indoor air pollution impact on preCIpitation:public alarm toxicology reality ［J］.Indoor Built Environ,2000,9:5-16.

［10］ Mauderly JL,Chow JC.Health effects of organic aerosols［J］.Inhal Toxicol,2008,20（3）:257-288.

［11］Tsuji G,Takahara M,Uchi H,et al.An environmental contaminant,benzo （a）pyrene,induces oxidative stress-mediated interleukin-8 production in human keratinocytes via the aryl hydrocarbon receptor signaling pathway［J］.J Dermatol Sci,2011,62（1）:42-49.

［12］Furue M,Takahara M,Nakahara T,et al.Role of AhR/ARNT system in skin homeostasis［J］.Arch Dermatol Res,2014,306（9）:769-779.

Association between air pollution and the number of outpatient visits for dermatitis in a hospital in Beijing city

Li Yonghe*,Wang Xuying,Wang Qiaowei,Lyu Hongmei,Liu Wei,Pan Xiaochuan.*Department of Dermatology,Air Force General Hospital of PLA,Beijing 100142,China

ObjectiveTo investigate the association between air pollution and the daily number of outpatient visits for dermatitis in Beijing city,and to evaluate the sensitivity to air pollution in populations of different gender and age.MethodsTime-series data on daily outpatient visits for dermatitis between April 2012 and April 2014 were collected from Air Force General Hospital of PLA.The daily average concentrations of sulfur dioxide （SO2）,nitrogen dioxide（NO2）,and particulate matters（PM2.5,PM10）were obtained from Beijing Municipal Environmental Monitoring Center,and routine meteorological data （including daily mean temperature,relative humidity and wind speed）were collected from the China Meteorological Data Sharing Service System.A generalized additive model was used to analyze the association between daily average concentrations of air pollutants and the number of daily outpatient visits for dermatitis.ResultsIn single-pollutant models,an increase of 10 μg/m3in daily concentrations of PM2.5,PM10,SO2,and NO2was associated with the number of outpatient visits for dermatitis with the relative risk being 1.003 1（95%CI,1.001 6-1.004 5）,1.0025 （95%CI,1.001 4-1.003 7）,1.0057 （95%CI,1.001 5-1.009 9）and 1.009 7 （95%CI,1.005 6-1.013 8）respectively.Similarly,multipollutant models showed that air pollutant concentrations were significantly associated with the daily number of outpatient visits for dermatitis.Distributed lag models showed that the effects of PM2.5,PM10 and NO2on daily outpatient visits for dermatitis were mainly observed on the day of exposure,while the effect of SO2increased along with the increment of lag days.Stratification analysis showed that people aged less than 60 years and females were relatively more sensitive to particulate matters （PM2.5,PM10）,while NO2affected all groups of people at the same degree,and SO2mainly affected people aged 35-60 years.ConclusionAir pollutants PM2.5,PM10,SO2and NO2may all increase the risk of dermatitis in Beijing area.

Dermatitis;Air pollutants;Particulate matter;Sulfur dioxide;Nitrogen dioxide;Generalized additive model

Liu Wei,Email:lwei5811@126.com

10.3760/cma.j.issn.0412-4030.2015.12.002

中華醫(yī)學會-薇姿研究項目（V2014100649）

劉瑋，Email：lwei5811@126.com

2015-03-02）

（本文編輯：周良佳 顏艷）