劉震超,劉光,周縝,于竹芹,汪貫習(xí)

(青島大學(xué)醫(yī)學(xué)部,山東 青島 266021 1 中西醫(yī)結(jié)合中心；2 松山醫(yī)院)

新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)在全球范圍內(nèi)暴發(fā)，傳播快速廣泛，在不同氣候類型的地區(qū)均有疫情發(fā)生。目前認(rèn)為，COVID-19可以通過飛沫液滴或者氣溶膠形式在空氣中傳播[1]，因此氣候因素可能對COVID-19的傳播存在一定的影響，但具體影響目前仍不明確?，F(xiàn)有的研究顯示，各個(gè)地區(qū)影響COVID-19傳播的氣候因素存在差異。GOSWAMI等[2]研究顯示，印度日平均氣溫(Ta)和相對濕度(RH)之間的相互作用對COVID-19發(fā)生率有影響，但各州之間的結(jié)果不完全一致。AHMADI等[3]研究顯示，在伊朗風(fēng)速(WS)、濕度和太陽輻射值較低的區(qū)域具有較高的COVID-19感染率。目前較多的研究結(jié)果表明，COVID-19的傳播與氣候因素存在著一定的關(guān)系，但是由于各疫情發(fā)生地的環(huán)境因素復(fù)雜不同造成結(jié)果存在一定的差異，且隨著疫情的進(jìn)一步發(fā)展，在干燥低溫的地區(qū)和濕潤高溫的地區(qū)都出現(xiàn)了COVID-19的暴發(fā)流行，因此對氣候因素做深入的分析是十分必要的。莫斯科為溫帶大陸性氣候，3—6月期間氣溫和濕度都相對較低；而新加坡為熱帶雨林氣候，3—6月期間具有較高的氣溫和濕度，但是兩個(gè)地區(qū)都出現(xiàn)了COVID-19的大流行。為此，本研究選擇這兩個(gè)氣候類型迥異的地區(qū)作為研究對象，以確定影響 COVID-19 傳播的氣候因素的共性，深入分析不同氣候類型下氣候因素對COVID-19流行的影響，為制定納入氣候因素以控制 COVID-19 的防疫政策提供一定的依據(jù)。

1 資料和方法

1.1 日發(fā)病例數(shù)和氣候數(shù)據(jù)收集

選擇不同氣候類型的兩個(gè)COVID-19流行地區(qū)莫斯科和新加坡為研究對象，收集2020年3—6月期間(兩地區(qū)均在3月份零星散發(fā)，至5月份達(dá)到峰值，6月份日增病例數(shù)開始下降)的每日新增病例數(shù)[4-6]，通過wheat1.2.1收集相關(guān)氣象站點(diǎn)的Ta、日最高氣溫(Th)、日最低氣溫(Tl)、氣壓(Pa)、WS、露點(diǎn)溫度(Td)等氣象因素?cái)?shù)據(jù)。RH、絕對濕度(AH)采用濕度換算軟件V3.10計(jì)算。

1.2 統(tǒng)計(jì)方法

應(yīng)用STATA 16.0軟件對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。采用Shapiro-Wilk檢驗(yàn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性分析，對氣象因素與COVID-19發(fā)病情況的關(guān)系進(jìn)行Spearman相關(guān)性分析，通過方差膨脹因子檢驗(yàn)判斷多重共線性后將相關(guān)性氣候因素納入負(fù)二項(xiàng)式回歸分析，對負(fù)二項(xiàng)式回歸分析結(jié)果進(jìn)行殘差正態(tài)性檢驗(yàn)。根據(jù)目前COVID-19潛伏期研究，選擇14 d分析滯后效應(yīng)。

2 結(jié) 果

2.1 發(fā)病人數(shù)

根據(jù)現(xiàn)有可查數(shù)據(jù)記錄，2020年3月11日—6月22日莫斯科發(fā)病人數(shù)最多的一天為5月7日(6 703例)，最少的一天為3月17日(1例)，每日病例數(shù)呈非正態(tài)分布(W=0.92，P<0.001)；2020年3月1日—6月22日新加坡發(fā)病人數(shù)最多的一天為4月20日(1 426例)，最少的一天為3月2日、3月3日和3月4日(2例)，每日病例數(shù)呈非正態(tài)分布(W=0.95，P<0.001)。

2.2 Spearman相關(guān)性分析

莫斯科2020年3月11日—6月22日氣候資料見表1。相關(guān)性分析顯示，莫斯科此段時(shí)間每日發(fā)病人數(shù)與Ta(r=0.39，P<0.001)、Th(r=0.34，P<0.001)、Tl(r=0.39，P<0.001)、RH(r=0.24，P=0.015)、AH(r=0.40，P<0.001)、Pa(r=0.29，P=0.003)、Td(r=0.40，P<0.001)呈正相關(guān)。新加坡2020年3月1日—6月22日氣候資料見表2。相關(guān)性分析顯示，新加坡此段時(shí)間每日發(fā)病人數(shù)與AH(r=0.24，P=0.009)、Td(r=0.25，P=0.006)呈正相關(guān)，與WS(r=-0.43，P<0.001)、Pa(r=-0.75，P<0.001)呈負(fù)相關(guān)。

表1 莫斯科2020年3月11日—6月22日氣候資料

表2 新加坡2020年3月1日—6月22日氣候資料

2.3 負(fù)二項(xiàng)回歸模型分析

將相關(guān)氣象因素納入負(fù)二項(xiàng)式回歸模型(方差膨脹因子檢驗(yàn)VIF>10者納入模型)，擬和模型為最優(yōu)模型(莫斯科和新加坡均滯后14 d)。負(fù)二項(xiàng)式回歸模型最優(yōu)擬合的結(jié)果顯示，AH和Pa對兩個(gè)地區(qū)的COVID-19發(fā)病均有影響，Td和WS對新加坡的COVID-19發(fā)病有影響。見表3。Wilcoxon秩和檢驗(yàn)表明，實(shí)際病例數(shù)與回歸模型預(yù)測病例數(shù)之間差異無顯著意義，表明模型預(yù)測效果理想(莫斯科：Z=-0.62，P=0.534；新加坡：Z=-1.79，P=0.074)。見圖1。對殘差進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)結(jié)果表明，莫斯科模型93.33%的標(biāo)準(zhǔn)化殘差值在-2～+2區(qū)間內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)化殘差值是完全隨機(jī)分布的(W=0.98，P=0.077)，表明莫斯科模型擬合的數(shù)據(jù)較好；但新加坡模型的擬合效果不佳，標(biāo)準(zhǔn)化殘差值不符合正態(tài)分布(W=0.95，P=0.002)。見圖2。

表3 COVID-19相關(guān)氣候因素負(fù)二項(xiàng)式回歸分析結(jié)果

a：莫斯科；b：新加坡。

a：莫斯科；b：新加坡。

3 討 論

COVID-19疫情暴發(fā)至今，全球幾乎每個(gè)國家和地區(qū)都被波及。雖然早期研究顯示，COVID-19的傳播和Ta、RH、降水量有著一定的關(guān)聯(lián)[2-3,6-7]，但是隨著相關(guān)國家和地區(qū)疫情的暴發(fā)，數(shù)據(jù)顯示，無論是在RH較低的中東地區(qū)、俄羅斯，甚至是被稱作“無雨之都”的秘魯首都利馬，還是濕度較高的巴西、新加坡等地區(qū)都暴發(fā)了COVID-19的大流行，而低氣溫的俄羅斯和高氣溫的新加坡、印度也都存在著COVID-19的流行。這些都對之前濕潤環(huán)境和高降水量利于冠狀病毒傳播的研究結(jié)果提出了挑戰(zhàn)。新加坡屬于熱帶雨林氣候，無明顯季節(jié)性，溫度均勻，全年炎熱，降雨量大，空氣濕度高，氣候溫暖而潮濕；莫斯科屬于寒溫帶大陸性氣候，氣溫低，濕度小，降雨相對較少，環(huán)境干燥[8-11]。雖然這兩個(gè)地區(qū)氣候類型迥異，但都出現(xiàn)了COVID-19的大流行，因此本研究選取這兩個(gè)具有代表性的地區(qū)作為研究對象，探究氣候因素對COVID-19傳播的影響。

本研究結(jié)果顯示，濕度與莫斯科和新加坡的COVID-19流行有關(guān)，但關(guān)于AH對COVID-19影響的研究目前相對較少。對于同為冠狀病毒所致的重癥急性呼吸綜合征(SARS)和中東呼吸綜合征(MERS)的研究也顯示，氣象因素對二者的傳播有一定的影響，SARS的傳播有其適宜的氣溫和RH，具有季節(jié)傾向性[12]；MERS的傳播也有其最適的氣溫和RH，較低的RH和溫度會(huì)增強(qiáng)其在人群中的傳播，高溫和干燥對MERS有抑制作用[13-14]。AH可以直接表征空氣中的水蒸氣含量，這表明其對于利用飛沫和氣溶膠傳播的病毒傳播具有重要影響。現(xiàn)有研究證實(shí)，流感病毒最有可能在AH較低的條件下生存和傳播[15-16]。SHAMAN等[15]研究表明，較高的AH會(huì)導(dǎo)致含脂質(zhì)病毒的表面失活，但AH影響病毒傳播的確切機(jī)制仍然不夠清楚。MCDEVITT等[17]研究表明，與RH相比，AH可以更好地預(yù)測A型流感病毒滅活。GUAN等[18]研究發(fā)現(xiàn)，AH的增加可以增強(qiáng)禽流感病毒的滅活。XU等[19]研究發(fā)現(xiàn)，AH是模擬登革熱發(fā)病率的良好預(yù)測指標(biāo)。本文結(jié)果顯示，莫斯科和新加坡的日發(fā)病人數(shù)都隨著AH的增加而減少，這表明COVID-19可能跟流感一樣更適于AH較低的環(huán)境。AH表示空氣中實(shí)際存在的水蒸氣量，與溫度無關(guān)。研究表明，室內(nèi)和室外溫度之間的關(guān)系是非線性的，但室內(nèi)與室外AH全年都有很強(qiáng)的相關(guān)性[19]。因此，AH的觀測對于評估COVID-19病毒繁殖和存活有較高的價(jià)值，而且制定隔離政策時(shí)也需要考慮隔離環(huán)境內(nèi)AH的影響。參考關(guān)于流感病毒的研究，適當(dāng)增加環(huán)境的AH可能對控制病毒有效[17-18,20-21]，所以需要進(jìn)一步研究AH與COVID-19傳播之間的關(guān)系，評估增加室內(nèi)AH是否可以抑制病毒繁殖和存活。

本研究結(jié)果顯示，Pa也被納入到兩個(gè)方程之中，在AH較低且Pa較高的莫斯科，隨著Pa的升高日發(fā)病人數(shù)上升，而在AH較低且Pa較低的新加坡結(jié)果則相反。濕度對Pa有一定影響，Pa的高低與空氣的成分有關(guān)，濕度較低空氣中的氣體分子的密度和平均質(zhì)量要高于濕度較高空氣[22]，因此，隨著濕度增加，Pa將降低。但是目前關(guān)于Pa對病毒傳播影響的研究較少，且現(xiàn)有研究顯示Pa對氣溶膠質(zhì)量濃度等沒有影響[23]。因此，Pa、濕度引起的空氣分子成分變化是否對病毒傳播具有影響尚不能確定，需要進(jìn)一步的研究。

本研究結(jié)果還顯示，新加坡COVID-19日發(fā)病人數(shù)與Td和WS存在相關(guān)性。風(fēng)可能會(huì)對流感病毒氣溶膠傳播產(chǎn)生影響，但是這種影響受到風(fēng)向、WS、場源等多種因素的影響[24-27]。新加坡常年受到亞洲季風(fēng)的影響，因此WS可能是病毒在新加坡傳播的影響因子[28]。本文負(fù)二項(xiàng)式回歸分析結(jié)果顯示，隨著Td的增加，新加坡的日發(fā)病人數(shù)增加，這與同代表濕度的氣象因素AH的影響相反。Td是在空氣中水汽含量不變、Pa一定的條件下，空氣冷卻達(dá)到飽和時(shí)的溫度，與人體舒適度有關(guān)，相關(guān)制冷行業(yè)曾規(guī)定Td上限為17.00 ℉(-8.3 ℃)[29]。較高的Td會(huì)引起人體的極度不適，可能會(huì)對人員流動(dòng)聚集造成影響。既往研究顯示，流感活動(dòng)在溫帶和寒帶地區(qū)與低Td高度相關(guān)，而在熱帶地區(qū)情況較為復(fù)雜，高Td可能導(dǎo)致人們聚集于室內(nèi)，近距離接觸，呼吸導(dǎo)致的渾濁空氣和暴露于室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)所產(chǎn)生的低Td當(dāng)中反而促進(jìn)了病毒的傳播[30]。這也提示我們氣候因素雖然對COVID-19的傳播有一定的影響，但是不能單純地從氣候因素去考慮，還應(yīng)當(dāng)考慮氣候因素對人員聚集和流動(dòng)造成干擾進(jìn)而對傳播造成的影響。

盡管本研究有很多局限性(如AH并不是直接觀測值而是計(jì)算所得，各地區(qū)人員聚集和流動(dòng)因素、生活環(huán)境和習(xí)慣不同造成的體質(zhì)差異沒有被考慮，各地檢測能力所造成的數(shù)據(jù)偏差等)，但是結(jié)果仍表明，在氣溫較高和較低、濕度較低和較高的環(huán)境下，COVID-19的流行都可能會(huì)受到AH的影響，隨著AH的增加病例數(shù)會(huì)下降。因此從AH因素入手，對公共環(huán)境進(jìn)行相對的干預(yù)可能對控制COVID-19的傳播會(huì)有一定的效果。