付桂琴 陸倩 張亞男

1.河北省氣象服務(wù)中心，石家莊，050021

2.河北省氣象與生態(tài)環(huán)境重點實驗室，石家莊，050021

3.承德氣象服務(wù)中心，承德，067000

1 引言

全球變暖背景下極端天氣事件頻發(fā)，特別是高溫熱浪天氣的發(fā)生頻率和強度均出現(xiàn)了顯著增長，已對人類健康和生產(chǎn)、生活造成嚴重影響（Guo，et al，2012；張霞等，2014；孫慶華等，2015）。大量研究表明，氣溫與循環(huán)系統(tǒng)發(fā)病率或死亡率呈“J”型 或“U”型關(guān)系（Chung，et al，2009；Anderson，et al，2011；鄭山等，2016），當溫度超過了人體的承受極限（閾值溫度）時，容易導致疾病的發(fā)生或加重，甚至死亡（Knowlton，et al，2009）。Vicedo-Cabrera 等（2021）基于全球43 個國家732 個監(jiān)測點的數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，暖季37%的死亡與高溫有關(guān)。Hu 等（2021）在中國的研究發(fā)現(xiàn)，非最佳溫度顯著加重了心腦血管疾病人員的過早死亡。

夏季與熱相關(guān)的氣象因素除氣溫外，空氣濕度對人體熱感也有一定的調(diào)節(jié)作用（王汶等，2009）。Barreca（2012）分析氣候變化對人群健康的影響時發(fā)現(xiàn)，如果忽略濕度的作用，會低估氣候變化的健康效應。Anderson 等（2009）研究表明，暖季體感溫度每升高5.5℃，居民非意外總死亡風險增加2%。以往研究多是氣溫或高溫熱浪對心腦血管疾病的影響，事實上，相對較高氣溫較大相對濕度的高溫高濕悶熱天氣往往比單純的高溫天氣體感更不舒服。石家莊處于華北平原，夏季高溫、熱浪、悶熱天氣頻發(fā)，且各類天氣互相聯(lián)系又有不同的特點，導致體感明顯不同。

近年來石家莊夏季心腦血管疾病人數(shù)呈逐年增加趨勢（賈俊妹，2018），與不同熱感相關(guān)的不利健康效應有何特點值得關(guān)注。本研究引入人體對外界溫、濕環(huán)境綜合感受的悶熱指數(shù)，對比分析高溫、熱浪、悶熱多項熱指標暴露對石家莊心腦血管疾病死亡人數(shù)的影響，探討不同熱感環(huán)境對心腦血管疾病死亡人數(shù)的影響與差別，為敏感人群加強防護和針對性健康管理提供幫助。

2 資料與方法

2.1 資料來源及質(zhì)量控制

疾病資料：2010—2016 年每年6 月1 日—8 月31 日石家莊每日心腦血管疾病死亡人數(shù)資料來源于中國疾病預防控制中心，根據(jù)國際疾病分類標準第10 版（IDC-10，編碼為I00—99），按照全死因、心腦血管疾病、呼吸系統(tǒng)疾病和非意外死亡分類，提取心腦血管疾病死亡數(shù)據(jù)，主要包括冠心病、缺血性心臟病、缺血性卒中、腦出血、腦梗等（已脫敏）。

氣象資料：對應期間的氣象資料來源于河北省氣象信息中心，無缺測。包括石家莊逐日平均氣溫（T）、日最高氣溫（Tg）、日平均相對濕度（RH）等。

2.2 統(tǒng)計方法

高溫、熱浪、悶熱天氣：氣象上，將日最高氣溫（Tg）≥35℃稱為高溫天氣，連續(xù)不少于3 d 的高溫天氣過程稱為熱浪（黃卓等，2011；謝志清等，2015）。悶熱天氣是指人體感到潮熱和氣悶的高溫、高濕天氣，通常用悶熱指數(shù)表示（黃卓等，2011）。悶熱指數(shù)計算方法為

式中，I為悶熱指數(shù)，當I≥80 時大多數(shù)人感到悶熱，定義為悶熱天氣（付桂琴等，2015）。

高溫、熱浪、悶熱天氣日數(shù)按照上述標準進行統(tǒng)計，分別代表日間熱效應（高溫）、持續(xù)長時間的熱效應（熱浪）和晝夜均不舒服的潮熱悶熱效應（悶熱）。

模型研究：心腦血管疾病每日死亡人數(shù)按時間序列統(tǒng)計，通過泊松分布的廣義相加模型（GAM），評估高溫、熱浪、悶熱暴露對心腦血管疾病死亡人數(shù)的影響（Fu，et al，2018；付桂琴等，2019）。

在研究高溫、熱浪、悶熱天氣對心腦血管疾病每日死亡人數(shù)影響之前，首先分別研究日平均氣溫、最高氣溫、悶熱指數(shù)對心腦血管疾病死亡人數(shù)的暴露-反應關(guān)系，確定是否存在統(tǒng)計關(guān)系。以心腦血管疾病日死亡人數(shù)作為因變量，采用回歸樣條函數(shù)控制長期時間趨勢、年變化和節(jié)假日效應的混雜影響，得到的影響關(guān)系式為

式中，E（Yt）為第t天心腦血管疾病死亡人數(shù)期望值；α為擬合常量；β為回歸系數(shù)，X為日平均氣溫（T）、日最高氣溫（Tg）、悶熱指數(shù)（I）；s（*）為樣條函數(shù)，time 為時間，df 是自由度，設(shè)為2；year 和holiday分別為年份和節(jié)假日效應；使用自相關(guān)函數(shù)（PACF），通過赤池信息準則（AIC）確定因子自由度。

其次，若存在統(tǒng)計關(guān)系，按照平滑曲線閾值效應和飽和效應方法，分析日平均氣溫、最高氣溫、悶熱指數(shù)的閾值效應，用對數(shù)似然比進行檢驗。

最后，評估高溫、熱浪、悶熱天氣相對于非高溫、熱浪、悶熱天氣對心腦血管疾病死亡人數(shù)的影響。同時，評估對不同性別人群的影響及滯后效應。所有結(jié)果均以心腦血管疾病死亡人數(shù)相對危險度（RR）和95%置信區(qū)間（95%CI）表示，以P＜0.05 認為具有統(tǒng)計學意義。

3 結(jié)果分析

3.1 石家莊心腦血管疾病死亡人數(shù)及氣象要素統(tǒng)計分析

2010—2016 年6—8 月石家莊心腦血管疾病死亡6552 人，男性占55.4%，女性占44.6%。表1 為石家莊心腦血管疾病死亡人數(shù)及氣象要素統(tǒng)計特征，日均死亡10.2 人，日最多死亡40 人；對應期間的日平均氣溫27.0℃，相對濕度65%，悶熱指數(shù)76.0。表2 是高溫、熱浪、悶熱日數(shù)及對應死亡人數(shù)的統(tǒng)計?？梢钥闯觯陂g出現(xiàn)高溫日數(shù)98 d，年均14.0 d，熱浪日數(shù)58 d，年均8.3 d，悶熱日數(shù)79 d，年均12.3 d，高溫、熱浪、悶熱天氣期間心腦血管疾病平均日死亡分別為13.3 人、13.5 人、13.9 人，均多于非高溫、熱浪、悶熱天氣的日均死亡人數(shù)。

表1 2010—2016 年6—8 月石家莊心腦血管疾病死亡人數(shù)及氣象要素統(tǒng)計特征Table 1 Statistical characteristics of cardiovascular and cerebrovascular deaths and meteorological elements in Shijiazhuang from June to August，2010 to 2016

3.2 石家莊日平均氣溫、最高氣溫、悶熱指數(shù)與心腦血管疾病死亡人數(shù)的關(guān)系

去除時間長期變化趨勢、年變化、節(jié)假日效應的混雜影響，分析石家莊日平均氣溫、日最高氣溫、悶熱指數(shù)與心腦血管疾病死亡人數(shù)的暴露-反應關(guān)系。由圖1 可以看出，日最高氣溫與心腦血管疾病死亡人數(shù)呈線性關(guān)系，隨著日最高氣溫的升高，心腦血管疾病死亡人數(shù)呈線性增加；日平均氣溫、悶熱指數(shù)與心腦血管疾病死亡人數(shù)呈非線性關(guān)系，當T＜29℃、悶熱指數(shù)I＜80 時，心腦血管疾病死亡人數(shù)隨氣溫、悶熱指數(shù)平緩變化；當T≥29℃、悶熱指數(shù)I≥80 時，日平均氣溫每上升1℃、悶熱指數(shù)每增大1 個單位，對心腦血管疾病死亡人數(shù)影響的相對危險度分別為1.064（95%CI：1.006—1.125）、1.076（95%CI：1.024—1.130），對數(shù)似然比檢驗P＜0.001，具有統(tǒng)計意義?？梢姡兆罡邭鉁?、平均氣溫、悶熱指數(shù)均對心腦血管疾病死亡人數(shù)有影響。

圖1 2010—2016 年6—8 月石家莊平均氣溫（a）、最高氣溫（b）、悶熱指數(shù)（c）與心腦血管疾病死亡人數(shù)的關(guān)系曲線（黑色實線為死亡人數(shù)，虛線為其95%置信區(qū)間）Fig.1 Variation curves of average temperature（a），maximum temperature（b），sweltering heat index（c）and cardiovascular and cerebrovascular deaths in Shijiazhuang from June to August，2010 to 2016（the black solid line represents the number of deaths，and the dashed line represents its 95%CI）

與熱相關(guān)的心腦血管疾病超額死亡率增加的主要原因是氣溫高可能導致相關(guān)人群心率和血壓上升，過高的心率和血壓是加重心腦血管疾病的重要危險因素，Brunetti 等（2014）研究表明高溫刺激能增加急性心肌梗死的發(fā)病風險。

本研究結(jié)果與Vicedo-Cabrera 等（2021）、Magalh?es 等（2011）、程義斌等（2009）研究結(jié)果一致。但在氣溫影響閾值上，越南日平均溫度閾值為26℃（Giang，et al，2014）；英國的研究（Hajat，et al，2002）認為，當氣溫高于19℃時，氣溫每升高1℃，心腦血管疾病發(fā)病率將上升3.01%；對中國香港的研究（Yi，et al，2015）表 明，相對于27.8℃（氣 溫75%分位數(shù)），氣溫高于31.5℃（氣溫99%分位數(shù)）時，心腦血管疾病意外死亡風險為1.09%；本研究的日平均氣溫閾值是29℃。可見，不同區(qū)域氣溫對心腦血管疾病影響的閾值不同。

3.3 高溫、熱浪、悶熱天氣與心腦血管疾病死亡人數(shù)的暴露-反應關(guān)系

在上述分析基礎(chǔ)上，分別計算了連續(xù)變量（日平均氣溫、日最高氣溫、悶熱指數(shù)）、閾值（T≥29℃和I≥80）及分層變量（高溫、熱浪、悶熱天氣）與心腦血管疾病死亡人數(shù)和性別的暴露-反應關(guān)系。表3 是不同熱感環(huán)境下連續(xù)變量每上升1 個單位和分層變量高溫、熱浪、悶熱天氣分別相對于非高溫、熱浪、悶熱天氣對心腦血管疾病死亡人數(shù)影響的相對危險度及95%置信區(qū)間。模型調(diào)整了時間變化趨勢、年變化、節(jié)假日效應混雜因素的影響?？梢钥闯觯煌瑹岣斜┞秾π哪X血管疾病死亡人數(shù)的影響具有穩(wěn)定一致性。其中，熱浪天氣對心腦血管疾病死亡人數(shù)影響的相對危險度最大，為1.252（95%CI：1.101—1.442）；其次是悶熱天氣，為1.100（95%CI：1.020—1.185）；第三是高溫天氣，為1.086（95%CI：1.013—1.164）?？梢姡募靖邷?、熱浪、悶熱天氣對心腦血管疾病死亡人數(shù)均有增加的風險，且熱浪天氣風險最大。Yin 等（2017）的研究表明，當極端高溫持續(xù)發(fā)生時，北京不同的溫度閾值和持續(xù)時間對心腦血管疾病死亡率的不利影響差異很大，熱浪天氣持續(xù)時間越長，死亡風險越大。

表3 2010—2016 年6—8 月石家莊高溫、熱浪、悶熱天氣對心腦血管疾病死亡人數(shù)及不同性別影響的相對危險度及95%置信區(qū)間Table 3 Relative risk and 95%CI for the effect of high temperature，heat wave and sweltering weather on the number of cardiovascular and cerebrovascular disease deaths and gender in Shijiazhuang from June to August，2010 to 2016

關(guān)注高溫、熱浪、悶熱不同熱感環(huán)境影響差異的研究較少。Brunetti 等（2014）在意大利南部的研究表明，以溫度和相對濕度計算的熱指數(shù)比單一的溫度能更好地評估由高溫引起的熱感不適，當熱指數(shù)大于44 時，當?shù)匦碾妶D遠程呼叫中心接收到的平均呼叫次數(shù)顯著增加。Barreca（2012）評估濕度和溫度對美國死亡率的影響發(fā)現(xiàn)，濕度和溫度一樣是對死亡率有重要影響的因素，在炎熱潮濕地區(qū)的死亡率可能會增加。

在對不同性別人群的分析中發(fā)現(xiàn)，高溫、熱浪、悶熱天氣對女性心腦血管疾病死亡人數(shù)影響增加的風險大于男性。男女性別上的差異，可能與女性的生理特點、身體素質(zhì)等因素有關(guān)，也可能與婦女和老年人更容易受到高溫的傷害有關(guān)（Silveira，et al，2021）。Wang 等（2021）關(guān)于中國西部農(nóng)村地區(qū)心腦血管疾病與氣溫的關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)，高溫對女性的影響風險更大。Hu 等（2021）基于中國364 個城市氣溫對心腦血管疾病生命損失研究表明，極端高溫對女性心腦血管疾病生命損失的風險為30%（95%CI：21%—38%），大于男性的16%（95%CI：9%—24%），本研究結(jié)果與其一致。

3.4 高溫、熱浪、悶熱天氣對心腦血管疾病死亡人數(shù)影響的滯后效應

進一步分析2010—2016 年石家莊高溫、熱浪、悶熱天氣對心腦血管疾病死亡人數(shù)影響的滯后效應（表4）可見，高溫天氣對心腦血管疾病死亡總?cè)藬?shù)影響存在3 d 的滯后效應，在滯后3 d 時，高溫天氣相對于非高溫天氣對心腦血管疾病死亡總?cè)藬?shù)的相對危險度達到最大，為1.122（95%CI：1.048—1.201），男性也是在滯后3 d 時相對危險度最大，為1.139（95%CI：1.040—1.247），女性則是在當天效應值最大。熱浪天氣對心腦血管疾病死亡總?cè)藬?shù)影響存在1 d 的滯后效應，相對于非熱浪天氣，心腦血管疾病死亡總?cè)藬?shù)的相對危險度為1.318（95%CI：1.164—1.493），女性也是在滯后1 d 時最大，為1.309（95%CI：1.083—1.581），男性是在滯后2 d 時相對危險度最大，為1.358（95%CI：1.159—1.592）。悶熱天氣對心腦血管疾病死亡總?cè)藬?shù)和女性影響均未發(fā)現(xiàn)滯后效應，都是在當天效應值最大，男性在滯后4 d 時最大，為1.114（95%CI：1.007—1.231）。綜上所述，高溫、熱浪、悶熱天氣對心腦血管疾病死亡總?cè)藬?shù)的滯后效應分別為3 d、1 d、0 d，影響風險上，依然是熱浪天氣風險增加最大，其次是悶熱天氣，第三是高溫天氣。不同性別滯后天數(shù)也存在差異，高溫、熱浪、悶熱對女性影響滯后天數(shù)均小于男性，影響風險增加趨勢與總?cè)藬?shù)基本一致。

表4 2010—2016 年6—8 月石家莊高溫、熱浪、悶熱天氣不同滯后天數(shù)對心腦血管疾病死亡人數(shù)影響的相對危險度及95%置信區(qū)間Table 4 Relative risk and 95%CI for the effect of different lag days of high temperature，heatwave and sweltering weather on the number of cardiovascular and cerebrovascular disease deaths in Shijiazhuang from June to August，2010 to 2016

高溫、熱浪、悶熱天氣對心腦血管疾病死亡總?cè)藬?shù)影響的不同滯后效應說明天氣極端性越強、體感越不舒服觸發(fā)疾病的時效越快，滯后時間越短（Cao，et al，2019；Wang，et al，2021）。大多數(shù)研究（Ha，et al，2011；Huang，et al，2014；Chen，et al，2015）的滯后效應通常在 0—4 d。由此可見，極端天氣發(fā)生時，不僅要關(guān)注不同熱感不舒適天氣的影響，還要針對各類天氣的持續(xù)時間及滯后效應做好防范應對。

4 結(jié)論

利用代表日間熱效應的高溫、高溫持續(xù)較長時間的熱浪和高溫高濕的悶熱天氣表征人體的不同熱感受環(huán)境，對比分析了2010—2016 年6—8 月石家莊高溫、熱浪、悶熱天氣對心腦血管疾病死亡人數(shù)的影響，得到以下結(jié)論：

（1）石家莊夏季日平均氣溫≥29℃，最高氣溫≥35℃、持續(xù)3 d 及以上高溫的熱浪天氣、高溫高濕的悶熱天氣暴露對心腦血管疾病死亡人數(shù)都有影響，其中熱浪天氣對心腦血管疾病死亡人數(shù)影響的相對危險度最大，為1.252（95%CI：1.101—1.442）；其次是悶熱天氣，為1.100（95%CI：1.020—1.185）；第三是高溫天氣，為1.086（95%CI：1.013—1.164）。

（2）歸因不同熱感天氣對心腦血管疾病死亡人數(shù)影響的滯后效應分析發(fā)現(xiàn)，悶熱天氣對心腦血管疾病死亡總?cè)藬?shù)的影響不存在滯后效應，熱浪天氣的滯后效應為1 d，高溫滯后效應最大為3 d。也就是說，高溫悶熱環(huán)境下體感越不舒服，極端天氣越強，觸發(fā)心腦血管疾病甚至死亡的時間越短。

（3）高溫、熱浪、悶熱天氣對女性心腦血管疾病死亡人數(shù)的影響大于男性，同樣滯后效應中，高溫、熱浪、悶熱天氣對女性影響滯后天數(shù)均小于男性。男女性別上的差異可能與女性的生理特點、身體素質(zhì)等因素有關(guān)系。

（4）本研究充分考慮持續(xù)高溫天氣以及氣溫和濕度要素的復合作用，比單一的氣溫更符合天氣環(huán)境的客觀存在；另外，本研究選擇的是夏季高溫、悶熱天氣頻發(fā)的華北平原城市石家莊，心腦血管疾病死亡終點數(shù)據(jù)來源于中國疾病預防控制中心，相對于某個醫(yī)院病例資料，所用病例數(shù)據(jù)覆蓋石家莊全市，更具有代表性。不足的是氣象資料利用站點監(jiān)測數(shù)據(jù)，在個體暴露方面可能存在一定的局限。