南京市高溫熱浪特征及其對人體健康的影響

南京市高溫熱浪特征及其對人體健康的影響

根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專業(yè)委員會（ipcc）關于氣候變化的第四次評估報告，由于世界氣候變化對城市熱島效應的影響，熱浪已成為世界夏季最常見的自然災害。自1950年以來，世界氣溫熱浪的發(fā)病率顯著增加（ipcc，2007）。熱浪頻繁發(fā)生,已成為影響健康的重要公共衛(wèi)生問題(Kovats&Hajat,2008)。研究表明,熱浪易引發(fā)人群中暑,引發(fā)熱相關疾病(冠心病、腦血管、心臟病等),導致居民死亡數(shù)增加(Kalkstein&Greene,1997;Keatingeetal.,2000)。1995年7月,熱浪襲擊美國芝加哥市,導致514人死亡和3300人的超額急診量(Whitman,1997);2003年夏季,歐洲的高溫熱浪導致數(shù)萬人超額死亡(Fouilletetal.,2006)。同時,部分學者指出,有高溫史且入院時精神狀態(tài)改變或者死亡時肝臟和肌肉中的酶升高者可被診斷為中暑或者高熱;如果體溫沒有達到診斷標準但是死亡時環(huán)境溫度較高也可以診斷為熱相關死亡(Donoghueetal.,1997)。由熱直接引起的死亡是很少的,比如中暑,高熱,脫水等,所以研究者多用總死亡率、病因別死亡率、超額死亡率、急診就診率、入院率等作為指標。熱浪期間,溫度不僅影響當日的死亡人數(shù),還可以影響其后幾天的死亡人數(shù),所以在評價溫度-死亡率的關系時要考慮溫度的滯后效應,許多研究表明,氣溫的滯后效應為1～3d(Dessai,2002)。國外學者針對不同的病因、性別、種族等對高溫熱浪的響應開展了大量的研究,但大部分研究局限在發(fā)達國家(Kunstetal.,1993;H?ppe,1999;Berger,2001)。國內(nèi)關于高溫熱浪健康影響的研究始于20世紀80年代,主要針對武漢、廣州和上海等大中型城市,開展了相關氣象因子與中暑關系以及溫度上升對人群死亡的可能影響研究(譚冠日,1994;陳正洪等,2002;談建國,2008),但對南京市熱相關死亡的系統(tǒng)研究仍較少。南京是中國著名的三大火爐之一,同時也是全國人口密度最高的城市之一,在全球氣候變暖背景下,南京的氣溫也顯著上升(張國存和查良松,2008)。為此,本文針對不同性別、主要熱相關疾病,研究南京市高溫熱浪的分布特征及其與人群死亡率的關系,并探討中暑相關急診人數(shù)與年齡段之間的函數(shù)關系,以期為政府和民眾采取有效措施減輕熱浪對健康影響提供科學的決策依據(jù),對減少氣候變化對人民群眾健康的負面影響,保護居民的健康和生命安全具有重要意義。1材料和方法1.1形勢對個體造成的影響南京市疾病控制與預防中心提供了2005—2008年(6—9月)南京市逐日死亡數(shù)據(jù)和2005—2007年(6—9月)大廠區(qū)逐時中暑相關的急診數(shù)據(jù),包括總死亡數(shù)、年齡、性別、死因等。氣溫對于遷站等人為因素非常敏感,會引起非均一性。中國氣象局國家氣象信息中心自2006年開始發(fā)布中國均一化歷史氣溫數(shù)據(jù)集,因此,本文采用由中國氣象局國家氣象信息中心提供的、經(jīng)過均一性檢驗的1951—2009年(6—9月)氣候資料。1.2方法1.2.1高溫高溫日定義根據(jù)中國氣象局的規(guī)定和有關學者的研究(張尚印,2005;史軍等,2008)定義:日最高氣溫≥35℃為高溫日,≥38℃為危害高溫日,≥40℃為極端高溫日;持續(xù)3d≥35℃為高溫熱浪,持續(xù)5d≥35℃為強高溫熱浪,持續(xù)3d≥38℃為極端高溫熱浪。1.2.2高溫熱浪的采用根據(jù)流行病學研究中描述性研究和統(tǒng)計學方法(胡愛香等,2008),本文制定超額死亡率的計算步驟如下:(1)首先挑選出每年6—9月的高溫熱浪過程;(2)把非熱日的平均全人群死亡數(shù)作為正常日均死亡數(shù);(3)按照下式計算超額死亡率:EM=(D-DNo-heat)/DNo-heat,式中:EM為超額死亡率,D為逐日死亡數(shù),DNo-heat為夏季非熱日平均日死亡數(shù)。2結果與分析2.1熱浪過程分布從圖1可以看出,1951—2009年(6—9月)期間,南京市高溫日數(shù)共計856d,平均14.5d·a-1,其中1966年最多,達到了37d,而1982年沒有高溫日,1972、1973、1987和1999年高溫日數(shù)較少,均為3d;高溫期間最高溫度平均值,1958年的最大,為37.2℃,其次1951、1989和1963年分別為37℃、36.9℃和36.8℃,而1956年的值最小,為35.2℃。危害高溫日數(shù)共計63d,其中在2000年之后的為14d,1978、2003和1966年為危害高溫日較為集中的年份,分別為8d、7d和7d;而1951—2009年,南京市共有極端高溫日3d,分別發(fā)生在1965、1975和1988年(圖2)。圖3表明,1951—2009年(6—9月),南京市共計發(fā)生高溫熱浪112次(平均1.9次·a-1),沒有發(fā)生高溫熱浪11a中,有6a分布在1999年之后,但高溫熱浪過程最高溫度平均值最大的3年均在2000年之后,即2002年(39℃)、2001年(37.9℃)和2008年(37.3℃)。從圖4可以看出,1951年至今,南京市共有33年發(fā)生強高溫熱浪(49次),其中有8年發(fā)生極端高溫熱浪(8次);強高溫熱浪在20世紀90年代初期較集中,而極端高溫熱浪較集中于20世紀50—60年代,但上述兩種熱浪過程較少發(fā)生在1970—1989年。上述分析表明,南京市是各種級別高溫和高溫熱浪襲擊較為頻繁的城市,急需辨識高溫熱浪對人體的健康影響。2.2熱浪對社會、家庭和健康人群的影響從表1可以看出,2005—2008年,南京市共發(fā)生高溫熱浪8次,其中持續(xù)3d高溫的為2次,4d的5次,5d及以上的為1次。高溫熱浪過程全部集中在6月(2次)、7月(3次)和8月(3次)。高溫熱浪過程造成的人群超額死亡率大于20%,女性超額死亡率稍大于男性。值得注意的是,發(fā)生在夏季初的高溫熱浪所造成的人群超額死亡率大于季節(jié)末,但熱浪持續(xù)的時間對超額死亡率的影響較小。從表2可以看出,受影響最為嚴重的是冠心病和心臟病疾病患者,其中冠心病患者最大超額死亡率出現(xiàn)在2005年6月和2006年8月。而心臟病患者超額死亡率的前3位分別發(fā)生在2006年7月、2007年7月和2008年7月。比較而言,冠心病患者的超額死亡率較為穩(wěn)定,均為正值。高溫熱浪過程中,腦血管病患者的超額死亡率基本為正值,盡管在2005年8月和2006年8月出現(xiàn)了負值,但很小。上述分析表明,高溫熱浪過程對冠心病和腦血管病患者的傷害較大,而且沒有滯后性。2.3熱情場特征與品種的關系為了進一步揭示高溫和高溫熱浪的危害規(guī)律,我們利用南京市大廠區(qū)2005—2007年(6—9月)逐時急診人數(shù)數(shù)據(jù),描述性統(tǒng)計了逐時高溫危害的變化趨勢。由于對應時間段內(nèi)的大廠區(qū)高溫特征與表1南京市高溫變化特征較為一致,因此,不再贅述。為了更好地描述高溫危害,在數(shù)據(jù)處理過程中,剔除了意外死亡、跌落等與熱浪健康效應無關的部分,主要統(tǒng)計分析中暑相關癥狀,包括心臟病、腦血管疾病、心機梗塞等與熱環(huán)境關系較為緊密的急診數(shù)據(jù)(圖5和圖6)。圖5表明,6—9月,南京市大廠區(qū)逐時急診人數(shù)呈雙峰型分布,尤以6月和9月較為明顯,2個峰值主要出現(xiàn)在9:00—11:00和19:00—21:00,而13:00—15:00的急診人數(shù)相對較少。這主要可解釋為:1)大廠區(qū)是南京市郊區(qū),距離南京市中心約17km,在市區(qū)工作的人員需要花費大量的時間和精力在上、下班途中,致使他們到達目的地之后心情煩躁,較為勞累,容易引發(fā)中暑病癥,同時,由于就醫(yī)的滯后時間,因此,峰值出現(xiàn)在上、下班之后的1～3h內(nèi)。2)大量的工廠坐落在大廠區(qū)(如南鋼集團),工業(yè)污染較為嚴重,在上下班高峰期之后,空氣質量被進一步惡化,疊加天氣炎熱,急劇加大了中暑和引發(fā)老年病癥的可能性。3)由于12:00—16:00氣溫較高,多數(shù)人選擇早上或傍晚出行,同時,加之目前生活水平的提高,空調(diào)的廣泛應用,因此,中午時段的高溫不易對人造成熱傷害。4)7、8兩個月與6、9月相比,呈準雙峰型并更加趨向于單峰型特點,其原因是由于7月和8月氣溫更高,高溫出現(xiàn)早且持續(xù)時間長,人們較少在中午至下午外出,出現(xiàn)疾病就診的人數(shù)也有所減少。2.4不同年齡人群的發(fā)生率高溫熱浪對不同年齡段人群的影響一直是廣大學者關注的焦點。為了便于分析,在數(shù)據(jù)處理過程中,將中暑病癥相關的急診患者分為19個年齡段,即1～5歲、6～10歲、…、91～95歲,并分別以數(shù)字序列“2.5、7.5、12.5、…、92.5”代表各年齡段。以x代表不同年齡段,y代表各年齡段的急診人數(shù)(圖6),建立回歸關系。結果表明,急診人數(shù)可表示為年齡的三次函數(shù),如式(1)所示:y=-0.0008x3+0.1028x2-2.7641x+48.33(1)由于分為19個年齡段,因此,樣本容量n=19,而R2=0.643,通過P<0.01的顯著性檢驗,即高溫對0～5歲的嬰幼兒和60～80歲的高齡人群危害較大,而對5～40歲的少年及中青年人群的影響較小(Semenzaetal.,1999;Basu&Samet,2002)。3熱浪與人體健康南京市頻發(fā)的高溫災害可導致人群超額死亡率>20%,其中女性超額死亡率稍大于男性,對冠心病和腦血管病患者的傷害較大,而且沒有滯后性;發(fā)生在夏季初的高溫熱浪所造成的人群超額死亡率大于季節(jié)末的,但熱浪持續(xù)的時間對超額死亡率的影響較小。這與Hajat等(2002)提出的“出現(xiàn)在季節(jié)前期的熱浪較季節(jié)后期的對人體危害嚴重”結論一致,但與前人的結論(Kalkstein&Greene,1997;Smoyeretal.,2000;Bragaetal.,2001)——熱浪持續(xù)的時間與超額死亡率呈正比關系——不能夠吻合。我們認為主要是由于研究的環(huán)境和其他社會經(jīng)濟因素的差異所致,如空調(diào)的擁有量和居住水平等。而空調(diào)可以使人在熱環(huán)境中降低熱脅迫,可以降低熱浪對健康的影響(Keatinge,2003)。同時,由于經(jīng)濟的快速發(fā)展,現(xiàn)在居民的居住水平較2000年前后有了很大提升。而Semenza等(1999)的研究表明,居住在通風不好或者沒有空調(diào)的住房的人是熱浪易感人群,而通風良好的住房有利于創(chuàng)造舒適的室內(nèi)環(huán)境從而降低熱死亡。因此,由于季節(jié)的更替,人體對突如其來的高溫天氣不習慣,而加重了高溫熱浪的危害;同時,隨著高溫和高溫熱浪的延續(xù),人們自發(fā)調(diào)節(jié)(如空調(diào),風扇等)和居住水平的提高愈發(fā)能減輕高溫及高溫熱浪帶來的危害。由于城市居民的工作需要和出行時間段的選擇,導致夏季逐時高溫對人體危害呈雙峰型分布,2個峰值主要出現(xiàn)在9:00—11:00和19:00—21:00;這主要因為高溫期間,人體對太陽輻射較為敏感,居民一般會選擇太陽輻射較弱的時間段出行所致(鄭有飛等,2010)。同時,夏季高溫、高溫熱浪對60～80歲的人群危害最大,高溫熱浪對人體的危害與年齡約呈三次函數(shù)關系。人體的大量余熱通過出汗蒸發(fā)排泄(H?ppe,1993;鄭有飛等,2007),但是相對于青年人,老年人對身體溫度的調(diào)節(jié)能力已減少,其出汗的溫度閾值增加(Kenney&Hodgson,1987),因此,60歲以上老年人死亡率增加更為明