空气污染对呼吸系统疾病患病率产生的影响

NOx损害呼吸系统功能的具体机制目前仍不明确。动物实验证明NOx的暴露会导致呼吸道上皮细胞的损害，降低黏蛋白的表达，从而降低呼吸系统功能。另外，还有动物模型发现，NOx的暴露可通过增强Th2免疫应答促进细胞损伤和过敏反应的发生，进而引起哮喘的发生及发展。临床研究也表明，长时间接触NOx可引起LTC4、IL-8等细胞介质的产生，而这些介质在过敏人群与非过敏人群中有明显不同。作为大气污染物攻击的直接靶器官，呼吸系统疾病患病率是反应大气污染健康危害的最敏感指标之一，因此，国内学者对NOx与呼吸系统疾病患病率开展了大量的调查研究，现总结如下。

（一）短期效应

NOx浓度变化对人体的急性健康效应主要体现在对呼吸系统疾病的影响。研究学者们收集1998—2000年北京市石景山区、东城区和昌平区一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）、总颗粒物（TSP）和可吸入颗粒物（PM10）等大气污染物的每日监测数据和大气温湿度值，以及3所医院儿科门、急诊每日就诊人数。在控制了流行性感冒、季节等混杂因素的影响后，以上呼吸道感染、肺炎、气管炎的门诊和急诊人次为因变量，大气污染物浓度和平均温度、湿度为自变量，进行主成分分析和时间序列的泊松回归分析，结果显示大气污染物NOx浓度每提高100 μg/m3，上呼吸道感染、肺炎和气管炎门（急）诊人数分别增加1.86%、13.34%和11.08%。根据A市2004年PM10、NO2和SO2的浓度数据和A市第一人民医院2004年呼吸系统疾病的住院人数，研究学者对主要的呼吸系统疾病类型（支气管炎、哮喘和肺炎）和大气监测的各项指标进行了相关分析。研究结果发现：支气管炎住院人数与NO2的浓度显著相关，相关系数为0.800（p＜0.01）。大气污染物NOx每提高100 μg/m3，儿科门诊、急诊中上呼吸道感染就诊人数增加1.86%；肺炎增加13.34%，气管炎则增加11.08%。来自广州的研究学者将2004—2011年每月监测的NO2浓度数据及同时期每月所有公立医院支气管炎、肺炎、哮喘3种呼吸系统疾病数据进行多元线性回归分析发现，NO2与支气管炎、哮喘、肺炎均具有相关性，相关系数分别为0.293、0.433、0.439（p＜0.01）。兰州由于其特殊的地理位置、气候、工业发展等，成为中国空气污染最严重的城市之一，研究学者根据环保局所提供的兰州市空气质量资料及2001年1月1日至2005年12月31日兰州市4所医院呼吸系统疾病入院记录分析空气污染对呼吸系统疾病的影响，结果表明在兰州市NO2日平均浓度为（45.84±29.29）mg/m3的条件下，NO2浓度每增加一个四分位数间距，呼吸系统疾病患者增加3.3%（95%CI：0.5～4.2），上呼吸道感染人数增加7.4%（95%CI：3.2～11.9），COPD患者增加4.8%（95%CI：0.3～9.5），肺炎患者增加11.6%（95%CI：5.2～18.3）。

气象因素是在评价NOx健康危害效应时主要的混杂因素，因此在控制气象因素的效应后可更加明确NOx的危害效应。研究学者调查了2002—2005年济南市城区空气质量状况及医院每日呼吸道疾病门诊量，运用时间序列方法的非参数广义相加模型（GAM），在控制了气象因素、周末效应以及门诊量变化的长期趋势等混杂因素的基础上，分析了空气污染对呼吸系统疾病日门诊量影响的最佳滞后时间及暴露-反应关系，结果表明，空气污染对呼吸系统疾病的日门诊量有显著影响。单污染物模型中，NO2分别滞后Od和3d的平均浓度对人群呼吸道健康的影响最显著；NO2日均浓度每增加10 μg/m3，呼吸道疾病日门诊量相对危险度增加量为1.008。来自北京的研究学者收集了2004年1月1日至2005年12月31日北京大学第三医院急诊科呼吸系统疾病急诊资料和北京市环境监测中心大气污染物数据，应用时间分层的病例交叉设计研究方法分析了大气污染急性暴露对呼吸系统疾病急诊人次的影响。结果表明2004年1月1日至2005年12月31日期间共有10 894人次的呼吸系统疾病急诊病历，在控制了气象因素效应并采用单向回顾性（多污染物）模型中，滞后2 dNO2日平均浓度每增加10 μg/m3，呼吸系统疾病总急诊的OR值为0.996（95%CI：0.983～1.009）；双向对称性（多污染物）模型中，其OR值为1.012（95%CI：1.001～1.022），说明区域内NO2暴露对居民呼吸系统疾病急诊人次有急性效应。另一项研究收集某生活区医院2010年1月1日至2010年12月31日上呼吸道感染和肺炎住院人数资料，结合同时期环境监测和气象资料进行直线相关回归分析，发现NO2浓度每增加10 μg/m3，上呼吸道感染人数和住院人数分别增加0.163%和1.206%。

生态学研究只能确定暴露与结果之间存在一定的联系，但并不能确定它们之间的因果关系；而目前我国缺乏很好的队列人群去明确这种因果关系。但北京奥运会前后政府对环境的干预可很好的诠释暴露与结果之间的内在关系。2008年奥运期间由于车辆限行等措施，北京空气质量得到了明显改善，NOx等污染物的浓度也有所降低，采用生态学研究的方法，研究学者们比较了2008年奥运会举办前期（7月1—30日）与奥运会期间（8月8日—9月17日）空气质量与成人哮喘发病率之间的关系，结果发现奥运前期与奥运期间哮喘日平均门诊量分别为12.5和7.3，奥运期间的哮喘日平均门诊量相对奥运前期降低了41.6%（RR=0.58，95%CI：0.52～0.65）。

香港和台湾地区也对空气污染与人群健康之间的关系做了大量研究，无论是对成人还是儿童，NOx都表现出了其对呼吸系统的损害。研究学者收集香港5个普通门诊诊所2008—2010年每日上呼吸道感染门诊人数资料并结合同时期环境监测资料，利用广义相加模型分析大气污染对呼吸系统疾病门诊量的影响，发现NO2浓度每增加10 μg/m3，上呼吸道感染日门诊量增加1%（OR=1.010，95%CI：1.006～1.013）。另一项研究收集香港地区2000年1月至2005年12月大气环境监测资料及15所医院急诊入院数据，分析空气污染对不同年龄人群哮喘入院率的影响。在调查进行的5年内共有69 716名哮喘患者，哮喘日平均入院人数为31.9人，NO2日平均浓度为53.2 μg/m3，0～14岁人群哮喘入院率最高（OR=1.039，95%CI：1.028～1.051），其次为65岁以上人群（OR=1.023，95%CI：1.014～1.033），中间年龄组14～65岁人群哮喘入院率相对较低（OR=1.018，95%CI：1.007～2.291），这说明不同年龄段人群对NO2的敏感程度不同，儿童及老年人更易受到空气污染对呼吸系统的影响。一项探讨香港2000—2002年大气污染浓度与上呼吸道感染门诊量之间关联的研究，选取香港8个行政区的13个普通诊所，采用时间序列泊松回归分析，结果发现大气污染物SO2、NO2、O3、PM10与上呼吸道感染门诊量之间显著相关，其中NO2影响最大，NO2浓度每增加10 μg/m3，上呼吸道感染门诊量增加3%（OR=1.030，95%CI：1.019～1.041）。通过收集1994—1995年香港地区12个医院急诊科呼吸系统疾病病人入院情况和当地大气污染数据，探讨大气污染物对呼吸系统疾病入院率的影响，结果显示当地NO2日平均浓度中位数为51.390 μg/m3，呼吸系统疾病患者日入院人数中位数为131人，NO2浓度每增加10 μg/m3，哮喘、慢性阻塞性肺病、肺炎患者入院人数分别增加2.6%（95%CI：1.010～1.042）、2.9%（95%CI：1.019～1.040）、2.8%（95%CI：1.015～1.041）。通过收集1993—1994年香港一所大型附属医院儿童哮喘每日入院人数，学者们利用泊松回归分析当地空气污染物浓度对儿童哮喘入院人数的影响，在调查期间共有1 217名15岁以下儿童确诊为哮喘，NO2日平均浓度为43.3 μg/m3，泊松回归分析结果显示NO2日平均浓度每增加10 μg/m3，儿童哮喘每日入院人数增加8%。

研究学者们于2007年对来自台湾14个区的5 804名7～8年级的儿童进行支气管炎等相关症状的横断面调查，并根据空气污染监测数据探讨二者之间的关系。结果表明在当地NO2日平均浓度为0.018 mg/m3的水平下，哮喘儿童发生支气管炎（OR=1.83，95%CI：1.07～3.14）、支气管炎症状（OR=1.81，95%CI：1.14～2.8）的危险性显著增加。另一项研究对台湾来自8个中学的12 926名青少年儿童进行呼吸系统疾病患病情况的调查，并收集当地主要空气污染物月平均浓度，探讨在哮喘人群中空气污染与呼吸系统疾病之间的关系，研究发现NO2浓度与哮喘患病率成正相关关系，相关系数r=0.63，表明随着NO2浓度的增加，哮喘患病率也随之上升。通过收集整理至2012年7月30日公开发表的关于大陆、香港及台湾地区大气污染与人体健康研究的共48篇文献进行Meta分析，结果显示大陆及港台地区NO2浓度范围为23～70 μg/m3，随着NO2浓度的增加，呼吸系统疾病发生的危险性也随之增加，NO2浓度每增加10 μg/m3，呼吸系统疾病发生的相对危险度（RR值）变化范围为1.005～1.022。

然而国外一项对哮喘人群进行高浓度NOx的持续暴露的研究却表明，NOx的暴露并没有增强炎性因子的表达及减弱免疫应答的增强。我国也有研究得出了类似的结果。采用时间序列的广义相加模型（GAM），在控制了时间的长期趋势、季节趋势、周效应、气象因素等混杂因素的基础上，研究乌鲁木齐市2005年1月1日至2009年12月31日大气污染浓度与居民所患呼吸系统疾病人数的相关性，结果发现大气中浓度SO2、NO2与PM1。每增加10 μg/m3，呼吸系统疾病日住院人数增加0.85%（95%CI：0.27～1.36）、0.56%（95%CI：0.24～1.21）、0.63%（95%CI：0.46～1.65），说明对乌鲁木齐市呼吸系统疾病日住院人数增加产生影响的主要污染物是SO2和PM10，而NO2影响较小。

（二）长期效应

1.对成人的长期效应　大量的流行病学研究表明NOx与呼吸系统疾病的发生有着密不可分的关系。利用1994—1998年太原市大气环境监测结果，在监测点附近随机抽取了9 931名居住年限超过5年、年龄在25岁以上的成人，分析不同程度大气污染与健康的关系，结果表明燃煤产生的SO2、TSP、PM10、PM2.5的浓度每增加10 μg/m3，成人呼吸系统疾病和症状发生的危险性分别增加1.39倍、1.71倍、1.67倍和1.79倍，而燃煤燃烧过程中恰好可以产生大量的NOx，因此推断NOx与呼吸系统疾病的发生有着一定关系。学者们采用美国胸科协会ATS-DLD-78-A问卷对北京城郊9 052名成人进行调查后发现，在NOx污染物浓度显著高于郊区的城区内，成人的持续性咳痰（3.06% vs 2.43%，p＜0.05）、哮喘样症状（0.65%vs 0.31%，p＜0.05）的年龄标准化发生率显著高于郊区。中国“四城市研究”通过分析广州、武汉、兰州、重庆市等8所小学共8 000余名学生及父母患呼吸系统疾病的发病率与空气污染的关系时，发现空气中NOx污染对成人呼吸系统病症率的影响相对较弱。采用ATS量表，学者们于2002年对辽宁省6城市共31 704个成年居民［年龄：（47.7±15.2）年］进行了横断面调查，采用1997—2000年4年的空气污染数据来评价其对成年居民呼吸系统疾病的影响，结果显示，在NO2平均水平（中位数）为50.5 μg/m3（变化范围29～94 μg/m3）时，按照中位数把研究对象分为两部分，结果显示，与暴露NO2浓度≤50.5 μg/m3的居民相比，暴露浓度＞50.5 μg/m3的居民患有呼吸系统疾病和症状的风险性没有显著增加；且除患有喘鸣的风险略高于1（OR=1.11；95%CI：0.83～1.66）之外，持续咳嗽（OR=0.92；95%CI：0.71～1.20），持续咳痰（OR=0.93；95%CI：0.73～1.18）和哮喘（OR=0.73；95%CI：0.46～1.17）的患病风险反而减低。因此目前关于NOx与呼吸系统功能之间的关系仍需长期的探索。(www.xing528.com)

2.对儿童的长期效应　儿童的呼吸系统尚未发育完全，呼吸道特异性及非特异性免疫力低下，并且肺泡吞噬细胞功能也不完善，因某些蛋白、酶、干扰素活性及数量少等易使儿童患呼吸道感染。呼吸道感染会活化呼吸道内炎症细胞，使呼吸道上皮细胞的完整性破坏，削弱呼吸道防御能力，使变应原更易侵入呼吸道，从而引发一系列呼吸系统疾病与症状，因此与成人相比，儿童更易受到NOx等空气污染物的影响。

（1）单独效应。中美科学合作课题组于1993—1997年对我国广州、武汉、重庆、兰州4城市共8 000余名儿童进行调查，并进行了空气质量监测，将调查和监测作为一个整体，对儿童呼吸系统患病率（包括某些症状）与空气污染作线性回归分析后发现，儿童咳痰、咳嗽、未感冒咳痰、支气管炎的发生率与NOx的线性相关关系并不显著，哮喘与NO2的相关系数较高，相关系数为0.383。同时在本研究中根据污染物浓度将四个城市抽取的4个市区和4个郊区共分为四类，分析空气污染与儿童呼吸系统疾病之间的关系，结果发现在NO2平均浓度为131 μg/m3的高污染区儿童发生咳嗽（OR=1.53，95%CI：1.22～1.92）、咳痰（OR=1.77，95%CI：1.21～2.60）、支气管炎（OR=1.13，95%CI：0.97～1.31）和哮喘（OR=1.55，95%C1：1.01～2.38）的危险性高于NO2平均浓度为68 μg/m3的低污染区（咳嗽OR=1.12，95%CI：0.83～1.53、咳痰OR=1.76，95%CI：1.10～2.81、支气管炎OR=1.03，95%CI：0.84～1.26、哮喘OR=1.30，95%CI：0.74～2.27）。学者们对同一资料进行Logistic回归分析后发现，在NO日平均浓度四分位数间距为64μg/m3的水平下，除了儿童发生持续咳痰的危险性升高外（OR=1.08，95%CI：0.77～1.51），儿童发生喘鸣（OR=0.82，95%CI：0.53～1.28）、哮喘（OR=0.95，95%CI：0.63～1.43）、支气管炎（OR=0.90，95%CI：0.35～2.29）和持续咳痰（OR=0.99，95%CI：0.27～3.66）的危险性均降低。

研究学者们对来自上海市10所学校30个班级的共1 414名13～14岁的儿童进行了哮喘等相关症状的问卷调查，并结合当地室内外空气质量数据，探讨空气污染对儿童哮喘的影响。结果表明NO2室内浓度为33～85 μg/m3，室外浓度为45～80 μg/m3，室内外NO2浓度每增加10 μg/m3，儿童发生哮喘的危险性分别增加51%（95%CI：1.17～1.96）、44%（95%CI：1.06～1.95）。利用北京环境监测中心1996—2000年的大气污染资料对北京市近6 000名儿童呼吸系统症状和疾病与大气污染关系进行研究后发现，污染严重地区［NOx浓度为（0.222±0.035）mg/m3］儿童的各种呼吸系统疾病和症状的发生率均显著高于大气质量较好的对照区［NOx浓度为（0.026±0.002）mg/m3］，OR值变化范围为1.79～82.92。居室附近有交通干道的儿童中各种呼吸系统疾病和症状的发生率高于居室附近没有交通干道的儿童。2002年4月在鞍山市轻、中、重污染区随机抽取小学和幼儿园各1所，对学校内的1 951名学生进行调查，研究不同污染区的儿童健康状况后发现，NOx平均浓度为（0.094±0.016）mg/m3的重污染区儿童持续咳嗽（OR=1.54，95%CI：1.06～2.22）、持续咳痰（OR=2.65，95%CI：1.57～4.58）发生率高于轻污染区儿童［轻污染区NOx平均浓度为（0.060±0.010）mg/m3］。住房沿街可使儿童持续咳嗽（OR=1.36，95%CI：1.01～1.84）和喘鸣（OR=1.43，95%CI：1.00～2.06）发生率增加。

通过“中小学因病缺课症状监测系统”收集2012年4—11月学生呼吸系统症状数据，从丰台区疾病预防控制中心环卫所获取大气污染资料，采用单因素线性回归和Pearson相关资料分析大气污染对学生呼吸道症状发生率的影响，结果显示NO2浓度与呼吸道症状的发生具有显著相关性，且呈线性正相关关系，空气中NO2浓度每增加10 μg/m3，呼吸道症状发生率增加3.0%。以NOx为主的交通污染还与人群中变应性鼻炎患病率的增加有密切关系。在我国台湾针对331 686名中学生的调查研究显示，调整后的变应性鼻炎患病率OR值在男生和女生中分别为1.17（95%CI：1.07～1.29）和1.16（95%CI：1.05～1.29）。

一项研究收集1997—2000年辽宁省6个城市18个行政区SO2、NO2和TSP等大气污染物的监测数据，并在当地随机抽取11 860名3～12岁的儿童进行健康状况、家族史、家庭特征等信息的问卷调查，利用两步回归法探讨空气污染与呼吸系统疾病之间的关系。结果显示辽宁省6城市NO2浓度范围为29～94 μg/m3，在单污染物模型下，NO2浓度每增加一个四分位数间距，儿童发生持续咳嗽、持续咳痰和哮喘的危险性分别增加27%（95%CI：1.16～1.38），30%（95%CI：1.15～1.48），39%（95%CI：1.11～1.74）；在多污染物模型下，NO2浓度每增加一个四分位数间距，儿童发生持续咳嗽和持续咳痰的危险性分别增加14%（95%CI：1.02～1.27），20%（95%CI：1.03～1.40）。

2006年选择广州市海珠区、白云区和花都区分别代表空气污染程度为高、中、低的污染区，抽取这3个区各8所小学3年级和4年级小学生，通过标准化问卷调查这些儿童的家庭、社会经济状况和呼吸道症状及疾病史，研究空气污染与学龄儿童呼吸系统监控的关联。高、中、低污染区分别调查了772名、713名、694名小学生，三个区PM10、NO2、SO2的平均浓度差异均有统计学意义，在校正父母哮喘和过敏史等混杂因素后，高污染区男孩喘息、既往哮喘、现患过敏性鼻炎和现患支气管炎的患病风险高于低污染区男孩（OR=3.96、16.74、2.29、3.79），而高污染区女孩感冒时咳嗽、喷嚏、既往哮喘、既往过敏性鼻炎、现患过敏性鼻炎和既往肺炎的患病风险高于低污染区女孩（OR=1.66、2.08、5.95、2.78、3.59、2.43）。

研究学者在香港空气污染水平不同的3个区共选取了2 203名8～10岁的儿童进行空气污染与儿童呼吸系统健康关系的研究。结果表明与低污染水平地区的儿童相比，高污染水平地区女孩在夜间发生咳嗽（OR=1.81，95%CI：1.71～2.78）和咳痰（OR=3.84，95%CI：1.74～8.47）的危险性较高。此外，男孩发生哮喘和喘鸣的危险性也较高（OR值范围为1.71～2.82，p＜0.10）。但与之前的假设相反，高污染水平地区，无论男孩还是女孩，发生过敏性鼻炎的危险性均低于低污染水平地区（OR值范围为0.56～0.71，p＜0.05）。其他学者也对香港儿童哮喘入院率与空气污染之间的联系做了研究，通过收集香港医院管理局1997—2002年18岁以下青少年儿童因哮喘入院的信息及同年当地空气污染数据进行分析，在NO2浓度四分位数间距为27.110 μg/m3的污染水平下，泊松分布结果显示在调整了混杂因素的多污染物模型下，NO2浓度每改变一个四分位数间距，青少年儿童哮喘患病率增加5.64%（95%CI：3.21～8.14）。

（2）交互效应。NOx对人群健康的危害程度，不仅与人群的易感性有关，同时也受到其他因素的修正效应。在辽宁省7城市所开展的空气污染对当地共计30 139名儿童呼吸系统疾病影响的调查研究发现，在非过敏体质儿童中，NO2的暴露显著增加了儿童发生哮喘的危险性（OR=1.19，95%CI：1.06～1.34），但这种效应仅见于男性儿童，而在过敏体质儿童中，则是女性儿童更易受NO2的影响而出现哮喘（OR=1.26，95%CI：1.01～1.56），可能的原因是男孩的气管直径要小于女孩，男孩的支气管反应性要高于女孩等。

在本研究中学者们进一步评价了母乳喂养、肥胖、性别、年龄等因素对NOx危害效应的交互效应。在非母乳喂养儿童中，NO2浓度每增加10 μg/m3，儿童发生喘鸣和咳痰的危险性分别增加17%（OR=1.17，95%CI：1.00～1.36），41%（OR=1.41，95% CI：1.16～1.71）。在超重肥胖儿童中，NO2浓度每增加10 μg/m3，儿童发生持续咳嗽、持续咳痰的危险性均增加了50%（持续咳嗽OR=1.50，95%CI：1.24～1.81；持续咳痰OR=1.50，95%CI：1.21～1.87）。以上3个研究结果表明NOx不仅自身可以对呼吸系统疾病产生影响，还与母乳喂养、肥胖等因素存在交互效应。当进一步按照学校类别（幼儿园和小学生）分析，结果显示，NOx对幼儿呼吸系统疾病和症状的影响效应在男性中更加显著；而在小学生中，这种性别差异并不显著。