1引言
心脑血管疾病是目前人类死亡的首要原因，全世界每年大约有1200万人死于心脑血管疾病，占总死亡人数的25%，中国每年也约有260万人死于心脑血管疾病，位居所有死亡病因的第一位[1]。心脑血管疾病死亡不仅与饮食习惯、缺乏运动等有关，也受气候因素的影响。随着全球气候的变暖，温度与心脑血管疾病死亡之间的关系受到了越来越多的关注[2]。欧洲、美国和澳大利亚等发达国家对温度和心脑血管疾病死亡之间的关系进行了研究[3-7]，结果表明，温度与心脑血管疾病死亡之间的关系为非线性，高温和低温均会增加心脑血管疾病的发病和死亡风险，并且温度变化对心脑血管疾病死亡的影响存在明显的地域差异。Curriero等人在研究美国东部11个城市温度对死亡风险的影响中提出，低纬度地区的最适宜温度（即死亡风险最低时对应的温度）较高，并且低温对死亡风险的影响在低纬度地区比高纬度地区强，高温的影响在高纬度地区比低纬度地区强[4]。这主要与气候的分布有关，较低纬度地区夏季炎热，人群长期生活于温度较高的环境中，从生理和行为上适应了高温环境；而较高纬度地区冬季寒冷，该地区人群也由于长期生活于低温环境中而适应了低温[8]。近几年，国内也出现了一些关于温度与心脑血管疾病死亡之间关系的研究，包括南京[9]、武汉[10]、石家庄[2]、兰州[11]和长沙[12]。中国地域辽阔，各地的经济条件[4]、医疗设施、人口结构[5,12]存在较大的差异，因此，温度对心脑血管疾病死亡的影响也存在地域差异。另外，国内的研究多局限于单个城市，并且不同研究在不同地区所选用的模型、参数等不一致，容易出现研究结果之间的差异，因此，同时开展多个地区的研究非常必要。安徽省位于中国东南部，地处暖温带与亚热带过渡地区，四季分明，冬冷夏热，且地处长江下游、淮河中游，经济上属中国中东部经济区，因此，对安徽省进行调查研究可为江淮流域地区心脑血管疾病的爆发，以及医疗预防和保护措施的及时性提供预警系统和科学依据。本研究选用广义叠加模型研究温度对心脑血管疾病死亡的影响，即采用非参数拟合模型，并利用可叠加原理与平滑函数，在不用预先假设变量之间关系曲线的形状，对变量进行拟合[13]，研究气候因子与死亡人数、死亡率之间的关系[4,11-14]。Currie-ro等[4]利用广义叠加模型研究了美国东部11个城市的温度与全体死亡人数、心脑血管血管疾病死亡人数之间的关系，结果表明，大多数城市的温度与心脑血管疾病死亡之间的关系为J-型。Huang等[12]利用广义叠加模型对长沙地区的研究显示，温度与心脑血管疾病死亡之间的关系为W-型；Kan等[14]和陈美池[11]分别对上海市和兰州市的研究表明，温度与心脑血管疾病死亡之间的关系为V-型。由上可见，温度与心脑血管疾病死亡之间的关系存在明显的地域差异。
2研究区地理背景与病源数据
（1）研究区地理分布如图1所示。位于31°48′47″~32°57′50″N、117°25′40″~118°57′40″E范围内，地处暖温带与亚热带过渡地区，气候温暖湿润，夏季炎热、冬季寒冷。（2）心脑血管疾病死亡数据和气候数据本研究从中国疾病预防控制中心（ChineseCenterforDiseaseControlandPrevention，CDC）的死因监测点系统（DeathSurveillancePointsSystem,DSP）收集2008年1月1日至2011年12月31日期间巢湖市、马鞍山市雨山区和天长市的居民死亡资料。该死因监测点系统建立于1978年，采用分层聚类随机抽样的方法选取具有代表性的区县进行监测，并采用标准联合国综合指数对其数据的完整性和准确性进行评价。其监测结果具有良好的完整性和准确性，并对全国城市和全国农村均具有良好的代表性[15-16]。收集的死亡资料包含死者性别、年龄、常住地址编码、根本死因、国际疾病伤害及死因分类标准（ICD-10）编码和死亡日期。本研究收集了研究区的心脑血管疾病死亡（ICD:I00-I99）人口资料，包括冠心病、脑血管病、周围血管病、心脏病等，并通过数据整理得到3个城市每日的心脑血管疾病死亡人数。同期的气象数据从中国气象科学数据共享服务网（http://cdc.nmic.cn/）提取，包括日均气温、日最高气温、日最低气温、日均相对湿度。本研究一共提取了安徽省和位于安徽省东边的江苏省内一共30个气象站点的数据。从图1可看出，雨山区和天长市位于安徽省东部边缘地区，因此提取安徽省东部的气象数据，以便更准确地计算雨山区和天长市的气象因子数据。然后，采用反距离权重（InverseDistanceWeighted，IDW）插值和分区统计（zonalstatistics）方法计算各个城市的日均气温、日最高气温、日最低气温和日均相对湿度。IDW和分区统计方法均在ArcGIS10.1中实现。
3温度对心脑血管疾病死亡影响的广义叠加模型分析
以往研究表明，高温和低温均会增加心脑血管疾病死亡的风险。其中，低温的影响相对比较缓慢并且持续时间较长，并在滞后3天左右达到最大[17]；高温对心脑血管疾病死亡的影响快速而且强烈，通常持续3~4d[12,17]。因此，本文主要研究3日温度对心脑血管疾病死亡的影响。3.1温度与心脑血管疾病死亡之间的关系（1）心脑血管疾病死亡与3日平均温度之间的暴露-反应曲线的模型分析首先，用广义叠加模型探索每个城市的心脑血管疾病死亡的相对风险（RelativeRisk，RR）与3日平均温度之间的暴露-反应曲线。广义叠加模型是一种非线性模型，可在不用预先假设变量之间关系曲线的形状，对变量进行拟合[13]，因此，该模型常用于变量之间关系未知情况下探索变量之间的关系曲线，或者在模型中模拟变量之间的非线性关系。以往研究表明，温度、相对湿度等气象因子与心脑血管疾病死亡之间的关系为非线性[7,11-12,14]，因此，本研究选用了广义叠加模型探索温度与心脑血管疾病死亡之间的暴露-反应曲线关系。3.2温度对心脑血管疾病死亡影响的结果分析巢湖市、雨山区、天长市在2008-2011年间的心脑血管疾病日死亡人数和气象因素的基本情况见表1。其中，巢湖市和雨山区的纬度比天长市更低，日平均温度更高。巢湖市、雨山区、天长市在2008-2011年间的心脑血管疾病死亡人数分别为7386、1635、3897人，合计12918人。（1）气温与心脑血管疾病死亡之间的暴露-反应关系曲线图2展示了3个市（区）的心脑血管疾病死亡与温度之间的暴露-反应关系曲线，其中，横坐标表示3日平均温度，纵坐标表示心脑血管疾病死亡相对风险的对数。从图2可看出，安徽省城市地区的心脑血管疾病死亡与温度之间关系呈非线性，其暴露-反应曲线为J-型，即心脑血管疾病死亡的相对风险会在某个温度达到最低点，该温度称为最适宜温度或阈值温度，当温度高于该最适宜温度时，心脑血管疾病死亡的相对风险随着温度的升高而增加；温度低于该最适宜温度时，心脑血管疾病死亡的相对风险随着温度的降低而增加。但在不同地区，心脑血管疾病死亡和温度之间的暴露-反应关系曲线的具体形状不同。首先，3个城市的最适宜温度虽然都介于20~30°C之间，但最适宜温度值却不同，巢湖市的最适宜温度要比雨山区和天长市的最适宜温度高。其次，在最适宜温度两侧，心脑血管疾病死亡风险随着温度变化的斜率不同，在最适宜温度左侧，雨山区的暴露-反应关系的斜率最大，其次是巢湖市，天长市的斜率最小；在最适宜温度右侧，巢湖市和雨山区的暴露-反应关系斜率比较明显，而天长市的暴露-反应关系曲线比较平缓。（2）高温和低温分别对心脑血管疾病死亡影响的结果分析表2为3个市（区）的最适宜温度，以及低温和高温分别对心脑血管疾病死亡影响结果。表2显示，3个市（区）的最适宜温度，以及低温和高温对心脑血管疾病死亡的影响程度均存在地域差异。最适宜温度分布在26.6~29.0°C之间，且高温对心脑血管疾病死亡的影响比低温大。其中，马鞍山市雨山区是受低温和高温影响最大的地区，其次是巢湖市，天长市受低温影响最小。（3）温度对老年人口心脑血管疾病死亡的影响表2进一步研究了温度对老年人口（65岁以上人口）心脑血管疾病致死的结果。从表2可看出，老年人口的心脑血管疾病死亡的最适宜温度分布在26.7~29.0°C之间，与全人群的最适宜温度基本一致。在巢湖市，温度（包括高温和低温）对老年人口的心脑血管疾病致死亡率更大，而在雨山区，温度（包括高温和低温）对全人群的心脑血管疾病致死亡率更大；在天长市，低温对老年人群的致死亡率更大，高温对全人群的致死亡率越大。
4讨论
结果表明，温度与心脑血管疾病死亡之间呈非线性关系，为J-型，表明低温和高温均可增加心脑血管疾病死亡的风险，与之前国内外的研究结论一致[7,12,20]。3个城市的最适宜温度介于26.6~29.0°C之间，Liu等对北京地区的研究发现，温度与心脑血管疾病死亡之间的关系为V-型，最适宜温度为21.3°C，本研究结果与Curriero等提出的低纬度地区最适宜温度较高的结果一致。较低纬度地区夏季炎热时间较长，而且温度较高，人群受生理和行为适应性的影响，对高温的适应性较好。虽然同属江淮流域，但各城市的暴露-反应曲线的形状却不同（图2），且最适宜温度、低温对高温的影响程度也存在差异，可能反映了城市间社会经济水平、医疗卫生水平、人口结构特征，以及人群适应能力的差异。从图2和表2可看出，低温对心脑血管疾病死亡产生影响的温度范围大，在最适宜温度左侧很大的低温范围都对心脑血管疾病死亡有影响，高温对心脑血管疾病死亡产生影响的温度范围较小，巢湖市、雨山区和天长市的低温影响范围分别为-4.4~29.0°C、-4.4~26.6°C和-5.8~26.9°C，高温影响范围分别为29.0~33.6°C、26.6~34.2°C和26.9~33.9°C。同时，从表2可看出，巢湖市、雨山区和天长市的低温影响心脑血管疾病死亡百分比变化分别为1.06%、2.18%和0.89%，高温影响心脑血管疾病死亡百分比变化分别为2.92%、4.87%和2.06%，3个市（区）中高温的影响程度要大于低温。近几十年的研究结果表明，中国自20世纪初以来，升温过程基本是确定的[22]，约平均每10a上升0.28°C[23]，而且继续呈现出上升趋势[2]，对心脑血管疾病患者造成巨大的潜在危险，因此，研究温度对心脑血管疾病死亡的影响不仅要关注低温，同时也需研究高温对心脑血管疾病死亡的影响。本研究对老年人口的研究结果显示，巢湖市、雨山区和天长市老年人口对应的最适宜温度，分别为29.0、26.7和26.9°C，与全体人口的29.0、26.6和26.9°C没有明显差异，温度对老年人口心脑血管疾病死亡的影响与对全体人群的影响比较相似，可能原因有：（1）研究地区的心脑血管疾病死亡人数中，老年人口占了绝大多数，高达85.67%，其中，巢湖市、雨山区、天长市的心脑血管疾病死亡人口中，老年人口分别占比为85.89%、82.75%、86.48%；（2）虽然老年人口的身体机能比较脆弱，通过自身调节适应温度变化的能力较差，但在极端气候环境下老年人口一般都待在室内，且有暖气或空调等设备对室内温度进行控制和调整，因此，受极端气温的影响较小，而年轻人却因为工作等原因经常在室外，直接暴露在极端高温或极端低温等环境中，因此更容易受到影响。许多研究提出了一些假设，从人体机理的角度来解释高温和低温对心脑血管疾病患者的影响。在高温环境下，人体会通过自动扩大皮肤血管和出汗等办法来平衡人体的温度，也因此导致了人体生理变化（如血液黏度和心量排出的增加），这些生理变化进一步导致脱水、低血压、内皮细胞损伤等[20,24]。然而，人们对低温增加心脑血管患者死亡风险的机理了解较少[5,24]，一般认为，当人体暴露在低温环境中时，交感神经系统会提高儿茶酚胺水平和皮肤血管的血流量来减少温度流失，因此，导致血管收缩、血压升高、血小板凝聚、血红细胞数量、血浆胆固醇、血浆纤维蛋白原等的增加[20,24]。Balloux等的研究发现，生活在温度较低地区的人群体内的线粒体的多样性低于生活在温度较高地区的人群[25]，表明温度可能对人体线粒体DNA序列的形成有影响。线粒体在人体心脑血管系统的正常运作，以及心脑血管疾病的发展过程中扮演着重要角色[26]，因此，全球气候变化也许会通过影响人体的线粒体DNA序列来影响心脑血管疾病。对于气候变化对遗传多样性的影响，未来还需更深入的研究。同时，本研究中也存在一些局限性。以往有研究表明，空气污染物对人体健康也有影响，但由于本研究无法获取研究期间的空气污染物数据，因此没有加入污染物资料，有待今后进一步的研究完善。
作者：杨勋凤 李连发 王劲峰 黄季夏 单位：中国科学院地理科学与资源研究所 中国科学院大学 北京林业大学精准林业北京市重点实验室
