评估热浪、细颗粒物和臭氧在中国典型寒冷地区对心血管死亡率的叠加效应：一项时间分层病例对照研究

《International Journal of Hygiene and Environmental Health》：Assessing additive interactions of heat wave, fine particulate matter, and ozone on cardiovascular mortality in a typical cold region of China: A time-stratified case-crossover study

　　

摘要

在气候变化背景下，人们同时面临细颗粒物（PM_2.5）、臭氧（O₃）和热浪的威胁日益严重，但这些因素共同对心血管系统的影响至今尚未得到充分研究。我们在中国黑龙江省2013年至2022年夏季（5月至9月）期间，对499,996例心血管疾病死亡病例进行了分层时间交叉研究。通过条件逻辑回归模型来分析短期关联关系。气象数据与空气污染物浓度则来自基于居民地址的标准化网格数据集。根据P95_3d热浪定义，仅受热浪影响时，心血管疾病死亡率的比值比为1.119（95%置信区间：1.103，1.136）。当热浪与PM_2.5同时存在时，交互作用带来的相对风险增加值为0.048（95%置信区间：0.015，0.080）；热浪与O₃同时存在时，该值为0.110（95%置信区间：0.078，0.142）；而热浪、O₃与PM_2.5三者同时存在时，相对风险增加值为-0.023（95%置信区间：-0.090，0.044）。分层分析显示，65岁及以上人群及女性群体的风险比值比更高，不过性别在交互作用方面的差异并无统计学意义。这些研究结果表明，在寒冷地区，热浪与空气污染的叠加暴露可能会增加心血管疾病的短期死亡风险。

引言

随着全球变暖加剧，极端高温事件的频率和强度在全球范围内不断上升（Romanello等人，2023年）。据估计，2000年至2019年间，全球每年约有489,000人死于与高温相关的疾病，其中45%的死亡发生在亚洲（Zhao等人，2021年）。作为典型的极端高温事件，热浪会对人类健康构成严重威胁，尤其会影响到心血管系统（Ebi等人，2021年；Romanello等人，2024年；Singh等人，2024年；Vicedo-Cabrera等人，2021年）。热浪会通过影响人体的体温调节机制（Kenny和Jay，2013年；Liu等人，2015年）、血液动力学状况（Boyette和Manna，2023年；Cheng和Su，2010年；Crandall和González-Alonso，2010年；Rowell，1983年）以及自主神经系统功能（Fealey，2013年），从而引发或加重心血管疾病。大量流行病学证据表明，心血管疾病是热浪期间的主要死因（Ebi等人，2021年），高温环境还会使每1000例心血管疾病死亡中增加约2.2例死亡病例（Alahmad等人，2023年）。不过，由于地理、气候以及人群易感性的差异，热浪对健康的危害在不同地区存在显著差异（García-León等人，2024年；Liu等人，2022年；Sun等人，2021年；Zhang等人，2018年）。例如，与中国南方相比，中国北方的居民面临更高的高温健康风险（Hundessa等人，2024年；Zhai等人，2024年），这凸显出需要针对不同地区开展针对性的流行病学研究。

除了热浪的直接危害外，高温与空气污染的叠加暴露还会对人类健康产生协同效应（Chen等人，2025年；Deng等人，2024年；Wang等人，2025年；Xu等人，2023年）。例如，深圳的一项研究发现，热浪与细颗粒物（PM_2.5）的暴露都会显著增加心血管疾病死亡的风险，表明二者可能存在协同作用（Zou等人，2025年）。美国的研究也证实了极端高温与PM_2.5共同暴露所带来的健康风险（Castro等人，2024年）。江苏省的研究则显示，臭氧（O₃）与热浪的叠加暴露也会增加当地居民的心血管疾病死亡风险（Xu等人，2024年）。此外，PM_2.5与O₃之间也可能存在协同作用，进一步加重心血管系统的负担（Guo等人，2023年）。不过，目前相关研究大多集中在中国中南部地区，对于中国东北部这类高纬度寒冷地区的研究相对较少。

中国东北部的高纬度地区——黑龙江省，在气候、人口适应能力以及空气污染特征方面与中国南方存在显著差异。与夏季长期炎热潮湿的南方地区不同，黑龙江省冬季漫长寒冷，夏季短暂，气温变化较大。因此，当地居民可能缺乏应对高温的能力，也没有太多针对极端高温事件的应对策略。此外，当地的建筑主要考虑冬季的保温需求，这可能在夏季热浪期间导致室内热量难以散发，从而增加人们暴露在高温环境中的时间。该地区的空气污染状况也有其特殊性，冬季取暖会导致PM_2.5浓度升高，而夏季的光化学反应则会增加O₃含量。这些气候、适应方式以及环境因素都可能影响热浪与空气污染共同作用对心血管系统的影响，因此有必要针对不同地区展开专门研究。

总之，这项基于人群的分层时间交叉研究是在中国高纬度地区——黑龙江省开展的，研究涵盖了2013年至2022年夏季（5月至9月）期间的499,996例心血管疾病死亡病例。本研究旨在明确热浪、PM_2.5和O₃在高纬度地区对心血管疾病死亡的独立影响以及协同作用。

章节要点

研究人群

本研究的数据来源于黑龙江省死亡监测系统（Liu等人，2016年）。黑龙江省位于中国东北部，常住人口约为3029万，面积为473,000平方公里（图1A）。该数据集包含了2013年至2022年夏季期间，黑龙江省499,996名因心血管疾病死亡的居民的匿名信息。从心血管疾病死亡病例的空间分布来看

描述性分析

本研究共纳入499,996例心血管疾病死亡病例，以及1,711,069个对照日。每日平均死亡人数为326.79±57.12例。死者中70.65%年龄在65岁以上，58.72%为男性，64.94%已婚，38.36%居住在城郊地区（见表1和表S1）。PM_2.5、PM₁₀、O₃（8小时最大均值）、SO₂、NO₂和CO的平均浓度分别为19.29±10.85微克/立方米、39.59±25.16微克/立方米、91.26±27.01微克/立方米、8.68±3.66微克/立方米、16.71±9.44微克/立方米以及0.56±0.18微克/立方米。

讨论

本研究采用了分层时间交叉设计，利用2013年至2022年夏季期间黑龙江省居民的心血管疾病死亡数据，分析了热浪、PM_2.5和O₃在该地区对心血管疾病死亡的短期影响以及协同作用。研究结果表明，热浪暴露、PM_2.5浓度以及O₃的8小时最大均值都会增加心血管疾病死亡的风险，而且还存在正的协同作用

结论

这项在黑龙江省开展的基础人群时间交叉研究显示，夏季暴露于PM_2.5、O₃和热浪环境中会增加心血管疾病死亡的风险。热浪与PM_2.5、热浪与O₃同时存在时会出现正的协同作用，而热浪、PM_2.5与O₃三者同时存在时的协同作用则无统计学显著性。不过，在三种因素同时存在的条件下，死亡风险最高。65岁及以上的群体

资金支持

本研究得到了国家非传染性疾病重大科技专项的支持（项目编号：2023ZD0503500）。

作者贡献说明

万景豪：数据整理、正式分析、方法设计、结果验证、可视化处理、初稿撰写。谢明兆：研究设计、方法指导、总体监督。王涵涵：研究执行、监督指导。郑立新：研究执行、监督指导。于欣月：研究执行、监督指导。宋宇谦：研究执行、监督指导。王忠然：研究执行、监督指导。李敏：研究执行、监督指导。韩旭：方法设计、项目管理、资源协调、监督指导以及论文修改工作。

利益冲突声明

本研究不存在与文章内容相关的潜在利益冲突。

致谢

我们衷心感谢所有参与研究的参与者。空气污染数据由国家青藏高原/第三极环境数据中心提供（http://data.tpdc.ac.cn）。

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