济南市复合环境暴露对急性症状的影响：基于LASSO变量筛选与广义加法混合模型评估

来源：环境与职业医学杂志 2025年第10期北京时间：

作者：崔永学, 王方怡, 张琦, 马彩霞, 耿兴义,

摘要：背景空气污染与气象因素对人群急性症状有复杂的非线性影响，各项指标间也存在复杂的交互关系，传统统计方法很难同时处理复杂非线性变化和多重共线性干扰问题。目的防止多重共线性对研究结果的干扰，深入探究空气污染物和气象因素在不同浓度水平和环境参数下对3种人群急性症状的动态影响，为相关健康风险因素的防控提供科学依据。方法采用时间序列研究设计，收集2023年6—12月济南市空气污染（每日平均气温、每日降水量、每日平均相对湿度和每日平均风速）、气象因素空气质量指数（AQI）、细颗粒物（PM2.5）、可吸入颗粒物（PM10）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）以及8 h最大臭氧（O3）和发热、咳嗽、咽痛3种急性症状数据。应用最小绝对收缩和选择运算回归（LASSO回归）筛选出关键变量后，引入广义加法混合模型（GAMM）分析空气污染与气象因素复合环境暴露对健康效应的影响，线性关系变量采用线性混合效应函数，非线性关系变量采用薄板回归样条平滑函数，存在交互作用变量采用低秩尺度不变张量积平滑函数。将自变量符合正态分布的波动部分视为抽样误差，作为GAMM随机效应项。结果对于发热，日均气温、日均相对湿度、日均风速和SO2的影响具有统计学意义（均P<0.05），其中日均风速为线性影响因素。日均气温<3 ℃时每升高10 ℃对应RR值为2.64（95%CI：2.50~2.79)；≥3 ℃时每升高10 ℃对应RR值为0.86（95%CI：0.83~0.89）。日均相对湿度每升高10%对应RR值为0.93（95%CI：0.89~0.97）。日均风速每增加1 m·s−1对应RR值为1.06（95%CI：1.02~1.10）。SO2在<10 μg·m−3，10~<12.5 μg·m−3，≥12.5 μg·m−3 3段浓度区间内，每升高1 μg·m−3对应RR值分别为1.01（95%CI：0.98~1.05）、1.21（95%CI：1.17~1.24）和0.97（95%CI：0.94~0.99）。对于咳嗽，日均气温、日均相对湿度、PM10和SO2的影响具有统计学意义（均P<0.001），其中PM10为线性影响因素。日均气温<1 ℃时每升高10 ℃对应RR值为1.47（95%CI：1.42~1.52），≥1 ℃时每升高10 ℃对应RR值为0.85（95%CI：0.82~0.87）。日均相对湿度每升高10%对应RR值为0.95（95%CI：0.92~0.98）。PM10每升高50 μg·m−3对应RR值为1.05（95%CI：1.02~1.08）。SO2在<10 μg·m−3、10~<12.5 μg·m−3、≥12.5 μg·m−3 3段浓度区间内，每升高1 μg·m−3对应RR值分别为1.00（95%CI：0.97~1.03）、1.12（95%CI：1.09~1.16）和0.98（95%CI：0.95~1.00）。对于咽痛，日均气温、日均相对湿度、日均风速、PM10和SO2的影响具有统计学意义（均P<0.05），其中日均风速、PM10为线性影响因素且具有交互作用。日均气温<2 ℃每升高10 ℃对应RR值为1.82（95%CI：1.69~1.96）；≥2 ℃时每升高10 ℃对应RR值为0.81（95%CI：0.77~0.87）。日均相对湿度每升高10%对应RR值为0.94（95%CI：0.88~1.00）。SO2在<10 μg·m−3、10~<12.5 μg·m−3、≥12.5 μg·m−3 3段浓度区间内，每升高1 μg·m−3对应RR值分别为1.02（95%CI：0.97~1.08）、1.13（95%CI：1.08~1.19）和0.98（95%CI：0.94~1.02）。日均风速和PM10每升高1 m·s−1和50 μg·m−3对应RR值分别为1.06（95%CI：1.00~1.12）和1.04（95%CI：0.98~1.10）。日均风速与PM10对咽痛的影响存在交互效应，日均风速升高时非线性降低PM10影响，PM10对日均风速无影响。结论本研究基于LASSO与GAMM的联合应用，基本消除了指标间的多重共线性影响，揭示了济南市空气污染物和气象因素对不同人群急性症状存在复杂的非线性影响和交互作用。日均气温和SO2浓度与发热、咳嗽和咽痛等症状的发生风险呈非线性关联，而PM10和风速等因素则呈现线性关系或交互效应。这些发现为精准防控相关健康风险因素提供了新的依据。

关键词：空气污染, 气象因素, 急性症状, 最小绝对收缩和选择运算回归, 广义加法混合模型,