中华预防医学杂志    2017年12期 加强信息系统建设 保障空气污染对人群健康影响监测安全有效运行     文章点击量:487    
中华预防医学杂志2017年12期
中华医学会主办。
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徐东群
XuDongqun
加强信息系统建设 保障空气污染对人群健康影响监测安全有效运行
Strengthen the construction of information systems to ensure the safety and effectiveness of air pollution and the health impact monitoring network
中华预防医学杂志, 2017,51(12)
http://dx.doi.org/10.3760/cma.j.issn.0253-9624.2017.12.001

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投稿日期: 2017-09-18
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加强信息系统建设 保障空气污染对人群健康影响监测安全有效运行
徐东群     
徐东群 100021 北京,中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所
摘要:
关键词 :空气污染;健康状况;环境监测;信息系统
Strengthen the construction of information systems to ensure the safety and effectiveness of air pollution and the health impact monitoring network
XuDongqun     
Institute for Environmental Health, Chinese Center for Disease Control and Prevention, Beijing 100021, China
Corresponding author: Xu Dongqun, Email:dongqunxu@126.com
Abstract:
Key words :Air pollution;Health status;Environmental monitoring;Information systems
全文

多年来我国在空气污染健康影响方面已开展了大量的流行病学、毒理学等相关科学研究,尤其是流行病学研究,确定了特定时点或时期与特定范围内个体或人群中空气污染与疾病或健康状况的关联[1,2];但研究结果无论是覆盖范围还是研究周期都存在一定的局限性,最重要的是不能及时反映采取空气污染控制措施后健康效应的变化,限制了科研成果是对管理和政策制定的支撑作用。为此,2013年国家卫生与计划生育委员会疾病预防与控制局启动了空气污染对人群健康影响监测项目,在统一的监测方案下,进行连续系统的监测工作。空气污染人群健康影响监测信息系统实现了对数据的采集、存储和管理,通过数据分析,了解空气污染健康影响及变化趋势,评估空气污染的健康风险,为科学制定污染控制措施和干预效果评价提供依据。

一、国外环境健康信息系统在空气污染人群健康影响研究中的应用  

(一)直接利用信息系统中的监测数据评价空气污染对发病、患病和死亡的影响  美国和欧洲的一些国家均建立了环境健康信息系统[3,4,5,6],在开展空气污染对健康影响研究时,均直接利用了监测数据。如美国的国家发病率、死亡率和空气污染研究项目(National Morbidity Mortality and Air Pollution Study,NMMAPS)和欧洲的空气污染与健康项目(Air Pollution and Health: a European Approach,APHEA)都是利用这个方法,获取大范围、连续监测数据。NMMPAS项目利用广义相加模型分析了90个美国城市的疾病、死亡和空气污染数据,结果表明,每日PM10浓度增加10 μg/m3与每日死亡率增加0.27%有关[7]。APHEA项目也有10个国家的15个城市参与,覆盖了超过2 500万常住人口。其按时间序列收集的数据被很多研究者用于分析空气污染,尤其是PM10对健康的影响[8]。空气污染与健康:欧洲和北美联合研究项目(Air Pollution and Health: A Combined European and North American Approach,APHENA)综合了美国NMMAPS、欧洲APHEA以及加拿大的研究,分析了多个城市的时间序列数据,研究结果表明,PM10浓度每增加10 μg/m3,全年龄段人群死亡率会增加0.2%~0.6%[9]
        收集加拿大7个城市14家医院的急诊部1990—2000年的信息,研究各种空气污染对哮喘、慢性阻塞性肺疾病、呼吸道感染的影响,发现在温暖的季节,如4—9月份,空气污染对健康影响的相关性比较明显。尤其是PM10和PM2.5跟哮喘的关系在温暖的季节要比全年强3~4倍。PM2.5每增加8.2 μg/m3,哮喘就诊率会增加7.6%[10]。另一项研究回顾比较了1999到2002年纽约市所有年龄段到公立医院急诊就诊的哮喘患者,不同季节PM2.5升高对急诊就诊率的影响,在温暖的季节,如果PM2.5每升高25.4 μg/m3,急诊部门就诊率会增加23%;而在寒冷的季节,如果PM2.5升高21.7 μg/m3,急诊就诊率只增加4%[11]。类似的方法也运用到了40岁以上的成年人心血管疾病住院治疗的研究,该研究数据来自纽约州规划和研究合作系统(New York Statewide Planning and Research Cooperative System)中纽约州所有医院的住院数据。研究表明PM2.5浓度每升高10 μg/m3,可导致心血管疾病住院率在温暖季节里升高0.8%,在寒冷季节里升高1%[12]。美国西海岸,也有针对PM2.5浓度与呼吸道疾病住院率的研究,该研究人群是洛杉矶地区20~65岁的成年人。研究发现,对于每日PM2.5浓度增加10 μg/m3,慢性阻塞性肺疾病的住院率增加2.2%[13]。2009年,一项在美国全国范围内针对呼吸道疾病住院率的研究分析了生活在26个不同地区的65岁以上老年人的身体状况。研究发现在夏季,PM2.5浓度每上升10 μg/m3,会导致呼吸道疾病住院率增加1.3%,而在春季,住院率会增加4.3%[14]

(二)建立多部门合作机制,开展环境健康追踪,整合利用监测数据  美国疾病预防控制中心下设的环境危害及其健康效应部,专门开展了环境健康追踪项目(Environmental Public Health Tracking Programm,EPHTP)[3],建立了多部门合作机制和大数据监测信息系统,通过多部门合作,收集环境危害因素、社会经济水平、人口信息、人体暴露,各种与环境危害因素相关的医院就诊、急救、死亡、出生缺陷、发育障碍,以及中毒等健康影响等数据,并实现按照统一的标准进行数据清理与整合,数据分析与展示,数据查询与评估等功能。将环境有害因素、人体暴露、健康影响及其他相关数据整合在一起,通过对数据的分析、对比,评价人群暴露空气污染物的水平,相关疾病与空气污染物的关联,以及人群患相关疾病的情况等。获得的数据会根据邮编编排并及时更新。追踪项目不仅能更好地支撑、完善全国性的疾病和死亡统计及报告系统,而且,通过建立数据共享标准,制定数据共享协议,对数据进行管理,在保证数据有效、安全的情况下,提供多重的数据共享服务,供相关部门开展研究、评估,为制定相关政策措施提供依据。还可对公众提供适当信息和防护措施,以改善公众健康。这种持续的工作模式,可以随着监测数据的变化,不断调整完善政策措施。

二、中国空气污染人群健康影响监测信息系统  

(一)空气污染对人群健康影响监测项目概况  借鉴国际经验,并结合我国已经建立的各种监测网络,2013年,选择雾霾高发的16个省份19个城市的43个监测点,启动了空气污染对人群健康影响监测工作,截止到2016年底,监测网络已经覆盖了31个省份64个城市的126个监测点。点位分布见图1

图1中国空气污染对人群健康影响监测项目监测点位分布图
该监测项目的原则是充分利用不同部门已经建立的监测网络,收集相关监测数据;同时根据监测目的,对缺乏监测数据的指标开展补充监测和调查。空气污染的健康效应覆盖从症状或生理生化指标、到因病就诊、直至最终死亡,因此,监测项目需要长期、系统收集PM10、PM2.5、NO2、SO2、CO、O3等6种空气污染物环境空气质量浓度和气象指标,开展PM2.5采样和成分分析,收集死因和因病就诊等监测数据,以及人口学数据,开展人群健康调查,分析不同地区、不同年份、重污染天气和非重污染天气大气污染物以及PM2.5成分对居民产生的急性健康影响;分析大气污染物对居民健康影响的变化趋势;进行大气污染人群健康风险评估。为了控制影响空气污染暴露水平和影响健康状况的混杂因素,该项目关注了与暴露有关的混杂因素,包括影响环境空气污染物浓度的气象指标,反映污染源情况的居住环境调查、生活习惯调查等;与人群健康状况有关的混杂因素,包括个体吸烟饮酒情况、既往疾病史、家族疾病史等,呼吸系统疾病门诊量是否受到流感发生的影响等。

(二)建立空气污染人群健康影响监测信息系统,实现监测数据的采集和管理  从监测项目数据量看,气象数据、6种污染物的环境空气质量数据和PM2.5成分数据,一般每日1条,每年共365或366条,属于小量级数据;但覆盖城市范围的死因监测数据量通常约为几万到十几万,综合医院门诊量每月几万条,每年几十万甚至上百万,急救接诊数通常平均每天几百条,每年约为几万到十几万不等。这些巨大量级数据,只能利用信息系统,实现对数据的采集和管理。为此,监测项目启动的同时,基于首先满足当前核心需求,同时兼顾可扩展性的设计思路,建立了空气污染人群健康影响监测信息系统。随着监测覆盖范围的不断扩大和监测工作的持续开展,数据量不断累积,对监测数据传输速度、质量控制和信息安全等方面提出了更高的要求。

(三)新版信息系统的特点  针对原有信息系统,大量级传输速度较慢;对监测数据的核查和清理,只能由后续的统计分析人员完成,不能及时发现异常数据等问题,在深入进行需求分析的基础上,借鉴国内外信息系统设计,以及大数据应用的经验,对信息系统进行了升级,提升了信息系统的功能和性能。
        升级后的新版信息系统仍采用数字证书与密码相结合的访问方式,直接在Windows环境下运行,具有以下特点:(1)实现了数据采集、数据处理、数据管理、数据审核、流程管理、统计分析、数据可视化、报告管理和信息发布等,对空气污染人群健康影响监测工作的全方位支持;(2)通过离线质控和在线质控的双重措施实现数据质量控制;(3)利用数据库本身功能及与其他功能软件集成等技术,实现了暴露和健康各模块数据统计表、趋势图和统计软件对接表的在线生成及可视化展示;(4)从信息系统的定级、安全架构设计、安全技术措施和安全管理措施的实施等方面实现了信息安全等级保护,保障了信息系统的业务信息安全和系统服务安全。通过不断完善和提升信息系统的功能和性能,确保空气污染人群健康影响监测工作安全有效运行。

(四)多层次强化数据质量控制,将质量保障措施贯穿数据采集、管理和使用全过程  本次改版,系统重点加强了数据的质量控制功能,分两个层次进行数据校验及核查。首先,建立了数据校验规则,对于数据产生单位的数据逐条与准入规则进行比对,校验未通过的数据以报告的形式进行反馈,指明存在问题数据的位置和可能的原因,以便及时通过溯源采取纠正措施;所有数据都满足准入规则才能入库存储。有效避免了重复、格式错误、编码错误、监测站点不匹配、数据超出监测范围、数据不一致等问题数据进入系统。其次,形成了一套详细的数据核查规则库,设计了数据产生单位、省级和国家级三级审核。在这一步,除了直接对数据库中的数据与审核规则进行比对外,还可利用统计报表、可视化工具,发现重复、异常、缺失等可疑数据。系统仍会将审核结果以报告的形式进行反馈,为不同级别进行数据质量评价提供依据。
        新版信息系统实现了从数据产生单位到省级,最终到国家级的数据采集、整理、审核和报送;不同层级的数据审核、清洗和整合;国家级的数据存储、维护;并实现了在线完成数据的基础统计分析,通过与统计软件或工具的对接,可进一步深入分析及结果展示。

三、展望  纵观国际上已经建立的各种监测网络和信息系统,不仅在管理方面通过多部门合作收集环境有害因素、人体暴露、健康影响及其他相关数据,并按照统一的标准进行数据清理与整合,实现了信息共享,如美国疾病预防控制中心在建立基于大数据监测的信息系统时,联合了国内环境与健康相关领域的各级政府、学术机构、环境、公共卫生、医疗专业机构、非政府组织、社区等诸多机构或组织,建立的信息系统能够获取到县级的各种监测数据,数据来源稳定。而且在信息系统的功能如空间分布描述和空间统计分析方面,可以在地图上呈现暴露数据和健康数据的空间分布,建立相关疾病与空气污染物浓度的关联,这些都给我们提供了可借鉴的经验。
        分析我国已经建立的监测信息系统,在网络边界划分,数据备份及容灾机制,双因子认证保障数据安全,及采用集认证、账号、授权、审计为一体的安全管理平台等方面,都在不断完善。但由于不同监测信息系统的监测目的、要求和数据类型不同,在数据利用方面对数据质量和整合方面的要求也不同。这些不同类型的数据,分散在不同部门和机构,未来应首先制定数据共享标准和共享协议,对数据进行管理,在保证数据真实、准确、安全的情况下,实现数据交换,并通过建立数据共享机制,对数据进行有效整合,提供多重数据共享服务,实现对监测数据的有效利用,更好地为管理和决策服务。另外,为避免数据的无意泄露或被恶意攻击,被歪曲或过度解读,对个人隐私造成侵害,对单位、社会、公众造成困扰,或引起社会不安,必须不断完善信息安全等级保护制度和安全管理措施。
        综上所述,不论是监测工作还是科研工作,在"大数据"时代,都离不开信息系统,信息系统建设还需要不断加强,以便更好地为专业人员利用监测数据,开展相关研究工作,进行健康风险评估,为不断调整完善政策措施提供依据,保护公众健康。

参考文献
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