山东省居民饮用水碘空间分布特征及影响因素分析

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地方病(Endemic disease)是指在某些特定地区内相对稳定并经常发生的疾病,通称地方病。一般分为生物地球化学性疾病、自然疫源性疾病和与不卫生的生产生活方式密切相关的疾病。其概念共同之处,强调疾病发生的地方性。我国31个省(市、自治区)都不同程度地存在生物地球化学性地方病的流行,受威胁人口超过5亿。目前列入国家重点防治的地方病包括碘缺乏病、克山病、大骨节病、地方性氟中毒、地方性砷中毒、鼠疫、血吸虫病、布氏杆菌病等。其中分布范围最广的为碘缺乏病和高碘性甲状腺肿,均与机体碘营养水平密切相关。  自1996年全民食盐加碘以来,居民的碘营养水平得到了显著改善。但随着碘缺乏病防治工作的深入,近年来碘过量危害引起社会各界的广泛关注。近年很多国家和地区出现了甲状腺疾病发病率上升的现象,我国也有研究证实在实行全民食盐加碘(Universal salt iodization,USI)后,甲亢发病率较补碘前显著增加。这一系列问题引发了社会各界对食盐加碘安全性的强烈关注和质疑。目前,高碘的危害有些已被证实。  为确保居民碘营养水平处于适宜水平,国家在“十二五”期间提出了“因地制宜、科学补碘、分类指导”的方针。从理论上讲,一个人是否补碘,补多少应以个人碘营养状况为基础,然而在实际疾病防控中基本是无法实现的。“因地制宜、分类指导”方针的实现应以外环境中的碘元素含量作为基础。尤其是在水源性高碘地区,饮用水碘对机体碘营养水平的贡献达到45%以上。因此查清居民饮用水碘的空间分布是实施因地制宜、科学补碘的前提。  研究表明,居民饮用水碘在空间上的分布存在明显的异质性和结构性。因而,探讨居民饮用水碘的空间分布特征对于碘盐供应策略的制定以及防治效果的评价等均具有重要意义。并且,要想真正实现因地制宜,科学补碘的区域性防治策略,对水碘进行空间地理区划显得尤为必要。同时,外环境中碘元素的分布与相关地质因素关系密切,探讨影响水碘分布的地质因素对于探究高水碘形成的原因意义重大。  本研究以山东省作为研究现场,综合运用空间自相关、空间“热点”分析、生态地理区划和地理权重回归等多种空间流行病学和空间统计学方法,对山东省居民饮用水碘的空间分布特征进行了系统分析,并在此基础上利用地理界限分析技术完成了山东省居民饮用水碘的空间地理区划,总结了不同区域的特征,并针对其特征制定了因地制宜的碘盐供应策略和防治措施。同时,从空间流行病学角度应用地理权重回归分析对可能影响居民饮用水碘分布的相关因素进行了探讨。  主要研究结果如下:  1.山东省居民饮用水碘的分布,在县级水平缺碘(<10ug/L)县有90个,适碘(10~150ug/L)县有31个,高碘(>150ug/L)县有19个。其中高碘县主要分布在菏泽市、德州市、聊城市和淄博市;“适碘”县主要位于济宁市、德州市、济南市、滨州市、聊城市、威海市、淄博市、烟台市、潍坊市、泰安市;缺碘县在全省普遍存在,除菏泽市、聊城市和德州市外,其余地市均有分布。  2.从地域分布来看,高碘地区主要分布在鲁西南的菏泽市和鲁西北的聊城、德州市,均处在黄河下游的冲积平原和黄泛地区;“适碘”地区主要分布在黄河沿岸、黄河故道和鲁东的沿海地区;而缺碘地区则广泛分布于鲁中南的泰山、鲁山、蒙山、沂山和胶东半岛的艾山等山区、丘陵地带。  3.县级尺度的全局空间自相关分析结果显示,从总体上来看山东省居民饮用水碘分布呈现明显的正空间自相关性(Morans I=0.52,Z=7.4,P<0.001)。局部Moran,s I指数分析结果显示,山东省有17个县(区)居民饮用水碘的局部空间自相关检验结果有的差异统计学意义(P<0.05),局部Morans I指数在0.22~1.00之间(P<0.01),且均为H-H聚集模式,包括德州市的德城区、武城县、平原县、夏津县;聊城市的东昌府区、高唐县、临清市、冠县;菏泽市的郓城县、鄄城县、东明县、牡丹区、巨野县、定陶县、成武县、曹县和单县。  4.县级尺度空间扫描分析共探测出2个聚集区域,包括20个县(区)。一个是以定陶县为中心的最强聚集区,半径为57.47km,对数似然比(log-likelihoodratio,LLR)值为36.55,P=0.001。该区域包括9个区县,分别为东明县、鄄城县、牡丹区、定陶县、曹县、郓城县、巨野县、成武县和单县。另一个是以夏津县为中心的第二聚集区,聚集半径为65.58 km,LLR=21.46,P=0.002,本区域包括11个区县,分别为德州市的夏津县、武城县、德城区、平原县、禹城市和齐河县,聊城市的冠县、临清市、高唐县、茌平县和东昌府区。分析结果与局部空间自相关的结果基本吻合。  5.乡镇尺度的全局空间自相关分析显示,山东省居民饮用水碘分布仍然呈现明显的正空间自相关性(Morans I=0.189,Z=142.603,P<0.001)。乡镇尺度的局部Morans I指数分析结果显示,山东省有373个乡镇居民饮用水碘的局部空间自相关检验结果有的差异统计学意义(P<0.05)。  6.乡镇尺度的空间扫描分析探测出2个聚集区域,包括394个乡镇。最强聚集区域以菏泽市的庄寨镇为中心,半径为107.19 km,LLR值为255.826,P值为0.001包括173个乡镇。次要聚集区域中心在德州市的滕庄镇,聚集半径为116.55km,对数似然比(log-likelihood ratio,LLR)值为166.078,P=0.001,包括227个乡镇。  7.应用空间Kriging插值方法绘制的山东省居民饮用水碘空间分布图显示,山东省居民饮用水碘分布自西向东呈现出明显的空间地理梯度。  8.结合水碘空间分布图和地理界限分析结果,将山东省划分为四个水碘地理区域,自西向东依次为鲁西南-鲁西北黄泛平原高水碘分布区(Ⅰ区)、黄河流域平原-丘陵交界区“适碘”分布区(Ⅱ)、鲁北-鲁中南-鲁东平原丘陵碘缺乏分布区(Ⅲ)、胶东沿海低山丘陵区“适碘”分布区(Ⅳ)。  9.根据不同区划区域的特征制定了相应的防治策略建议。即鲁西南-鲁西北黄泛平原区高水碘分布区(Ⅰ区),建议在该地区停供碘盐,同时加强人群碘营养状况的监测,以适时掌握人群碘营养状况的变化。特别是对于水碘含量>300ug/L的地区,需要采取改水降碘的措施。黄河流域平原-丘陵交界区适碘分布区(Ⅱ区),属于适碘地区,目前该地区仍然采取供应碘盐的策略,建议在该地区,尤其是水碘含量>50ug/L的地区,实行碘盐和非碘盐同时供应的双轨制策略,同时加强健康宣教,保证充足的碘摄入。鲁北-鲁中南-鲁东平原丘陵缺碘区(Ⅲ区):该区域为碘缺乏地区,该地区应坚决贯彻全民食盐加碘策略,要加强碘盐食用率以及碘盐合格率等指标的监测,同时加强健康教育,以防止由于缺碘造成的损害。胶东沿海低山丘陵区“适碘”区(Ⅳ区):由于该地区沿海,居民经常吃海带、鱼、虾等富碘食物,因此该地区居民的碘营养状况要高于同水碘的内陆地区。尽管该地区的水碘含量不高,本研究仍建议采取碘盐-非碘盐同时供应的双轨制供应策略。  10.一般线性回归模型分析显示,土壤类型和距黄河主干道的距离被纳入模型,R2=0.53,F=16.29,P<0.0001。与传统的一般线性回归模型相比,地理权重回归分析R2=0.63,R2adj=0.59,即在考虑变量空间自相关性的前提下,模型的拟合优度优于传统一般线性回归分析(R2=0.53)。分析显示,土壤类型和距黄河主干道的距离是影响山东省居民饮用水碘分布的主要因素。土壤类型与水碘的空间变异性在山东省绝大部分地区内呈负相关。从西到东逐渐减弱,表明土壤类型对山东省水碘含量的影响呈明显的地理梯度变异性,且在回归系数有统计学意义的范围之内,土壤类型赋值越高,水碘含量越低。距黄河主干道的距离与水碘含量的空间变异性在山东省部分地区呈现负相关,而在一部分地区呈现出正相关。两者间的回归系数自西南到西北呈现出明显的地理地图变异性,并且从总体上来讲距离黄河主干道越远,水碘含量越低。  研究结论:  1.山东省居民饮用水碘分布呈现出明显的空间自相关性,而非随机性分布。  2.山东省居民饮用水碘存在两个空间聚集热点,一个位于鲁西北的德州市和聊城市,一个位于鲁西南的菏泽市。  3.山东省居民饮用水碘的空间分布自西向东呈现出明显的空间梯度,可以进行空间地理区划。  4.将空间Kriging插值方法和地理界限分析中的Wombling方法相结合,是对地方病进行空间区划的有效方法。  5.区域化的碘盐供应措施及防治措施的制定在山东省是可行的,应根据空间地理区划区域的不同特征实施不同的防治措施。  6.土壤类型和距黄河的距离是影响山东省居民饮用水碘空间分布的两个重要因素。土壤类型为褐土的地区水碘含量显著高于其他土壤类型地区。距离黄河主干道越远,水碘含量越低。  7.本研究在一定程度上验证了山东省高水碘形成原因的假设。即山东省西部的高水碘的形成是由黄河泥沙的淤积导致碘元素的沉积所致。而东部沿海地区“适碘”区域的形成可能是由于海水入侵所致。  创新点:  1.本研究分别从县级和乡镇两个空间尺度,对山东省居民饮用水碘的空间分布特征进行了系统分析,首次阐明了山东省居民饮用水碘的空间流行病学特征。  2.首次完成了山东省居民饮用水碘的空间地理区划,并根据不同地区特点制定了因地制宜的防治策略,为区域化的防治措施的制定提供了新依据。  3.阐明土壤类型和距黄河的距离是影响水碘含量的重要因素及其地理梯度变异性特征,从空间流行病学角度证实了高水碘形成的影响因素,为探讨高水碘形成的原因提供了线索。  4.综合应用空间自相关分析、空间扫描分析、地理界限分析和地理权重回归分析等多种空间统计学方法,系统阐明了山东省居民饮用水碘分布的空间流行病学特征,为其他地方病及致病因素的空间流行病学研究提供了新思路和新方法。  不足之处:  1.由于受到资料所得限制,无法在乡镇水平探讨水碘含量与相关地质因素的关系。需进一步补充该方面的资料,在更小空间尺度上揭示水碘含量与相关因素的关系,为阐明高水碘的产生原因提供更为确切的依据。  2.本研究资料为2008-2010年进行的普查,并且样品由17地市的疾病预防控制中心进行检测,尽管实施了相应的质控措施,但不可避免的会产生混杂因素。这在一定程度上可能对结果有所影响。  3.本研究分析中未纳入人群碘营养资料,如果将居民饮用水碘资料与人群碘营养指标相结合进行空间地理区划,在此基础上制定因地制宜的防治策略更有现实意义。为此,课题组在接下来的研究中,要补充该方面资料,做更为深入的研究。
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