To evaluate the acute effects of fine particles on pulmonary function, a longitudinal study was conducted. This study was carried out for the schoolchildren (3rd and 6th grades) living in Beijing, China. Each child was provided with a mini-Wright peak flow meter and a preformatted health symptom dia...
To evaluate the acute effects of fine particles on pulmonary function, a longitudinal study was conducted. This study was carried out for the schoolchildren (3rd and 6th grades) living in Beijing, China. Each child was provided with a mini-Wright peak flow meter and a preformatted health symptom diary for 40 days, and was trained on their proper use. Participants were instructed to perform the peak flow test three times in standing position, three times a day (9 am, 12 pm, and 8 pm), and to record all the readings along with the symptoms (cold, cough, and asthmatic symptoms) experienced on that day. Daily measurement of fine particles (PM$_{10}$ and PM$_{2.5}$) was obtained in the comer of the playground of the participating elementary school for the same period of this longitudinal study. The relationship between daily peak expiratory flow rate (PEFR) and fine particle levels was analyzed using a mixed linear regression models including gender, height, the presence of respiratory symptoms, and daily average temperature and relative humidity as extraneous variables. The total number of students participating in this longitudinal study was 87. The range of daily measured PEFR was 253-501$\ell$/min. In general, the PEFR measured in the morning was lower than the PEFR measured in the evening (or afternoon) on the same day. The daily mean concentrations of PM$_{10}$ and PM$_{2.5}$ over the study period were 180.2$\mu\textrm{g}$/㎥ and 103.2$\mu\textrm{g}$/㎥, respectively. The IQR (inter-quartile range) of PM$_{10}$ and PM$_{2.5}$ were 91.8$\mu\textrm{g}$/㎥ and 58.0$\mu\textrm{g}$/㎥. During the study period, the national ambient air quality standard of 150$\mu\textrm{g}$/㎥ (for PM$_{10}$) was exceeded in 23 days (57.5%). The analysis showed that an increase of 1$\mu\textrm{g}$/㎥ of PM$_{10}$ corresponded to 0.59$\mu\textrm{g}$/㎥ increment of PM$_{2.5}$. Daily mean PEFR was regressed with the 24-hour average PM$_{10}$ (or PM$_{2.5}$) levels, weather information such as air temperature and relative humidity, and individual characteristics including gender, height, and respiratory symptoms. The analysis showed that the increase of fine particle concentrations was negatively associated with the variability in PEFR. The IQR increments of PM$_{10}$ or PM$_{2.5}$ (at 1-day time lag) were also shown to be related with 1.54 $\ell$/min (95% Confidence intervals: 0.94-2.14) and 1.56$\ell$/min (95% CI: 0.95-2.16) decline in PEFR.R.ine in PEFR.ine in PEFR.
To evaluate the acute effects of fine particles on pulmonary function, a longitudinal study was conducted. This study was carried out for the schoolchildren (3rd and 6th grades) living in Beijing, China. Each child was provided with a mini-Wright peak flow meter and a preformatted health symptom diary for 40 days, and was trained on their proper use. Participants were instructed to perform the peak flow test three times in standing position, three times a day (9 am, 12 pm, and 8 pm), and to record all the readings along with the symptoms (cold, cough, and asthmatic symptoms) experienced on that day. Daily measurement of fine particles (PM$_{10}$ and PM$_{2.5}$) was obtained in the comer of the playground of the participating elementary school for the same period of this longitudinal study. The relationship between daily peak expiratory flow rate (PEFR) and fine particle levels was analyzed using a mixed linear regression models including gender, height, the presence of respiratory symptoms, and daily average temperature and relative humidity as extraneous variables. The total number of students participating in this longitudinal study was 87. The range of daily measured PEFR was 253-501$\ell$/min. In general, the PEFR measured in the morning was lower than the PEFR measured in the evening (or afternoon) on the same day. The daily mean concentrations of PM$_{10}$ and PM$_{2.5}$ over the study period were 180.2$\mu\textrm{g}$/㎥ and 103.2$\mu\textrm{g}$/㎥, respectively. The IQR (inter-quartile range) of PM$_{10}$ and PM$_{2.5}$ were 91.8$\mu\textrm{g}$/㎥ and 58.0$\mu\textrm{g}$/㎥. During the study period, the national ambient air quality standard of 150$\mu\textrm{g}$/㎥ (for PM$_{10}$) was exceeded in 23 days (57.5%). The analysis showed that an increase of 1$\mu\textrm{g}$/㎥ of PM$_{10}$ corresponded to 0.59$\mu\textrm{g}$/㎥ increment of PM$_{2.5}$. Daily mean PEFR was regressed with the 24-hour average PM$_{10}$ (or PM$_{2.5}$) levels, weather information such as air temperature and relative humidity, and individual characteristics including gender, height, and respiratory symptoms. The analysis showed that the increase of fine particle concentrations was negatively associated with the variability in PEFR. The IQR increments of PM$_{10}$ or PM$_{2.5}$ (at 1-day time lag) were also shown to be related with 1.54 $\ell$/min (95% Confidence intervals: 0.94-2.14) and 1.56$\ell$/min (95% CI: 0.95-2.16) decline in PEFR.R.ine in PEFR.ine in PEFR.
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문제 정의
자료의 분석에 앞서 개인별로 전체 측정기간의 일별 PEFR 그래프를 작성하여 개인별 PEFR자료의 적정성을 검토하였다. 우선, PEFR의 증가경향을 나타낸 측정 시작일로부터 3일간의 자료와 그래프 상에서 보았을 때 증가경향을 보이는 기간이 극단적으로 길다고 판단 되는 자료를 적응기간으로 보고 제거하였다. 다음으로 각 개인별 측정 자료의 극단치와 이상치를 제거한 상태에서 평균값으로부터 100 이상의 차이를 나타내는 자료를 제거하였고, 100 이내의 차이를 보이는 경우라도 표준편차가 10 이내로 변동폭이 거의 없고 규칙적인 자료는 신뢰성이 떨어지는 것으로 생각하여 제거하였다.
제안 방법
PEER의 측정은 영국 Clement Clarke Int. UTD의 휴대용 peak flow meter를 사용하였으며, 제작희사에서 제공하는 측정방법을 따랐다 오전(9시), 정오(12시), 저녁(8시 이후)에 각 3회씩 측정하였으며, 오전과 정오의 측정은 담임교사의 관리하에 학생 스스로 측정하도 록 하고, 휴일의 측정과 평일 저녁때의 측정은 학부모의 관리하에 학생 스스로 측정하도록 하여, 일별 호흡 기증상(감기증상, 잦은 기침, 천식증상)을 함께 기록하도록 하였다.
우선, PEFR의 증가경향을 나타낸 측정 시작일로부터 3일간의 자료와 그래프 상에서 보았을 때 증가경향을 보이는 기간이 극단적으로 길다고 판단 되는 자료를 적응기간으로 보고 제거하였다. 다음으로 각 개인별 측정 자료의 극단치와 이상치를 제거한 상태에서 평균값으로부터 100 이상의 차이를 나타내는 자료를 제거하였고, 100 이내의 차이를 보이는 경우라도 표준편차가 10 이내로 변동폭이 거의 없고 규칙적인 자료는 신뢰성이 떨어지는 것으로 생각하여 제거하였다. 또한, 동일한 측정값이 6회 이상 반복되는 경우와 전회 측정값과 100 이상의 차이를 나타내는 자료 역시 신뢰성이 떨어지는 것으로 생각해 제거하였다.
01 mg)로 칭량하였다. 대기 중 PM«과 PNM의 농도는 포집전·후의 여지의 무게 차이를 총 포집 유량으로 나눠 산출하였다.
중간 공동연구의 일환으로, 대기오염에 의한 호흡기계 영향을 평가하기 위하여 중국 초등 학생 100명을 대상으로 PEFR에 대한 경시조사를 실시하였다. 대기오염에 대한 반응의 개인차를 고려할 수 있는 혼합모형 (mixed model)에 시계열자료의 자기상관성을 고려할 수 있는 행렬을 추가하고, 성별, 신장, 호 흡기증상유무, 기상요인(온도 및 습도)을 통제한 상태에서 미세분진 농도와 PEFR의 경시적 관련성을 분석하였다.
이에 휴교기간 중에 측정된 PEFR 자료는 다른 기 간에 측정된 자료와 비교하여 자료의 신뢰성에 대한 문제가 제기될 수 있다. 따라서 개인별 PEFR 측정자료를 검토하여(U. 연구방법 참조) 신뢰도가 의심되는 자료는 모두 제거한 후에 분석을 실시하였다. 또한 초등학생 들의 거주지는 초등학교 인근이므로, 미세분진 농도의 측정이 이루어진 초등학교와 학생들의 거주지역간에 미세분진 농도수준에는 큰 차이가 없었을 것으로 생각된다.
5)이었다. 이 sampled 유량의 조정이 불가능한 고정식으로서(제조시에 일정유량이 유지되도록 만들어졌음), 유량계 펌프의 압력이 일정한 수준으로 계속 유지되면 자동으로 유량도 일정한 수준으로 유지되므로, 측정기간 40일 동안 매일 유량계 펌프의 압 력이 일정하게 유지되는지 확인하였다. 필터는 일본 Toyo Roshi Kaisha.
자료의 분석에 앞서 개인별로 전체 측정기간의 일별 PEFR 그래프를 작성하여 개인별 PEFR자료의 적정성을 검토하였다. 우선, PEFR의 증가경향을 나타낸 측정 시작일로부터 3일간의 자료와 그래프 상에서 보았을 때 증가경향을 보이는 기간이 극단적으로 길다고 판단 되는 자료를 적응기간으로 보고 제거하였다.
본 연구는 한 . 중간 공동연구의 일환으로, 대기오염에 의한 호흡기계 영향을 평가하기 위하여 중국 초등 학생 100명을 대상으로 PEFR에 대한 경시조사를 실시하였다. 대기오염에 대한 반응의 개인차를 고려할 수 있는 혼합모형 (mixed model)에 시계열자료의 자기상관성을 고려할 수 있는 행렬을 추가하고, 성별, 신장, 호 흡기증상유무, 기상요인(온도 및 습도)을 통제한 상태에서 미세분진 농도와 PEFR의 경시적 관련성을 분석하였다.
중 양국 정부 간 환경협력위원회 제7차 회의에서 한. 중 공동연구 과제로 채택된, 환경오염의 건강 위해성 평가 연구, 의 일환으 로」。>중국 현지 기관(중국 환경과학연구원 대기환경연구소)을 활용하여, 중국의 초등학생을 대상으로 대기분진이 폐활량에 미치는 급성적 건강 영향 평가를 위하여 폐활량(PEFR)과 대기 중 미세분진(PMm PNM)의 농도에 대한 경시적 조사를 실시하였다.
중국환경 과학연구원의 협조하에 , PEFR측정 기간(40 일) 동안 매 24시간 간격으로 북경 옹화궁소학의 실 외(운동장 부근)에서 PM10 및 PM2.5를 측정하였다. PM1O 및 PM2.
초등학생들의 인적사항 및 천식 등과 같은 질병력에 대한 설문조사를 실시하였으며, PEFR 측정에 앞서 체 중, 신장 등을 측정하였다. 한편 설문서의 중국어로의 번역 및 설문서의 배포.
후에 여지를 항온(2i±rc). 항습 (45+5%) 상태에 48시간씩 보관하여 항량이 되게 한 후 일본 SHIMADZU사의 Direct Reading Balance(L- 200 SM, readability 0.01 mg)로 칭량하였다. 대기 중 PM«과 PNM의 농도는 포집전·후의 여지의 무게 차이를 총 포집 유량으로 나눠 산출하였다.
한편 설문서의 중국어로의 번역 및 설문서의 배포. 회수는 중국 환경과학연구원 (中國環境科學硏究院)의 협조하에 이루어졌으며, 설문서의 작성은 학생들의 학부모가 작성하는 것을 원칙으로 하였다.
대상 데이터
PEFR 측정기간 동안의 조사대상 지역의 기상자료(기온, 상대습도 및 해면 기압)는 중국 환경과학연구원으로부터터 제공받았다.
5를 측정하였다. PM1O 및 PM2.5의 포집에는 중국 Beijing Dike Electromechanical Company의 TSP-PM10-PM2.5-2- type Medium Flow Rate Particulate Matters Sampler 2대가 이용되었으며, 유량은 각각 78.37〃min(PMio)과 77.07 〃min(PM2.5)이었다. 이 sampled 유량의 조정이 불가능한 고정식으로서(제조시에 일정유량이 유지되도록 만들어졌음), 유량계 펌프의 압력이 일정한 수준으로 계속 유지되면 자동으로 유량도 일정한 수준으로 유지되므로, 측정기간 40일 동안 매일 유량계 펌프의 압 력이 일정하게 유지되는지 확인하였다.
조사에 참여하였던 학생들의 수는 총 100명이었으나, 이 중 13명의 자료를 자료의 적정성 등의 문제로 제거하였으며, 최종적인 자료분석에는 총 87명의 자료만을 이용하였다.
중국 북경시(北京市) 소재 옹화궁소학(雍和宮小學) 3, 6학년 학생 100명을 대상으로, 2003년 3월 25일~5월 3일까지 40일간 PEFR 조사를 실시하였다.
데이터처리
1, SAS Institute, USA) program을 이용하여 수행하였으며, 미세분진 농도와 기상 상태 간의 상관성을 파악하기 위하여 상관분석 (correlation analysis)을 수행하였다. PEFR과 미세분진의 경시적 관련성은 일평균 PEFR을 종속변수(dependent variable)로 하고, 성별, 신장, 일별 호흡기 증상 여부, 일 평균 기온 및 상대습도, 일별 PM10 또는 PM25 농도를 독립변수(independent variable)로 하는 혼합 선형회귀모델(mixed linear regression model)'》에 의하여 분석하였다.
모든 자료에 대한 기초통계량의 산출과 조사대상 초 둥 학생들의 개인 특성 및 PEFR 측정 결과에 대한 X2- test, t-test 등은 SAS(Statistical analysis system, version 8.1, SAS Institute, USA) program을 이용하여 수행하였으며, 미세분진 농도와 기상 상태 간의 상관성을 파악하기 위하여 상관분석 (correlation analysis)을 수행하였다. PEFR과 미세분진의 경시적 관련성은 일평균 PEFR을 종속변수(dependent variable)로 하고, 성별, 신장, 일별 호흡기 증상 여부, 일 평균 기온 및 상대습도, 일별 PM10 또는 PM25 농도를 독립변수(independent variable)로 하는 혼합 선형회귀모델(mixed linear regression model)'》에 의하여 분석하였다.
성능/효과
1. 북경지역 초등학생들에 대한 40일간의 PEFR 측정 결과, 3학년은 253 〃min~438 까지의 분포를 나타 내었으며, 6학년은 297〃min~501〃min까지의 분포를 나타내었다. 성별로는 3학년의 경우에는 남학생들이 여 학생들보다 높게 나타났으나, 6학년의 경우에는 이와는 반대로 여학생들이 남학생들에 비해 높게 나타났다.
2. PEFR 측정기간 동안의 평균 PM10 및 PM25 농도 는 각각 180.2 gg/rn3 및 103.2 μg/廿로 나타났고, PM10 농도의 경우 총 측정일인 40일중 57.5%에 해당하는 23일이 우리나라 대기환경기준 및 NAAQS의 일 평균농도인 150[回廿을 초과하였다. PM|(중 PMm가 차지하는 비율은 평균 57.
3. PEFR과 개인요인(성별, 신장, 체중, 연령, 일별 호 흡기증상여부)간의 관련성을 분석한 결과, 신장 1 on 증가시 PEFR이 3.91 Z/min 커지는 것으로 나타났으며, 호흡기증상.이 있을 경우 PEFR이 2.
자료분석에 이용된 87명의 학생들에 대한 개인특성 은 Table 1과 같으며, 학년별로는 3학년이 47명(남아- 24명, 여아-23명), 6학년이 40명(남아-15명, 여아-25명) 이었다. 3학년 학생의 경우, 연령 및 신장은 남학생에 비해 여학생에게서 높게 나타났으나, 체중은 남학생에게서 다소 높게 나타났다. 한편 6학년 학생의 경우에는 연령, 신장, 체중 등 모든 항목에서 여학생이 남학생보다 높게 나타났다.
4. 개인요인(성별, 신장, 일별 호흡기증상여부)과 기상 요인(일별 기온 및 상대습도)을 통제하고, 시계열 자료의 자기상관성 및 개인차를 고려하여 일별 PEFR과 미 세분진(PM„)또는 PM2.5)농도간의 관련성을 분석한 결과, PM|(과 PM2.5 모두 3일 전의 농도를 제외하고는 미세먼지 농도의 증가에 따른 PEFR의 유의한 감소경향을 나타내었다(p<0.05). 특히 하루전날의 PM]。과 PM2.
PM10 및 PM25 농도의 일별 변화는 유사한 양상을 나 타내었지만, PM®에 비하여 PM, 0 농도의 변동폭이 큰 것으로 나타났다. PM*중에서의 PM25의 비율은 평균 57.30%(44.09%~77.04%)로 나타나, 조사지역 대기 중 PMm의 상당부분이 PNM로 구성되어 있음을 나타내었다.
1과 같다. PM10 및 PM25 농도의 일별 변화는 유사한 양상을 나 타내었지만, PM®에 비하여 PM, 0 농도의 변동폭이 큰 것으로 나타났다. PM*중에서의 PM25의 비율은 평균 57.
PM](과 PM:”와의 상관성은 Fig. 2와 같으며, PMIO농도가 lHg/nW 증가할 때 PM2.s 농도는 0.59 Hg/m3 증가하는 것으로 나타났다(p<0.05).
PM„과 PM2.5 모두 3일 전(at 3-day time lag)의 농도를 제외하고는 미세먼지 농도의 증가에 따른 PEFR 의 유의한 감소경향을 나타내었다(p<0.05). 특히 하루 전날의 PMk과 PM2.
미세분진 농도와 기상요인간의 상관분석 결과는 Table 4와 같다. PM„과 PM2.5 모두 상대습도와는 유의한 정상관 관계를 나타내었고, 해면기압과는 유의한 역상관 관계를 나타내었다.
본 연구는 중국 북경시 옹화궁소학의 학생 100명을 대상으로 한, 일별 PEFR과 미세분진농도간의 경시적 관련성에 관한 연구였으며, 혼합모형 (Mixed Model)에 의한 시계열 분석결과 PMw과 PM2.5 모두 3일 전의 농도를 제외하고는 미세먼지 농도의 증가에 따른 PEFR 의 유의한 감소경향을 나타내었다(p《L05). 특히 하루 전날의 PMk과과 PM25 농도가 증가할 때 PEFR의 감소 경향이 가장 큰 것으로 나타났으며, PMw과 PM25 농 도의 IQR(각각 91.
중국 북경시 옹화궁소학의 학생들을 대상으로 한 PEFR과 PM, o 및 PM25 농도간의 경시적 관련성 분석 에 앞서, PEFR과 개인요인(성별, 신장, 체중, 연령, 일별 호흡기증상여부)의 관련성을 검토하여 최종적으로 선택한 혼합회귀모형은 Table 5와 같다. 신장 1 cm 증 가시 PEFR이 3.91 Z/min 커지는 것으로 나타났으며, 호 흡기증상이 있을 경우 PEFR이 2.25 //min 적어지는 것으로 나타났다. 한편 성별의 경우 유의한 결과를 나타내지는 않았으나, 많은 선행연구에서 그 영향이 이미 밝혀진바, w, 본 모형에서 제외시키지 않았다.
2 Rg/n?이었으며, PM, 0 농도의 경우 총 측정일인 40일 중 57.5%에 해당하는 23일이 우리나라의 대기환경기준 및 중국 국가대기질기 준(National Ambient Air Quality Standard, NAAQS) 의 일평균농도인 ISOHg/n?을 초과하여, 측정기간동안 조사지역의 PM, o 오염수준은 매우 높은 수준인 것으로 나타났다. 한편, PMio과 PM25 농도의 IQR(Inter- quartile Range)는 각각 91.
성별로는 3학년의 경우에는 남학생들이 여 학생들보다 높게 나타났으나, 6학년의 경우에는 이와는 반대로 여학생들이 남학생들에 비해 높게 나타났다. 측 정시점별로는 3, 6학년 남학생과 여학생 모두 정오시간 대(noon)의 측정결과가 가장 높게 나타났다.
05). 측정시점별로는 3, 6학년 남학생과 여학생 모두 정오시간대(noon)의 측정결과가 아침이나 저녁시간 대에 비해 상대적으로 높게 측정되는 경향을 나타내었다.
05). 특히 하루 전날의 PMk과 PM2.5 농도가 증가할 때 PEFR의 감소 경향이 가장 큰 것으로 나타났으며, PMk과과 PMm 농도 의 IQR 증가에 따른 PEFR 감소량은 각각 1.54 Z/min (95% C.I. : 0.94-2.14), 1.56 //min(95% C.I. : 0.95-2.16)이었다.
후속연구
대기오염에 의한 호흡기 영향은 급성 및 만성 영향으로 구분할 때, 이 폐활량의 단면연구는 만성적인 영향을 분석할 수 있는 장점을 가진 반면, 대기오염과 건강 피해의 관계를 평가하는데 영향을 줄 수 있는 혼란요 인을 적절히 통제하기 어렵다는 제한점이 있다.罗
본 연구는 우리나라 연구진이 중국 현지의 연구진과 공동으로 중국 현지의 대기오염도 및 초등학생들에 대한 폐활량 등의 건강상태를 직접 조사한 최초의 것으 로, 앞으로 이와 같은 자료가 계속 축적되면 중국의 부 유분진 및 황사가 호흡기 건강에 미치는 영향에 대한 정량적인 평가가 가능할 것이고, 이들 평가 자료의 축 적을 통하여 중국, 우리나라, 더 나아가 동북아 대기질 관리에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.
이상의 결과 미세분진 농도의 증가에 따른 PEFR의 유의한 감소경향을 확인할 수 있었으나, 본 연구는 매우 소규모의 초등학생(총 100명)을 대상으로 실시한 연구이므로 PEFR과 미세분진 농도간의 관련성을 제시하는데 한계가 있다. 앞으로의 연구에서 더 많은 학생들을 대상으로 한 추가적인 연구를 통하여, 황사 및 분진에 의한 호흡기 건강영향을 제시할 수 있을 것으로 생각되며, 본 연구는 대기환경기준의 검토, 대기환경정책의 수립 및 평가 등에 참고자료로 활용될 수 있을 것이며, 궁극적으로 대기오염에 의한 건강피해를 예방하는데 기여할 수 있을 것이다.
이상의 결과 미세분진 농도의 증가에 따른 PEFR의 유의한 감소경향을 확인할 수 있었으나, 본 연구는 매우 소규모의 초등학생(총 100명)을 대상으로 실시한 연구이므로 PEFR과 미세분진 농도간의 관련성을 제시하는데 한계가 있다. 앞으로의 연구에서 더 많은 학생들을 대상으로 한 추가적인 연구를 통하여, 황사 및 분진에 의한 호흡기 건강영향을 제시할 수 있을 것으로 생각되며, 본 연구는 대기환경기준의 검토, 대기환경정책의 수립 및 평가 등에 참고자료로 활용될 수 있을 것이며, 궁극적으로 대기오염에 의한 건강피해를 예방하는데 기여할 수 있을 것이다.
중국 현지에서 대기오염도 및 폐활량을 직접 조사한 이 연구는 국내에서는 최초로 시도된 것으로, 앞으로 자료가 축적되면 중국의 부유 분진 및 황사가 호흡기 건강에 미치는 영향에 대한 정량적인 평가가 가능할 것이고, 이들 평가 자료는 중국, 우리나라, 더 나아가 동 북아 대기 질 관리의 중요한 근거자료가 될 수 있을 것이다.
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