基于蒙特卡洛模拟法的中国儿童血铅水平及其变化趋势研究

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目的:1、基于蒙特卡洛模拟法(Monte Carlo simulation,MCS)建立模型以描述中国儿童血铅水平(Blood lead levels,BLLs)及其变化趋势,并验证该模型的可靠性和准确性;2、研究近三十年来中国118岁儿童的平均血铅水平及其时间变化趋势;3、探讨中国儿童血铅水平与地区、年龄、性别等因素的关系;4、为政府制定更具有针对性的防铅控铅政策提供科学依据。方法:1、建模及验证:组合使用Excel 2019中的多个函数公式建立模型,使该模型可基于已知的算数均值(Arithmetic Mean,AM)、几何均值(Geometric Mean,GM)以及标准差(Standard Deviation,SD)、几何标准差(Geometric Standard Deviation,GSD)随机返回符合相应概率分布的估计量。利用中国疾病预防控制中心(Chinese Center for Disease Control and Prevention,CDC)提供的儿童血铅数据(本数据尚未发表)进行可靠性与准确性验证。使用变异系数(Coefficient of Variation,CV)评估该模型的可靠性,CV小于5%时认为该方法可靠。使用以前的数据分析方法——公式法(Formula Method,FM)以及本模型分别计算几何均值,并将其与金标准值比较,评估该模型的准确性。2、使用关键词“中国儿童”和“血铅”,分别在中国知网、万方、维普以及Pubmed上进行文献检索,按照设定好的纳入排除标准筛选文献,提取均值、标准差、样本量等数据并将其代入蒙特卡洛模拟模型生成原始数据近似值。3、按照年份、省份、性别、年龄进行分组,利用蒙特卡洛模拟法生成各个组别的原始数据近似值,以几何均值±几何标准差(GM±GSD)的形式表示各个组别中国儿童的血铅水平。4、收集美国国家健康与营养调查(Nation Health and Nutrition Examination Survey,NHANES)和加拿大第五次环境污染物生物监测报告中关于儿童血铅水平的数据,将蒙特卡洛模拟法求得的中国儿童血铅水平与之比较,以评估中国儿童的BLLs与某些发达国家儿童的水平差异。结果:1、建立蒙特卡洛模拟模型:=MAX(0.14,NORM.INV(RAND(),AM,SD))和=MAX(0.14,LOGNORM.INV(RAND(),LN(GM),LN(GSD))。该模型的CV值随模拟次数增多而降低,当模拟次数达到20次时,CV值降低至5%,此时认为该模型可靠。在三种不同情境下验证发现,相比公式法求得的几何均值,该模型均可得到更靠近金标准值的结果。其中在合并10份分布差异极大的数据时,该模型可将准确度提高接近一倍,因此该模型具有更高的准确性。2、1991年到2020年,中国118岁儿童的总体血铅水平以及血铅异常率(Abnormal BLLs rates)均随时间呈现明显的下降趋势。其中,儿童的血铅水平从19911995年的88.74μg/L(GSD=4.09)下降到了20162020年的27.32μg/L(GSD=4.18);血铅水平高于100μg/L的比例从19911995年的65.7%下降到了20162020年的2.2%,高于50μg/L的比例从87.3%下降到了35.1%。3、云南、贵州、山西、黑龙江等省份的儿童血铅水平较高,而内蒙古、宁夏回族自治区、海南等省份的儿童血铅水平则处于低水平;除湖南、山西外,我国大部分省份儿童血铅水平总体呈现下降趋势,湖南省的儿童血铅水平在2011年前呈现上升趋势,山西省的儿童血铅水平则在2011至2020年间出现反弹。此外,北京市的儿童血铅水平在2000年之后大幅度降低。4、三十年来,118岁中国男孩总体血铅水平为44.03μg/L,女孩为41.32μg/L,男孩血铅水平显著高于女孩(P<0.001);男孩和女孩的血铅水平均随时间呈现下降趋势;近五年,仍有32.7%的男孩和30.7%的女孩其血铅水平在50μg/L到100μg/L之间,2.9%的男孩和2.4%的女孩其血铅水平高于100μg/L。5、13岁组、46岁组、7岁及以上组儿童的血铅水平分别为42.04、52.88、50.49μg/L;5岁以前,儿童血铅水平随年龄增大而增大,5岁之后则逐渐降低,这一点与美国、加拿大儿童的血铅水平均随年龄增长而不断降低不同;各年龄组的中国儿童血铅水平均随时间呈现出明显的下降趋势。6、美国、加拿大的儿童血铅水平呈现出与中国儿童相似的时间趋势,然而,前两者儿童的血铅水平在任意年龄段均远远低于中国儿童。结论:1、相比公式法,蒙特卡洛模拟法更可靠、准确性更高,在进行此类儿童血铅水平研究时具有进步意义。2、近三十年来,中国儿童血铅水平呈现出持续下降的趋势,然而,其仍远远高于美国、加拿大儿童,因此,制定更具有针对性的防铅控铅政策仍具有重大的公共卫生学意义。3、不同省份的儿童血铅水平差异巨大,应因地制宜,一地一策;男孩血铅水平显著高于女孩;35岁儿童更容易受到环境铅暴露的危害,应加强这一年龄段儿童的铅防护。
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