CC BY
52
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ &ш\
УДК519.713: 504.064
КОМПЛЕКСНА ЕКОЛОГО-ГІГІЄНІЧНА ОЦІНКА СТАНУ АНТРОПОГЕННО-НАВАНТАЖЕНИХ ТЕРИТОРІЙ ЗА КОНЦЕПЦІЄЮ КОРПОРАЦІЙНОЇ ЕКОЛОГО-ГІГІЄНІЧНОЇ СИСТЕМИ
КОЗУЛЯ Т.В., М’ЯСОЄДОВ В.В.,
ЩЕРБАНЬ М.Г., КОЗУЛЯ М.М._________________
Аналізується комплексна оцінка еколого-гігієнічної якості навколишнього середовища. Розглядається питання врахування екологічної і медико-гігієнічної складової у визначенні ризику для здоров’я населення.
Вступ
Проблема пошуку, розробки й використання ефективних та адекватних методик оцінки антропогенного впливу довкілля на території проживання населення - важка задача з багатьох чинників.
Відомо, що здоров’я населення безпосередньо залежить від санітарного та екологічного стану території, на якій проживають люди, та їх способу життя. Епідеміологічні дослідження останніх років вказують на високу розповсюдженість захворювань на екологічно-несприятливих територіях [1, 2].
Доказано, що негативний вплив на здоров’я населення техногенного забруднення нелегко виявити із безлічі діючих антропогенних факторів. У цьому аспекті велике значення має методика оцінки ситуації, яку використовують науковці та фахівці.
За даними експертів ВОЗ рівень популяційного здоров’я на 18-20% залежить від стану навколишнього середовища, у регіонах України - на 4050%.
Доведено, що фактор навколишнього середовища може відігравати різноманітну роль в етіології захворювання, а саме: він може бути як етіологічним, так і причинним, який практично повністю визначає розвиток конкретного специфічного захворювання. Зараз приблизно 20 хронічних захворювань населення достатньо аргументовано вважають наслідком впливу екологічних факторів, які можуть зумовлювати віддалені наслідки (мутагенна, канцерогенна, гонадотоксична, терантогенна, ембріо-токсична та атеросклеротична дія) та відігравати модифікуючу роль, тобто змінюв ати клінічну картину та погіршувати перебіг хронічної хвороби.
У населення, що проживає в умовах інтенсивного забруднення, зростає не тільки загальне число первинної захворюваності, але й число вперше виявлених випадків захворювань органів дихання - на 12% (в тому числі хронічний бронхіт на 47%), гіпертонічної хвороби на 67%, хвороб нервової системи - на 29%, системи кровообігу - на 37%, туберкульозу - на 45%.
Посилення за останні роки впливу природно-антропогенних факторів на функціонув ання водних і наземних екосистем створює екологічну небезпеку не лише їх розвитку, але й існуванню самої людини, оскільки токсичний вплив техногенних факторів прогностично несприятливий майже для всіх систем організму: імунної (вторинні імуннодефіцитні стани), серцево-судинної (міокардіопатії), ендокринної (гіперплазія щитоподібної залози), ЦНС (гіпоксичні енцефалопатії), сечовидільної (дисметаболічні нефропатії), нейроендокринної та репродуктивної.
У зв’язку з наведеним пошук, відпрацювання та впровадження у практику нових ефективних методів оцінки санітарного та екологічного стану територій проживання населення є досить актуальною проблемою сучасності.
1. Мета та задачі дослідження
Метою роботи є визначення ефективності методології комплексного еколого-гігієнічного стану антропоген-но-навантаженої території на основі використання концепції корпораційної еколого-гігієнічної моделі системи (КЕГС). Для практичного використання запропонованої методики поставлені такі задачі:
1) дати еколого-гігієнічну оцінку рівню небезпеки техногенного впливу на екосистему з боку соціально-економічної системи (СЕС, території проживання населення) із застосуванням імовірнісно-ентропійних характеристик і ризик-визначень;
2) встановити рівень ступеня ризику для здоров’я відповідно до імовірнісно-ентропійної оцінки еколо-го-гігієнічних параметрів;
3) визначити ефективні заходи з проблеми управління еколого-гігієнічною безпекою з метою забезпечення санітарного й екологічного благополуччя та безпеки навколишнього середовища.
2. Методика дослідження і аналіз результатів
Остаточний висновок про реальний ступінь напруженості медико-екологічної ситуації, пов’язаної із забрудненням довкілля, складається з урахуванням міграції шкідливих хімічних речовин по ланцюжках (довкілля - вода - людина, довкілля - атмосфера -людина, довкілля - сільгосппродукція - людина). Саме ці складові структурують у вигляді інтеґру-вального об’ єкта, що містить три самостійні складові системами, зв’язок між якими формує внутрішнє середовище об’єкта дослідження і зв’язок з довкіллям.
РИ, 2012, № 2
75
Визначення геохімічно-трансформаційної міграції досліджуваних у роботі полютантів зроблено на основі висновків, отриманих внаслідок власних досліджень екологічного стану долинних ландшафтів р. Сіверсь-кий Донець з урахуванням даних рентгенофазового аналізу (РФА) ґрунтів цієї місцевості та численних різнопланових літературних даних. Для прикладу взяті середні чисельні значення вмісту важких металів (ВМ) у ґрунтах, проби яких відбиралися в осінній і весняний періоди на території Зміївського району з 6 постійних і 16 контрольних точок спостереження протягом 1994 - 2004 рр., що склало з урахуванням паралельного аналізу близько 400 зразків і 10800 елемент-визна-чень [5-7].
Запропонована концепція систем-системних досліджень вимагає імовірнісно-ентропійний аналіз змін у корпораційній моделі об’єкта за схемою еколого-санітарно-гігієнічного оцінювання, яка передбачає незалежну характеристику фактичного стану системи, виникнення порушень і імовірності формування факторів ризику (рис. 1).
За результатами імовірнісно-ентропійного аналізу визначається рівень відповідності стану екологічним вимогам безпеки - RRekon , ймовірність порушення за невідповідністю санітарно-гігієнічним нормам -RRecol, ентропія вірогідності трансформаційних змін у потоці надходжень в довкілля, що є основою встановлення ймовірності впливу з боку еколого-економ-
ічної системи на біологічні об ’ єкти і людину - RR soz
з визначенням ризику екологічних зрушень
Risk = f(RRekon,RRsoz,RRecol) (рис. 2).
Відповідно до застосованого імовірнісно-ентропійно-го ризик-підходу виявлені суттєві ризикові чинники джерела техногенного навантаження і ефект негативного впливу (зниження рівня здоров’я за певними видами захворювань), що є основою встановлення зв’язку між причиною екологічних порушень і меди-ко-гігієнічними наслідками для визначення управління екологічною якістю даного об’ єкта згідно з ризик-
оцінкою Risksoz,health = f (RR ekon ,RR ecol) . Для еко-
лого-гігієнічної характеристики стану виділеної території дослідження має вигляд (рис. 3).
Запропонований комплексний підхід незалежного формування ризик-оцінки з використанням особливостей функціонування систем в корпораційному об’ єкті дозволяє визначити на макрорівні пріоритети джерел виникнення негативних потоків впливу, встановити обмеження для вагомодіючого фактора небезпеки з урахуванням позитивних трансформацій і таким чином зекономити ресурси і досягти бажаного результату. При даному підході знижується необхідність жорсткого обмеження соціально-економічного розвитку, оскільки передбачено рішення правильного сполучення складових техногенної сфери, що дозволяє досягти екологічно приємної дії на зовнішнє середовище.
Реалізація даного підходу використана для оцінки екологічного стану території Дергачівського району,
Рис. 1. Схема алгоритму оцінки стану КЕГС на основі імовірнісно-ентропійного підходу: Е, - випадкова величина, приймає значення (x1,x2,...,xn) з ймовірністю (p1,p2, . ,pn); р - випадкова величина, приймає значення(у1,У2,.. ,Ут) з ймовірністю (,q2,...,qm) Pij — ймовірність сполучення подій \ = xpn = yj; s-ентропія стану систем; In — початковий стан; *— визначення S за умови In =0
76
РИ, 2012, № 2
де фактором негативної дії на соціально-екологічну систему є полігон твердих побутових відходів. Визначення ризику екологічної небезпеки з ідентифікацією його у вигляді оцінки ризику здоров’ю здійснено на основі імовірнісно-ентропійного аналізу негативного впливу техногенних чинників і трансформаційних змін у речовинному потоці в межах встановленої КЕГС [3,
9].
У даній роботі запропоновано методологію оцінки екологічної безпеки відповідно до еколого-гігієнічно-го підходу за імовірнісно-ентропійним і ризик-аналі-зом (див. рис. 2, 3) на прикладі обробки даних комплексного моніторингу Зміївського району.
Етапність еколого-гігієнічного аналізу на основі імов-ірнісно-ентропійних характеристик відповідає послідовності реалізації алгоритму за рис. 2 з урахуванням визначення ризик-оцінок за рис. 3.
I. Формування корпораційної моделі, вихідних термодинамічних потоків: характеристика джерел впливу, дії негативного фактору, ризику зрушень
Згідно з запропонованим підходом модель аналізу надають у вигляді корпораційного утворення (рис. 4), за якою проводиться незалежна еколого-гігієнічна оцінка складових систем з метою встановлення вагомих техногенних чинників екологічних невідповідностей і створення небезпечних умов життєдіяльності для людини. За методологією еколого-гігієнічної оцінки (див. рис. 3) рівень відповідності екологічним вимогам безпеки економічної складової визначається відносною оцінкою порушень екологічної рівноваги за даними екологічного моніторингу промислово-енергетичних виробництв Зміївського району.Відпов-ідно до аналізу надходжень техногенних елементів у природне середовище вважають небезпечними «продуктами» промислових підприємств хімічні елементи: цинк Zn, мідь Cu, кадмій Cd, ртуть Hg, свинець Pb, срібло Ag, ванадій V, олово Sn, хром Cr, нікель Ni. За інформацією дозволу ГДВ Зміївської ДРЕС і паспортними даними району визначено перелік надходжень забруднюючих речовин у ґрунти середньої течії р. Сіверський Донець як продуктів техногенезу певних виробництв [10]:
Рис. 2. Схема імовірнісно-ентропійного ризик аналізу стану систем-системних об’єктів:
----► - термодинамічні зв’язки в об’єкті дослідження, —► - інформаційні зв’язки,
■■■■►- інформаційно-управляючі зв’язки
Рис. 3. Схема імовірнісно-ентропійної ризик-оцінки еколого-гігієнічного гомеостазу об’єкта
РИ, 2012, № 2
77
1) виробництво енергії вугільними ТЕС - Se, As (стоки), Zn, Hg ;
2) стоки, побутові відходи -
Zn, Cu, Cd, Hg, Pb, Ag, Bi, Mo, Cr ;
3) транспорт - Zn, Pb ;
4) машинобудівні виробництва - V, Hg, Ag;
5) виробництва залізобетонних конструкцій - V, Pb ;
6) землеробство - Zn, Cu, Pb, As, Co .
За даними екологічного паспорту Зміївського району серед поширених інгредієнтів при екологічному спостереженні за станом атмосферного повітря названі PbO і зола, яка є продуктом спалювання вугілля і містить перев ажно неорганічні інгредієнти [11]. Т аким чином, визначені складові техногенного потоку надходжень в еколого-соціальну складову КЕГС.
II. Екологічний стан природних систем: оцінка забруднення, екологічний ризик
1) Для ґрунтів як індикаторної екосистеми розраховані за допомогою Microsoft Office Excel 2003 індекси забрудненості IZ інгредієнтів техногенних надходжень, які взяті за основу для імовірнісної оцінки порушень екологічної безпеки на дослідженій території (Р) (проаналізов ані усереднені значення концентрацій хімічних елементів у шести точках спостережень за період 1999-2009 рр.) (табл.1):
IZi = Ci /ГДКі , (1)
де Ci - фактична концентрація і-го елемента забруднюючого потоку; ГДК i - граничнодопустима концентрація і-го елемента забруднюючого потоку.
2) Згідно зі схемою рис.3 (2) визначають ймовірності відхилення поточного значення усередненого значення IZi для зазначених вище хімічних елементів від
Таблиця 1
Розраховані індекси забруднення ґрунтів ВМ відповідно до їх фонових значень
Місце відбору проб Важкі метали Фація зниженої ділянки центральної заплави Фація вирівняної ділянки центральної заплави Фація заболоченого сторичного зниження Фація високої заплави при-терасового шву борової тераси Фація центральної заплави, 30м від води Фація вершинної частини кучугур борової тераси
Zn (цинк) 0,67 1,02 1,14 0,27 0,92 0,78
Co (кобальт) 0,88 0,69 0,50 0,63 1,25 0,63
Ni (нікель) 8,70 4,35 1,30 0,26 4,35 0,57
Pb (свинець) 3,00 1,10 3,00 1,20 3,00 1,40
Sr (стронцій) 1,28 0,85 0,73 0,40 1,77 0,54
Cu (мідь) 2,17 2,22 3,04 1,30 2,17 1,61
Cr (хром) 2,13 2,13 2,13 0,64 2,13 1,06
V (ванадій) 2,38 2,38 2,38 1,67 2,55 1,21
Mo (молібден) 1,61 1,61 1,29 1,61 3,23 1,61
Системна модель територіального об’єкта з еколого-гігієнічної оцінки якості
Рис. 4. Схема аналітичної моделі оцінки еколого-гігієнічної якості довкілля (модель КЕГС)
78
РИ, 2012, № 2
мінімально зафіксованого за формулами (розрахунки виконані у MathCAD 11):
сті
(х) =
lenght(X )-1
Z (Xi -1)2
i=0
lenght(X)-1
(2)
P(X, x1, x2) =
л/2-лст(х)
-1.erfҐ 1^/2 (-x2 +(m)n(X)))
2 (2 ст(х) ) 2
V2ct(x)+і • erf Г —Л (- x1 +mi(X))
w 2 (2 ст(х)
x — V2ct(x) 2
x
де Х - значення IZ у просторі визначень; xi = mean(X), x2 = max(X)- відповідно середнє і максимальне значення IZ для інгредієнта надходжень (міграційно-трансформаційного техногенного потоку).
Відповідно до імовірнісної оцінки порушень екологічної безпеки на дослідженій території (Р) аналізують прогнозні трансформаційні зміни у потоці ВМ ґрунту ((3) рис. 3) у вигляді розрахованої ентропії порушень
виду: S(p)= lnP(X, xi,x2).
Таким чином, формують інформаційну основу для оцінки ризику впливу (RRekon) (табл. 2).
Встановлено, що важкі метали, потрапляючи у ґрунт у вигляді оксидів, сульфідів, елементної форми, у ґрунтовому розчині переходять в іонні форми: Zn2+, Co2+, Ni2+, Pb2+, Sr2+, Cd2+, Cu2+, CrO42-, Cr2O72-, VO3-, V2O74-, VO43-, створюючи так званий хіміко-трансформаційний потік. Структура (W) і співвідношення макроречовин (x є х) у ґрунті створюють
певне рН середовища, що регулює міграційні можливості полютантів за рахунок процесів утворення малорозчинних сполук, ймовірність появи яких визначена відповідно до термодинамічного аналізу за апріорною інформацією і значеннями (високо від’ємними) ентропії і підтверджена РФА [7, 8]. Акумулятивна здатність макроскладу ґрунтів виявляється відносно катіоногенів, оскільки частинки ґрунту мають від’ємний заряд.
«Активна» негативна дія на екологічний стан довкілля техногенних елементів визначається оцінкою техногенного впливу на еколого-соціальну складову КЕГС
(RRecol) ((4) рис. 3).
Ризик дії забруднюючого елемента визначається на основі оцінки інформаційній ентропії:
Risk = S = -P(X, xi, x2) • ln[p(X, xi, x2)]. (3)
3) Величина ризику впливу (Risk ) пов’язана з імовірністю відхилення техногенного навантаження від допустимих нормативних значень (PP(X, x11, x2)), що визначається відповідністю концентрації надходжень речовин їх ГДК (див. формулу 1), і розраховується відповідно до інформаційної ентропії (SS) за такими формулами:
Risk = SS = -PP(X,xii,x2)• ln[PP(X,xii,x2)], (4)
PP(X, xii, x2) =
•n/2 • пст(х)
zierf Г —Л(- x2+1 2 [ Г2 ст(х)
x — л/2ст(х)+ — erf Г -V2 ( x(1 + — |x
2 w 2 (2 ст(х)
x — V2ct(x) 2
де xii = min(x) - мінімальне значення IZ.
Таким чином, еколого-економічна імовірнісно-ент-ропійна ризик-оцінка якості навколишнього середовища надається у вигляді такої результуючої таблиці визначень (табл. 3, рис. 5).
Апріорі відповідно до значень S(P) встановлена вірогідність взаємозв’язку між катіоногенами і аніо-ногенами у термодинамічному потоці, що відповідає самовільному перебігу процесів з утворенням нероз-чиннихсполук в геохімічному середовищі [10, 11].
Імовірнісно-ентропійні розрахунки підтверджуються аналітичними результатами обробки даних (Statistica 6.0 (рис. 5)) і аналізом фазового стану ґрунтів [6-8].
Аніоногенні форми важких металів за експериментальними даними РФА утворюють оксидовмісні кислотні залишки, що здатні поєднуватися з катіонами
Таблиця 2
Імовірнісно-ентропійна оцінка порушень природного стану ґрунту за рівнем впливу ВМ
Елементи Індекси забруднення ґрунту, IZ Імовірність відхилення від Ентропійна оцінка стану
ідентифікації мінімально встановленого ВМ у міграційному потоці
забруднення впливу P S(P)
Zn 0,67; 1,02; 1,14; 0,27; 0,92; 0,78 0,062 -2,78
Co 0,88; 0,69; 0,5; 0,63; 1,25; 0,63 0,193 -1,644
Ni 8,7; 4,35; 1,3; 0,26; 4,35; 0,57 0,188 -1,674
Pb 3,0; 1,1; 3,0; 1,2; 3,0; 1,4 0.129 -2,047
Sr 1,28; 0,85; 0,73; 0,40; 1,77; 0,54 0.133 -2,02
Cu 2,17; 2,22; 3,04; 1,3; 2,17; 1,61 0,161 -1,84
Cr 2,13; 2,13; 2,13; 0,64; 2,13; 1,06 0,068 -2,689
V 2,38; 2,38; 2,38; 1,67; 2,55; 1,21 0,085 -2,46
Mo 1,61; 1,61; 1,29; 1,61; 3,23; 1,61 0,243 -1,413
РИ, 2012, № 2
79
металів і утворювати нерозчинні солі, які акумулюються в ґрунтах і зменшують міграційні здатності техногенних елементів: Zn2V2O7, Zn3(V O4)2, Zn(V O3)2, Pb(VO3)2, 4PbOxV2O5, Pb3(VO4)2, PbCrO4, PbCr2O7, SrCrO4, SrCr2O7, Sr(VO3)2, N12V2O7 [7, 8].
Regression Summary for Dependent Variable: Zn (Soils3.sta) R= ,99902747 R?= ,99805589 Adjusted R?= ,99416768 F(2,1)=256,69 p<,04409 Std.Error of estimate: ,01608
N=4 Beta Std.Err. of Beta B Std.Err. of B t(1) p-level
Intercept 0,025242 0,020767 1,21546 0,438282
Cr 1,380337 0,09053! 1,70685( 0,111954 15,24601 0,04169'
V -0,466556 0,090538 -0,848394 0,164635 -5,15318 0,122023
N=4 Regression Summary for Dependent Variable: Ni (Soils3.sta) R= ,95071851 R?= ,90386569 Adjusted R?= ,85579854 F(1,2)=18,804 p<,04928 Std.Error of estimate: ,04580
Beta Std.Err. B Std.Err. t(2) p-level of Beta of B
Intercept 0,155923 0,046970 3,319637 0,080005 0,950719 0,219242 0,673586 0,15533^ 4,33638 0,049281
Cr
Regression Summary for Dependent Variable: Pb (Soils3.sta) R= ,97229308 R?= ,94535383 Adjusted R?= ,83606148 F(2,1)=8,6498 p<,23377 Std.Error of estimate: 20,787
N=4 Beta Std.Err. of Beta B Std.Err. of B t(1) p-level
Intercept 251,67 74,0308 3,39949 0,182132
Cu -2,02208 1,019869 -1210,22 610,3942 -1,98269 0,297387
V 1,11354 1,019869 493,81 452,2688 1,09184 0,472067
Рис. 5. Результати статистичного аналізу взаємовпливу вмісту катіоногенів і аніоногенів у ґрунтах
Таким чином, більш вагомими чинниками впливу на складові екологічної системи і через них на людину за результатами оцінки якості території з аналізу ризик-факторів (шкала ризик-оцінки [12] для аналізу ймовірності впливу) мають бути Co, Sr, Cu, Mo (табл. 4).
III. Еколого-гігієнічна оцінка території: оцінка вірогідності впливу2, ризику здоров’ю населення.
Відповідно до даних медико-гігієнічного моніторингу за період 1999-2009 рр. проаналізовані такі демографічні показники та захворюваність (на 100 тисяч населення) серед населення Зміївського району: населення всього (V ar 1); народжув аність (V ar2); смертність (Var3); природний приріст (Var4); рівень малюкової смертності (на 1000 дітей, народжених живими) (Var5); смертність від злоякісних новоутворень (на 100 тисяч) (Var6); захворюваність на злоякісні новоутворення (Var7); захворюваність на хронічний пієлонефрит (Var8); захворюваність на камені нирок і сечоводів(Var9); захворюваність на хвороби органів травлення (Var10); захворюваність на атеросклероз (Var11); захворюваність на гіпертонічну хворобу (Var12); захворюваність на хвороби органів дихання (Var13); інфекційні захворювання: гострі кишкові захворювання всього (Var14), дизентерія (Var15), вірус-
Таблиця 3
Результати комплексної еколого-гігієнічної оцінки стану ґрунту і екологічного ризику
Елементи ідентифі- кації Імовірність відхилення від мінімально встановленого впливу P Ентропійна оцінка стану ВМ у міграційному потоці S(P) Ризик дії забруднюючого елемента, оцінка інформаційній ентропії' S (RRekon) Імовірність відхилення техногенного навантаження від допустимих нормативних значень PP Екологічний ризик SS (RRecol)
Zn 0,062 -2,78 0,172 0,547 0,33
Co 0,193 -1,644 0,318 0,641 0,31
Ni 0,188 -1,674 0,314 0,481 0,352
Pb 0.129 -2,047 0,264 0,332 0,366
Sr 0.133 -2,02 0,268 0,717 0,239
Cu 0,161 -1,84 0,294 0,309 0,363
Cr 0,068 -2,689 0,183 0,445 0,36
V 0,085 -2,46 0,21 0,282 0,357
Mo 0,243 -1,413 0,344 0,332 0,366
80
РИ, 2012, № 2
ний гепатит (Var16); шкірні хвороби: дерматомікози (Var17); короста (Var18).
Аналіз стану соціальної системи, ідентифікований за рівнем здоров ’я населення, відповідно до тісноти зв ’яз-ку між показниками захворюваності та змінами чисельності населення показав, що демографічні зміни (Varl) суттєво залежать від рівня смертності від злоякісних новоутворень (Var 6) і захворюваності на
хвороби органів травлення (VarlO) (рис. 6).
Variat Correlations (Spreadsheet) Marked correlations are significant at p < ,05000 N=11 (Casewise deletion of missing data)
Var Var Var Var Var Var Var Var Var Var1 Var1 Var1 Var1 Var1 Var1 Var1 Var1 Var1
Varl 1,0 -0,9 -0,8 -0,6 0,2 0,8 -0,4 -0,7 -0,9 0,6 -0,7 -0,7 -0,9 -0,5 -0,1 0,8 -0,8 -0,4
Var2 -0,9 1,0 0,6 0,8 -0,1 -0,7 0,4 0,5 0,8 -0,7 0,6 0,6 0,7 0,6 0,2 -0,7 0,7 0,3
Var3 -0,8 0,6 1,0 0,1 -0,0 -0,7 0,4 0,8 0,7 -0,6 0,8 0,8 0,8 0,3 0,0 -0,8 0,7 0,3
Var4 -0,6 0,8 0,1 1,0 -0,1 -0,4 0,1 0,0 0,5 -0,5 0,2 0,3 0,4 0,6 0,3 -0,3 0,3 0,1
Var5 0,2 -0,1 -0,0 -0,1 1,0 0,2 0,2 -0,2 -0,0 -0,0 -0,1 -0,2 -0,0 0,2 0,3 -0,2 0,0 -0,4
Var6 0,8 -0,7 -0,7 -0,4 0,2 1,0 -0,3 -0,8 -0,9 0,5 -0,9 -0,8 -0,9 -0,5 0,0 0,6 -0,7 -0,5
Var7 -0,4 0,4 0,4 0,1 0,2 -0,3 1,0 0,3 0,4 -0,3 0,4 0,0 0,3 0,2 -0,1 -0,6 0,4 -0,1
Var8 -0,7 0,5 0,8 0,0 -0,2 -0,8 0,3 1,0 0,7 -0,5 0,9 0,8 0,8 0,1 -0,2 -0,7 0,7 0,4
Var9 -0,9 0,8 0,7 0,5 -0,C -0,9 0,4 0,7 1,0 -0,6 0,8 0,8 0,9 0,5 0,0 -0,8 0,9 0,5
Var10 0,6 -0,7 -0,6 -0,5 -0,C 0,5 -0,3 -0,5 -0,( 1,0 -0,5 -0,6 -0,5 -0,4 -0,2 0,6 -0,4 0,1
Var11 -0,7 0,6 0,8 0,2 -0,1 -0,9 0,4 0,9 0,8 -0,5 1,0 0,8 0,9 0,4 -0,0 -0,7 0,8 0,5
Var12 -0,7 0,6 0,8 0,3 -0,2 -0,8 0,0 0,8 0,8 -0,6 0,8 1,0 0,8 0,4 0,0 -0,6 0,8 0,5
Var13 -0,9 0,7 0,8 0,4 -0,0 -0,9 0,3 0,8 0,9 -0,5 0,9 0,8 1,0 0,4 0,1 -0,8 0,9 0,5
Var14 -0,5 0,6 0,3 0,6 0,2 -0,5 0,2 0,1 0,5 -0,4 0,4 0,4 0,4 1,0 0,4 -0,3 0,5 0,2
Var15 -0,1 0,2 0,0 0,3 0,3 0,0 -0,1 -0,2 0,0 -0,2 -0,0 0,0 0,1 0,4 1,0 -0,1 0,0 -0,1
Var16 0,8 -0,7 -0,8 -0,3 -0,2 0,6 -0,6 -0,7 -0,8 0,6 -0,7 -0,6 -0,8 -0,3 -0,1 1,0 -0,8 -0,0
Var17 -0,8 0,7 0,7 0,3 0,0 -0,7 0,4 0,7 0,9 -0,4 0,8 0,8 0,9 0,5 0,0 -0,8 1,0 0,4
Var18 -0,4 0,3 0,3 0,1 -0,4 -0,5 -0,1 0,4 0,5 0,1 0,5 0,5 0,5 0,2 -0,1 -0,0 0,4 1,0
Рис. 6. Аналіз демографічних показників і захворюваності
Аналіз залежності кількості населення Varl, народжуваності Var2 і смертності Var3 від окремих видів захворювання показав, що у регресійних функціях для цих демографічних характеристик суттєвими є хвороби органів травлення Var6 і смертність від злоякісних новоутворень Var4 (рис. 7) [10].
N=22 Regression Summary for Dependent Variable: Var1 (Spreadshe R= ,97357420 R?= ,94784672 Adjusted R?= ,93557535 F(4,17)=77,241 p<,00000 Std.Error of estimate: 677,26
Beta Std.Err. of Beta B Std.Err. of B t(17) p-level
Intercept 110041,2 4072,244 27,02226 -9,30849 0,000000 0,000000 0,000463 0,041948
Var2 -0,711715 0,076459 -1367,1 146,862
Var3 -0,329632 0,076284 -1087,7 251,722 -4,32110
Var4 0,399781 0,181742 10,2 4,656 2,19972
Var6 -0,408471 0,181715 -0,8 0,334 -2,24787 0,038144
N=22 Regression Summary for Dependent Variable: Var3 (Sdorov.sti R= ,61921930 R?= ,38343254 Adjusted R?= ,28067130 F(3,18)=3,7313 p<,03022 Std.Error of estimate: ,68581
Beta Std.Err. of Beta B Std.Err. of B t(18) p-level
Intercept 18,99939 0,233737 81,28529 0,000000
Var4 -0,42708 0,607349 -0,00332 0,004716 -0,70319 0,490935 0,159700
Var6 -1,01532 0,692227 -0,00057 0,000386 -1,46674
Var7 1,39563 0,435079 0,00006 0,000020 3,20776 0,004879
N=22 Regression Summary for Dependent Variable: Var2 (Sdorov.sta) R= ,74601610 R?= ,55654003 Adjusted R?= ,48263003 F(3,18)=7,5300 p<,00181 Std.Error of estimate: ,99918
Beta Std.Err. of Beta B Std.Err. of B t(18) p-level
Intercept -6,54984 6,466111 -1,01295 0,324508
Var3 0,455914 -0,872147 0,197204 0,78323 0,338782 2,31189 0,032828 0,073483
Var6 0,458865 -0,00084 0,000439 -1,90066
Var7 0,837437 0,455447 0,00007 0,000036 1,83871 0,082516
Рис. 7. Аналіз динаміки змін захворюваності
Отже, ризик порушень екологічної рівноваги при наявності збільшеної кількості не задіяних у трансформаційних процесах важких металів (табл. 5), ідентифікованих за їх наявністю у ґрунті, оцінюється як се-
Таблиця 4
Результати імовірнісного ризик-аналізу на основі динаміки змін захворювання
Динаміка змін захворюваності на одиницю населення (кількість захворювань/населення всього)
Смертність від новоутворень Захворювання органів травлення Захворювання органів дихання
0,0030 0,0407 0,3741
0,0028 0,0418 0,3814
0,0030 0,0550 0,3825
0,0024 0,0343 0,3400
0,0030 0,0315 0,3871
0,0021 0,0369 0,4634
0,0014 0,0369 0,5203
0,0018 0,0357 0,5010
0,0017 0,0364 0,5086
0,0021 0,0260 0,5047
0,0019 0,0275 0,5256
Ентропійна ризик-оцінка здоров’я S11=2,935 S21=2,562 S31=2,831
Ризик здоров’ю за видом захворювання Risk1=0,972 Risk2=0,847 Risk3=0,983
Оцінка ризику* Критичний Критичний Критичний
Примітка: * - відповідно до [12]: 0,6-0,8 - максимальний ризик; 0.8—1,0 - критичний ризик
Таблиця 5
Визначення ризику впливу на здоров’я населення
Елементи забрудне ння Індекси забруднення ґрунту, IZ Ризик дії забруднюючого елемента, оцінка інформаційній ентропії S (RR ekon) Екологічний ризик SS (RR ecoi ) Оцінка ризику [12]
Co 0,88; 0,69; 0,5; 0,63; 1,25; 0,63 0,318 0,31 0,3-0,4 - середній ризиі (наявність дії чі трансформаційних змін) 0,4-0,6 - високий ризик
Ni 8,7; 4,35; 1,3; 0,26; 4,35; 0,57 0,314 0,352
Cu 2,17; 2,22; 3,04; 1,3; 2,17; 1,61 0,294 0,363
Mo 1,61; 1,61; 1,29; 1,61; 3,23; 1,61 0,344 0,366
РИ, 2012, № 2
81
редній ризик, що визначає вплив на стан здоров’я населення на території Зміївського району, ідентифікований як ризик здоров’ю за тією ж шкалою як критичний ризик.
Ризик виникнення демографічних порушень у соціальній сфері був пов’язаний з реалізацією певного ризику зростання хвороб від зафіксованого мінімуму та імовірності відхилення від цієї межі зі зміною ризику екологічних зрушень (формула (2)), ентропійної ризик-оцінки щодо вірогідності змін здоров’я за даним видом хвороб на демографію території (Sni) і ризику реалізації хвороби за імовірністю підвищення її рівня від мінімально реалізованого (відношення фактичного значення до мінімально зафіксованого рівня) (формула (4)) (Risk ):
Sn1 = - ln(p(Y, y1, y2)) Risk = - ln(PP(Y, y1, y2)). (5)
Остаточні результати зведені в табл. 4 і підтверджуються даними досліджень санітарно-гігієнічної якості даної території промислово-енергетичного впливу санітарних служб [11]. Оцінка ризику здоров’ю і рівень небезпеки встановлювалися відповідно до шкали за даними авторів [12].
3. Висновки
Аналіз одержаних результатів показав доцільність використання для еколого-гігієнічної оцінки якості довкілля моделі об’ єкта дослідження у вигляді корпора-тизованого систем-системного утворення, що дозволяє на основі імовірнісно-ентропійного ризику аналізу встановити порушення еколого-гігієнічної рівноваги в соціально-еколого-економічній системі, вірогідність трансформаційних процесів щодо зменшення небезпеки і таким чином визначити пріоритетні напрямки регулювання гомеостатичних зв ’язків між системами навколишнього середовища. Запропонована методологія комплексної оцінки якості довкілля за еколого-гігієнічними показниками (див. рис. 1-3) надала можливість:
1) встановити етапність оцінювання рівня екологіч-ності функціонування об’єкта дослідження з визначенням напрямків трансформації забруднювачів у навколишньому середовищі ((1)-(4), рис. 4-6);
2) визначити чинники негативних екологічних зрушень за імовірнісно-ентропійним аналізом і чинники впливу на здоров’я дослідженої території;
3) встановити кількісну еколого-гігієнічну комплексну оцінку техногенно-навантаженої території відповідно до ризику здоров ’ю з урахуванням впливу безпосередньо розглянутого джерела порушення санітарно-гігієнічних вимог.
4. Новизна отриманих результатів
У роботі вперше визначено:
1) поняття корпораційної еколого-гігієнічної моделі системи як моделі санітарно-еколого-гігієнічної оцінки якості об’ єктів навколишнього середовища;
2) основи впровадження імовірнісно-ентропійної оцінки з оцінки ризику здоров’ю населення в умовах техногенного навантаження з метою прийняття оптимального екологічного рішення.
Література: 1. Сердюк А. М. Етичні основи еколого-гігієнічних проблем України /А. М. Сердюк// Мед.перс-пективи. 2006. №3. С. 26-32. 2. СердюкА.М. Екологічна безпека: гігієнічний погляд через роки /А. М. Сердюк // Мед.преспективи. 2007. № 4. С. 4-7. 3. Козуля Т. В., Ємель-янова Д. І. Система підтримки прийняття екологічного рішення в умовах концепції КЕС і новітніх технологій екологічного аналізу / Т. В. Козуля, Д. І. Ємельянова // Вестник Херсонского национального технического университета. 2010. № 2 (38). С. 285-293. 4. Козуля Т. В. Розробка теоретичних засад впровадження концепції корпоративної екологічної системи / Т. В. Козуля // Проблеми інформаційних технологій. 2009. № 2 (006). С. 130-140. 5. Козуля Т. В. Процеси екологічного регулювання. Концепція корпоративної екологічної системи / Т. В. Козуля. Харків : НТУ «ХПИ», 2010. 588 с. 6. Козуля Т.В. Хіміко-трансформаційні особливості поведінки важких металів у ґрунтах природних і урболандшафтів / Т.В. Козуля, Л. В. Глушкова, З. В. Штітельман // Вісник Харківського національного університету. Геологія-Географія-Екологія. Харків, 2003. №610. С. 160-167. 7. Козуля Т. В. Екологічна оцінка стану ґрунтів і моделювання фізико-хімічних процесів у системі екологічного моніторингу / Т. В. Козуля, Л. В. Глушкова, П. В. Матейченко // Інформаційні технології та комп’ютерна інженерія. 2006. № 2(6). С. 94-99. 8. Козуля Т. В. Особливості розповсюдження і поведінки важких металів у ґрунтах природних і урболандшафтів (на прикладі викидів Зміївської ТЕС) / Т. В. Козуля, А. Б. Бланк, Л. В. Глушкова // Экотехнологии и ресурсосбережения. Научно-технический журнал. Киев: Институт газа НАН Украины, 2005. №2. С. 51 -55. 9. Козуля Т. В. Формування еколого-гігієнічних підходів до визначення оцінки ризику здоров’ю на корпоративній основі /М. Г Щербань, Т. В. Козуля, О. А. Шевченко // Експериментальна і клінічна медицина. ХМУ, 2009. № 2. С. 153-156. 10. Козуля Т. В. Процеси екологічного регулювання. Концепція корпоративної екологічної системи / Т. В. Козуля. Харків : НТУ «ХПИ», 2010. 588 с. 11. КратенкоІ. С. Санітарно-гігієнічна характеристика стану оточуючого середовища в зоні впливу Зміївської ТЕС / І. С. Кратенко, Л. М. Мовчан, Т. Ф. Сотнікова // Эпидемиология, экология, гигиена: Сб. мат. 6-й итоговой регион. научно-практ. конф / Харьковская областная санэпидстанция. Харьков, 2003. С. 90-91. 12. Лапуста М. Г. Риски в предпринимательской деятельности / М. Г. Лапуста, Л. Г. Шаршукова. М.: ИНФРА-М, 1996. 224 с.
Надійшла до редколегії 14.02 2012
Рецензент: д-р техн. наук, проф. Шаронова Н.В.
Козуля Тетяна Володимирівна, канд. геогр. наук, доцент кафедри комп’ ютерного моніторингу і логістики НТУ «ХПІ». Наукові інтереси: складні системи, синергетика і термодинамічний аналіз соціально-еколого-економічних систем, екологічний моніторинг. Адреса: Україна, 61002, Харків, вул. Фрунзе, 12, тел. 8-057-707-64-74; 8-057-707-6505. Дом. адрес: м. Харків, 61142, пр. Тракторобудівників 128-А, кв.79, тел.; 8-057-713-51-89, е-mail:
kozulia@kpi.kharkov.ua
М’ясоєдов Володимир Володимирович, д-р мед. наук, проф., проректор з наукової роботи Харківського національного медичного університету. Наукові інтереси: тео-
82
РИ, 2012, № 2
рія еколого-ппєнічного моніторингу, санітарія і ппєна навколишнього середовища, профілактична медицина. Адреса: Україна, 61000, Харків, пр. Леніна, 6, тел. 8-057-707-72-04
Щербань Микола Гаврилович, д-р мед. наук, проф., заст. проректора з наукової роботи Харківського національного медичного університету. Наукові інтереси: еколого-гігієнічний моніторинг, санітарія і гігієна навколишнього
середовища. Адреса: Україна, 61000, Харків, пр. Леніна, 6, тел. 8-057-707-72-04.
Козуля Марія Михайлівна, студентка кафедри комп’ютерного моніторингу і логістики НТУ «ХПІ». Наукові інтереси: системний аналіз, екологічний моніторинг. Адреса: Україна, 61002, Харків, вул. Фрунзе, 12, тел. 057-707-65-05.
