CC BY
4
М. А. Пинигин «критически» анализирует «неявные ошибки» показателя, приведенного в «Инструкции по проведению сбора, обработки и порядка представления данных об изменениях в состоянии здоровья населения, связанных с загрязнением окружающей природной среды» (1985 г.), которые, по мнению автора, могут привести к искажению результатов при установлении количественных зависимостей суммарного влияния атмосферных загрязнений на здоровье населения.
Необходимо отметить, что рассуждения проф. М. А. Пинигина могут дезориентировать санитарную практику. На с. 4 упомянутой выше инструкции четко сказано: «Степень загрязнения атмосферного воздуха при выборе районов наблюдения рассчитывается для каждого загрязнителя каждого района в отдельности (См). а сравнение районов выполняется по суммарному показателю загрязнения атмосферного воздуха района (Ксум)». Иначе говоря, в инструкции четко указана задача данного показателя, в то время как М. А. Пинигин трактует его некорректно. Данный показатель для изучения количественных зависимостей в рамках система АГИС — Здоровье никогда не использовался. В своей ста-
тье на с. 61 автор отмечает, что «для сравнения степени загрязнения воздуха различных территорий (зон) или одной и той же территории в различные периоды можно использовать любой комплексный показатель». По-видимому речь идет о целесообразности использования показателя Р, разработанного М. А. Пинигиным. Может быть в инструкцию следовало ввести этот показатель, на чем, кстати, в свое время настаивал М. А. Пинигин.
Положения М. А. Пинигина, представленные в статье, базируются на известном допущении: что будет, если... При таких допусках можно сделать ошибку, что и произошло в данном случае. Поиск и установление количественных зависимостей состояния здоровья населения от загрязнения окружающей среды в рамках системы АГИС — Здоровье ведется по многим направлениям с использованием различных математических моделей, но совсем не в том ключе, как предполагает автор статьи.
М. А. Пинигин знает «Инструкцию», ее цели ' и задачи, тем досаднее, что один из фрагментов освещается им не правильно.
Поступила 21.03.88
© коллектив авторов, : 989 УДК 614.777-07
Н. В. Зайцева, Я■ И. Вайсман, А. В. Михайлов
ГИГИЕНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ОЦЕНОЧНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ САНИТАРНОГО СОСТОЯНИЯ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ НА ОСНОВЕ
ФАКТОРНОГО АНАЛИЗА
Пермский политехнический институт
Для решения задач оптимального планирования водоохранных мероприятий на основе принципов максимально допустимой нагрузки необходима объективная оценка качества водных объектов, формирующегося в результате воздействия комплекса факторов антропогенного и природного происхождения. Современные методические подходы, позволяющие оценить водные объекты как источники централизованного водоснабжения, ориентируют на использование интегральных показателей качества воды [2].
Для практической реализации рекомендуемых методических подходов требуются обработка и статистический анализ большого объема информации, характеризующей с гигиенических позиций качество воды по многим показателям. В связи с этим возникает необходимость сведения множества характеристик к сравнительно небольшому числу обобщающих переменных, выступающих в качестве приоритетных оценочных показателей.
Реализация данной задачи возможна с помощью метода многомерной математической статистики, в частности факторного анализа [1, 3].
Выявленные с помощью этого метода факторы " позволяют в дальнейшем использовать их как обобщенные оценочные показатели качества воды в уравнениях регрессии с относительно небольшим количеством переменных для решения последующих задач, например выявления взаимосвязи между реальным загрязнением водного объекта и здорозьем населения.
Для сравнительного анализа качества воды двух водных объектов — источников централизованного водоснабжения крупного города с населением более 1 млн человек были взяты результаты исследований за 1981 —1986 гг. по 29 показателям, всего более 50 тыс. измерений. Расчеты проведены на ЭВМ ЕС 1060 с использованием пакета прикладных программ ВМДР-4М. ^
В связи с тем что природные условия формирования качества воды и характер загрязнений антропогенного происхождения различны, факторный анализ осуществляется по каждому водному объекту отдельно. База данных, обобщающих информацию по характеристике качества воды в створах водозаборов, включала следующие показатели: мутность, цветность, рН, сухой
Факторные нагрузки показателей качества воды водного объекта № 1 в створе водозабора
Показатель Факторы Показатель Факторы
Ф. Ф: Ф* ф. ф5 Ф, Ф7 ф.
Сухой остаток Жесткость Щелочность Гидрокарбонаты Хлориды Кальций Сульфаты Магний Цветность Азот аммиака Насыщение кислородом Азот нитратов Растворенный кисло- 0,954 0,921 0,908 0,900 0,898 0,875 0,853 0,816 —0,599 0,564 —0,557 0,555 0,749 0,864 0,768 —0,632 Окисляемость Цветность Фенол Медь Цинк Никель Хром СПАВ Азот нитратов Нефтепродукты ВПК ХПК 0,763 0,592 0,787 0,704 0,559 0,718 0,687 0,816 —0,714 0,889
род рН Силикаты Мутность Железо Взвешенные вещества 0,834 0,691 0,665 Процент от суммарной общности 8,38 7,25 6,89 6,64 6,37
Процент от суммарной общности 39,38 14,19 10,90
Примечание. В таблице приведены коэффициенты факторных вкладов показателей со значением более 0,500.
остаток, щелочность, химическое потребление кислорода (ХПК.), окисляемость, биохимическая потребность в кислороде (БПК5), концентрация растворенного кислорода и процент насыщения им воды, жесткость; содержание хлоридов, азота, аммиака, нитратов и нитритов, сульфатов, железа, кальция, магния, гидрокарбонатов, фенола, нефтепродуктов, цинка, СПАВ, взвешенных веществ, меди, никеля, силикатов, хрома. Качество воды после насосных станций второго подъема оценивали по показателям мутности, цветности, рН, сухого остатка, щелочности, окисляемости, жесткости; содержания хлоридов, сульфатов, железа, свободной С02, агрессивной С02, кальция, магния, гидрокарбонатов; хлора общего, свободного и связанного, фтора, остаточного алюминия.
Проведенные исследования позволили установить, что по изучаемым водным объектам выделено разное количество факторов, позволяющих выявить в комплексном виде закономерности формирования качества воды. Характеристика водного объекта № 1 в створе водозабора по исследуемым показателям представлена 8 факторами (см. таблицу).
Первый фактор (Ф0 определяет тесную взаимосвязь с 12 изучаемыми показателями, коэффициенты факторных вкладов которых более 0,500. В формировании О, принимают участие следующие показатели, имеющие положительные значения факторных вкладов: сухой остаток (0,954), жесткость (0,921), щелочность (0,908),
гидрокарбонаты (0,900), хлориды (0,888), кальций (0,875), сульфаты (0,853), магний (0,816), азот аммиака (0,564), азот нитритов (0,555). При этом с Ф, отрицательно коррелируют показатели цветности (—0,599) и насыщения воды кислородом (—0,557). В целом этот фактор может быть охарактеризован как определяющий качество воды по ее солевому (ионному) составу и минерализации, и формирование его возможно за счет как природных процессов, так и загрязнений антропогенного происхождения. Процент Ф1 от суммарной общности 39,38.
Из показателей, входящих во второй фактор (Ф2), положительные значения факторных вкладов имеют уровень растворенного кислорода (0,864), рН (0,768), насыщение воды кислородом (0,749). Отрицательная корреляция с данным фактором отмечена по показателю содержания силикатов (—0,632). В целом Ф2 в основном характеризует кислородный режим водного объекта и определяется поведением легкоокисляемых веществ, поступающих в составе сточных вод. Ф2 составляет 14,19 % от суммарной общности 8 выделенных факторов.
Третий фактор (Ф3) может быть интерпретирован как результат поступления загрязнений в виде примесей, находящихся в нерастворенном или коллоидном состоянии. Показатели, формирующие этот фактор, и величины факторных вкладов следующие: мутность (0,834), железо (0,691), взвешенные вещества (0,665). Процент Ф3 от суммарной общности всех факторов 10,9.
Четвертый фактор (Ф4) включает показатели
окнсляемости и цветности воды с соответствующими значениями факторных вкладов, равными 0,763 и 0,592, и взаимосвязан с поведением труд-поокисляемых загрязнений, поступающих в р. Каму. Среди факторов, формирующих качество воды, составляет 8,38 %.
Последующие факторы (Ф5 — Ф8) характеризуют отдельные виды загрязнений, вносимых в составе сточных вод в водный объект. Так, Ф5 (процент от суммарной общности 7,25) объединяет вещества с органолептическим показателем вредности: фенол (0,787), медь (0,704), цинк (0,559). Шестой фактор (Ф6) объединяет металлы— никель (0,718) и хром (0,687). Процент от суммарной общности Ф6 — 6,89. В седьмом факторе (Ф7) положительно коррелирует показатель содержания СПАВ в воде (0,816) и отрицательно— азот нитратов (—0,714). Ф8 (процент от суммарной общности 6,37) определяется содержанием нефтепродуктов (0,889).
Показатель ВПК5 и ХПК не представлены в перечисленных факторах, так как коэффициенты их факторных вкладов менее 0,500.
Таким образом, результаты выполненного факторного анализа свидетельствуют о том, что формирование качества воды водного объекта № 1 в створе водозабора в комплексном виде характеризуется группами показателей, объединяемых в 8 основных факторов, определяющих солевой (ионный) состав и минерализацию воды, легко-окисляемые вещества, примеси в перастворен-пом и коллоидном состоянии, трудноокисляемые вещества, загрязняющие примеси, объединяемые по органолептическому признаку вредности, металлы и отдельно СПАВ и нефтепродукты. Отрицательно коррелирующие значения отдельных показателей, входящих в выделенные факторы, находятся в логической взаимосвязи, определяющей природу и механизм их формирования.
На последующем этапе исследований с целью выявления внутри каждого фактора гигиенически обоснованного количества показателей, используемых в дальнейшем для изучения взаимосвязи качества воды и состояния здоровья населения, был выполнен корреляционный анализ между всеми показателями.
Результаты корреляционного анализа позволили выявить следующее. В факторе Ф, оценочным, характеризующим солевой (ионный) состав воды и ее минерализацию, может служить показатель сухого остатка как имеющий наибольшее значение коэффициента факторного вклада (0,954). Он может быть оценочным еще и потому, что остальные показатели достоверно коррелируют с ним со значениями коэффициентов корреляции более 0,500. В факторе Фг наибольший коэффициент факторной нагрузки имеет показатель растворенного в воде кислорода (0,864). Этот показатель находится в тесной корреляционной связи с реакцией среды (рН) и насыщением воды кислородом. Вместе с тем с со-
держанием силикатов такой взаимосвязи не установлено, так как коэффициент корреляции между ними менее 0,500. Следовательно, оценочными показателями, характеризующими этот фактор, являются концентрация растворенного в воде кислорода и содержание силикатов. В факторе Фз, определяющем качество воды по содержанию веществ, находящихся в иерастворенном и коллоидном состоянии, между показателями не установлено статистически достоверной взаимосвязи. Отсутствует она также с показателями, формирующими остальные факторы (Ф« —
Фв).
Результаты выполненного факторного анализа дали возможность с гигиенических позиций и с достаточной степенью достоверности обосновать выбор оценочных показателей качества воды для использования в уравнениях регрессии при изучении взаимосвязи водного фактора с состоянием здоровья населения. К таким оценочным показателям, достоверно характеризующим качество воды водного объекта № 1 в створе водозабора, отнесены сухой остаток, растворенный кислород, мутность, окисляемость, цветность, азот нитратов; содержание в воде силикатов, железа, взвешенных веществ, фенола, меди, цинка, никеля, хрома, СПАВ, нефтепродуктов. Применяемый методический прием позволил обоснованно сократить число переменных для использования в уравнениях регрессии с 29 до 16. При этом на основе факторного анализа показатели санитарного состояния водного объекта № 1 сгруппированы в комплексы — факторы, которые объективно характеризуют внутреннюю структуру особенностей формирования качества воды и которые с гигиенических позиций могут рассматриваться как обобщенные оценочные показатели.
По аналогичной методической схеме был выполнен факторный анализ показателей санитарного состояния водного объекта № 2. При этом к выделенным оценочным показателям, обусловливающим особенности формирования качества воды, отнесены 18 из 29 исследуемых показателей, объединенных в 9 факторов.
Таким образом, изложенное позволяет заключить, что применение факторного анализа в гигиенических исследованиях для выявления закономерностей формирования качества воды по выделенным оценочным показателям дает возможность информативно и обоснованно определить значение водного фактора и использовать полученные данные при изучении возможной взаимосвязи с состоянием здоровья населения.
Литература
1. Иберла К• Факторный анализ: Пер. с нем.— М., 1980.
2. Красовский Г. Н., Егорова Н. А. //Гиг. и сан.— 1987.—
№ 3. — С. 8—10.
3. Харман Г. Современный факторный анализ: Пер. с
англ. — М„ 1972.
Поступила 30.11.88
