CC BY
87
УДК 614
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ДИНАМИКУ УРОВНЕЙ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ В ГОРОДЕ
В.В. Протасова, Н.А. Кореневский, М.В. Артеменко, В.С. Смирнов
Рассматриваются результаты математического моделирования регрессии загрязнений окружающей среды на заболеваемость сердечно- сосудистыми заболеваниями в г. Курске; предложена система управления заболеваемостью в городе, основанная на учете вклада различных предприятий или иных факторов на уровни загрязнения окружающей среды, приводящими к развитию заболеваемости
Ключевые слова: сердечно-сосудистые заболевания, загрязнение окружающей среды, управление
корректирующими мероприятиями
Одной из причин возникновения сердечно -сосудистых заболеваний является загрязнение атмосферы, которое оказывает неблагоприятное воздействие на состояние здоровья городского населения. Воздействие атмосферных загрязнений на здоровье человека в зависимости от времени проявления эффекта можно разделить на два вида: острое, сказывающееся в короткий период или непосредственно вслед за повышением концентрации вредного вещества, и хроническое воздействие, результат которого проявляется через некоторое время. В обоих случаях атмосферные загрязнения являются одной из причин возникновения и развития заболевания или оказывать на него неспецифическое отягощающее воздействие [1].
При этом, социальную значимость составляет не только задача анализа влияния экологических показателей (взвешенные вещества, диоксид серы, оксид углерода, диоксид азота) на уровни сердечно-сосудистых заболеваний как объекта исследования, но и задача управления источниками загрязнения окружающей среды с целью проведения необходимых профилактических мероприятий. В 2004-2008 гг. в г. Курске просматривалась тенденция роста числа различных групп сердечно-сосудистых заболеваний и как следствие повышение показателя смертности.
В результате исследования статистических данных (Таблица 1) на основе корреляционного и регрессионного анализов [2] идентифицированы алгебраические модели, отражающие зависимости сердечно-сосудистой заболеваемости от концентрации загрязняющих веществ в атмосфере (Таблица 2).
Протасова Виктория Владимировна - КурскГТУ, аспирант, тел. 8 (4712) 58-70-98, E-mail: eieja-
74@inbox.ru
Кореневский Николай Алексеевич - КурскГТУ, д-р техн, наук, профессор, тел. 8 (4712) 58-70-98, E-mail: eieja-74@inbox.ru
Артеменко Михаил Владимирович - КурскГТУ, канд. биол. наук, доцент, тел. 8 (4712) 58-70-98, E-mail: eieja-74@inbox.ru
Смирнов Виталий Сергеевич - КурскГТУ, аспирант, тел. 8 (4712) 58-70-98, E-mail: eieja-74@inbo
Исследования показали, что наибольшие всплески анализируемых заболеваний в г. Курске наблюдаются:
- у хронических ревматических болезней сердца через полгода и 3,5 года;
- болезней характеризующихся повышенным кровяным давлением - через 2 года и около 4х лет;
- стенокардии - 1,5 и 3 года;
- острого инфаркта миокарда - 1, 1.5, 2.5, 3.5 года;
- ишемической болезни сердца - 1, 2, 3 лет.
Полученные регрессионные модели позволяют сделать вывод о том, что при уменьшении концентрации оксида углерода и увеличении концентрации взвешенных веществ и диоксида серы растет уровень заболеваний, характеризующихся повышенным кровяным давлением и уменьшается уровень заболеваний острым инфарктом миокарда. При увеличении концентрации диоксида азота, уменьшается число заболеваний ишемической болезнью сердца.
Вместе с тем, социальную значимость составляет не только задача анализа экологической обстановки как объекта исследования, но и задача управления выбросами предприятий региона с целью улучшения уровня здоровья населения. Известные подходы к проектированию сложных информационных систем экологического управления частично адаптированы к решению задач оценивания вклада экологических факторов деятельности предприятий региона и источников загрязнения в изменение показателей заболеваемости населения региона и определения необходимого снижения выбросов в окружающую среду предприятиями региона. Анализ наиболее часто применяемых систем производственного экологического мониторинга показывает, что моделирование ограничивается корреляционно-регрессионным и кластерными анализами, что не позволяет учесть всю глубину возможных связей и применять адекватные управленческие решения.
Результаты ритмологического анализа представлены на рисунках 1-5.
Таблица 1
годы У1 У2 У3 У4 У5 х1 х2 х3 х4
2004 1 кв. 15 383 346 162 171 0,225 0,01 4,07 0,197
2 кв. 12 384 341 175 149 0,292 0,007 3,63 0,216
3 кв. 9 336 453 184 194 0,307 0,01 4,05 0,228
4 кв. 16 420 385 147 161 0,386 0,01 3,25 0,186
2005 1 кв. 15 393 468 151 193 0,909 0,01 3,17 0,215
2 кв. 17 379 492 160 160 1,139 0,013 5,07 0,31
3 кв. 19 319 428 159 169 1,203 0,009 4,07 0,179
4 кв. 19 488 480 159 214 1,063 0,008 3,86 0,149
2006 1 кв. 15 371 489 166 191 0,296 0,008 4,14 0,217
2 кв. 16 378 507 182 200 0,337 0,007 4,02 0,207
3 кв. 14 318 544 181 170 0,375 0,006 4,2 0,208
4 кв. 13 372 516 197 235 0,309 0,006 4,61 0,14
¿оог 1 кв. 14 320 450 192 198 0,399 0,005 4,7 0,229
2 кв. 16 351 457 175 179 0,41 0,005 5,6 0,331
3 кв. 13 306 514 180 181 0,322 0,005 6,17 0,287
4 кв. 23 307 477 162 188 0,306 0,006 5,1 0,294
2008 1 кв. 12 295 435 204 154 0,329 0,005 4,6 0,259
2 кв. 7 318 455 189 167 0,332 0,005 4,9 0,332
3 кв. 6 274 509 195 173 0,388 0,004 6,05 0,212
4 кв. 11 298 488 220 219 0,236 0,005 6,23 0,152
Где: у1 - хронические ревматические болезни сердца:
у2 - болезни характеризующиеся повышенным кровяным давлением;
у3 - стенокардия;
у4 - острый инфаркт миокарда;
у5 - ишемическая болезнь сердца;
х1 - взвешенные вещества;
х2 - диоксид серы;
х3 - оксид углерода;
х4 - диоксид азота.
Таблица 2
Регрессия экологических факторов на заболеваемость сердечно-сосудистыми заболеваниями в г. Курске
У Значимость критерия Фишера Р
у2 = 263,36 +12102,47х2 0,0079
у2 = 519,55 - 36,96*3 0,00172
у4 = 192,03 - 31,43* 0,0182
у4 = 216,31 - 5459,36х2 0,00057
у4 = 119,97 +12,47х3 0,0055
у5 = 226,93 -191,87х4 0,028
Рис. 1. Динамика заболеваемости ишемической болезнью сердца
450.00
400.00
350.00
300.00
250.00
200.00
150.00
100.00 50,00
0,00
2 3 4 5 6
8 9 10 11 12 13 14 15
Рис. 4. Динамика заболеваемости болезнями,
характеризующиеся повышенным кровяным давлением
Рис. 2. Динамика заболеваемости острым инфарктом миокарда
180,00!
160,00
140,00
120,00+
100,00+
80,00
60,00
40.00
20.00 0,00
1 2 3 4 5 6 7
10 11 12 13 14 15
Рис. 3. Динамика заболеваемости стенокардией
Рис. 5. Динамика заболеваемости хроническими
ревматическими болезнями сердца
Таким образом, возникает актуальная научно-исследовательская задача повышения уровня здоровья населения в регионе с использованием методов и алгоритмов имитационного моделирования и прогнозирования путем разработки систем управления качеством прогнозирования динамики заболеваний с учетом разнообразных факторов изменяющейся внешней среды, в том числе в ходе деятельности производственных предприятий.
Общая схема экологического управления в регионе изображена на рис. 7. Функционирование схемы реализуется в трех этапов. Целью первого этапа является получение информации о фактическом загрязнении сред региона.
На втором этапе на основе полученных моделей оценивается влияние состояния среды на заболеваемость населения.
На третьем этапе строится прогноз заболеваемости населения в зависимости от состояния среды с формированием рекомендаций планирующим и природоохранным, хозяйственным органам.
Разработка пути возможного оздоровления и профилактика уровня заболеваемости в регионе в автоматизированной системе основывается на оценке влияния выбросов отдельных предприятий на ту или иную заболеваемость с последующей выдачей рекомендаций планирующим, природоохранным и хозяйственным органам о проведении мероприятий, призванных скорректировать выбросы
соответствующих предприятий. Оценка влияния выбросов отдельных предприятий г. Курска на
отдельные виды нозологий сердечно-сосудистой заболеваемости, осуществляется по схеме, показанной на рис. 6.
Предлагается следующая методика анализа вклада выбросов отдельного предприятия в уровень заболеваемости населения, основанная на основных положениях работы [3,5]:
1) Определяется список экологических факторов, обусловленных выбросами VI -Ур в окружающую среду, влияющих на уровень заболеваемости по нозологии Кь Отбор выбросов осуществляется на основании оценивания меры взаимосвязи,
2) Используя полученную математическую модель влияния факторов окружающей среды на уровень заболеваемости М = (уь ...урк), строится прогноз о показателях заболеваемости в конкретном
административном районе региона .
3) На основании полученных показателях заболеваемости оценивается вклад каждого «загрязняющего» выброса в рост уровня заболеваемости населения по определенной нозологии.
4) Определяется вклад каждого выброса
конкретного предприятия административного
района в рост уровня заболеваемости путем нахождения отношения выброса этого предприятия к общим выбросам по району.
5) Определяется общий вклад предприятия т в рост уровня заболеваемости по данной нозологии.
6) Определяется экономический ущерб, вызванный влиянием деятельности предприятия на рост данной заболеваемости.
7) Шаги 1-6 повторяются для всех нозологии, тем самым определяется общий экономический ущерб, вызванный влиянием деятельности конкретного предприятия или конкретного фактора.
Затем, из списка мероприятий для уменьшения показателей выбросов автоматически выбираются конкретные мероприятия, которые необходимо провести на данных предприятиях для уменьшения показателей выбросов, что в свою очередь должно привести к уменьшению заболеваемости населения. Данная методика отличается от используемой при расчете платежей предприятий учетом экономического ущерба от роста заболеваемости, - т.е. является более социально значимой.
Для выработки определенных мероприятий по снижения значений выбросов загрязняющих веществ конкретными предприятиями региона предлагается поступать следующим образом.
На первом этапе осуществляется прогноз заболеваемости населения региона на следующий год при помощи автоматизированной системы
математического моделирования. Затем определяется рост заболеваемости в процентном отношении для каждого микрорайона и для каждой нозологии.
На третьем этапе осуществляется коррекция значений выбросов предприятий региона с целью уменьшения уровня заболеваемости. Задаются пороги роста заболеваемости, при которых считается целесообразным принятие мер. После определения заболеваемости и микрорайона, в котором рост заболеваемости прогнозируется выше порогового уровня, определяются факторы (выбросы), значимо влияющие на данную заболеваемость, затем определяются предприятия (или иные факторы) микрорайона, вносящие наибольший вклад в «сброс» этих веществ, и моделируется снижение уровня выбросов на необходимую величину.
Рис. 6. Схема оценки влияния выбросов предприятий на заболеваемость
Далее, спрогнозированные значения уровня заболеваемости пересчитываются с имитационно найденными значениями выбросов загрязняющих веществ и проверяется условие: рост заболеваемости в этом микрорайоне города меньше порогового уровня или нет. Операция повторяется до тех пор, пока рост заболеваемости не станет ниже порога.
Таким образом, в процессе имитационного моделирования формируется множество
корректирующих мероприятий, позволяющих снизить уровень сердечно-сосудистых заболеваний в городе.
Литература
1. Карлович И. А. Геоэкология: учебник для высшей школы. -М.: Академический проект: Альма-Матер, 2005. - 512 с.
2. Вентцель Е.С. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. Учеб. пособие для втузов. - М.: Высш.шк., 2007. -491с.
3. Спичак А.И., Артеменко М.В. Методика
определения снижения значений выбросов загрязняющих веществ конкретными
предприятими региона // Передовые технологии образования и науки. Курск, МУ «из-тво центр «ЮМЭКС», 2003, с.5-10
4. Моделирование социо-эколого-экономической системы региона / Под ред. В.И. Гурмана, Е.В. Рюминой. - М.: Наука, 2003. - 175 с.
5. Заброда Н.Н., Артеменко М.В., Елесеев Ю.Ю.
Влияние природных и антропогенных факторов на заболеваемость в регионе: Монография.
КГМУ, КурскГТУ, СГМУ, из-во ОО ТПК «Радон», 2006. -153 с.
Рис. 7. Структура системы экологического управления в регионе
Курский государственный технический университет
RESEARCH OF INFLUENCE OF ECOLOGICAL FACTORS ON DYNAMICS OF LEVELS WARMLY - VASCULAR DISEASE IN THE CITY V.V. Protasova, N.A. Korenevsky, M.V. Artemenko, V.S. Smirnov
Results of mathematical modelling of regress of environmental contaminations on disease of warmly -vascular diseases in Kursk are considered; the control system of disease in the city, based on the account of the contribution of the various enterprises or other factors on the environmental contamination levels, leading to disease development is offered
Keywords: cardiovascular diseases, environmental contamination, management of correcting actions
