CC BY
6
процессов в эксперименте и в клинике. Йошкар-Ола, 1981, с. 117-122.
Меркурьева Р. В., Литвинов Н. Н., Прокопенко Ю. И. и др. — Гиг. и сан., 1981, № 9, с. 22—25.
Сидоренко Г. И., Меркурьева Р. В. — Там же, № 8, с. 8—12.
Сидоренко Г. И., Пинигин М. А. — В кн.: Медицинские * проблемы охраны окружающей среды. Под ред. Г. И. Си-дорсн ко. М., 1981, с. 35—41.
Merkurjeva R. К., Muchambelova L. Ch. et al. —Z. ges. Hyg., 1980, Bd 26, S. 343-345.
Поступила 19.05.82
Summary. The authors give a theoretical and experimental substantiation of the principles underlying the system of biochemical criteria for the hygienic evaluation of early metabolic reactions in man, and recommend its further aprobation in studies of a prepathological state caused by the impact of environmental factors.
УДК 614.71/.73-07:519.24
Ю. М. Жаворонков, К. А. Буштуева
К ПОСТРОЕНИЮ КОМПЛЕКСНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
Институт неорганической химии Сибирское отделение АН СССР, Кемерово; ЦОЛИУВ, Москва
Одной из объективно существующих систем общества является система формирования чистоты воздушного бассейна населенных мест. Для эффективного управления в рамках названной системы (оно именуется в дальнейшем управлением чистотой воздушного бассейна) необходимо установление зависимости между параметрами функционирования таких ее компонентов, как воздушный бассейн и население.
Функционирование того и другого компонента отражается множеством параметров: в первом случае это концентрации примесей в различных точках воздушного бассейна и метеорологические параметры (температура воздуха, атмосферное давление и т. п.), во втором — физиологические, биохимические, демографические и прочие «детальные», показатели общественного здоровья (последнее понимается в широком смысле как состояние полного физического и душевного благополучия). Для современного промышленного города характерно «мно-^гопримесное» загрязнение его воздушного бассейна, что порождает огромное число частных зависимостей, таких, например, как между концентрацией окиси углерода и содержанием карбокси-гемоглобина в крови, между концентрацией сернистого ангидрида и дыхательными функциями и т. д. Вместе с тем для практического управления чистотой воздушного бассейна с учетом реального уровня его развития в настоящее время вполне достаточно одной обобщенной зависимости — между комплексным показателем (индексом) состояния воздушного бассейна (ИВБ) и комплексным показателем (индексом) здоровья населения (ИЗН).
Для установления такой зависимости необходимо решить три взаимосвязанных вопроса: построение ИЗН; построение ИВБ; установление зависимости между ИЗН и ИВБ путем статистической обработки данных, аккумулируемых в специальном информационном фонде.
Построение ИЗН представляет чрезвычайно сложную задачу, находящуюся на начальных этапах своего решения (подробнее см., например, тезисы
конференции «Системный анализ и моделирование в здравоохранении», проходившей в Новокузнецке в сентябре 1980 г.). Данные первичной обращаемости населения за медицинской помощью позволяют использовать в качестве ИЗН только показатель общей заболеваемости городского населения (ПОЗ)1, который является грубой формой ИЗН, весьма приближенно отражая общественное здоровье в понимании ВОЗ. Тем не менее для управления чистотой воздушного бассейна он «лучше, чем ничего», ибо позволяет подвести определенную научную основу под распределение между городами целевых капиталовложений в мероприятия, направленные на охрану атмосферы (инвестиционная задача). Сегодня эта задача решается на основе одной интуиции.
В указанной выше цепочке из трех взаимосвязанных вопросов построение ИЗН является ее начальным, исходным пунктом. Решение этого вопроса должно осуществляться с позиции управления страной в целом, независимо от двух других вопросов. В то же время два других вопроса подчинены первому, детерминируются им.
Выбрав по необходимости в качестве ИЗН ПОЗ, рассмотрим два оставшихся вопроса. Их решение может идти двумя путями. Один путь — комплектование тем или иным способом параметров функционирования воздушного бассейна в индекс, затем с помощью регрессионного анализа нахождение такой формы связи ПОЗ и ИВБ (подбор такой кривой регрессии), при которой корреляционное отношение является максимальным. На описанном пути каждый способ комплексирования будет
1 Эти данные позволяют получить ИЗН и путем комплексирования показателей заболеваемости отдельными нозологическими формами. Однако для такого комплексирования необходимо уметь соизмерять отдельные показатели, что требует проведения соответствующих исследований. Поскольку подобного рода исследования лишь начинают проводиться, в ближайшее время в качестве ИЗН в рамках названного фонда объективно может рассматриваться лишь показатель общей заболеваемости.
порождать наилучшую зависимость между ПОЗ) и ИВБ. Второй путь — фиксация (постулирование некоторой зависимости между ПОЗ и ИВБ, затем с помощью корреляционного анализа нахождение такого способа комплексирования параметров функционирования воздушного бассейна в индекс, при котором корреляционное отношение является максимальным. На этом пути каждая постулированная зависимость будет порождать наилучший способ комплексирования.
Для управления наиболее удобна линейная зависимость между ПОЗ и ИВБ, т. е. зависимость вида: ПОЗ=/4-ИВБ-ЬЯ, где А и В — константы. При такой форме связи в решении управленческих задач можно оперировать только ИВБ и «забыть» о ПОЗ, так как увеличение (уменьшение) ИВБ на некоторую величину будет приводить к увеличению (уменьшению) ПОЗ на эту же величину.
.Если постулировать линейную связь между ПОЗ и ИВБ, то в этом случае (единственном из всех как на первом, так и на втором пути) ИВБ будет представлять не просто математический агрегат параметров функционирования воздушного бассейна, а комплексную модель зависимости между этими параметрами и ПОЗ. В случае указанного постулирования различные виды ИВБ могут рассматриваться как различные априорные формы названной модели (Л. В. Дунаевский). И для управления должен быть выбран ИВБ такой формы, которая адекватнее других воспроизводит реальную, объективную зависимость (т. е. при которой достигается максимальное корреляционное отношение).
Поскольку познание обсуждаемой закономерности не является самоцелью, а необходимо для совершенствования управления чистотой воздушного бассейна, то целесобразно и ограничиться случаем постулирования ее линейности. Тогда остается решить один вопрос — построить ИВБ, т. е. найти наиболее адекватную форму комплексной модели зависимости между параметрами функционирования воздушного бассейна и ПОЗ.
К настоящему времени разными авторами предложено большое число способов комплексирования названных парамегров в ИВБ. Однако ни в одной работе не говорится, какая же зависимость между комплексируемыми параметрами и ИЗН (или каким-либо иным, замещающим его показателем здоровья) предполагалась при построении ИВБ. Если даже у авторов и была какая-то гипотеза на этот счет, то она остается «за кадром» и ИВБ предстает перед читателем как математический агрегат параметров, который, как правило, невозможно интерпретировать в терминах интересующей нас зависимости (именно таким неннтерпретируемым является, например, показатель Р, предложенный М. А. Пн-нигиным).
Для обработки данных, аккумулируемых в упомянутом выше информационном фонде, мы предлагаем способы комплексирования концентраций С примесей в индекс загрязненности атмосферы
(ИЗА), при этом оставив в стороне вопрос о способах дополнения ИЗА до ИВБ комплексом метеорологических параметров.
ИЗА предлагается строить на основе 4 предположений, взятых из следующих 8 (каждая пара этих взаимоисключающих предположений отражает один из четырех аспектов интересующей нас зави-* симости, является его качественной моделью).
1. Эффект действия отдельной примеси имеет место при любых концентрациях больше нуля.
2. Эффект действия отдельной примеси имеет место лишь при концентрациях больше ПДК.
3. Эффект действия отдельной примеси не зависит от ее класса опасности.
4. Эффект действия отдельной примеси зависит от ее класса опасности.
5. Эффект действия п любых совместно присутствующих примесей есть сумма эффектов, оказываемых каждой отдельной примесью (отсутствие усиления).
6. Эффект действия п совместно присутствующих примесей, среди которых имеются примеси, обладающие суммацией действия, больше суммы эф<* фектов, оказываемых каждой отдельной примесью (наличие усиления).
7. Зависимость между эффектом действия отдельной примеси и ее концентрацией линейная.
8. Зависимость между эффектом действия отдельной примесью и ее концентрацией степенная, т. е. соответствует психофизиологическому закону Сти-венса.
На основе этих предположений можно построить 16 различных ИЗА. Для 8 ИЗА, соответствующих предположению 7 о линейной зависимости между эффектом действия отдельной примеси и ее концентрацией, общая формула ИЗА имеет вид:
ИЗА = 2<Хг (а,/С! — П).
I
Для других 8 ИЗА, соответствующих предположению 8 о степенной зависимости между эффектов действия отдельной примеси и ее концентрацией, общая формула ИЗА такова:
ИЗА = 2 — П)а1. (
В представленных формулах I — порядковый номер примеси среди п совместно присутствующих: 1=1, 2, ..., я; К1 — нормированная на ПДК концентрация 1-й примеси: /Сг=С{/ПДК, а{ — коэффициент, учитывающий усиление эффекта действия /'-й примеси: в случае предположения 5 всегда а= 1; в случае предположения 6 а4=1, если примесь не образует ни с одной другой присутствующей примесью «синергическую группу», аг=2, если примесь образует с другими присутствующими примесями хотя бы одну «синергическую пару», а{=3, если примесь образует с другими присутствующими примесями хотя бы одну «синергиче^ скую тройку», а,=4, если примесь образует с другими присутствующими примесями хотя бы одну «синергическую четверку» если примесь образует
несколько пар, то а4=2, несколько пар и (или) несколько троек, то а,=3, несколько пар и (или) несколько троек и (или) несколько четверок, то а,=42; аг — коэффициент, учитывающий класс опасности 1-й примеси: в случае предположения 3 всегда а равен 1; в случае предположения 4 и "*1три «приведении» всех примесей к третьему классу опасности по данным КНИИОКГ им. А. Н. Мар-зеева а равен 4,0 для первого, 1,5 для второго, 1,0 для третьего и 0,75 для четвертого класса; по данным М. А. Пинигина, значения а соответственно равны 2,36, 1,26, 1,0, 0,86, по данным К. А. Буштуевой, значения а соответственно равны 2,0, 1,33, 1,0, 0,5; П — величина, учитывающая порог действия: в случае предположения 1П=0, в случае предположения 2П=1.
Ниже приведены формулы всех 16 ИЗА, перед каждым ИЗА указаны 4 предположения, на которых он основывается:
1, 3, 5, 7: ИЗА = V Kj, I (1)
2,3, 5, 7: ИЗА = У (/С,— 1), i (2)
1, 4, 5, 7: ИЗА = 2 a;/(f, i (3)
2,4,5,7: H3A = 2a.(^i—'). i (4)
1,3,6,7: ИЗА — i (5)
2, 3. 6, 7: ИЗА = V ("¡К/- 1). i (6)
1, 4, 6, 7; ИЗА = 2 i (7)
2,4,6,7: H3A = 2«f 0. V i (8)
1,3,5,8: ИЗА = 2*/1,3' i 0)
2, 3, 5, 8: ИЗА = ^(/С, - l)1'3, i (10)
1,4,5, 8: ИЗА = . i (11)
2,4,5,8: ИЗА = (Ki — О™«'. i (12)
1,3,6,8: ИЗА = 2>Л!'3' i (13)
2,3,6,8: ИЗА = 2 (<»1*1 — О1,3. i (14)
1,4,6,8: ИЗА = 2 • i (15)
2,4,6,8: ИЗА = 2(в;/^— l)«l. (16)
* Речь идет о «синергических г рунпах», указанных в действующем списке ПДК.
В формулах, соответствующих предположению 1 (т. е. имеющих нечетные номера), суммирование производится по всем совместно присутствующим примесям, в формулах, соответствующих предположению 2 (т. е. имеющих четные номера), — лишь по тем из п совместно присутствующих примесей, для которых выражение в скобках под знаком суммы больше нуля.
Показатель степени 1,3 в формулах (9), (10), (12), (13) получен путем осреднения всех имеющихся в распоряжении авторов значений а. При корреляционном анализе указанные формулы могут быть использованы и с другим значением этого показателя.
Во всех 16 формулах концентрации примесей и их ПДК относятся к одному и тому же (в принципе к любому) периоду осреднения.
По нашему мнению, все предлагаемые ИЗА (16 формул плюс различные значения а) должны быть включены в корреляционный анализ в рамках названного выше автоматизированного информационного фонда. Иными словами, при каждом ИЗА должно быть подсчитано корреляционное отношение для уровня регрессии: ПОЗ=Л-ИЗА+ +В. Формула, которой соответствует наибольшее корреляционное отношение, и может быть рекомендована для использования в управлении чистотой воздушного бассейна. При этом корреляционному анализу подвергаются данные, которые относятся к однородным условиям (по не учитываемым в ИЗА факторам окружающей среды).
Предлагаемые ИЗА отнюдь не исчерпывают проблемы построения комплексного показателя загрязненности атмосферного воздуха. Главная цель, которую мы преследовали в настоящей статье, — способствовать переводу решения названной проблемы с математической на методологическую основу. Формулы (1—16) являются примерами методологически обоснованных, на наш взгляд, комплексных показателей.
Литература. Дунаевский J1. В. — В кн.: Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Л., 1978, т. 1, с. 76—94. Методические рекомендации по изучению здоровья населения в связи с сочетанным действием факторов окружающей среды в населенных местах. Киев, 1976. Пинигин М. А. — В кн.: Санитарная охрана атмосферного воздуха городов. М., 1976, с. 15—71.
Поступила 19.01.83
Summary. The authors deal with the ways of obtaining composite air pollution indices based on four principal propositions: presence of an effect at any concentrations higher than zero or in a slight excess of MAC; presence or absence of an effect-class of hazards relationship; presence or absence of the potentiating effect caused by a sum of pollutants; linear or exponential relationship between the effect produced by an individual mixture and its concentration. Formulas derived for calculating all the 16 possible air pollution indiccs are presented. These indices are to be verified in actual conditions in order to select the one which would fit the greatest correlational ratio with the human health status.
-J 9
