CC BY
54
УДК 656.13.658, 614.72
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ СОЦИАЛЬНО-ГИГИЕНИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА РЕГИОНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
© 2011 Н. А. Чепиков
преподаватель каф. охраны труда и окружающей среды e-mail: [email protected]
Юго-Западный государственный университет
В статье раскрыты вопросы совершенствования системы социальногигиенического мониторинга, предложен алгоритм оценки риска здоровью населения от воздействия выбросов автотранспорта, рассмотрена структурно-функциональная организация системы поддержки принятия решений при проведении социальногигиенического мониторинга.
Ключевые слова: атмосфера, загрязнение, здоровье населения, социальногигиенический мониторинг, геоинформационная система
Загрязнение атмосферного воздуха является самым мощным и постоянным фактором воздействия техносферы на здоровье человека и окружающую среду. На сегодняшний день автомобильный транспорт вносит наибольший вклад в загрязнение атмосферы. Содержащийся в выбросах автотранспорта широкий спектр химических соединений оказывает негативное воздействие на различные системы организма человека (в наибольшей степени - на сердечно-сосудистую и легочную) и приводит к нарушению здоровья потомства. В связи с этим задача снижения вредного воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду и здоровье населения в городах выходит на первый план. Для решения этой задачи необходимо осуществлять оперативный контроль и эффективное управление экологической и медикодемографической ситуацией, которое не представляется возможным без использования современной вычислительной техники, причем не только в качестве инструмента для выполнения расчетов, но в большей степени как инструмента всестороннего анализа имеющегося информационного пространства с целью рационального управления процессами, протекающими в системе «автотранспорт - окружающая среда - здоровье человека».
В качестве такого инструмента могут выступить геоинформационные системы (ГИС). Представляя удобные механизмы для сбора, анализа, обработки, синтеза и управления пространственно распределенными и иными видами данных и обеспечивая двухстороннюю связь между картографическими объектами и табличными базами данных, ГИС являются эффективным инструментом для выявления причинноследственных взаимосвязей, образующихся в системе «автотранспорт - окружающая среда - здоровье человека» и поддержки принятия решений с целью снижения воздействия автотранспорта на воздушную среду и медико-демографическую ситуацию [Чепиков 2008: 183].
Представляется целесообразным разработать ГИС-приложение, реализующее алгоритм поддержки принятия решений при оценке риска здоровью населения от воздействия выбросов автотранспорта и выборе мер по снижению этого воздействия.
Для оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха было разработано математическое обеспечение указанного ГИС-приложения. Для долгосрочного прогнозирования значений концентраций загрязнителей в атмосфере предложено использовать модель CALINE-4 (California Line Source Model), рассматривающую основные типовые условия распространения загрязняющих веществ (уличный каньон, перекресток, парковка) [Beson 1984].
Однако при оценке мгновенных концентраций обнаруживаются значительные расхождения расчетных и экспериментальных данных для гауссовых моделей рассеивания. Так, уменьшение периода осреднения от среднегодовой концентрации при расчетах от одного источника сопровождается резким ухудшением соответствия между расчетом по моделям и экспериментальными данными (расхождение может достигать 60%), тогда как среднегодовые концентрации согласуются с наблюдениями в пределах 20-30%. Таким образом, модель рассеивания CALINE-4 не в состоянии с достаточной достоверностью описывать мгновенные значения концентраций. В связи с этим для прогнозирования мгновенных концентраций загрязнителей предложено использовать методику расчета рассеивания ОНД-86 [Методика расчета
концентраций... 1987], разработанную в Главной геофизической обсерватории
им. А. И. Воейкова на основе модели М. Е. Берлянда [Берлянд 1985].
Для адаптации модели CALINE-4 к применению на территории Российской Федерации предложено заменить генератор входных пробеговых коэффициентов для CALINE-4 результатами расчета по Методике определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы городов [1999].
Рис. 1. Схема алгоритма расчета и построения пространственно-территориального распределения концентраций загрязняющих веществ от выбросов автотранспорта
Для оценки риска здоровью населения от выбросов автотранспортных средств и выбора мер по снижению этого воздействия был разработан алгоритм, отличающийся использованием на этапе построения пространственно-территориального
распределения концентраций загрязняющих веществ в воздушной среде результатов совместного моделирования по моделям САЬШБ-4 и ГГО, а также ранжированием автомагистралей по степени их воздействия на окружающую среду и здоровье населения при построении плана мероприятий социально-гигиенического мониторинга. Схема алгоритма представлена на рисунке 2.
Рис. 2. Схема алгоритма оценки риска здоровью населения от выбросов автотранспорта и выбора мероприятий для снижения воздействия автотранспорта на здоровье человека и окружающую среду
Ранг автомагистрали по степени ее воздействия на воздушную среду и здоровье населения определяется по формуле (1) путем умножения индекса загрязнения атмосферы (ИЗА) на ранг автомагистрали (Ра), определяемый исходя из дифференциации прилегающей к ней территории по социальной значимости и сложившейся медико-демографической ситуации, и на весовой коэффициент влияния социального статуса территории, определяемый из соотношения ИЗА и весового коэффициента (С), а также с учетом канцерогенного и неканцерогенного риска здоровью населения М, рассчитанного по соответствующему алгоритму:
Р = ИЗА • РА • С • Ш,
(1)
где Р - ранг автомагистрали по степени ее воздействия на воздушную среду и здоровье населения; ИЗА - индекс загрязнения атмосферы; РА - ранг автомагистрали, определяемый в зависимости от дифференциации прилегающей территории; С -весовой коэффициент социального статуса территории; Ы - показатель риска здоровью населения.
Экологическая обстановка на исследуемом участке ранжируется исходя из значений ИЗА (табл. 1).
В таблице 1 представлена зависимость весового коэффициента С социального статуса территории от индекса загрязнения атмосферы.
Таблица 1
Зависимость коэффициента социального статуса территории от индекса загрязнения атмосферы
Индекс загрязнения атмосферы Экологическая ситуация Весовой коэффициент С
0-5 Удовлетворительная 0,2
6-15 Относительно напряженная 0,3
16-50 Существенно напряженная 0,5
51-100 Критическая 0,8
100 и более Катастрофическая 1,0
Ранг автомагистрали в зависимости от дифференциации прилегающей к ней территории по социальной значимости и сложившейся медико-демографической ситуации предлагается определять по таблице 2.
Таблица 2
Метод определения ранга автомагистрали в зависимости от дифференциации прилегающей территории по социальной значимости
Объект негативного воздействия автомагистрали Ранг автомагистрали
Места условно постоянного пребывания людей группы риска (школы, детские сады, больницы, дома престарелых, жилые дома) 5
Общественные здания, организации, предприятия 4
Места периодического массового скопления людей (стадионы, парки) 3
Места сезонного нахождения людей (садовые участки, гаражные кооперативы) 2
Незаселенная территория 1
Ранжирование автомагистралей по степени воздействия на здоровье населения осуществляется по алгоритму, представленному на рисунке 3.
Для эффективного решения задачи охраны здоровья человека разработана система поддержки принятия решений (СППР) при осуществлении социальногигиенического мониторинга, структурно-функциональная организация которой представлена на рисунке 4.
Рис. 3. Схема алгоритма ранжирования автомагистралей по степени воздействия на здоровье населения
ЛПР
Подсистема хранения и обработки данных
Рис. 4. Структурно-функциональная организация СППР
Разработанное на основе структурно-функциональной организации программное обеспечение выполняет следующие функции:
- ввод, хранение и обработку данных о характеристиках транспортного потока, состоянии атмосферного воздуха и медико-демографических показателях;
- расчет приземных концентраций, создаваемых выбросами автотранспорта, и оперативное отображение результатов расчетов (рис. 5);
- на основании проведенных расчетов ранжирование автомагистралей по степени воздействия на окружающую среду и здоровье человека;
- построение различных статистических графических зависимостей на основании проведенных расчетов (рис. 5);
- осуществление многофакторного поиска информации базы данных по критериям, определяемым пользователем;
- визуализацию на электронной карте объектов загрязнения, пятен выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта для обеспечения поддержки принятия решений при определении приоритетных районов проведения социальногигиенического мониторинга и степени воздействия выбросов автотранспорта на здоровье людей (рис. 6).
Рис. 5. Расчет выбросов загрязняющих веществ автотранспортом и график зависимости выбросов автомобилей различных групп от времени наблюдения
7'Источники загрязнения атмосферы
Ф Московский пр. ф Почтовая — М1-3 ! ! М1-4 — М1-5 s=| * Я i lUOlu / ■'- Щ « ¿VwfiSlV. /
Рис. 6. Отображение пятен выбросов загрязняющих веществ на электронной карте
Библиографический список
Benson P. CALINE4 - a dispersion model for predicting air pollutant concentrations near roadways. FHWA/CA/TL-84/15. Sacramento, CA, California Department ot
Transportation, 1984. 45 p.
Берлянд М. Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 272 с.
Методика определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы городов. М., 1999.
Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД - 86. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 95 с.
Чепиков Н. А., Рыкунова И. О. Управление процессами воздействия загрязнения атмосферы на состояние здоровья населения с помощью геоинформационных технологий // Управление в социальных и экономических системах. VI Международная научно-практическая конференция: сб. ст. Пенза: РИО ПГСХА, 2008. С. 183-185.
