MODELLING THE IMPACT OF URBAN ENVIRONMENTAL FACTORS ON HUMAN HEALTH
MODELLING THE IMPACT OF URBAN ENVIRONMENTAL FACTORS ON HUMAN HEALTH
Abstract
The aim of the work was to determine the influence of urban environmental factors on the development of cardiovascular diseases on the territory of Kirovsky district of Tomsk.
Materials. The following parameters were included in the model:
1) concentration of CO2, NO2, phenol, formaldehyde, suspended particles;
2) data on the levels of variable electric fields of industrial frequency (VEF IF);
3) data on cardiovascular diseases for the age group older than 18 years by first-time incidence with reference to coordinates.
Methods. Factor data were mapped in a QGIS environment. A grid was created based on the cardiovascular disease data layer. The number of points reflecting the identified cardiovascular disease by person's place of residence was calculated for each cell in the grid. The mean values of the factors in each cell were determined.
Results and Discussion. The maximum correlation coefficient value of 0,43 at significance level of 0,05 was observed between the target variable and electrical component factor. The principal component method was used to identify the factors that have a greater influence on the target variable.
Conclusions. The dependence between the indicators of electrical component and morbidity of cardiovascular system of the population of Kirovsky district of Tomsk has been found out.
1. Введение
Использование электрической энергии привело к тому, что в конце XX века сформировался новый значительный фактор загрязнения окружающей среды — электромагнитный. Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) в 1995 году введен термин «глобальное электромагнитное загрязнение окружающей среды», затем проблема была включена в перечень приоритетных для человечества .
Длительное пребывание людей в усиленном электромагнитном поле (ЭМП) промышленной частоты (ПЧ) приводит к негативным последствиям для здоровья человека .
Повсеместное использование электрической энергии в быту и на производстве приводит к подвержению населения действию ЭМП, напряженность которых во много раз превышает фоновые значения. Особенно значительно увеличилась интенсивность ЭМП на рабочих местах ряда энергоемких предприятий, вблизи линий электропередач (ЛЭП), на электрифицированном транспорте.
ЭМП ПЧ, которые излучают подстанции, электроустановки, ЛЭП, занимают площадь около 5% поверхности суши. Электромагнитные волны многократно огибают Землю, суммируются друг с другом и создают различные конфигурации по напряженности и частоте .
Переменные электрические поля (ПеЭП) ПЧ стали постоянной компонентой современной техносферы и влияют на все биосистемы, включая человека. Организм человека в большей степени подвержен регулярному действию ПеЭП, так как жизнь современного человека протекает в условиях урбанизированной среды, энергообеспечение которой осуществляется электрическими токами промышленной частоты. Существующие предельно допустимые уровни ПеЭП не учитывают в полной мере эффекты хронического действия полей на организм человека .
Для большинства жилых зданий на территории города Томска отклонений от нормативных требований выявлено не было. Обнаружено несколько нарушений относительно расположения жилых зданий и воздушных ЛЭП 35 кВ .
Результаты ряда исследований , , , показывают, что пребывание людей в усиленном ПеЭП ПЧ приводит к негативным последствиям для здоровья человека. Отмечено, что воздействие ПеЭП ПЧ является одним из факторов риска возникновения и развития болезней сердечно-сосудистой системы как у работников, обслуживающих электросетевые объекты, так и у людей, проживающих вблизи ЛЭП различной напряженности .
Кроме развития болезней сердечно-сосудистой системы людей, обслуживающих станции и ЛЭП с напряжением 220-500 кВ, выявлены неврологические жалобы. Отмечалась головная боль, повышенное раздражение, утомляемость, вялость и сонливость. Наблюдалось нарушение функционирования нервной системы: тахикардия и брадикардия, гипертензия или гипотензии, и лабильности пульса. Неврологические нарушения характеризовались повышенным сухожильным рефлексом, тремором век и пальцев рук, снижением корнеального рефлекса и аномалией температуры кожи, снижением памяти и внимания , .
С ростом стажа работы развивались изменения и со стороны других органов и систем. Среди которых онкологические заболевания, импотенция, лейкемия, рак щитовидной железы, рак лёгкого, рак молочной железы у женщин. Развивается синдром раннего старения организма человека со всеми вытекающими последствиями .
Существует реальная угроза здоровью человека, и необходимо учитывать режимы модуляции при установлении норм, а также учитывать возможность сочетанного влияния ЭМП с другими экологическими факторами, такими как загрязнители воздуха.
Исследования показывают, что загрязнение воздушной среды химическими поллютантами является значимым фактором риска развития респираторных заболеваний, аллергических болезней и болезней обмена веществ , и развитием новообразований, болезней кожи, болезни крови и кроветворных органов . Проведено значительное количество исследований, направленных на выявление влияния загрязнения окружающей среды на состояние здоровья населения городов. Отмечено, что у детей, проживающих в условиях влияния высоких концентраций вредных примесей, выявлены некоторые отклонения в функциональном состоянии сердечно-сосудистой системы .
Целью работы являлось выяснить влияние факторов городской среды на развитие сердечно-сосудистых заболеваний на территории Кировского района города Томска.
2. Методы и принципы исследования
Моделирование направлено на определение зависимости между сердечно-сосудистыми заболеваниями и факторами городской среды на территории Кировского района г. Томска.
В модель включены следующие показатели:
1) факторы городской среды, включающие в себя данные о концентрациях загрязняющих веществ в воздухе, на территории г. Томска (CO2, NO2, фенол, формальдегид, взвешенные частицы) ;
2) данные по уровням ПеЭП ПЧ;
3) данные по некоторым сердечно-сосудистым заболеваниям (субарахноидальное кровоизлияние (I60), внутримозговое кровоизлияние (I61), другое нетравматическое внутричерепное кровоизлияние (I62), инфаркт мозга (I63), инсульт, не уточненный как кровоизлияние или инфаркт (I64)) для возрастной группы старше 18 лет по впервые выявленной заболеваемости с привязкой по коорданатам на территории Кировского района г. Томска.
Все показатели нанесены на карту-основу в среде QGIS. Создана сетка с одинаковыми ячейками исходя из слоя сердечно-сосудистых заболеваний. Подсчитано количество точек для каждой ячейки в сетке. Каждая точка отражает выявленное сердечно-сосудистое заболевание по месту прописки человека. Удалены те ячейки сетки, которые не имеют точек данных и покрывают нежилую зону, либо где отсутствуют данные по сердечно-сосудистым заболеваниям. Оставшиеся ячейки нумеровались (рис. 1).
Рисунок 1 - Сетка, созданная на основе слоя с сердечно-сосудистыми заболеваниями, с пронумерованными ячейками
3. Обсуждение результатов
Максимальная величина коэффициента корреляции была отмечена между целевой переменной (заболеваемость) и фактором электрической составляющей и составила 0,43 при уровне значимости 0,05. Это указывает на умеренную положительную связь между факторами. Корреляция с остальными независимыми переменными слабая или отсутствует.
Методом главных компонент были определены факторы, в большей степени влияющие на целевую переменную: уровень ПеЭП ПЧ, концентрация CO2, NO2, формальдегида. Поэтому целесообразно оставить модель, включающую данные факторы. Коэффициент детерминации модели при этом являлся наилучшим и составил 0,28.
Строился нормальный вероятностный график остатков (рис. 2).
Рисунок 2 - Нормальный вероятностный график остатков
Зависимость остатков от предсказанных значений приведена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Зависимость остатков от предсказанных значений
4. Заключение
Проведенный корреляционный анализ выявил зависимость между параметром электрической составляющей и заболеваемостью сердечно-сосудистой системы населения Кировского района г. Томска.
Сложно определить, как влияют отдельные параметры загрязнения воздуха на возникновение заболевания сердечно-сосудистой системы человека. Сложность данной проблемы обусловлена как множественными факторами, влияющими на организм, так и специфическими особенностями его реакций.
Необходимо больше точек данных, отражающих количественную составляющую факторов городской среды. При недостаточной плотности исходных точек использование инструмента интерполяции в среде QGIS может давать нереалистичные результаты.