Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕДИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ В ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ 9
1.1. Математическое моделирование медико-эколого-географических систем как перспективный междисциплинарный подход 9
1.2. Методы моделирования медико-географической ситуации в эколого- географических системах 16
1.2.1. Метод макросистем. Распределение Бернулли и Пуассона 17
1.2.2Марковские случайные процессы 21
1.2.3.Корреляционно-регрессионный анализ 25
1.2,4.Построение классификационных образов 28
ГЛАВА 2. ОБЩИЙ ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ОБЗОР КИНЕЛЬ- ЧЕРКАССКОГО РАЙОНА 30
2.1. Географическое положение 30
2.2. История заселения и освоения территории Кинель-Черкасского района 31
2.3. Характеристика природных предпосылок протекания медико-географических процессов 35
2.4. Оценка экономико-географических предпосылок состояния здоровья населения Кинель-Черкасского района 51
2.5. Принципы ландшафтно-географической дифференциации Кииель-Черкасского района 54
2.6. Ландшафтно-географическое разнообразие Кинель-Черкасского района 58
ГЛАВА 3. ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И АНАЛИЗ МЕДИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ В РАЙОНЕ 65
3.1. Экологический потенциал ландшафта как интегральная геоэкологическая характеристика 65
3.2. Геоэкологическая оценка состояния окружающей среды 66
3.3. Анализ медико-географической ситуации в Самарской области и Кинель-Черкасском районе 74
ГЛАВА 4. ПРИМЕНЕНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ К ОЦЕНКЕ МЕДИКО- ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ СИТУАЦИИ 80
4.1. Результаты моделирования 80
4.1.1. Картографическое моделирование 80
4.1.2. Моделирование заболеваемости при помощи различных распределений в теории макросистем 81
4.1.3. Результаты моделирования заболеваемости при помощи марковских случайных процессов 84
4.2. Влияние микроэлементов на ме дико-географическую ситуацию 91
4.2.1. Результаты анализа по группе Кардиологические заболевания 96
4.2.2. Результаты анализа по группе Новообразования 96
4.2.3. Результаты анализа по группе Болезни органов дыхания 97
4.2.4. Результаты анализа по группе Болезни органов пищеварения 97
4.2.5. Результаты анализа по группе Инфекционные и паразитарные болезни 98
4.3. Оценка влияния социальной сферы на заболеваемость 99
4.4. Рекомендации к применению модели 102
ВЫВОДЫ 105
ЛИТЕРАТУРА 107
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 125
- Математическое моделирование медико-эколого-географических систем как перспективный междисциплинарный подход
- Географическое положение
- Экологический потенциал ландшафта как интегральная геоэкологическая характеристика
Введение к работе
Актуальность исследования определяется тем, что для планирования и управления социально-эколого-экономическим развитием административного района, подсчета эколого-экономического ущерба от заболеваемости населения, необходимо оценить вероятность возникновения того или иного диагноза в отдельно взятом населенном пункте с учётом природных компонентов. Существующие в настоящее время методики громоздки и не позволяют углубиться в региональные различия, а их адаптация связана с большими затратами.
Целью настоящей работы является моделирование и выявление общих закономерностей изменения медико-географической обстановки для разных ландшафтных структур на территории административного района.
Для достижения поставленной цели автором решались следующие задачи:
Обобщить и систематизировать существующие материалы по проблеме моделирования медико-эколого-географической ситуации.
Выявить внутрирайонные ландшафтные различия.
Построить и апробировать математические модели зависимости заболеваемости населения от природных и антропогенных факторов.
Объектом исследований является медико-географическая система, включающая в себя население и окружающую среду как совокупность влияющих на здоровье условий биотического, абиотического и социального происхождения, выбираемая для изучения медико-географических проблем. Рассматриваются ландшафты Кинель-Черкасского района, специфика которых заключается в высокой степени антропогенной преобразованное.
Предметом исследования выступают взаимоотношения между здоровьем населения и окружающей средой, оцениваемые с помощью математического моделирования.
5 Аналитическое исследование базируется на архивных материалах экспедиций 1909-1910 гг., 1964 г., 1983 г., 2003 г., данных архивов ВолгоНИИГипро-зема, картографических материалах, геологических разрезах опорных скважин, статистических отчётах, других фондовых источниках и собственных материалах автора.
Автором использовались следующие методы изучения: метод наложения частных видов физико-географического районирования; метод ведущего фактора, при котором учитывается один ведущий фактор, определяющий в значительной степени другие компоненты природы; картографический, примененный при создании основного массива тематических карт; математического моделирования случайных процессов; корреляционно-регрессионного анализа; . медико-географического прогнозирования.
Научная новизна работы заключается в том, что впервые для территории административного района Самарской области, расположенной на границе лесостепной и степной зон, проведена эколого-географическая дифференциация для «привязки» медико-географической информации; впервые построена модель прогнозирования медико-географической ситуации, учитывающая внутренние различия и особенности развития Кинель-Черкасского района; высказано предположение о влиянии на медико-географическую ситуацию факторов, которое можно представить в виде ординарных потоков определенной интенсивности. Наиболее существенные научные результаты, полученные лично автором:
Выявлены ландшафтные структуры (местности) Кинель-Черкасского района.
Построены математические модели на основе случайных процессов применительно к населенным пунктам района на разных местностях.
3. Проведена классификация местностей по поведению определенных групп диагнозов. Все модельные расчеты были проверены по нескольким общепринятым критериям математической статистики с мощностью критерия 95%. Для марковских случайных процессов была оценена также ошибка расчетов, не превысившая 3,5%.
Практическая значимость исследования заключается в том, что оно является методологической базой построения и эксплуатации медико-географических информационных систем, рекомендациями по научно обоснованной оптимизации работы медицинских учреждений, а также может быть использовано в учебных целях.
Результаты исследования использованы в качестве учебного курса для студентов географических специальностей по географическому краеведению (Самарский государственный педагогический университет); в качестве регионального компонента на уроках географии в общеобразовательных учреждениях Кинель-Черкасского района Самарской области; проекте ВОЗ, реализуемом в России «Здоровые города, районы и посёлки» (2004 г. - н.вр.).
Работа является частью научно-исследовательских работ Института экологии Волжского бассейна РАН по тематике «Оптимизация природного комплекса Среднего Поволжья в целях достижения устойчивого развития региона» (2004-2006 гг.) и частью научно-исследовательской деятельности кафедры географии СамГПУ.
Результаты исследований были доложены автором на международных конференциях «Окружающая среда для нас и будущих поколений» (Самарский государственный технический университет, 1998, 1999); Краеведческой конференции, посвященной 180-летию П.В. Алабина (Самара, 2004 год), на Шестом Сибирском совещании по климато-экологическому мониторингу (ИМКЭС СО РАН, г. Томск, 2005 год) и ряде внутривузовских конференций СамГПУ (к 100-
7 летию К.П. Ланге, Исследования в области естественных наук и образования,
2005 год).
По результатам исследования автором опубликовано 9 печатных работ.
Автор лично участвовал в формировании теоретико-методологических подходов к комплексному эко лого-географическому моделированию процессов изменения заболеваемости, в сборе первичной информации по заболеваемости населения, самостоятельно осуществлял обработку полученных данных и дал интерпретацию результатов. Доля автора в совместных публикациях пропорциональна числу соавторов.
Диссертация объёмом 150 страниц, состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы (181 наименование), 5 приложений, 15 таблиц, 1 схемы.
Во введении обосновывается актуальность проблемы, формулируются цели и задачи исследования.
В первой главе «Методы исследования медико-географической ситуации в эко лого-географических системах» даны определения основных понятий, используемых автором, выполнен аналитический обзор литературы, приведены и охарактеризованы математические модели, используемые автором для прогнозирования изменения медико-географической ситуации в районе.
Во второй главе «Общий географический обзор Кинелъ-Черкасского района» характеризуются компоненты природы и их изменение в результате хозяйственной деятельности. Дается обоснование выбора Кинель-Черкасского района как базового для изучения медико-географической ситуации, приводятся зональные и региональные различия, определяющие основные природные факторы формирования медико-географической ситуации.
В третьей главе «Геоэкологическая оценка состояния окружающей среды и анализ медико-географической ситуации в районе» рассматривается геоэкологический потенциал района и особенности медико-географической обстановки
8 в Кинель-Черкасском районе по сравнению с показателями в Самарской области.
В четвертой главе «Применение моделирования к оценке медико-географической ситуации» анализируются результаты математического моделирования, дается краткосрочный прогноз ситуации, устанавливаются характерные особенности поведения каждой местности.
В заключении сформулированы основные выводы и рекомендации по работе.
Математическое моделирование медико-эколого-географических систем как перспективный междисциплинарный подход
Согласно классическим представлениям, медицинская география - это наука о закономерностях географического распространения болезней человека и факторах, эти болезни обуславливающих [69, 89, 119]. Становлению медицинской географии как науки посвящено много работ как отечественных [86], так и зарубежных учёных, По мнению Brillet Р. [162], в становлении медицинской географии как самостоятельной дисциплины выделяются периоды:
Гиппократа и Галена (проблема влияния среды на развитие болезни), период медицинских топографии XVIII-XIX (применение географических критериев к размежеванию медицинских проблем и географических при чинно стей);
период научной революции (появление новых трансмиссивных заболеваний в связи с колонизацией, становление паразитологии и тропической медицины, сближение проблем медицины и географии);
современный этап развития медицинской географии с подъёмом её значения начиная с 1960-х годов,
В России до революции медико-географическими проблемами занимались хорошо подготовленные в разных отраслях знания врачи, оыи же начали строить первые медико-географические карты [122].
В годы первых пятилеток в связи с необходимостью освоения слаборазвитых территорий был накоплен огромный материал по природным очагам эндемичных патологий и состояний, показана их связь с биогеохимическими провинциями [84]. В 1939г. академик Е.Н. Павловский сформулировал концепцию о природной очаговости болезней [149].
С J 943 года под руководством А.А. Шошина в Военно-медицинской академии начали проводить исследования по военно-медицинской географии. В послевоенный период советская медицинская география начала интенсивно развиваться. В 1955 г. по инициативе врачей - членов Географического общества СССР Е.Н. Павловского, А.А. Шошина, Е.И. Игнатьева и др. - была создана Комиссия медицинской географии при Географическом обществе СССР. В 1963 г. Комиссия была переименована в Отделение медицинской географии во главе с Научно-консультативным советом. Основной целью работы Комиссии было проведение медико-географических исследований и дальнейшее развитие медицинской географии [43, 149].
Первым значимым результатом работы Комиссии медицинской географии стала публикация медико-географических материалов в реферативном журнале «География» (1956г.). С 1959 г. начинает публиковаться отдельный выпуск «Биогеография и медицинская география» в составе реферативного журнала «География», а с 1962 г. «Медицинская география» становится самостоятельным выпуском. В 1962 г. вышел в свет капитальный труд А.А. Шошина «Основы медицинской географии». В этой работе рассмотрены вопросы истории медицинской географии, задачи и методы основных разделов. Эта работа в СССР продолжительное время была единственным пособием для медико-географов [149,155].
Важным этапом в развитии медицинской географии стало создание первого в стране сектора медицинской географии в составе Института географии СО АН СССР (1959 г.) Несколько позднее была открыта лаборатория медицинской географии в Тихоокеанском институте географии Дальневосточного научного центра АН СССР. Это позволило на практике проверить многие подходы и методические решения [84].
Следующим шагом Комиссии по медицинской географии была деятельность по организации совещаний. Первое региональное совещание по проблемам медицинской географии Сибири и Дальнего Востока состоялось в ноябре 1960 г. в Иркутске. В 1962 г. состоялось I Всесоюзное совещание по проблемам медицинской географии, где были рассмотрены состояние и перспективы развития медицинской географии СССР [32, 33]. Основным моментом принятых решений было положение о целенаправленном воздействии на окружающую среду с целью её оздоровления, организации рациональной и эффективной медицинской помощи населению. Такие совещания стали традиционными (1965, 1968, 1973 гг.), а с 1983 г. были переименованы в конференции [149].
Позднее научные коллективы медико-географов сформировались в Институте географии РАН (Д.А. Лебедев, Е.Л. Райх), Институте морфологии человека (А.П. Авцын), Военно-медицинской академии (А.А. Келлер), Онкологическом центре (А.В. Чаклин), Институте медицинской паразитологии и тропической медицины (Н.Н. Дарченкова, З.И. Мартынова), географическом факультете МГУ (А.Г. Воронов) [84].
Большую роль в развитии медицинской географии сыграла сформулированная Е.И. Игнатьевым концепция природных предпосылок болезней, разработанная и дополненная Б.Б, Прохоровым, Б.В. Вершинским, И.А. Хлебовичем и др. [44, 84, 108].
Географическое положение
Кинель-Черкасский район расположен на юго-востоке Восточно-Европейской равнины, в пределах Русской платформы, покрытой мощным чехлом осадочных пород. Рельеф представляет собой возвышенную равнину, расчленённую долинами рек. Климат континентальный умеренных широт, с жарким летом и холодной зимой. Почвы плодородные, чернозёмные. Район находится в двух природных зонах - степи и лесостепи. Территория значительно преобразована человеком.
Кинель-Черкасский район в современных границах создан в 1935 году и расположен в северо-восточной части Самарской области [2]. Протяжённость территории с севера на юг - 65 км, с запада на восток - 100 км. Граничит на северо-востоке с Похвистневским районом, на севере с Сергиевским районом, на юго-западе - Кинельским, на западе - Красноярским, юге - Богатов-ским, юго-востоке - Борским, а также с Оренбургской областью на востоке [48].
Располагается близко к высокоразвитым промышленным центрам - городам Самара и Тольятти (приложение 1, рис. 1).
Районный центр находится в селе Кинель-Черкассы в 111 км к север-востоку от города Самары, 220 км от города Тольятти и 15 км от города Отрадный, который относится к городам областного подчинения. Связь с областным центром и городом Отрадным осуществляется по автодороге республиканского значения и по железнодорожной магистрали, соединяющей Среднее Поволжье с Уралом. Железнодорожная станция расположена в восточной части села, в 4 км от центра. Площадь района составляет 2468,7 кв. км [2].
Освоение нынешней территории Кинель-Черкасского района связано с укреплением восточных границ Московского государства и заселением Самарского края [123].
По описанию известного самарского краеведа 20-х годов XX века П.А. Преображенского - Самарский край и окрестные земли в начале XVIII века представлял собой картину дикого приволья - вольную холмистую степь с травою в рост человека и косяками диких лошадей [107].
С 30-х годов 17 века начала строиться Новозакамская оборонительная линия протяжённостью 230 км, имевшая глубокий ров и вал, высотой 3-4 метра, лесные засеки. Линия начиналась от реки Кинель, при впадении ее в Самару, в направлении реки Сок, дальше на север в сторону Бугульмы и Казани, затем сливалась с Закамской чертой [47, 120].
В 1734 году по решению Сената была организована Оренбургская административно-землеустроительная экспедиция [47,145].
В 1736-1738 годах вдоль реки Самара была построена Самарская дистанция крепостей в составе Красно самарской, Борской, Елшанской, Бузулукской и других (всего 7 крепостей).
История заселения Кинель-Черкассокого района имеет прямую связь с заселением Оренбургского края.
В октябре 1741 года в Оренбургскую крепость было отправлено 1000 подвод с переселенцами. Часть их дорогой убежала. Весной 1742 года переселенцам был сделан смотр: он показал, что прибыло 618 семей. Однако и они не прижились в этих местах. Пограничная жизнь в Оренбургском крае была очень неспокойной.
В 1741 главой Оренбургского края был назначен И.И. Неплюев, который сделал смотр укреплений и в специальном донесении правительству высказал предложение о разрешении украинцам вернуться на родину. Сенат с доводами И.И, Неплюева согласился. Но домой украинцы отправились не все, часть семей решила освоиться в других местах России [12]. В 1744 году ими и было основано село Кинель-Черкассы, как ландмилицкое (охранно-сторожевое) поселение, состоящее из 46 семейств украинских казаков (черкасе), переселившихся сюда главным образом из крепостей Рассыпная, Чернореченская и Татищевская Оренбургской губернии [54].
В 1769 году по Кинель-Черкасской земле путешествовал П.С. Даллас. [102, 124].
На основании описания П.С. Палласа можно сделать вывод о незначительном преобразовании природы в результате хозяйственной деятельности. Лес вырубался для строительства и на дрова, но население было небольшим. Луга использовались для выпаса скота, а степи распахивались только на наиболее пригодных для земледелия плакорах.
Многие современные населённые пункты были основаны, в то время как скотоводческие хутора, где жили только летом.
Первоначально заселялся левый берег реки Большой Кинель. Это место было удобным, так как рядом была полноводная река с поймой и лугами, плодородная почва, леса.
Известный исследователь Оренбургского края середины XVII века В.Н. Ви-тевский в своей книге писал, что в Кинель-Черкасской слободе к началу 60-х годов XVIII века, т.е. после 15-20 лет от своего основания, было 150 дворов, а в середине 90-х годов составляет уже 2846 человек при 456 дворах [12, 124].
Экологический потенциал ландшафта как интегральная геоэкологическая характеристика
Под экологическим потенциалом ландшафта по А.Г. Исаченко подразумевается «его способность обеспечивать потребности населения во всех необходимых первичных (т. е. собственно экологических, не связанных с производством) средствах существования - тепле, воздухе, воде, источниках пищевых продуктов, а также в природных условиях трудовой деятельности, отдыха, лечения, духовного развития» [46]. Различные ландшафты далеко не равноценны по своему экологическому потенциалу, и это обстоятельство отчетливо проявляется в условиях жизни людей, в плотности населения, его культуре, состоянии здоровья и многих других особенностях.
Природный экологический потенциал современных ландшафтов в большей или меньшей мере подвергается антропогенному воздействию, в результате чего создаются антропогенные экологические аномалии, как правило, ухудшающие интегральное качество среды обитания. Отсюда необходимо изучение современного экологического состояния ландшафтов как результата исторически сложившихся антропогенных эффектов на природный экологический фон.
Эколого-географическими исследованиями могут быть охвачены любые территории, очерченные как политическими или административными, так и природными (ландшафтными) границами или, например, границами речных бассейнов. Однако такие исследования должны осуществляться по естественным территориальным единицам, или геосистемам. Отсюда следует, что исходной предпосылкой для эколого-географического изучения всякой территории служит знание ее ландшафтной структуры, т. е., подчеркнем, именно объективного разнообразия слагающих ее геосистем. Для этого нужно провести ландшафтное районирование, а при необходимости исследовать и морфологическое строение ландшафтов, и в случае отсутствия кондиционной ландшафтной карты составить таковую.
Эколого-географическая карта должна являться операционным базисом решения комплексных проблем медицинской географии.
Регионализация поставленных практических задач по сохранению геоэкологического потенциала, как и любая хозяйственная деятельность, протекает в конкретных ландшафтах и определяется локальными географическими факторами [46].
Под геоэкологическим потенциалом ландшафта автор понимает набор основных и производных свойств, учитывающий не только возможность удовлетворения первичных природных потребностей, но и способность ландшафта поддерживать свои основные характеристики, заложенные филогенетическим и историческим географическими процессами. Т.е., геоэкологический потенциал ландшафта способствует поддержанию упругой и резистентной устойчивости к внешним воздействиям. Оценка геоэкологического потенциала района была выполнена качественными методами на основе регионального подхода. Региональный подход в разделении антропогенно-природных территориальных комплексов подразумевает учет местных природных и социально-экономических особенностей территории не только в границах конкретных объектов, но и окружающего их фона. Например, в рамках географических провинций и административных районов. Без использования принципа ландшафтно-территориальной дифференциации невозможно создание опорной схемы развития природных предпосылок заболеваемости.
Геоэкологический потенциал можно выразить следующей абстрактной схемой: компонент, влияющий на геоэкологический потенциал. При этом необходимо учитывать не только изолированное воздействие каждого компонента, но и совместное влияние, а также возможные синергические эффекты. В связи с этим рассмотрим вначале, как влияют на изменение геоэкологического потенциала района факторы воздействия на каждый компонент природы. Обращаем внимание, что вопросы детального моделирования геоэкологического потенциала не являются целью настоящего исследования.
Состояние окружающей природной среды за последние 10 лет в целом оценивается как нормальное, за исключением территорий подверженных влиянию города Отрадный и нефтегазодобывающего управления (НГДУ) «Перво-майнефть». Подробно остановимся на состоянии атмосферного воздуха, воды и почв(прил. 1, 9).
Мониторинг атмосферного воздуха проводился в г. Отрадный и с. Мухано-во в 2002 году Поволжским Гидрометцентром, За последние годы каких-либо кардинальных перемен, улучшивших или ухудшивших экологическую обстановку не произошло [152].
