Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Место медико-географических исследований в системе оценки риска для здоровья населения . 34
Глава 2. Примененные методы исследований 45
Глава 3. Информационная основа исследований. Анализ гидрогеологических и медико-статистических данных
Глава 4. Сопоставление показателей заболеваемости с показателями качества потребляемой воды и анализ выявленных связей
Выводы 90
Список литературы 92
Приложения 106
- Место медико-географических исследований в системе оценки риска для здоровья населения
- Примененные методы исследований
- Информационная основа исследований. Анализ гидрогеологических и медико-статистических данных
- Сопоставление показателей заболеваемости с показателями качества потребляемой воды и анализ выявленных связей
Введение к работе
Актуальность темы. Окончание XX-го века и начало нового столетия отличаются заметным обострением проблем, в основе которых лежат противоречия между растущими потребностями человечества и природными ресурсами. К числу таких проблем принадлежит и решение задач полноценного обеспечения населения питьевой водой. Подземные воды в ряде случаев сохраняют высокие показатели качества по сравнению с поверхностными водоисточниками. Благодаря этому обстоятельству подземные воды используются в питьевых и хозяйственно-бытовых целях значительно интенсивнее. Нарастание числа веществ, загрязняющих среду обитания человека, включая водоисточники, определило необходимость создания системы оценки риска для здоровья населения. Эти исследования являются на сегодняшний день оптимальным решением при необходимости выявления экологических рисков для здоровья населения. Весь комплекс исследований требует методического обеспечения в рамках существующей статистической информационной структуры, сложившейся в Российской Федерации, и больших материальных затрат, связанных с необходимостью проведения специальных исследований. Именно методические и финансовые ограничения не позволяют на современном этапе исследованиям по оценке риска для здоровья в должной мере распространиться в РФ.
Проблема обеспечения населения кондиционной питьевой водой, а также необходимость методической и стоимостной оптимизации первого экологического этапа исследований по оценке риска водного фактора на здоровье на основе имеющихся в свободном доступе экологических и медико-демографических данных определили актуальность данного исследования.
Цель работы - применение медико-географического метода для оценки риска влияния загрязненных подземных вод на здоровье населения.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
анализ гидрогеологических данных подземных вод питьевого назначения с целью выявления приоритетных видов загрязнения на модельной территории (Смоленская область);
анализ медико-демографических данных детского населения Смоленской области с целью выявления приоритетных видов заболеваний;
Выбор статистических методов для выявления закономерностей влияния качества подземных вод на здоровье населения;
Выявление территориальных закономерностей негативного воздействия водного фактора на территории Смоленской области;
Формирование медико-географического метода как основы первого этапа оценки риска водного фактора на здоровье населения.
Объект исследования. Подземные воды Смоленской области, и их влияние на здоровье населения.
Подземные воды Смоленской области относятся к Московскому артезианскому бассейну. Достаточная изученность вод способствовала широкому их использованию для водоснабжения населения. В настоящее время подземные воды – основной источник питьевого водоснабжения населения Смоленской области.
Научная новизна работы.
-
на примере Смоленской области статистического выявлено влияние качества потребляемой подземной воды на здоровье населения;
-
на территории Смоленской области проведена оценка и картирование районов заболеваний, обусловленных потреблением некачественных подземных питьевых вод;
-
для территории Смоленской области географические информационные системы (ГИС) использовались как основной инструмент выявления влияния качества подземных вод на здоровье детского населения;
-
полученные результаты исследования позволяют использовать медико-географический метод в качестве основы первого этапа оценки риска влияния водного фактора на здоровье населения.
Соискатель выносит на защиту:
-
Ранжирование территории Смоленской области по степени загрязнения подземных вод различными элементами и соединениями природного происхождения;
-
Медико-демографические (оценочная и топологическая) классификации административных районов Смоленской области;
-
Возможность использования показателей «среднее превышение ПДК», «максимальное превышение ПДК», «количество скважин с превышением ПДК», «количество превышений ПДК» в качестве оценочных характеристик для проведения исследований влияния качества подземных вод в рамках предложенного метода на территории Смоленской области;
-
Определение территорий негативного действия питьевых подземных вод на здоровье населения;
-
Экспертную оценку влияния загрязнения подземных вод на здоровье детского населения Смоленской области на выделенных территориях;
-
Медико-географический метод при реализации первого этапа исследований по оценке риска для здоровья («идентификация опасности») при использовании некондиционных подземных вод.
Практическое значение. Результаты работы могут быть использованы при проведении исследований по оценке риска для здоровья населения и масштабных исследований по оценке риска для здоровья на этапе «идентификация опасности» с целью выделения территорий, население которых предположительно наибольшим образом подвержено негативному влиянию водного фактора.
Существенным результатом использования предлагаемого метода является минимизация кадрового обеспечения и финансовых расходов при проведении первых этапов работ по оценке риска для здоровья.
Внедрение. Результаты исследования по теме диссертации были использованы и используются в практике работ Смоленского центра Госсанэпиднадзора.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 15 научных работах, включая 1 публикацию в реферируемом журнале.
Апробация работы. Основные результаты были представлены на:
-
Международном конгрессе «Экология: вода и технология» – ЭКВАТЭК-2002, 2004, 2006. Москва
-
Конференции «Использование ГИС для наблюдения за болезнями, связанными с водным фактором, в Российской Федерации”, проведенной Центром ВОЗ по воде и здоровью. Бонн, Германия 2003
-
Кратком курсе: «Медицинская геология: здоровье и окружающая среда». Вильнюс, Литва 2003
-
Международной научно-практической конференции «Градоформирующие технологии XXI века» Москва, 2001
-
Рабочей группе по воде и здоровью ВОЗ. Будапешт, Венгрия, 2001
-
Международной научно-практической конференции «Состояние и перспективы развития экологической обстановки в бассейне реки Днепр и великих рек Центральной части России». Смоленск, 2001
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из Введения, 4 глав и Выводов. Она изложена на ___ страницах, содержит __ рисунка, __ таблиц. Список литературы содержит ___ наименований.
Место медико-географических исследований в системе оценки риска для здоровья населения
Вклад экологических факторов в риск развития нарушений здоровья человека не постоянен и зависит от вида анализируемых нарушений, а также особенностей исследуемых территорий - географических, экономических, социальных и многих других.
Выявление вклада каждого из факторов в развитие патологии - чаще всего, задача трудоемкая, ресурсоемкая и финансоемкая в связи со сложной многофакторной природой многих заболеваний. Однако, разработанная в последние десятилетия ХХ-го века методология оценки риска позволяет оценить риск развития заболеваний в изучаемом регионе, где риск определяется как вероятность возникновения какого-либо события с предсказуемыми последствиями за определенный промежуток времени [18].
Основную цель исследований по оценке риска составляют работы по обнаружению причинно-следственных связей между влиянием загрязняющего вещества в производственных или бытовых условиях и биологическим эффектом [17].
Исследования по оценке риска, изучающие влияние окружающей среды на людей исходя из их места проживания, ограничены следующими техническими и социальными сложностями: - население, живущее в непосредственной близости от точечного источника загрязнения, часто является небольшим по численности, таким образом, ограничивая масштаб исследования - люди, живущие в данном районе, являются гетерогенным сообществом в отношении характеристик, могущих влиять на здоровье - возраст, социально-экономический статус, род занятости, курение и т.д., а также по отношению к типу, уровню и продолжительности экспозиции к потенциально вредным веществам. К тому же необходимо учитывать миграцию населения - о многих веществах существует достаточно мало информации об их токсикологическом эффекте - много медицинских характеристик либо достаточно редки (например, врожденные аномалии), либо обладают достаточно большим латентным периодом (например, рак), либо не фиксируются органами медицинской статистики (например, количество выкидышей) - проведение исследований часто осложняется ухудшением общей атмосферы среди населения - усилением страха и подозрительности по отношении к среде обитания.
При планировании и осуществлении исследований окружающей среды наиболее важными аспектами являются размер выборки и статистическая значимость. Статистическая значимость является функцией от следующих параметров: - размера групп населения, выбирающихся для исследований; - уровня заболеваемости и загрязнения. - величиной статистической ошибки. Часто для ее уменьшения предполагается сократить общее число переменных за счет их объединения a priori. Такой подход используется для проверки существующей гипотезы (объяснительный анализ); - количеством связей, которые надо проверить. Для лучшего проведения исследований желательно ограничить число факторов окружающей среды и нозоформ; - величиной вероятной связи между экспозицией и заболеваемостью. Очень важно оценить величину минимального воздействия для получения необходимой статистической значимости;
Для минимизации технических и социальных сложностей и увеличения статистической значимости в работе, а также исходя из плана исследований и используемых статистических методов, основной группой населения для анализа были выбраны дети (более подробно см. главу «Методология»), а для уменьшения количества связей, которых надо проверить, были выбрана Смоленская область, где в основном количество факторов, влияющих на здоровье населения ограничено в связи с достаточно высокой защищенностью подземных вод, используемых для питьевых целей, а также небольшим количеством производств и их централизацией на территории области.
Исследования по оценке риска обычно подразделяются на 4 этапа: 1) идентификация опасности, 2) характеристика опасности, 3) характеристика риска, 4) оценка экспозиции [17].
Примененные методы исследований
Предложенная методика базируется на использовании доступных гидрогеологических данных, аккумулируемых гидрогеологическими службами областей РФ (в случае настоящего исследования -территориальный центр государственного мониторинга геологической среды и водных объектов Смоленской области, «Геомониторинг-Смоленск»).
Первый этап методики включал изучение условий формирования качества воды источников подземного водоснабжения, основанное на данных лабораторных исследований, выполненных учреждениями Госсанэпиднадзора, ГП "Экология" Смоленской области за 1994-2001 годы в количестве 3500 анализов по 482 водозаборам и 1012 скважинам. Обработка материалов производилась с помощью географических информационных систем (ГИС) ArcView 3.1, 3.2 и Maplnfo 4.0, 5.0, 6.0. С помощью ГИС производилось наложение карт расположения скважин питьевого водоснабжения и административных районов области для получения карт расположения скважин питьевого водоснабжения по административным районам. Были выделены скважины с питьевой водой, имевшей ненормативное содержание всех определявшихся за исследуемый период элементов и соединений: Fe, F, Mn, Zn, Sr стабильного, Mo, нитратов, фосфатов, сульфатов, Mo, Be, хлоридов, РЬ. Поскольку используемые далее в работе показатели заболеваемости населения были представлены на уровне административных районов, дальнейшая привязка гидрогеологических данных производилась по отношению к этой единице районирования. Далее была проведена экспертная оценка полученных материалов с целью отбора для анализа наиболее достоверной информации путем исключения явных ошибок при сборе и введении данных. Методика предусматривала исключение случайных, по мнению специалистов гидрогеологических служб Москвы и Смоленска, а также Смоленского Госсанэпиднадзора, данных анализов воды по скважинам, имевших явные несоответствия характера химического состава воды (очевидные ошибки определения). 2. анализ медико-демографических данных
Методика основана на использовании доступных медико-демографических данных заболеваемости населения в административных субъектах РФ (формы 12 и 57 ЛПУ общей заболеваемости населения Смоленской области). Эти статистические материалы были предоставлены службой Госсанэпиднадзора
Смоленской области (Смоленским областным центром ФГУЗ Федерального центра гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора) и отражали заболеваемость по классам заболеваний и входящих в них нозоформам по административным районам Смоленской области (рис. 2). Численность детского населения составляла около 150 000 человек, колеблясь по годам в пределах от 142 до 147 тыс. человек.
Для исследований использовались данные, касающиеся заболеваемости детей и подростков (0-14 лет). Именно дети являются основной группой населения при проведении исследований по оценке риска, эпидемиологических исследований. Этот прием широко используется в современных гигиенических и эколого-гигиенических работах [23, 7, 57].
При этом отмечается, что а) дети — наиболее уязвимая часть населения б) в связи с увеличением миграции в постсоветскую эпоху взрослые с намного большей долей вероятности могут иметь заболевания, связанные с предыдущим местом жительства в) при анализе детского населения несильно сказываются возрастные изменения организма г) на здоровье детей социально-экономический статус играет не столь значимую роль в формировании их здоровья д) при исследовании здоровья детского населения можно не рассматривать такую добавляющую -неопределенность в анализе характеристику как «род занятости» е) у большинства детей намного меньшее влияние оказывают образ жизни и вредные привычки
Информационная основа исследований. Анализ гидрогеологических и медико-статистических данных
Проанализированы данные лабораторных исследований, выполненных учреждениями Госсанэпиднадзора, ГП "Экология", ведомственными лабораториями за 1990-2000 годы в количестве 3637 анализов по 482 водозаборам и 1012 скважинам (рис. 3) по показателям: Fe, Mn, Zn, Sr стабильный, Mo, нитраты, фосфаты, сульфаты, Mo, Be, Se, хлориды, Pb, жесткость.
Данные были предоставлены Смоленским филиалом территориального центра государственного мониторинга геологической среды и водных объектов «Геомониторинг-Смоленск», а также службой Госсанэпиднадзора по Смоленской области. 80% населения Смоленской области потребляют для питьевых целей подземные питьевые воды.
Подземные воды Смоленской области относятся к Московскому артезианскому бассейну. Московский артезианский бассейн имеет площадь свыше 335 тыс. км". Бассейн расположен преимущественно в лесной зоне. Годовое количество осадков 450 -600 мм. Московский артезианский бассейн охватывает Смоленскую, Тульскую, Калужскую, Калининскую, Ярославскую, Владимирскую, Московскую и Рязанскую области, частично Мордовию. Достаточная изученность вод способствовала широкому их использованию для водоснабжения населения. Подземные воды начали эксплуатироваться с 1890-х гг. В I . прошлом, на рубеже XIX и XX вв., многие скважины фонтанировали [12].
Качество подземных вод на территории Смоленской области по данным упомянутых выше организаций имеет ряд особенностей [4].
1. Наличие в эксплуатируемых водоносных горизонтах природных аномалий состава подземных вод, в пределах которых концентрация отдельных компонентов превышает ПДК, установленные для воды питьевого водоснабжения [25], Наиболее распространенными являются отклонения по жесткости, железу, марганцу, фтору, стронцию. Повышенные концентрации железа обычно отмечаются в водах карбона; фтора и стронция - в водах карбона и девона. Природные аномалии рассматриваемых компонентов обусловлены наличием в терригенных отложениях различных минералов железа, в терригенно-карбонатных и карбонатных породах и гипсах - флюорита, стронцианита, целестина. Также характерно незначительное содержание хлоридов.
2. 80% подземной воды отбирается водозаборными узлами, расположенными в границах селитебной или промышленной застройки городов области, т.е. в условиях повышенного риска загрязнения подземных вод от размещения в городах объектов производственной деятельности (техногенное загрязнение). Наблюдаемая в настоящее время мера техногенного загрязнения подземных вод зависит от плотности урбанизации территории.
3. Большинство подземных вод, использующихся для питьевых целей на территории Смоленской области, залегают на глубине 60-80 м и более, что делает безупречным в санитарном отношении бактериальный состав за редким исключением случаев загрязнения через скважины - по словам руководителя управления Роспотребнадзора по Смоленской области Владимира Крутилина, в регионе насчитывается более трех тысяч заброшенных скважин, что представляет потенциальную угрозу водоносным горизонтам. За 2005 - 2007 гг было зарегистрировано две эпидемиологические вспышки, связанные с микробным загрязнением воды - в д. Рябцево Починковского района и в д. Смолиговка Руднянского района (http://www.smolensk i.ru/SNews.jsp?SNews=d23347e31 Ic46f58011 Ic59da551000e). Нами был проделан ретроспективный анализ изменений состава вод. Минимально достаточный период подобного рода наблюдений по данным Онищенко, Рахманина и др. [18] составляет 3 года. В рамках данной работы анализировался 11-летний период.
Была использована составленная Смоленским центром Геомониторинга база данных по скважинам, используемым в Смоленской области для питьевого назначения, что существенно упростило проведение данного исследования. Источниками информации для данной базы данных являлись учреждения Госсанэпиднадзора, ГП "Экология", ведомственные лаборатории а также Смоленский филиал территориального центра государственного мониторинга геологической среды и водных объектов «Геомониторинг-Смоленск». База существует в электронном формате и представляет собой данные по анализам воды, взятой из скважин питьевого водоснабжения Смоленской области: начало функционирования скважины, дата анализа, горизонт, географическая привязка, жесткость, концентрации элементов и соединений.
Сопоставление показателей заболеваемости с показателями качества потребляемой воды и анализ выявленных связей
1. Анализ современной отечественной и зарубежной литературы свидетельствует о сформировавшейся проблеме ухудшения качества подземных питьевых водоисточников, что определяет актуальность развития медико-географических работ в этой области знаний.
2. Исследования, проведенные нами на территории Смоленской области РФ, позволили выявить связи повышенной детской заболеваемости рядом болезней с загрязнением питьевых подземных вод.
3 Выделены административные районы области, где природное качество подземных вод питьевого назначения в ряде водоисточников не соответствует современным нормативам по ряду показателей.
4 Ранжирование административных районов области по показателям качества подземных вод (1012 скважин) в сопоставлении с современными данными о влиянии отдельных их компонентов природного происхождения на здоровье человека, позволило сформулировать гипотезу о большой степени вероятности зависимости заболеваемости местного населения от присутствия в воде повышенных концентраций железа, марганца и стронция стабильного.
5. Проведенная с помощью непараметрического статистического метода ранговой корреляции оценка связей между гидрогеохимическими характеристиками питьевых вод и болезнями детского населения, предположительно связанными с негативным действием водного фактора, обнаружила статистически значимые связи между переломами конечностей у детей и повышенным содержанием стронция стабильного в воде, между болезнями нервной системы и повышенными концентрациями марганца, а также между повышенным содержанием железа и атопическим дерматитом. Полученные данные коррелируют с современными представлениями о механизмах токсичности названных элементов.
6. Разработанный для первого этапа исследований по оценке риска влияния водного фактора («идентификация опасности») медико-географический метод позволяет выделить целевые территории для проведения дальнейших этапов эколого эпидемиологических исследований в этом направлении.
7. Развернутый анализ связи заболеваемости и гидрогеохимических характеристик подземных вод, используемых для питьевых целей, позволяет сформулировать гипотезу о заболеваниях, предположительно не связанных с их действием, что можно рассматривать как побочный выход работы для возможных в дальнейшем эколого эпидемиологических исследований на рассматриваемой территории.
