В структуре экологических факторов городской среды большой удельный вес принадлежит аэротехногенным загрязнителям, источниками которых являются промышленные предприятия, энергетические объекты, транспорт. По оценкам экспертов ВОЗ, загрязнение атмосферного воздуха, по сравнению с другими факторами окружающей среды, представляет наибольшую опасность для здоровья населения [5].
Целью настоящего эколого-эпидемиологического исследования являлось изучение влияния промышленно-транспортных выбросов на распространенность заболеваний среди городского населения. В задачи исследования входили оценка уровней загрязненности атмосферного воздуха вредными химическими веществами, проведение статистического анализа распространенности заболеваний среди взрослого и детского населения с установлением причинно-следственных связей с выделенными группами аэротехногенных загрязнителей (факторами).
Материал и методы исследования
Исследование проведено на территории г. Кирова, одного из крупных промышленных городов северо-востока Европейской части РФ. Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха городской территории являются предприятия теплоэнергетики и цветной металлургии, машиностроительной и нефтехимической промышленности, автотранспорт.
Оценка уровней загрязненности атмосферного воздуха проведена путем анализа данных территориального мониторинга. Было проанализировано более 2000 проб атмосферного воздуха на содержание взвешенных веществ, оксидов серы, азота и углерода, фенола, формальдегида, ароматических углеводородов, бензпирена. Для характеристики качества атмосферного воздуха городской среды были рассчитаны коэффициент комплексного загрязнения атмосферного воздуха (K`), относительный уровень загрязнения атмосферного воздуха за счет автотранспорта [2, 3].
Заболеваемость взрослого и детского населения изучалась путем анализа данных учета всех случаев обращений за медицинской помощью в городские учреждения здравоохранения (ф. № 12).
Для оценки нормальности распределений применялся тест Шапиро-Вилка, который не выявил статистически значимых отличий распределений изучаемых показателей от нормального распределения, что позволило применить в статистическом анализе параметрические методы. Для характеристики влияния аэротехногенных загрязнителей городской среды на заболеваемость населения был применен факторный анализ методом выделения главных компонент, вращением по типу «варимакс» с нормализацией Кайзера. Оценка силы, направления и статистической значимости связей между изучаемыми показателями выполнена методом корреляционного анализа по Пирсону. Статистическая обработка результатов исследования проводилась с использованием программы SPSS for Windows, версия 18 [1, 6].
Результаты исследования и их обсуждение
Метод выделения главных компонент позволил определить 3 фактора, объясняющие 81% полной дисперсии переменных - 55, 17 и 9% соответственно (табл. 1).
Таблица 1
Факторные нагрузки на выделенные компоненты
|
Контролируемые загрязнители атмосферного воздуха |
Факторы (компоненты) |
||
|
№ 1 |
№ 2 |
№ 3 |
|
|
% дисперсии: 55% |
% дисперсии: 17% |
% дисперсии: 9% |
|
|
Сера диоксид |
0,87 |
- |
- |
|
Взвешенные вещества |
0,87 |
- |
- |
|
Азота оксид |
0,82 |
- |
- |
|
Азота диоксид |
0,81 |
- |
- |
|
Этилбензол |
0,74 |
0,47 |
- |
|
Формальдегид |
0,73 |
0,49 |
- |
|
Ксилол |
0,63 |
0,36 |
- |
|
Бензол |
- |
0,92 |
- |
|
Толуол |
0,29 |
0,76 |
0,44 |
|
Углерода оксид |
0,60 |
0,73 |
- |
|
Фенол |
- |
0,30 |
0,92 |
|
Бензпирен |
0,40 |
0,23 |
- |
Из представленных в табл. 1 величин факторной нагрузки переменных на выделенные компоненты (выраженных в виде коэффициентов корреляции Пирсона) видно, что с фактором № 1 наибольшую корреляцию имеют концентрации в атмосферном воздухе взвешенных веществ, оксидов серы и азота. Следует отметить, что концентрации перечисленных веществ коррелируют только с данным фактором. Несколько меньшее значение коэффициента корреляции наблюдается у этилбензола и формальдегида, однако, и здесь связь сильная и прямая. В меньшей степени нагрузка на фактор № 1 выражена у атмосферных концентраций ксилола, оксида углерода и бензпирена (прямая средней силы связь).
Наибольшую нагрузку на фактор № 2 оказывают концентрации в атмосферном воздухе ароматических углеводородов - бензола и толуола, оксида углерода (сильная прямая корреляционная зависимость). Атмосферная концентрация бензола коррелирует только с данным фактором и имеет здесь максимальное значение. В меньшей степени с фактором № 2 коррелируют другие ароматические углеводороды - ксилол и этилбензол, формальдегид (прямая средней силы связь). Фактор № 3 имеет сильную прямую корреляционную связь с атмосферной концентрацией фенола и связь средней силы - с концентрацией толуола.
Таким образом, выделенные компоненты отличаются по составу веществ, оказывающих нагрузку на каждый фактор.
В табл. 2 представлены связи выявленных факторов с показателями, характеризующими качество атмосферного воздуха городской среды.
Таблица 2
Связь выявленных факторов с показателями качества атмосферного воздуха городской территории
|
Показатели качества атмосферного воздуха |
Фактор № 1 |
Фактор № 2 |
Фактор № 3 |
|
Коэффициент комплексного загрязнения атмосферного воздуха (K`) |
0,72* |
0,42* |
0,13 |
|
Относительный уровень загрязнения атмосферного воздуха за счет автотранспорта |
0,53* |
0,65* |
0,18 |
Примечание. * уровень значимости коэффициента корреляции p < 0,05.
Как видно из данной табл. 2, фактор № 1, в котором преобладают пыле-газовый компонент и ряд углеводородов, имеет сильную прямую корреляционную связь с показателем комплексного загрязнения атмосферного воздуха и связь средней силы с показателем загрязнения атмосферного воздуха за счет автотранспорта. Напротив, фактор № 2 (бензол и другие ароматические углеводороды, оксид углерода) в большей степени связан с уровнем загрязнения за счет выбросов автотранспорта, чем с комплексным загрязнением атмосферного воздуха. Между фактором № 3 (фенол) и показателями загрязнения атмосферного воздуха статистически значимая корреляционная связь не выявлена.
Исходя из анализа связей между выявленными факторами и показателями, отражающими качество атмосферного воздуха, можно сделать вывод, что фактор № 1 является более универсальным, характерным для комплексного загрязнения атмосферного воздуха, основными источниками которого в городской среде являются выбросы предприятий теплоэнергетики и автотранспорта. Фактор № 2 более специфичен для загрязнения атмосферного воздуха за счет автотранспорта. Фактор № 3, отражающий выбросы фенола в атмосферный воздух, вносит незначительный вклад в уровень загрязнения атмосферного воздуха, что можно объяснить отсутствием на исследуемой территории крупных источников поступления данного химического вещества в окружающую среду (химическое производство и предприятия, производящие полимеры).
В табл. 3 представлено влияние выделенных факторов на уровень распространенности заболеваний среди взрослого населения по отдельным классам болезней.
Таблица 3
Влияние выделенных факторов на уровень распространенности заболеваний среди взрослого населения
|
Класс болезней |
Фактор 1 |
Фактор 2 |
Фактор 3 |
|
Новообразования |
0,67* |
0,36* |
0,21 |
|
Болезни крови |
0,53* |
0,07 |
0,10* |
|
Болезни эндокринной системы |
0,56* |
0,19 |
0,16* |
|
Болезни нервной системы |
0,27 |
0,66* |
0,30 |
|
Болезни глаза |
0,39* |
0,58* |
0,27 |
|
Болезни уха и сосцевидного отростка |
0,31 |
0,48* |
0,72* |
|
Болезни системы кровообращения |
0,70* |
0,53* |
0,09 |
|
Болезни органов дыхания |
0,65* |
0,48* |
0,09 |
|
Болезни органов пищеварения |
0,73* |
0,14 |
0,20 |
|
Болезни кожи |
0,68* |
0,33 |
0,22 |
|
Болезни костно-мышечной системы |
0,21 |
0,02 |
0,11 |
|
Болезни мочеполовой системы |
0,74* |
0,36 |
0,22 |
|
Общий уровень |
0,76* |
0,37* |
0,22 |
Примечание. * уровень значимости коэффициента корреляции p < 0,05.
Как видно из данной табл. 3, на общий уровень заболеваемости у взрослых в наибольшей степени влияет фактор № 1, несколько меньшее влияние оказывает фактор № 2. Фактор № 3 не имеет статистически значимой связи с общим уровнем заболеваемости. По отдельным классам болезней фактор № 1 можно ассоциировать с новообразованиями, болезнями крови, эндокринной системы, системы кровообращения, органов дыхания, органов пищеварения, кожи и подкожной клетчатки, мочеполовой системы. В меньшей степени фактор № 1 оказывает влияние на болезни глаза и его придаточного аппарата. Значения фактора № 2 имеют наибольшую корреляцию с уровнями распространенности болезней глаза и его придаточного аппарата, нервной системы. Причем болезни нервной системы статистически значимо коррелируют только с фактором № 2. Наблюдается сочетанное влияние факторов № 1 и № 2 на распространенность новообразований, болезней глаза и его придаточного аппарата, системы кровообращения, органов дыхания. Фактор № 3 имеет статистически значимую сильную прямую корреляционную связь только с болезнями уха и сосцевидного отростка.
В табл. 4 представлено влияние выделенных факторов на уровень распространенности заболеваний среди детского населения.
Таблица 4
Влияние выделенных факторов на уровень распространенности заболеваний среди детского населения
|
Класс болезней |
Фактор 1 |
Фактор 2 |
Фактор 3 |
|
Новообразования |
0,65* |
0,12 |
0,15 |
|
Болезни крови |
0,20 |
0,14 |
0,20 |
|
Болезни эндокринной системы |
0,20 |
0,67* |
0,32 |
|
Болезни нервной системы |
0,28 |
0,27 |
0,09 |
|
Болезни глаза |
0,49* |
0,50* |
0,60* |
|
Болезни уха и сосцевидного отростка |
0,58* |
0,39* |
0,43* |
|
Болезни системы кровообращения |
0,21 |
0,30 |
0,17 |
|
Болезни органов дыхания |
0,72* |
0,10 |
0,20 |
|
Болезни органов пищеварения |
0,69* |
0,10 |
0,22 |
|
Болезни кожи |
0,67* |
0,67* |
0,14 |
|
Болезни костно-мышечной системы |
0,26 |
0,25 |
0,18 |
|
Болезни мочеполовой системы |
0,75* |
0,24 |
0,11 |
|
Отдельные состояния в перинатальном периоде |
0,75* |
0,21 |
0,25 |
|
Общий уровень |
0,70* |
0,51* |
0,17 |
Примечание. * уровень значимости коэффициента корреляции p < 0,05.
Как видно из данной таблицы, наибольшее влияние на общий уровень заболеваемости детского населения оказывает фактор № 1. Фактор № 1 имеет сильную прямую корреляционную связь с уровнями заболеваемости болезнями органов дыхания и мочеполовой системы, прямую корреляционную связь средней силы с новообразованиями, болезнями глаза и его придаточного аппарата, уха и сосцевидного отростка, органов пищеварения, кожи и подкожной клетчатки. Фактор № 2 характеризует прямую корреляционную связь средней силы с болезнями эндокринной системы, глаза и его придаточного аппарата, уха и сосцевидного отростка, кожи и подкожной клетчатки. Фактор № 3 оказывает влияние на болезни глаза и его придаточного аппарата, уха и сосцевидного отростка. Наблюдается сочетанное влияние выделенных факторов на распространенность болезней глаза и его придаточного аппарата, уха и сосцевидного отростка
Результаты анализа свидетельствуют о различном характере влияния факторов на заболеваемость взрослого и детского населения. Так, у взрослых в основном преобладает влияние фактора № 1 и в меньшей степени № 2, у детей влияние выделенных факторов более сбалансировано. Это можно объяснить большей чувствительностью детского организма к воздействию химических загрязнителей атмосферного воздуха.
Выделенные факторы неравнозначным образом влияют на заболеваемость населения. Так, доминирующий характер влияния на уровень распространенности заболеваний установлен с фактором № 1, ассоциированного с взвешенными веществами, оксидами азота, серы и углерода, рядом углеводородов и бензпиреном. Вероятно, одной из причин сильного влияния данного фактора является выраженная способность взвешенных веществ сорбировать токсичные газообразные соединения с образованием пылегазовых композиций, биологическое действие которых характеризуется усилением токсичности, активизацией формирования иммунопатологических процессов, снижением уровня антиоксидантной защиты [4].
Таким образом, по результатам исследования были определены приоритетные загрязнители атмосферного воздуха городской среды и наиболее информативные показатели заболеваемости населения, что нашло свое практическое применение при проведении медико-экологического мониторинга на территории г. Кирова.
Рецензенты:
-
Шардаков В.И., д.м.н., профессор, руководитель лаборатории иммунологии лейкозов ФГУ «Кировский научно-исследовательский институт гематологии и переливания крови» Федерального Медико-биологического агентства России, г. Киров;
-
Костяев А.А., д.м.н., доцент, руководитель лаборатории консервирования крови и тканей ФГУ «Кировский научно-исследовательский институт гематологии и переливания крови» Федерального Медико-биологического агентства России, г. Киров.
Работа поступила в редакцию 26.03.2012.