Проблема влияния интенсивных изменений в окружающей среде под воздействием антропогенной деятельности на качество жизни самого человека является одной из наиболее актуальных на сегодняшний день, и подходы к ее решению лежат в разных плоскостях человеческой деятельности: экономической, политической, социальной, медицинской. Очевидно, что научная деятельность в этом направлении также должна носить комплексный, междисциплинарный характер, и в этой связи большой интерес представляет изучение популяционного или общественного здоровья как состояния, при котором человеческая общность способна наиболее эффективно осуществлять биологическую и социальную функцию в предлагаемых обстоятельствах. Считая, что общественное здоровье – это свойство населения определенной территории, обеспечивающее демографическое развитие, максимально возможную продолжительность жизни без потери трудовой активность и формирующееся под воздействием биологических, социально-экономических, культурных и экологических факторов [8], необходимо четко и своевременно оценивать количественную и качественную степень этого влияния.
Важнейшим показателем, характеризующим популяционное здоровье, является ожидаемая продолжительность жизни, расчет которого не зависит от различий в возрастном составе населения. Применение этого показателя позволило Андрееву Е.М. в 1994 г. сформулировать три сценария прогноза общественного здоровья, согласно которому в худшем случае продолжительность жизни мужчин/женщин составит 61,6 /73,6 лет, в среднем – 64,9/76,8 лет, а в лучшем – 68,2/80,0 лет [1]. Согласно данным Росстата, в 2012 году ожидаемая продолжительность жизни мужчин/женщин составила 64,56/75,86 лет, что говорит как о точности использования данного показателя, так и развитии среднего варианта сценария как наиболее вероятного. Кроме того, используются показатели младенческой и материнской смертности, а также умершие по основным классам причин смерти, и отдельно – в трудоспособном возрасте, а также обобщенные характеристики заболеваемости и инвалидности [3].
Саратовская область, являясь староосвоенной российской территорией, имеет население более 2,5 млн человек. В экономике Саратовской области значительная часть добавленной стоимости формируется базовыми секторами экономики области – промышленностью, сельским хозяйством и транспортным комплексом. Географическое положение региона, находящегося на пересечении крупнейших транспортных коридоров (Евроазиатский коридор «Север – Юг» и Евроазиатский коридор «Запад – Восток») и близость крупных рынков сбыта (Центральная Россия, Казахстан) обеспечили развитие транспортной инфраструктуры, представленной разветвленной сетью железных и автомобильных дорог, трубопроводов. Промышленный облик определяют машиностроение, химическое производство и энергетика (по производству электроэнергии Саратовская область занимает 7 место среди российских регионов). Кроме того, область входит в десятку российских регионов-лидеров по производству продукции сельского хозяйства. Удельный вес сельского хозяйства в ВРП области (12,5 %) значительно превышает российский показатель в структуре валовой добавленной стоимости (около 4,9 %) [7]. Таким образом, экосистемы региона и проживающее население испытывают серьезную антропогенную нагрузку.
В проведенных ранее исследованиях было показано, что в Саратовской области наблюдается достаточно высокая нагрузка на среднестатистического жителя по целому ряду экологических показателей [6], а демографическая ситуация имеет неустойчивый, зачастую негативный характер [2], на который оказывают определенное влияние негативные факторы окружающей среды [5]. Целью данного исследования является выявление и описание зависимости популяционного здоровья населения Саратовской области от факторов загрязнения среды обитания.
Всестороннее исследование влияния антропогенных факторов на качество жизни человека предполагает привлечение современных математико-статистических методов и моделей, которые позволяют выявить причинно-следственные связи и определить факторы, оказывающие наиболее существенное влияние на вариацию исследуемых явлений и процессов.
Для решения поставленной задачи статистический анализ необходимо выполнять в два этапа. На первом этапе исследования для того, чтобы выявить наличие статистически значимых связей между анализируемыми показателями и оценить характер существующей взаимосвязи, воспользуемся корреляционным анализом. На втором этапе для математико-статистического описания зависимости медико-демографических показателей от состояния окружающей среды воспользуемся методами регрессионного анализа.
Прежде чем переходить непосредственно к статистическому анализу, необходимо определиться относительно числа показателей, доступных с точки зрения статистических данных. Следовательно, немаловажным на данном этапе исследования является подбор статистических показателей, корректный выбор которых во многом определяет полученные результаты.
В первый блок (популяционное здоровье) вошли следующие статистические показатели:
– плотность населения, человек на м2 (Y1);
– ожидаемая продолжительность жизни при рождении, лет (Y2);
– коэффициент младенческой смертности, число умерших детей в возрасте до 1 года на 1000 человек населения в возрасте 0–15 лет, в промилле (Y3);
– коэффициент детской смертности, число умерших детей в возрасте до 5 лет на 1000 человек населения в возрасте 0–15 лет), в промилле (Y4);
– коэффициенты смертности по причинам смерти Класс I (Коды A00-B99): некоторые инфекционные и паразитарные болезни, число умерших на 100 000 человек населения (Y5);
– коэффициенты смертности по причинам смерти Класс II (Коды C00-D48): новообразования, число умерших на 100 000 человек населения (Y6);
– коэффициенты смертности по причинам смерти Класс IX (Коды I00-I99): болезни системы кровообращения, число умерших на 100 000 человек населения (Y7);
– коэффициенты смертности по причинам смерти Класс X (Коды J00-J99): болезни органов дыхания, число умерших на 100 000 человек населения (Y8);
– коэффициенты смертности по причинам смерти Класс XI (Коды K00-K93): болезни органов пищеварения, число умерших на 100 000 человек населения (Y9);
– коэффициенты смертности по причинам смерти Класс XX (Коды V01-Y98): внешние причины смерти, число умерших на 100 000 человек населения (Y10);
коэффициент смертности населения, число умерших на 1000 человек населения, в промилле (Y11);
– коэффициент естественного прироста, в промилле (Y12);
заболеваемость по основным классам болезней: инфекционные и паразитарные болезни, в промилле (Y13);
– заболеваемость по основным классам болезней: новообразования, в промилле (Y14);
– заболеваемость по основным классам болезней: болезни системы кровообращения, в промилле (Y15);
– заболеваемость по основным классам болезней: травмы и отравления, в промилле (Y16);
– заболеваемость по основным классам болезней: болезни органов дыхания, в промилле (Y17);
– заболеваемость, установленная впервые в жизни, в промилле (Y18).
Во второй блок (антропогенная нагрузка) вошли следующие статистические показатели:
– количество выбросов вредных веществ от стационарных источников на душу населения, кг/чел. (X1);
– количество выбросов вредных веществ от передвижных источников на душу населения, кг/чел. (X2);
– объем сброса сточных вод в поверхностные источники на душу населения, м3/чел. (X3);
– объем сброса загрязненных сточных вод на душу населения, м3/чел. (X4);
– забор воды на душу населения, м3/чел. (X5);
– количество вывезенного ТБО на душу населения, м3/чел. (X6);
– доля зеленых насаждений в общей площади земель (лесистость), % (X7);
– площадь ООПТ на душу населения, га/чел. (X8).
Для достижения сопоставимости реальных характеристик, не зависимых от разномасштабности внутренних процессов, все частные показатели представлены в виде относительных величин (например, показатель «коэффициент естественного прироста» взят в расчете на 1000 человек населения). К тому же все показатели, рост значений которых свидетельствует об ухудшении экологического и медико-демографического положения Саратовской области, были преобразованы в однонаправленные (например, показатель младенческой смертности в показатель младенческой выживаемости) [4].
Перед выполнением процедур корреляционного и регрессионного анализа проведено нормирование исходных данных с целью приведения их к единому масштабу, что исключает влияния различных единиц измерения. В результате преобразования частных статистических показателей нами получена матрица исходных данных по двум блокам показателей Саратовской области с 2005–2012 гг. размерностью 8?26. По результатам корреляционного анализа и устранения мультиколлинеарности в качестве результативных признаков медико-демографического блока отобрано только 7 показателей (Y2, Y4, Y6, Y8, Y11, Y13, Y16).
Анализ матрицы парных коэффициентов корреляции результирующих и факторных признаков показал, что на показатели популяционного здоровья оказывают статистически значимое влияние следующие антропогенные факторы (табл. 1).
Таблица 1
Перечень показателей популяционного здоровья, на которые оказывают существенное влияние антропогенные факторы
|
Результативный признак (популяционное здоровье) |
Факторные признаки (факторы загрязнения окружающей среды) |
|
Y2 |
X3, X4, –X7, X8 |
|
Y4 |
X1 |
|
Y6 |
X3, X4, –X5 , X8 |
|
Y8 |
–X3, –X4, –X8 |
|
Y11 |
–X2 |
|
Y13 |
X1, X4, –X7, X8 |
|
Y16 |
X6 |
Примечание. *Знак «–» указывает на обратную связь.
В результате при исследовании связей между показателями Х8 – площадь ООПТ на душу населения и Y2 – ожидаемая продолжительность жизни при рождении, выявлена весьма высокая положительная связь, которая показывает, что возрастание площадей охраняемых природных территорий увеличивает ожидаемую продолжительность жизни населения.
Наблюдается сильная положительная связь между показателем Х1 – количество выбросов вредных веществ от стационарных источников на душу населения, и Y4 – коэффициент детской смертности (до 5 лет), что свидетельствует о возможном увеличении детской смертности с ростом объема выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников.
Общая тенденция наблюдается между показателями заболеваемости от инфекционных и паразитарных болезней и смертности от новообразований, которые имеют сильные положительные связи с показателем Х4 – объем сброса загрязненных сточных вод на душу населения, что считается вполне логичным, поскольку основной причиной развития инфекционных болезней является состояние водных объектов и качество питьевого водоснабжения.
В процессе исследования была установлена отрицательная связь между показателями Х2 – количество выбросов вредных веществ от передвижных источников и Y11 – коэффициент смертности населения, свидетельствующие о том, что при увеличении выбросов на душу населения сокращается смертность людей, что является не вполне логичным. Здесь можно предположить, что на этот показатель косвенно оказывают влияние другие неучтенные социально-экономические факторы.
После того как с помощью корреляционного анализа выявлено наличие статистически значимых связей, мы перешли к математическому описанию зависимостей с использованием регрессионного анализа.
Наличие сильной связи между факторными признаками является препятствием эффективного применения регрессионного анализа. В этом случае, если не исключить из анализа дублирующие друг друга факторные признаки, получим уравнение регрессии плохого качества и неприемлемое для дальнейшей интерпретации.
Для устранения мультиколлинеарности между факторными признаками мы использовали пошаговую и простую регрессии с помощью ППП Statistica 8. В результате выполнения процедур регрессионного анализа получены следующие статистически значимые уравнения зависимости результативных признаков от факторных (табл. 2).
Таблица 2
Статистически значимые уравнения зависимости
|
Число шагов регрессии |
Уравнение регрессии |
Коэффициент детерминации скорректированный, R2 |
Вероятность p |
|
2 2 1 1 |
Y2 = 0,918 Х8 Y6 = 0,861 Х8 Y8 = –0,750 Х8 Y13 = 0,814 Х4 |
0,816 0,698 0,492 0,607 |
0,0012 0,0060 0,0315 0,0014 |
|
Уравнение простой регрессии |
Коэффициент детерминации скорректированный, R2 |
Вероятность p |
|
|
Y4 = 0,834 Х1 Y11 = –0,787 Х2 Y16 = 0,721 Х6 |
0,644 0,557 0,441 |
0,0101 0,0203 0,0433 |
|
О качестве полученных регрессионных моделей можно судить по полученному скорректированному коэффициенту детерминации R2, который показывает, какая доля дисперсии результативного признака объясняется влиянием факторных переменных [10].
Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы:
1. Важнейший показатель популяционного здоровья жителя Саратовской области – ожидаемая продолжительность жизни при рождении – находится в сильной положительной зависимости от площади особо охраняемых природных территорий, приходящейся на душу населения. В 2012 году этот показатель составлял всего 0,057 га/чел, тогда как в среднем по России на душу населения приходится 0,4 га, то есть почти в 8 раз больше. Также, согласно полученным уравнениям, площадь ООПТ на душу населения имеет тесную положительную связь с показателем выживаемости от новообразований, что, несмотря на свою очевидность, не используется как инструмент улучшения экологической ситуации в регионе. Для Саратовской области, где доля ООПТ составляет не более 1,5 % от общей площади области, сохранение существующих охраняемых территорий и создание новых заповедников является неотложным мероприятием, абсолютной необходимостью улучшения демографической ситуации в сложившихся условиях.
Выявлено отрицательное влияние этого же показателя на выживаемость от заболеваний органов дыхания, однако в данном случае всего 49,2 % изменчивости этого показателя объясняется регрессией, тогда как на 50,8 % оказывают влияние другие неучтенные факторы, и наиболее вероятные из них – образ жизни.
2. Важная характеристика популяционного здоровья – коэффициент общей смертности населения или, в нашем случае, выживаемости, находится под отрицательным влиянием показателя, обратного количеству выбросов вредных веществ от передвижных источников на душу населения. Иными словами, увеличение количества выбросов от передвижных источников в расчете на душу населения на 56 % способствует снижению коэффициента общей смертности населения, а на 44 % оказывают влияние другие неучтенные параметры. Очевидно, что количество выбросов от передвижных источников в большей степени присуще территориям с высокоразвитой транспортной инфраструктурой: городам, крупным поселкам, районным центрам, где хорошо развито медицинское обслуживание населения, а экономическая ситуация позволяет осуществлять мониторинг здоровья и проводить соответствующие профилактические мероприятия. Высокий процент влияния неучтенных факторов говорит о необходимости дальнейших исследований в этом направлении.
3. Установлена высокая положительная связь между показателем Х1 – величина, обратная объему выбросов вредных веществ от стационарных источников на душу населения и Y4 – коэффициент детской выживаемости (до 5 лет), что свидетельствует о том, что с ростом числа выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников увеличивается младенческая смертность детей в возрасте до 5 лет. Известно, что дети являются наиболее уязвимой когортой к воздействию неблагоприятных экологических факторов и тем самым одним из лучших индикаторов состояния окружающей природной среды, так как на них исключено влияние остальных внешних факторов (например, образ жизни, производственная среда и т.д.). В силу данного обстоятельства можно объяснить эту зависимость. Дети, проживающие в условиях загрязненной окружающей среды – в данном случае неудовлетворительное состояние воздушного бассейна – подвергаются воздействию данного экологического фактора, в результате которого отмечается высокая частота смертельных случаев среди детей.
4. Выявлено, что на выживаемость от инфекционных и паразитарных заболеваний У13 оказывает влияние уменьшение объема сброса загрязненных сточных вод на душу населения Х4, что можно считать вполне логичным, поскольку основной причиной развития инфекционных болезней является состояние водных объектов и качество питьевого водоснабжения.
5. Увеличение вывоза ТБО на душу населения положительно влияет на отсутствие таких заболеваний, как травмы и отравления. Очевидно, что своевременный вывоз бытовых отходов на специально оборудованные полигоны снижает риск возникновения ситуаций, при которых возникает опасность заражения водной, воздушной и почвенной сред вредными токсичными и отравляющими веществами посредством процессов испарения, инфильтрации в грунтовые воды или смыва отходов талыми водами в поверхностные водотоки. Вредные вещества в дальнейшем могут оказаться в организме человека, передаваясь по трофическим цепям. Гидробионты, населяющие водоемы, активно аккумулируют в себе поступающие вместе со стоками загрязняющие вещества и могут являться потенциальными продуктами питания жителей близлежащих населенных пунктов, что вероятно может привести к их возможному отравлению.
Оценив полученные модели, можно предложить ряд мероприятий, которые могут способствовать улучшению ряда характеристик популяционного здоровья жителей Саратовской области.
1. Расширить сеть особо охраняемых природных территорий, причем в первую очередь в крупных городах и районных центрах области, а также усилить контроль над содержанием уже существующих ООПТ.
2. Усилить контроль над качеством атмосферного воздуха, в первую очередь на тех территориях, где расположены стационарные источники выбросов в атмосферу.
3. Способствовать скорейшему внедрению в области перехода к стандарту топлива Евро-4 и Евро-5.
4. Расширить сеть специально оборудованных полигонов для вывоза твердых бытовых отходов и отслеживать своевременность вывоза мусора.
Полученные модели позволили нам на примере Саратовской области получить количественную и качественную характеристику роли конкретных экологических факторов в изменении медико-демографических процессов. С помощью построенных моделей имеется возможность определить силу и направление влияния отдельных экологических факторов на медико-демографическую ситуацию в Саратовской области за исследуемый период (2005–2012 гг.) которые можно использовать для разработки дифференцированной социально-экологической политики региона, направленной на улучшение состояния окружающей среды и оздоровления населения региона.
Рецензенты:
Фролов В.В., д.б.н., профессор кафедры экологии и безопасности жизнедеятельности Саратовского социально-экономического института (филиал), ФГБОУ ВПО «Российский экономический университет имени Г.В. Плеханова», г. Саратов;
Кравчук А.В., д.т.н., профессор кафедры «Мелиорация, рекультивация и охрана земель», ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова», г. Саратов.
Работа поступила в редакцию 01.10.2014.