Автореферат и диссертация по медицине (14.00.07) на тему:Научные основы эколого-гигиенического мониторинга для задач управления аэротехногенной нагрузкой и здоровьем населения

Ol.....\oû9

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГИГИЕНЫ ИМЕНИ. Ф.Ф. ЭРИСМАНА

ПЕРМСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ КЛИНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ДЕТСКОЙ ЭКОПАТОЛОГИИ

МАЙ Ирина Владиславовна

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ЭКОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ДЛЯ ЗАДАЧ УПРАВЛЕНИЯ АЭРОТЕХНОГЕННОЙ НАГРУЗКОЙ И ЗДОРОВЬЕМ НАСЕЛЕНИЯ

Специальность 14.00.07 - «Гигиена»

Диссертация

на соискание ученой степени доктора биологических наук

Научные консультанты:

акад. РАЕН, профессор Н.В.ЗАЙЦЕВА

доктор биол. наук, профессор Т.В.ЮДИНА

Москва, 1998

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ.................................................... 5

Глава 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ................. 15

1.1. Организация мониторинга атмосферного воздуха в России Состояние, проблемы, перспективы...................... 16

1.2. Медико-биологические исследования в системе мониторинга атмосферного воздуха.................................. 22

1.3. Мониторинг как информационная база поддержки задач управления аэротехногенной нагрузкой.................... 27

Глава 2. ОБЪЕКТЫ, ИСХОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ОБЪЕМЫ И

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ............................. 39

Глава 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОРГАНИЗАЦИИ ЭКОЛОГО-ГИГИЕНИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА............ 50

3.1. Разработка концепции и структурной региональной модели мониторинга атмосферного воздуха...................... 50

3.2. Научно-методическая поддержка мониторинга атмосферного воздуха для задач управления аэротехногенной нагрузкой .... 66

3.2.1. Методика ранговой оценки для задач выделения региональных приоритетов.......................... 66

3.2.2. Методика расчета аэрогенных нагрузок на территориальном уровне............................ 70

3.3. Организация медико-биологического мониторинга как

составной части системы наблюдения за качеством 74

атмосферного воздуха..................................

3.3.1. Обоснование зон и программ медико-биологического мониторинга в системе наблюдений за аэрогенной нагрузкой на территории............................ 75

3.3.2. Оценка взаимосвязи содержания ксенобиотиков в

неинвазивном материале и показателей клинического статуса детского организма......................... 81

3.4. Использование маркерных веществ в оптимизации системы территориального мониторинга.......................... 83

3.5. Обоснование выбора постов мониторинга и формирование программы наблюдений на территории.................... 90

Глава 4. АПРОБАЦИЯ РЕГИОНАЛЬНОЙ МОДЕЛИ МОНИТОРИНГА

НА ПРИМЕРЕ ПЕРМСКОЙ ОБЛАСТИ...................... 96

4.1. Общая характеристика Пермской области как объекта исследования (экологические и медико-демографические аспекты)............................................. 96

4.2. Обоснование региональных приоритетов.................. 102

4.3. Обоснование показателей медико-экологического мониторинга на региональном уровне.................... 116

Глава 5. ОРГАНИЗАЦИЯ МЕДИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО

МОНИТОРИНГА НА ТЕРРИТОРИАЛЬНОМ УРОВНЕ........ 125

5.1. Пермь как объект территориального мониторинга........... 125

5.2. Организация медико-экологического мониторинга на территории города...................................... 133

5.3. Организация медико-биологического мониторинга

содержания ксенобиотиков в неинвазивном материале 143 детского населения.....................................

5.3.1. Взаимосвязи содержания ксенобиотиков в неинвазивном материале и лабораторных показателей состояния

детского организма................................ 156

5.3.2. Сопряжение данных медико-биологического мониторинга с показателями заболеваемости детского населения и доклиническими проявлениями патологий .. 162

5.3.3. Связь содержания ксенобиотиков в биосредах с уровнем

аэрогенной нагрузки............................... 170

5.4. Выбор маркерных веществ для оптимизации системы территориального мониторинга......................... 183

5.5. Обоснование зон наблюдений и постов мониторинга на территории города..................................... 188

Глава 6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ ЭКОЛОГО-

ГИГИЕНИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА В ТЕХНОЛОГИЯХ 197 УПРАВЛЕНИЯ.........................................

6.1. Выявление источников риска здоровью населения с учетом данных медико-биологического мониторинга.............. 197

6.2. Организация импактного мониторинга в зоне воздействия промышленных предприятий............................. 213

6.3. Использование данных мониторинга для проведения медико-биологической реабилитации............................ 216

6.4. Банки данных системы мониторинга, программно-информационное обеспечение............................ 219

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ..................................................................234

ВЫВОДЫ............................................................................................................242

РЕКОМЕНДАЦИИ..........................................................................................245

БИБЛИОГРАФИЯ............................................................................................247

ПРИЛОЖЕНИЯ................................................................................................281

ВВЕДЕНИЕ

Антропогенное химическое загрязнение определяет одну из важнейших эколого-гигиенических проблем современности на урбанизированных территориях - адекватную состоянию здоровья населения оценку среды обитания и обеспечение системы мер по достижению нормативного качества санитарных условий жизни. (Ю.П, Пивоваров, 1989; Г.И.. Сидоренко, 1989; Ю.В. Новиков, 1994; А.И. Потапов 1990-1996; P.C. Гильденскиольд, P.C., 1996; Н.В. Зайцева

1990- 1997, Б.А.Ревич, 1996,1997 и др.).

В решении задачи этой данные мониторинга являются основополагающими. Для того, чтобы удовлетворять современным требованиям, информация должна быть достоверной, надежной, имеющей оперативную обратную связь с конкретными источниками загрязнения и быть ориентированной на приоритет интересов населения (Беляев E.H., Онищенко Г.Г., 1995,1997 гг., Буштуева К.А.,

1991-1996; Чибураев В.И,1996,1997; Яблоков В.А.1996Д997 и др.). Значимость данного утверждения понимают многие политики и общественные деятели. Соответственно меняется и система запросов лиц, принимающих решения. Диктуется это не только конъюнктурными соображениями. Многие отечественные и зарубежные специалисты прогнозируют снижение воспроизводственного потенциала в России при росте экономической нагрузки на трудоспособное население.

Требуется безотлагательная, но продуманная социально-демографическая политика, срочная разработка государственной стратегии по сохранению и укреплению здоровья ныне живущих и будущих поколений россиян, снижения риска преждевременной смерти и заболевания.

Вместе с тем, по оценке специалистов Организации экономического сотрудничества и развития (OCDE, Paris, 1996) существующие ныне в России системы мониторинга - средства информационной поддержки властных решений -недостаточны, как в части взаимодействия с объектами (источниками) загрязнения, так и в части субъектами управления (администрациями предприятий, территорий и специализированными государственными службами).

При этом отмечается огромный объем накапливаемой в стране медико-экологической информации [51-53,56,85,407].

Таким образом, существует общая потребность в улучшении структуры, интерпретации и анализа информации о качестве среды обитания человека, а не в увеличении объемов данных.

На сегодня все больше исследований свидетельствуют о том, что здоровье населения, в особенности детского, в относительно «чистых» регионах лучше, чем на территориях с интенсивно развитой промышленностью. При этом ряд авторов отмечают, что гигиенические нормативы предельно допустимых концентраций вредных веществ в атмосфере разработаны с учетом реакций взрослого организма и не предусматривают существования возрастных вариаций чувствительности [58,132,182,241,248], а Ю.Е. Вельтищев (1994) отмечает, что биологический функциональный мониторинг и выявление детей с повышенной чувствительностью к химическим агентам представляется более важным, чем расширение программ экологического мониторинга химических агентов в окружающей среде [42,43]. Таким образом, выделение совокупности антропогенных факторов, вызывающих патологические реакции у населения, определение допустимых уровней факторов и контроль за реальными показателями - задача эколого-гигиенического нормирования и мониторинга на урбанизированных территориях, где население должно рассматриваться как основной ресурс государства.

На настоящий момент появляется все больше научных исследований, посвященных учету реальной ксенобиальной нагрузки по данным контроля содержания загрязняющих примесей в биосредах населения. При изучении биологических субстратов (крови, мочи, волос, ногтей, слюны, смывов, выдыхаемого воздуха и пр.) многие авторы указывают на возможность обнаружения самых ранних проявлений предпатологии и диагностирования практически неограниченного донозологических состояний (Юдина Т.В.,1992-1996; Трахтенберг И.М., 1994,1997; Ахмадеева Э.Н.,1997 и др.).

Учет критериев состояния здоровья населения при принятии решений в области управления территориями не оспаривается практически никем. Вместе с тем система государственного мониторинга, как информационная база принятия решений практически не учитывает этих критериев. Слабо освещены в литературе работы по организации сопряженного эколого-гигиенического мониторинга. Ведомственная разобщенность данных, отсутствие интеграции и, как следствие -низкая информативность мониторинга, отмечается многими исследователями [19,173,248].

Главной задачей, таким образом, становится создание действенной и управляемой системы обеспечения качества окружающей среды, которая включает сбор и обработку данных на соответствие биоэквивалентным критериям - критериям воздействия - и экспертно-аналитическую оценку результатов (Г.Н. Ястребов, 1995; A.B. Скальный, 1996; Ю.Е. Вельтищев,1996).

Управление качеством среды обитания по критериям здоровья остается одной из наиболее сложных научных проблем, несмотря на то, что в исследованиях последних лет разработаны различные критерии и методы количественной оценки неблагоприятного воздействия в системе «среда-здоровье», накоплены данные о механизмах патогенетического действия антропогенных факторов на биосистемы различных уровней (А.И.Потапов, 19911997; Г.Н.Красовский, 1992; В.Н.Ракитский, 1997; С.Л.Авалиани, 1995-1997 и др.). Ряд работ посвящен региональным аспектам гигиенической оценки состояния здоровья населения в условиях различной экологической нагрузки (С.В.Нагорный, 1991; Т.А.Кондратенко, 1996; М.Н.Чубирко, 1998; С.И.Савельев, 1998, Т.М. Лебедева, 1998).

Для совершенствования системы мониторинга окружающей среды важными

становятся вопросы разработки новых критериев качества окружающей среды, разработки более совершенных методов учета всего комплекса факторов воздействия на окружающую среду и их изменений во времени, а также учет показателей состояния здоровья населения во всей структуре мониторинга и управления качеством окружающей среды. (Буштуева К.А. 1993, Беляев Е.Н, 1994, Авалиани С.Л. 1995, Ревич Б.А. 1995, Зайцева Н.В., 1996 и др.)

Важным остается разработка допустимых антропогенных нагрузок на население, учитывающие весь комплексных факторов опасности (загрязненный атмосферный воздух, почвы, питьевые воды, продукты питания и пр.). При этом, обязательным является выделение доли отдельных сред обитания, поскольку управляющие решения должны иметь конкретный объект приложения, носить направленный характер

Обозначенный перечень вопросов, определил актуальность и основные направления работы, которая обобщает исследования, проводимые на протяжении ряда лет в научно-производственном центре экологической безопасности населения Госкомсанэпиднадзора РФ, Пермском научно-исследовательском клиническом институте детской экопатологии в соответствии с программами: государственной "Экологическая безопасность России" (номер государственной регистрации 01.940008882); межрегиональной программой «Экологическая безопасность Урала» (номер госрегистрации 05.463); региональных: «Медико-экологическая реабилитация населения и территорий Пермской области", «Дети Прикамья», целевой комплексной "Основные направления охраны окружающей среды Пермской области на период до 2000 г.".

Основная цель работы заключалась в теоретическом и методическом обосновании и критериальном обеспечении системы сопряженного экологического и медико-биологического мониторинга для поддержки управления аэрогенной нагрузкой на промышленно развитых территориях.

Для реализации поставленной цели в работе решались следующие взаимосвязанные задачи:

- разработать концепцию и структурную модель мониторинга аэрогенной нагрузки для задач оптимизации качества окружающей среды и здоровья населения;

- создать методическое обеспечение различных иерархических ступеней мониторинга путем построения алгоритмов решений, моделей взаимосвязей, использования новых информационных технологий;

- сформировать систему частных и интегральных медико-биологических критериев качества среды обитания с учетом риска возникновения экообусловленных патологий;

- обосновать принципы, методы и критерии медико-биологического мониторинга как составной части общей системы наблюдения и контроля за аэрогенной нагрузкой;

- установить корреляционные связи количественных параметров накопления ксенобиотиков, микро- и макроэлементов с показателями клинического статуса организма и уровнем аэрогенной нагрузки;

- сформировать информационный банк данных региональной системы эколого-гигиенического мониторинга и создать программное обеспечение для обработки, анализа и отображения результатов;

- апробировать методические разработки в рамках территориальной программы мониторинга аэрогенной нагрузки на примере Пермской области;

- обосновать стратегию деятельности государственных региональных и муниципальных органов управления и контроля по обеспечению экологически безопасных уровней аэрогенных нагрузок на население.

Научная новизна и теоретическая значимость работы заключались в следующем:

Предложена многоуровневая региональная модель мониторинга атмосферного воздуха, использующая многолетние динамические ряды статистических медико-экологических данных, методы математического моделирования, факторный и кластерный анализ и систему биоэквивалентных критериев.

Разработана методика выделения региональных приоритетов, основанная на многомерном шкалировании с учетом интегральных оценок состояния здоровья на территориях, средневзвешенных коэффициентов опасности выбросов, оценки доли экообусловленной патологии в общем уровне заболеваемости населения.

Для задач представительного территориального (локального) мониторинга создана методика зонирования города по уровням аэрогенной нагрузки и

содержанию ксенобиотиков в биосубстратах населения с использованием модифицированных приемов кластерного анализа

Обоснована система разноуровневых допустимых аэрогенных нагрузок (по нерассеянной эмиссии и по уровням содержания ксенобиотиков в биосубстратах) как критериев управления качеством среды обитания.

Сформулированы принципы использования медико-биологических показателей в системе мониторинга аэрогенной нагрузки. Получены закономерности территориального распределения содержания ксенобиотиков, макро- и микроэлементов в биологических средах населения в зависимости от уровней атмосферного загрязнения.

Выявлены закономерности и прогностическая роль некоторых элементов неинвазиных биологических сред в определении патогенетической роли низких загрязнений воздушной среды тяжелыми металлами и органическими соединениями.

Определены приоритетные способы донозологической групповой диагностики как приема оценки гигиенической ситуации и научно-обоснованного аргумента осуществления санитарно-гигиенических мероприятий с выходом на лечебно-профилактические меры.

Предложена методика выбора маркеров загрязнения атмосферного воздуха для организации санитарно-гигиенического контроля источников воздействия.

Сформирован региональный интегрированный банк медико-экологических и санитарно-гигиенических данных и разработано программное обеспечение, позволяющее накапливать, обрабатывать и отображать данные мониторинга и передавать их в систему информационной поддержки лиц, принимающих решения.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Для наиболее полного решения задач по снижению аэрогенной нагрузки региональная система мониторинга атмосферного воздуха должна быть построена по иерархическому принципу, базироваться на анализе многолетних данных,

и

использовать методы статистического моделирования, многокритериальной оптимизации, приемы новых информационных технологий, включая геосистемы.

2. Территориальные системы мониторинга, развернутые на основании выделения региональных приоритетов методами факторного анализа и многомерного шкалирования, при учете уровней экологически обусловленной заболеваемости и региональных допустимых нагрузок наиболее информативны и адекватны ситуации.

3. Региональные максим