Анализ медико-демографических процессов в районах с разной степенью антропогенной нагрузки на окружающую среду

Введение. Изменение условий окружающей среды (ОС): повышение радиоактивности, химические загрязнения – вызывает напряжение адаптационных механизмов, которое может привести к развитию заболеваний и даже гибели организма [1]. В современных условиях человек адаптируется не столько к природным условиям, сколько к созданным им же негативным факторам. Традиционную практику контроля за загрязнением среды нельзя признать удовлетворительной, поскольку существует реальная опасность, что даже при соблюдении действующих нормативов будет иметься лишь видимость благополучия. Во-первых, потому что мониторинг осуществляется не повсеместно, во-вторых, с помощью экологического мониторинга определяют лишь несколько десятков из нескольких сотен веществ-загрязнителей, регулярно и в больших количествах выбрасываемых в атмосферу. В питьевой воде из сотен веществ учитываются лишь нефтепродукты, некоторые тяжелые металлы, хлорорганические пестициды, нитриты, фосфаты, сульфаты и др. При этом при стандартном мониторинге рассматриваются порой не самые токсичные поллютанты [2].

Объективную информацию об экологической ситуации могут дополнить биологические методы, оценивающие опасность по ключевым, жизненно важным для человека и других организмов показателям [2]. В качестве биологического показателя, используемого для оценки благоприятности окружающей среды, следует рассматривать здоровье населения, проживающего на изучаемых территориях.

Наиболее чувствительными к средовым факторам являются дети и подростки [3, 4].

Для оценки состояния здоровья населения традиционно используют демографические показатели, показатели заболеваемости, инвалидности и физического развития [5].

Территорией исследования выбрана Ульяновская область. Она расположена в центральной части Восточно-Европейской равнины, имеет типичные для умеренно-континентальной области климатические условия. В экологическом рейтинге регионов Российской Федерации Ульяновская область занимает средние позиции, на ее территории нет предприятий, выбросы которых имеют высокий класс опасности, а распределение предприятий промышленного и агропромышленного комплекса носит рассредоточенный характер [6].

Цель исследования. Провести сравнительный анализ медико-демографических показателей муниципальных образований, территории которых характеризуются разной степенью антропогенной нагрузки на окружающую среду.

Материалы и методы. Анализ экологической обстановки территорий Ульяновской области осуществлен на основе собственных исследований проб атмосферного воздуха, питьевой воды из водопроводной сети, почв селитебных зон, проведенных в период с 2009 г.

по 2023 г. Состояние атмосферного воздуха оценивалось по концентрации взвешенных веществ, серы диоксида, углерода оксида, азота диоксида, фенола, гидрохлорида, формальдегида, бенз(а)пирена, аммиака, сероводорода.

Пробы питьевой воды анализировались по показателям железа сум., нитратов, сульфатов, хлоридов, фосфатов, цинка, хрома III, марганца, меди.

Состояние почвы оценивали по концентрации металлов: кадмия, меди, свинца, цинка, никеля.

Все анализы выполнены на базе химикоаналитической лаборатории НИТИ имени С.П. Капицы Ульяновского госуниверситета.

По результатам экологического мониторинга произведено ранжирование территорий региона. Анализ показателей загрязняющих веществ в природных средах позволил рассчитать для каждой природной среды комплексный показатель загрязнения:

Кn=∑Cn/ПДК(ПДКс.с.), где Кn – комплексный показатель загрязнения природных сред, рассчитанный по кратности превышения гигиенических нормативов (n – природные среды: атмосферный воздух, питьевая вода, почва); Cn – среднеарифметические значения концентрации загрязняющих природную среду веществ по муниципальным образованиям региона; ПДК – предельно допустимая концентрация для загрязняющего природную среду вещества (питьевую воду, почву); ПДКс.с. – предельно допустимая концентрация для загрязняющего атмосферный воздух вещества.

На основе комплексных показателей загрязнения природных сред был рассчитан интегральный коэффициент антропогенной нагрузки на ОС:

КАН=(Квоздуха+Кводы+Кпочвы)/n, где КАН – интегральный коэффициент антропогенной нагрузки на ОС, усл. ед.; Квоздуха – комплексный показатель загрязнения атмосферного воздуха, рассчитанный по кратности превышения гигиенических нормативов; Кводы – комплексный показатель загрязнения питьевой воды, рассчитанный по кратности превышения гигиенических нормативов;

Кпочвы – комплексный показатель загрязнения почвы, рассчитанный по кратности превышения гигиенических нормативов; n – количество анализируемых природных сред.

Величина классового интервала для оценки антропогенной нагрузки, рассчитывалась по формуле [7]

С=|(Xmax-Xmin)∙lg2|/lgN, где Xmax – максимальное значение индекса антропогенной нагрузки; Хmin – минимальное значение индекса антропогенной нагрузки; N – объем выборки, соответствующий числу значений индекса антропогенной нагрузки в границах интервала (min–max).

В настоящем исследовании использованы данные медико-демографической статистики (рождаемость, общая и младенческая смертности, заболеваемость по обращаемости трех возрастных групп населения – взрослых, подростков и детей) за период с 1999 г. по 2023 г. [8].

Заболеваемость по обращаемости – это регистрация случаев заболеваемости при обращении населения за медицинской помощью в амбулаторно-поликлинические учреждения. Заболеваемость по обращаемости также называется первичной заболеваемостью, когда в результате обращения устанавливается частота новых, нигде не учтенных и впервые в данном календарном году выявленных забо- леваний среди населения. Данный показатель рассчитывается следующим образом [7]:

(число первичных обращений по поводу заболеваний, впервые выявленных в данном году)/средняя численность населения)×1000.

Статистическая обработка данных проводилась с использованием программ Microsoft Office Excel 2010 и Statistica Soft 10.1. На основе вычисления критериев Колмагорова – Смирнова и Шапиро – Уилка (с поправкой Лиллие-форса) оценивалось подчинение показателей закону нормального распределения [9]. Статистическая значимость принималась на уровне вероятности более 95 % (р<0,05). Данные, распределение которых отличалось от нормального, проанализированы с применением непараметрического U-теста Манна – Уитни.

Результаты и обсуждение. В результате многолетнего мониторинга определены среднемноголетние концентрации загрязняющих веществ [10]. Диапазон значений шкалы оценки антропогенной нагрузки на ОС муниципальных образований (МО) определен с помощью формулы [7] с величиной классового интервала 1,53. Шкала оценки антропогенной нагрузки на ОС территорий региона представлена в табл. 1.

Интегральные коэффициенты и степень антропогенной нагрузки на ОС представлены в табл. 2.

Таблица 1

Table 1

Scale for assessing anthropogenic load on the environment

Диапазон значений, усл. ед. Range of values, standard unit	Оценка антропогенной нагрузки на ОС Assessment of anthropogenic environmental load
1,53–3,06	Низкая / Low
3,07–4,60	Средняя / Moderate
≥4,61	Высокая / High

Таблица 2

Table 2

Интегральные коэффициенты антропогенной нагрузки на окружающую среду

Integral coefficients of anthropogenic load on the environment

Район District	Коэффициент, усл. ед. Coefficient, standard unit				Степень антропогенной нагрузки на ОС Degree of anthropogenic environmental load
	К воздуха C air	К воды C water	К почвы C soil	КАН CAL
РР / PD	1,99	0,85	0,38	1,07	низкая / low
НМР / NMD	2,93	0,43	0,47	1,28	низкая / low
ВР / VD	1,96	1,09	0,81	1,29	низкая / low
КарР / KarD	2,18	1,24	0,57	1,33	низкая / low
ЦР / CD	1,37	1,89	1,05	1,44	низкая / low
СКР / SKD	2,04	1,28	1,05	1,46	низкая / low
НР / ND	2,16	1,46	1,05	1,56	низкая / low
МР / MD	2,61	0,89	1,40	1,63	низкая / low
ТР / TD	2,65	1,33	0,92	1,63	низкая / low
КузР / KuzD	2,19	2,31	0,92	1,81	низкая / low
ПР / PD	2,10	2,44	0,91	1,82	низкая / low
МелР / MelD	1,65	2,59	1,39	1,88	низкая / low
СурР / SurD	2,00	2,70	1,03	1,91	низкая / low
БР / BD	3,33	2,22	0,53	2,03	низкая / low
УР / UD	4,20	1,12	1,51	2,28	низкая / low
ИР / ID	5,07	1,17	0,98	2,41	низкая / low
БСР / BSD	2,02	6,29	0,72	3,01	низкая / low
НСР / NSD	7,44	1,03	1,18	3,22	средняя / moderate
СМР / SMD	3,22	5,75	1,03	3,33	средняя / moderate
НУГ / NUC	7,98	0,84	1,45	3,42	средняя / moderate
СенР / SenD	5,56	6,50	1,85	4,63	высокая / high
УГ / UC	15,85	0,97	1,52	6,11	высокая / high
ЧР / CrD	2,74	15,23	1,66	6,54	высокая / high
ДГ / DC	21,99	0,71	1,49	8,06	высокая / high

Примечание. РР – Радищевский район, НМР – Новомалыклинский район, ВР – Вешкаймский район, КарР – Карсунский район, ЦР – Цильнинский район, СКР – Старокулаткинский район, НР – Николаевский район, МР – Майнский район, ТР – Тереньгульский район, КузР – Кузоватовский район, ПР – Павловский район, МелР – Мелекесский район, СурР – Сурский район, БР – Барышский район, УР – Ульяновский район, ИР – Инзенский район, БСР – Базарносызганский район, НСР – Новоспасский район, СМР – Старомайнский район, НУГ – г. Новоульяновск, СенР – Сенгилеевский район, УГ – г. Ульяновск, ЧР – Чердаклинский район, ДГ – г. Димитровград.

Note. RR – Radishchevskiy district, NMR – Novomalyklinskiy district, VR – Veshkaymskiy district, KarR – Karsunskiy district, TsR – Tsil'ninskiy district, SKR – Starokulatkinskiy district, NR – Nikolaevskiy district, MR – Maynskiy district, TR – Teren'gul'skiy district, KuzR – Kuzovatovskiy district, PR – Pavlovskiy district, MelR – Melekesskiy district, SurR – Surskiy district, BR – Baryshskiy district, UR – Ul'yanovskiy district, IR – Inzenskiy district, BSR – Bazarnosyzganskiy district, NSR – Novospasskiy district, SMR – Staromaynskiy district, NUC – Novoul'yanovsk city, SenR – Sengileevskiy district, UC – Ul'yanovsk city, ChR – Cherdaklinskiy district, DC – Dimitrovgrad city.

Шкала оценки антропогенной нагрузки на окружающую среду

В результате анализа установлено, что высокая степень антропогенной нагрузки на ОС выявлена в г. Ульяновске (УГ), г. Димитровграде (ДГ), Чердаклинском (ЧР) и Сенги-леевском районах (СенР).

Для сравнительного анализа медико-демографических показателей выбраны территории Сенгилеевского и Чердаклинского районов, так как эти МО наравне с промышленными городами имеют высокую степень антропогенной нагрузки (табл. 2). В качестве контрольных выбраны Вешкаймский (ВР) и Сур- ский районы (СурР), в которых отмечена низкая степень антропогенной нагрузки (табл. 2).

Анализ общей и младенческой смертности показал, что уровень общей смертности, снижаясь в период 2010–2015 гг., к 2021 г. резко вырос, особенно в СенР [8]. Самый высокий уровень общей смертности среди сравниваемых территорий зафиксирован в ЧР. Показатели младенческой смертности в сравниваемых районах имеют тенденцию к снижению. Отмечено, что данный показатель на протяжении 25 лет выше в ЧР и СенР (рис. 1).

Рис. 1. Показатели общей (а) и младенческой (б) смертности населения районов сравнения [8]

Fig. 1. Indicators of general (a) and infant (б) mortality [8]

Результаты сравнения демографических показателей двух групп районов с примене- нием U-теста Манна – Уитни [9] представлены в табл. 3.

Таблица 3

Table 3

Результы сравнения показателей рождаемости и смертности населения, проживающего в районах с разной степенью антропогенной нагрузки на окружающую среду (U-тест Манна – Уитни)

Birth and mortality rates in the population living in the areas with different levels of anthropogenic pressure on the environment (Mann-Whitney U-test)

Показатель Parameter	T		U	Z	p-value
	Группа 1 (контроль) Group 1 (control)	Группа 2 (сравнение) Group 2 (comparison)
Рождаемость Birth rate	1522,5	1538,5	742,5	-0,1748	0,8612
Общая смертность Overall mortality	1425,5	1814,5	605,5	-2,8667	0,0419*
Младенческая смертность Infant mortality	1584,5	1655,5	764,5	-3,3367	0,0336*

Примечание. * – различия достоверны по сравнению с контрольной группой (p<0,05).

Note. * – the differences are significant compared with the control group (p≤0.05).

Изучение медико-демографических процессов позволило установить, что показатели общей и младенческой смертности за весь анализируемый период выше во второй группе (ЧР и СенР).

Среднемноголетняя заболеваемость детей в СурР составила 1164,4±117,3, в ВР – 1646,2±121,1 (1-я группа) и 2029,8±205,4 в СенР, 1961,2±187,3 в ЧР (2-я группа). У под- ростков этот показатель в СурР равен 1102,6±107,4, ВР – 1016,3±89,2, тогда как в СенР – 1639,5±126,3, ЧР – 1206,7±111,9. Показатели среднемноголетней заболеваемости в СенР и ЧР, по сравнению с СурР и ВР, как у детей, так и у подростков значительно выше. Динамика показателей первичной заболеваемости детей, подростков и взрослых представлена на рис. 2, 3, 4.

Рис. 2. Динамика показателей первичной заболеваемости детей (случаев на 1000 детского населения)

Fig. 2. Dynamics of primary morbidity rates in children (cases per 1000 children)

Рис. 3. Динамика показателей первичной заболеваемости подростков (случаев на 1000 подростков)

Fig. 3. Dynamics of primary morbidity rates in adolescents (cases per 1000 adolescents)

Рис. 4. Динамика показателей первичной заболеваемости взрослых (случаев на 1000 взрослого населения)

Fig. 4. Dynamics of primary morbidity rates in adults (cases per 1000 adults)

На протяжении всего исследуемого периода во всех возрастных группах наблюдается тенденция к увеличению числа заболевших.

Проведен сравнительный анализ заболеваемости населения трех возрастных групп по группам болезней (согласно классификации ВОЗ). Различия в показателях заболеваемости детского населения выявлены по болезням эндокринной, мочеполовой, костно-мышечной систем, органов дыхания, крови, врожденных пороков развития, злокачественных новообразований. Показатели по этим заболеваниям выше у детей, проживающих в районах 2-й группы (табл. 4).

Таблица 4

Table 4

Результаты сравнения показателей заболеваемости детей, проживающих в районах с разной степенью антропогенной нагрузки на окружающую среду (U-тест Манна – Уитни)

Results of comparison of morbidity rates of children living in areas with different levels of anthropogenic load on the environment (Mann-Whitney U-test)

Группа болезней Disease	T		U	Z	p-value
	Группа 1 (контроль) Group 1 (control)	Группа 2 (сравнение) Group 2 (comparison)
БСК / CSD	1620,5	1619,5	799,5	0,00	1,0000
БНС / NSD	1759,5	1480,5	660,5	1,3375	0,1810
БЭС / ED	1006,0	2154,0	226,0	5,4275	0,0001*
БМПС / GUD	1228,5	2011,5	408,5	-3,7624	0,0001*
БОП / DD	1545,0	1695,0	725,0	-0,7168	0,4734
БОД / RD	1304,0	1936,0	484,0	-3,0359	0,0023*
Б крови / HD	1400,0	1840,0	580,0	2,1121	0,0346*

Б кожи / SD	1778,0	1462,0	642,0	1,5155	0,1296
БКМС / MSSD	1312,0	1928,0	492,0	-2,9589	0,0031*
ВПР / CM	1269,5	1970,5	449,5	3,3678	0,0007*
ЗНО / MN	1342,5	1897,5	522,5	-2,6654	0,0076*

Примечание. Здесь и далее: 1. БСК – болезни системы кровообращения, БНС – болезни нервной системы, БЭС – болезни эндокринной системы, БМПС – болезни мочеполовой системы, БОП – болезни органов пищеварения, БОД – болезни органов дыхания, Б крови – болезни крови и кроветворных органов, Б кожи – болезни кожи, БКМС – болезни костно-мышечной системы, ВПР – врожденные пороки развития, ЗНО – злокачественные новообразования; 2. * – различия достоверны по сравнению с контрольной группой, p<0,05.

Note. Hereinafter: 1) CSD – circulatory system diseases, DNS – nervous system diseases, ED – endocrine diseases, GUD – genitourinary disorders, DD – digestive disorders, RD – respiratory diseases, HD – hematopoietic disorders, SD – skin diseases, MSSD – musculoskeletal system diseases, CM – congenital malformations, MN – malignant neoplasms. 2) * – the differences are significant compared with the control group (p≤0.05).

Различия в показателях заболеваемости подростков выявлены по болезням эндокринной, мочеполовой, костно-мышечной систем, органов дыхания, кожи, злокачественным ново- образованиям. Показатели этих заболеваний выше в районах 2-й группы. Различия в группах болезней подростков повторяют картину детской заболеваемости (табл. 5).

Таблица 5

Table 5

Результаты сравнения показателей заболеваемости подростков, проживающих в районах с разной степенью антропогенной нагрузки на окружающую среду (U-тест Манна – Уитни)

Results of comparison of morbidity rates of adolescents living in areas with different levels of anthropogenic load on the environment (Mann-Whitney U-test)

Группа болезней Disease	T		T	Z	p-value
	Группа 1 (контроль) Group 1 (control)	Группа 1 (контроль) Group 1 (control)
БСК / CSD	1567,5	1672,5	747,5	-0,5003	0,6168
БНС / NSD	1613,0	1627,0	793,0	-0,0625	0,9501
БЭС / ED	1254,0	1906,0	474,0	2,9956	0,0027*
БМПС / GUD	1305,5	1934,5	485,5	-3,0214	0,0025*
БОП / DD	1581,0	1659,0	761,0	-0,3704	0,7110
БОД / RD	1237,0	2003,0	417,0	-3,6806	0,0002*
Б крови / HD	1722,0	1518,0	698,0	0,9766	0,3287
Б кожи / SD	1379,5	1860,5	559,5	2,3094	0,0209*
БКМС / MSSD	1217,0	2023,0	397,0	-3,8730	0,0001*
ВПР / CM	1513,5	1726,5	693,5	1,0199	0,3077
ЗНО / MN	1408,0	1832,0	588,0	-2,0351	0,0418*

Различия в показателях заболеваемости взрослого населения выявлены по болезням системы кровообращения, нервной, эндокринной, мочеполовой систем, органов пищеварения, крови, злокачественных новообразований. Показатели этих заболеваний также выше в районах 2-й группы (табл. 6).

Таблица 6

Table 6

Результаты сравнения показателей заболеваемости взрослых, проживающих в районах с разной степенью антропогенной нагрузки на окружающую среду (U-тест Манна – Уитни)

Results of comparison of morbidity rates of adults living in areas with different degrees of anthropogenic load on the environment (Mann-Whitney U-test)

Группа болезней Disease	T		T	Z	p-value
	Группа 1 (контроль) Group 1 (control)	Группа 1 (контроль) Group 1 (control)
БСК / CSD	1350,5	1889,5	530,5	2,5884	0,0096*
БНС / NSD	1412,0	1828,0	592,0	-1,9966	0,0458*
БЭС / ED	1063,0	2177,0	243,0	5,3549	0,0001*
БМПС / GUD	1317,0	1923,0	497,0	-2,9108	0,0036*
БОП / DD	1363,0	1877,0	543,0	2,4681	0,0135*
БОД / RD	1434,0	1806,0	614,0	-1,7849	0,0742
Б крови / HD	1370,5	1869,5	550,5	-2,3960	0,0165*
Б кожи / SD	1641,5	1598,5	778,5	0,2020	0,8398
БКМС / MSSD	1547,0	1693,0	727,0	-0,6976	0,4854
ВПР / CM	1461,5	1778,5	641,5	1,5203	0,1284
ЗНО / MN	1213,0	2027,0	393,0	-3,9115	0,0001*

Показатели заболеваемости населения болезнями эндокринной, мочеполовой систем, крови, злокачественными новообразованиями во всех возрастных группах выше в районах с высокой степенью антропогенной нагрузки на ОС. Загрязнение атмосферного воздуха приводит к росту числа заболеваний органов дыхания и сердечно-сосудистой системы. Почти 20 % всех болезней органов дыхания и 10 % болезней системы кровообращения связаны с загрязнением атмосферного воздуха [11]. Хроническое воздействие малых концентраций некоторых химических компонентов воды вызывает угнетение защитной функции организма и в соответствующей степени снижает его общую резистентность к другим повреждающим факторам, способствует соразмерному увеличению общей заболеваемости, в т.ч. инфекционными болезнями, за счет снижения иммунной реактивности [12]. Проведенные ранее исследования влияния факторов окружающей среды на организм продемонстрировали, что цитологические показатели буккальных эпителиацитов у детей и подростков, проживающих на территориях с высокой степенью загрязнения окружающей среды, значительно выше, чем у детей и подростков, проживающих в районах с низкой степенью антропогенной нагрузкой на ОС [13, 14]. Также установлено, что у школьников, проживающих на территориях с низкой степенью антропогенной нагрузки на ОС, морфологические и функциональные показатели имеют более высокие значения по сравнению со школьниками, проживающими на территориях с высокой степенью антропогенной нагрузки на

ОС. У большинства школьников выявлена удовлетворительная адаптация, но есть мальчики и девочки с напряжением механизмов адаптации [15, 16].

Заключение. Был проведен сравнительный анализ медико-демографических показателей муниципальных образований, территории которых характеризуются разной степенью антропогенной нагрузки на окружающую среду.

В результате расчета коэффициента антропогенной нагрузки на ОС установлено, что высокая степень антропогенной нагрузки на ОС выявлена в УГ, ДГ, ЧР и СенР. Для сравнительного анализа медико-демографических показателей выбраны территории СенР и ЧР. В этих районах зафиксирован высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха: были превышены ПДК серы диоксида, углерода ок- сида, азота диоксида, фенола, формальдегида и др. В питьевой воде этих районов содержание железа и марганца также было больше ПДК.

Анализ демографических показателей и заболеваемости населения установил, что в районах с высокой степенью антропогенной нагрузки на окружающую среду смертность населения и заболеваемость эндокринной, мочеполовой, костно-мышечной систем, органов дыхания, крови, кожи, злокачественным новообразованиям у детей, подростков и взрослых значительно выше, чем в районах с низкой степенью антропогенной нагрузки на ОС.

Результаты проведенного исследования могут являться основанием для разработки программ по управлению экологическими рисками и рисками для здоровья населения, проживающего в экологически неблагополучных условиях.