К оценке риска для здоровья населения, обусловленного влиянием климатических факторов в условиях Крайнего Севера

Шур Павел Залманович – доктор медицинских наук, главный научный сотрудник – ученый секретарь (e-mail: ; тел.: 8 (342) 238-33-37; ORCID: .

Кирьянов Дмитрий Александрович – кандидат технических наук, заведующий отделом математического моделирования систем и процессов, доцент кафедры экологии человека и безопасности жизнедеятельности (e-mail: ; тел.: 8 (342) 237-18-04; ORCID: .

Камалтдинов Марат Решидович – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник с исполнением обязанностей заведующего лабораторией ситуационного моделирования и экспертно-аналитических методов управления (e-mail: ; тел.: 8 (342) 237-18-04; ORCID: .

Хасанова Анна Алексеевна – научный сотрудник отдела анализа риска для здоровья (e-mail: ; тел.: 8 (342) 238-33-37; ORCID: .

В соответствии с Распоряжением Президента Российской Федерации от 17 декабря 2009 г. № 861-рп «О Климатической доктрине Российской Федерации» к отрицательным последствиям ожидаемых изменений климата относится увеличение риска для здоровья населения (увеличение уровня заболеваемости и смертности)1. В связи с этим одними из приоритетных задач политики в области климата будут являться формирование и внедрение мер по адаптации к происходящим климатическим изменениям [1–3]. Для этого был разработан национальный план мероприятий адаптации к изменениям климата, утвержденный распоряжением Правительства Российской Федерации от 25 декабря 2019 г. № 3183-р2. В качестве одной из важнейших составляющих при разработке и планировании мер по адаптации к изменениям климата выступает оценка рисков, использование которой позволит дать количественную характеристику и прогноз последствий влияния климатических факторов на здоровье населения [4, 5].

Для территорий Крайнего Севера характерен комплекс экстремальных природно-климатических факторов, создающих риск формирования нарушений здоровья населения. К ним относятся низкие температуры атмосферного воздуха в течение длительного времени, резкие перепады атмосферного давления с высокой амплитудой, высокая влажность воздуха, шквальные ветра и др. [6–9]. Влияние этих факторов способствует функциональной напряженности отдельных органов и систем, снижает биологическую устойчивость организма и приводит к возникновению изменений в тех системах и органах, в которых наиболее полно задействованы резервы и выражены адаптивные перестройки [10, 11]. Все это является основой формирования риска для здоровья взрослого и детского населения, проживающего на данной территории. Вместе с этим глобальное изменение климата на данной территории происходит значительно быстрее, чем в других регионах планеты [12, 13]. В связи с этим при необходимости адаптации населения к сложившимся условиям актуальным является проведение оценки риска, обусловленного влиянием климатических факторов, позволяющей дать количественную характеристику воздействия климатических факторов на здоровье населения, выявить и оценить сравнительную значимость существующих опасностей для здоровья населения.

В соответствии с результатами ранее проведенной идентификации опасности установлено, что в качестве ключевых показателей для оценки влия- ния климатических факторов риска на здоровье населения Крайнего Севера целесообразно использовать индекс нормальной эквивалентно-эффективной температуры (НЭЭТ) и суточные перепады атмосферного давления. Выбранные факторы обладают преимущественно комплексным действием, что позволяет наиболее полно оценить их влияние на здоровье населения и не приводит к переоценке формируемого риска. Для выбранных показателей установлены достоверные причинно-следственные связи с нарушениями здоровья по классам болезней органов дыхания (J00–J99), системы кровообращения (I00–I99), эндокринной системы (E00–E90), психических расстройств и расстройств поведения (F00– F99), а также травм, отравлений и некоторых других последствий воздействия внешних причин (S00– T88) [7, 10].

Цель исследования – расчет и оценка уровней риска, формируемых для взрослого и детского населения на территории Крайнего Севера, ассоциированного с влиянием факторов атмосферного давления (суточные перепады) и температуры атмосферного воздуха, влажности воздуха и скорости ветра (в виде индекса НЭЭТ).

Материалы и методы. Расчет и оценка уровней риска здоровью населения, ассоциированного с влиянием факторов атмосферного давления и температуры атмосферного воздуха, влажности воздуха, скорости ветра (в виде индекса НЭЭТ), установленных в качестве ключевых по результатам ранее проведенной идентификации опасности [7, 10], были проведены на примере взрослого и детского населения, проживающего на территории одного из крупных промышленных городов, расположенных за Полярным кругом (69 ° с.ш.).

Для достижения поставленной цели был выполнен анализ зависимости «экспозиция – эффект» для анализируемых климатических факторов, на основе которого с использованием методов математического моделирования выполнялся расчет дополнительной вероятности заболеваемости, ассоциированной с действием климатических факторов. На основании полученных результатов был проведен расчет уровней риска, представляющих собой произведение дополнительной вероятности заболеваемости, ассоциированной с действием климатических факторов, и средневзвешенной тяжести заболеваний, используемых в качестве ответов.

На этапе оценки зависимости «экспозиция – эффект» проведено установление количественных связей между экспозицией климатических факторов (атмосферного давления и температуры атмосферного воздуха, влажности воздуха, скорости ветра (в виде индекса НЭЭТ)) и ранее установленными на этапе идентификации опасности ассоциированными классами заболеваний (болезни органов дыхания (J00– J99), болезни эндокринной системы (E00–E90), болезни системы кровообращения (I00–I99), травмы, отравления и некоторые другие последствия воздействия внешних причин (S00–T88), психические расстройства и расстройства поведения (F00–F99)). Проведено уточнение нозологических форм, которые могут быть использованы в качестве ответов при оценке влияния анализируемых климатических факторов в рамках установленных ранее классов заболеваний. Для этого было проанализировано более 100 источников литературы, включающих в себя современные публикации результатов фундаментальных и прикладных научных исследований, включенных в общепризнанные системы цитирования (Google Scholar, Web of Science, Scopus, NCBI PubMed и пр.) и соответствующих критериям релевантности. Для уточнения нозологических форм использовались также методические рекомендации «Оценка риска и ущерба от климатических изменений, влияющих на повышение уровня заболеваемости и смертности в группах населения повышенного риска»3.

Для индекса НЭЭТ и фактора атмосферного давления (показатель суточных перепадов) по результатам анализа данных научной литературы установлены значения экспозиции, которые, вероятно, не приводят к возникновению и развитию установленных эффектов со стороны здоровья населения.

Для расчета уровней риска, ассоциированных с действием фактора атмосферного давления и температуры атмосферного воздуха, влажности воздуха, скорости ветра (в виде индекса НЭЭТ), была вычислена дополнительная вероятность заболеваемости взрослого и детского населения. В основе расчета лежала система параметризированных зависимостей среднемесячной заболеваемости населения по указанным причинам от среднемесячной НЭЭТ и количества дней в месяц с суточными перепадами атмосферного давления выше значения экспозиции, не вызывающего развития неблагоприятных эффектов (установленного на этапе оценки зависимости «экспозиция – эффект»).

В качестве исходных данных по климатическим параметрам были использованы результаты наблюдений на метеорологических станциях исследуемой территории в период с 01.01.2014 г. по 31.12.2018 г. (суточное осреднение): атмосферное давление (межсуточные перепады) на уровне станции (гПа), а также температура атмосферного воз- духа (°С), относительная влажность воздуха (%), скорость ветра (м/с), на основе которых были рассчитаны среднемесячные величины индексов нормальной эквивалентно-эффективной температуры (НЭЭТ) [14, 15].

В качестве исходных данных по заболеваемости населения использовались данные фонда обязательного медицинского страхования (ФОМС) о количестве обратившихся за медицинской помощью и застрахованных на исследуемой территории за 2014–2018 гг. в разрезе возрастных групп (дети, взрослые) по причинам болезней отдельных нозологических форм по классам болезней органов дыхания, сердечно-сосудистой системы, и классу травмы, отравления и другие последствия воздействия внешних причин. На основе абсолютных случаев заболеваний были рассчитаны относительные показатели заболеваемости (на 1000 населения) путем деления абсолютных показателей на численность застрахованных и умножения на 1000.

Моделирование причинно-следственных связей между НЭЭТ, атмосферным давлением и заболеваемостью населения выполнялось с использованием методов математической статистики. Все модели проходили проверку на статистическую значимость установленных связей ( p < 0,05) и экспертную оценку соответствия медико-биологическим представлениям.

Общий вид причинно-следственных связей представлен линейной множественной регрессионной моделью (табл. 1, формула 1). Заболеваемость, ассоциированная с влиянием анализируемых климатических факторов, была рассчитана как разность оценок, полученных при фактическом уровне фактора и уровне фактора, при котором, вероятно, не происходит возникновения неблагоприятных эффектов со стороны здоровья человека, обусловленных его действием (табл. 1, формула 2). На основе полученных данных была рассчитана вероятность случая заболевания в течение года (табл. 1, формула 3). Дополнительная вероятность заболевания, ассоциированная с воздействием фактора атмосферного давления и НЭЭТ, определяется как разность оценок заболеваемости при фактическом уровне действия фактора и уровне, при котором, вероятно, не происходит возникновения неблагоприятных эффектов для здоровья населения, обусловленных его действием (табл. 1, формула 4).

Расчет уровней риска выполнялся как произведение дополнительной вероятности заболеваемости, ассоциированной с действием климатических факторов, и средневзвешенной тяжести заболеваний в разрезе классов болезней, используемых в качестве ответов. Тяжесть заболеваний определялась

3 МР 2.1.10.0057-12. Оценка риска и ущерба от климатических изменений, влияющих на повышение уровня заболеваемости и смертности в группах населения повышенного риска. – М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2012. – 48 с.

Таблица 1

Формулы, используемые для моделирования причинно-следственных связей между НЭЭТ, атмосферным давлением и заболеваемостью населения

№ п/п Формула Обозначения 1 YJ = а?+У a X 01 Y – относительная заболеваемость или смертность населения по -й причине, случаев на 1000 населения; a0 , a1i – коэффициенты модели; X i – i-й фактор, воздействующий на -й ответ 2 A Yi = a1 ij(. Xi- XN) AYi - дополнительная заболеваемость или смертность населения по j-й причине, ассоциированная с воздействием i-го фактора, случаев на 1000 населения; a1i – коэффициент модели; XN i – уровень фактора, при котором вероятно не происходит возникновения неблагоприятных эффектов со стороны здоровья человека, обусловленных его действием 3 P =1- (1-1/1000)Yj P – вероятность случая заболевания по -й причине в течение календарного года 4 \P = Pj (Xi) - P (XNi ) APi - дополнительная вероятность заболевания по j-й причине, ассоциированная с воздействием i-го фактора в соответствии с публикацией Всемирной организации здравоохранения «WHO methods and data sources for global burden of disease estimates 2000– 2019» и измерялась в виде безразмерного коэффициента из диапазона от 0 до 14.

Результаты и их обсуждение. По результатам анализа данных научной литературы с целью оценки зависимости «экспозиция – эффект» определено, что фактор атмосферного давления, а именно такой его показатель, как суточные перепады, оказывает влияние на систему кровообращения, вызывая нарушение функций сердечно-сосудистой системы (в том числе изменение артериального давления, возникновение сосудистых кризов и внутренних кровоизлияний и пр.) [16–18]. По данным ряда релевантных зарубежных исследований, перепады давления, составляющие 7,5 мм рт. ст. в сутки, приводят к возникновению острых заболеваний сердечнососудистой системы, в том числе острого инфаркта миокарда, субарахноидального кровоизлияния, гипертонических кризов, острых нарушений мозгового кровообращения, острых заболеваний коронарных сосудов и др. [19–21]. Таким образом, для фактора атмосферного давления установлено, что в качестве эффектов, в рамках влияния на сердечнососудистую систему, целесообразно рассматривать возникновение острых заболеваний сердечнососудистой системы – эссенциальной (первичной) гипертензии (I10), гипертензивной болезни сердца (I11), стенокардии (грудной жабы) (I20), острого инфаркта миокарда (I21), субарахноидального кровоизлияния (I60), инсульта, не уточненного как кровоизлияние или инфаркт (I64). При этом данные эффекты с наибольшей вероятностью могут возникать при суточных перепадах, составляющих 7,5 мм рт. ст. и более, в связи с чем данный уровень целе- сообразно использовать в качестве значения экспозиции, которое, вероятно, не приводит к возникновению неблагоприятных эффектов для здоровья населения, ассоциированных с данным фактором. При осреднении за пять лет количество дней с межсуточными перепадами атмосферного давления, составляющими 7,5 мм рт. ст. и более, на изучаемой территории составило 80,4 дня в год.

Установлено, что выделенные нозологические формы в большей степени характерны для взрослого населения [19–23], поэтому дальнейший расчет и характеристика уровней риска, ассоциированных с влиянием фактора атмосферного давления, будет проведена для взрослого населения, проживающего на анализируемой территории.

По данным анализа релевантных источников литературы установлено, что для индекса НЭЭТ комфортным является диапазон от 17,0 до 22,0 °С, температуры за этими границами предъявляют повышенные требования к механизмам терморегуляции [3, 8]. В связи с этим величина 17 °С может быть использована в качестве значения экспозиции, которое, вероятно, не приводит к возникновению неблагоприятных эффектов для здоровья населения, обусловленных данным фактором. На анализируемой территории за весь изучаемый период величина НЭЭТ не превышала данную величину.

В рамках выделенных ранее классов заболеваний были уточнены нозологические формы, которые будут наиболее вероятными климаточувствительными ответами, обусловленными влиянием НЭЭТ. В качестве ответов, ассоциированных с влиянием НЭЭТ, в рамках класса болезней органов дыхания целесообразно использовать острые респираторные инфекции (J00–J22) и хронические обструктивные болезни легких (J40–J44); класса болезней эндок- ринной системы – сахарный диабет (Е10–Е14); болезней системы кровообращения – болезни, характеризующиеся повышенным кровяным давлением, (I10–I15) и ишемическая болезнь сердца (I20–I25); класса психических расстройств и расстройств поведения – алкогольные психозы (F10), невротические, связанные со стрессом, и соматоформные расстройства (F40–F48), эмоциональные расстройства и расстройства поведения, начинающиеся обычно в детском и подростковом возрасте (дети) (F90–F98); в рамках класса травмы, отравления и другие последствия воздействия внешних причин – отморожения (Т33–T35) [24–35].

Результаты корреляционно-регрессионного анализа приведены в табл. 2 ( a ₀, a ₁ – параметры модели, R ² – коэффициент детерминации). Отобраны только статистически значимые связи ( p < 0,05). Отрицательный знак коэффициента a 1 означает, что заболеваемость увеличивается при уменьшении НЭЭТ.

По результатам проведенных расчетов установлено, что дополнительная вероятность заболевания взрослого населения, проживающего на территории одного из крупных промышленных городов, расположенных за Полярным кругом, по классу болезней системы кровообращения составляет 1,1·10-2. Уровень риска здоровью, обусловленный болезнями системы кровообращения, составил 6,33·10-3.

Результаты расчетов уровней риска для детского и взрослого населения, ассоциированных с влиянием температуры атмосферного воздуха, влажности воздуха, скорости ветра (в виде НЭЭТ), представлены в табл. 3.

По результатам проведенных расчетов установлено, что дополнительная вероятность заболеваний по классу болезни органов дыхания, ассоциированная с влиянием НЭЭТ, для детского населения составляет 3,91·10-1, а для взрослого населения –

1,56·10-1; по классу болезни системы кровообращения – для взрослого населения – 2,51·10-2; по классу травмы и отравления (отморожения) – для детского населения – 7,06·10-4, а для взрослого населения – 9,59·10-4. Уровень риска здоровью, обусловленный болезнями органов дыхания, для детского населения составил 4,7·10-2, для взрослого населения – 3,34·10-2; болезнями системы кровообращения – для взрослого населения – 1,45·10-2; болезнями по классу травмы, отравления и некоторые другие последствия воздействия внешних причин (отморожения) – для детского населения – 2,63·10-4 и 4,24·10-4 для взрослого населения.

Для характеристики рассчитанных уровней риска была использована следующая классификация:

• 1)    1,0·10^-6 и менее – минимальный уровень риска;

• 2)    1,1·10^-6–1,0·10^-4 – допустимый (приемлемый) уровень риска;

• 3)    1,1·10^-4–1,0·10^-3 – настораживающий уровень риска;

• 4)    > 10^-3 – высокий уровень риска.

Настораживающий и высокий уровни риска характеризуются как неприемлемые, при установлении которых целесообразно рекомендовать разработку мер по предупреждению нарушений и созданию условий сохранения здоровья населения. При этом они должны быть направлены на те органы и системы, для которых были установлены неприемлемые уровни риска.

В соответствии с предложенной классификацией для взрослого населения, проживающего на территории одного из крупных промышленных городов, расположенных за Полярным кругом, установлены неприемлемые уровни риска, обусловленные болезнями системы кровообращения, ассоциированными с влиянием НЭЭТ и атмосферного

Таблица 2

Параметры статистически значимых линейных регрессионных моделей ( p < 0,05)

Класс болезней по МКБ-10	Фактор риска	a 0	a 1	R 2
Болезни системы кровообращения (I00–I99)	Перепады атмосферного давления	93,23	0,205	0,04
Болезни органов дыхания (J00–J99)	НЭЭТ	308,230	-7,808	0,3
Болезни системы кровообращения (I00–I99)		103,651	-1,051	0,2
Травмы, отравления и некоторые другие последствия воздействия внешних причин (S00–T88)		0,72	-0,078	0,59

Таблица 3

Уровни риска для детского и взрослого населения, ассоциированные с влиянием НЭЭТ

Класс (МКБ-10) Возраст Дополнительная вероятность заболевания Уровень риска Болезни органов дыхания Дети 3,91·10-1 4,70·10-2 Травмы и отравления 7,06·10-4 2,63·10-4 Болезни органов дыхания Взрослые 1,56·10-1 3,34·10-2 Болезни системы кровообращения 2,51·10-2 1,45·10-2 Травмы и отравления 9,59·10-4 4,24·10-4 давления, а также болезнями органов дыхания и болезнями по классу травмы, отравления и некоторые другие последствия воздействия внешних причин, ассоциированные с влиянием НЭЭТ. Для детского населения установлены неприемлемые уровни риска, обусловленные болезнями органов дыхания и болезнями по классу травмы, отравления и некоторые другие последствия воздействия внешних причин, ассоциированные с влиянием НЭЭТ.

Выводы. По результатам анализа данных научной литературы в рамках оценки зависимости «экспозиция – эффект» определено, что в качестве значения экспозиции, которое может приводить к возникновению неблагоприятных эффектов для здоровья населения, ассоциированных с влиянием данного фактора, для НЭЭТ целесообразно использовать величину среднемесячного значения, равную 17 °С и менее, а для атмосферного давления – величину межсуточных перепадов, составляющих 7,5 мм рт. ст. и более.

По итогам расчета и оценки уровней риска, формируемых для населения, проживающего на территории Крайнего Севера, для взрослого населения установлены неприемлемые уровни риска, обусловленные болезнями системы кровообращения, ассоциированные с влиянием НЭЭТ и атмосферного давления (1,45·10-2 и 6,33·10-3 соответственно), бо- лезнями органов дыхания (3,34·10-2) и болезнями по классу травмы, отравления и некоторые другие последствия воздействия внешних причин, ассоциированные с влиянием НЭЭТ (4,24·10-4). Для детского населения установлены неприемлемые уровни риска, обусловленные болезнями органов дыхания (4,70·10-2) и болезнями по классу травмы, отравления и некоторые другие последствия воздействия внешних причин (2,63·10-4), ассоциированные с влиянием НЭЭТ.

Полученные результаты позволяют прогнозировать негативные изменения состояния здоровья населения, проживающего в условиях Крайнего Севера, формирующиеся под влиянием сочетанного действия климатических факторов (атмосферное давление (суточные перепады) и температура атмосферного воздуха, влажность воздуха, скорость ветра (в виде индекса НЭЭТ)), а также могут послужить ориентиром для разработки мер по адаптации к сложившимся условиям с целью сохранения здоровья населения.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.