Оценка обусловленности заболеваемости населения города Самары воздействием факторов среды обитания

В настоящее время среди многочисленных факторов, определяющих состояние здоровья населения, все большее значение приобретает экологическая составляющая. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) состояние окружающей среды вносит до 30% в изменение здоровья человека. На экологически неблагополучных территориях, к каким относятся, в первую очередь, крупные города, это воздействие значительно превышает генетическую предрасположенность и состояние медицинской помощи [14, 15, 17, 29, 41, 46]. По данным Росгидромета в 2015 г. 17% городского населения России испытывали воздействие высокого и очень высокого уровня загрязнения воздуха, который отмечался в 44 городах (20% городов нашей страны). При этом среднегодовые превышения значения предельно допустимых концентраций одного или нескольких загрязняющих веществ, были зарегистрированы в 147 городах России [13].

Антропогенное загрязнение городской природной среды, изменение социально–экономических условий в сочетании с общим ускорением темпа жизни, информационными перегрузками и хроническим психоэмоциональным стрессом приводят к

Крылицына Екатерина Алексеевна, студентка различным патологическим состояниям человека [2, 4, 22, 34, 55]. Так, например, по экспертным оценкам экологические факторы являются причиной дополнительных 13 млн. смертей населения в мире ежегодно, 19% всех онкологических заболеваний, 1/3 всех заболеваний детей в возрасте до 5 лет, а также усугубления сердечнососудистых и легочных заболеваний [14, 19, 51]. Несмотря на то, что эколого-эпидемиологические работы по оценке воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды на здоровье человека уже используются в практике научных исследований [26], данная проблема до сих пор является актуальной, как с медицинской и социальной, так и с экологической точек зрения [30].

Важным инструментом изучения экологически обусловленных заболеваний на современном этапе становится эпидемиологическое моделирование [39]. Исследования в этой области включают в себя разработку моделей различного вида и их последующий углубленный анализ. К примеру, в связи с проблемой распространенности курения в индустриализированных странах (США, Великобритания, Канаде и Австралии) создана модель смертности от рака легкого с учетом пола, возраста и воздействия сигаретного дамы, которая используется для разработки и проведения профилактических мероприятий среди населения [54]. Метод эпидемиологического моделирования позволяет выявить и прогнозировать закономерности распределения заболеваний во времени, по территории и среди различных групп населения, дает возможность сконцентрировать профилактические мероприятия на временном отрезке, предшествующем подъему заболеваемости, на территории, где вероятность ее возникновения наиболее высока, и, наконец, на тех группах населения, которые подвержены наибольшему риску заболеваний [25, 27, 36].

Цель исследования: эпидемиологический анализ связи онкологических, сердечно-сосудистых заболеваний и болезней органов дыхания населения с загрязнением окружающей среды г. Самары методом математического моделирования.

Материалы и методы. Работа выполнена на базе ФГБУ «НИИ ЭЧ и ГОС им. А.Н. Сысина» Минздрава России в рамках государственного задания, утвержденного Министерством здравоохранения Российской Федерации. Для анализа были использованы данные государственного эколого-гигиенического мониторинга, а также данные официальной статистической отчетности о смертности, общей и первичной заболеваемости детского и взрослого населения г. Самары злокачественными новообразованиями (ЗНО), болезнями системы кровообращения (БСК) и органов дыхания (БОД) за период с 2001 по 2010 гг.

В качестве метода моделирования использовался множественный регрессионный анализ. Оценка доли влияния отдельных факторов на исследуемую переменную проводилась по величине Δ-коэффициентов. В качестве критериев значимости и адекватности моделей использовались коэффициент множественной корреляции R (выбор модели), коэффициент множественной детерминации R2 (определение доли влияния на функцию включенных в модель факторов), критерий Фишера (выбор модели) и критерий Стьюдента (определения существенности факторов, входящих в модель) [27, 50]. Обоснование математических моделей выполнялось по результатам продольного (динамического) и поперечного эпидемиологического исследования. Продольный метод состоял в анализе динами- ческих рядов заболеваемости и распространенности заболеваний среди взрослого и детского населения, а поперечный - в анализе средних значений патологий по районам города Самары. Регрессионный анализ проводился с помощью статистического пакета STATISTICA 10.

Результаты и обсуждение.

Эпидемиологическое обоснование модели причинной обусловленности заболеваемости населения г.Самары злокачественными новообразованиями воздействием факторов среды обитания . О причинной обусловленности злокачественных новообразований загрязненностью объектов окружающей среды существуют разные мнения. Так, эксперты ВОЗ считают, что экологически обусловлены около 80% раковых заболеваний и 10-20% смертности населения земного шара [2]. По данным отечественных исследователей связь с действием канцерогенов окружающей среды установлена в 80-90% случаев злокачественных новообразований человека [16, 35, 40]. По мнению K. Сarroll Kenneth причинная обусловленность онкологических заболеваний воздействием факторов окружающей среды составляет не более 15% [45]. Значительный вклад в формировании злокачественных образований вносит высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха. Так, согласно Л.А. Михайловой и Т.В. Елизаровой [28] загрязнение атмосферы обуславливает около 30% всех онкологических заболеваний у жителей промышленных районов. Риск возникновения онкологических заболеваний, в частности рака легкого, во многом определяется содержанием в атмосфере таких загрязняющих веществ, как взвешенные частицы, бенз(а)пирен, аммиак, сероуглерод и диоксид азота [5, 12, 52, 53, 56]. Загрязнение воздуха формальдегидом приводит к росту смертности от рака лимфатической системы [20, 37, 53].

Таблица 1. Математические модели зависимости уровней заболеваемости и распространенности ЗНО среди взрослого населения г. Самары от загрязнения воздуха

Модель	Основные показатели
	R {	R²	F
заболеваемость ЗНО
y=-0,2+41,9×Взвешенные вещества – 9,1×NO 2	0,924	85,4%	p<0,15
y=-6,5+38,8×Взвешенные вещества	0,918	84,3%	p<0,03
y=64,8-155,8×SO 2 -67,2×СО	0,943	89,0%	p<0,11
y=29,4-39,8×СО	0,902	81,4%	p<0,036
y=-12,7+36,2×H 2 S-4,3×Формальдегид	0,839	70,3%	p<0,3
y=-10,8+18,0×H 2 S	0,749	56,0%	p<0,15
распространенность ЗНО
y=15,6+117,4×Взвешенные вещества – 25,7×NO 2	0,926	85,7%	р<0,2
y=-2,1+108,6×Взвешенные вещества	0,919	84,5%	р<0,03
y=-12,7+36,2×H 2 S-4,3×Формальдегид	0,841	70,7%	р<0,2
у =-12,7+49,2×H 2 S	0,734	53,9%	р<0,03
заболеваемости раком трахеи, бронхов, легкого
y=-7,2+1021,3×Формальдегид-585,2×H 2 S	0,997	99,3	р<0,007
y=-8,7+721,2×Формальдегид	0,976	95,3%	р<0,005
заболеваемости раком лимфатической системы и кроветворной ткани
y=0,2+0,07×СО                                   1	0,976	95,3%	р<0,005

Примечание: здесь и далее R – коэффициент множественной корреляции; R ² – коэффициент множественной детерминации; F - статистическая значимость (критерий Фишера

В ходе настоящего исследования методом пошаговой регрессии были построены следующие модели зависимости уровня заболеваемости и распространенности ЗНО среди взрослого населения г.Самары от загрязнения воздуха диоксидом азота, взвешенными веществами, диоксидом серы, формальдегидом, сероводородом и оксидом углерода (табл. 1). Как видно из таблицы 1 из 13 математических моделей причинно-следственных связей между заболеваемостью и распространенностью ЗНО среди взрослого населения г. Самары и содержанием химических веществ в воздухе 7 моделей адекватны и статистически значимы. Таким образом, уровень заболеваемости ЗНО среди взрослого населения г.Самары на 84,3% обусловлен содержанием в атмосферном воздухе взвешенных веществ и на 81,4% - оксида углерода, а уровень заболеваемости раком трахеи, бронхов, легкого – на 95,3% содержанием формальдегида.

Для выявления причинно-следственных связей между заболеваемостью и распространенностью ЗНО взрослого населения г. Самары и качеством питьевой воды были построены 4 математические модели (табл. 2), учитывающие такие показатели, как жесткость воды, содержание нитратов и железа. Все они адекватны и статистически значимы.

Таблица 2. Математические модели зависимости уровней заболеваемости и распространенности ЗНО среди взрослого населения г. Самары от загрязнения воды

Модель	Основные показатели
	R {	R²	F
заболеваемость ЗНО
y=-22,0+11,9×Жесткость+16,6×NO 3 -0,7×Fe	0,749	56,0%	p<0,04
y=3,7+17,1× NO 3	0,761	57,9%	p<0,05
распространенность ЗНО
y=-41,5+28,8×Жесткость+44,8×NO 3 +1,4×Fe	0,842	70,9%	р<0,05
y=22,7+49,1× NO 3	0,773	59,7%	р<0,01

По данным Л.В. Макаровой и соавторов высокой заболеваемостью населения ЗНО характеризуются те городские районы, в которых выявлено загрязнение почв и снежного покрова свинцом, ртутью, медью и цинком [24]. Однако результаты проведенного нами математического моделирования показали, что адекватные и статистически значимые причинно-следственные отношения между заболеваемостью и распространенностью ЗНО среди взрослых г. Самары с загрязнением почвы не установлены.

Эпидемиологическое обоснование модели причинной обусловленности заболеваемости БСК населения г. Самары воздействием факторов среды обитания. БСК занимают первое место среди причин смертности во всем мире. При этом они считаются экологически зависимыми [42]. Так, например, в городских районах с интенсивным загрязнением атмосферного воздуха отмечается высокий уровень первичной заболеваемости и распространенности БСК фактически по всем нозологическим формам. К заболеваниям сердечно-сосудистой системы приводит также повышенное содержание в питьевой воде нитратов, сульфатов и железа [3, 6, 10, 33, 38].

Было построено 14 моделей зависимости уровня заболеваемости и распространенности БСК среди населения г. Самары от загрязнения воздуха. Адекватны и статистически значимы оказались лишь две модели, выявившие зависимость цереброваскулярной болезни от содержания в воздухе формальдегида и сероводорода (табл. 3).

Среди 5 моделей причинно-следственных связей между заболеваемостью и распространенностью БСК и содержанием загрязняющих веществ в воде 3 модели адекватны и статистически значимы. Это модели, учитывающие влияние таких загрязняющих веществ, как нитраты и железо (табл. 3). Из 4 моделей зависимости заболеваемости БСК от содержания вредных веществ в почве, лишь одна адекватна и статистически значима – модель зависимости заболеваемости цереброваскулярной болезнью среди взрослого населения от содержания в почве цинка и кадмия.

Таблица 3. Математические модели зависимости уровней заболеваемости и распространенности БСК среди населения г. Самары от загрязнения воздуха, воды и почвы

Модель	Основные показатели
	R {	R²	F
Воздух
заболеваемость цереброваскулярной болезнью
у=-6,5+2070,8×Формальдегид–1498,9×H 2 S	0,999	99,8%	p<0,002
у=-10,4+1302,3×Формальдегид	0,960	92,1%	p<0,01
Вода
заболеваемость БСК
у=19,3–1,8×NO 3 +31,2×Fe                    1	0,967	93,5%	р<0,000
распространенность БСК
у=430,8–130,7×NO 3 +1366,5×Fe	0,873	76,2%	р<0,007
у=757,8–130,0×NO 3
Почва
заболеваемость цереброваскулярной болезнью
у=-0,4+0,5×Zn–8,0×Сd                      1	0,824	67,8%	р<0,02

Эпидемиологическое обоснование модели причинной обусловленности заболеваемости населения г. Самары БОД воздействием факторов среды обитания. Дыхательная система человека наиболее тесно связана с окружающей средой, что непосредственно сказывается на ее состоянии. Согласно данным литературы к росту заболеваемости и распространенности БОД среди населения ведет загрязнение атмосферного воздуха взвешенными веществами, оксидами серы и азота, оксидом углерода, сернистым ангидридом, фенолом, аммиаком и другими поллютантами [23, 42, 43, 48]. Так, например, описаны значимые связи между выбросами оксида углерода, диоксида серы и распространенностью хронического бронхита и пневмонией [36]. Длительное вдыхание воздуха, загрязненного формальдегидом и металлами, приводит к развитию астмы [23, 46, 47].

Таблица 4. Математические модели зависимости уровней заболеваемости и распространенности БОД среди населения г. Самары от загрязнения воздуха, воды и почвы

Модель	Основные показатели
	R 1	R²	F
Воздух
заболеваемость БОД
y=841,9+479,6×СО                  1	0,925	85,5%	p<0,03
заболеваемость пневмонией
у =-0,1+575,7×H 2 S                   1	0,925	85,6%	p<0,03
распространенность БОД
y=-2,2+4,8×СО                      1	0,927	85,9%	p<0,03
распространенность пневмонии
у =-0,1+575,7×H 2 S                   1	0,925	85,6%	p<0,03
Вода
заболеваемость аллергическим ринитом
у= -3,2+2,6×NO 3 -0,4×Жесткость	0,791	62,5%	р<0,04
у=-1,8+927,5×NO 3	0,781	61,1%	р<0,008
заболеваемость астмой
y=-15,6+2,2× NO 3 +45,3×Fe           1	0,788	62,1%	р<0,04
заболеваемость пневмонией
у= -17,9+82,7×Fe -0,8×Жесткость	0,868	75,4%	р<0,008
у=-16,4+94,3×Fe	0,858	73,5%	р<0,002
распространенность пневмонии
у= -17,9+82,7×Fe -0,8×Жесткость	0,868	75,4%	р<0,008
у=-16,4+94,3×Fe	0,858	73,5%	р<0,002
Почва
заболеваемость астмой
у=-13,5+6,0×Cu+0,0002×Pb–0,6×As	0,863	74,5%	р<0,04
у=-11,3+5,1×Cu	0,849	72,2%	р<0,002
распространенность БОД
у=217,1+6,5×Zn+143,1×Сd	0,869	75,6%	р<0,008
у=250,0+7,4×Zn	0,849	72,1	р<0,002

Для выявления причинно-следственных связей между заболеваемостью и распространенностью БОД среди населения г.Самары и загрязнением атмосферного воздуха, питьевой воды и почвы было построено 29 математических моделей. Адекватными и статистически значимыми из них оказались 15 (табл. 4). В результате проведенного анализа было установлено, что заболеваемость населения г. Самары БОД зависит от содержания оксида углерода и сероводорода в воздухе, от жесткости питьевой воды и содержания в ней железа, а также от содержания в почве меди, свинца, мышьяка, цинка и кадмия.

Выводы:

• 1.    Эпидемиологический анализ связи онкологических, сердечно-сосудистых заболеваний и заболеваний органов дыхания с загрязнением окружающей среды г. Самары показал наличие статистически значимых зависимостей заболеваемости ЗНО от загрязнения атмосферного воздуха и воды такими загрязняющими веществами, как взвешенные вещества, оксид углерода, формальдегид, железо и нитраты.

• 2.    Уровень заболеваемости населения г.Самары БСК обусловлен содержанием в атмосферном воздухе города формальдегида и сероводорода, в питьевой воде – нитратов и железа, а в почве– цинка и кадмия.

• 3.    Поллютанты, содержащиеся в воздухе г. Самары, с которыми установлены причинно-следственные связи заболеваемости населения БОД, отвечающие критериям адекватности и значимости – это оксид углерода и сероводород; в воде – железо, нитраты и жесткость; в почве – медь, свинец, мышьяк, цинк и кадмий.