Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Информационно-методическая поддержка принятия управленческих решений в области оптимизации качества окружающей среды

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Информационно-методическая поддержка принятия управленческих решений в области оптимизации качества окружающей среды"

На правах рукописи

ГИМЕРВЕРТ Дмитрий Александрович

ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ПОДДЕРЖКА ПРИНЯТИЯ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ В ОБЛАСТИ ОПТИМИЗАЦИИ КАЧЕСТВА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

11.00.11 - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ижевск - 1996

Работа выполнена в Пермском Государственном техническом университете, научно-производственном центре экологической безопасности населения Госкомсан-эпиднадзора Российской Федерации.

Научные руководители:

доктор физико-математических наук, профессор Трусов П.В.

член-ксрреспондент РАЕН, профессор Зайцева Н.В.

Официальные оппоненты:

доктор 1схиичсскнх наук, профессор Голсв Р.В.

доктор технических каук, профессор Матвеенко ВЛ1.

Ведущая организация : Российский химико-технологический

университет имени Д.И.Менделеева

Защита состоится 8 апреля 1996 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета К - 064.47.09 в Удмуртском государственном университет по адресу : 426034, г Ижевск, ул. Красногеройская, 71. корп.1 . -¿Л/

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УдГУ

Автореферат ра^^йн^^^^м^р^^Рб г

е - -----•«/ \ \-\\

к ЩФдшМ

\VV-V ■• V /•■■'/У

Ученый секре*дрь диссертационного

совета, канд. биологических наук . ~,'А\

Баранова О. С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ.

На территории Пермской области располагаются предприятия химического и нефтехимического комплексов, цветной металлургии , машиностроения, объекты лесохимической и деревообрабатывающей промышленности, горнодобывающие предприятия. Такие регионы с интенсивным развитием различных отраслей промышленности испытывают значительные многофакторные антропогенные нагрузки, что приводит к ухудшению состояния окружающей среды и здоровья проживающего населения.

В сложной современной экономической обстановке, в условиях недостаточных материальных и финансовых ресурсов оптимизация капитальных вложений в природоохранные мероприятия становится все более актуальной проблемой.

Территориальные диспропорции развития Пермской области сформиро-зались в результате концентрации круппых производительных сил на ограниченных площадях, в основном в крупных городах.

Вместе с тем, каждый из городов характеризуется специфическими особенностями экологической обстановки, что обусловлено особенностями видов промыш-теннояти, размещенной в городах. Это делает затруднительной сравнительную эценку территорий для обоснования приоритетности природоохранных мероприятий.

Несмотря на многочисленные работы, посвященные изучению неблагоприят-loro влияния факторов окружающей среды на здоровье населения и разработке сритериев управления качеством окружающей среды, в сложившихся социально-жономических условиях требуют совершенствования критерии и методы ранжи-ювания территорий по степени экологического неблагополучия; не отработаны трогностические модели здоровья населения; не обоснован выбор системы математических моделей описания взаимосвязей в системе "Среда-Здоровье"; требует ;овершенствования методика расчета региональных максимально допустимых на-рузок факторов на здоровье населения; не разработана методология принятия 'правленческих решений по оптимизации качества окружающей среды. Накоплений к настоящему времени теоретический и практический опыт в области регла-

ментирования неблагоприятных факторов среды обитания человека делает возможным и необходимым проведение оценки риска здоровью наиболее адекватно тем причинам, которые этот риск обуславливают, и тем показателям, по которым оценивается состояние здоровья. Такой подход к оценке риска позволит использовать его как критерий качества окружающей среды для оптимизации управления природоохранной деятельностью на территории региона.

Обозначенный перечень вопросов определил цель работы, которая обобщает исследования , проводимые на протяжении ряда лет в научно-производственном центре экологической безопасности населения Госкомсанэпид;адзора РФ (директор центра профессор Н.В. Зайцева), на кафедре охраны окружающей среды Пермского технического университета (зав. каф. профессор Я.И. Вайсман) и на кафедре математического моделирования систем и процессов (зав. каф. профессор П.В.Трусов) в соответствиии с планами государственной программы: "Экологическая безопасность России" ( номер государственной регистрации 01.940008882); межрегиональной "Экологическая безопасность Урала"; региональной: "Основные направления охраны окружающей среды Пермской области".

ЦЕЛЬ I I ЗАДАЧИ РАБОТЫ.

Целью работы явилась разработка и региональная адаптация методического обеспечения, информационно-программной поддержки принятия управленческих решений в области оптимизации качества окружающей среды.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Разработка общей модели принятия управленческих решений по оптимизации качества окружающей среды (ОС).

2. Обоснование системы региональных критериев качества ОС при принятии управленческих решений по охране ОС.

3. Построение класса математических моделей описания экострессорности территорий.

4. Разработка и исследование модели оптимизации решений по управлению качеством ОС.

5. Разработка схемы управления потоками информации и её программной поддержки, реализуемой в системе автоматизированных рабочих мест (АРМ).

6. Апробация разработанных подходов на примере территорий Пермской области.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЙ.

- предложены критерии оценки качества окружающей среды (ОС), основанные на показателях общественного здоровья;

- разработана методика принятия управленческих решений, основанная на системе целевых региональных критериев качества ОС;

- предложена математическая модель описания взаимосвязей в системе "Среда ■ Здоровье";

- предложены критерии оценки относительного риска экосзрессорности территорий, используемые для решения задач выделения региональных приоритетов;

- разработаны методические подходы к определению ущербообразующих факторов ОС и их удельного вклада в формирование экологически зависимой части существующего уровня заболеваемости;

- предложена методика расчёта максимально-допустимых нагрузок ущербо->бразующих факторов ОС на территорию при условии минимизации их влияния 1а общественное здоровье;

- сформулированы целевые критерии оптимизации качества окружающей сре-1Ы на основе выделения эконезависимой части заболеваемости;

- разработана модель и целевые критерии оптимизации решений по управле-шю качеством ОС, предложена методика определения эффективной стратегии фоведения природоохранных мероприятий;

- обоснован выбор структуры и содержания программного обеспечения для >ешения поставленных задач.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РА-ЮТЫ.

Практическая ценность работы заключается в том, что разработанные модели I методы применимы при обосновании оптимальных управленческих решений в области охраны ОС и здоровья населения. Результатом применения предлагаемых юдходов являются выделение из всей совокупности факторов нагрузки ущербооб-1азующих по критериям общественного здоровья показателей, определение их

удельного вклада в формирование существующего уровня заболеваемости, оценка максимально-допустимых нагрузок загрязняющих факторов на территории, расчёт экономического ущерба от повышенной заболеваемости и, в итоге, определение эффективной стратегии проведения природоохранных мероприятий.

Материалы диссертационной работы внедрены в виде документов :

•Направления развития международного сотрудничества по вопросам экологии между Пермским областным комитетом по охране природы и Massachusetts Department of Environmental Protection. (Рамочное соглашение). Boston, Massachusetts USA, 9 марта 1995г.

• Государственный доклад "О состоянии окружающей природной среды в Российской Федерации в 1994 году". Москва, 1995.

• Оценка и обоснование приоритетных направлений снижения территориальных затратных рисков в системе санитарно-гигиенического мониторинга и обеспечения социально-эпидемиологического благополучия населения (Методические указания). Москва, 1995, 22 стр., утверждены председателем Госкомсанэпиднадзо-ра РФ Беляевым E.H., ноябрь 1995 г.

Материалы диссертационной работы внедрены в практику деятельности Минприроды РФ (письмо от 20.02.96).

В практику региональных комитетов охраны природы и центров Госсанэпиднадзора ( Тюменьоблкомприроды, Пермский областной центр санэпиднадзора -справка № 277/МАП ) внедрены сертифицированные программные разработки в виде автоматизированных рабочих мест (АРМ):

- по расчету максимально допустимой нагрузки факторов загрязнения окружающей среды на здоровье населения;

- анализу зависимости показателей здоровья населения и факторов загрязнения ОС ;

- по расчету экономического ущерба от повышенной (экологически обусловленной) заболеваемости;

- аналитической системе принятия решений о приоритетности природоохранных мероприятий ( руководство пользователя - 16 стр., объем памяти - 2,5 Мб, сертификат сер. Э №6 );

- по вводу и обработке информации о качестве атмосферного воздуха ( руководство пользователя - 7 стр., объем памяти - 400 кб, сертификат сер. Э №4 );

Пермским областным комитетом по охране природы материалы диссертационной работы использованы при разработке целевой комплексной программы "Основные направления охраны окружающей среды в Пермской области до 2000 года" ( акт внедрения N 0214 / 2830 от 20.12.95 г.).

Материалы диссертации использованы в виде методических указаний в учебном процессе и при подготовке дипломных работ студентов на кафедре охраны окружающей среды Пермского государственного технического университета ( акт внедрения N 1284 от 20.12.95 г.).

Материалы диссертационной работы использованы при подготовке следующих справочно-информационных документов:

•Справочно-информационные материалы для руководителей местных администраций, принимающих решения в области управления территориями, охраны окружающей среды. Пермь, 1994, 187 стр. (анализ и прогноз медико-демографической ситуации, факторы и группы риска, проблемные патологии, профилактические мероприятия).

•Справочно-информационные материалы для руководителей Пермской городской администрации, принимающих решения в области управления территорией города и охраны окружающей среды. Пермь, 1995, стр. 70-84.

•Национальные доклады "О состоянии окружающей природной среды в Пермской области", Пермь, 1993 г. ( с.50-54), 1994 г. (с.43-48), 1995 г. (с.38-41).

•Медико-экологический атлас Пермской области. Пермь, 1994, 67 стр.

Опыт внедрения предлагаемых методов и моделей на различных территориях РФ показал их широкую применимость и достоверность получаемых результатов.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ.

Материалы диссертации доложены на 10 конференциях международного, республиканского и регионального уровней.

На международных конференциях: "Оценка риска для окружающей среды" (Washington DC, 1994); "Проблемы токсикологии и прикладной экологии" (Пермь, 1991); "Безопасность окружающей среды: медицинские, экономические, правовые аспекты" (Пермь, 1992); "Мониторинг окружающей среды: оценка и возмещение ущерба, наносимого здоровью населения ее загрязнением"(Женева-Москва-Пермь,1994); "Математическое моделирование процессов обработки мате-

риалоб"(Пермь,1994); "Проблемы охраны окружающей среды на урбанизированных территориях"(Пермь, 1995).

На республиканских и региональных конференциях и семинарах: "Медико-биологические и социально-экономические аспекты охраны окружающей среды в индустриально развитых регионах" (Пермь, 1990); "Естественные науки в решении региональных проблем народного хозяйства"(Пермь,1991); "Экологические проблемы городов Урала" (Пермь, 1994); "Экологическая безопасность городов Урала" (Пермь, 1994).

ПУБЛИКАЦИИ.

Основные положения диссертации изложены в 13 печатных работах.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ

Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, главы, посвященной использованным методам исследования, 5 глав собственных исследований, заключения, выводов, списка литературы и приложений.

Текст изложен на 157 страницах, иллюстрирован 17 рисунками, 22 таблицами. Указатель литературы содержит 122 источника, из них 95 отечественных, 27 иностранных авторов.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

•Система региональных критериев оценки качества окружающей среды, основанные на показателях риска нарушения общественного здоровья в связи с воздей ствием антропогенных факторов .

•Методические основы определения вкладов экологических факторов в формирование территориальных патологий, целевые экологически независимые уровни патологии.

•Региональные максимально-допустимые нагрузки как критерии минимизации воздействия экологических факторов на здоровье населения и основания для разработки первоочередных природоохранных мероприятий на территориях.

•Система информационного и программного обеспечения задач оптимального управления качеством окружающей Среды.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В ПЕРВОЙ главе описаны использованные материалы, объём и методы исследования. Объекты наблюдения представляли различные иерархические уровни: региональный ( Пермская область ), территориальный ( 49 административных территорий Пермской области, внутритерриториальный (отдельные предприятия -источники загрязнения).

Общая численность населения - более 3 млн. человек. Обработка данных за периоды наблюдения в 5-14 лет включали изучение состояния объектов окружающей среды и здоровья различных групп населения, выявление взаимосвязей в системе "Среда-Здоровье", определение величин экономического ущерба здоровью, связанного с неблагоприятным воздействием окружающей среды; ранжирование территорий по системе региональных критериев качества, расчёт эффективности п достаточности природоохранных мероприятий.

Материалы и объем выполненнных исследований представлены в таблице .

Накопление, корректировку, обработку, анализ и визуализацию информации проводили в рамках разработанных АРМов с помощью персональной компьютерной техники типа IBM PC / AT с использованием стандартных пакетов прикладных программ ( SAS V 6.04, STATGRAPH и др.).

Критерии и методы статистического анализа представлены в таблице 2.

В ходе математической обработки и анализа выполняли расчет прогнозных моделей здоровья, целевых экологически независимых уровней патологии, долевых вкладов химических факторов, критериев качества окружающей среды, региональных максимально-допустимых нагрузок, величин экономическою ущерба здоровью населения ( заболевемость, смертность, нарушение процесса воспроизводства) от воздействия экологических факторов; показателей эффективности природоохранных мероприятий.

Объекты, материалы и объем исследований

Объекты исследования Материалы Объем

1. Объекты окружающей • Государственной статис- 50000ед.информации

среды ( воздух, вода), тической отчетности : 2ТП-

оценка качества воздух, 2ТП-ВОДХОЗ

- территории; • Госкомгидромета со ста- 50000 ед. инф.

- предприятия; ционарных постов и ство-

- выбросы и сбросы; ров наблюдения

- природоохранные • томов ПДВ территорий и 40000 ед.инф.

мероприятия. отдельных предприятий

• органов Госсанэпиднадзора 20000 ед.инф.

• ведомственных лабораторий отдельных предприя- 30000 ед.инф.

тий

2. Здороье населения, оценка Государственные формы

заболеваемости и инвалид- отчетности:

ности. • № 12 200000 ед.инф.

• 31 здрав • 35 здрав • 32 здрав • отчеты ВТЭК 7 "Собес" 70000 ед.инф. 20000 ед.инф. 70000 ед.инф. 10000 ед.инф.

• № 14 100000 ед.инф.

3. Здоровье населения, Материалы Госкомстата:

оценка демографических смертность, рождаемость 100000 ед.инф.

показателей естественный прирост, половозрастная численность, возрастные коэффициенты дожития

4. Города Пермской облас- Материалы Госкомстата, Со- 200000 ед. инф..

ти, оценка ущерба здоровью ветов профсоюзов (ф.16-ВН,

различных групп населения ф.6 -ФСС), управлений здравоохранения

Методы исследования

Ситуация Критерии Методы

1.Выделение территорий экологического риска. • интенсивные и экстенсивные показатели; • статистические критерии различия. • кластер-анализ; • ЭВМ-картографирование; • факторный анализ; • многомерное шкалирование.

2. Моделирование взаимосвязей в системе "Среда - Здоровье": • оценка РМДН; • расчёт долевых вкладов факторов риска в формирование заболеваемости; • оценка уровня заболеваемости, независящей от факторов риска. • статистическая значимость параметров уравнений регрессии по Стыо-денту; • адекватность модели по Фишеру; • значимость дискрими-нантной функции по Фишеру. • многомерный статистический анализ: -дисперсионный анализ; -дискри м инантн мй анализ: -кластерный анализ; -факторный анализ: -максимального правдоподобия.

3.Расчёт экономического ущерба от повышенной заболеваемости. Экологические независимые уровни показателей здоровья Экономико-статистический анализ.

4.Оценка эффективности и достаточности природоохранных мероприятий. • РМНД; • показатели экономической эффективности. Сравнительный анализ.

5.Выделение приоритетных мероприятий по снижению экологического риска • Уровень экологически обусловленной заболеваемости; • показатели эффективности природоохранных мероприятий. • многомерное шкалирование; • линейное программирование с учётом неопределённости.

Во ВТОРОЙ главе проведён анализ экологической ситуации на территориях Пермской области.

Пермская область принадлежит к территориям с повышенными антропогенными нагрузками на окружающую среду. Значительные по объему и разнообразные по составу выбросы в атмосферный воздух , сбросы загрязненных сточных вод в природные водоисточники, складирующиеся на поверхности земли твердые отходы и т.п. - все эти факторы неизбежно влияют на состояние здоровья и санитарные условия жизни населения. Наиболее остро проявляется это влияние на территориях с интенсивно развитой промышленностью: в городах Перми,

Александровске, Березниках, Гремячинске, Губахе, Кизеле, Краснокамске, Кунгу-ре, Лысьве, Соликамске, Чайковском, Чусовом.

Промышленные предприятия, объекты теплоэнергетики, коммунальные службы и транспорт выбрасывают в атмосферу Пермской области ежегодно более 200 видов различных загрязняющих веществ. В 1994 г. валовый выброс по региону составил 944,4 тыс. тонн.

В соответствии с неравномерностью распределения промышленного потенциала по территории области неравномерно распределена и антропогенная аэрогенная нагрузка.

Выбросы по Пермско-Краснокамскому промышленному узлу составили в 1994 г. более 317 тыс.т, Березниковско - Соликамскому промузлу - 50 тыс. т. Высоки выбросы и в других важных промышленных центрах Пермской области, к которым относятся гг. Александровск, Губаха, Гремячинск, Кизел, Кунгур, Лысьва, Чайковский, Чусовой. Следует отметить, что в этих городах проживает в настоящее время около 60% населения области.

Ряд районов имеет также значительные выбросы за счет крупных промышленных предприятий, расположенных на их территориях: Горнозаводский (АО "Горнозаводскцемент"), Добрянский (Пермская ГРЭС), нефтедобывающие районы - Осинский, Чернушенский, Кунгурский, а также районы, по территориям которых проходят магистральные газовые трубопроводы (Октябрьский, Чайковский).

За последние годы валовый выброс от промышленных предприятий в целом по области значительно снизился. При этом существенно изменился качественный состав выбросов: в наибольшей степени сократились выбросы твердых компонентов пыле-газовых смесей , сернистого ангидрида, оксида углерода, тогда как выбросы наиболее токсичных компонентов снижались значительно медленнее: слабое уменьшение выбросов, рост или стабильный уровень наблюдается по диоксиду азота, соединениям тяжелых металлов, ряду органических растворителей.

В результате такого несоответствия, имея резкое падение валовых выбросов в целом по области, не удается за последние годы достичь снижения коэффициента опасности выбросов, а значит и опасности возникновения неблагоприятных последствий промышленного загрязнения (таблица 3).

Таблица 3

Сравнительная оценка территорий по опасности и уровню аэрогенной нагрузки

Территория Валовый выброс, ТЫС.Т в год Ранг Аэрогенная нагрузка, кг/чел. в год Ранг Коэффициигг опасности Ранг

Александрова; 20.65 4 557.0 2 26.80 5

Березники 18.28 5 150.0 23.23

Гремячинск 40.88 2 1 161.0 1 12.85

Губаха 9.09 265.0 5 24.98 6

Кизел 21.61 3 362.0 4 23.08

Краснокамск 5.66 222.0 28.36 3

Кунгур 4.15 114.0 20.78

Лысьва 1.87 110.0 40.30 1

Пермь 99.71 1 244.0 6 15.80

Соликамск 15.10 6 180.0 22.10

Чайковский 5.92 190.0 27.96 4

Чусовой 19.98 391.0 3 30.40 2

В целом за год из природных водных объектов было забрано 2 916 млн куб.м воды. Главные водопотребители в области - объекты электро- и теплоло-энергетики, химической и нефтехимической промышленности, целлюлозо-бумажной промышленности.

За последние годы зафиксировано падение объемов водопотребления в гг. Краснокамске, Перми и Березниках, причем в основном - за счет снижения производственного водопотребления, однако на ряде территорий произошел спад и коммунального водопотреблемия. В целом по области сброс загрязняющих веществ снизился более, чем на 1222 тыс. т.

Значительно уменьшилось отведение в природные воды органических загрязнений, в т.ч. фенола, сероводорода, солей аммония, соединений железа , уменьшились массы загрязнений практически по всем сбрасываемым веществам за исключением солей никеля, СПАВов, ароматических углеводородов, формальдегида.

Вместе с тем по абсолютному большинству загрязняющих веществ нормативы предельно допустимых величин не достигнуты.

В 1994 году качество водных объектов Пермской области не претерпело существенных изменений. Качество воды отдельных участков р.Камы (Соликамско-Березниковский промышленный район, г.г. Пермь, Краснокамск, Чайковский), а также рек Косьвы (г.Губаха), Чусовой (г.Чусовой), Лысьвы (г.Лысьва) не отвечало нормам для рыбохозяйственных водоемов и водных объектов хозяйственно-питьевого и санитарно-бытового водопользования.

Недостаточно высокое качество природных вод - источников питьевого водоснабжения усугубляется на ряде территорий отсутствием зон санитарной охраны (ЗСО). В области 19% водопроводов с поверхностными водоисточниками не имеют ЗСО: Пермь, Кунгур, Краснокамск, Горнозаводский район. В результате качество питьевой воды на ряде территорий остается неудовлетворительным , в особенности в г.г.Кизеле, Краснокамске, Александровске и Гремячин-ске.

Среди сельских населенных пунктов низкое качество воды наблюдалось в прибрежных районах, где сказывается инфильтрационное влияние р.Камы на водозаборы, а также неудовлетворительное техническое состояние водопроводной сети: в Усольском, Ильинском, Частинском, Октябрьском районах.

Таким образом, экологические проблемы существуют на всех названных территориях, но их качественные и количественные характеристики очень различны. В результате становится необходимой комплексная оценка, позволяющая учесть всю совокупность показателей и требуется комплексный подход к оценке опасности разнопрофильных экологических нагрузок.

В ТРЕТЬЕЙ главе приведена схема управления потоками информации и её программной поддержки для решения задач оптимизации управления качеством окружающей среды, реализуемой в системе автоматизированных рабочих мест (АРМ).

Проблема управления потоками информации, их оптимизация является одной из наиболее актуальных для поставленной цели. Основными задачами исследования в данной главе являлись:

• построение модели управления информационными потоками;

• разработка структуры информационных потоков и их содержания;

• построение модели адаптивной системы управления базами данных;

• обоснование выбора математического и программного обеспечения подсистемы управления информационными потоками;

Важным аспектом управления является выбор его структуры, или модели управления.

Сформулированы основные требования (принципы) построения подсистемы управления информационными потоками для задач управления качеством окружающей Среды: ориентация на конечного пользователя-непрограммиста; "прозрачность" для пользователя; гибкость, адаптивность; интегральность информационной базы.

Модель управления информационными потоками должна обеспечивать решение следующих задач: I) управление предмашинной обработкой и вводом информации; 2)управление стратегией поиска и выдачи информации; 3) аналитическая обработка информации и выдача логических заключений и рекомендаций; 4) управление потоком запросов.

В соответствии с моделью управления информационными потоками, первичную информацию можно логически разделить на 2 блока: во-первых, показатели, характеризующие качественное состояние окружающей среды, и, во-вторых, факторы, отражающие общественное здоровье.

Сбор информации о качестве окружающей среды осуществляли в подразделениях ведомственных служб, Госкомприроды, Госкомгидромета, службы водопро-водно-канализационного хозяйства, Минводхоза и другими по материалам официальной статистической отчетности. В зависимости от решаемых задач, это была информация о выбросах промышленных предприятий в атмосферный воздух и природные воды (2-тп(воздух) и 2-тп(водзхоз)); данные о качестве воздуха и природных вод по результатам анализов на стационарных постах наблюдения или в контрольных створах наблюдений Госкомгидромета; показатели качества питьевой воды в сетях водопровода; планируемые и фактические показатели эффективности природоохранных мероприятий.

Для характеристики заболеваемости населения использовали следующий перечень показателей: 1) медико-демографические - рождаемость, смертность (общая, детская, перинатальная, по причинам,повозрастная), продолжительность жизни; 2)заболеваемость - общая, отдельных возрастных групп, с временной утратой трудоспособности, профессиональная, инфекционная, неинфекционная, хро-

нйческими неспецифическими заболеваниями; 3) физическое развитие - всего населения или отдельных возрастных групп; 4) группы здоровья; 5) инвалидность.

Для решения задач по сбору, накоплению и анализа перечисленной информации на различных иерархических уровнях управления были разработаны и сертифицированы программные продукты, функционально обеспечивающие применение современных методов математического и статистического анализа с целью получения максимально достоверных результатов.

Таким образом, предлагаемая модель управления информационными потоками обеспечивает выполнение задач, направленных на формирование оптимальной по критериям здоровья населения стратегии природоохранной деятельности.

В ЧЕТВЁРТОЙ главе описаны и проанализированы разработанные подходы к математическому моделированию взаимосвязей в системе "Среда-Здоровье".

Основными задачами данного раздела являлись:

• оценка долевых вкладов факторов риска в формирование уровня заболеваемости;

• расчёт максимально-допустимых значений факторов риска;

• прогноз величин показателей заболеваемости в зависимости от значений факторов риска;

• оценка целевых, экологически независимых уровней заболеваемости.

Расчет целевых, независимых от воздействия экологических факторов риска, уровней патологии для различных территорий и групп населения и величин региональных максимально допустимых нагрузок (РМДН) получали из предложенной модели множественной регрессии, которая имеет вид:

N = ы* +±к, (г, -мщ , (|), где

N - показатель заболеваемости;

М5* - показатель заболеваемости без учета антропогенной составляющей;

И, - антропогенный фактор управления;

МДНг1 - максимально-допустимая нагрузка фактора;

к, - параметр модели;

М - количество антропогенных факторов.

Оценку риска заболеваемости осуществляли на основании анализа комплекса факторов риска, оказывающих влияние на формирование уровня заболеваемости и их прогнозных значений.

Прогнозное значение риска возникновения случаев заболеваемости /' рассчитывали путём использования потенцйрующих'коэффициентов. Этот подход реализуется при известных долевых вкладах факторов нагрузки в формирование уровня заболеваемости:

Р,"=Р,0+Х(^'(2) ,гле

Ь - количество факторов риска.

р - уровень заболеваемости на предыдущем периоде [случаев];

/{',•- потенцирующий фактор, определяемый сгепенью влияния фактора/ па уровень заболеваемости [сл/ед.нагрузки];

АР - изменение фактора нагрузки [ед.нагрузки];

Щ =р, ¡У О', (3), где

р, - среднее значение показателя заболеваемости / на анализируемом периоде:

"г'

г - среднее значение показателя нафузки7 на анализируемом периоде;

Д' - доля уровня заболеваемости /, формируемая фактором/ [0... 1] .

Долевое влияние подгруппы факторов риска на управляемые показатели характеризует частный коэффициент Я2 с моделью. Оценка вклада каждого отдельного фактора в формирование управляемых показателей осуществляли но формуле:

£>(/У ) = Л/ «Г (4), где

О(Г') - оценка долевого вклада фактора j в под1руппе показателей ¡;

- квадрат частного коэффициента корреляции 1руппы факторов I с моделью;

Я', - коэффициент корреляции ^ го фактора с ¡-й группой, т.е. с ¡-м общим фактором.

Анализ информации по территориям Пермской области дает возможность сделать заключение о том, что на всех территориях под воздействием экологических аэрогенных факторов идет формирование хронических видов патологий. На-оор приоритетных форм экозависимых патологий в городах определяется комплексным воздействием факторов и не имеет выраженной специфичности.

Для всех городских территорий Пермской области были рассчитаны региональные максимально допустимые нагрузки (в таблице 4 представлен материал ю одному из городов).

Факторы риска н величины РМДН для г.Березников

Факторы риска Максимально допустимая нагрузка, т/год пдв, т/год Величина выбросов, 1995г., т/год

Углерода оксид 10 710.8 10 900.0 13 716.4

Диоксид азота 5 068.8 6 300.0 5681.6

Сернистый ангидрид 4 450.3 10 200.0 7 785.3

Аммиак 935.5 970.0 1 182.0

Хлор 115.5 190.0 229.8

Хлористый водород 108.4 340.0 271.24

Углеводороды 87.7 125.0 271.7

Толуол 18.3 22.0 21.0

Кислота серная 15.2 28.0 56.8

Окись ванадия 13.8 14.0 14.57

Ацетон 12.7 - 15.58

Фенол 7.15 9.0 9.89

Сероуглерод 2.8 7.0 15.44

Сероводород 1.58 12.0 8.94

Сольвент 0.54 2.1 1.22

Таким образом, предлагаемая математическая модель позволяет установит! на каждой территории факторы экологического риска и рассчитать величины ре гиональных максимально допустимых нагрузок, которые могут использоватьсз как критерии выбора приоритетных мероприятий в комплексных территориаль ных природоохранных программах.

В ПЯТОЙ главе был сформулирован ряд критериев для решения задач оп тимизации природоохранной деятельности, основанных на показателях риска воз никновения дополнительных случаев экологически обусловленной заболеваемостр и риска превышения нормативных показателей загрязнения, обеспечивающих воз можность выделения приоритетных проблем как на региональном, так и на внут ритерриториальных уровнях:

• Относительный риск - отношение величин неблагоприятных медико демографических показателей (заболеваемости, смертности) и экологически;

(показатели загрязнения различных сред) в исследуемом районе к фоновым (контрольным) величинам:

я т, = г ' / 2 ф 1

• Вероятностный риск для отдельных территорий в пределах региона определяется как вероятность отклонения показателя от стандартной (фоновой или контрольной ) величины.

• В качестве критериев целесообразности проведения природоохранных мероприятий по снижению риска повышенной заболеваемости на территориях принимаются показатели среднего вероятностного риска, которые представляются в виде нормированных к единице величин. Величина нормированного риска, превышающая I указывает на целесообразность осуществления интенсивных мер по обеспечению нормативного качества окружающей среды путём осуществления природоохранных мероприятий.

• Затратный относительный риск - отношение вероятных затрат на медицинское обслуживание экологически обусловленных случаев заболеваемости в исследуемом районе к фоновым (контрольным). Рассчитывается из показателей вероятностного риска с учётом численности населения и стоимости медицинского обслуживания.

Р КБ' = X [(яя/ + О е; / Пгле 1.1

N - количество учитываемых видов патологий;

РИЛ - вероятностный риск ¡-й патологии на территории

е1: - затраты, связанные с ¡-м видом экологически обусловленной

патологии на территории ¡Г - средние расходы, связанные со всеми видами патологии в регионе.

• Определение среднетерриториального риска проводится путём осреднения показателей по территориальному признаку.

Таким образом, предложенная система критериев позволяет производить анализ качества окружающей среды и здоровья населения по интегральным и дифференцированным показателям, что обеспечивает выделение приоритетных проблем и экономически наиболее эффективного решения задач управления природоохранной деятельности.

В ШЕСТОЙ главе разработана методика решения задач оптимального выбора природоохранных мероприятий с целью снижения риска воздействия вредных факторов на здоровье населения и проведён анализ эффективности природоохранной деятельности на примере крупного промышленного узла.

В качестве критерия выбора оптимального способа снижения риска использовали показатель эффективности природоохранных программ, который в общем случае рассчитывали по формуле:

Э=Д2УСЛ/М, , где

Спрог - стоимость разработки и реализации программы;

А7- - уменьшение затратна медицинское обслуживание, достигнутое в результате реализации программы.

Уменьшение затрат на медицинское обслуживание рассчитывается:

Д2( , где

Др' - снижение риска заболеваемости /'- й патологией в результате выполнения программы по сравнению с прогнозируемым риском (случаев);

N - количество населения.

Др' =р' Пр' ДЛ , где

АЛ - коэффициент снижения риска в результате реализации программы;

При оценке программ учитывали снижение затрат в отношении всех видов патологии:

ХЛ2'

Э„р,г = /ь ■ где

I - виды заболеваемости, риск возникновения которых снижается при реализации программы.

Анализ приоритетности и целесообразности реализации природоохранных программ в условиях конкретного уровня риска заболеваемости проводили с учётом максимальной эффективности мероприятий (снижение риска заболеваемости ) при сложившейся ситуации.

В таблицах 5-7 представлены данные по приоритетности и эффективности природоохранных мероприятий за 1995г. в г.Березники. Анализ приведённых данных показывает, что хотя среди запланированных мероприятий и находятся приоритетные по критериям здоровья населения ( Р=51%), эффективность предотвращения ущерба, в основном, невелика. Так, не были запланированы мероприятия по снижению валовых выбросов фенола (Р=66%) и серной кислоты (Р=94%).

Таблица 5

Запланированные затраты по снижению аэрогенной нагрузки в 1995г.

Факторы риска Экологический эффект, т/год Затраты на проведение, тыс. руб.

Углерода оксид 1500.0 4336750.0

Диоксид азота 769.0 2248256.0

Сернистый ангидрид 500.5 3114612.0

Аммиак 30.0 226740.0

Сероуглерод 3.0 42675.0

Таблица 6

Ущерб от повышенной заболеваемости и факторы риска

Болезни Значение показателя, случ. Ущерб, тыс.руб. Факторы риска и их долевые вклады в уровень заболеваемости(%)

1994 г. в т.ч. повышенная общий в т.ч. от ПОВЫ111. заболев.

Инфекционные 16783 1779 6334000 671400. N02(4.2), 80г(2.8), 1МНз(1.3), фе-нолы(2.3)

Эндокр. сист. 3085 1126 290691 106100. У20з(12.3), 1-^(8.4), СО(16)

Крови 964 228 140372. 33200. У205(11-8), 50г(6.7), сольвент(5.1)

Сист.кровооб. 18589 3383 3173263 577500. ЫНз(5.4), N02(7.7), фенолы(5.1)

Органов дыхания 59550 25725 5897128 2547500 N02(9.5), 502(7.9), СЬ(13.1), НгБОчО 2.7)

Эффективность затрат природоохранных мероприятий

Факторы риска Предотвра щенный ущерб, тыс.руб Возможный предотвр. ущерб тыс.руб Эффективн ость предотвращения ущерба Вероятностный риск повышенной заболеваемости, % Вероятностный риск превыш. нормат. показателей, %

Углерода оксид 23255 46510 0.50 51 21

Диоксид азота 1070596 1070596 1.00 0 8

Сернистый ангидрид 97943 652630 0.15 16 48

Аммиак 30863 253698 0.12 13 19

Хлор - 772524 0 53 47

Кислота серная - 748935 0 94 83

Окись ванадия - 52319 0 46 26

Фенол - 307518 0 66 53

Сольвент - 7159 0 37 6

Таким образом, предлагаемые подходы к оптимизации природоохранной деятельности позволяют планировать мероприятия, направленные на улучшение качества окружающей среды с учётом показателей эффективности по критериям здоровья населения и стоимости медицинского обслуживания экологически обусловленной заболеваемости.

ВЫВОДЫ

1. Предложенная система критериев оценки качества окружающей среды и экострессорности территорий является достаточной и эффективной для обоснования приоритетности экологических проблем и направлений в реализации природоохранной деятельности путём сравнительного анализа планируемых и эффективности проведённых мероприятий.

2.Разработанные подходы к оптимизации природоохранной деятельности позволяют планировать мероприятия, направленные на улучшение качества окружающей среды с учётом показателей эффективности по критериям здоровья населения и стоимости медицинского обслуживания экологически обусловленной заболеваемости.

3.Математическое моделирование взаимосвязей в системе "среда - здоровье" с использованием метода многофакторного дисперсионного, дискриминантного и

ковариционного анализов, пошаговой регрессии на полуфункциональных моделях позволило установить, что территориальные экологически независимые ( целевые) уровни здоровья в 1.3 - 1.5 раза ниже реальных, региональные максимально-допустимые нагрузки составляют 0.3-0.8 ПДВ. Адекватность разработанных моделей подтверждена путём сравнения с реальными данными за 1995г, не использовавшимися при оценке параметров моделей.

4. Долевые вклады экологических факторов в формирование уровня приоритетных видов заболеваний составляют 17-38 % у взрослых и 25- 45 % у детей, что приводит к необходимости финансирования обслуживания дополнительных случаев заболеваемости. Величины экономического ущерба от повышенной заболеваемости являются сопоставимыми с общими затратами на природоохранную деятельность, но структура эзих затрат часто оказывается неоптимальной с точки зрения предотвращения ущерба от ухудшения здоровья населения.

5. Критерии риска, показатели РМДН с учетом прогнозируемых изменении здоровья в условиях многокомпонентного воздействия выявляют виды территориальных проблемных патологий, требующих первоочередных природоохранных мероприятий и зоны экологического риска, а также могут быть эффективно использованы для оптимального решения территориальных задач в области охраны окружающей среды на экологически неблагополучных территориях.

6. Предложенная модель управления информационными потоками и их содержанием обеспечивает выполнение задач, направленных на формирование оптимальной по критериям здоровья населения стратегии природоохранной деятельности путём обеспечения необходимой и достоверной аналитической информацией всех иерархических уровней управления в рамках разработанных АРМов.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1.Подходы к территориальному управлению природоохранной деятельностью на основе критериев состояния здоровья населения. // Сб .межд. кон. "Загрязнение окружающей среды. Проблемы эколог., тохсик. и эпидемиолог.", Москва-Пермь, 1993,- С.48-49 (в соавт. с Зайцевой Н.В. и др.).

2.Разработка экспертно-анапнтической системы для формирования территориальных комплексных программ по охране окружающей среды // Мат. междун. конф. 'Математ. моделир. проц. обраб. матер.", Пермь, 1994.- С.17 .

3. Разработка адаптивной системы управления здоровьем населения в рамка) ОМС. // Мат. междун. конф. "Проблемы охраны ок. ср. на урбанизированных террито риях", Пермь, 1995 - с. 20.

4.Методические рекомендации по определению реальной и допустимой нагрузо( вредных факторов окружающей среды на население. Москва, 1990.- 39 стр., (в соавт. < Вайсманом Я.И., Зайцевой Н.В. и др.).

5. Справочно-информационные материалы для руководителей местных админи страций области, принимающих решения в области управления территориями, охрань окружающей среды. Пермь, 1994.-187 стр., (в соавт. с Зайцевой Н.В. и др.).

6. Медико -экологическии атлас Пермской области. Пермь, 1994,-67 стр. (в соавт с Зайцевой Н.В. и др.).

7. Состояние окружающей среды и здоровья населения г. Перми. // Сборник ин формационно-справочных материалов. Пермь, 1995,- 98 стр., (в соавт. с Зайцевой Н.В. Май И.В.и др.).

8. Методические подходы к минимизации риска экологических нагрузок по крите рям здоровья населения. // Сб. международной конференции "Проблемы охраны окру жающей среды на урбанизированных территориях", г.Пермь. 1995.-С.32-33, ( в соавт. I Зайцевой Н.В.).

9. Применение ЭВМ-картографии для оценки медико-экологической ситуации н; территории. // Сб. межд. конф. "Медицинская география: переходный период", С. Петербург, 1995. - С. 43-44 ( в соавт. с Зайцевой Н.В., Пушкарёвой М.В.).

10. Методические подходы к оценке экологической нагрузки вредных факторо; окружащей среды и экономического ущерба по критериям заболеваемости населения н примере Пермской области. "Казанский медицинский журнал" , том 1.ХХШ, N 6, 1992.- с 439 -447 (в соавт. с Зайцевой Н.В.и др.).

11.Многофакторное моделирование в системе "Среда-Здоровье" по критерия) здоровья детского населения. // Мат. межд. конф. "Безопасность окружающей среды мед., экон. и правовые аспекты", Пермь, 1994 - с. 18 ( в соавт. с Зайцевой Н.В.).

12. Состояние здоровья и анализ взаимосвязей в системе "среда-здоровье населе ния" на экологически неблагополучных территориях. // Мат. регион, науч.-практич. конф "Эколог, безопасн. городов Урала", Пермь, 1994.- С. 18, (в соавт. с Зайцевой Н.В. и др.).

13.Дифференцирование финансовых средств, направляемых на программы ОМС учётом риска ухудшения здоровья населения"// Мат. регион, научно-практической кон(| "Проблемы и перспективы развития ОМС", Пермь, 1995 - с.43-44 (в соавт. с Зайцевой Н.Б и др.).