Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Оценка влияния экологических факторов окружающей среды на состояние здоровья населения антропогенно-нагруженных территорий на базе системного подхода

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Оценка влияния экологических факторов окружающей среды на состояние здоровья населения антропогенно-нагруженных территорий на базе системного подхода"

На правах рукописи

МАШИН ЦОВ Евгений Арсеньевич

Оценка влияния экологических факторов окружающей среды на состояние здоровья населения антропогенно нагруженных территорий на базе системного подхода

Специальность 03 00 16 - Экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора л сх гаческих наук

003060261

Тула, 2007

003060261

Работа выполнена на кафедре «Аэрологии, охраны груда и окружающей среды» горно-строительного факучьтста ГОУ ВПО «Тульский государственны!"] университет»

Научные консулыанш доктор ме шципских наук, профессор Михаил Эдуардович Соколов

Официальные оппоненты доктор биологичесхих наук, профессор Кавтарадзе Дмитрий Николаевич,

доктор технических наук, профессор Федулов Юрий Григорьевич,

доктор технических наук,

доктор бчочо! ических наук, профессор

Яшин Алексей Афанасьевич

Ветушая организация Институт промышленной экологии УрО РАН, г Екатеринбург

Защита диссертации состоится " 20 " июня 2007 г в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212 271 11 при Тульском государственном универечтете по адресу 300600, г Тула, нр Ленина, 92, ауд 6-216

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета

Автореферат разослан " 7Г " мая 2007г

Ученый секретарь диссертационного совета

Л Э Шейнкмдн

1 Основные положения I 1 Актуальность темы

Решение проблемы управления устойчивого развития городов и юродских урбанизированных экосистем биотеоцепоза, требует системною управления околот ическими процессами методами иерархическою моделирования системы при условии сохранения ее целостности Устойчивость различных экосистем, включая урбанизированные, стала предметом моделирования, прогнозирования и управления -актуальной междисциплинарной задачей 1 2 Пели и задачи

Целью работы является оценка влияния экологических факторов окружающей среды на здоровье населения по показателю продолжительности жизни (индивидуума, популяции) с учетом особых (неаддитивных) свойств системы «Человек - среда обитания» и возможностью принятия (оценки качества принятых) управленческих решений

Для достижения этих целей необходимо решить следующие задачи

-провести анализ окружающей среды, включающей в себя характеристику промышленных предприятий, являющихся приоритетными источниками воздействия на окружающую среду города, оценку загрязнения атмосферното воздуха, экологического состояния почв, качественную характеристику поверхностных вод, оценку состояния питьевого водоснабжения, анализ радиационной обстановки в городе и оценку состояния здоровья населения города,

-провести сравнительный анализ состояния здоровья населения г Тулы с территориями г Алексин Тульской области, г Елец Липецкой области и с соответствующими средними показателями РФ,

- оценить роль различных факторов в развитии злокачественных новообразований (31 Г) легких и желудка у жителей г Тулы и предложить конкретные меры для снижения заболеваемости 311,

- оценить влияние зат рязнигелей питьевой воды и атмосферного воздуха на здоровье населения г. Тулы и предложить конкретные меры для снижения заболеваемости,

- разработать базовую системную математическую модель жизненною цикла орт анизма человека с учётом факторов экологического зат рязнения среды обитания,

- разработать компарт ментальные модели типовых сценариев жизненною цикла человека (естественного, тенетически предопределенного) в произвольных условиях обитания и в экологически неблагоприятной среде,

- оценить возможность применения математической модели В Н Новосельцева физиологического комплекса организма человека при моделировании системы «Человек -среда обитания»,

- разработать методику количественной оценки здоровья населения на базе созданной системной математической модели жизненною цикла организма человека (прямая, прогнозная и обратная задачи) с использованием геоинформационных гехноло1ий и апробировать ее

1 3 Идея работы

Оценка омерджснтности системы «Человек - среда обитания» по показателю ожидаемой продолжительности жизни осуществляется на синергетической основе иерарчии упрощенных математических моделей данных и систем, приведшей к разработке базовой системной математической модели жизненного цикла ор|анизма человека ПричиЕшо-следственяый вектор результатов анализа формируется в подсистемах, характеризующихся в течение длительно! о времени (1993-2004 и) распределенными показателями загрязнения окружающей среты и состояния здоровья населения территорий крупного антропогенно нагруженного города (г Тула) за счст использования аппарата многомерной статистики, качественной теории дифференциальных уравнений, теории искусственного интеллекта па базе ГИС-тсхнологий

1 4 Об ьект иссдедочаьля »-

Объектом исследования является система «Чеповек - среда обитания» свыдечелисм взаимодействия цементов но кри1Срию ожидаемой продолжительности жизни (ОПЖ) населения отдельных территорий г Тулы 1 5 Предмет исследования

Предметом исследования является cipjKTypa причинно-следственных связей, в системе «экстатическая составляющая окружающей сре ш - здоровье насепения», знание которых необходимо для решения задач снижения воздействия эколо1 ических факторов на здоровье населения

1 Выявление причин повышенной онкозаболеваемости в г Туле

2 Оценку влияния качества питьевой воды и атмосферного возд>ха на заболеваемость, смертность и ОПЖ населения г Тулы

3 Построение базовой системной математической модели жизненного цикла организма человека с учетом качества экологической составляющей и ее проверку в проблеме «экологическая составпяющая окружающей среды -здоровье населения»» для количественной оценки здоровья населения но критерию ОПЖ иг отдельных территориях г Тулы

1 6 Научно-методическая база исследования - труды оючгственных и зарубежных у ченых в области изучения различных аспектов системы «экологическая составляющая окрз жагашей среды - здоровье населения», в частности-труды ГУ НИМ Экологии человека и гиг иены окружающей среды им АН Сысина РАМН Гарвардской школы общественного здравоохранения, Бостон, США, нормативные материалы, отражающие систему показателей каче<лва жизни и здоровья в материалах государственной и муниципальной статистики

1 7 Методика исследования базируется на принципах системного подхода, реализованного

— современной технологией обработки данных и знаний,

— методами математического моделирования, используя два основных направления модели данных и модели систем.

— методами качественной теории обыкновенных дифференциальных уравнений,

— методами многомерног о статистического анализа,

— программными средствами построения системы интегрированною анализа и синтеза данных и систем для решения многомерных задач

) 8 Научная новизна заключается в

- доказательном выяснении роли комплексов экологических факторов ОС в возникновении злокачестченных новообразований (ЗП) чегких и желудка у жителей г 'I 'тли и разработке конкретных мер снижения уровня их заболеваемости ЗН,

- оценке влияния качесгра питьевой воды и атмосферного воздуха на здоровье населения г Тулы и разработке конкретных мер снижения заболеваемости;

-разработке компартментальной модели типовых сценариев жизненного цикла человека (естественного, генетически предопредетенного) в иологически пебла1 оприягнои срече,

- получении математической модечи физиочогического комплекса организма человека оценке возможности применения ее в модеииро (алии системы «Челорек - среча обитания»,

- проведении качественного исследования базовой системной математической модели Подтверждении гапогезы о наитии у магматической модели свойств, специфичных для биосистем поддержания гомеостаза внутри айвой системы,

- разработке базовая системная математическая модель жизненного цикла организма человека с учетом факторов экологического загрязнения среды обитания,

- разработке методики ко ничье геенной оценки здоровья населения на oaie созданной системном математическом модели жизненного цикла организма человека (прямая, прошозная и обратная задачи) с испольюванием 1ео1'нфорчационны\ технологий

1 9 Досговерность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается

— построением иерархии упрощенных моделей в большой системе <oi 0Л01 ическая сосывляющая окружающей среды - здоровье населения»»,

— впервые на основе бопее 900 элементов территории города ра-мгриосью 500х500 м2 (дчекре!) каждый, с семью базами обобщенных данных, нижеследующей исходной размерности баз данных

— населения города (900 дискрет х б, 535000 чел ),

— недвижимости (~ 25 000 жилых зданий),

— жилищно-коммунальных условий проживания (~ 150000 квартир х 30 параметров),

— качества пи 1ьевой води (-750 дискрет * 17 олементов),

— аэрозольного загрязнениз воздуха (-750 дискрет х 12 элементов [мкг/м^]),

— заболеваемости (-490000 чел х 20 нозологии),

— смертности за периоды с 1993 по 1997 п и с 2000 по 1 кв 20041 г

— обсуждено и одобрено на международных и всероссийских конференциях положительными экспертными заключениями и отзывами органов исполыпельной власти г Гулы, где проводился эксперимент по отработке меточических положений,

— резучьта|ами практического применения методики оценки здоровья на примере г i ула и сопоставительного анализа с данными статистики

1 10 Практическая значимость заключается в разработке «Методических положений по оценке системы «экологическая составляющая окружающей среды - здоровье населения» Методика впервые позволяет решать управленческие задачи муниципальным службам

— обеспечивает принятие решений по перспективному и оперативному управлению

дискретами i орода с учетом i лобальною критерия - ОПЖ населения,

— моделировать лффективность и оценивать качестсо принимаемых решений

администрацией города

— составлять тематические карты по поддержке принимаемых решений 1 И Внедрение и апробация результатов исследования

Осьовные научные и практические резутьгагы диссертационной работы реализованы в виде комплекса программных средств методики оценивания влияния экологической составляющей окружающей среды на здоровье населения, которые многократно апробированы на примере г Тулы для каждого дискрета территории

Разработанные критерии экотогического состояния территорий, разработанные биы данных к программные средства используются в учебном процессе Тульского тосударственного университета Основные положения диссертационной работы

1 Докладывались, обсуждались и почучили положительную оценку на

• семинаре "Экология Экономика Информатика" - ХХШ школа-семинар "Математическое моделирование в проблемах рационального природопользования" Ростовский госуниверситет, Новороссийск, 19961 ,

• международ (ом кочгрессе и выставке «Экологические проблемы больших городов инженерные решения» Москва, 14-17 мая 1996 г

• международной конференции «Безопасность крупных юродов» Москва 2-4 04 96

• всероссийской конференции "Атмосфера и здоровье челозека" г. Санкт-Истсро^р!, Государс!венная педиатрическая медицинская академия, 2324 июня 1997 г ,

• герри юриальной конференции "Оценка качества жизни населения i Тулы ' Управа г Тулы 16-18 марта 1998 г ,

• международном семинаре по проблемам качестра питьевой воды и здоровья населения I арвартская шкота общественною здравоохранения Ьосюн Массачусетс США 19-26 02 20001 ,

• международном семинаре "Информационно-консулыационндя поддержка ортпов меетною самоуправления РФ" Москва, Гл тер управление аппарата Президента РФ, 10 07 2000 i

• 111 Всероссийской конференции "Геоинформационные технологии в решении региональных проблем" (i Гула, 2001 г ),

• семинаре "Моделирование популяционных процессов" ИНУ РАН (i Москва 2005 / ) www popmodel пзгос! ш/index htmflmpidrs.

• семинаре в Институте биохимической физики им IIМ Эммащэля РАН, Москча, 2006 г,

• 3-ей международной конференции то ПРОБЛЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ ИПУ РАН, секция С1 «Управление в медико-биологических системах», Москва, 20-22 06 061 ,

• всероссийской конференции "Экопогия человека, гигиена и медицина окружающей среды на рубеке веков состояние и перспективы развития", ГУ НИИ «Экологии человека и гигиены окружающей среды им АН Сысина», РАМН, Москва, 12-13 10 061

2 Разрабатывались и адаптировались в девяти паучпо-исследоватепьсклх работах, проводимых Администрацией г Тулы совместно с Институтом промышленной экологии УрО РАН (Екатеринбург), РА! С при аппарате президента РФ (Москва), НИИ "Атмосферы" (Санкт-Петербург), "Азрогеофгзика" (Москва) 1 12 Наиболее важные положения, выносимые на защиту

1 Методология построения иерархии упрощенных базовых математических моделей данных и/или систем при оценке впияния лколо! ической составляющей окружающей среды на здоровье населения

2 Методы выявления роли различных факторов в развитии злокачественных новообразований (ЗН) легких и жел}дкау жителей г Тулы

3 Влияние качества питьевой воды и атмосферного воздуха на здоровье населения г Тулы

4 Баюваи системная математическая модель жизненною цикла ортлнизма человека с учётом факторов .жогогического загрязнения среды обитания

5 Верификация исследования модели В VI Новосельнева филологического комплекса организма человека

6 Подтверждение гипотезы о наличии у модели свойств, специфичных для биосистем поддержания гомеостаза внутри живои системы

7 Теоретическое обоснование методики количественной оценки зюровья населения на базе созданной системной математической модели жизненного цикта организма человека (прямая, протозная и обратная задачи) с использованием теоинформационных технологий

1 13 Данные о стгп кг урс и обьеме диссертационной работы

Диссертационная работа состоит из 5 глав, изложенных на 350 станицах машинописного текста, содержит 143 иллюстрации, 86 таблиц, список аитературы из 301 наименования

1 14 Сведения о пубтикацни peiv платов исследования в научной печати

Но результатам выполненных исследований опубликовано 37 печатных работ, в том числе 2 монографин, б публикаций без соавторов, 9 статей в рекомендуемых ВАК журналах

2 Содержание работы

Гчаса 1 Оценка экологическот о стагус а территории шрода

С целью оценки возможности обоснования состоят" здоровья населения и зкотоническою статуса территории города ке>к зоны чрезвычайной экоюгичесьой ситуации были проведены сбор, анализ, обраСотка имеющейся в городе информации

Анализ экотогической обстановки прородзпея с испотпованием "Основных требований к составу и качеству материалов по экологической ситуации на территории, представляемых на государственную экологичестсую экспертизу с целью обоснования решения сб опредетении статуса территории, как "чрезвычайной экоюгической ситуации" или "зоны чрезвычайной экологической ситуации" и "Критериев оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зоч эко ютическою бедствия", утвержденных Минприроаой России Анализ экотогической обстановки вкиочал в себя характеристику промышленных предпричтий, являющихся приоритетными источниками воздействия на окружающую среду города, оценку загрязнения атмосферного воздуха, экологического состояния почв, качественную характеристику поверхностных вод, оценку состояния питьевого водоснабжения, анализ радиационной обстановки п городе и опенку состояния здоровья населения города Вьи оды

На территории г Тулы сложилась неблагоприятная эко ret ичесгая обстановка, обус 'ов тонная сосре юючеттсм на ней предприятии машиностроения и мсталлуртии, явлкющнхеч крупными водо- и энерюпо греби гелями, выбрасывающими в атмосферу бо тьшое количество вредных веществ

Анализ экологической ситуации и состояния здоровья населения города Тулы, ттроведенпьш в соответствии с мсготикой Минприроды России "Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезрычайной экологической ситуации и зон эко-готического бедствия", позволит слетать следующие чыяоды

• Степень загрязнения атмосферы города Тулы характеризуется как очечь высокая Загрязнение приземного слоя атмосферы города пылыо относит город к статусу зоны чрезвычайной эколога ческой ситуации Высокое загрязнение атмосферною воздуха 6enj(a)r,iipeitou дает возможность претендовать городу на статус зоны экологического бедствие

• С'епень загрязнения почвы города Тулы медью, цинком, ичронцие-и, ртутью, бис иу/чо * и фосфором, можно хс.рактери зовать как очень высокую, что дает возможность 75 % территории города отсести к зоне чрезвычайной экологической ситуации, а 10% -к зоне экологического бедствия

• При всей сложности экологической обстановки в г 1>ле, водные объекты в районе горота и связанные с н.'ми еанитарно- эпидемиологические условия, не могут быть отнесены к зоне экологического бедствич, или чрезвычайной экологической ситуации Ситуация в юроде т.о качеству поверхностных вод не является нормативной

• По основной массе изученных показателей здоровья населения Тулы наблюдается неб тат оприятная дичгчика, росг числа различных видов патешотти составил в среднем за пос геднне 10 лег 1,5-2 раза

Доказано, что по двум взаимостязаышм компонентам окружающей сречы -атмосфере и почве, юрод Тула может получить статус зоны чрезвычайной эко тогической ситуации

Глава 2 Санитарная и демографическая характеристика города 1 у тм

Важнейшей задачей медико-зпидсмиочогического исследования явтяется выбор контрольной территории Наиболее подходящим оказался г Алексин, расположенный в северо-восточной части области В качестве второго дополнигельного контрольного города был взят Ьдец Липецкой обхасти Население его составтяет 118 тысяч человек там отсутствуют крупные промышленные предприятия, интенсивно загрязняющие объекты среды вредными выоросалш

2 1 Сравнительным анализ состояния »лоровья населения г Гулы

Демографическая ситуация i Ту !ы характеризуется снижением рождаемости, увеличением смертности, что впрочем наблюдается и в целом по России (тгбт 2 1, 2 2) За 1938-1996 ir в i Туте рождаемость снизилась с 13,0 до 6,6 на №00 населения, смертность же, наоборот, увеличилась с 9,8 до 17,2 па 1000 населения По Россли cooiBeiCTBCHHo рождаемое г» снизилась с 16,0 до 9,6, смертность увсличитась с 10,7 до 15,0 Отрицательный естественный прирост населения в г Туле достиг (-10,6) по России (-5,4)

Таблица 2 1

Динамика рожца-мости, на 1000 населения_____

1988 1989 ..... г. 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996

Тула 13,0 12,8 12,2 10,2 8.7 7,7 7,0 7,0 0,6

Елец ¡3,6 | 12,4 10,0 9,5 8,4 7,6 7,8 7,6

РФ 16,0 14,6 13,4 12,1 10,7 9,4 9,6 9,6

Таблица 2 2

Динамика смертности, на 1000 насетения____

1988 1989 1990 199! 1992 1993 1994 1995 1996

Гула 9 8 99 100 12,8 12,4 13,9 160 17,5 ;7,2

Ьлец - - 12,9 13,1 13,0 15,2 17,4 11,9 iö3

РФ 10 7 10,7 И,2 11,4 122 14,5 15,7 15 0 -

Основными причинами смерти взрослого населения г 1улы являются травиы, болезни органов кровообращения, дыхания и новообразования Основные причины детской смертности - перинатальная патолот ич 2 1 1 Состояние здоровья беременных жешдан и роя спин

У женщин, проживающие в Гуле, наблюдается достоверно более высокий, чем у женщин г г 'Клексин и Елец уровень таких видов патологии беременности, как анемии, токсикоз второй половины беременности, болезни системы крое хюращениз и мочеполовой системы (табл 2 3) Степень превыше 1ия колебтется от 2-х до 4-х раз

Таблиц-» 2 3

Патология оеремешшетп, превышение над контролем___

1992-1996 Г1 Превыш показ i Тулы над контролем раз — 1992-1996 гг ГТрерыш показ i Тулы над кошролем, раз

Токсикоз 2-й поюаины беременности вогезни системы кровообращения

Гула 122,9*±2 6 .... Тута 77,8*±2,1

Алексии 36,2*±3t4 3,4 Алексин 16,2'±2,3 4,8

Елец 53,4'±3,2 2,3 Елеи 53,7'±3 ? 1,4

РФ 136,0 не прер Анемии

Ьтсзнимочепо ювои cucmtui t Туда 188,4*13,1

1ула 161,4 ±2,9 Алексин 105,3*±5 6 1,8

Алсксин 86,8*±5,1 1,9 Ьлсц 195,7±5,6 не прев

Елец 94,4 "±4,1 1,7 РФ 276,8 не прев

РФ 113,5" —>—" 1,4

Примечание -здесь и в последующих таблицах обозначает достоверчос различие

Таблица 2 4

Динамика роста патологии беременности, на 1000 беременны* лешц.ш_

19871901 гг 19921996 гг Рост, раз 19871991 гг 19921996 п Рост, раз

Токе iihoJ 2-й по'юкины беременное,tu Бтелш мочено ювой системы

Тула 100,7 122 9 1,2 fvcra 114,4 161,4 1,4

Алексин 51 3 36,2 нет поста Ачексин 39,1 86 8 2,2

Глец 75,7 53 4 нет роста Гчец 83,4 94,4 1,1

РФ 107,0 136,0 1,3 РФ 59 0 ¡13,5 1,9

Льечия Дисфункция щитовидной железы

Тула 81,2 188,4 2,3 Т\ла 8,1 32,3 4,0

Алексин 40,7 105,3 2,6 Алексии 8,1 5,6 Лет роста

Елец 122,9 195,7 1,6 Елец нет данных 65,4 -

РФ 121 0 276 8 23 Э'спаипсия, преэкгаипсия

1улп 1 1 3,1 2,8

Алексин нет данных 1,7 -

Елец 0,2 0,2 1,0

Из восьми официально регистрируемых видов нарушений беременности превышение над показателями ¡«лтоольных горочов найдено толтко по четырем, а над средними по РФ лишь по одному Необходимо отметить, что за 10-летний гериод набшодения произошел значительный рост частоты различных форм патологии беременности Увеличение происходит примерно теми же темпами, что и в контроле в 1,5-2,0 раза По токсикозам, дисфункции щитовидной железы, эклампсии - в Туле увеличение идет быстрее, чем на сравниваемых территориях (табл 2 5)

Таблица 2 5

Частота спонтанных выкидышей у женщин %_

1991 1992 1993 !9П4 1995 1996 Средняя Превыш показ г Тулы над контролем,раз

i Тула абс 617 559 653 601 563 582

% 14,5 158 20,4 18 9 18,7 20,5 18,Г

г Алексин абс 71 105 69 61 39 43

% 95 15,2 106 10,1 6,8 8,4 10,1' 1.8

г Ьлсц абс 123 94 103 92 55 61

% 10,6 88 10,5 102 5,5 7,0 8 8* 2,1

Частота спонтанных выкидышей в I Туле достоверно выше, чем в г г Алексин и Елец, практически в 2 раза Следовательно, в г Гуле сушествую1 усповия, мешающие нормальному протеканию беременности и развитию плода Достоверное превышение над показателями 1 Алскс'ша обнаружено по болезням мочеполовой и системы кровообращения, позднему токсикозу кровотечениям, связанным с отслойкой плаценты, анемиям, сахарному диабету и эклампсии (7 видов нарушении из 15) В то же время, при сравнении с I Ельцом достоверное превышение отмечается только для кровотечений связанных с отслойкой шаиеиты, )>оздних токсикозов, анемии, и эклампсии (4 типа нарушении из 15 регистрируемых) Превышения над средними данными но РФ не наблютается Таким образом частота нарушений в г Туле до 2-х и более раз превышает уровни в юродах Алексин и Елец, но лишь по част показа!елей Нужно подчеркнуть, что они практически не превышали среднероссийский уровень Что касается

нарушений в период родов, го достоверные различия с данными i Алексина отмечаются но 7 из 15 видов патологии, а с таштыми г Гчьпа по 4-м витам по также не превышают средний по РФ уровень

2 1 2 Состояние здоровья новорожденных детей

Следствием нарушений в состоянии лоровья беременных и рожениц является повышенная заболеваемость новоролсденныл детей Достоверные различия обнаружены по 7 из 16 видов нарушений, причем, различия с показателями i Алексина были значительно выше, чем по г Ельцу С показателями г Ельца достоверные отличия регистрируются по 4 видам патологии Частота ле врожденных пороков развития во всех 3-х городах практически одинакова Рост некоторых видов патологии новорожденных за десятилетие в г Туле составил 1,5-3,0 pasa, что выше, чем в среднем по РФ В г Ачехсине эта тенденция проявляется значительно медленнее, в Ечьцс же в отдельных (лучалх она оказывается ботее быстрой, чем в Туле Уровень мертворожденное™ по г Туле не превышает среднероссийских показателей 1987-1991 гг 8,9 и 9,0 - г 1ула и РФ соответственно, 1992-1996 гг 7,5 и 8,0 - г Тула и РФ

В целом, большинство городов в РФ довольно благополучны по проценту рождения детей с низкой массой тела Средняя доля новорожденных с низким весом составляет в них, как правило, 5,2% Па зтом фоне в г Нуле на протяжении всего последнего десятилетия наблюдается довольно высокий процент маловесных детей Регистрируемая в г Туле перинатальная смертность практически не отличается от показателей по i Ечьцу и России 16,9 - Тула, 17,4 - Елец, ! 7,1 -РФ 2 1 3 Заболеваемость детскою населения

Анализ показателей первичной заболеваемости детей ог 1 года до 14 лег показывает, что дети в г Гуле в 1,5 и более раз чаще, чем в Алексине, Ельце и РФ бочеют такими болезнями, как инфекционные, бочезни ортанов дыхания, в частности, бронхиальной астмой и хроническим фарингитом Рост заболеваемости наблюдается только по инфекционным болезням в 1,2 раза Кроме тою, отмечается рост чисча заболеваний нервной системы в 2 раза, системы кровообращения в 2 6 раза, хронических бронхитов и бронхиальной астмы, болезней мочеполовой и хосгно-мылечпои системы Заболеваемость подростков, с учетом обострений заболевании, г Тулы оезко превышает таковую вт Алексине и г Ельце Особенно это касается бонезней ортанов дыхания (в 1,42,7 раза), нервной системы и органов чувств (в 2,4-2,6 раза), болезнен органов пищеварения (в 2,0-4,0 раза), гастритов (в 1,5-3,0 раза), бочезней гостно-мышечнои системы от 3-х до 5 раз и т л Отмечается рост заболеваемости практически по всем основным классам и нозоформам болезней 2 1 4 Смертность населения

Изучение смертности мужского и женского населения г Тулы за 10-летнии период показало, что произошел рост rio всем основным причинам Особенно возросла смертность у мужчин от инфекционных болезней - в 2,0 раза болезней системы кровообращения - в 1,7 раза, органов пищеварения - почти в 2 раза, травм и офавлений -в 6,6 раза, в цепом смертность выросла в 1,6 раза (табл 2 8) Стандартизация приведена к населению соответствующего года по Российской Федерации

Таблица 2 8

Динамика стандартизованных показателей смершости

Причины смерти 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996

Инфелцион болезни 0,15 0,14 0,12 0,15 0,14 0,2 0,26 0,33 0,28 0,35

Новообразования 2,6 2,48 2,58 2,6 2 66 27 2,76 2,65 2 91 2 98

Ь-нисио тдювообр 4,94 5,41 4,67 5,59 4,97 5,1 6,27 7,44 7,46 8,23

Ь-ни органов дыхания 0,71 0,63 0,59 0,66 0,73 0,73 0,99 1,16 1,18 0,97

Ь-ни opi питцеварен 0,3 0,28 0,28 0,25 0,35 0,34 0 41 05 0,53 0,58

Травмы и огравл 0,52 нет данн нет данн 1,92 2,2 2,75 3,8 3,98 3,76 3,45

Всею 10,8 9,98 10,37 11,84 11,82 12,62 15,53 17,35 17,43 17,55

Среди женского населения особенно возросла смертность от болезней системы кровообращения - в 1,4 раза, травм - в 1,8 раза, в целом в 1,4 раза (табл 2 9)

Таблица 2 9

Динамика стандартизованных показателей смертности женскою _населенна г 1улы на 1000____

Причины смерш 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Инфекционные болезни 0,05 0,05 0,08 0 03 0,05 0,03 0,06 0,04 0 05

Новообразования 1,74 1,74 1,78 1,88 1,87 1,93 1,98 1,67 2,08

Б-нп сист кровообращ 7 24 7,24 7,26 6,38 6,21 7,78 8,41 8 43 10,46

Б-ни орт дыхания 0,34 0,34 0,3 0,31 0,23 0,37 0,39 0,32 0,34

Б-ни орг пишевареп 0,25 0,25 0,25 0,19 0,22 0,22 0,21 0,29 0,23

1 равмы и отравл нет данн нет данн 0,52 0,58 0,75 0,87 0.93 0,95 0,94

Всего 10,6 10,6 10,91 10.61 10,77 12,87 13,16 12,88 14,97

Однако, сравнение показателей со среднероссийскими данными свидетельствует о том, что в целом по всем локализациям, за исключением смертности от ЗН, уровни смертности в I Гуле не превышают среднероссийских показателей Это еще раз подчеркивает неблагополучное положение с заболеваемостью ЗН в г Туле

В приведенной ниже таблице сведены все данные по сравнительной оценке показателей здоровья насечения г Тулы, контрольных гороаов и РФ Для присвоения городу статуса зоны чрезвычайной экологической ситуации необходимо, чтобы показатели изучаемою города превышали данные контрольны« территорий в 1,5-2,0 раза (таби 2 10)

Таблица 210

Обобщенная характеристика состояния здоровья ___населения г Тулы__

1Токазатели Превышение показателей г Тулы над соответствующим контролем Показатели Превышение показателей г Гучы над соответствующим контролем

Плтология беременности Первичная заболеваемость подростков

- анемии 1,8 не прев не прев - б-ни эндокринной сис темы 3,9 3,3 не прев

- поздний токсикоз 3,4 2,3 не прев - б-ьи крови 1,6 2,5 не прев

- б-ни мочеполовой системы 1,9 1,7 1,4 - б-ни нервной системы и органов чувств 1 7 1,5 1,2

- б-ни сист кровообращения 4,8 1,4 - - б-ни системы кровообращения 3,0 4,4 не прев

Патотогия родов - болезни органов дыхания 1,9 3,2 1,8

- болезни мочеполовой системы 1,8 не прев 1,0 - б-ни органов пищеварения 1,7 3,8 не прев

- болезни системы кровообращения 3,7 не прев не ¡гоев - б-ни мочеполовой системы 1,9 5,4 1,2

- анемии 2,3 1,8 не прев - б-ни костно-мышечной системы 2,6 2.4 1,3

- кровотечения, связанные с отслойкой члаценты 1,4 1,7 нет данн - всего 20 1,9 1.5

- кровотечения в постеродовом периоде 1,0 1,1 пет дани Общая заболеваемость подростков

- сахарный диабет 6,0 1,0 нет данн - б-ни крови 2,7 2,5 не прев

- преэклампсия и эклампсия 1,5 2,8 нет данн - б-ни нервной системы и органов чу вств 2,6 2,4 1,1

Заболеваемость новорожденных - б-ни ор! анов дыхания 1,4 2,7 1 4

- синдром дыхательных расстройств 3,0 2,7 нет ланч - б-ни органов пищеварения 1,9 4,8 1,0

- инфекции кожи 1,8 не прев нет данн - б-ни костномышечной системы 5,2 3,8 1,3

- врожденные пороки 1,0 не прев 1,0 - всего 1,4 1.9 нет данн

- врожденные пневмонии 4,4 1,6 нет данн Первичная заболеваемость взрослого населения

- инфекции, специфичные для перинатального периода 2,4 2,0 нет данн - б-ни системы кровообращения 1,4 1,4 1,0

- нару шения в результате внутриматочной гипоксии и асфиксии 1,7 1,0 нет данн - б-ни органов дыхания не прев 1,3 1,2

Недостаточное гь питания плода 3,0 не прев нет данн - б-ни костномышечной системы 1,0 1,3 1,3

- всего 3,1 1,2 нет данн - всего 1,1 1,1 1,1

- высокий процент маловесных детей 1,6 1 1 1 1 Общая заболеваемость взрослого населения

11ервичная згбочеваемость детск населения - б-ни эндокринной системы 1,4 1,5 1,5

- инфекционные б-ни 2,1 1,8 нет данн - б-ни крови 1,3 1,7 1,1

- болезни органов дыхания 1,3 1,4 1,3 - б-ни нервной системы и органов чувств 1,6 1,6 нет данн

Общая забочеваемость детского населения - б-ни системы кровообращения 1,9 1,7 1,2

- б-ни нервной системы и органов чувств 1,7 1,2 1 0 - болеши органов дыхания 1,0 1,3 1,2

- болезни органов дыхания 1,2 1,4 1,3 - б-ни костномышечной системы 1,4 1,6 1,3

- б-ни костномышечной системы 7,1 1,9 1,0 - всего 1,2 1,2 нет данн

Ззбочеваемость злокачественными ьовообразованиями

- мужчин 1,1 1,1 1,4

- женщин 1,2 1,2 1,9

Анализ данных показывает, чго частота отдельных нарушений здоровья населения г Тулы выше аналогичных показателей по гг Алексии и Елец более чем 1,5-2,0 раза тем не менее, по отношению к показателям по РФ сгепень превышения по болшшнству показателей состояния здоровья населения не выходит занредечы 1,2-1 5 раза

Выводы

Проведенные исспедования показали, чго, по ряду отдетьных показателей, уровни состояния здоровья населения т Гулы существенно хуже, чем в контрольных городах, однако по большей их части различая с кошрочем не слишком велики и практически всегда ниже среднею уровня по РФ

Существующий уровень состояния здоровья недостаточен дтя того, чтобы позволить город)' претендовать на статус юны чрезвычайной эктопической ситуации федерального значения В связи с тем, что но ряду показателей заболеваемость населения г Тулы (забочеваемость болезнями органов дыхания, нар)шения в течение беременности, заболеваемость новорожденных, подростков, заболеваемость злокачественными новообразованиями (311)) имеет высокий уровень, и тенденцию к росту, цетесообразно провести специализированные исследования дтя того, чтобы выявить приоритетные экологические факторы, вызывающие нарушения в состоянии здоровтя Гзаеа 3 Комплексная оценка Факторов, формирующих заболеваемость раком лёгких и желудка у жителей г 1 улы

Основной целью исследования являлось решение следующих двух важных задач

1) оценить роль различных фактороз в развитии ЗН легких и желудка у жителей

I Тулы,

2) предложить конкретные меры для снижения заболеваемости ЗН

Решение поставленных задач осуществлялось на основе выборочного анализа двух I рушт населения основной (I рунпа больных ЗН) и контрольной

Корректное решение поставленных задач реализовывалось на основе комплексною, системною подхода к анализу данных Использовались методы распознавания образов (РО), в постановке основной задачи РО - задачи дисирилшнаутного анашза (называемой далее задачей обучения с учителем или задачей обучения по прецедентам)

Построению решающею правила предшествовало решение задачи анализа информативности и поиска наиболее информативных подсистем признаков Понятие информативности в данном сл> чае связывалось с качеством решения задачи обучения

Качество решения задачи обучения п значительной мере зависит от объема используемых рыборок Выборка считалась достаточно пре тегавительпой, если число векторов в обучающей выборке кажтого класса, по крайней мере, в 5-10 раз превосходит число сушественных признаков

Поскольку при случайном выборе векторов для экзамена распределение вероятностей ошибочных классификаций подчиняется биномиальному закону, то для оценки доверительного интервала истинного урозня ошибки классификатора можно воспопьзоваться классической схемой независимых статистических испытаний Ьернулли Прсдла1 ается следующая схема их решения с использованием методов распознавания образов

1 Формирование основной и контро-гьпой групп

2 Выбор перечня изучаемых факторов (признаков) и формирование информационного массива д'Ш дискрнминантного анализа

3 Оценка достаточности всего шбранного компчеьси факторов и (или) входящих в него с\>бкомплексов дчя надежного описания рапичий между объектами выделенных групп (классов)

4 Опредсиние характера (направленности) вшянич каждого фактора, что в рамках данного исследования может трактоваться как повышение или снижение вероятности развития ¡аОолевания под влиянием соответствующего фактора Дчи ощкделеиия направленности влияния каждого фактора использовалась процедура анп ниа ч ион от встречаемости значений признаков в выОетеииы* ктиесах

5 Испочыошине порченных при решении задач математических моделей (решающих прает) дхя прогнозирования зффективности разшчных управляющих

воздействий на факторы риска Решающие правила, получающиеся при решении ?адач дискримииантного анализа, представляют собой модели разде гения двух или большего числа классов наблюдений в заданном признаковом пространстве (в данном случае -двух) были использованы при моделировании результатов управляющих воздействий Ьерстся наблюдение, принадлежность которого к классам «здоров» или «болен ЗН» известна и значение одною или нескольких признаков корректируются Затем это скорректированное наблюдение классифицируется с помощью решающего правила Особый интерес при этом представляют ситуации перехода скорректированных наблюдений в другой класс

Было подобрано 200 болъных раком легких и 206 больных раком желудка Диагнозы у всех утих больных были тщательно верифицированы

Контрольная группа (2)3 человек) подбиралась из числа жителей города случайным обраюм, но с учетом следующих критериев

а) ее половой и возрастной состав соответствовал таковому для взрослою населения города в целом,

б) в ее состав были включены жители всех частей города в пропорции, близкой к естественному расселению

При подборе контрольной группы было выполнено приведение ее в соответствие со с! р> к Г) рой населения г орода Тулы

Каждый из 619 человек, включенных в настоящее исследование, характеризовался комплексом из 29 признаков Признак «национальность» представлялось необходимым учесть, поскольку в литературе имеется значительное число сообщений об особенностях развития ЗН у лиц разных рас и этнических |-ру пп

Степень экологического загрязнения в месте проживания исследуемого лица определялась исходя из данных имеющихся в городе карт экологического загрязнения объектов окружающей среды (почвы и атмосферного воздуха) В качестве конкретных элементов были взяты «доказанные» (хром, никель, кадмий) или «возможные» (свинец) канцерогены Помимо признаков, прямо отражающих загрязнение атмосферного воздуха, были использованы еще два, дела!ощих эю косвенно - родился ли человек в I Гуле и сколько лет он здесь проживает

Качество питьевой воды оценивалось по гвум параметрам - жест кос ш и сочесодержания, которые рассматривались как параметры ее хими тескою затрязнения Частота рентгеновских исследовании (в год) для лиц, больных ЗН, определялась в период до установления у ник диагноза 0нк0л01 ическот о заболеванич

Для учета радоновой нагрузки использовались два косвенных признака -строительный материал дома и этаж проживания

Для оценки генетической предрасположенности использовался один показателе -количество ближайших родственников (родителя, родные братья и сестры) имеющие онкологические заболевания

Решение производилось с помощью пакета прикладных протрамм КВАЗАР распознавания образов Математическая обработка проводилась раздельно для случаев ЗН летких и желудка При этом обьем обрабатываемых данных в первом случае составлял 413 23-мерных векторов 200 векторов - основная группа и 213 - контрольная группа, а ко втором 419 28-мерпых векторов 206 - основная н 213 - конгролышя I ругты

Обработка материалов по раку лет ких (РЛ) н по раку желудча (РЖ) проводилась по одной схеме Обрабатываемая информация по каждой из этих двук задач представляет собой множество векторол

А-= Г, и Х2 = {х,\, ейт}с Я", где х, =(д«\ ,*<">) Зтесь X, - множество векторов 1-го класса (злоровые), Хг- множество векторов 2-го класса (о'ольные), т - общее число ве м оров I -I о и 2-1 о класса, п - число признаков,

х, - i-й вектор (i-e наблюдение) Схема обработки информации с те iy юшач

хи) _ _ _

1 Нормировка значении признаков =—fj-— Vj el,/i, Viel.m

Здесь дг',',', - соответственно минимальное и максимальное значения 1-го признака х]л - ветчина, рыражающая значения j-io признака i-то вектора до и посте нормирования, « -» - знак присваивания значения

2 Анализ информативности признаков Информативность рассчитывается как разность средних значений признаков в классах

где а\" - средние значения j-rxi признаха соотгетственно в 1-ми 2-м классах, Jj -

значение информативности j-ro признака Потученные значения нормируются J , - mmJ J

V/ei,/; J",=-—-, образуя относительные значения информативности

' maxJj-mmJj

Так, из общего числа признаков п=40 в задаче PJ1 и =24 а в задаче РЖ - п -18

3 Формирование обучающей и проверочной выборок лчя задачи обучения

Множество векторов X разделяется на обучающую (Х^Х^иХг0") и проверочную (Xnp=XinpuX2np) выборки Проверочная выборка обычно включает в себя 10-20 % векторов и используется для оценки качества обучения Предусмотрено 3 способа разбиения множествах на обучающую и проверочную выборки

а) по результатам таксономия множеств Xi и Хг,

б) случайным сбразом,

в) по указанию пользователя

4 Решение задачи обучения с учигетсм

4 1 Модечъ классификации на основе метода потеншипъгшх функции Имеется 2 попарно непересекающихся множества векторов Хт°° и Хз"6 Свяжем с каждой точкой (в п'-мерном пространстве признаков) из этих множеств функцию

где Р - коэффициент, называемый весом точки, R - евклидово расстояние между точкой -источником и точкой, в которой вычисляется потенциал Величина ф в каждой точке пространства считается мерой близости этой точки к точке-источнику

Процедура классификации произвольною n'-мерного вектора (точки) сводится к вычислению всех попарных расстоянии отданной точки до точек обучающей выборки, оценке значении потенциалов классов в данной точке и сравнению этих значении

Ачгорптм обучения классификации (настройка модели) состоит в подборе значения параметра а и настройке весов точек обучающего множества 4 2 Модель классификации на основе комитетов старшинства Алгоритм ориентирован на обработку векторов, координатами которых являются произвольные вещественные числа В соответствии с определением, комитет старшинства, предназначенный для разделения к непересекающихся множеств векторов A',, ,Xkc:R°, претставтяет собой совокупность весовых векторов К = ¡н,|г el,/}c R"*1 Члены комитета ранжированы от 1 до / (1 - самый высокий ранг, / - самый низкий) и характеризуются типом г, el,k

Ддя кпасеифигации произвопьното вектора те К" с помощью комитета старшинства последовательно вычисляется скалярные произведения вектора

у = (л(1>, ,л1"\1) на векторы w,,m2 н п ю получения первого положитетытого скалярного произведения I сти первым таким произведением является (y,wb), огиосим вектор х к кгассу j tj рели же все I скалярных произведений отрицаге гьны, огносим вектор х к классу |~t| Другими словами можно скаоть что член комитета w, голосует за вектор х если <у,\\,) > 0, или воздерживаегея от ю юсования, если <y,w,} < 0 Если все чтецы комитета воздерживаются, те считается проголосовавшим «лен самого низкою ранга, те w/ В прогивном с гучае решающее значение имеет, как показано выше, голос наиболее высоко ранжированного чтена 1а.сая логика и определила название «комитет старшинства»

4 3 Модель классификации на основе комитетов ботьшинства Комитетом (большинства) системы линейных неравенств

<\,,w)>0 О eüm) , (11)

где и е ЯМ* |*0, ( ) - знак скалярного пооизведения, называется такое конечное множество векторов {vf,, ,wq] пространства R", что каждому неравенству дачный системы удовлетворяет более потовины векторов этого множества Комитет системы (II)

Д, Xj

сугцествует, если -——;

Нетрудно заметить, что приведенное понятие комитета являете? обобщением понятия решения системы чиненных неравенств на несовместный случай Задача нахождения комитета системы линейных неравенств представляет интерес в связи с задачей обучения распознаванию образов

Запишем систему неравенств

<*, к') > 0 (а е лг),

1 (12) <*, и'><0 (дг е X"')

Перепишем систему (1 2) в виде

<д, w) > 0 Vx e.Xf и (-XГ )), (1 3)

где

{*, ec.il/xeXf, - v, ест х еЛ'Г

Далее, реигая систему (1 3), находим вектор w , который определяет гинерплоскосгь, разделяющую множества X]06 и Xj°6 Однако часто в практических задачах система (1 3) оказывается несовместной В таких случаях решением задачи разделения обучающих подмножеств служит комитет разделяющих гиперплоскостей

5 Моделирование упрарляюших воздействий на основе использования ранее полученных решающих правил

Один из вариаггтов использования решающих пргвит для моделирования управляющих возтеистрии связан с классификацией векторов обучающею множества, подвергшихся предварительно той ичя иной коррекции Для этой цели разработаны две автономные программы (дтя задач РЛ и РЖ) В оскове этих программ лежит использование решающих правггл, порученных с помощью алгоритма обучения на основе метода потенциальных функций Другим вариантом использования решающих правил является поиск управляющих воздействий, обеспечивающих заданную классификацию наблюдении Задача состоит в том, чтобы найти минимальную коррекцию классифицируемою вектора (наблюдения), обеспечивающую ею переход в заданный класс (при роботе е двумя классами - в протавопопожный класс)

3 1 Комплексный анализ факторов риска, способствующих злокачественным новообрл¡ованиям легких

Первоначально необходимо решить вопрос - достаточным ли является исходно избранный комплекс из 23 факторов для надежною описания различий между «образами» больных раком летких и лип без очкапотичсских заболевании Наилучшие результаты распознавания «экзаменующих» выборок были получены с помощью алгоритма потеппиал„пых функций и составили 97,3 % правильных отчетов по классу «не больные» и 84,2 % по классу «больные раком легких» Сретний процент правильною распознавания составил при этом 90,7 % при доверительном интервале построенном в соответствии сметоликой, описанной в предыдущем разделе, составил 81-96% Большое число надежных решающих правил было получено и с помощью двух других алгоритмов Этот факт свидетельствует о неслучайности обнаруженной зависимости заболевание раком легких от рассматриваемого ко\тплекса факторов риска В ходе решения задачи дискриминантното анализа установлено, что высокий результат распознавания доститается при использовании 14-23 наиболее информативных признаков

Таблица 3 1

Значение ратличчых факторов в формировании предрасположенности _к заболеванию раком легких среди жителеч г Тулы_

Ранговое место Наименование фактора Информат ЦЕЛОСТЬ В огн сд Ранговое место Наименование фактора Информпт явность в отн ед

1 Дтпельноегь курения 1,000 13 Частота рентгеновских обследований 0,105

2 Возраст 0,863 14 Семейное потом ение 0,101

3 Игттеткивкость к> речт-я 0,762 15 Степень суммарного экологическою загрязнения в месте проживания 0100

4 Пол 0,681 16 Длительность прожизатшя в г Туле 0,080

5 Наличие предраковых заболевании гетких 0,514 17 От епень загрязнения почвы в месте проживания свинцом 0 074

6 Место работы 0 510 18 Место рождения 0,069

7 Продолжитетьность профсссиоьалыой экспозиции 0,398 19 Степень загрязнения атмосферного возтуча никелем в месте проживания 0 061

8 Наличие пластиковых покрытий пота в жилище 0,286 20 Степень загрязнения почвы в месте проживания ч ром ом 0,051

9 У.ютрсб !счие алкоголя 0 236 21 Степень загрязнения атмосферного воздуха к цмием в месте проживания 0,035

1С) Качество пищевой роаы 0,211 22 Наличие га юной плшьгна кухне 0,012

11 Эгаж прол-ивания 0 187 23 Количество бдижя1(шик родственников, имеющих онкологические мболенаиия 0,001

12 1 ин тома 0,176

3 2 Прогнозирование эффективности профилактических мероприятий ЗН легких

Установление причинно-следственных связей между индивидуальным риском заболеть раком ле1 ких и комплексом различных факторов, позволяет выявить приоршегы профилактических мероприятии способствующие снижению риска онкологической заболеваемости в юроде

Достаточно эффективными в профилактике рака легких могли бы быть такие меры, как сокращение профессионального котакта с канцерогенными веществами, ул\чшепие экологической ситуации в городе, отказ от к>рения и злоупотрьбления алкоголем, мероприятия по оздоровлению лиц с хроническими неслецнфи тескнми заболеваниями легких В настоящем анализе в его основу бьпи положены решающзе правила, полученные с помощью алгоритма обучения на основе метода «потенциальных функций»

Таблица 3 2

Прогноз эффективности профилактики рака легких в г Гуле_

Наименование мероприятия Дол 1 наблюдений гер< шедших и 1 класса «ботыше раком легки*» в класс «здоровые»

Оздоровление лич с хроническими нсолкологическими забшеагшнямг легких 10°'о

Отказ от курения 12%

Отказ от злоупотребления алко го тем 05 %

Полное прекращение профессиональной экспозиции к канцерогенным вещесп втч 11 %

Сокращение рент! сновских обстецований до уровня менее 3-х в год 3 %

Снижение до минимального уровня экологического загрязнения свинцом 1,Ь %

никетем 3%

суммарною загрязнения 11%

Улучшение качества питьевой во ты северо-западно! о сектора города до уровня остальной С! о чае! и 3,5 %

С нижение радоновой жепозиции до уровней, характерных дли жителей ">-го тгажа 1,0%

Установлено, что при одновременной нормализации таких факторов риска, как профессиональная экспозиция к канцерот енным веществам, курение, хронические заболевания органов дыхания, частота рентгеновских обследований, качество питьевой воды и загрязнение атмосферного воздуха свинцом, можьо достичь предупреждения 65 % случаев онкологических заболеваний легких

3 3 Комплексным анализ факторов риска злокачественных новообразований желудка

Обработка материалов в ходе второй части исследования, посвященной анализу факюров риска ЗН желудка, проводилась по той же схеме Первоначально решался вопрос о достаточности исходно избранною 27-факторнсчо комплекса для надежною распознавания «образов» лиц больных раком желудка и таковых без онкологических заболевании Наичучшие результаты распознавания «экзаменующих» выборок получены с помощью алгоритма потенциальных функции и составили 90% правильных ответов по обоим классам (доверительный интервал - 81-96%) Несомненный интерес представляет высокая информативность признака «качество питьевой воды» Установлено, что риск ЗН жслучка у житечей г Тулы возрастает с увеличением сочесодержания в питьевой воде Аналогичная зависимость отмечена и в предыдущем пункте, однако принципиальное совпадение этих результатов заставляет сигать обнаруженные факты неслучайными Важное место занимают признаки, характеризующие профессиональный контакт с канцеротенными веществами Такой же оказалась и связь этих факторов с развитием ЗН желудка

Iаблица 3 3

Значение различных факторов в формировании предрасположенности

к заболеванию раком желудка среди жителей т Тулы_

S о ю s £ е И " S3 Рч Наименование признака Информативность, отн ед

1 Во зраст 1 ООО

2 Наличие предраковых заболеваний 0 483

3 Качество питьевой полы 0 424

4 Место работы 0 362

5 Длительность курения 0 333

6 Длительность профессионального контакта с казцерогеначи 0,325

7 Степень загрязнения атмосферного воздуха кадмием в месте проживания 0,294

8 Степень с\ ммарного экологического загрязнения в месте проживания 0 26S

9 Ко гичсство б шжаиших родственников, имеющих онкологические забо 1Свания 0,233

10 Употребление а.и оголя 0 221

П Пол 0 203

12 Частое употребление сильно пережарстшй пиши 0.201

П Частое употребление чрезмерно горячей пиши 0 184

14 Частый прием ос трон пищи 0 183

15 Эгаж проживания 0 181

16 Место рокаения 0 171

17 Степень загрязнения почвы я месте проживания хромом 0 136

18 Наличие пластикового покрытия пола в жилище 0,136

19 Сеченное положение 0,128

20 Степень з «рязненчя атмосферного возд) ха г. чипе проливания никелем 0,088

21 Интенсивность курения 0 083

22 Степень загрязнения почвы в месте проживания свинцом 0 083

23 Гип строительного материал * жилища 0 080

24 Частый прием жирной тики 0018

25 Дли 1С гьносп. проживания в г Т) ге 0015

26 Частота рентгеновских обследований 0010

27 Наличие глюаой шты на кухие 0 006

При анализе характера связи иссчедуемых факторов с забочеванием раком желудка

обнаружены те же зависимости, чго и в случае рака легких Косвенный маркер

19

теистической предраспопоженноскт к раку- признак «наличие ближаиших родственников, больных онкологическими заболеваниями» - в случае рака желудка занял гораздо более высокое ранювое место, чем ото было в предыдущем исследовании Этот факт можно объяснить бочьшей генетической зависимостью развития ЗН желудка, чем ЗН летких Среди группы признаков, описывающих особенности питания, явную связь с ЗН жечудка удачось обнаружить пишь в отношении частого приема чрезмерно горячей пищи Что касается предпочтений острой, жирной, пережаренной пищи, то доказательств их опасности для развития онухопей желудка выявить не удалось Получены факты, подтверждающие опреде пенную связь между частыми рентгеновскими обследованиями предшествующими заболеванию, а т^токе признаками, косвенно отражающими радиационную экспозицию с заболеваниями раком желудка И хотя их ранговое место не слишком высокое, совпадение характера этого влияния по знаку заставляет присмотреться к этим ре ¡ультатам более внимательно В целом же, если принять влияние всех 27 аналишруемых факторов на развитие ЗН желудка за 100%, то вклад курения составит 7 %, злоупотребление алкоголем - 3,7 %, профессиональной экспозиции к канцерот енам - 11,7%, комплекса индивидуальных биологических особенностей -28,8 %, экологических факторов - 22 %, радиационных факторов - 4,6% особенностей пищевого рациона - 10 % и прочих - 12,2 %

Выводы Проведенный автором системный анализ подтвердил мноюфатоорную обусловленность этих заболеваний Поручены основания для вывода о том. что избранный исходно комплекс действительно включает в себя основные факторы, способствующие формированию среди жителей г Туты претраспочожештости к развитию злокачественных новообразований данных локализаций, за исключением генетических особенностей организма Что касается широкого спектра «средовых» факторов, то, можно констатировать что в формировании заболеваемости раком легких в Туле ведущая роль принадлежит курению, профессиональной экспозиции к канцерогенным веществам, наличию предраковых заболеваний и индивидуальным факторам (возраст, иол) Впервые для т Тулы с помощью техники системного анализа была дана количественная ранжированная оценка их роли Полученные данные не противоречат ранее добытому другими исследователями фактическому материалу Роль техногенного загрязнения обьсктов окружающей среды (атмосфсри01 о возтуха и почвы), существующего в Туле, следует рассматривать е точки зрения влияния на онколотическую заболеваемость как умеренную В ходе исследования не было отмечено значимой связи заболевания раком легких и проживания людей в зонах с наиболее высокими уровнями загрязнения рядом канцерогенов (никель, хром, кадмий, и другие) Наспочошем является питьевая вода Риск заболевания рахом легких и желудка оказался повышенным в том секторе горота, который получает наибопее жесткую и высокочинераниованную воду Немаловажным итогом проведенного исследования является получение оценок о возможной эффективности мероприятии, нацеленных на коррекцию обнаруженных факторов риска Сделанный протноз явчяется оценкой снизу, поэтому многие из рекомендованных мероприятий реально будут ботее эффективными, чем это предсказано с помощью математическою мотслирования

Гчава 4 Оценка влияния качества питьевом воды и атмосферного воздуха на здоровье жителей г 1угь'

4 1Материалы и предварительная обработка данных

Основная задача шаедова/шя - оценить влияние загрязнителей питьевой воды и ат мосфернот о воздуха на здоровье населения т Тулы

Собраны данные о заболеваемости населения горота за 1997-1999 гочы и проведено исследование качества атмосферного возтуха и питьевой во ты

1 Данные о забо!евае.\юсти тсехния г Тут собраны, обработаны и представтены в виде сагсеМаблины, отражающей различную демографическую информацию, а также показатели заболеваемости населения, проживающего

в микрорайонах, соответствующих элементам координатной сетки с квадратами размером 500 м х 500 м В таблице представлена информация о численности людей, проживающих в Э1 их микрорайонах, а также о количестве обращений жителей за медицинской помощью, как в целом, так и по отдельным классам заболеваний

2 Информация о загря тении атмосферного во ¡духа представлена в виде таблицы, содержащей результаты анализа а>розопьных проб воздуха, полученных по специальной методике с помощью аэрозольной аэросъемки В частности, таблица содержала информацию о загрязнении воздуха аэрозолями алюминия (АГ), кальция (Са), хрома (О), медч (Си), же теза (Fe), калия (К) мартанца (W"), нпкечя (Л'/), свинца (РЬ), сурьмы (S6), олова (Sn), титана (77), цинка (¿и) в мг/м3, а также суммарный показатель концентрации загрязнителей в одном кубическом метре

3 Информация о качестве питьевой воды В т Туле имеется 5 основных систем водоснабжения, определяющих качество питьевой воды Для получения информации о качестве питьевой воды в течение 2-ю полугодия 2000-го года в 6 точках юрода проведен забор по 10 проб воды в каждой точке Отбор проб и проведение первичного ачализа качества питьевой воды проведено центром Госсанэпиднадзора по Тульской области

4 2 Методология математического анализа данных

Основной этап исследования заключался в проведении анализа влияния загрязнителей питьевой воды и атмосферного роздуха на заболеваемость населения г Гулы с использованием методов математи1 еской статистики и распознавания образов Целями были решение следующих двух важных задач

1) оцепить роль влияния различных факторов на заболеваемость населения,

2) предложить конкретные меры для снижения заболсвае\юсти

Корреляционный анализ данных проводился с использованием стандартного

метода математической статистики Анализ распределения значении признаков (показателей загрязнения) состоял в оценке частот встречаемости значений признаков в группах территории с высокой и относительно низкой заболеваемостью

Было выделено 2 основных типа задач, решаемых методами распознавания

образов

1) обучение по прецедентам - задача «обучения с учителем»,

2) выбор информативных признаков из заданной системы описания объектов

Задача обучения по прецедентам

Первый способ обучаемому сообщаются готоьые правила классификации, которыми он в последующем сможет воспользоваться

Второй способ - обучаемом) предъявляется некоторое количество примеров тех объектов, которые ему предстоит научиться классифицировать, и сообщается, к какому классу каждый из них относится Обучремый должен сам выработать правило классификации

Задача дрскримииангною анализа поставлена следующим образом Предположим, известны К классов объектов Vi, , Ль которые в заданном обучающем множестве X <z R" представлены своими конечными подмножествами векторов, Х„ ,Xt, моделирующими соответствующие объекты из указанных классов, при этом данные подмножества ре доняты пересекаться ^nl, j Задача заключается

втом, чтобы построить решающее правило с помощью которого можно было бы достаточно надежно классифицировать векторы, как участвовавшие в процессе обучения, так и предъявленные вперльц Для решения задачи обучения прецедентам в пакете использовались 2 алгоритма

1) алгоритм обучения на основе метода потенциальных функций,

2) алгоритм построения разделяющих комитетов с логикои старшинства,

Для решения задачи выбора информативных признаков реализован алгоритм

алгоритм оценки сравни тельной информашнносги признаков на основе анализа компонентов вектора, соединяющего центры классов

В результате была сформирована таблица, и корреляционным анализом выявлены классы «болеваний, наиболее тесно свжанныч с качеством питьевой воды и атмосферного воздуха Дальнейший анализ проводился в соответствии по рафаботанному алгоритму

1 Выбирается вид заболеваемости, связь которой с качеством питьевой воды и атмосферного воздуха предполагается исследовать с помощью методов РО

2 Строки сформированной таблицы данных упорядочиваются по возрастанию выбранного показателя заболеваемости

3 Формируется обучающая выборка для решения вдачи дискриминантного анализа Для этого примерно в середш/с столбца упорядоченных значений показателя заболеваемости отыскивается наибольший разрыв в этом числовом ряду, который и определяет границу между классами территории с относительно низкои и высокой заболеваемостью Тогда размерность векторов, входящих в сослав обучающей выборкч, равна 29 Размер числовой матрицы при разбивке территорий на классы с высокой и низкой обшей заболеваемостью составил 37x29 Численность выборок каждо) о класса составила 20 векторов в классе территорий с низкой общей заболеваемостью и 17 -в классе с высокой общей заболеваемостью

4 Оценка информативности признаков По результатам решения задачи формируется признаковое пространство для решения задачи дискриминантного анали)а Критерием информативности выбранного признакового пространства в целом служит оценка качества решения задачи обучения Для решения задачи дискриминантного анализа при работе с классами низкой и высокой общей заболеваемости в состав рабочего признакового пространства включены 12 показателей загрязнения питьевой волы и 4 показателя загрязнения атмосферного воздуха

5 Построение решающего правила, обеспечивающего достаточно высокий процент правильной классификации наблюдений, свидетельствует о хорошей различимости классов в выбранном признаковом пространстве - рассматриваемый набор признаков является достаточно информативным Это позволяет рассматривать процедуру распознавания в качестве критерия опенки роли загрязнителей питьевой воды и атмосферного воздуха в формировании заболеваемости населения, а их сравнительную информативность - в качестве меры относительной силы их влияния на заболеваемость

6 Проводится прогнозирование эффективности возможных мероприятий по улучшению качества питьевой воды и агмосферчою воздуха Берегся наблюдение, классификация которого известна, значение одного или нескольких признаков корректируются, и зло скорректированное наблюдение классифицируется с помощью решающего правила Особый интерес при атом представляют ситуации перехода скорректированных наблюдений в друюй класс

4 3 1'еэудьтаты исследований Исследована корреляционная связь между всеми перечисленными выше параметрами здоровья населения и показателями загрязнения окружающей среды При детальном выяснении, с какими же нозоло1 ическими формами имеет наиболее сильную корреляцию загрязнение воды стронцием, было установлено, что к таковым относятся общая заболеваемость, заболевания эндокринной п нервной систем, органов кровообращения, дыхания и кожи

Также следует отметить высокую жесткость воды в г Туле - среднее ее значение в 3-х зонах из пяти ирсвыыает параметры, установленные в СанПиН 2 ) ! 559-96 (7 М1 -экв/л) ■>тот показатель качества воды имеет наибольшее число корреляционных связей с показателями заболеваемости населения К ним относятся общая заболеваемооь, инфекционные, онкологические и эндокринные болезни, заболевания нервной и дыхательной систем, системы кровообращения, кожи и врожденные аномалии Обнаружена сильная прямая корреляционная связь между ве.тчипой показатетя жесткости питьевой воды и уровнем онкоюгической жбокваетсти жмпечей города Входе мно! офакгорног о эпидемиологическою исследования по оценке причин заболеваемости злокачественными новообразованиями в г Туле было отмечено

достаточно заметное вчияние жесткос1И питьевом во ты на разртие рака желудка и четких Получив в ходе первого, методически наиболее простого, этапа анализа огретеленные доказа!ельства влияния качества пшьепой воды на з юровье жителей 1 Туты на втором ставипись задача проведения многофакторного аналии Для ¡того 37 микрорайонов юрода были разделены в зависимости от уровня общей забочеваемости на 2 класса В первый были отнесены микрорайоны с урознем заболеваемости от 596 до 1768 на 1000 населения, а во второй - от 2015 до 4937 на 1000 Каждый из этих векторов (микрорайонов) был охарактериюван компчексом из 29 признаков, 12 из которых отражали загрязнение атмосферного воздуха различными веществами, а 17 отражали качество питьевой воды Решение задачи обучения проводилось с использованием информации о 16 наиболее информативных признаках из числа показателей загрязнения воды (12) и воздуха (4) В результате было получено 78,4% правильных ответов на процедуре «с кользяшего экзамена» На основе всстма ограниченной обучающей выбооки все же удалось построить вполне адекватные математические модели, что дайт осиозание утверждать, что вклад экологического компонента в формирование здоровья населения города в сравнении с дру гими факторами достаточно велик, и использовать эти модели в ходе дальнейшего анализа материала Наряду с оценкой существенности влияния комплекса загря шителей воды и воздуха на здоровье населения значительный интерес представляла задача оценки силы и харагтера сеячи каждого из исследуемых признаков с уровнем популя^ионного здоровья Как видно из (табл 4 5), первые 15 ранговых мест занимают показатеча, характеризующие качество питьевой воды, что же касается параметров затрязчения атмосферного воздуха, то они распотожились в нижней части ранювой таблицы Сделан вывод о существенно более сильном влиянии загрязнения питьевой воды на здоровье житечей г Тулы, чем загрязнения атмосферного воздуха

Таблица 4 5

Кнформашвность исследуемых признаков_

1 О £ S 3 г а. Наименование показателя Ипформашаиостъ BOTH с 1

1 Солер-канигастсз* в питы вой boil (н/г.) 1,00

2 |клнчшп cvxon остатка в п/в 0 94

3 ( о';<-ржа-:ие с\Л!.фх;он в п/в 0,44

4 Жесткость [т/в 0,93

:> Содержание строштия л п/в 0 89

6 (.ояержание хлоритов в п/в 0,78

7 С олер-клтше mîvh в п/в 0 74

8 Кояониеобрачуюшис еишицп в п/в 0 74

9 Сочт^ьне остаточного свобо тного хгтора в п/в 0,70

10 Мутиосгыт'в 064

11 Запах п/в 064

12 Сотсржание пипка а п/в 061

13 Не. и тина pli ii/h 017

14 Привкус II/B 0 40

13 (. очержаимс марганца в п в 0 35

"6 Конценграция с\рьмы в <п mol^M11"-''1 во .,[>че (а/в) 0 24

17 Концип рация КШ!ИЯ Й1В 0 27

18 Кштснтратчтя марганца в а'п 0 25

19 Концен грация ка,п>тшя в а'я 0 21

:о Кони* нтрация жел.л в i.'tî 0 17

21 Окнсяяечвють гнгратов в п/в 0,17

22 Кон кчттрация алюмш из в а/в 0 10

23 Кокцсн-i рация ме ш в а/н 0 10

24 Концентрация пике тя в а/в 0 09

25 Сотерясаште фтора в п'в 0 09

26 Конпещ р нглм хрома в а/в О 03

27 Концентр лтня свинца в а'н 0 02

28 Котшентрация титана в а'в 0,001

29 Концектршия олова в а/в 0 001

Получение при проведении дискриминангною анализа достаточно надежных решающих правил, дающих на процедуре «скользящего экзамена» 78,4% случаев правильных распознаваний, позволило использовать полученную модель для оценки эффективности некоторых профилактических мероприятий

Таблица 4 6

Прогнозирование эффективности некоторых мероприятий, направленных на улучшение качества питьевой воды в г Туле_

Наименование мероприятия До'1я набткний, перешедших из класса территорий с ^высокой» обиыЧ заболеваечостью в класс территории с «.низкой» заболеваемостью населения

Снижение жесткости волы до 6 3 мг-экв/л 62 4

Снижение содержания сульфатов в воде до 72 мг/л 62%

С ннжение содержания железа в воде до 0 ! 6 мг'л 75%

Снижение содержания стронция в воде до 1,5 мг/л 5%

Одновременное доведение 11 параметров качество питьевой воды (запах, привкус, мутность рН, осгагочныП хлор, жилгкоегь сухой остаток, хлориды, сульфаты железо, стронций) до минимальных значений roí Ivhl 93%

Выводы

1 Согласно анализам, проведенным центром саяэпиднадзора по Тульской области, во всех пяти частях города питьевая вода, по органопсптнчсским и большинству химических показателей, соответствует СанПиН 2 1 4 559-96 «Питьевая вода Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем пнтьезого водоснабжения Контроль качества» Исключения составляют лишь показатели жесткости и обшей минерализации воды, а также содержание таких химических элементов, как фтор и стронций По общей жесткости и сотержанию стронция имеется превышение ГЩК в 3-х из 5-ти зон (3, 4 и 5-я) В пигьевой воде из пятой зоны превышены нормативы по содержанию сульфатов и по общей минерализации (с)хои остаток). Во все* 5 зонах города содержание фтора ниже нижней границы гигиенического норматива

2 Впервые показано, проведенным многофакторчым анализом, влияния качества атмосферного воздуха и питьевой во ты, выявлено существенное влияние водного фактора на уровень заболеваемости жителей Тулы Наиболее сильная прямая корреляционная связь была огмечечл с такими видами заболеваемости, как общая, эндокринной р нервной систем, органов кровообращения, кожи, онкологическими и инфекционными заболеваниями В целом полученный результат следует отнести к разряду достаточно неожиданных

Во-первых, качество питьевой воды является лишь одним, из многих и не самым влияющим, фактором среди формирующих здоровье населения Поэтому обнаружение тесной связи между этими явлениями отличает данное исследование от большинства подобных работ

Во-вторых, сколько-нибуть заметные отклонения в качестве питьевой воды в г Туле от гигиенических нормативов касаются лишь небольшого числа параметров, характеризующих в основном ее жесткость и минерализацию, при отсутствии таковых для основных гигиенически значимых токсикантов

Однако результаты, полученные в настоящем исследовании, обнаружили прямую корреляционную связь жесткости питьевой воды, причем не только с заболеваниями орт анов кровообращения

3 Влияние загрязнения атмосферного воздуха на заболеваемость населения города по сравнению с питьевой водой выражено не столь сильно Причина этого заключается в большей монотонности этого загрязнения па всей территории Тулы Ооращает на себя внимание наличие достаточно сильной корреляционной связи

заболеваемости беременных женщин с содержанием соединений свинца, олова и кальция в атмосферном воздухе

4 В пользу не случайности обнаруженных зависимостей свидетельствуют следующие Факта

• Результаты, полученные с помощью разных методов математического анализа, совпали Принципиальная близость итоюв применения традиционных методов парной корреляции и более сложных алгоритмов распознавания образов позволяют считать достигнутые результаты достаточно надежными

• Явное совпадение результатов »того исследования и комплексного анализа тракторов риска злокачественных новообразований, проведенного в 1999 году, посвященного комплексному анализу факторов, формирующих высокую заболеваемость раком легких и желудка у жителей города (см гл 3)

• Воспроизведение результатов разных по методике работ, выполненных на разном материале и в разное время, повышает уверенность в доказанности обнаоуженных закономерностей

• Факт обнаружения сильных корреляционных связей показателей жесткости и солесодержания питьевой воды с заболеваемостью такими нозоло1 ическими формами, как эндокринные, инфекционные, нервные, сердечно-сосудистые и дерматологические заболевания

5 Математическая модель прогноза зффективности мероприятий, нормализации качества питьевой воды в г Гуле, подтвердила их потенциальную результативность Снижение жесткости питьевой воды, содержания в ней сульфатов, железа и стронция до минимальных значений, существующих по городу, позволит значительно уменьшить заболеваемость населения

Г лапа 5 Математическое моделирование качества здоровья населения г Тулы

В "Sil раскрыто определение понятия здоровья, дан аналитический обзор основных подходов к оценке качества здоровья и сформулирована общая постановка задачи о количественной оценке качества здоровья населения по критерию продолжительности жизни Обобщающим показателем здоровья человека является продолжительность о/сизни (ПЖ)

В n S 1 2 приьеден обзор математических моделей старения и продолжительности жизни Подходы к оценке качества здоровь;, предлагаемые разными исследователями классифицируются nö целям и применяемым методам на индивидуальный и общественный уровни Объединение исследований на этих уровнях стало возможным с появлением концепции «естественной технологии организма» системной математической модели целостного организма, в которой состояние здоровья человека описывается как совокупность функционального состояния его жизненно-важных систем Построенная на ее основе математическая моде гь жизненного цикла организма человека позволяет получить ожидаемою продолжительность жизни (ОПЖ) и оценить величину потерянных лет потенциальной жизни

В п 5 / ? дана общая формулировка задачи исследования и методика количественной оценки качества здо/х>вья населения региона по критерию продолжительности жизни с использованием математической модели жизненною цикла организма человека в геоинформационной постанозхе

Методике нроветения количественной оценки качества здоровья населения по критерию продолжительности жизни включала в себя следующие этапы

1 Нахождение средней ОПЖ для каждою дискрета территории с использованием модели жизненного цикла организма человека

2 Оценка еоциально-зконочическою ущерба здоровью населения переводом натуральных показателей ущерба в денежные

3 Построение тематических карт по входным и выходным показателям на основе ма тематико-карто! рафическот о моделирования

4 Алгоритмизация выработки, управленческих решений с использованием разработанной методики

В п 5 2 сформулированы предположения, используемые при математическом моделировании биосистем, разработано-предегавлено описание и исследование «базовой» математической модели физиологическою комплекса организма человека, прове тен модельно-математический анализ внутренних и внешних факторов С1арения организма

Для математического моделирования первого аспекта применяются кочпартмеиталъные модели, в которых протекающие процессы огшсычаются двумя группами терминов - уровнями и темпами Для описания второго аспекта вволятся понятия пассивного (внутреннего) и активною (внешнего) управления в биосистемах Эти управляющие механизмы в совокупности образуют единую систему замкнутых контуров управления комплекс прямых и обратных связей в системе

Под коипартиенточ в биосистеме понимается некоторое относителы.о независимое количество (объем) вещества, выступающее в процессах транспорта и обмена как самостоятельная единица и описывается массой, концентрацией или объемом рассматриваемого вещества (уровень содержания вещества) Если некоюрое вещество в биосистеме перемещается из одного компартмента в другой, темп изменения количества этого вещества для т-т о компартмента определяется уравнением

где г, - количество вещества в i-ом компартменте, у- темп потока вещества из /-го компартмента в т-й, у№, y0l - темпы потохов вещества из окружающей среды в i-и компартмент и из компартмента в среду, w, = g, - а, - темп возникновения/исчезновения вещества вследствие жизненных процессов в i-м компартменте, а - вектор параметров, п -количество компартменгов в системе

При рассмотрении всей системы в целом вводится ьсктор состояния

В п 5 2 1 рассмотрена концепщн «естественной техночогии организма» В ней для математического моделирования организма человека используется двухуровневое описание «комплекса ортанизма» Верхний уровень представляет модель ето «естественной технологии», воспроизводящая в обобщенном виде основные жизненные процессы (рис 5 !) 1) доставка в организм «горючего» (пиша) и окислителя (кислоро;) -функция систем пищеварения и дыхання, 2) внутречгии транспорт (доставка кислорода к клеткам) - функция ССС, 3) собственно процессы жизнедеятельности (суммарное описание синтеза биополимеров, проведения нервною импульса сокращения мышечных волокон и др ) с образованием конечных продуктов, 4) элиминация и выведение конечных продуктов из ортаттизма (функция печени и почек)

Выделив в схеме набор компартментов д,. / = 1,и, и потоков у,, ) J = l,n, функции верхнею уровня 1}-4) можно записать в виде системы баланса

С)

х = {х„х2 ,ха)Т

(2)

Транспортные потоки у,, обеспечиваются с] изиологи"ескими системами нижнего уровня В описание ((3) для каждого транспортного потока от каждой системы входит

Психика

тг

цнс

Рефлекторные Вода

ЖКТ

акты Пища

Биохимический комп п&кс

Энергия

Дыхательная система о2 ССС

Рецепторнгя система

Энергия

(Окислитель)

Физиологический комплекс

Печень }

Полезные вещества

Мышечная система

Метаболиты

Почечная система

Конечные

Рис 5 1 Организм как «техноюгическая системам ЦНС - центральная нервная система, ЖКТ - желудочно-кишечный гракт, ССС - сердечно-сосудистая система и система крови, Т - топлизо (углеводы жиры), С - сырье (субстраты)

Скалярная ф> нкция FSl/r (г = 1, Аг, соответствующий процесс

N

коли чество систем), параметризу ющая

г-)

О < FSljr(x,v) < 1, в условиях «нормы» yl; = FS,jr(x,v) = 1

количество скспсм организма, veEt

(4)

(5)

вектор

где г — индекс системы организма, N внешних воздействий на систему ((3)

В целях математического моделирования дттзненного цикла организма человека будем рассматриьагь базовую модель «естественной технологии организма», где каждой оргаштзменной функции отвечает минимально необходимое число компзртмечтов В модели участвуют п — 4 компартмента, соответствующие четырем (W = 4) основным подсистемам организма чеоове<а (рче 5 2) системе легких, сердечно-сосудистои системе и системе крови (рассматриваются совместно) системе печени и системе почек Здесь t;-парциальное давление кислородав четких (мм pre),

Гпс 5 2 «Минимальная» компартментольная модель «технологической системы» организма д;- парциальное давление кислорода в тканях организма (мм рт ст), X! уровень шлаков в тканях организма, элиминируемых пе"еныо (%), х^- уровень шлаков в тканях организма, экскретирусмых почками (%)

Система уравнений баланса ((3) относительно х, = г, (г), ; = 1,4 'dxjdt = (yl(x,t)->2(x,t)) i, dxjdt=(v2{x t)-w) С2 ' dxjdt = {» -yj(x,t)) cs (6)

dx»/dt = (*-v4(r,0) c4 с начальными условиями, принятыми «нормальными» А-|м0= (100,75,100,1007,

Для описания функционального состояния полсисгем организма вьедепы скалярные функции FH (описывает функциональность ССС), FP (легочная сисгемз), Г1. (система печени) и FK(система почек)

F = F(x,t) = (Wíx,/), Í7»(*. i), FL(x, Г), ГК(х, 0), {8)

Coi ласно ((5) 0 < F, SI, г = 1,4, и в норме выполняется соотношение FH = FP=FL = FK = ],

Равенство нулю хотя бы одной из функций Fr, г =1,4 в физиологической трактовке означает смерть организма, так как смерть наступает при отключении любой Hi жизненно важных функций

у,(х./) = (*„-«,) FP(x I) dt v,(x,r) = x FL(x,t) с/, у2(х,() = (х,-х,) FH(x,í) d2 v/v^x, FK(x,t) d, (10)

iде x„ = 150 (мм рт ct ) - кислород атмосферы, коэффициенты d, введены для пересчета скоростей химических реакции в темпы потоков веществ и выбраны из условия № = 250 (мл Ог/мин) (для «нормального,! организма) при характерных временах обменных процессов </ = (5, 10, 2,5, 2,5)г

Механизмы биохимической ay ropery ляции описываются функциями насыщения Flr(x) и F2r(x), г = 1,4 ((11), которые включаются в модель в виде ((12)

[0, Aj S 0

= 0< ^ <1/4- >

(i, й 1ja,

fl, М (х) < 100 (II)

/r2r(í) = ||-(Aí'W-100) br, l00<M(x)<l00 + l/br

[о. М (х) £ 100 + ]/hr

где М(х) = (х, -100) + (v4 -100),а = (0,02,0025,0,033,0,05)' (мм ртсг') и h = (0 2, 0,3,0,4 0,5)' (%"')

FH{x,t) = FJx) F2,(x) FK(x,t) = Fl3(x) F:¡(x)

FP(x,t) = Fc(») Fn(x) FL(xj) - Fít(x) FJx) (12)

Решение системы ((6) с функциями п правой части, описываемыми соотношениями ((10)-((12), при заданных начальных условиях позволяет лолучигь зависимости г, =д,(/),

/ = 1,4 ив любой момент времени I (лет) Определив наименьшее течение > = tо

при котором хотя одна из функций Fr(.-(t),t), , =ЛА обращается в нуль, получим величину ОЛЖ организма человека

I. = тт(7), где Т0 = {/„ 5;О] Эг = 1,4 ^(*(0.01,-,. = о}

Провезенное исследование математической модети ((6)-((12) заключалось в формальном переходе к безразмерным параметрам и переменным, участвующим в у равнениях математической модели (см табз 1), нахождении положений равновесия и опредетения их устойчивости, а также в проведении компьютерного моделирования фазовых траекторий

Математическая модель ((6)-((12) записывается в безразмерном виде та*

с/д,/с/т = (<,'/,(£) ¿£А/г = ((/2(£)-1) Хг

/¿г = (1-,</,(£))

тде Х = 1У Т (с,/*,, с, Хг,с,/Л\,с</\\)Т =(7 5, 7,4,25,4,25)', ■? = (£„,

|г,0 = (1, 0,75, 1, 1/ , у/,(£) = (1,5-<Г,) ФД&, <>„ !е,(?) = £ Ф,(#2,<Г„£,) «5,, =-#г) <5,. =&

£ = (</, Хг,с1, Х4)/Г = (2,4,1,1)г,

[о. £<0 Ф,д-е2) = <&/«,, 0 < < а, [1,

П. (й+^з

= • -+£. -з)/у9г, 3 <(г,+£) <з+рг [о, +

<* = !/(«, Хг) = (0,5,0,4,0,3,0,2)Г и /? = 1/(Лг Х,) = (0,005,0,033,0,025,0,002)т

4

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

Таблица 1

Формальный переход к безразмерным параметрам и переменным модели

Исходная рашерная величина PaiMcpnocTb Диапазон изменения размерной величины Xapaici ерная величина Ьезразмернах величина Диапазон изменения безразмерной величины

хо ММ рт ст 150 Х0 =100 4 = 1.5

X, мм рт ст 0<.Т, <100 X, =ХВ = 100 Ы = 1

X мм рт ст 0 < X, й 75 Х2 =Х, =100 II

Хг 0/о г, >100 Л', = 100 II ^ 2:1

Xi % >100 ЛГ4 =Xj =100

t лег t ¿0 Т =100 г = ,/Г г > 0

м> мл 0;/млн 250 (f = 2S0 о = w!W 1

Обснначим функции в правей части системы ((14) чере) J, / = 1,4

Тот да

d$idr=t{t), /=(/;.л.л,/;)_ (19)

Функции /,, / = 1,4 непрерывны по всем / = 1,4 в замкнутой и ограниченной области О = {(#„ 4г, ¿t ) ! О < ç, < 1,0 < < 1,1 S < M,. 1 < £ < M,} с R* (здесь Mt,M2 eR M, >1, M2 >1 - некоторые числа), и удовлетворяют условию Липшица новеем переменным, гоэтому для любой точки ( ".¿f.i")е G можно указать та,<ой замкнутый интервал, на котором существует единственное решение системы, проходящее через i очку

Рассмотрение фазовою пространства системы ((¡4) начнем с нахождения по южений равновесия из решения системы

/(i) = 0,»=Û4, С (20)

С учетом ((16), получим ip,(â) = 1, ч'г(£) -1, = 1, vM) =1 или (1,5-ç,) =

(£,-#,) Ф,(£,#„£,) = V ê = (21) £ <?,.£)=<V'

Имеем

1 При и (', + ) < 3 Ф, = 1, г = 1,4, и системе ((21) удовлетворяет точка =(1, 0,75 1, 1) Матрица Якоби правой части системы ((14) в точке имеет все

отрицательные собственные чиста Я0 «(-4 25, —4,25, -66,703, -6,297), поэтому <f

является устойчивым положением равновесия

2 При и (i3 + ^4)<3 системе ((21) удовлетворяет решение

«(0 7386, 0,2627, 1,1422, 1) Собственные числа матрицы Якоби правой части системы ((14) в точке - Я1 «(-4,25, -3,72, -27,237, 11,754), те второе положение

равновесия - неустойчивое

3 Дру1 их решений система ((21) не имеет

Компьютерное моделирование решений системы ((14) с начальными условиями из области G* ---- {(ç,, i2, i,, ) 10 < < 1,0 < j, < 1,1 < ç3 < 2,1 < с4 < 2} показало, что начальные условия лелятся на два класса (А) - начальные условия, для которых решения сходятся к точке и (В) - начальные условия, для которых решения уводят в бесконечность с устаттоьивгисйся скоростью при возрастании г При Фг=0, г =1,4 из ((16) получаем, чю функции y/l(ç) = (>, ; =1,4 В >гом случае правые части системы ((14) становятся постоянными

/(<?) = о, Ы4) = -х,, /,(#) = л, Mf) = x„

что соответств) ет установившееся скорости потери устойчивости системы

lia рис 4 приведены результаты компьютерного моделирования решений системы ' ((14) - проекции фазовых траекторий на дьумерные срезы области С* В физиологической трактовке поведение системы означает, что организм стремится вернуться к «нормальному» состоянию, ест отклонения начальных условий от него

южат в области Л (т е рсалитустся ме<анизм поддерлатя ,оиеостаза) При выборе «нормального» состояния £ = ¡f0 в качестве начальных условий система будет оставаться в нем как угодно долго, что означает, что ортанизм при отсутствии естественною старения и патологий вследствие ботешей будет жить вечно Если отклонения начатьных условий от «нормы» лежат в обтает) В, то наступает необратимая потеря устойчивости, г е смерть

На основе базовой математическом модели ВН Новосельцева сгрои1ся математическая модель жизненного никла организма человека с учетом двух факторов окружающей среды - эколог ическог о 3ai рязнечия атмосферного воздуха и питьевой воды Ра< смотрим ктассификацию факторов старения организма человека и их математическое описание

Факторы, негативно втияющие на органтнм четовека и сокращающие грочолжигслыюсть жизни, к тарифицируются на внутренние (генетически обусчов,генные, запрограммированные) и внешние (случайные, связанные с условиями и образом жизни) Моделирование жизненного цикла организма четовека осуществляется в два этапа — сначала воспроизводи'Ч.я «ноиитиьчый» (естественный) процесс старения, на который затем «накладываются» негатив тые процессы, вызываемые

а) б)

Рис 4 Решения системы ((14) при £3(0) = 1 и £4(0) = 1 на «энергетической» плоскости (^,£)(а)и при с,(0) = 1, £,(0) = 0,75 на «шлаковой» плоскости (б)

Для описания процесса естественного старения вводится общая ¿тля всех физиологических систем функция старения

[1 (><{¿1,

где р -0,01243 / 0,0098^ и выбран из условий Гг-80/90 и Т, "20/21 лет для полаМ/Ж

Для каждого моделируемого внешнего фактора J~\,N (! 00 << 200, 100%

отвечает «нормальному» уровню), снижающего эффективность /-ой (г = 1,л) системы организма, вводится обобщенная ветчина, характери зуюшая темп развития патоюгич^ского состояния Рч = РДО

-/>„], *,=*//), 1>0 (24)

при начальных условиях, соответствующих «нормальному» состоянию, при

котором патология отсутствует Рц|,.„=0 (25)

Величина 77^ определяет период разьития патологического состояния <-ой системы организма Патологическое состояние системы приводит к снижению ее функции, причем степень снижения пропорциональна

(26)

^к,(0 = П(1-001 1(0).' = 1.«

Функции вида((26) включаются в выражения ((12) по схеме ((4) РН(х,1) =Р,,(х) Гг1(х) РА(/) /'//„-, (г) РР(х,1) = Р17(х) Г23(х) РА(0

ГК(х,1) = /■,(*) Рп(х) РА(1) РК1М(0 (27)

РЦх,1) =■ Рц (х) Р:,(х) Щ0 где =/="МК1, РРГЛ1 =/='„,,, = и =ГМ14

Задача выделения существенных факторов внешней среды подразумевает анализ всего комплекса социально-экономических, экологичсскт х, лилищ'Ю-коммунальчых условий жизни, а также образа жизни Рассматриваются дее ключевые экологические характеристики окружающей среды - качество атмосферниго возтуха и питьевой воды

Располагая результатами экологического мониторинга (п 4) - «-мерным вектором показателей качества атмосферного воздуха и /я-мериьш - питьевой воды С„„„=(С,) = (С,, С„),, = й,

С„Л=(^) = (С„ Сот),7 = 1,т. (28)

и опрсдечив в соответствие с сашпарно-тигиеническими нормативами, для каждого показателя ветичнну ПДК, вызванные экотогическим загрязнением атмосферного воздуха и питьевой воды7?:, вычисляются гто схеме

100%. ^100% (29)

где Каш1 и К„ад, - суммарные показатет загрязнения атмосферного воздуха и питьевой воды, соответственно Загрязнение атмосферного возтуха оказывает основное негативнее воздействие на систему легких, а загрязнение питьевой воды - на систему печени и ночек

¿Р,/Ж = (1/ТР) [(Л,-100)-/>]

С!Р2 /Л = (1/7Х) [(Я3 -100) - Р, ]

ЛРг!<1г = (\/ТК) [(/¿г -100)- Р2] (30)

1де ТР - 20, 77, - 10 и ТК - 15 (лет) онрете тягот периоды развития патологических состоянии систем тетких, печени и ночек, соответственно Окончате тьно, соотношения ((12) дополняются ^экологическим блоком»-= г) Р„,(х) РА(/) ГР(х,,)=Рп(х) Рф) РА(П №ко,(/)

ГКШ^Г.Лх) Гг1(л) РА«) РК>СО1(0' ГЯе = ™ (31)

Р^(х) ГА(г) П.,'"«) ™>с"> (0~ ' ~ 0 01

Будем рассматривать некоторое среднее значение внешних факторов Л, и /?■> реализу емых на протяжении всей жизни

В üJLil поставлена и решена задача количественной оценки качества здоровья населения г. Тула, Задача заключается б нахождении ущерба здоровью по входным

экологическим показателям качества окружающей среды.

Таблица 2

_Исходные данные - 27 показателей 3-х категорий._

Демограф и!! еск п ок азатсли

Смертность населения

1} Средняя ПЖ; 2) Средняя 1Ш женщин; 3) Средняя Г1Ж мужчин; 4) Численность населения.

Экологические показатели

Атмосферный воздух Питьевая вода

Концентрации конов 13-ти металлов (мг/м®): AI, Ca, Cr, Си, Fe, K,Mr,Ni, РЬ, Sb, Sn.Ti, 11 показателей: рИ (ед), жесткость общая (мг-экв/л), хлориды (мг.'л), сульфаты (мг/л), железо (мг/л), медь (ыг/я), цинк (мг/л), фтор (мг/л), марганец (мг/л), стронций (мг/л), колониеобразующие едини цы (в 1 мл).

а) б)

Рис. 5 А Общая схема решения задачи определения Г1Ж человека L, во исходным Rs и Rj с помощью магг. модели f (а); карта-схема координатной сетки вводных и выходных

данных (б)

Пп результатам расчета Д| и построены тематические карты, отражающие степень экологического загрязнения территории юрода. Вычисление, картографирование и пост роение карт осуществлено в ГИС Maplnfo. Результаты расчета комплексного показателя качества атмосферного воздуха показывают наличие сильного загрязнения в 1") рол старю ком районе (К-ЗЗ, ¡С-ЗЧ, «.-40 и К.-44), в районе Косой горы (К-1, К.-8). в Центральном районе (К-18, К-2 5), в Мясново (К-4) и в Зареченском районе (К-30). Максимальное значение показателя достигается в квадрате К-13, где оно составляет 137,85 %, Показано, что качество питьевой воды определяется состоянием Системы водоснабжения города. Наибольшему загрязнению подвержена питьевая вода в южной части города - район Косой горы/Скуратогю (квадраты К-1, К-7, К-8, К-9, К-10, K-I4, К-15, К-16, К-17 и К-24), г де значение показателя достигает 124,91 %.

В представлено »описание программного комплекса и результаты

компьютерного моделировании качества здоровы; насе.ченми г. Гуна. Для решения задачи Коти ((й)-((7) в программном модуле реализован- метод Рунге-Кугга 4-го порядка.

Построены тематические карты г. Тула, иллюстрирующие распределение расчетной ОПЖ мужчин й женщин по дискретам территории города (рис. 5 5}-Д.тя каждого дискрета территории определено ожидаемое сокращение потенциальной ПЖ как разница между «номинальной» (80/90 лет для пилок М/Ж) и расчетной ОПЖ. Сокращений ПЖ населения обусловлено негативным влиянием факторов Р.| и /С;. Разница меислу статистической и расчетной ПЖ в каждом дискрете объясняется влиянием неучтенных факторов среды обитания. Негативное влияние неучтенных факторов представлено одним комплексным фактором старения "одов М/Ж),

а) 6)

Рис. 5.5, Карты расчетной (ожидаемой) продолжительности жизни жителей г.Тула (,ч- мужчины; б женщины; факторы: качество атмосферного воздуха К) л питьевой

воды К;)

Таблица 3

Суммарные значения ожидаемой продолжительности жизни жителей г. Тула.

Суммарный зкачении ОПЖ мужчина женщины

Максимальное гначеиие, лез т ]

Минимальнбё значение, лег 60 63

Среднее значение, дет 72 78,92 ,

В п.5.4.3 на оснме методики количестычшой оценки качества здоровья населения поставлена и решена задача о прогнозной оценке ПЖ жителей г. Туда. Поставлена задача оцрнки положительного эффекта а приросте ОПЖ в зависимости от улучшения экологического качества атмосферного воздуха. В структуре загрязнения атмосферного воздуха г.Тула преобладают соединения металлов Си, А1. [-к и К, суммарная доля

которых в общем загрязнении состав 1яет 96% На основании этою приведена оценка управленческого решения по сокращению объемов выбросов данных соединений с целью доведения их концентраций в атмосферном воздухе до уровня нормы Согласно про! но!у, в среднем по городу значение R/ уменьшилось ошосигельно исходного с 111,09% до 101,91 %, в го время как средние значения ОПЖ увеличишеь на 3,16 и 5,4 года (для попов М/Ж) Главным результатом ста ю суммарное значение в 2 337834 года общего прироста ОПЖ населения г 1ула Построены тематические карды прогнозируемого качества а!мосферною воздуха й; и расчетной ОПЖ муж1 ин и женщин

Поставлена и решена «обратная» задача об оценке качества атмосферного воздуха г Тула за период 2000—1ий квартал 2004 гт по известным данным за 1993-1997 гт и в зависимости от изменения С11Ж населения за указанные периоды Цель исследования заключалась в нахождении значения безразмерного показателя качества атмосферного воздуха R¡* и последующем определении по нему ингредиентных концентраций веществ-загрязнитедей с использованием информации о структуре загрязнения атмосферного воздуха в каждом географическом дискрете территории (см рис 5 6)

I * 1 о I „

| sig

ligo

I и I___

f i F^l i ^с'ругов)

R* (%)

Kohl ситуации AI, Ca, Cr, Си, Fe, К Mn, Ni, Pb, Sb, Sn, T1 • 12 показателей

Рис 5 6 Общая схема решения «обратной» задачи

Для обоих по юв рассчитываются граничные зндчения Ri\¡* и R/ж* Искомая R¡* -это величина в ограниченной области, при которой достигается минимум суммы квадратов отклонений расчетной ОПЖ от реальной ((32) Для нахождения Ri* с заданной точностью применен метод золотого сечения

1/ = fu ( ,М < Кгу<хЧ ) > •*=/*'( ' > )

л; е [a,h] (/„ (й,\л2, ) - ч (/ж (/ff, Ä,,*^)-!^,)1 mm, Q2)

а = min (ä,"„ , К'ж), b = птах (Я, и, )

Построены тематические карты распределения аэрозолей металлов в атмосферном воздухе за 2000 1Ы" квартал 2004гг Экологическое состояние атмосферного воздуха заданный период улучшилось по сравнению с 1993-1997 гт, поскольку среднее значение комплексного показателя качества атмосферного воздуха по городу уменьшилось с 111,09 % до 110,52 % Этот результат хорошо согласуется с набнодасмым увеличением статистической ПЖ А именно мужчины стали жить в среднем 61,7 лет по сравнению с 57,07 годами, а женщины - 74,33 г ода по сравнению с 6S годами за указанные периоды

В я 5 5 разобрана методика экономической оценки ущерба, наносимою здоровью населению г Тула вследствие экологически-обусловленных заболеваний, и приведена ее реализация дгя расчета экономического ущерба по резулыаым, полученным в п 5 4

Дчя перевода натурхгьныч показателей ущерба здоровью населения в денежные использованы данные о численности населения в каждом дискрете территории города и значение цены одною года потерянной жизни Построена тематическая карта I Су ты, позвошющая ранжировать терригорию юрода по экономическим затратам, связанным сэкоюгически обусловленными забо званиями Ветчина суммарною экономическою ущерба по юооду оценивается в 610,74 млн руб/год По результатам рассчитан экономический эффект от улучшения экологического качества атмосферного воздуха I Гулы, построена карга е.о распределения но территории юрода Модетируемое управленческое решение позволяет сократит» суммарный экономический ущерб на 45,8 % Выводы

На основании выполненны> исстедований развиты существующие теоретические положения в области системного моделирования здоровья человека Разработана и апробирована прикладная методика ко шчест венной оценки качества здоровья населения отдельных терпигории на основе математического модетпровачия 7ак ночение

На основании выполненных экспериментальных и теоретических исследовании решена актуальная научная проблема оценки влияния экологических факторов окружающей среды на состояние здоровья населения высокоурбапизированных территорий на синергетическои основе иерархии математических модетеи данных и систем, разработана базовая системная матемагическач модель жизненного цикла организма человека, включающая факторы влияния загрязнения среды обитания (науровне индивидуума и/и.ш популяции) и закономерностей принятия научно-обоснованных управленческих решений по обеспечению устойчивого развития человеческого общества и окружающей среды Основные выводы, научные и практические реуу шпаты

1 Разработана универсальная мезодологая построения иерархии упрошенных системных моделей на основе базовых математических моделей данных и'или систем, позволяющая оценивать влияние экочогической составляющей окрул1аюшей среды гта здоровье городского населения в геэинформашюнной постановке

2 Получена комплексная оценка факторов, формирующих заболеваемость раком легких и желудка у жгиелей т Тулы, и предложены конкретные меры для снижения заболеваемости

Впервые показано, что

• при одновременной нормализации таких факторов, как профессиональная экспозиция к канцерогенным веществам, курение, хронические заболевания органов дыхатгия, частота рентгеновских обследований, качество питьевои воды и загрязнение атмосферного воздуха свинцом, можно достичь снижения 65 % случаев онкоюгических заболевании легких

* комгг тексно-одновременное проведение таких мер, как предупреждение и своевосменчое лечение предракозых заболеваний желудка, прекращение профессиональною контакта с канцерогенными веществами на заводах г Тулы, снижение до уровня ПДК атмосферного воздуха кадмием и отказ ог курения способно призести к снижению заболеваемости ЗН же ¡удка в городе на 45 %

3 Исследовано втиянис загрязнителей питьевои воды и атмосферного воздуха на з юровье населения г Тулы, предложены конкретные меры для снижения заболеваемости Доказано, что основным фактором, влияющим на состояние здоровья населения, яюыегся качество питьевой воды (целесообразно снижение жесткости питьевои воды и'или содержания в ней сульфатов, железа и стронция то допустимых значении), что подтверждается резу тыат ши иеследований, выношенных разными мет о тиками, на разном материале и в разное время

4 Разработана базовая системная математическая модель жизненною цикла организма челещека с учетом влияния выявленных закономерностей экологического затрязнения среды обитания (ищивидуума и/или популяции) антропотенно-нагруженных территорий, позволяющая оценивать параметры гомеосгаза живого организма и ожи 1аемую продолжительность жизни

5 Проведено качественное исследование базовой системной математической модели жизненного цикла организма человека, которое впервые подтвердило гипотезу

0 наличии у математической модели свойств, отвечающих специфике биосисгем поддержание гомеостаза внутри живои системы

6 Разработана и испытана методика количественной оценки здоровья населения на базе созданной системной математической модели жизненного цикла организма человека (прямая, прогнозная и обратная задачи) с использованием

1 ИС технологий

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Монографии

1 Васильев В П, Кузнецов А А , Машинцов ЬА, Соколов М Э , Чуканов В Н Исследование заболеваемости населения г Тулы // ТулГУ, Тула, 2002 - 118 с (3,69 п л/2,0п л)

2 Машинцов С А, Новосельцев В Н, Яковлев А Е Математическое моделирование жизненного цик 1а и качество здоровья населения Препринт Институт проблем управления им В А Трапезникова РАН, 2006 - 56 с (1,75 п л/0,75 п л)

Учебно-методические пособия

3. Соколов Э М, Машинцов Е А, Кузнецов А А, Лебедев А М, Коряков А Е Методика оценки качества жизни насе )ения по экологическому фактору // Министерство общего и специального образования РФ, ГулГУ, Тула, 2000 - 39 с (1,22 п л70,4 п л )

Публикации в научных изданиях, рекомендованных ВАК

4 Сяманкин А Ф Машинцов Е А Экологическая безопасность г Тулы и организация мониторинга территории города.// Изв ГулГУ сер "Экология и безопасность жизнедеятельности", вып 3, ред Качурин НМ, 1997 - с 69-74, (0,375 п л/0,2 пл)

5 Довженко Н А Карпова И В Козинский Б А Машинцов Е А Сергеев А В Методология исследования отношения жителей г Тулы к качеству коммунальных услуг Изв ТулГУ серия "Экология и безопасность жизнедеятельности", выпуск 5, ред Качурин Н М , 1999, с 204-207, (0,25 п л /0,15 п л )

6 Лежнин В Л , Ползик Г. В , Казанцев В С, Машинцов Е А , Симонов А Ф Комплексная оценка факюров риска заболеваемости раком легких у жителей г Тулы // "Вопросы онкологии"1, №№ 5-6,2000, с 12-17, (0,375 п л/0,15 п т)

7 Лежнин В Л, Ползик ЕВ, Казанцев ВС, Машинцов ЕА, Симонов АФ Оценка комплексного влияние факторов канцерогенного риска на развитие рака желудка у жителей г Тулы // "Российский онкологический журнал", N3, 2002 , с 44-48, (0,375 п л /0,15 п л )

& Машинцов Г А , Яковлев А Е Оценка качества атмосферного воздуха г Гулы с использованием математической модели жизненного цикла организма Изв ТулГУ, серия «Эко югия и безопасность жизнедеятельности» вып7,1ула, 2004т, с 16-31 (1 Л л /0,6 н л )

9 Машинцов Ь Л, Якоцлсв Л Е Количественная оценка качества здоровья населения по критерию потерянных лет жизни (на примере г Тула) Изв ТулГУ, серия «Математика Механика Информатика» том 10, выпуск 4, Гула 2004т с 138-174, (2,3 пл/1,4 п л)

10 Машинцов ГА , Яковлев АЕ Математическое моде шрование жизненною цикла организма человека Известия ТулГУ, серия «Математика Механика Информатика» том 10, выпуск 4 1ула, 2004г , с 175-204, (1,875 п л /1,0 п л )

11 Машинцов Г. А , Яковлев А Е Математическое моде шрование жизненною никла и продолжитетьность жизни человека РАН, Автоматика и телемеханика, №4, 2006, с 152-166, (0,9 4 п л /0,6 п _л )

12 ЕА Mashmtsov and АЕ Yakovlev Mathematical Modeling of Man's Life-Cycle and Longevity Automation and Remote Control Vol 67, No 4, 2006, pp 647-659 (0,8п л /0 5п л )

Статьи и тезисы докладов, отСаииосапные в других иа\ чиых шданиях

13 Машинцов Е \ Комплексный показатель оценки здоровья населения т 1улы в зависимости от места проживания // 1ульский край история и современность ТулГУ, Гл ред Соколов Э М, 1997, с 243-248 (0,375 п л )

14 Абрамов В П , Костин С В , Машинцов Е Л , Сидорук И М Муниципальная т еоинформационная система в Туле - попек, проблемы, решения // Информационный бюллетень ГИС-ассоциация N5 1997 с 60-62 (0,19п л /0,1 п л)

15 На пути т. чистому городу // Ред Машинцов Е А Управа г Тулы 1998,-19 с (1,19 п л )

16 Карпова ИВ, Машинцов Г,А Об основных слагаемых качества жизни населения города // VI Междунаролный Симпозиум, г Гкатеринбург, Институт промышленной экологии УрО РАН, 1998, с 87-90 (0,25 п л /0,2 п л )

17 Zaharov Е A, Abramov V Р, Kashintscva V , Mashmtsov Е A Information on the Population Distribution ot Tula for Analysing the Influence of the Ecological Situation on the Inhabitant!,' Health //"Ecological Congress International Journal", Kansas Stale University, Manhattan, Kansas, USA, Vol 1, Num 4, February, 1998, p 47-53 (0,44 п л '0,15 п л)

18 Соколов ЭМ, Качурин HM, Кузнецов АЛ, Машинцов ЕА, Лебедевым, Коряков ЛЬ Методика оценки качества жизни, населения отдетьных территорий, по эколо1 ическому фактору /Проблемы профилактической медицины ИГСЭНвТО Сборник статей Выгт 2(9-10),Тула, 2000, с 32-41 (0,625 п л /0,4 п л )

19 Машинцов Е А Разработка комплексных критериев оценки экологического состояния территории г Тулы //Дис к т п , 1улГУ, 2000, -230 с (14,375п л)

20 Кузнецов А А , Фейгин С Д, Лебедев А М, Коряков A F , Машинцов F А Методика оценки экологического состояния территорий / Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности Сборник трудов Междунар экологического конгресса 14-16 июня 2000 г Т 1 / Под ред ПИ Иванова - СПб Ьалт Гос Гехн ун-т, 2000 - С 92-95 (0 25 п л)

21 Карпентер Д, Машинцов ЬА Комптексная оценка факторов, формирующих забо юваемость раком легких и жгтудка у жителей г Гуды // 1езисы доклада на семинаре "По пробтемам качества питьевой воды п здоровья населения 'Harvard School of Public Health, Boston, Massachusetts, USA, 2000 pp 257-265 (0,56 п г '0,4 it л )

22 Карпова И В , Машинцов Е А, Сергеев А В Построение тематических карт заболеваемости по Туле в ГИС-постановке // 8-ой международный эколо!ическии симпозиум,! Екатеринбург, Институт промыит 1снной эколо; ии УрО РАН, 2000 с 318321 (0,25н т/0,2 пл)

23 Чуканов В Н , Ползик 1. В , Машинцов Г- А Факторы риска онкологических заболеваний (обзор литературы) // Проблемы профилактической медицины Со иагей ЦГ Ol I в 10 Вып 2 (9-10), Ту та, 2000, с 73-83 (0,69 л л /0,2 п л )

24 Карпова ИВ, Машинцов ЕЛ, Ломовцев АЭ Оценка влияния качества питьевой воды на здоровье жите тем г Тулы - II Российские толстовские юношеские всгречи-чтения, под ред 11М Савельева, Гу ia РИФ "Инфра", 2001 с 3-57 (0,31 ri л /0,2 п ч)

25 Карпова ИВ, Машинцоа ЕА, CepiecB Л В Вчияиие функционирования автозаправочных станции на заболеваемость населения П Сб научных тр но маг-лам III Всероссийской конференции "Геоинформационные технологии в решении региональных проблем", Тула, 1 улГУ, 2001, с 44-47 (0,25 п л /0,15 п л )

26 Васильев В П, Кузнецов А А, Машинцов С А, Яковлев A L Математическая модель жизненного цикла организма человека // Геоинформационные технотогии в решении региональных проблем Сборник научных трудов по материалам 3-ей Всероссийской конференции, Тула, ТулГУ, 2001, с 82-95 (0,875 п л /0,6 п л)

27 Карпова ИВ, Машинцов ЕА, Фатуев В А Методологические основы оценки качества жизни населения г Тулы // Тульский экологический бюллетень - 2002, Выпуск 2, Администрация Тульской области, Гула, 2002, с 71-78 (0,5 ил /0,4 гг л )

28 Карпова ИВ, Машинцов ЬА Заболеваемость населения г Тулы по нозологиям в ГИС-постановке // Тульский экологический бюглетень - 2002, Выпуск 2, Администрация Тульской области, Тула, 2002, с 79-89 (0,69 п л /0,5 п л)

29 Машинцов ЬА К вопросу математического моделирования жизненного цикла организма человека // Геоинформационные технологии в решении региональных проблем- Сборник трудов под обшей редакцией дтн, проф Качурина ИМ, Министерство образования РФ, РАН, ТулГУ Москва-Гула, 2002, с 195-204 (0,625 п л )

30 Машинцов Е А Постановка задачи о моделировании жизненного цикла организма человека с учетом влияния внешних и внутренних факторов старения // Геоинформационные технологии в решении региональных проблем Сборник трудов под обшей редакцией дтн, проф Качурина Н М, Мин образования РФ, РАН, ТулГУ, Москва-Тула, 2002, с 204-217 (0,875 гы)

31 Короткова А А, Машинцов LA Влияние техногенного загрязнения на энтомофауну урбанизированных экосистем Объединенный научный журнал №35(58), 2002, с 65-67 (0,19 п л ,0,1 п л)

32 Машинцов F А, Яковлев А Е Постановка задачи о моделировании жизненного цикла организма человека // Экологические проблемы Тульского региона Научно-практическая конференция Сборник трудов под общей редакцией дтн, проф Володина Н И , Администрация Тульской области, ТулГУ, Союз научных и инженерных общ-ных объединений ТО, 1ула, 2002, с 116-126 (0,69 п л /0,4 пл )

33 Казанцев В С , Ползик С В , Машинцов Е А Оценка влияния качества питьевой воды на здоровье жителей г Туты // 13 Международный симпозиум «Международный год воды - 2003»,Тезисы докладов, Австрия, Вена, (29 03 03-05 04 03), с 97-103, (0,44 п л У0,15 ил)

34 Машинцов Е А Эмерджентлость в основных экологических проблемах качества жизни (на примере населения г Тулы в 1993-2004 гг) ИГ1У им В А Трапезникова РАН семинар «Моделирование популяционных процессов» под руководством дтн В И Новосельцева и дф-мн А И Яшина, 3,5Мб (г Москва, 14 10 2005 i) уаууг copmodel narod ти/mdex htm#mpidrs

35 Машинцов ЪЛ , Кривонос Л А Оценка социально-экологической ситуации в г Туле с использованием геоияформационных технологий методами нейронных сетей Академия горных наук Геотехнология и защита окружающей среды №1, 2006г, с 54-65 (0,75 п л /0,5 п л )

36 Машинцов ЕА, Яковлев АС Системный подход к количественной оценке здоровья в задачах управления здоровьем населения отдельного peí иона 'I езисы доклада

на 3-сй международной конференции но проблемам управления, ИГ1У им В А Трапезникова РАН тЦ 154, 20-22 июня 2006 г (0,0625 п л /0,04 п л )

37 Машинцо» ПА, Яковов АС Кошчомвенная оценка здоровья населения в экологически-неблагополучных условиях среды обшания Тезисы доклада на Всероссийской конференции "Эко киия человека, гигиснаи медицина окружающей среды на рубеже веков состояние и перспективы развития", ГУ НИИ «Эколоши человека игшиены окружающей среды им АН Сысина», РАМН, Москва, 12-13 октября 2006 г с 586-590, (0,3 п л/0,2 п л )

Изч ляп ЛР № 0203СЮ от 12 02 97 Подписано в печать 10 04 07 Формат б>чаги 60*84 '/16 Буча!а офсетная Уел пгч л 2 3 Уч-изд л 20 Тираж 100 экз Заказ 016

Тульский юсударстренный университет 300600 г Тула, просп Ленина, 92

Отпечатано в Издательстве. Г\.|ГУ 300600,1 1таа уи Ьоллиьа, 151

Содержание диссертации, доктора технических наук, Машинцов, Евгений Арсеньевич

Введение.

Глава І Предварительный анализ экологической ситуации и состояния здоровья населения города Тулы с целью оценки экологического статуса территории города.,.,,.

1.1. Приоритетные источники воздействия на окружающую среду

1.1.1. Характеристика промышленных предприятий г. Тулы.

1.1.2. Условия водопользования г. Тулы.

1.2. Атмосфера.,.

1.3. Загрязнение снегового покрова.,.

1.4. Почва.

1.5. Поверхностные воды.

1.6. Питьевая вода.

1.7. Радиоактивное загрязнение.

1.8.Состояние здоровья населения города Тулы.

Глава 2 Санитарная демографическая характеристика города Тулы.

2.1. Токсическое действие основных загрязняющих веществ атмосферного воздуха города Тулы.

2.1.'і. Пыль.

2.1.2. Кобальт.

2.1.3. Окись углерода.

2.1.4. Марганец.

2.1.5. Хром.

2.1.6. Свинец.

2.1.7. Мышьяк.

2.1.8. Фенолы.

2.1.9. Бензол, толуол, ксилол.

2.1.10. Аммиак.

2.1.11. Сероводород.

2.1.12. Сернистый ангидрид.

2.1.13. Бенз/а/пирен.

2.2. Сравнительный анализ состояния здоровья населения города Тулы.

2.2.1. Характеристика состояния здоровья населения г. Тулы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Оценка влияния экологических факторов окружающей среды на состояние здоровья населения антропогенно-нагруженных территорий на базе системного подхода"

Актуальность темы. Изучение антропоэкосистем преследует определённые цели, которые на основе теории систем можно сформулировать следующим образом:

• выделение конкретной системы из множества других объектов;

• изучение структуры системы;

• изучение поведения системы;

• прогнозирование поведения системы;

• управление системой.

При этом необходимо принимать во внимание, что антропоэкоеистемы обладают определённой устойчивостью, которая может быть нарушена неадекватными действиями руководителей, самого населения, внешних сил.

Знания, получаемые об антропоэкосистеме путём анализа и оценки процессов, происходящих во всей антропоэкосистеме и в отдельных её элементах, позволяют выделить системообразующие элементы, достигая большинства поставленных целей. Они делают реальным прогноз поведения системы. Прогноз, в свою очередь, намечает пути управления, если не всей системой, то отдельными её элементами, что приводит к возможности реализации задачи оптимизации всей системы.

Решение проблемы управления устойчивого развития городов и городских урбанизированных экосистем биогеоценоза, требует системного управления экологическими процессами методами иерархического моделирования системы при условии сохранения её целостности. Устойчивость различных экосистем, включая урбанизированные, стала предметом моделирования, прогнозирования и управления - актуальной междисциплинарной задачей.

Цели и задачи. Целью работы является оценка влияния экологических факторов окружающей среды на здоровье населения по показателю продолжительности жизни (индивидуума, популяции) с учетом особых (неаддитивных) свойств системы «Человек - среда обитания» и возможностью принятия (оценки качества принятых) управленческих решений.

Для достижения этих целей необходимо решить следующие задачи:

-провести анализ окружающей среды, включающей в себя: характеристику промышленных предприятий, являющихся приоритетными источниками воздействия на окружающую среду города; оценку загрязнения атмосферного воздуха; экологического состояния почв; качественную характеристику поверхностных вод; оценку состояния питьевого водоснабжения; анализ радиационной обстановки в городе и оценку состояния здоровья населения города;

-провести сравнительный анализ состояния здоровья населения г. Тулы с территориями г. Алексин Тульской области, г. Елец Липецкой области и с соответствующими средними показателями РФ;

- оценить роль различных факторов в развитии злокачественных новообразований (ЗН) легких "и желудка у жителей г. Тулы и предложить конкретные меры для снижения заболеваемости ЗН;

- оценить влияние загрязнителей питьевой воды и атмосферного воздуха на здоровье населения г. Тулы и предложить конкретные меры для снижения заболеваемости;

- разработать базовую системную математическую модель жизненного цикла организма человека с учётом факторов экологического загрязнения среды обитания; разработать компартментальные модели типовых сценариев жизненного цикла человека (естественного, генетически предопределенного) в произвольных условиях обитания и в экологически неблагоприятной среде;

- оценить возможность применения математической модели В.Н. Новосельцева физиологического комплекса организма человека при моделировании системы «Человек - среда обитания»;

- разработать методику количественной оценки здоровья населения на базе созданной системной математической модели жизненного цикла организма человека (прямая, прогнозная и обратная задачи) с использованием геоинформационных технологий и апробировать её.

Идея работы. Оценка эмерджентности системы «Человек - среда обитания» по показателю ожидаемой продолжительности жизни осуществлялась на синергетической основе иерархии упрощённых математических моделей данных и систем, приведшей к разработке базовой системной математической модели жизненного цикла организма человека. Причинно-следственный вектор результатов анализа формируется в подсистемах, характеризующихся в течение длительного времени (1993-2004 гг.) распределёнными показателями загрязнения окружающей среды и состояния здоровья населения территорий крупного антропогенно-нагруженного города (г. Тула) за счет использования аппарата многомерной статистики, качественной теории дифференциальных уравнений, теории искусственного интеллекта на базе ГИС-технологий.

Объект исследования. Объектом исследования является система: «Человек - среда обитания» с выделением взаимодействия элементов по критерию ожидаемой продолжительности жизни (ОПЖ) населения отдельных территорий г. Тулы.

Предмет исследования. Предметом исследования является структура причинно-следственных связей, в системе «экологическая составляющая окружающей среды - здоровье населения», знание которых необходимо для решения задач снижения воздействия экологических факторов на здоровье населения:

1. Выявление причин повышенной онкозаболеваемости в г. Туле.

2. Оценку влияния качества питьевой воды и атмосферного воздуха на заболеваемость, смертность и ОПЖ населения г. Тулы.

3. Построение базовой системной математической модели жизненного цикла организма человека с учетом качества экологической составляющей и её проверку в проблеме: «экологическая составляющая окружающей среды - здоровье населения»» для количественной оценки здоровья населения по критерию ОПЖ на отдельных территориях г. Тулы.

Научно-методическая база исследования. Труды отечественных и зарубежных ученых в области изучения различных аспектов системы «экологическая составляющая окружающей среды - здоровье населения», в частности-труды ГУ НИИ Экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН, Гарвардской школы общественного здравоохранения, Бостон, США; нормативные материалы, отражающие систему показателей качества жизни и здоровья в материалах государственной и муниципальной статистики.

Методика исследования базируется на принципах системного подхода, реализованного:

1. современной технологией обработки данных и знаний;

2. методами математического моделирования, используя два основных направления:

3. модели данных и модели систем;

4. методами качественной теории обыкновенных дифференциальных уравнений;

5. методами многомерного статистического анализа;

6. программными средствами построения системы интегрированного анализа и синтеза данных и систем для решения многомерных задач.

Научная новизна заключается в:

- доказательном выявлении роли комплексов экологических факторов ОС в возникновении злокачественных новообразований (ЗН) легких и желудка у жителей г. Тулы и разработке конкретных мер снижения уровня их заболеваемости ЗН;

-оценке влияния качества питьевой воды и атмосферного воздуха на здоровье населения г. Тулы и разработке конкретных мер снижения заболеваемости;

-разработке компартментальной модели типовых сценариев жизненного цикла человека (естественного, генетически предопределенного) в экологически неблагоприятной среде;

- построении математической модели физиологического комплекса организма человека: оценке возможности применения её в моделировании системы «Человек - среда обитания»;

-проведении качественного исследования базовой системной математической модели; подтверждении гипотезы о наличии у математической модели свойств, специфичных для биосистем: поддержания гомеостаза внутри живой системы;

-разработке базовой системной математической модели жизненного цикла организма человека с учётом факторов экологического загрязнения среды обитания;

-разработке методики количественной оценки здоровья населения на базе созданной системной математической модели жизненного цикла организма человека (прямая, прогнозная и обратная задачи) с использованием геоинформацио ИНЫХ технологии.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: построением иерархии упрощённых моделей в большой системе «экологическая составляющая окружающей среды - здоровье населения»»: впервые на основе более 900 элементов территории города размерностью 500x500 м2 (дискрет) каждый, с семью базами обобщенных данных, нижеследующей исходной размерностью баз данных: населения города (900 дискрет х 6; 535000 чел.); недвижимости (~ 25 000 жилых зданий); жилищно-коммунальных условий проживания (-150000 квартир. хЗОпараметров); качества питьевой воды (-750 дискрет х 17 элементов); аэрозольного загрязнения воздуха (-750 дискрет х 12 элементов 5 мкг/м ]); заболеваемости (-490000 чел. х 20 нозологий); смертности за периоды с 1993по 1997гг. и с2000 по 1кв.2004гг. обсуждением и одобрением на международных и всероссийских конференциях положительными экспертными заключениями и отзывами органов исполнительной власти г. Тулы, где проводился эксперимент по отработке методических положений; результатами практического применения методики оценки здоровья на примере г. Тула и сопоставительного анализа с данными статистики.

Практическая значимость заключается в разработке «Методических положений по оценке системы «экологическая составляющая окружающей среды - здоровье населения». Методика впервые позволяет решать управленческие задачи муниципальным службам: обеспечивает принятие решений по перспективному и оперативному управлению дискретами города с учетом глобального критерия - ОПЖ населения; моделировать эффективность и оценивать качество принимаемых решений администрацией города. составлять тематические карты по поддержке принимаемых решений. Внедрение и апробация результатов исследования. Основные научные и практические результаты диссертационной работы реализованы в виде комплекса программных средств методики оценивания влияния экологической составляющей окружающей среды на здоровье населения, которые многократно апробированы на примере г. Тулы для каждого дискрета территории.

Разработанные критерии экологического состояния территорий, разработанные базы данных "и программные средства используются в учебном процессе Тульского государственного университета. Основные положения диссертационной работы:

1. Докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на: •семинаре "Экология/ Экономика. Информатика"-ХХШ школа-семинар "Математическое моделирование в проблемах рационального природопользования". Ростовский госуниверситет, Новороссийск, 1996г.;

•международном конгрессе и выставке «Экологические проблемы больших городов: инженерные решения». Москва, 14-17мая 1996г. •международной конференции «Безопасность крупных городов». Москва, 2-4.04.96

•всероссийской конференции «Атмосфера и здоровье человека».г. Санкт-Петербург, Государственная педиатрическая медицинская академия, 2324 июня 1997 г.;

•территориальной конференции "Оценка качества жизни населения г. Тулы". Управа г. Тулы. 16-18 марта 1998г.; •международном семинаре «По проблемам качества питьевой воды и здоровья населения». Гарвардская школа общественного здравоохранения. Бостон. Массачусеттс. США. 19-26.02. 2000г.; •международном семинаре "Информационно-консультационная поддержка органов местного самоуправления РФ". Москва, Гл. тер. управление аппарата Президента РФ, 10.07.2000г.;

•III Всероссийской конференции "Геоинформационные технологии в решении региональных проблем" (г.Тула, 2001 г.);

•семинаре "Моделирование популяционных процессов". ИПУ РАН (г. Москва, 2005г) у,гуу->¥.рортоёе1.пагоё.га/тёех.111т#тр1(1г5; •семинаре в Институте биохимической физики им. Н.М. Эммануэля РАН, Москва, 2006;

•3-ей международной конференции по ПРОБЛЕМАМ УПРАВЛЕНИЯ. ИПУ РАН, секция С1 «Управление в медико-биологических системах», Москва, 20-22.06.06г.;

•всероссийской конференции "Экология человека, гигиена и медицина окружающей среды на рубеже веков: состояние и перспективы развития", ГУ НИИ «Экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина», РАМН, Москва, 12-13.10.06г.

2. Разрабатывались и адаптировались в девяти научно-исследовательских работах, проводимых Администрацией г. Тулы совместно с Институтом промышленной экологии УрО РАН (Екатеринбург), РАГС при аппарате президента РФ (Москва), НИИ "Атмосферы" (Санкт-Петербург), "Аэрогеофизика" (Москва);

Наиболее важные положения, выносимые на защиту:

1. Методология построения иерархии упрощённых базовых математических моделей данных и/или систем при оценке влияния экологической составляющей окружающей среды на здоровье населения.

2. Методы выявления роли различных факторов в развитии злокачественных новообразований (ЗН) легких и желудка у жителей г. Тулы.

3. Влияние качества питьевой воды и атмосферного воздуха на здоровье населения г. Тулы.

4.Базовая системная математическая модель жизненного цикла организма человека с учётом факторов экологического загрязнения среды обитания.

5. Верификация качественного исследования модели В.Н. Новосельцева физиологического комплекса организма человека.

6. Подтверждение гипотезы о налички у модели свойств, специфичных для биосистем: поддержания гомеостаза внутри живой системы.

7. Теоретическое обоснование методики количественной оценки здоровья населения на базе созданной системной математической модели жизненного цикла организма человека (прямая, прогнозная и обратная задачи) с использованием геоинформационных технологий.

Данные о структуре и объёме диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из 5 глав, изложенных на 350 страницах машинописного текста, содержит 143 иллюстрации, 86 таблиц, список литературы из 201 наименований.

Сведения о публикации результатов исследования в научной печати. По результатам выполненных исследований опубликовано 37 печатных работ, в том числе: 2 монографии, 6 публикаций без соавторов, 9 статей в рекомендуемых ВАК журналах.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Машинцов, Евгений Арсеньевич

Основные выводы, научные и практические результаты:

1. Разработана универсальная методология построения иерархии упрощённых системных моделей на основе базовых математических моделей данных и/или систем, позволяющая оценивать влияние экологической составляющей окружающей среды на здоровье городского населения в геоинформационной постановке.

2. Получена комплексная оценка факторов, формирующих заболеваемость раком лёгких и желудка у жителей г.Тулы, и предложены конкретные меры для снижения заболеваемости.

Впервые показано, что

• при одновременной нормализации таких факторов, как: профессиональная экспозиция к канцерогенным веществам, курение, хронические заболевания органов дыхания, частота рентгеновских обследований, качество питьевой воды и загрязнение атмосферного воздуха свинцом, можно достичь снижения 65% случаев онкологических заболеваний легких.

• комплексно-одновременное проведение таких мер, как: предупреждение и своевременное лечение предраковых заболеваний желудка, прекращение профессионального контакта с канцерогенными веществами на заводах г. Тулы, снижение до уровня ПДК атмосферного воздуха кадмием и отказ от курения способно привести к снижению заболеваемости ЗН желудка в городе на 45%.

3.Исследовано влияние загрязнителей питьевой воды и атмосферного воздуха на здоровье населения г. Тулы, предложены конкретные меры для снижения заболеваемости. Доказано, что основным фактором, влияющим на состояние здоровья населения, является качество питьевой воды (целесообразно снижение жесткости питьевой воды и/или содержания в ней сульфатов, железа и стронция до допустимых значений), что подтверждается результатами исследований, выполненных разными методиками, на разном материале и в разное время.

4. Разработана базовая системная математическая модель жизненного цикла организма человека с учетом влияния выявленных закономерностей экологического загрязнения среды обитания (индивидуума и/или популяции) антропогенно-нагруженных территорий, позволяющая оценивать параметры гомеостаза живого организма и ожидаемую продолжительность жизни.

5. Проведено качественное исследование базовой системной математической модели жизненного цикла организма человека, которое впервые подтвердило гипотезу о наличии у математической модели свойств, отвечающих специфике биосистем: поддержание гомеостаза внутри живой системы.

6. Разработана и испытана методика количественной оценки здоровья населения на базе созданной системной математической модели жизненного цикла организма человека (прямая, прогнозная и обратная задачи) с использованием ГИС технологий.

Заключение

На основании выполненных экспериментальных и теоретических исследований решена актуальная научная проблема оценки влияния экологических факторов окружающей 'среды на состояние здоровья населения высокоурбанизированных территорий на синергетической основе иерархии математических моделей данных и систем, разработана базовая системная математическая модель жизненного цикла организма человека, включающая факторы влияния загрязнения среды обитания (на уровне индивидуума и/или популяции) и закономерностей принятия научно-обоснованных управленческих решений по обеспечению устойчивого развития человеческого общества и окружающей среды.

Библиография Диссертация по биологии, доктора технических наук, Машинцов, Евгений Арсеньевич, Тула

1. Литература к главе 2

2. Здоровье населения России "и деятельность учреждений здравоохранения в 1994 г. (Статистические материалы), М., 1995 г.

3. Медицинское обслуживание населения Российской федерации в 1994 г. (Статистический сборник), М., 1995 г.

4. Здравоохранение в Российской федерации, (Статистический сборник). М., 1996 г.

5. Здравоохранение в Российской федерации. (Статистический сборник)., М., 1994 г.

6. Государственный доклад о состоянии здоровья населения Российской федерации в 1994 г.//Здравоохранение Российской федерации, 1996 г., N 3,4.

7. Проблемы организации онкологической помощи на современном этапе. // Вопросы онкологии, 1995, Т.41, 2, с. 11-18.1. Литература к главе 3

8. Аркадьев А.Г, Браверман Э.М. Обучение машин классификации объектов.- М.: Наука,- 1971.- 192 с.

9. Белецкий Н.Г. Применение комитетов для многоклассовой классификации

10. Численный анализ решения задач линейного и выпуклого программирования. Сб.науч. тр. Свердловск: УНЦ АН СССР.- 1983.-С. 156-162.

11. Блинов H.H., Волков Д.П. /У Вопр. онкол.- 1990.- № 6.- С.653-660.

12. Бритвин A.A., Шилудин П.П. Малигнизированные язвы желудка // Хирургия.- 1984.- №9.-С.60-63.

13. Бутов Ю.П. Хронический гастрит и рак желудка//Арх. пат. 1979. - №3.-С.71-76.

14. Вихляева Т.В. Современные подходы к лечению полипов желудка // Опухоли желудочно-кишечного тракта / под ред.А.А.Клименкова и В.И.Кныша.- М., 1983.- С.38-45.

15. Государственный доклад о состоянии здоровья населения Российской Федерации в 1996 г.//Здравоохр.РФ.- 1998,- №4.-С.З-21.

16. Губернский Ю.Д., Дмитриев М.Г. Комплексная гигиеническая оценка влияния на население химических факторов в условиях жилой среды // Гиг. и сан.- 1987.- №4.- С.24-27.

17. Двойрин В.В., Старинский В.В., Трапезников H.H. Информационное обеспечение планирования и оценки Российской противораковой программы,- М.:ОНЦ РАМН.- 1992.-155 с.

18. Ю.Дикун П.П., Красницкая Н.Д., Левитина Э.Г. и др. Содержание 3,4-бензпирена, твердых частиц, окиси углерода и окислов азота в продуктахсгорания сжиженных газов в кухонных газовых плитах // Гиг. и сан. -1970. -№9.-С.12-16.

19. П.Дильман В.М. Эндокринологическая онкология/ Изд.2.- JL: Медицина.-1983.- 407 с.

20. Добрынин В.А. Вопросы патогенеза рака легкого.- В кн.:Рак легкого / под. Ред. Б.Е. Петерсона.- М.- 1971.- С. 105-115.

21. Долл Р., Пито Дж. Причины рака.- Киев: Наукова думка.- 1984.- 251 с.14.3аридзе Д.Г., Земляная Г.М. Роль загрязнения атмосферного воздуха вэтиологии рака легкого // Экспер. онкол. 1987.- №5.- С.7-13.

22. Ильницкий А.П. Первичная профилактика рака// Противораковая борьба и профилактика злокачественных новообразований. Сер. Онкология. , Т.22//М.: ВИНИТИ, 1991.- С.5-81.

23. Казанцев B.C. Задачи классификации и их программное обеспечение.- М.: Наука,- 1990.- 135 с.

24. Камалиев М.А., Сибурина Т.А. Теоретические и организационные проблемы первичной профилактики основных хронических неинфекционных заболеваний в СССР и за рубежом// М.: ВНИИМИ.- 1998.- 66 с.

25. Киреева И.С. О задачах и методических подходах к гигиеническому изучению канцерогенов в атмосферном воздухе // Гиг. и сан. 1982.- №6.-С.10-13.

26. Кириллова P.A. Применение методов математического анализа при формировании групп повышенного риска по раку желудка // Вопр. онкол.1982.- Т.28, №2.- С.97-100.

27. Клименков A.A., Патютко Ю.И. Губина Г.И. Опухоли желудка.- М.: Медицина,- 1988.- С.59-61.

28. Конышев В.А.// Вопр. питания.- 1987.- №3.- С.4-9.

29. Лежнин B.JI. Проогнозирование индивидуальной предрасположенности к развитию злокачественных новообразований легких, желудка и молочной железы у жителей промышленного города// Автореф . дис. канд. мед. наук.- С-Петербург.- 1995.- 31 с.

30. Лихачев А.Я. Роль репарации ДНК в канцерогенезе// Вопр. онкол.- 1987.-Т.ЗЗ, №1.- С.3-11.

31. Мазуров Вл.Д. О построении комитета системы выпуклых неравенств // Кибернетика. Киев.- 1967.- №2.- С.64-67.

32. Мельников P.A., Бурьянов Н.С., Корхов В.В. Дифференциальная диагностика малигнизированных и хронических язв желудка // Вестн. Хир.1983.- № 6. С.33-37.

33. Милославский И.М., Куцый A.C., Дышлевая Л.Н. Формирование групп риска по раку желудка // Клин, онкол. 1981.- №1.- С. 12-13.

34. Миллер А.Б. Подходы к противораковой борьбе в Канаде // Вопр. онкол.-1988.-Т.34, №2.- С.131-140.28,Оганов Р.Г., Халитов P.A., Жуковский Г.С. К здоровой России .- М., 1994,- 80 с.

35. Погосянц Е.Е. Некоторые аспекты генетики опухолей человека // Вопр.онкол. 1978.-Т.24, №9.-С. 15-19.

36. Ползик Е.В., Казанцев B.C., Насыбуллина Г.М., Якушева М.Ю. "Кыш-тымская" авария и её влияние на здоровье населения Свердловской области." Екатеринбург.- 1998.- 182 с.

37. Пушка П. Вартиайнен Э., Туомилето Я., Ниссинен А. Профилактика неинфекционных заболеваний на коммунальном уровне: 25-летний опыт проекта Северной Карелии в Финляндии// Профилактика заболеваний и укрепление здоровья.- 1998, №4.-С, 27-29.

38. Рахлин Н.Т., Смирнова Е.А. Электронная микроскопия в диагностике мелкоклеточного рака легкого // Вопр.онкол. 1985. - №10.- С.36-38.

39. Савочкина И.В., Лихачев А.Я. Теоретические основы и возможные пути прогнозирования индивидуальной чувствительности к канцерогенному действию ПАУ// Вопросы онкологии.- 1989.- Т.35, № 4,- С.407-415.

40. Сайц И.Ф., Князев П.Г. Молекулярная онкология// JL: Медицина.- 1986.352 с.

41. Случевский И.И. Изменение характера патологии// НТР, здоровье, здра-воохранение/Ред. А.Ф.Серенко, О.А.Александров.- М.: Медицина, 1984.-С.110-131.

42. Смулевич В.Б., Соленова JI.T., Белякова C.B. Заболеваемость и смертность от злокачественных новообразований// Итоги науки и техн. Онкология.- 1988.- ВИНИТИ.- 200 с.

43. Стуконис М.К. Эпидемиология и профилактика рака.- Вильнюс.: Мокс-лас.- 1984.- 164 с.

44. Стуконис М.К. Основные аспекты эпидемиологии рака: Автореф дисс. .док.мед.наук/ Всесоюзн .онкол.научн.центр.-Москва.-1989.-54 с.

45. Томатис Л. Идентификация факторов онкологического риска и возможности профилактики рака // Вопр.онкол. 1987.- Т.ЗЗ, №12.- С.3-12.

46. Трахтенберг А.Х. Рак легкого // М.: Медицина.-1987.-304 с.

47. Турусов B.C. Роль экзогенных и эндогенных факторов в возникновении опухолей человека // Архив патологии.- 1983.- Т. 15, №2.-C.3-13.

48. Хонелидзе Г.Б. Группы повышенного риска заболеваемости раком желудка и эффективности диспансеризации // Вопр. онкол. 1982.- №6.- С.62-68.

49. Чаклин A.B., Середа Г.Н. // Итоги науки и техники. ВИНИТИ. Мед. география.- 1989.- Т.15.- С. 163-208.

50. Чудина А.П., Михельсон В.М. Онкогенетические синдромы: клиника, диагностика, профилактика. // М.: НПО "Союзмединформ".- Серия: Онкология.- 1989.- №2.- 66 с.

51. Шабад Л.М. Предрак в экспериментально-клиническом аспекте.-М. Медицина.- 1967.- 384 с.

52. Шабад Л.М. Эволюция концепций бластомогенеза.//М.: Медицина.-1979,- 286 с.

53. Шалак Н.И. Радиационно-гигиеническое значение радона в жили-щах//Гиг. и сан.- 1986.-№10.-С.48-51.

54. Шандала М.Г., Антипенко Е.Н., Ковешникова И.В. Возможные подходы к гигиеническому нормированию микроволн с учетом результатов цитоге-нетических исследований//Гйг. и сан. 1987.- №7.- С. 19-22.

55. Янышева Н.Я., Киреева И.С., Черниченко И.А. и др. К вопросу об определении реальной аэрогенной нагрузки канцерогена (на примере бенз(а)пирена) на население//Гиг. и сан. 1986.- №3.- С. 13-16.

56. Andelman J.B. Human exposures to volatile halogenated organic chemicals in indoor and outdoor air // Environm.Hlth. Persp.- 1985.- N 63.- P.313-318.

57. Anisimov V.N. Carcinogenesis and Aging. V.I.// Boca Raton.Florida:CRC Press Inc. 1987.

58. Auerbach O., Garfmkel L., Parks W.R. Scar cancer of the lung// Cancer- 1979.-Vol.43, N 2.- P.636-642.

59. Berenblum J. Carcinogenesis as a biological problem//NY:North-Holand Publ.Company.-1974

60. Bernet F.M. The concept of immunological surveil-lance//Progr.Exp.Tumor.Res. 1970.-V.13.- P.l-27.

61. Bishop J.H. Cellular oncogens and retroviruses//Am.Rev.Biochem.- 1983,-V.52.-P.301-354.

62. Cartwright R.A., Glasham R.W., Rogers N.Y. Role of N acetiltransferase phenotype in bladder carcinogenesis and pharmacogenetic epidemiological approach to bladder cancer // Lancet- 1986.- Oct., N 16.- P.842-845.

63. Cunsolo A., Zannini E., Gririoni W. et al. Polipi e cancero gastrico. Nostra esperienza su 133 casi // Minerva chir. 1981.- Vol.36, N 10.- P.691-694.

64. Demirer Т., Icli F. et al. Diet and stomach cancer incidence. A case-control study in Turkey// Cancer.- 1990,- V.65, N 11.- P.2344-2348.

65. Duda R.O., Hart P.E. Pattern classificateion and scene analysis//A Wiley interscience publication. John Wiley&Sons. New York London - Sydney -Toronto, 1973.

66. Edling Ch., Kling H., Axelson O. Radon in homes a possible cause of lung cancer // Scand. J. Work Environm.- 1984. - Vol. 10, N1.- P.25-34.

67. English D.R., Rouse I.L., Xu Zhong et al Cutaneous malignant melanoma and fluorescent lighting//J.Nat.Cancer Inst- 1985.-Vol.74,N 6.-P.1191-1197.

68. Epstein J.H. Animal models for studying photocarcinogenesis//Models Derma-tol.-1986.-Vol.2.-Basel е.а.-Р.ЗОЗ.

69. Fereira N., Savietto P., Miranda D. Lesoes pre-cancerosas associadas a gastrite cronica e a ulcera peptica gastrica// Arg. Gastroenterol. 1982.- Vol.19, W.P.I 69- 174.

70. Fleiss J.L. Statistical methods for rates and proportions// John Wiley& Sons. New York Chichester - Brisbane - Toronto - Singapore.

71. Gahmberg C.G., Sekki A., Kosunen T.I. et al. Induction of aril hydrocarbon hydroxilase activity and pulmonary carcinoma // Int. J. Cancer.- 1979.- V.23.-P.302-305.

72. Grespy V., Munoz N. Gastric pre-cancer states // Gastric Cancer/ Proc. Int.Symp. Birmingham, 1980.- Oxford ., 1981.- P.65-75.

73. Granstein R.D., Sober A J. Current conceptis in ultraviolet carcinogene-sis//Proc.Soc.exp. Biol.Med.-1982.-Vol. 170, N2.- P. 115-125.

74. Hamperl H. Praecancerose und Carcinoma in situ//Handbuch der Allgemeinen Pathologie/Ed.E.Grundmann. Berlin.- 1974.-Bd. VI/5.- S.351-415.

75. Hanssen H.P., Agarwal P., Goedde H.W. Association of N-acetyltransferase polymorphism and environmental factors with bladder carcinogenesis. Study in a North German population // Eur. Urol.- 1985.- N11.- P.263-266.

76. Haut R. Narbenkrebs der Lung.- Leipzig.- 1973.

77. Higginson J., Muir C. Environmental carcinogenesis and limitations to cancer control// J. Nat. Cancer Inst. 1979.- Vol.20, N 63.- P. 1291-1298.

78. ARC monographs on the evaluation of the carcinogenic risk of chemicals to humans. Tobacco smoking. Lyon, IARC.- 1986.- 38.- 421 p.

79. IARC monographs on the evaluation of the carcinogenic risk of chemicals to humans. Alcohol drinking. Lyon, IARC.- 1988.- 44,- 416 p.

80. ARC monographs on the evaluation of the carcinogenic risk of chemicals to humans. Overall evaluation of carcinogenicity: An updating of IARC monographs volumes 1 to 42 Suppl. 7. -Lyon, IARC.- 1987.- 440 p.

81. ARC monographs on the evaluation of the carcinogenic risk of chemicals to humans. Some industrial chemicals and dyestuffs. Lyon, IARC.- 1982.- 29.-P.345-389.

82. IARC monographs on the evaluation of the carcinogenic risk of chemicals to humans. Asbestos.- Lyon, 1977.-14.-106 p.

83. Kellermann G., Shan C.R., Luyten Kellermann M. Aryl-hydrocarbon hydrox-ilase inducibility and bronchogenic carcinoma // New-Engl. J.Med. - 1973.-V.289.- P.934-937.

84. Kossenko M.M., Degteva M.O. Cancer mortality and radiation risk evaluation for the Techa river population// The Science of the Total Environment.- 1994.-V.142.- P.73-89.

85. Kritchevsky DM Cancer.- 1988.- Vol.62, N 8, Suppl. P.1839-1843.

86. Lower G.M. N-acetyltransferase phenotype and risk in individual urinary bladder cancer: approaches to high risk group. // In: Toxicology and Occupational Medicine. Ed. Deichmann W.B. New-York: Elsevier North Holland, Inc. -1979.- P.209-219.

87. Matthews M.J., Gordon P.R. Morphology of pulmonary and pleural malignancies // In: Lung cancer / Ed. MJ.Straus. New-York.- 1977.- P.49-68.

88. Mattig H., Mahnke W. Lokalisierter Morbus Menetrier und Magenkarzinom // Dtsch. Z. Verdau.- u. Stoffwechelkr. 1984.- Bd.44.- S.67-76.

89. Meara J., Mc Pherson K., Roberts M. et al. Alcohol, cigarette smoking and breast cancer//Brit.J.Cancer.-1989.-V.60,N 1.-P.70-73.

90. Meyer J.A. Effect of histologically verified TNM stage on disease control in treated small cell carcinoma of the lung// Cancer.- 1985.- Vol.55, N 8.- P. 1747 1752.

91. Muir C.S. Etiology of cancer // Accomplishments in cancer research/ Eds. J.G.Fortner a. J.A.Rhads., Philadelphia.- 1986.- P.108-121.

92. Nagayo T. Histological diagnosis of biopsied gastric mucosae with special of to that of borderline lesions / In: Early gastric cancer., Baltimore.- 1971.-P.245-256.

93. Nagayo T. Microscopical cancer of the stomach a study of histogenesis of gastric carcinoma// Int. J. Cancer.- 1975.- Vol.16, N 1.- P.52-60.

94. Nagayo T. Precursors of human gastric cancer: their frequencies and histological characteristics/./ Pathophysiol. Carcinogenesis Did. Org.Proc.7th Int.Symp. Princess Takamatsu Cancer Res. Fund.-Tokyo.-1977.- P. 151-160.

95. Osborne W.L. The seniority logic a logic for committee machine // IEEE Trans. Comput.- 1977,- V. C-26, N 12.- P. 1302 - 1306.

96. Parkin D.M. Estimates of the worldwide frequency of twelve major cancers // Bull. WHO.- 1984.- Vol.62, N 2.- P. 163-182.

97. Petermann W. Die Fiberbronchoskopie // Dtsch. Med. Wschr. 1985.- Bd. 27.-S. 1091 -1095.

98. Pike M. Epidemiology and risk assessment estimation of GI, cancer risk from asbestos in drinking water and lung cancer risk from PAHs in air//Risk Quant, and Regul. Policy, Cold Spring Harbor.- New York.- 1985.- P.55-64.

99. Pozharisski K.M. Morphology and morphogenesis of experimental epithelial tumors of the intestine.// NY Nat. Cancer Inst.- 1975.- V.54.- P.l 115-1135.

100. Sakai R. Epidemiologic survey on lung cancer with respect to cigarette smoking and plant diet// Jap.J.Cancer Res.-1989.-V.80, N 6.-P.513-520.

101. Samet J.M., Nero A.Y.//N.Engl.J.Med.-1989.-V.320,N 9.-P.591-594.

102. Schlag P., Meister H., Haferkamp O., et al. Significance of severe epithelial displasia for early diagnosis of gastric cancer // Deutscher Krebskongress. 14*" Stuttgart: New-York.- 1979.- Vol.2.- P.337-338.

103. Schmahl D., Habs M., Zeller W. On the role of disposition, exposure and carcinogenesis // Pathol. Res. and Pract. 1983.- Vol. 176, N 2 - 4,- P.97-102.

104. Sipponen P., Kekki M., Haapacoso J. et al. Gastric cancer risk in chronic atrophic gastritis: statistical calculations of cross-sectional data // Int. J. Cancer. -1985.-Vol. 76.-P. 173-177.

105. Stimmer H.// Electrotechn und Informationtechn.- 1989.- Bd.106, N 3.- S.107-115.

106. Temeck B.K., Fiehinger B.J., Martini N. A retrospective analysis of 10-years suvivors from carcinoma of the lung//Cancer.- 1984,- Vol.53., N6.-P.1400-1408.

107. Van der Wall J.F. Formaldehyde measurements in Dutch houses, schools and offices in the years 1977-1980 // Atmor Environm.- 1982,- Vol. 16, N 10,-P. 2471-2478.

108. Willcox P., Benatar S. Use of the flexible fibre optic bronchoscope in the diagnosis of lung carcinomaII S.Afr.Med.J.- 1983.- Vol.63, N 21.- P.799 - 801.

109. Williams G.M., Weisturger J.H. Chemical carcinogens. In: Casarett and Dovils Technology/ Eds. Kluassen C.D., Andur M.O., Doull J.- New York: McMillan Publ. Сотр.- 1986.- P.99-173.

110. Wynder E.L., Gor G.B. Contribution of the environment to cancer incidence. An epidemiologic exercise // J. Nat. Cancer. Inst.- 1977.- N 58.- P. 825832.1. Литература к главе 4

111. Аркадьев А.Г., Браверман Э.В. Обучение машины классификации объектов. М.: Наука, 1971. 191 с.

112. Барабаш Ю.Л. Минимизация описаний в задаче автоматического распознавания образов. Изв. АН СССР. Техн. кибернетика. 1964. №3. С. 14-23.

113. Белецкий Н.Г. Применение комитетов для многоклассовой классификации // Численный анализ решения задач линейного и выпуклого программирования. Свердловск, 1983. С. 156-162.

114. Гигиена // Под ред. Г.И.Румянцева. М.: ГЭОТАР Медицина. - 2000. -608 с.

115. Казанцев B.C. Задачи классификации и их программное обеспечение. М. Наука, 1990, 135с.

116. Козинец В.Н. Рекуррентный алгоритм разделения выпуклых оболочек двух множеств // Алгоритмы обучения распознаванию образов / Под ред. В.Н.Вапника. М.: Сов. Радио, 1972. С. 43-50.

117. Лбов Г.С. Выбор эффективной системы зависимых признаков . Вычислительные системы. Новосибирск, 1965. Вып. 19. С. 21-34.

118. Медико-санитарные аспекты борьбы с загрязнением окружающей среды: планирование и осуществление национальных программ. Доклад Комитета экспертов ВОЗ. ВОЗ, Женева.-1975.-74 с.

119. Метод комитетов в распознавании образов: Сб. науч. тр. / Отв. Ред. И.И.Еремин; АН СССР. УНЦ. Свердловск, 1974. 165с.10.

120. Руководство по контролю качества питьевой воды. Том 2. Гигиенические критерии и другая релевантная информация.- ВОЗ, Женева.-1987.-325 с.

121. Kazantsev V.S. The KVAZAR Package for Pattern Recognition and its Applications. International Journal of Software Engineering and Knowledge Engineering. 3, 4(1993).

122. Marill Т., Green D.M. On the effectiveness of receptors in recognition systems // IEEE Trans. Inform. Theory. 1963. Vol. 9, N1. P. 11-17.

123. Richard O.Duda, Peter E.Hart. Pattern Classification and Scene Analysis. A Wiley-interscience publication. John Wiley & sons. New York London - Sydney - Toronto, 1973.1. Литература к главе 5

124. Новосельцев В.Н. Теория управления и биосистемы: анализ сохранитель-ных свойств. М.: Наука, 1978.

125. Новосельцев В.Н. Организм в мире техники: кибернетический аспект. М.: Наука, 1989.

126. Новосельцев В.Н. Моделирование естественных технологий организма для исследования процессов управления его жизнедеятельностью // Автоматика и Телемеханика, 1992. №12. C.96-1G5.

127. Грибанова Т.Н., Новосельцев В.Н., Хальфин Р.А. Математическая модель жизненного цикла организма (условия обитания и продолжительность жизни) // Ежегодник Национального Геронтологического Центра, 1997. Вып 1. №1. С.57-63.

128. Novoseltsev V.N., Carey J., Liedo P., Novoseltseva J., Yashin A.I. Anticipation of oxidative damage decelerates aging in virgin female medflies: hypothesis tested by statistical modeling // Experimental Gerontology, 2000. Vol. 35. Issue 8. P. 971-987.

129. Атауллаханов Ф.И., Бутылин A.A. Лекции по нелинейной динамике для биофизиков, http://www.phys.msu.su/phvsdep/divisions/etp/bio/books.htm.

130. Солодовников В.В., Плотников В.Н., Яковлев А.В. Теория автоматического управления техническими системами. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1993.

131. Аршавский И.А. Физиологические механизмы и закономерности индивидуального развития. М.: Наука, 1982.

132. Ахмеров P.P. Методы оптимизации гладких функций. Институт вычислительных технологий Сибирского отделения РАН. http://www.ict.nsc.m/rus/textbooks/akhmerov/mo/index.html.

133. Ю.Лисовец Е.В. Обыкновенные дифференциальные уравнения в примерах и задачах. М.: МАИ, 1997.

134. П.Толоконников Л.А. Аналитические методы прикладной математики. Учебное пособие. Тула: ТулГУ, 2000.

135. Ермаков С.П. Моделирование процессов воспроизводства здоровья населения. Научный обзор. М.: Издание Всесоюзного научно-исследовательского института медицинской и медико-технической информации Министерства здравоохранения СССР, 1983.

136. Курс социально-экономической статистики: Учебник для вузов. Под ред. М.Г. Назарова. М.: Финстатинформ, ЮНИТИ-ДАНА, 2000.

137. Селье Г. Очерки об адаптационном синдроме. М.: Медгиз, 1960.

138. Гаврилов Л.А., Гаврилова Н.С. Биология продолжительности жизни. 2-е изд., перераб. и доп. М: Наука, 1991.

139. Россет Э. Продолжительность человеческой жизни. М.: Прогресс, 1981.

140. Gompertz В. On the nature of the function expressive of the law of human mortality and on a new mode of determining life contingencies. Philos. Trans. Roy. Soc., London A, 1825. Vol. 115. P. 513-585.

141. Makeham W.M. On the law of morality and the construction of annuity tables //J. Inst. Actuaries. 1860. Vol. 8. P. 301-310.

142. Губин A.T., Ковалев E.E., Сакович B.A. Модель для описания вероятности летального исхода при воздействии радиации и других вредных факторов. // Атомная энергия, 1992. Т.72. Вып.6. С.604-612.

143. Di Stefano III, J.J. The modeling methodology forum: an expanded department. Additional guide lines / American Journal of Physiology. 1984. No 1.

144. Донцов В.И., Крутько B.H. Сущностные модели старения и продолжительности жизни // Профилактика старения, 1998. Вып. 1.

145. Jacquard A. Heritability of human longevity // Biological and Social Aspects of Mortality and the Length of Life // Ed. H.S. Preston. Liege, 1982.

146. Войтенко В.П. Половые различия в старении и смертности человека // Популяционная геронтология. Под. ред. Е.Б. Бурлаковой, Л.А. Гаврилова. М.: ВИНИТИ, 1987. Т.6. С. 64-105.

147. Малиновский А.А. Эволюционно-генетические факторы длительности жизни // Проблемы биологии старения. М.: Наука, 1983. С.5-11.

148. Pearl R. The biology of death. Philadelphia: Lippincott, 1922.

149. Алпатов B.B., Гордиенко H.A. Влияние спаривания на продолжительность жизни шелкопрядов // Зоол. Журнал. 1932. Т.2. С. 60-65.

150. Сочава В.Б. География и экология: Материалы 5-го съезда географического общества СССР. Л.: ГО СССР, 1970.

151. Вернадский В.И. Очерки геохимии. М.: Наука, 1983.

152. Экогеохимия городских ландшафтов. Под ред. Н.С. Касимова. М.: Изд-во1. МГУ, 1995.

153. Хальфин Р.А., Ползик Е.В., Блохин А.Б., Казанцев B.C., Конькова А.С. Информационные технологии в системе управления здоровьем населения Свердловской области. Екатеринбург: Изд-во "Бонум", 1998.

154. MapInfo Professional. Версия 8. Руководство пользователя. Maplnfo Corporation. Troy, New York.

155. Mathematical models in medicine. Disease and epidemics. Ed. M. Witten. Per-gamonP, 1987.

156. Зб.Марчук Г.И. Математические модели в иммунологии. Изд. 2-е. М.: Наука. 1985.37.0ловников A.M. Принцип маргинотомии в матричном синтезе полинук-леотидов. Докл. Акад. Наук, 1971. Т.201. С. 1496-1499.

157. Амосов Н.М., Лищук В.А., Палец Б.Л. Моделювання "внутр1шньой сфери" оргапипзму людини // Фiзioлгичный журнал (Кшв),.1971. Т. 17. № 2. С.156-166.

158. Шумаков В.И., Новосельцев В.Н., Сахаров В.П., Штенгольд Е.Ш. Моделирование физиологических систем организма. М.: Медицина, 1971.

159. Новосельцев В.Н. Гомеостаз систем управления // АиТ. 1973. № 12. С.118-125.

160. Гальперин С.И. Физиология человека и животных. М., Высшая школа, 1977.

161. Беркинблит М.Б. Нейронные сети. М.МИРОС., 1993.

162. Бердышев Г.Д. Эколого-генетические факторы старения. Л.: Наука, 1968.

163. Jacquez J., A compartmental analysis in biology and medicine. Elsevier Publ. Co., Amsterdam-London-N. Y.; 1972.

164. Bertalanffy L. von, General System Theory (Foundation, Development, Application), G. Brazillier, N. Y., 1973.

165. Swan H. Thermoregulation and bioenergetics, Elsevier Publ. Co., N. Y.London- Amsterdam, 1974.

166. Kleiber M. The fire of life. An introduction to animal energetics. N.Y.: J. Wiley @ Sons, 1961.

167. Погожев И.Б. Интенсивность микродвижений и соотношения подобия при моделировании иммунофизиологических процессов. М.: АН СССР (отдел вычислительной математики), 1991.

168. Руководство по контролю загрязнения атмосферы РД.52.04.186-89. М.: Гидрометеоиздат, 1991.

169. Пинигин М.А. Задачи гигиены атмосферного воздуха и пути их решения на ближайшую перспективу. // Гигиена и санитария, 2000. №1. С.3-8.51 .Гигиенические требования к охране атмосферного воздуха населенных мест. СанПиН 2.1.6.575-96. М. 1996.

170. Пинигин М.А. // Гигиена и санитария. 1988. №12, С.62-65.

171. Новиков С.М. и др. Окружающая среда. Оценка риска для здоровья. Управление риском. // Консультационный центр по оценке риска. Москва. 1999.

172. Половникова Ю.В. "Химическое загрязнение атмосферы": Материалы третьей всероссийской научной конференции. Физические проблемы экологии (экологическая физика). М.: Изд-во МГУ им. Ломоносова. 2001. С.43-44.

173. Жаворонков Ю.М., Буштуева К.А. // Гигиена и Санитария. 1983. №6. С.7-9.

174. Большаков A.M., Крутько В.Н., Пуцило E.B. Оценка и управление рисками влияния окружающей среды на здоровье населения. М.: Эдиториал УРСС, 1999.

175. Пинигин М.А. Гигиенические основы оценки степени загрязнения атмосферного воздуха. // Гигиена-и Санитария, 1993. №7. С.4-8.

176. Временная методика. Расчет комплексного индекса загрязнения атмосферы (ИЗА) на основе данных наблюдений. М., 1988.

177. Постановление о введении в действие санитарных правил. Постановление главного гос. санитарного врача РФ от 26 сентября 2001 г. №24. СанПИН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода.

178. Возмещение экологического ущерба (правовые и экономические аспекты проблемы экологического ущерба). Под редакцией С.А.Боголюбова и И.Н.Сенчени. М.: Издательство научного и учебно-методического центра, 2001.

179. Дунаев В.А., Хрупачев А.Г., Щербина В.И., Феруленкова Е.А. Интегральная экономическая оценка социального ущерба, наносимого городу Тула деятельностью промышленных предприятий. Отчет о научно-исследовательской работе. Тула, 2002.

180. Решение ТОД "О прогнозе социально-экономического развития г. Тулы на 2002 г."

181. Тульская область. Медико-экологический атлас. Тула, 2000.

182. Статистические данные Комитета по здравоохранению и медицинскому страхованию управы г.Тула. 1992-1997гг.

183. Трудовой кодекс РФ. 2002г.

184. Боггс У., Боггс М. UML и Rationl Rose. Пер. с английского. М.: Мир, 2000.

185. Бабаянц П.С., Машинцов Е.А., Скловский С.А. Целевая обработка материалов комплексной экологической аэросъемки г.Тула сезонов 1995-1996 гг. Администрация г.Тула, ГНПП "Аэрогеофизика", 1996.

186. Айвазян С.А. Анализ синтетических категорий качества жизни населения субъектов Российской Федерации: их измерение, динамика, основные тенденции // Уровень жизни населения регионов России. 2002. №11.

187. Прохоров Б.Б. Здоровье населения России по регионам, общественное здоровье. Россия в окружающем нас мире: 1999 (Аналитический ежегодник). Отв. Ред. H.H. Марфеин / Под общей редакцией: H.H. Моисеева, С.А. Степанова. М.: Изд-во МНЭПУ, 1999.

188. Карпова И.В., Машинцов Е.А, Фатуев В.А. Методологические основы оценки качества жизни населения г.Тула // Тульский экологический бюллетень. Тула: Адм. Тульск. обл., 2002. Вып. 2.

189. Машинцов Е.А. Разработка комплексных критериев оценки экологического состояния территорий города Тулы. Диссертация. Тула, 2000.

190. Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера. М.: Наука, 1991.

191. Вернадский В.И. Очерки геохимии. М.: Наука, 1983.

192. Миненко A.A. Совершенствование методики комплексного геоинформационного анализа медико-демографических показателей в системе «среда-здоровье». В печати.

193. Яковлев А.Е. Математическая модель оценки качества здоровья населения. Тезисы докладов региональной научной студенческой конференции «Современные проблемы математики, механики, информатики». Тула: ТулГУ, 2002. С. 102-105.

194. Яковлев А.Е. Методика количественной оценки качества здоровья населения по критерию потерянных лет жизни. Тезисы докладов Международной научной конференции «Современные проблемы математики, механики, информатики». Тула: ТулГУ, 2005. С.322-329.

195. Машинцов Е.А., Яковлев А.Е. Оценка качества атмосферного воздуха г.Тула с использованием математической модели жизненного цикла организма человека // Известия ТулГУ. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности. 2004. Вып.7. С. 16-31.

196. Машинцов Е.А., Яковлев А.Е. Количественная оценка качества здоровья населения по критерию потерянных лет жизни (на примере г.Тула) // Известия ТулГУ. Сер. Математика. Механика. Информатика. 2004. Т. 10. Вып.4. С.138-174.

197. Машинцов Е.А., Яковлев А.Е. Математическое моделирование жизненного цикла организма человека // Известия ТулГУ. Сер. Математика. Механика. Информатика. 2004. Т. 10. Вып.4. С. 175-204.