Введение
Оценка воздействия окружающей среды на здоровье населения является важным аспектом современной медицины и экологии. Согласно данным различных исследований, до 30 % заболеваемости населения связано с воздействием неблагоприятных факторов среды, таких как загрязнение воздуха, воды и почв, а также климатические условия, урбанизация, антропогенное загрязнение [1–3].
Взаимосвязь между экологическими показателями и заболеваемостью подтверждена множеством научных работ, включая исследования, проведенные в Астраханской области [4–6].
Актуальной задачей современных исследований в области медицинской экологии является поиск маркеров для оценки влияния окружающей среды на человека. Множество авторов подчеркивают, что дети обладают высокой чувствительностью к влиянию экологических факторов, ухудшению состояния здоровья и качества их жизни в условиях постоянного экологического прессинга [7–9].
Загрязнение атмосферного воздуха является одним из наиболее значимых внешних факторов, воздействующих на человека, и оказывает значительное влияние на здоровье детей, особенно в раннем возрасте, когда их дыхательная система уязвима в силу возрастных анатомо-физиологических особенностей. Исследования показывают, что воздействие твердых частиц (РМ2 и РМ10), диоксида азота и озона связано с увеличением заболеваемости респираторными инфекциями, бронхиальной астмой и снижением функции легких у детей [10, 11].
Кроме того, длительное воздействие загрязненного воздуха может привести к когнитивным нарушениям и отставании в развитии. Библиографическое исследование, проведенное на основе анализа большого числа публикаций о влиянии воздушного загрязнения на здоровье детей из базы данных Web of Science Cor Collection за 2003–2023 гг., показало наличие корреляционной статистически значимой связи загрязнения воздуха с заболеваемостью детей, ухудшением когнитивных функций, включая снижение IQ и ухудшение памяти [12].
Систематический обзор и метаанализ, опубликованный в 2025 г., подтвердил, что дети, подвергающиеся воздействию загрязненного воздуха, имеют низкий вес при рождении, нарушения развития нервной системы, повышенный риск госпитализации по причине частых респираторных заболеваний и увеличению смертности среди детей младше пяти лет. С загрязнением воздуха связаны также рост преждевременных родов, а также увеличение онкологических заболеваний у детей [13].
Эти и другие опубликованные данные отечественных и зарубежных авторов подчеркивают необходимость проведения корреляционных экологических исследований для оценки влияния неблагоприятных экологических факторов на популяционное здоровье, медико-демографическую ситуацию, важность строгого контроля качества воздуха и внедрения мер по снижению выбросов вредных веществ, в частности в регионах с повышенной индустриальной нагрузкой [14, 15].
Цель исследования – изучить корреляцию между комплексом экологических показателей, отражающих загрязнение атмосферы, и уровнем заболеваемости детского населения в Астраханском регионе в период с 2011 по 2021 г.
Материалы и методы исследования
Источниками экологической информации о загрязнении атмосферного воздуха на территории региона послужили данные, опубликованные на официальных сайтах Росгидромета (https://www.meteorf.gov.ru/product/infomaterials/90/?year = 2011&ID = 90), Росприроднадзора и службы природопользования и охраны окружающей среды Астраханской области (https://rpn.gov.ru/activity/prevent-violation/report-public-discussions), в государственных докладах о состоянии окружающей природной среды Российской Федерации и государственных докладах об экологической ситуации в Астраханской области за 2011–2021 гг. [16].
В ходе исследования были выделены конкретные категории, группы заболеваний и отдельные нозологии у детей, наиболее подверженных воздействию факторов окружающей среды. Среди медицинских показателей, характеризующих «исход», были выбраны следующие: «общая заболеваемость детского населения», которая включает ряд конкретных заболеваний, таких как «болезни органов дыхания», «болезни эндокринной системы», «новообразования», «тиреотоксикоз (гипертиреоз)», «заболевания, связанные с повышенным кровяным давлением», а также «болезни крови, кроветворных органов и отдельные нарушения иммунной системы». Все медицинские показатели были приведены к нормированному виду с расчетом на 1000 детей, проживающих в Астраханской области.
В список экологических факторов воздействия вошли следующие показатели присутствия загрязняющих веществ (ЗВ) в атмосфере: «общие выбросы от стационарных и передвижных источников»; «выбросы от стационарных источников», в состав которых входят такие элементы, как «содержание оксида углерода (CO)»; «содержание диоксида серы (SO2)»; «содержание оксидов азота (NO)»; «содержание летучих органических соединений (ЛОС)». Кроме того, исследователями уделено особое внимание такому показателю, как «суммарный индекс загрязнения атмосферы» (ИЗА), который непосредственно отражает качество атмосферного воздуха. Все виды выбросов ЗВ в атмосферу измеряются в тысячах тонн в год, ИЗА представляет собой безразмерную величину.
Для определения статистически значимой взаимосвязи между экологическим воздействием и показателями медицинской статистики по детской заболеваемости был рассчитан коэффициент корреляции Спирмена. Анализ проводился на уровне значимости α = 0,05 для всех пар «фактор» – «исход», с использованием онлайн-калькулятора, доступного по адресу: https://math.semestr.ru/corel/spirmen.php.
Результаты исследования и их обсуждение
В ходе исследования были поставлены и решены следующие задачи:
- поиск сильных статистически значимых корреляционных связей между сопоставимыми во времени и пространстве характеристиками загрязнения атмосферного воздуха и заболеваемостью детей;
- определение экологически детерминированной доли детской заболеваемости, которая не может быть объяснена иначе, чем воздействием загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.
В качестве рабочей гипотезы выдвинуто предположение о том, что высокие уровни загрязнения воздуха в Астраханской области связаны с увеличением заболеваемости по отдельным нозологиям среди детей от 0 до 14 лет.
Сопоставление экологических данных и медицинской статистики по принципу «воздействующий фактор» и «исход» дало возможность выделить 49 выборок, каждая из которых состоит из 9 пар возможных комбинаций показателей. Небольшой размер каждой из этих выборок (менее 25) не позволяет использовать параметрический коэффициент Пирсона для оценки взаимосвязи факторов, поэтому определение корреляционных связей проведено с помощью непараметрического метода – путем расчета рангового коэффициента Спирмена [17, 18].
Результаты вычисления ранговых коэффициентов корреляции Спирмена при уровне значимости α = 0,05 для всех 49 пар «фактор» – «исход» позволили выделить пары с сильной статистически значимой взаимосвязью. Данные ранговой оценки корреляции представлены в таблице.
Результаты оценки ранговой корреляции между экологическими факторами и данными медицинской статистики о заболеваемости детей по отдельным классам болезней в Астраханской области в 2011–2021 гг.
|
№ |
Экологический фактор |
Параметры связи |
Всего болезней |
Болезни органов дыхания |
Болезни эндокринной системы |
Новообразования |
Тиреотоксикоз |
Болезни давления |
Болезни крови |
|
1 Валовый выброс ЗВ, всего |
ρ (коэф. корр.) |
0,861 |
0,773 |
-0,772 |
-0,619 |
-0,568 |
0,219 |
0,609 |
|
|
Tкр. |
0,65 |
0,68 |
0,70 |
0,85 |
0,89 |
1,06 |
0,86 |
||
|
Сила и направление связи |
Сильная, прямая |
Сильная, прямая |
Сильная, обратная |
Умеренная, обратная |
Умеренная, обратная |
Слабая, прямая |
Умеренная, прямая |
||
|
Стат. значимость |
Значима |
Значима |
Значима |
Не значима |
Не значима |
Не значима |
Не значима |
||
|
2 От стационарных источников, всего |
ρ (коэф. корр.) |
0,830 |
0,880 |
-0,880 |
-0,436 |
-0,718 |
-0,269 |
0,334 |
|
|
Tкр. |
0,59 |
0,50 |
0,50 |
0,97 |
0,75 |
1,03 |
1,01 |
||
|
Сила и направление связи |
Сильная, прямая |
Сильная, прямая |
Сильная, обратная |
Слабая, обратная |
Сильная, обратная |
Слабая, обратная |
Слабая, прямая |
||
|
Стат. значимость |
Значима |
Значима |
Значима |
Не значима |
Не значима |
Не значима |
Не значима |
||
|
2.1 в том числе СО (угарный газ) |
ρ (коэф. корр.) |
0,837 |
0,870 |
-0,822 |
-0,466 |
-0,631 |
0,348 |
0,388 |
|
|
Tкр. |
0,59 |
0,53 |
0,61 |
0,95 |
0,83 |
1,01 |
0,99 |
||
|
Сила и направление связи |
Сильная, прямая |
Сильная, прямая |
Сильная, обратная |
Слабая, обратная |
Умеренная, обратная |
Слабая, прямая |
Слабая, прямая |
||
|
Стат. значимость |
Значима |
Значима |
Значима |
Не значима |
Не значима |
Не значима |
Не значима |
||
|
2.2 в том числе SO2 (диоксид серы) |
ρ (коэф. корр.) |
0,830 |
0,880 |
-0,880 |
-0,436 |
-0,718 |
0,269 |
0,334 |
|
|
Tкр. |
0,59 |
0,50 |
0,50 |
0,97 |
0,75 |
1,03 |
1,01 |
||
|
Сила и направление связи |
Сильная, прямая |
Сильная, прямая |
Сильная, обратная |
Слабая, обратная |
Сильная, обратная |
Слабая, прямая |
Слабая, прямая |
||
|
Стат. Значимость
|
Значима |
Значима |
Значима |
Не значима |
Не значима |
Не значима |
Не значима |
||
|
2.3 в том числе NO (оксиды азота) |
ρ (коэф. корр.) |
0,300 |
0,230 |
-0,350 |
0,164 |
-0,260 |
-0,181 |
0,409 |
|
|
Tкр. |
1,02 |
1,04 |
1,01 |
1,06 |
1,04 |
1,06 |
0,98 |
||
|
Сила и направление связи |
Слабая, прямая |
Слабая, прямая |
Слабая, обратная |
Слабая, прямая |
Слабая, обратная |
Слабая, обратная |
Слабая, прямая |
||
|
Стат. значимость |
Не значима |
Не значима |
Не значима |
Не значима |
Не значима |
Не значима |
Не значима |
||
|
2.4 в том числе ЛОС (летучие органические соединения) |
ρ (коэф. корр.) |
0,357 |
0,249 |
-0,360 |
-0,271 |
-0,219 |
-0,349 |
0,424 |
|
|
Tкр. |
1,00 |
1,04 |
1,00 |
1,03 |
1,05 |
1,01 |
0,97 |
||
|
Сила и направление связи |
Слабая, прямая |
Слабая, прямая |
Слабая, обратная |
Слабая, обратная |
Слабая, обратная |
Слабая, обратная |
Слабая, прямая |
||
|
Стат. значимость |
Не значима |
Не значима |
Не значима |
Не значима |
Не значима |
Не значима |
Не значима |
||
|
3 От передвижных источников, всего |
ρ (коэф. корр.) |
0,630 |
0,450 |
-0,270 |
-0,519 |
-0,193 |
0,386 |
0,809 |
|
|
Tкр. |
0,83 |
0,96 |
1,03 |
0,92 |
1,05 |
0,99 |
0,63 |
||
|
Сила и направление связи |
Умеренная, прямая |
Слабая, прямая |
Слабая, обратная |
Умеренная, обратная |
Слабая, обратная |
Слабая, прямая |
Сильная, прямая |
||
|
Стат. значимость |
Не значима |
Не значима |
Не значима |
Не значима |
Не значима |
Не значима |
Значима |
||
|
4 Суммарный индекс загрязнения |
ρ (коэф. корр.) |
0,320 |
0,300 |
-0,250 |
0,481 |
-0,251 |
0,486 |
0,426 |
|
|
Tкр. |
1,02 |
1,02 |
1,04 |
0,94 |
1,04 |
0,94 |
0,97 |
||
|
Сила и направление связи |
Слабая, прямая |
Слабая, прямая |
Слабая, обратная |
Слабая, прямая |
Слабая, обратная |
Слабая, прямая |
Слабая, прямая |
||
|
Стат. значимость |
Не значима |
Не значима |
Не значима |
Не значима |
Не значима |
Не значима |
Не значима |
||
Примечание. * ῥ – коэффициент ранговой корреляции Спирмена; ** Ткр. – критическая точка.
Источник: составлено авторами на основе полученных данных в ходе исследования.
Из таблицы следует, что в Астраханской области за отчетный период с 2011 по 2021 г. существует значительная статистическая связь между общей заболеваемостью детей в возрасте 0–14 лет, особенно по заболеваниям органов дыхания и эндокринной системы, и показателем «Валовые выбросы ЗВ», который формируется на основе всех выбросов загрязняющих веществ от стационарных и передвижных источников.
Одновременно была установлена значительная статистическая связь между указанными заболеваниями у детей и общим объемом выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников в атмосферу. В частности, это касается уровней оксида углерода и диоксида серы в этих выбросах. Подобные выводы о воздействии выбросов оксида углерода на первичную заболеваемость среди детей были сделаны в исследовании, проведенном в Брянской области [19]. Это позволяет предположить наличие связи между возникновением и развитием заболеваний органов дыхания и эндокринной системы у детей и воздействием стационарных источников загрязняющих веществ, особенно выбросов оксида углерода и диоксида серы.
Кроме того, авторами выявлена сильная статистически значимая зависимость количества заболеваний крови, кроветворных органов и отдельных нарушений, вовлекающих иммунный механизм, от количества выбросов от передвижных источников выброса ЗВ в атмосферу. Анализ воздействия отдельных компонентов выбросов от передвижных источников не проводился вследствие отсутствия официальных данных об их покомпонентном составе. Однако очевидно, что основные компоненты в составе выбросов ЗВ в атмосферу от передвижных источников будут сильно отличаться от таковых в выбросах от стационарных источников Астраханской области.
Настоящими исследованиями выявлена также статистически незначимая, но сильная связь тиреотоксикоза (гипертиреоза) у детей в возрасте от 0 до 14 лет с уровнем содержания диоксида серы SO2 в выбросах от стационарных источников в регионе.
С учетом особенностей промышленного производства, находящегося в Астраханской области, влияние выбросов диоксида серы, а также других ее соединений, образующихся в результате трансформации выбросов ЗВ в атмосферном воздухе, может стать основным фактором риска здоровью будущих поколений.
Исследование не обнаружило значительных корреляционных связей между любым из изученных показателей загрязнения атмосферного воздуха и развитием у детей заболеваний, связанных с повышенным давлением или наличием новообразований. Учитывая результаты исследований, проведенных О.А. Башкиной и соавт. в 2022 г., можно подчеркнуть, что «экологический вклад» в общую заболеваемость детей в данном регионе составляет 47,5 %, что является значимым статистическим показателем. Высокий уровень заболеваемости в значительной мере обусловлен заболеваниями органов дыхания, из которых около 56 % не могут быть объяснены иными факторами, кроме как воздействием загрязненного атмосферного воздуха. Кроме того, до 50,4 % заболеваний эндокринной системы и до 48,55 % случаев тиреотоксикоза у детей в Астраханской области также можно связать с общим уровнем валовых выбросов, производимых всеми источниками ЗВ в регионе [4, 6].
Заключение
В Астраханском регионе в течение 2011–2021 гг. с помощью корреляционно-регрессионного анализа были проведены качественные и количественные исследования влияния факторов окружающей среды, обусловленных загрязнением воздушного бассейна, на уровень заболеваемости детского населения (возрастная группа 0–14 лет).
Анализ показал существенную взаимосвязь между показателями загрязнения атмосферы и частотой заболеваний среди детей в возрастной группе от рождения до 14 лет, а также с отдельными классами заболеваний. Выяснилось, что примерно половина общей заболеваемости среди детей связана с загрязнением воздуха. Наибольшую долю экологически обусловленных заболеваний составляют: болезни органов дыхания, эндокринной системы, крови, кроветворных органов, а также ряд заболеваний, влияющих на иммунную систему. Высокие уровни загрязнения воздуха в Астраханской области коррелируют с увеличением общей заболеваемости и отдельных классов заболеваний у исследуемых детей. Изучение влияния окружающей среды на здоровье детей с учетом региональных особенностей остается актуальным и важным для анализа и мониторинга экологической ситуации и детской заболеваемости. Необходима разработка региональных стратегий по снижению загрязнения воздуха и защите здоровья детей.