Пространственный анализ распределения канцерогенных факторов в атмосфере

Исследования влияния экологического фактора (загрязнения мутагенами) на ВАДХН у детей до года и отклонения у беременных в перинатальном периоде развития плода показали применимость геостатистических методов анализа пространственных данных в доказательной медицине [55, 56, 59]. По сути, анализировались вполне предсказуемые с т. з. временной последовательности развития отклонения. Отклик на воздействия мутагенов видится почти мгновенный (болезнь развивается в течение года) [59]. А пространственная зависимость между откликом и факторами ОС выявилась на определенных территориях города. При помощи применения геостатистических исследований было апробирован анализ отклика некоторых типов онкологической заболеваемости от нахождения в атмосферном воздухе канцерогенных веществ [77,78].

За период с 1993 по 1995 г. г. из 49-ти существующих пунктов мониторинга атмосферного воздуха Роспотребнадзора (Госсанэпиднадзора) в 47-ми были зафиксированы канцерогенные вещества [62]. Среди них: бензол, кадмий, сажа, пыль и формальдегид, являющимися канцерогенами по МАИР [62]. За период с 1990 — 1998 г г данные по концентрациям канцерогенов анализировались из 48-пунктов мониторинга атмосферы. По каждому пункту рассчитан суммарный (для 5-ти рассматриваемых компонентов) ИЗА за различные промежутки времени: 1993, 1994, 1995, а также — 1993;1995 (Рисунок 69) и 1990;1998 г. г. (Рисунок 70). Временные разрезы обосновывались с учетом принятой модели воздействия ОС на человека (см. Рисунок 5).

Блок исследовательского анализа выборки. Тренд-анализ распределения ИЗА канцерогенных веществ в атмосфере показал различные пространственные тенденции их распространения по Санкт-Петербургу за различные временные срезы. Однако, суммарный Пространственный тренд за период с 1990;1998 гг. имеет тенденцию по направлению на юго-восток (Рисунок 70). Пространственный тренд охватывает юго-восточные направления, беря свое начало с высоких значений суммарного ИЗА канцерогенов в центре города Гистограмма, построенная по 48-и пунктам показала приближенный к нормальному закону распределения канцерогенов в атмосфере за период с 1990 -1998 г г. (Рисунок 78) Этот факт доказывает и график QQPlot [69]: значения выборки простираются вдоль линии, за исключением выбросов (Рисунок 79) В целом, проверка на нормальность распределения канцерогенов показала аналогичные результаты за различные промежутки времени с той лишь разницей, что чем больше временной промежуток, тем более близко к нормальному распределены данные. Следовательно, применяется гипотеза о нормальном распределении канцерогенных веществ в атмосфере за различные промежутки времени.

Подбор моделей интерполяции. Рассмотрим модели интерполяции на примере распределения канцерогенов за 1993;1995 г. г. Поскольку данные за этот промежуток времени распределены по нормальному закону, то с целью более точного пространственного прогноза можно применить геостатистические методы интерполяции.

Рисунок 77. Центроиды избирательных участков, построенные по макросам.

Рисунок 78. Тренд анализ распределения значений КИЗА канцерогенов в 1990 — 1998 г. г.

Рисунок 79. Гистограмма распределения КИЗА канцерогенов в атмосфере с 1990;1998 г. г .(А) и проверка на нормальность распределения (В).

Метод интерполяции подбирался с учетом применения наиболее подходящих моделей вариограммы [68] и ковариации (Рисунок 80), а также — с учетом характеристик кросс-валидации и графика зависимости стандартных ошибок от истинных значений (Рисунок 80).

Построение интерполяционной поверхности и поверхности стандартных ошибок ИЗА (далее — цифровой модели) по методу альтернативного кригинга привело к следующим результатам (Рис. 81 и 82):

— общая тенденция распространения канцерогенов в атмосфере за этот период — юго-восточная (преимущественная роза ветров в год — направлена на северо-запад). Это может быть объяснено повышенной летучестью (по сравнению с группой мутагенов) рассматриваемых канцерогенных веществ (за исключением кадмия),.

Рисунок 80. Подбор модели интерполяции для построения цифровой модели распределения КИЗА канцерогенов в атмосфере (1993;1995).

Рисунок 81. Цифровая модель распределения канцерогенов в 1993 — 1995 г. г.

Рисунок 82. Цифровая модель распределения канцерогенов в 1990 — 1998 г.г.

• — высокие ИЗА отмечены в Цнтральном районе (значения 23−45), в прилегающих к нему районах, а также — в центральной части Красногвардейского района,
• — в остальных районах примерно повсеместно наблюдается ИЗА, равный 8−13,
• — низкие значения ИЗА наблюдаются в прибрежных, а также — Калининском и Выборгском районах,
• — минимальная стандартная ошибка модели распределения ИЗА равняется 6,24.
• — общая тенденция распространения канцерогенов — направлена на юго-восток,
• — максимальные значения ИЗА обнаруживаются в Центральном районе,
• — общая тенденция загрязнения канцерогенами за 8 лет — по направлению преимущественной розы ветров: от северо-запада на юго-восток (Рисунок 82)