Оценка биоклиматической комфортности территории Центрального федерального округа тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.08, кандидат биологических наук Кулагина, Екатерина Юрьевна

• Кулагина, Екатерина Юрьевна
• кандидат биологических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Кулагина, Екатерина Юрьевна

1.1. Анализ исследований условий биоклиматической комфортности

Взаимодействие человека и климатических условий является одним из наиболее активно разрабатываемых направлений биоклиматологии, которому посвящено множество работ в области физической географии, экологии, климатологии, биометеорологии, экологической климатологии, медицинской географии [5, 6, 10, 11, 26, 27, 66, 78, 127, 128].

Важность и интерес к изучению закономерностей влияния погоды связаны с огромным воздействием, которое она оказывает с одной стороны на комфортность проживания человека, а, следовательно, и на состояние здоровья населения, а с другой - практически на все сферы жизни и деятельности человека. Анализ всех воздействий окружающей среды на человека показывает, что наиболее существенными для здоровья, самочувствия человека и его жизнедеятельности являются факторы, которые определяют его тепловое состояние. При неблагоприятных сочетаниях этих факторов возникает угроза переохлаждения, обморожения, или же перегрева организма (теплового или солнечного удара).

В последние годы исследователи все чаще отмечают тот факт, что проживание человека в дискомфортных или экстремальных условиях приводит к быстрому истощению адаптационных резервов организма [7, 44, 59, 60].

Условия комфортности климата основываются на понятии физиологического комфорта, который возникает при условиях, когда терморегуля-торная система организма испытывает наименьшее напряжение, то есть имеет место физиологический покой. Зона комфорта по метеорологическим условиям не является стандартной для всех людей и зависит от ряда условий: климатического пояса, времени года, возраста и т.д. [8, 10, 11].

Интегральная оценка дискомфортности климата территории России была проведена в 1995 г., результаты которой представлены в Атласе «Окружающая среда и здоровье населения России» [16]. Комфортность (дискомфортность) оценивалась по степени влияния основных климатических параметров, таких как температурный баланс, длительность зимы, частота зимних ветров и т.д. на условия жизни человека. Согласно полученным данным, максимальный уровень комфортности климата в России наблюдается в ряде районов Предкавказья, несколько ниже он на юге Европейской части России. Минимальный уровень комфортности характерен для некоторых районов восточной Якутии [37, 99].

Зарубежный опыт определения комфортности территории может быть рассмотрен на примере работы Витченко А.Н., Телеш И.А. (2011) [38]. Предложенная авторами методика основана на геоэкологической комфортности климата городов Беларуси и основана на расчете частных и интегральных эколого-климатических показателей состояния окружающей среды, характеризующих степень ее благоприятности для человека. Под геоэкологической оценкой комфортности климата города авторы понимают определение степени его благоприятности по отношению к организму человека с учетом естественного потенциала самоочищения атмосферы и влияния климата на режим эксплуатации жилых сооружений. Комфортность климата городов Беларуси оценивалась на основе среднесуточной метеорологической информации (средние суточные данные о температуре воздуха, его относительной влажности, давлении водяного пара, скорости ветра, атмосферном давлении и осадках, общей облачности, туманах) с 6 метеостанций областных центров за период с 1984 по 2008 гг. Авторами установлено, что в целом на протяжении исследуемого периода отмечается

В классификации погод по Русанову В.И. (1973, 2004) выделяют следующие группы погод [128]:

1) клинически благоприятная, характеризующаяся межсуточным повышением атмосферного давления и температуры воздуха;

2) клинически менее благоприятная, которая формируется при межсуточном понижении давления и температуры;

3) клинически неблагоприятный тип погоды при межсуточном понижении давления и повышении температуры;

4) клинически очень неблагоприятный тип погоды характеризуется межсуточным повышением давления и понижением температуры. Также существует классификация погоды по Овчаровой В.Ф. (1966,

1967, 1974, 1975). Согласно этой классификации, выделяют 7 типов погод:

1) устойчивая индифферентная;

2) неустойчивая с переходом индифферентной в спастический тип;

3) спастического типа;

4) неустойчивая спастического типа с элементами гипоксического типа;

5) гипоксического типа;

6) неустойчивая гипоксического типа с элементами погоды спастического типа;

7) спастического типа, переходящая в устойчивую индифферентную. Попытки связать большое количество климатических факторов, оказывающих влияние на теплоощущение человека, нашли свое отражение в виде ряда биоклиматических индексов, которые являются косвенными индикаторами оценки состояния окружающей человека среды, характеризуя в физическом отношении особенности её тепловой структуры [112]. Другими словами, биоклиматические индексы определяют уровень тепловой нагрузки на организм, а именно диапазон значений метеорологических факторов, при которых человек будет чувствовать себя комфортно или дискомфортно.

Существует ряд подходов к классификации подобных индексов. Исаев А.А. [66] предлагает классифицировать индексы в зависимости от сочетания метеорологических параметров. Таким образом, автор выделяет несколько групп, объединенных в зависимости от сочетания показателей. В состав температурно-влажностных индексов входят температура и влажность воздуха. К таким показателям относится эффективная температура воздуха (ЕТ, °С), которая является одним из наиболее широко используемых в биоклиматических исследованиях, как в России, так и зарубежом (Стедман, 1994). Имеются группы с 12-ти и 6-ти градусными ступенями [6, 78, 161, 168, 169, 172]. Модель эффективной температуры объединяет физиологические факторы тела и кожного покрова, физические особенности одежды и воздушного слоя, находящегося в непосредственной близости к телу, а также метеорологические факторы окружающей среды. Показатель эффективной температуры можно использовать как для холодного, так и для теплого периода [161]. Зарубежным аналогом (США) данного показателя является индекс дискомфорта (01, балл) или ТВИ температурно-влажностный индекс (по Тому), при определении которого используются значения температуры сухого и смоченного термометра. В Японии предложен показатель дискомфорта (ЭУ, балл), учитывающий значение точки росы.

Вторую группу показателей составляют температурно-влажностно-ветровые показатели. В данную группу относятся эквивалентно-эффективная температура (ЕЕТ, °С), нормальная эквивалентно-эффективная температура (НЕЕТ, °С) (Русанов, 1981, Бутьева, 1980). Эти показатели учитывают скорость ветра, так как в подвижном воздухе интенсивность теплоотдачи усиливается, вследствие чего изменяется и структура теплоощущения организма [6]. Эквивалентно-эффективная температура представляет собой такое сочетание метеорологических величин, которое производит тот же тепловой эффект, что и неподвижный воздух при 100% относительной влажности и определенной температуре. Показатель эквивалентно-эффективной температуры можно использовать для теплого и холодного сезонов года. Для оценки уровня комфорта используются группы чувствительности с двенадцати- и шестиградусными ступенями [78, 112].

Отдельную группу показателей составляют температурно-влаж-ностно-ветровые показатели, учитывающие солнечную радиацию. Оценка теплоощущения кВт/м ) используется для составления модели теплового состояния человека и позволяет дать объективную оценку степени функционального напряжения терморегуляционной системы человека. Для описания теплоощущений человека с учетом комплексного воздействия метеофакторов и интенсивности солнечной радиации используется показатель радиационной эффективно-эквивалентной температуры. Данный показатель по методике Б.А. Айзенштата [6] применяется для определения напряженности терморегуляторной системы человека.

Коэффициент дискомфортности климата (Кт) (Русанов, 2006) учитывает величину теплоизоляции одежды, обеспечивающей комфорт, число дней в месяце и число дней за весь исследуемый период. В зависимости от величины коэффициента дискомфортности климата выделяют шесть зон: зона абсолютного дискомфорта (при Кт>8,0), экстремального дискомфорта (6,0<Кт<7,9), дискомфорта (4,0<Кт<5,9), относительного дискомфорта (2,0<Кт<3,9), относительного комфорта (1,0<Кт<1,9) и зона комфорта (Кт<1,0).

Радиационная эквивалентно-эффективная температура (по Шелей-ховскому Г.В.) характеризует теплоощущение человека с учетом комплексного воздействия температуры воздуха, скорости ветра и интенсивности солнечной радиации. По значению данного параметра выделяют три градации: южные районы, умеренные районы и северные районы.

Для учета теплоощущения человека с учетом солнечной радиации также возможно использовать показатель биологически активной температуры. Зона комфорта определена в пределах от 10 до 20°С (Циценко, 1971).

Ветро-холодовой индекс (W ккал/м •ч) по Сайплу представляет собой оценку теплоощущения человека на основе температуры воздуха и скорости ветра на высоте 2 м/с [132, 135].

Индекс приведенной температуры (Адаменко В.Н., Хайруллин К.Ш., 1973) используется для характеристики теплоощущений человека в холодное время года и позволяет выделить различные степени дискомфортности условий, при которых необходимо ограничить или полностью прекратить пребывание на открытом воздухе. Под термином «приведенная температура» авторы понимают температуру воздуха при штиле, при которой теплообмен с незащищенных одеждой частей тела (лица, шеи, рук) такой же, как при конкретных значениях температуры воздуха, скорости ветра и радиационного баланса. Этот индекс также можно применять и при оценке суровости и континентальности климата, так как он учитывает, помимо эффекта ветра, отепляющее воздействие радиацией открытых частей тела [5]. Наиболее часто метод «приведенной температуры» используется для территории Сибири, отличающейся суровыми климатическими условиями, разнообразным сложным рельефом, что в совокупности формирует жесткий биотермический режим и существенно ограничивает возможность пребывания человека на открытом воздухе [124].

Индекс жесткости погоды Бодмана также применяется с целью определения дискомфортности условий в холодный период [78]. Недостатком данного индекса является невозможность интерпретирования результатов его расчета с точки зрения физиологии организма. Осокиным И.М. (1968) предложена модифицированная формула - жесткость суток. Данный показатель учитывает высоту над уровнем моря, влияние относительной влажности воздуха, межсуточного изменения температуры [108, 148].

Универсальным индексом, учитывающим влияние как низких, так и высоких температур, а также дефицит или избыток ультрафиолетового излучения, является БИСМ - биоклиматический индекс суровости метеорежима (Белкин и др., 1983, 1989). В этом индексе учитываются следующие показатели: температура воздуха; атмосферное давление; скорость ветра; относительная влажность воздуха; высота местности над уровнем моря. Для БИСМ в качестве оценки комфорта принимаются следующие параметры оценки среды: температура воздуха 22°С, комфортное атмосферное давление 760 мм рт.ст., скорость ветра 0м/с, относительная влажность 50%.

Однако, недостатком данного индекса является ограниченность его применения, так как показатель применим только для северных и горных территорий [21].

Интегральным метеорологическим показателем, указывающим на характер раздражающего воздействия погоды, является общий индекс патогенности (Бокша, Богутский, 1980, 1989). Индекс погоды, или общий индекс патогенности, слагается из частных индексов патогенности, каждый из которых пропорционален квадрату параметра патогенности, отражающему динамику погоды суток по изменению температур воздуха, влажности, скорости ветра, облачности, межсуточного изменения атмосферного давления, температуры и т.д. [26,112].

Оценка биоклиматических условий на региональном уровне встречается в ряде работ. Так, исследование Исаевой М.В. (2009) посвящено анализу особенностей биоклиматических условий Приволжского федерального округа. Автором проведен расчет и анализ биоклиматических показателей холодного периода (индекс суровости погоды по Бодману, индекс влажного ветрового охлаждения по Хиллу), летнего периода (радиационная эквивалентно-эффективная температура, нормальная эквивалентно-эффективная температура, биологически активная температура).

Кроме пространственно-временного анализа распределения данных показателей, с целью оценки тенденций изменения значений биоклиматических индексов во времени рассчитывались коэффициенты наклона линейного тренда (КНЛТ) и коэффициенты его детерминации [67].

В работе Архиповой И.В. (2005) проведена оценка климатической комфортности территории Алтайского края. Комфортность условий определялась на основе индекса изменчивости погоды, жесткости погоды января, продолжительности комфортного периода и повторяемости неблагоприятных погод в межсезонье. На основе проведенной оценки климатических условий Алтайского края, автор выделяет следующие категории комфортности: дискомфортные, умеренно дискомфортные, умеренно комфортные и комфортные [13].

Григорьевой Е.А. (2003) также отмечается необходимость определения степени дискомфортности климата. Автором проведено исследование для территории Еврейской автономной области. Анализ климатической характеристики области основано на сезонных значениях, произведены расчеты суровости в зимнее время и повторяемости душных погод и нормально-эффективных температур в летний период. На основе данных показателей проведено зонирование территории с выделением трех биоклиматических зон: горной, характеризующейся очень холодной малоснежной зимой и теплым, влажным летом; средней с холодной зимой и теплым летом; южной равнинной - характеризуется относительно хорошими условиями по термической комфортности [51].

Анализ комфортности климатических условий с рекреационной точки зрения проведен для территории Ленинградской области (Клюева М.В., Мурзин А.Г., 2008). В качестве показателей комфортности использованы следующие биоклиматические индексы: эффективная температура, индекс патогенности погоды, жесткость погоды. Также в качестве критериев комфорта рассматривались число дней с осадками более 0,5 мм, число дней с относительной влажностью более 80%, число дней со скоростью ветра более 6 м/с, число дней с облачностью более 6 баллов. Каждому параметру присваивался индекс значимости от 1 до 5 баллов. Присвоение баллов происходит на основе субъективных оценок. Так, максимальный балл (5 баллов) характерен для индекса патогенности и жесткости погоды. Минимального балла (1 балл) ни для одного из критериев не присвоено. Общий показатель комфортности авторами рассчитывается как отношение произведения значений показателей к сумме индексов значимости [77].

С целью получения объективной эколого-географической оценки комфортности среды обитания человека в определенных климатических условиях Андреевым С.С. (2009) проведен анализ биоклиматической составляющей природных ресурсов территории Южного федерального округа. Автор в своем исследовании использует следующие показатели: биологически активная температура, эквивалентно-эффективная температура, радиационная эквивалентно-эффективная температура, сальдо теплового баланса человека, индекс патогенности погода и климатический потенциал самоочищения атмосферы. Каждому параметру присваиваются коэффициенты информативности (от 2 до 5 баллов), основываясь на разработанных ранее градациях (Головина Е.Г., Трубина М.А. 1997, Григорьева Е.А. 2004, Русанов В.И. 2004, Архипова И.В. 2006). По каждому индексу проведено временное распределение с определением комфортных и дискомфортных месяцев [10].

В работе [54] для целей биоклиматической оценки условий территории Дальнего Востока использовался показатель индекса влажного ветрового охлаждения по Хиллу. Авторами определены зоны дискомфортности проживания населения региона в течение года, к которым относится территория островов Северного Ледовитого океана и территория побережья арктических морей.

Для территории республики Татарстан также была проведена оценка биоклиматических ресурсов на основе средних многолетних метеорологических данных за период с 1966 по 2004гг. Авторами проведен расчет эффективной, эквивалентно-эффективной температуры, суровости погоды и индекса патогенности. Наименьшие значения эффективной температуры характерны для января, а максимальные - для июля. Расчеты значений индексов суровости погоды выявляют, что в период с ноября по март формируются умеренно-суровые условия погоды. Годовой ход индекса патогенности погоды показывает, что наибольший «раздражающий» эффект погоды отмечается в зимние месяцы [110].

Помимо биоклиматического подхода к оценке состояния климатических условий разработаны методики, основанные на балльном подходе. Так, Богаткиным О.Г. (2006) [25] предложена методика определения метеорологического индекса, которая позволяет любому человеку оценить возможное влияние погоды и её изменения на состояние здоровья. Оценка влияния погоды на человека проводится по «баллам комфортности» для каждого метеоэлемента отдельно: температуры воздуха, атмосферного давления, наличия облачности и осадков, скорости ветра, относительной влажности воздуха, а также межсуточное изменение давления и температуры. Значения баллов комфортности присваиваются от 0 до 5. Таким образом, максимальная сумма баллов составляет 40 баллов. Затем, согласно методике, каждый человек индивидуально на основе субъективных ощущений определяет величину коэффициента К - коэффициент чувствительности к изменению погоды. Коэффициент может принимать значения от 1,0 до 0,7 и является постоянным вне зависимости от погоды (при К =1,0 человек не реагирует на погоду, при К = 0,9 человек иногда реагирует на погоду, К = 0,8 человек часто реагирует на погоду и при К = 0,7 человек всегда реагирует на погоду). По сумме баллов и постоянному коэффициенту К определяется МИЗ (метеорологический индекс здоровья) на текущий день. Исходя из максимальной суммы баллов (40 баллов) автором предлагается следующая классификация:

- при значениях МИЗ от 34 до 40 погода практически не оказывает влияния; теплового баланса характеризует тот избыток тепла, который выводится из организма путем испарения пота [78].

Метод теплового баланса был положен в основу оценки рекреационных ресурсов Украины. Средние значения показателя теплового состояния человека отрицательны, что соответствует режиму охлаждения организма [74].

На основе метода теплового баланса человека рассчитывается эквивалентно-физиологическая температура для данного места - температура воздуха, при которой для обычных комнатных условий тепловой баланс человеческого тела остается неизменным со значениями температуры внутренних органов и температуры кожи для данной ситуации [162]. За обычные комнатные условия принимается следующая совокупность показателей: средняя радиационная температура принимается равной температуре воздуха, скорость ветра - 0,1 м/с, парциальное давление водяного пара - 12 гПа. Для количественного выражения данного процесса в Германии была разработана модель «Клима-Михель» (Fanger, 1973). Данная модель учитывает достаточно большое количество параметров окружающей среды и индивидуальные характеристики человека.

Одним из комплексных показателей, учитывающих эффект накопления негативного влияния определенных условий, является американский индекс HSI (Heat Stress Index), созданный для определения тепловой нагрузки в летнее время года [164]. Отличительной особенностью этого индекса является учет ряда переменных, которые, так же как и основные метеорологические параметры, влияют на теплоощущение: скорость ветра, облачность и солнечная радиация. Расчет HSI производится для каждой декады теплого периода года для каждой метеостанции. Десятидневный интервал выбирается для того, чтобы сгладить изменчивость погодных условий в течение месяца. В России градация значений индекса HSI разработана только для 20 городов Европейской части России.

На основе биоклиматических показателей разрабатываются рекомендации по составлению паспортов лечебно-оздоровительной местности [23]. В качестве одной из основных задач их составления является выявление местности, обладающей высококачественными ландшафтно-климатичес-кими лечебными ресурсами в достаточных количествах. В результате проведенных исследований Российским научным центром восстановительной медицины и курортологии разработан биоклиматический паспорт территории санатория «Велегож» Тульской области (2008). Биоклиматический потенциал по годовым показателям равен 2,3 балла из 3-х возможных, что соответствует районам России с тренирующим режимом воздействия климата на организм человека и является достаточно благоприятным для организации широкого использования круглогодичной климатотерапии.

На основе выделения категорий комфортности биоклиматических параметров получена интегральная оценка эколого-климатических условий территории Алтае-Саянской горной страны [135, 136]. К изучению биоклиматических условий отдельных районов горной страны в своих исследованиях также обращались Русанов В.И. (1961, 1989, 2004), Башал-ханова Л.Б. (1986, 1989, 1991, 2002), Яковенко Э.С. (1987, 2004, 2006), Харламов С.В. (1985), Самойлова Г.С. (1992) и другие авторы.

Ввиду большого разнообразия биоклиматических индексов комфортности условий необходимо критически подходить к выбору того или иного индекса в каждом конкретном исследовании. Выбор того или иного метода должен быть основан на учете особенностей проводимых исследований.

1.2. Заболеваемость как критерий оценки здоровья

В ряду первостепенных ценностей человека приоритетное место всегда занимает здоровье. В настоящее время в литературе можно встретить большое количество определений термина «здоровье». Калью П.И. обобщил имеющиеся определения, сформулированных в разных странах мира [69]. Например, здоровье - нормальная функция организма на всех уровнях его организации, нормальный ход биологических процессов, способствующих индивидуальному выживанию и воспроизводству; динамическое равновесие организма и его функций с окружающей средой; участие в социальной деятельности и общественно полезном труде, способность к полноценному выполнению основных социальных функций; отсутствие болезни, болезненных состояний и изменений; способность организма приспосабливаться к постоянно изменяющимся условиям внешней среды [118].

Согласно определению Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) - здоровье является состоянием полного физического, душевного и социального благополучия, а не только отсутствием болезней и физических дефектов. Это определение приводится в Преамбуле к Уставу ВОЗ, принятому Международной конференцией здравоохранения (Нью-Йорк, 19-22 июня 1946 г.) и подписанному 22 июля 1946 г. представителями 61 страны [170].

По современным представлениям здоровье населения определяется как комплексный интегральный показатель, зависящий от природных и социально-экономических условий (Келлер, Кувакин, 1998; Прохоров, 2001,2005; Малхазова, 2001,2010).

По данным ВОЗ определяющим фактором здоровья является образ жизни, он определяет здоровье на 50%. На влияние среды обитания и факторов наследственности отводится 20%, а качество медико-санитарной помощи составляет приблизительно 10% [20, 94]. В работах отечественных авторов (Малхазова, Королева, 2009) указывается на иное соотношение вклада факторов в формирование уровня здоровья на территории России: на долю экологической составляющей по данным Келлера А.А., Кувакина

В.И. отводится 40-60%, а по данным Малхазовой С.М., Королевой Е.Г. -более 80% [95, 96].

Однако, следует учитывать ориентировочный характер представленных данных, так как они не являются стандартными для любой территории и могут существенно отличаться в зависимости от региона исследования.

Многообразие факторов, оказывающих влияние на возникновение и распространение заболеваний, создает предпосылки для их классификации. Классификация болезней, основанная на различиях ведущих природных факторов, определяющих распространение и особенности патологического процесса была выполнена Авцыным А.П. (1972). В своей работе [2, 3] автор делит все так называемые краевые (имеющие определенные географические особенности распространения) болезни на 6 групп:

1) заболевания геофизического (главным образом, климатического) происхождения;

2) заболевания геохимического происхождения;

3) заболевания, связанные с местными особенностями пищевых и питьевых режимов;

4) заболевания, связанные с ядовитыми растениями;

5) заболевания, связанные с ядовитыми животными;

6) заболевания инфекционного и паразитарного происхождения. Классификация Воронова А.Г. [40, 41] несколько отличается и включает в себя 5 групп:

1) болезни, определяемые геофизическими, прежде всего климатическими, особенностями среды;

2) болезни, определяемые геохимическими особенностями среды;

3) болезни, связанные с биохимическими особенностями пищи;

4) болезни, вызываемые ядовитыми растениями и животными, и аллергические состояния, связанные с веществами и запахами растительного и животного происхождения;

5) болезни, вызываемые живыми возбудителями.

Одним из критериев, характеризующих здоровье население, является заболеваемость. Под заболеваемостью подразумеваются данные о распространенности, структуре и динамике различных болезней, зарегистрированных среди населения в целом или в его отдельных группах. Выделяют первичную и общую заболеваемость. Под первичной заболеваемостью понимают совокупность новых, нигде ранее не учтенных и впервые выявленных в данном календарном году заболеваний. Общая заболеваемость - это совокупность заболеваний среди тех или иных групп населения за определенный календарный год [12, 19, 31].

В настоящее время основным документом, используемым в качестве ведущей статистической и классификационной основы в здравоохранении, является Международная статистическая классификация болезней и проблем, связанных со здоровьем (МКБ) [102].

МКБ является нормативным документом, обеспечивающим единство методологических подходов и международную сопоставимость материалов. [174]. Классификация построена по десятичной системе с последовательной детализацией от крупных классов и групп болезней к трехзначным рубрикам, четырехзначным подрубрикам с краткими перечнями болезней.

Здоровье населения всегда находится в центре внимания государственных структур и широкой общественности. Так, Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека разработаны Методические рекомендации МР 2.1.10.0057-12 по оценке риска и ущерба от климатических изменений, влияющих на повышение уровня заболеваемости и смертности в группах населения повышенного риска [109]. В методических рекомендациях представлены методические подходы к сбору и подготовке данных, оценке влияния метеорологических показателей на здоровье населения, оценке экономического ущерба, связанного с повышением уровня заболеваемости и смертности от климаточувствительных заболеваний в группах населения повышенного риска.

Проблема влияния климатических условий на обострение или возникновение заболевания связана с периодичностью их действия, а ряд хронических и некоторых острых заболеваний имеют сезонный характер [30, 32, 46, 106, 119]. С весенне-летним подъемом и осенне-зимним спадом связано возникновение и обострение кожных заболеваний, болезней, связанных с недостатком витаминов. С летне-осенним максимумом и зимне-весенним минимумом связаны болезни органов пищеварения, кишечные инфекции. Пик заболеваемости болезнями органов дыхания приходится на осенне-зимний период. С зимне-весенним максимумом и летне-осенним минимумом связано развитие авитаминозов, болезней органов дыхания, инфекционных болезней. Сезонные обострения психоэмоционального статуса проявляются в виде невротической депрессии и тревожно-ипохондрического синдрома, отчетливо выраженных в весенний и осенний периоды. Наиболее неблагоприятными условиями, способствующими обострению, являются высокая температура и повышенная влажность воздуха [119].

Как показывает ряд исследований, действие климатических условий на организм человека разнообразно, они оказывают влияние на глубину и частоту дыхания, на скорость кровообращения, на снабжение кислородом клеток и тканей организма, на углеводный, солевой, липидные и водные обмены [11, 39]. Reiter R. в своей работе [171] указывает на важность процессов, протекающих на мембранах клеток в механизме метеобиологических реакций.

Ряд авторов (Борисенков Е.П., Монокрович Э.И., Темникова Н.С.) указывают на роль атмосферных электрических факторов на самочувствие человека, а именно установлена взаимосвязь между некоторыми физиологическими показателями и показателями ионизации воздуха [137].

Из большого числа метеофакторов многие авторы (Андронова Т.И., Деряпа Н.Р., Соломатин А.П., 1982; Андреев С.С., 2007) выделяют отдельные, наиболее приоритетные элементы [12]. Одним из таких элементов является температура воздуха, которая способствует созданию оптимальных, комфортных, субкомфортных или экстремальных условий. При действии повышенной температуры воздуха первыми в регуляцию включаются дыхательная и сердечнососудистая системы. Высокие температуры способствуют расширению периферических кровеносных сосудов, учащению дыхания [33, 39]. Отрицательное влияние на самочувствие человека, а, следовательно, и на возникновение метеотропных реакций, оказывает не только сама температура, но и её межсуточное изменение. Резкие смены температуры ведут к изменению содержания кислорода в воздухе: при понижении температуры воздух насыщается кислородом, а при потеплении наоборот обедняется. Вследствие этого возникают условия, оказывающие негативное влияние на людей с заболеваниями легочной и сердечной недостаточности, бронхолегочными заболеваниями [124, 158]. Зарубежными учеными (Dr. Lawrence T. Lam, 2007) установлено, что такой показатель как максимальная дневная температура воздуха является значительным фактором риска возникновения лихорадки и заболеваний органов пищеварения (гастроэнтерит) у детей в возрасте до 6 лет [163].

Важным индикатором адаптационных способностей организма является состояние сердечнососудистой системы человека, которая наиболее чувствительна к воздействию абиотических факторов, и как следствие, первой включается в процесс адаптации [91, 150]. Гудков А.П., Попова О.Н. (2009) в работе «Внешнее дыхание человека на Европейском Севере» указывают, что в условиях климатических особенностей Архангельской области сердечнососудистая система является одним из важнейших факторов, лимитирующих адаптацию к неблагоприятным климатическим условиям [52].

В работе Бобины И.В., Кобзевой О.О. [24] представлены результаты исследования влияния метеорологических факторов на обострение и возникновение артериальной гипертензии на примере населения Барнаула. Авторы установили, риск развития обострений заболевания повышается при снижении температуры воздуха и увеличении атмосферного давления и относительной влажности воздуха.

Проведенный анализ (Мироновская, Унгуряну, Гудков, 2010) обращаемости за медицинской помощью в связи с сердечнососудистыми заболеваниями на территории г. Новодвинск Архангельской области выявил негативное влияние низких температур, способствующих увеличению заболеваемости [104, 133].

Ревич Б.А. в своей работе «Изменение здоровья населения России в условиях меняющегося климата» указывает на связь жаркой погоды с обострением течения различных сердечнососудистых заболеваний, таких как стенокардия. Проведенные исследования (Ревич, Шапошников и др., 2005) для населения г. Тверь позволили установить связь между числом обращений за экстренной медицинской помощью, общей смертностью, смертностью от ряда причин (цереброваскулярные нарушения, травмы, утопления и самоубийства) и температурой воздуха в летний период [124]. В то же время в Санкт-Петербурге между случаями кардиальной смертности и температурой воздуха такой связи выявлено не было (Кухарчик и др., 2004).

Таким образом, приведенные данные свидетельствуют о преимущественном влиянии на сердечнососудистые заболевания таких показателей как колебание температуры и атмосферного давления. Значения критических значений этих параметров не являются стандартными и могут отличаться от региона к региону, что в первую очередь связано с влиянием географических особенностей местности.

Метеочувствительность организма к воздействию погодных условий возрастает с увеличением высоты над уровнем моря в связи с понижением содержания кислорода и снижением атмосферного давления. В таких условиях метеотропные реакции могут возникать при более низких, чем на уровне моря, изменениях метеорологических величин (давления воздуха, содержания кислорода, изменения электрического поля атмосферы, аэрозольного загрязнения атмосферы и др.).

Существенная роль принадлежит климатическим факторам в формировании патологических процессов в органах дыхания. Установлена корреляционная связь между природно-климатическими факторами и бронхитами, бронхиальной астмой [145]. Резкие колебания теплопотерь органами дыхания способны вызывать расстройства терморегуляции, приводящие к заболеваниям верхних дыхательных путей и легких даже у здоровых людей, а также облегчают проникновение патогенной микрофлоры через защитный барьер верхних дыхательных путей [22, 34, 71]. Белик В.А. (2003) установлена высокая и средняя корреляция между показателями детской заболеваемостью в Сибири и эффективными тепло-потерями органами дыхания. Согласно Русановой Е.В. эффективные теплопотери рассматриваются в качестве одного из ведущих пусковых механизмов в возникновении острых респираторных заболеваний [129]. На примере территории Дальневосточного региона показано влияние климатических условий на заболеваемость населения болезнями органов дыхания. По мнению Мотавкиной Н.С. (1991) специфический комплекс климатогеографических факторов Дальневосточного региона является одним из условий, предрасполагающих к формированию патологических процессов в органах дыхания [105]. Установлена прямая корреляционная связь между показателями заболеваемости населения такими заболеваниями как хронический бронхит, пневмония, бронхиальная астма и инфекционными заболеваниями (грипп, ОРВИ) со степенью суровости погоды в холодный (г=0,509) и теплый (г=0,420) период года. Количество больных хроническими заболеваниями легких в зимний период связан с сочетанием низких температур и сильных ветров.

Адо А.Д. и Федосеев Б.Б. (1984) рассматривают неблагоприятные погодные условия (сочетание высокой влажности воздуха и низкими или высокими температурами, резкое изменение погоды) как разновидность неспецифического раздражителя, к воздействию которого особенно чувствителен организм больного бронхиальной астмой. Авторами выявлено, что пространственное распространение данного заболевания тесно связано с природными особенностями территории. Проведенное на территории СССР исследование на протяжении 1960-1979 годов позволило установить, что наиболее высокие уровни заболеваемости характерны для западных районов Европейской части, которые подвержены влиянию влажных воздушных масс Атлантического океана. По мере уменьшения влияния этих масс и усиления континентальности климата к востоку снижается и уровень заболеваемости. Исследователи (Кафарадзе, Слуцкий, 1978) анализируя данные первичной обращаемости в детские поликлиники на территории г. Баку придают важное значение на течение бронхиальной астмы межсуточному изменению атмосферного давления более 4 гПа.

Особое значение в формировании и распространении заболеваний органов дыхания имеет характер ландшафта, включающий характеристики рельефа, растительности, водных объектов. Именно ландшафт формирует микроклиматические особенности территории, а условия сильно расчлененного рельефа способны оказывать нагрузочное воздействие на органы дыхания больных с легочной патологией [35].

Определенный комплекс метеорологических факторов способен оказывать негативное влияние на самочувствие людей, подверженных заболеваниям костно-мышечной системы. По данным (Биркенфелдт, Э. БоЬо1ка, 1979) среди этой группы больных метеочувствительность достигает 90%. Дискомфортные условия возникают при колебаниях температуры и атмосферного давления, увеличении относительной влажности воздуха, снижении количества солнечных дней.

О влиянии метеорологических факторов на обострение желудочно-кишечных заболеваний указывается в ряде работ [12, 50]. По данным Мазурина А.В., Григорьева К.Г. (1977) от 41 до 63% детей, страдающих этими заболеваниями, чувствительны к погоде (в среднем 48,3%). Сопоставление частоты обострений язвенной болезни желудка и других заболеваний с погодными условиями позволили более 30% случаев обострений отнести к числу погодообусловленных. Авторы указывают на негативное влияние погоды, характеризующейся значительными колебаниями атмосферного давления, температуры воздуха и обильными осадками.

Влияние климатических условий на заболевания нервной системы и возникновение психических расстройств было показано еще в начале 60-х годов. Обострение приступов провоцирует повышение температуры воздуха (Липанов, 1966).

Большинство наблюдений по выявлению влияния климатических условий на заболеваемость болезнями органов зрения касается глауком. На течение данного заболевания особенно неблагоприятно сказывается сочетание понижения температуры с увеличением скорости ветра, атмосферного давления и влажности воздуха [92].

Связь кожных заболеваний с климатическими условиями в значительной степени обусловлена функциональной ролью кожных покровов в процессах теплообмена организма с окружающей средой. Учитывая, что кожные покровы представляют собой обширное поле нервных рецепторов, она активно реагирует на воздействие климатических факторов (Россиян-ский, 1959; Бабаянц, 1969) [100].

Значительное количество исследований как зарубежных, так и отечественных, направлено на определение роли климатического фактора на возникновение и распространение инфекционных и паразитарных заболеваний (Kramer et al., 1983; Watts et al., 1987; Geographical

Distribution., 1989; Lieshout et al., 2004; Хайнес и др., 2004; Семенов и др.,

2006). Авторы указывают, что повышение температуры воздуха способствует изменению условий распространения инфекционных и паразитарных заболеваний. Однако, исследователи акцентируют внимание на том, что необходимо отличать изменения, вызванные климатическими причинами, от изменений, вызванных другими факторами: экологическими, демографическими и социально-экономическими. Достоверно установлена связь между изменением климата и ростом количества случаев желудочно-кишечных заболеваний на Тайване (Chang et al., 2006), температурой и увеличением случаев сальмонеллеза в Австралии (Zhang et al., 2006). Для территории России были получены неоднозначные результаты по сопоставлению заболеваемости населения инфекционными и паразитарными болезнями с климатическими особенностями.

В работе Клюева М.В., Мурзина А.Г. «Рекреационно-климатические ресурсы Ленинградской области» выявлены округа Ленинградской области, на территории которых погодные условия оказывают негативное влияние на состояние здоровья населения. Авторами установлено, что наиболее опасная ситуация для людей, подверженных заболеваниям органов дыхания, складывается в Восточном округе Ленинградской области. Этому способствуют низкие температуры и наибольшее количество дней с относительной влажностью более 80% при температуре ниже 0°С и ее межсуточной изменчивости более 8°С [15, 77, 90, 155].

Ряд исследователей (Архипова И.В., Жукова О.А., Курепина Н.Ю., Ротанова И.Н.) проведя анализ медико-климатических особенностей Алтайского края выявили классы заболеваемости, совпадающие с неблагоприятными метеорологическими ситуациями [14]. Авторами установлено, что наиболее сильные метеотропные реакции проявляются у больных с заболеваниями органов кровообращения [14, 35].

Согласно методическим рекомендациями [109] к наиболее распространенным заболеваниям, характеризующимся чувствительностью к климатическим факторам, относятся: болезни органов дыхания; болезни органов кровообращения; болезни эндокринной системы; травмы, отравления и другие последствия воздействия внешних причин; психические расстройства; кишечные инфекции; трансмиссивные болезни.

1.4. Применение математико-статистических и картографических методов в исследованиях

За последнее время накоплено большое количество методологических работ по изучению воздействия факторов среды, в том числе и климатических, на организм человека. Медико-географические исследования основываются на большом объеме количественной информации, которую необходимо объективно оценить и провести классификацию, доказать наличие зависимости. Эти вопросы успешно реализуются с применением статистических методов исследования [17, 45, 97, 109, 151].

Среди математических методов обработки широкое распространение получили факторный и регрессионный анализы (Малхазова, Неронов, 1976). Применение методов статистической обработки информации обусловлено необходимостью проведения совместного анализа больших объемов информации. С целью получения корректных результатов при статистической обработки информации важное значение имеет анализ вида распределения данных [61]. Наиболее часто в определении количественной зависимости между показателями здоровья и факторов окружающей среды используются корреляционный и дисперсионный анализы. В качестве меры зависимости между переменными применяется показатель коэффициента корреляции (г), который может изменяться в пределах от -1 до +1. В общей классификации корреляционных связей (Ивантер Э.В., Корасов А.В., 1992) принято считать, что при г<0,19 очень слабая корреляция, при 0,2<г<0,29 - слабая, при 0,3<г<0,49 - умеренная, при 0,5<г<0,69 - средняя, а при г>0,7 - сильная. Реброва О.Ю. разделяет коэффициенты корреляции на три группы: слабая корреляция (г<0,25), средняя (0,25<г<0,75) и сильная (г>0,75) [123]. Важное значение в медико-географических исследованиях имеет проверка значимости выявленных коэффициентов корреляции. Статистически значимыми принимаются те значения коэффициентов корреляции, которые удовлетворяют уровню статистической значимости (р<0,05) и доверительному интервалу с вероятностью 95%.

При наличии большого объема информации на начальной стадии, когда отсутствует гипотеза о количестве классов, в которые возможно объединить объекты, часто используется кластерный анализ [103,146, 147].

Среди методов кластерного анализа широкое распространение получил метод одиночной связи (Single Linkage) с использованием Евклидо-вого расстояния (Euclidean distances). Однако, выбор метода в значительной степени зависит от цели исследования и характера исходных данных. Так в работе Малхазовой С.М. и др. [95] для выявления разнородных типов территории по уровню заболеваемости в Московской области в качестве правила объединения (связи) выбран метод Варда (Ward method) как наиболее оптимальный, поскольку он основан на минимизации суммы квадратов тех кластеров, которые могут быть сформированы на каждом шаге.

На примере Воронежской области с использованием факторного анализа проведено медико-географическое районирование по опасности заражения зоонозами [89].

Кроме математико-статистических методов в медико-географических исследованиях широко распространено математико-картографическое моделирование (Тикунов, 1997, Малхазова, 2001). Наиболее полно и наглядно результаты медико-географических исследований могут быть представлены картографическими методами с помощью современных геоинформационных систем [57, 140, 141, 142]. Применение данного метода довольно широко распространено и нашло свое отражение в комплексных медико-географических исследованиях (Малхазова, 2010;

26. Бокша, В.Г. Медицинская климатология и климатотерапия / В.Г. Бок-ша, Б.В. Богуцкий. - Киев: «Здоров'я», 1980.

27. Бокша, В.Г. Справочник по климатотерапии / В.Г. Бокша. - Киев: «Здоров'я», 1989.

28. Бреус, Т.К. Магнитные бури: медико-биологические и геофизические аспекты / Т.К. Бреус, С.И. Раппопорт. - М.: Советскийорт, 2003.

29. Бут, Б. Начало работы с Лг^К / Б. Бут, Э. Митчелл. - М.: Дата+, 2007.

30. Бутьева, И.В. Медико-климатические и гелиофизические особенности Москвы / И.В. Бутьева, Р.П. Корнилова, Т.Г. Швейнова, Т.П. Алешина // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. - 1984. - N 5. - С. 49-53.

31. Бутьева, И.В. Методические вопросы интегрального анализа медико-климатических условий / И.В. Бутьева, Т.Г. Швейнова // Комплексные биоклиматические исследования. - М., 1988. - С. 80-84.

32. Бутьева, И.В. Сезонная динамика метеопатического воздействия атмосферы при различной солнечной активности / И.В. Бутьева, Т.Г. Швейнова, С.С. Девятова // Климат и здоровье человека: Тр. Международного симпозиума ВМО/ВОЗ/ЮНЕП, Ленинград, 22-26 сент., 1986. -Т. 2. - Л., 1988. - С. 55-58.

33. Варакина, Ж.Л. Влияние температуры воздуха на смертность населения Архангельска в 1999-2008 гг. / Ж.Л. Варакина, Е.Д. Юрасова, Б.А. Ревич, Д.А. Шапошников, А.М. Вязьмин // Экология человека. -2011. - № 6. - С. 28-36.

34. Василюк, В.К. Озеленение городов Приморского края / В.К. Василюк, Д.Л. Врищ, А.Ф., Журавков и др. - Владивосток: ДВО АН СССР, 1987.

149. Центральный федеральный округ // Чепалыга А.Л., Чепалыга Г.И. Регионы России: Справочник. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: Дашков и К, 2004. - 100 - С. 26-39.

150. Чеченин, Г.И. Потери жизненного и трудового потенциала по причине болезней системы кровообращения взрослого населения / Г.И. Чеченин, Н.М. Жилина, Д.И. Сахарова и др. // Здравоохранение в Российской Федерации. - 2009. - № 1. - С.35-40.

151. Шакин, В.В. Использование математического моделирования для доказательства влияния загрязнения окружающей среды на здоровье детей. / В.В. Шакин, В.Э. Цитовцев, Ю.Л. Мизерницкий, Я.Д. Корту-нова. В кн.: Экопатология детского возраста. - М., 1995. - С. 329-332.

152. Шартова, Н.В. Медико-географическая оценка Московской области: дисс. канд. геогр. наук: 25.00.23 / Шартова Наталья Витальевна; [Моск. гос. ун-т им. М.В. Ломоносова]. - Москва, 2008. - 154: ил.

153. Шошин А.А. Основы медицинской географии / А.А. Шошин. - М., 1962.

154. Электронный учебник по статистике. - Москва, StatSoft. WEB: http://www.statsoft.ru/home/textbook/default.htm.

155. Энциклопедия климатических ресурсов, 2005. - СПб.: Гидрометео-издат.

156. ArcView GIS. Data+, ltd. P.368.

157. ArcView Spatial Analyst. Data+, ltd. P.56.

158. Climate Change 2007: Adaptation and Vulnerability. Contribution of Working Group 11 to the Fourth Assessment Report of the Intergoverment Panel of Climate Chang, Cambridge, UK.

159. Conti S., Meli P., Minelli G., Soloimini R., Toccaceli V., Vichi M., Beltrano C., and Perini L., 2005. Epidemiologic study of mortality during the summer 2003 heat wave in Italy, Environ Res., vol.98. No. 3, pp. 390399.

160. Dobson J.E. Defining the University Consortium for Geographic Information Science. GIS World, 1995, № 8(3). P. 44-46.

161. Houghton F.C., Yaglou C.P. Determining equal comfort lines // J. Am. Soc. Heat. Vent. Engrs. - 1923. - V. 29. - P. 165-176.; 27.

162. Hoppe P. The physiological equivalent temperature - a universal index for the biometeorological assessment of the thermal environment // Int. J. Biometeorol. - 1999. - V. 43. - P. 71-75.

163. «International Journal of Environmental Health Research» Volume 17, Issue 1, 2007 - P. 1-8.

164. Kalkstein L.S. Biometeorology - looking at the links between weather, climate and health // WMO. Bulletin.2. - 2001. - V. 50. - P. 1-6.

165. Kovats R.S., Bouma M.J., hajat S., Worrall E., and Haines A., 2003. El Nino and health. Lancet. vol.362. No. 9394, pp. 1481-1489.

166. Noji E. The public health consequences of disasters. N.Y.: Oxford Univ. Press, 1997. - 468 p.

167. Siple P.A., Passel C.F. Measurments of dry atmospheric cooling in subfreezing temperatures // Proc. Amer. Phil. Soc. - V. 89. - P. 177-199.

168. Steadman R G. The Assessment of Sultriness. Part I: A Temperature-Humidity index based on Human physiology and clothing science // Journal of Applied Meteorolgy. July 1979. - V. 18. - P. 861-873; 28.

169. Steadman R.G. The Assessment of Sultriness. Part II: Effects of Wind, Extra Radiation and Barometric Pressure on Apparent Temperature // Journal of Applied Meteorolgy. - July 1979. - V. 18. -P. 874-885.

170. Official Records of the World Health Organization. - No. 2 - P. 100.