Статистический анализ влияния выбросов в атмосферу загрязняющих веществ на заболеваемость злокачественными новообразованиями



В работе на основе статистического анализа исследовано влияние выбросов в атмосферу загрязняющих веществ на заболеваемость злокачественными новообразованиями жителей ряда субъектов РФ. Показано, что данная зависимость действительно есть: 70 % всех выявленных злокачественных новообразований объясняется загрязнением атмосферы в исследуемых регионах.

Ключевые слова: статистический анализ, выбросы в атмосферу, заболеваемость, злокачественные новообразования, зависимость, смертность, контролируемые факторы.

Based on statistical analysis, the work revealed a great influence on the occurrence of pollutants among the population of the Russian Federation. It is shown that the presence of signs is well characterized.

Keywords: statistical analysis, developmental explosions, morbidity, malignant neoplasms, dependence, mortality, allergic factors.

Загрязнение атмосферного воздуха является одной из актуальных проблем современности. Отравляющие вещества, находящиеся в атомосфере, попадая в организм человека, оказывают негативное влияние на работу внутренних органов, слизистых оболочек, иммунитета, вызывают рост онкологических заболеваний. В городах России главными источниками антропогенного заболевания являются промышленные предприятия, автотранспорт, нефтедобыча и нефтепереработка и т. д. В ранее опубликованных научно — исследовательских работах уже была исследована зависимость заболеваемости от определенных факторов в отдельных субъектах. Например, выбросы от автозаправочных станций в городе Нальчике ; влияние состояния атмосферного воздуха на онкологическую заболеваемость в Тульской области ; роль загрязнения воздуха взвешенными частицами в патогенезе онкологических заболеваний ; оценка радиационных рисков злокачественных новообразований среди населения регионов России, загрязненных радионуклидами вследствие аварии на Чернобыльской АЭС ; оценка влияния выбросов загрязняющих веществ на состояние здоровья населения ; оценка влияния факторов загрязнения окружающей среды на популяционное здоровье населения Саратовской области

.

В работе проведен анализ влияния выбросов в атмосферу загрязняющих веществ на возможную заболеваемость злокачественными новообразованиями в целом по России.

С каждым годом ситуация не улучшается, а в 2019–2020 году и вовсе ухудшилась, так как вспышка коронавирусной инфекции внесла свои коррективы, тем самым ослабив многие области медицины, в частности онкологию, что повлекло за собой позднее диагностирование

По данным Всемирной организации здравоохранения, существуют множество факторов, повышающих риск смертности человека. Например, к ним относятся употребление табака, высокий уровень сахара в крови и повышенное артериальное давление. Но, в первую пятерку по значимости так же входит и загрязнение воздуха. Из-за него средняя продолжительность жизни россиян сокращается. В свою очередь, это негативно сказывается на качестве жизни людей, производительности труда и приводит к ощутимым экономическим потерям .

Качество атмосферного воздуха в Российской Федерации на протяжении уже длительного времени является неудовлетворительным. По данным Росгидромета, 89 % городов отмечается превышение санитарно-гигиенических нормативов загрязнения атмосферного воздуха. В 143 городах с общей численностью населения более 56 млн человек средняя за год концентрация одного или нескольких загрязняющих веществ в воздухе многократно превышает безопасный уровень — величину предельно допустимой концентрации .

Для исследования влияния возьмем количество выявленных онкологических заболевших и загрязняющих выбросов в атмосферу за 2020 год по 12 субъектам Российской Федерации, выбранных случайно. Основные методы анализа данной зависимости взяты из математической статистики. Полученные результаты могут быть распространены на все субъекты РФ, так как будет показана значимость выборки.

Объектом медико-биологического исследования, является живой организм, в данном случае — люди, имеющие злокачественные новообразования.

В качестве исходных данных использовались статистические данные (табл.1), взятые из официальных источников Росстата

. Для удобства дальнейших расчетов все входные данные ранжированы по возрастанию уровня выбросов в атмосферу загрязняющих веществ в тыс.т.

Таблица 1

Входные данные

Субъект	Заболеваемость, чел.	Население, чел.	Выбросы в атмосферу, тыс.т.	Заболеваемость, %
Республика Тыва	165,4	330368	5,3	0,501
Севастополь	487,1	509992	6,9	0,955
Орловская область	483,6	724686	27,2	0,667
Курганская область	462,9	818570	39,4	0,565
Брянская область	468,2	1182682	47,4	0,396
Сахалинская область	490,8	485621	63,6	1,011
Ярославская область	472,1	1241424	84,1	0,380
Республика Дагестан	148,6	3133303	167	0,047
Алтайский край	241,7	2296353	174,6	0,105
Архангельская область	469,7	1127051	190,5	0,417
Самарская область	486,7	3154164	255,3	0,154
Республика Саха	221	981971	286,3	0,225

Зарождение, развитие и существование живых организмов определяется множеством разнообразных и часто случайных внешних и внутренних условий. Контролируемыми факторами, влияющими на предмет исследования выбранные следующие: показатели загрязненности атмосферного воздуха, население регионов и число заболевших.

Для большей наглядности представим данные в виде графической зависимости — полигона частот. На оси абсцисс расположен рейтинг по количеству выбросов загрязняющих веществ, по оси ординат расположены значения заболеваемости на 1000 человек, в ‰.

Рис. 1. Полигон частот

По таблице значений -критерия Пирсона определяем, что = 16,9, а полученное в фактическое значение

, так как фактическое значение меньше табличного, то, можно считать случайными расхождения между эмпирическими и теоретическими частотами, и выдвинутая гипотеза о близости эмпирического распределения к нормальному не опровергается.

Проведем проверку выборки на закон нормального распределения :

1) выборочные среднее арифметическое , медиана и математическое ожидание близки друг к другу, т. е. ,3, ,

2) характеристики формы для исследуемого распределения близки к нулю, что указывает на малые различия графиков нормального и исследуемого распределения:

; , где асимметрия, .

3) «Правило трех сигм» выполняется:

𝑃(𝑀(𝑋) − 3𝑆 < 𝑋 < 𝑀(𝑋) + 3𝑆) ≈ 0,9976 ≈ 99,63 %, (1)

где S − стандартное отклонение.

Дисперсия , а стандартное отклонение .

Результат проверки говорит о том, что исследуемые данные удовлетворяют нормальному закону.

Используя формулы для выравнивания эмпирических данных по нормальной кривой на основе -критерия Пирсона сделаем выравнивание вариационного ряда.

Рис. 2. Выравнивание вариационного ряда

Из графика на рис.2 видно, что теоретические частоты близки к эмпирическим, а пики заболеваемости приходятся на средние значения выбросов загрязняющих веществ — это является показателем нормального распределения, но отдельные расхождения имеют место.

Проанализируем степень неравномерности распределения заболеваний в регионах по кривой Лоренца (рис.3) .

Рис. 3. Кривая Лоренца

Из рисунка видно, что кривая Лоренца достаточно сильно удалена от линии равномерного распределения. Это говорит о том, что регионы с преобладающим источником выбросов вносят наиболее весомый вклад в суммарное количество загрязнения. Это подтверждает так же расчет коэффициента Джини, который равен .

Проанализируем тесноту связи исследуемых параметров с помощью корреляционного отношения.

Корреляционное отношение позволяет оценить тесноту не только при наличии линейной зависимости между исследуемыми величинами, но и в случае нелинейной связи между ними, и может принимать значения от 0 до 1. В нашем случае расчет дает значение корреляционного отношения , что показывает наличие сильной нелинейной связи между исследуемыми величинами. Таким образом, можно сделать вывод о том, что загрязнение атмосферы является одним из самых важных факторов, влияющих на онкологические заболевания людей, проживающих в исследуемых регионах РФ.

Коэффициент корреляции равен -0,7, что еще раз доказывает зависимость исследуемых факторов друг от друга.

Таким образом, по результатам исследования, можно сделать вывод о том, что существует однозначно выявленная зависимость, выражающаяся законом распределения, который стремится к нормальному. В то же время проведенный анализ указывает на то, что помимо загрязнения атмосферы на онкологию влияют и другие факторы. Большая часть 70 % всех выявленных злокачественных новообразований объясняется загрязнением атмосферы в исследуемых регионах, а остальные 30 % приходятся на неконтролируемые факторы: генетическую предрасположенность к заболеванию, качество жизни и др., а также на случайные факторы: ошибочные диагнозы и позднее диагностирование заболевания.

Данные по заболеваемости были приведены без разделения по типам новообразований, в то время как выбросы влияют главным образом на развитие и течение заболеваний органов воздушного дыхания.

В заключении можно сделать вывод о том, что пульмонологам и онкологам при составлении диагноза нужно обращать большое внимание на экологическую составляющую окружающей среды места жительства пациента и учитывать при составлении диагноза.

Литература:

1. Загрязнение атмосферного воздуха выбросами автозаправочных станций / Л. Т. Созаева // Наука, инновации, технологии. — Ставрополь: Издательство Северно-Кавказского Федерального Университета. — 2019. — № 4.- с.185–192.
2. Влияние состояния атмосферного воздуха на онкологическую заболеваемость в Тульской области / Д. М. Нерсисян, Г. Н. Миронов, А. С. Игнатькова // МЦНС Наука и просвещение. — Тула: Тульский государственный университет. — 2021. — с.150–155.
3. Роль загрязнения воздуха взвешенными частицами в патогенезе онкологических заболеваний / А. Ф. Колпакова // Новосибирск: Сибирский онкологический журнал. — 2021. — 20(2). — с.102–109.
4. Оценка радиационных рисков злокачественных новообразований среди населения регионов России, загрязненных радионуклидами вследствие аварии на Чернобыльской АЭС / В. К. Иванов // Обнинск: Радиация и риск. — 2021. — с.131–146.
5. Оценка влияния выбросов загрязняющих веществ на состояние здоровья населения / Д. Ю. Вечеренко, Р. В. Гордеев // Красноярск: Проблемы современной экономики. — 2021. — с.146–148.
6. Оценка влияния факторов загрязнения окружающей среды на популяционное здоровье населения Саратовской области / Р. М. Хасанова // Саратов: Биологические науки. — 2014. — с.83–88.
7. Оценка влияния загрязнения атмосферного воздуха химическими соединениями на заболеваемость злокачественными новообразованиями / Р. А. Аскаров // Общественное здоровье и организация здравоохранения. — Уфа: Издательство Башкирского государственного медицинского университета. -2011. -с.6–9.
8. Росстат — Статистика: [Электронный ресурс] URL: https://rosstat.gov.ru/statistic(дата посещения 13.10.2022).
9. Статистический бюллетень. Численность населения Российской Федерации по полу и возрасту на 1 января 2021 года. — Москва: РОССТАТ. — 2021. — с.24–26.
10. Громыко Г. Л. Теория статистики. Практикум / Г. Л. Громыко. — М.: ИНФРА-М, 2008. — 240 с.
11. Просветов Г. И. Статистика. Задачи и решения / Г. И. Просветов. — М.: Альфа-Пресс, 2008. — 23 с.
12. Теория статистики / под ред. проф. Г. Л. Громыко. — М.: ИНФРА-М, 2021. — 465 с.
13. Кореневский Н. А. Математические методы обработки медико-биологической информации. Математическая статистика / Н. А. Кореневский, З. М. Юлдашев, Т. Н. Конаныхина. — Старый Оскол: ТНТ, 2021. — 304 с.