Способ и система определения уровня экологического благополучия зоны проживания детей Российский патент 2022 года по МПК G01N33/487 

Изобретение относится к медицине, а именно к медицинской экологии, и может быть применено для зонирования территориальной техносферы по уровню экологического благополучия детей, как самой чувствительной группы населения, а так же взрослого населения, на основе критерия экологического благополучия зоны проживания (КЭБЗП). На основе КЭБЗП определяют зоны с различной интенсивностью неблагоприятного воздействия химических, физических и биологических факторов на здоровье детей, как самой чувствительной группы населения, а так же взрослого населения. Выделяют экологически благополучную и экологически неблагополучную зоны проживания. Зонирование территории предлагаемым способом позволяет вовремя принимать адекватные профилактические меры для защиты здоровья населения, а также на основе требований нормативных правовых актов обоснованно принимать градостроительные и производственно-хозяйственные решения.

В рамках предлагаемого технического решения использованы следующие термины и определения.

Зона проживания человека – зона, в которой пребывают люди и должны быть обеспечены определенные требования к состоянию среды [1].

Окружающая среда (ОС) – совокупность компонентов природной среды, природных и природно-антропогенных объектов, а также антропогенных объектов [2].

Экологическое благополучие человека (ЭБЧ) – это функциональное состояние организма человека и состояние окружающей среды, при которых стремятся к нулю факторы неблагоприятного воздействия и обеспечиваются благоприятные условия жизнедеятельности человека.

Качество окружающей среды – состояние окружающей среды, которое характеризуется физическими, химическими, биологическими и иными показателями и (или) их совокупностью [2].

Территориальная техносфера – это сложный динамический многопараметрический объект, включающий подсистемы естественного и искусственного происхождения: окружающую среду (биосферу), человека (социум) и объекты техногеники.

Объект техногеники – это сложный динамический многопараметрический объект искусственного происхождения, оказывающий негативное воздействие на окружающую среду и человека.

2. УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ определения уровня экологического благополучия зоны проживания детей [3]. Согласно этому способу определяют уровень экологического благополучия зоны проживания детей на основании КЭБЗП по девяти показателям: в слюне амилаза, щелочная фосфатаза, общий белок, лизоцим; в носовом секрете иммуноглобулин А (IgA); в волосах медь, цинк, кадмий; в соскобе со слизистой щеки индекс колонизации буккального эпителия. При этом каждый показатель оценивают в один балл при попадании его значения в заранее определенный интервал, а затем баллы суммируют и по сумме баллов определяют уровень экологического благополучия зоны проживания детей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ ИЗВЕСТНОГО СПОСОБА

Фигура 1 – Схема алгоритма осуществления известного способа определения уровня экологического благополучия зоны проживания детей.

Фигура 2 – Граничные значения показателей, используемых при определении коэффициента экологического благополучия зоны проживания детей по данным прототипа [3].

Фигура 3а – Фактические значения содержания микроэлементов при поражении желудочно-кишечного тракта у детей в экологически неблагоприятных районах [5].

Фигура 3б – Содержание тяжелых металлов у здоровых новорожденных и детей с перинатальной патологией [6].

Фигура 3в – Показатели содержания химических веществ в моче здоровых детей [7, 8, 9].

Фигура 4 – Перечень показателей характеризующих зоны проживания людей [10, 11, 12, 13, 14].

Фигура 5 – Модель функционального состояния организма человека в территориальной техносфере.

Рассмотрим подробнее существующий способ (см. фиг.1). Учитывая только химическое воздействие объектов техногеники на организмы детей, составляют перечень из девяти контролируемых показателей: содержание в слюне амилазы, щелочной фосфатазы, общего белка, лизоцима; в носовом секрете иммуноглобулина А; в волосах медь, цинк, кадмий; в соскобе со слизистой щеки индекс колонизации буккального эпителия.

По справочным данным определяют для каждого из девяти контролируемых показателей организмов детей граничные значения, то есть минимальные и/или максимальные величины, которым должны соответствовать измеренные значения показателей при нормальном состоянии организмов детей (см. фиг. 2).

По существующим методикам проводят отбор проб и измеряют фактические значения контролируемых показателей организмов детей, после чего по предложенной шкале оценивают в баллах их значения: каждый показатель оценивают в один балл: при содержании амилазы менее 1,75±0,2 мг/(ч.·мл), щелочной фосфатазы – более 13,7±0,5 мкм/л, общего белка – более 1,35±0,1 г/л, лизоцима – менее 5,1±0,01%, IgA – менее 2,2±0,01 г/л, меди – более 10,36±0,95 мг/кг, цинка – более 170,02±4,5 мг/кг, кадмия – более 0,025±0,001 мг/кг, а при индексе колонизации буккального эпителия – менее 0,5±0,05.

КЭБЗП определяют суммированием баллов полученных при оценке девяти показателей.

Оценка значений КЭБЗП проводится по следующей шкале: при сумме баллов КЭБЗП в пределах от 5 до 9 зону проживания детей определяют как экологически неблагополучную; при сумме баллов от 3 до 4 – как умеренно экологически благополучную, при сумме баллов от 0 до 2 – как экологически благополучную.

Недостатками известного способа являются:

1. Отсутствие обоснования выбора для оценки именно этих девяти показателей и пренебрежение многими другими.

2. Невозможность введения для оценки экологического благополучия зоны проживания детей дополнительного показателя, например содержание фтора или свинца в моче, из-за строго установленной зависимости значений границ диапазонов экологического благополучия/неблагополучия от количества показателей и, как следствие, неполнота КЭБЗП.

3. Деление зоны проживания детей на экологически благополучную, умеренно экологически благополучную и экологически не благополучную, несмотря на то, что в [15] предусмотрено двухуровневое деление воздействия среды обитания на организм человека: вредное и безопасное.

Покажем это.

1. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) [4], с учетом понятия «качество окружающей среды», приведенного в [2], источники риска здоровью человека делят на четыре группы. Причем долю качества окружающей среды ВОЗ оценивает в двадцать пять процентов, складывающуюся из химических, физических и биологических факторов. Но авторы известного способа учли только девять химических факторов и пренебрегли физическими и биологическими факторами, которые вносят вклад в формирование качества окружающей среды человека порядка шестидесяти шести процентов от общего воздействия окружающей среды и порядка шестнадцати процентов от всех источников риска здоровью человека.

В известном способе для определения уровня экологического благополучия детей используют только девять показателей, только три из которых связаны с определением показателей содержания химических веществ в органических жидкостях. Но существует техническая возможность и диагностическая необходимость учета при определении уровня экологического благополучия зоны проживания детей показателей содержания также других химических веществ и соединений в органических жидкостях. В методических рекомендациях МосМР 2.1.9.004-03 «Критерии оценки риска для здоровья населения приоритетных химических веществ, загрязняющих окружающую среду» приведены данные о пороговых значениях порядка 170 приоритетных химических веществ не канцерогенного воздействия на организм человека. В документе Р 2.1.10.1920-04 «Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду» приведены данные о пороговых значениях порядка 1000 химических веществ канцерогенного воздействия на организм человека. Так же это доказано в работах [5, 6, 7, 8, 9] (см. фиг. 3а [5] и 3б [6], 3в [7, 8, 9]).

Функциональное состояние организма (ФСО) человека – это основа его здоровья. В формировании здоровья важна роль генетических факторов. Однако генетическая программа, получаемая человеком, обеспечивает его развитие при наличии определенных условий окружающей среды. «Организм без внешней среды, поддерживающей его существование, невозможен» – в этой мысли И.М. Сеченова заложено неразрывное единство человека и окружающей среды. В соответствии с [2] качество ОС это такое ее состояние, которое характеризуется химическими, физическими, биологическими и иными показателями и (или) их совокупностью (см. фиг. 4) на которой представлены предельные допустимые значения физических и биологических показателей на основе нормативных правовых актов [10, 11, 12, 13, 14]. Каждый человек находится в многообразных взаимных связях с химическими, физическими и биологическими факторами ОС, которые меняются под воздействием объектов техногеники (выбросов, сбросов, электромагнитного и акустического излучений, эпидемиологической обстановки). Организму человека присущ обмен веществ с измененной объектами техногеники ОС.

Модель ФСО человека в территориальной техносфере приведена на фиг. 5. Как видно из фигуры 5 в качестве датчиков, воспринимающих сигналы из ОС, выступают органы зрения, слуха осязания, обоняния и вкуса. Через них на организм человека оказывают воздействия химические, физические и биологические факторы, изменяя нормальное течение обменных процессов, формируя различные патологии органов и систем организма человека. В результате этого ухудшается здоровье человека. Так данные отечественных и зарубежных исследователей свидетельствуют о высокой биологической активности электромагнитных излучений (ЭМИ) техногенного происхождения во всех частотных диапазонах. ЭМИ высокой частоты вызывают нагрев тканей организма человека, оказывая негативное воздействие на нервную, иммунную, эндокринную, половую системы. ЭМИ в условиях многолетнего воздействия вызывает кумулятивный эффект, вследствие чего возможно развитие отдаленных последствий дегенеративных процессов в центральной нервной системе, новообразований, гормональных заболеваний. К ЭМИ особенно чувствительны дети, беременные, люди с нарушениями в сердечнососудистой, гормональной, нервной, иммунной системах [8].

Воздействие акустических излучений (АИ) звукового диапазона, уровень которых составляет порядка 68 – 92 дБА, кроме нарушения слуха, становится причиной возникновения заболеваний нервной системы. АИ негативно влияют на вегетативную и центральную нервные системы. Самой распространенной вегетативной реакцией организма на постоянное влияние АИ является сужение капилляров слизистых оболочек и кожного покрова, что приводит к возникновению нарушения периферического кровообращения. Если уровень АИ превышает 84 – 88 дБА, то у человека может повыситься артериальное давление. Влияя на центральную нервную систему, АИ становятся причиной возникновения биохимических изменений в структурах головного мозга [8].

Лучевая болезнь – заболевание, которое возникает вследствие действия ионизирующих излучений (ИИ) в дозах, превышающих допустимые. Клиническая картина хронической лучевой болезни, обусловленной действием изотопов с избирательным депонированием либо местным внешним облучением, зависит от характера их действия и природы радиоактивного вещества. Так, например, при поступлении радиоактивных веществ через органы дыхания лучевая болезнь проявляется преимущественным развитием пневмосклероза. Описаны случаи возникновения рака бронхов и легкого [8].

Источниками биологических факторов являются биологические объекты (бактерии, вирусы, штаммы и пр.), способные в условиях отсутствия адекватных мер защиты нанести ущерб здоровью людей в масштабах, угрожающих национальной безопасности страны. Риск активации биологических факторов обусловлен, в том числе, ухудшением экологической и санитарно-эпидемиологической обстановки, снижением эффективности противоэпидемиологических мероприятий, а, следовательно, повышением вероятности массовых вспышек инфекционных заболеваний [8].

Поэтому в стратегическом плане при оптимизации условий жизни и стабилизации здоровья человека важным является разработка и внедрение научно обоснованной методики обеспечения экологической безопасности человека в урбанизированной среде, основанной на учете влияния на ФСО человека всех факторов, формирующих качественное состояние окружающей среды: химических, физических и биологических.

С учетом этого можно обоснованно сказать, что в известном способе исходные данные являются не полными и, соответственно, не дают объективную оценку уровня экологического благополучия зоны проживания детей.

2. Кроме того что в известном способе не учтены при определении уровня экологического благополучия зоны проживания детей физические и биологические факторы, сам способ является ограниченным и не позволяет вводить дополнительные показатели характерные для территориальной техносферы. Покажем это.

На территории РФ есть регионы, например город Липецк, в которых из-за особенностей территориальной техносферы в атмосферном воздухе выявлено повышенное содержание специфических химических веществ фенола, формальдегида, сероводорода [15]. Но, используя известный способ, мы не сможем учесть влияние этих веществ на КЭБЗП, так как увеличение количества показателей может изменить и тогда указанные в формуле изобретения границы диапазонов изменения этого коэффициента сместятся. Таким образом, КЭБЗП, определяемый известным способом, является неполным и не позволяет учесть специфику территориальной техносферы отдельного региона.

3. Деление зоны проживания детей на три уровня: экологически благополучную, умеренно экологически благополучную и экологически не благополучную противоречит законодательству РФ.

В ФЗ РФ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» [16], при оценке воздействия среды обитания на человека, приведена двухуровневая шкала: среда обитания может оказывать вредное воздействие на человека, то есть создающее угрозу жизни или здоровью человека либо угрозу жизни или здоровью будущих поколений или формировать безопасные условия для человека, при которых отсутствует опасность вредного воздействия факторов на человека.

Исходя из формулы изобретения известного способа, зону проживания детей определяют как экологически благополучную, когда два показателя выходят за пределы нормы, то есть «создают угрозу жизни или здоровью человека либо угрозу жизни или здоровью будущих поколений» [16], что противоречит положениям ФЗ РФ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» [16]. Поэтому правильнее применять двухуровневую шкалу экологического благополучия: экологически благополучная зона – когда значения всех показателей находятся в пределах нормативов и экологически не благополучная зона – когда хотя бы один анализируемый показатель выходит за пределы норм и тем самым «создаёт угрозу жизни или здоровью человека либо угрозу жизни или здоровью будущих поколений» [16].

Таким образом, существует необходимость в решении, повышающим достоверность известного способа определения уровня экологического благополучия зоны проживания детей и позволяющим устранить указанные недостатки известного способа и разработке соответствующей системы.

3. РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сущность предполагаемого изобретения заключается в расширении перечня контролируемых показателей и проведении комбинированного анализа химических, физических и биологических факторов, источниками которых являются характерные для данной территориальной техносферы объекты техногеники, и разделении территориальной техносферы на экологически благополучную (если для всех выбранных для комплексного анализа показателей ) и экологически не благополучную (если хотя бы для одного из выбранных для комплексного анализа показателей ) зоны проживания детей.

Целью изобретения является повышение достоверности определения уровня экологического благополучия зоны проживания детей.

Для достижения поставленной цели в известном способе определяют уровень экологического благополучия зоны проживания детей, путем определения критерия экологического благополучия зон проживания (КЭБЗП) по девяти химическим показателям организмов детей: в слюне амилаза, щелочная фосфатаза, общий белок, лизоцим; в носовом секрете – иммуноглобулин IgA; в волосах – медь, цинк, кадмий; в соскобе со слизистой щеки – индекс колонизации буккального эпителия, при этом каждый показатель оценивают в один балл при содержании амилазы – менее 1,75±0,2 мг/(ч.·мл), щелочной фосфатазы – более 13,7±0,5 мкм/л, общего белка – более 1,35±0,1 г/л, лизоцима – менее 5,1±0,01%, иммуноглобулина IgA – менее 2,2±0,01 г/л, меди – более 10,36±0,95 мг/кг, цинка – более 170,02±4,5 мг/кг, кадмия – более 0,025±0,001 мг/кг, а при индексе колонизации буккального эпителия – менее 0,5±0,05, дополнительно

− расширяют перечень контролируемых химических показателей организмов детей за счет дополнительного определения содержания в организмах детей химических веществ, выделяемых в окружающую среду объектами техногеники, расположенными в пределах рассматриваемой зоны проживания детей;

− расширяют перечень контролируемых показателей за счет дополнительного определения показателей, характеризующих зоны проживания детей: ионизирующего, электромагнитного и акустического излучений и показателей распространения вирусов, микроорганизмов;

− определяют граничные значения для каждого контролируемого показателя:

для химических показателей содержание в организмах детей химических веществ, выделяемых в окружающую среду объектами техногеники расположенными в пределах рассматриваемой зоны проживания детей;

для ионизирующего излучения эквивалентная доза излучения: не более 5 Зв в пределах рассматриваемой зоны проживания детей;

для электромагнитного излучения напряженность электростатического поля в диапазонах 30 – 300 кГц: не более 25 В/м, 0,3 – 3 МГц: не более 15 В/м, 3 – 30 МГц: не более 10 В/м, 30-300 МГц: не более 3 В/м; плотность потока энергии в диапазоне 0,3 – 300 ГГц: не более 25 мкВт/см² в пределах рассматриваемой зоны проживания детей;

для акустического излучения максимальный уровень звука с 7.00 до 23.00 часов – не более 55 дБА, с 23.00 до 7.00 часов – не более 45 дБА в пределах рассматриваемой зоны проживания детей;

для биологического фактора температура тела более 37°С, наличие условно-патогенной микрофлоры от 103 до 104 КОЕ/мл в пределах рассматриваемой зоны проживания детей;

− измеряют фактические значения для каждого контролируемого показателя;

− определяют перечень приоритетных показателей на основе коэффициента экологического благополучия зоны проживания детей по выражению:

где - текущее значение анализируемого показателя;

– нижнее граничное значение анализируемого показателя;

– верхнее граничное значение анализируемого показателя;

при этом если , то показатель признается не значимым для определения уровня экологического благополучия зоны проживания детей, если , то показатель признается значимым для определения уровня экологического благополучия зоны проживания детей;

- проводят зонирование территориальной техносферы по уровню экологического благополучия на основании наличия значимых исходя из условий:

- если хотя бы один показатель получил , то зону проживания детей определяют как экологически неблагополучную;

- если для всех показателей , то зону проживания детей определяют как экологически благополучную.

Предлагаемый способ может быть реализован с использованием компьютерной системы, включающей:

- подсистему экологического мониторинга, выполненную с возможностью получения сигналов от датчиков определения эквивалентной дозы излучения, напряженности электростатического поля в диапазоне частот, плотности потока энергии в диапазоне частот, максимального уровня звука;

- подсистему медицинского мониторинга зоны проживания детей, выполненную с возможностью получения данных о химических показателях организмов детей;

- подсистему обработки данных, выполненную с возможностью определения уровня зоны проживания детей, как экологически благополучной и экологически не благополучной, по данным подсистем экологического и медицинского мониторинга,

при этом выходы подсистем экологического мониторинга и медицинского мониторинга соединены с входами подсистемы обработки данных, выходы которой являются выходами системы определения уровня экологического благополучия зоны проживания детей.

Предлагаемое техническое решение направлено на устранение недостатков, свойственных решению, известному из уровня техники.

Технической задачей, решаемой в предлагаемом техническом решении, является повышение достоверности способа за счет применения комбинированного анализа химических, физических и биологических показателей организма человека и окружающей среды, введения двухуровневой шкалы экологического благополучия зон проживания детей и реализации системы определения уровня экологического благополучия зоны проживания детей.

Техническим результатом, достигаемым при решении вышеуказанной технической задачи, является возможность обоснованного назначения лечебно-профилактических мероприятий для отдельных групп населения в пределах установленных зон, а также повышение эффективности и обоснованности принятия градостроительных и производственно-хозяйственных решений в условиях территориальной техносферы.

Дополнительным техническим результатом является устранение противоречий с нормативными правовыми актами в области санитарно-эпидемиологического благополучия населения.

4. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ ПРЕДЛАГАЕМОГО СПОСОБА

Фигура 6 – Схема компьютерной системы определения уровня экологического благополучия зоны проживания детей.

Фигура 7 – Схема алгоритма предлагаемого способа определения уровня экологического благополучия зоны проживания детей на основе комбинированного анализа химических, физических и биологических показателей организма человека и окружающей среды.

Фигура 8 – Источники риска здоровью человека по данным Всемирной организации здравоохранения [4].

5. ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Данное техническое решение может быть реализовано в виде распределенной компьютерной автоматизированной системы, содержащей подсистему экологического мониторинга, включающую совокупность датчиков, несколько измерительных каналов, например, как представлено в [17], подсистему медицинского мониторинга, описанную в [18] и подсистему обработки данных, предложенную в [19] (см. фигуру 6). Выходы подсистем экологического мониторинга и медицинского мониторинга соединены с входами подсистемы обработки данных, выходы которой являются выходами системы определения уровня экологического благополучия зоны проживания детей.

Схема алгоритма предлагаемого способа приведена на фигуре 7.

Для комбинированного анализа экологического благополучия человека в соответствии с рекомендациями ВОЗ и требованиями нормативных правовых актов РФ [20] необходимо проводить комплексную оценку воздействия объектов техногеники на окружающую среду и человека. Поэтому необходимо расширить перечень контролируемых химических показателей организмов детей и составить перечни контролируемых физических и биологических параметров.

Расширение перечня контролируемых химических показателей организмов детей за счет дополнительного определения содержания в их организмах химических веществ, выделяемых в окружающую среду объектами техногеники, расположенными в пределах рассматриваемой территориальной техносферы, например, фтора, свинца и сурьмы необходимо для того, чтобы показать необходимость и возможность учета при определении уровня экологического благополучия зоны проживания особенностей территориальной техносферы и ее воздействия на человека и окружающую среду. В работах [5, 6] показано, что существует техническая возможность и диагностическая необходимость определения в органических жидкостях и тканях содержания химических веществ попадающих туда от объектов техногеники.

Еще с середины двадцатого века ведутся исследования подтверждающие взаимосвязь наличия химических веществ в окружающей человека среде, в его организме и возникновении специфических заболеваний [8]. Так, например, фтор и его соединения широко применяют в промышленности при производстве суперфосфата, фторбериллиевых солей, фреонов, при синтезе инсектофунгицидов, при электролитическом получении алюминия, в нефтяной промышленности.

Основные пути поступления фтора в организм человека – через дыхательные пути и через желудочно-кишечный тракт. С вдыхаемым воздухом соединения фтора всасываются через слизистую оболочку верхних дыхательных путей и попадают в кровь. В крови распространяется совместно с сывороточным альбумином и накапливается в костях, зубах и волосах, вытесняя кальций. Выводится только с мочой.

Накопление соединений фтора в организме человека приводит к раздражению слизистых оболочек глаз, воспалению, отечности, покраснению, кровоточивости десен.

При длительном воздействии соединений фтора на организм человека возможна потеря трудоспособности из-за нарушения работы опорно-двигательной системы за счет замещения кальция фтором и повышенной хрупкости костей [8].

Свинец и многие его соединения используют в промышленности для изготовления: сплавов - баббиты, латунь, аккумуляторов, припоев, химической аппаратуры, защитных средств от ионизирующего излучения, в производстве хрусталя, а также в качестве красок (свинцовые белила, свинцовый сурик), глазури для гончарных изделий.

При хронической интоксикации свинцом наблюдают изменения органов пищеварения: «свинцовая кайма» представляет собой лиловато-серую полоску по краю десен. Ее появление связано с отложением сернистых соединений свинца. Наиболее тяжелым синдромом поражения желудочно-кишечного тракта является «свинцовая» колика. Она возникает при хронической интоксикации свинцом и проявляется в изменении состава крови и нервной системы. Для «свинцовой» колики характерны резкие разлитые схваткообразные боли в животе, особенно в области подчревного сплетения. Язык обложен, брюшная стенка напряжена, втянута, при надавливании на живот боли несколько утихают.

Диагностируют заболевание по содержанию свинца в моче, крови, а так же по повышенному количеству в моче порфобилиногена и уропорфирина при незначительном повышении дельта-аминолевулиновая кислота в моче [9].

Сурьма и ее соединения применяется в различных сплавах (типографских, антифрикционных, баббитах). Окислы сурьмы (сурьмянистый ангидрид и сурьмяный ангидрид) применяются для изготовления огнестойких текстильных изделий, огнеупорных красок, при плавке сурьмы.

Сурьма и ее соединения поступают в организм главным образом через органы дыхания и откладываются в печени, коже и волосах. Сурьма и ее соединения оказывают раздражающее действие на кожные покровы, слизистые оболочки глаз, верхних дыхательных путей и пищеварительного тракта (при попадании в желудок); поражают центральную и периферическую нервную систему, сердечную мышцу. Хроническое воздействие вызывает воспалительные заболевания носоглотки и трахеи, преимущественно атрофического характера, бронхиты и конъюнктивиты, стоматиты, появление синеватой каймы на деснах, желудочно-кишечные расстройства (отсутствие аппетита, запоры или поносы и др.), функциональные нарушения центральной нервной системы (бессонница, головные боли, раздражительность, головокружения, общая слабость, диэнцефальный синдром). Возможны полиневриты, поражение сердечной мышцы (на электрокардиограмме – отрицательный зубец Т и др. – у металлургов, работающих в контакте с сурьмой), гипотония, развитие пневмосклероза [9].

Поэтому очень важно включать в анализ при определении уровня экологического благополучия зоны проживания химические вещества и соединения, выделяемые в окружающую среду объектами техногеники расположенными в пределах рассматриваемой территориальной техносферы.

Если в состав территориальной техносферы входят объекты техногеники являющиеся источниками ионизирующих излучений, то оно должно быть обязательно включено в перечень контролируемых физических параметров, так как даже при хроническом воздействии на организм человека уровней ИИ меньших предельных допустимых значений возникает лучевая болезнь. Поэтому для ИИ нормируется эквивалентная доза излучения и для зон проживания людей она должна быть не более 5 Зв [10].

В настоящее время доказано, что поглощенная организмом человека энергия ЭМИ вызывает как термический, так и биологический эффекты.

Интенсивность биологического действия нарастает с увеличением мощности и длительности действия ЭМИ, причем выраженность реакции зависит от диапазона частот, а также от индивидуальных особенностей человека. ЭМИ с напряженностью и/или плотностью потока энергии больше предельных допустимых сначала вызывает тепловой эффект, что приводит к нежелательным последствиям (нагрев органов и тканей, термическое поражение и т.п.). В то же время при ЭМИ с напряженностью и/или плотностью потока энергии ниже предельных допустимых значений возникает специфическое (нетермическое) действие, проявляющееся возбуждением блуждающего нерва и синапсов в организме человека. Так же отмечается кумуляция биологического эффекта, в результате чего возникают функциональные нарушения в нервной и сердечнососудистой системе [10]. Поэтому уровни воздействия ЭМИ ограничиваются с учетом частоты [11].

Акустические излучения оказывают негативное воздействие на организм человека, даже если их фактические значения меньше предельно допустимых. Как отмечают в [8] под воздействием таких уровней акустического излучения возникают функциональные нарушения деятельности нервной и сердечнососудистой систем по типу астенических реакций и астеновегетативного синдрома с явлениями сосудистой гипертонии. Эти изменения возникают при отсутствии выраженных признаков поражения слуха. Характер и степень изменений нервной и сердечнососудистой систем в значительной степени зависят от интенсивности уровней акустического излучения. При воздействия высоких уровней акустического излучения чаще отмечается инертность вегетативных и сосудистых реакций, а при менее интенсивном – преобладает повышенная реактивность нервной системы.

В зоне проживания людей уровень звука нормируется с учетом времени суток (с 7.00 до 23.00 часов и с 23.00 до 7.00 часов) [12].

Что касается биологических факторов, связанных с наличием и распространенностью инфекционных заболеваний, то с семидесятых годов двадцатого века в фундаментальных работах отечественных экологов обращалось внимание на то, что в условиях прогрессирующего загрязнения окружающей среды идет формирование новых видов возбудителей инфекций, которые, приспосабливаясь к изменившимся условиям существования, способны оказывать активное сопротивление человеку. В основе происходящих изменений течения инфекционных болезней современного человека, с одной стороны, лежат экологически обусловленные нарушения иммунной защиты человека, развитие иммунодефицитных состояний и снижение сопротивляемости инфекциям, а с другой – глубокие изменения биологических свойств самих микроорганизмов – возбудителей заболеваний – за счет происходящих в них мутаций под воздействием загрязненной окружающей среды [21].

Важные выводы, подтверждающие экологическую обусловленность инфекционных заболеваний, следуют из ряда специальных работ, установивших наличие прямой связи между выраженностью загрязнения окружающей среды в промышленных городах и показателями заболеваемости населения основными инфекционными заболеваниями. Многократно было установлено наличие связи между показателями загрязнения атмосферного воздуха и ростом заболеваемости населения гриппом и острыми респираторными вирусными инфекциями. При этом распространённость указанных заболеваний оказывалась значительно выше у жителей промышленных центров, что в большей мере было связано с загрязнением воздуха [13, 14, 21].

Исходя из этого, учет всех химических, физических и биологических показателей является необходимым и обязательным при определении уровня экологического благополучия зоны проживания детей.

Поэтому для всех перечисленных показателей необходимо обязательное нормирование, то есть, определение граничных значений по уровню и по времени воздействия на организм человека в соответствии с требованиями (см. фиг. 4) [10, 11, 12, 13, 14].

Измерение фактических значений показателей организма человека и окружающей среды проводят по существующим методикам. После чего обосновывают перечень приоритетных показателей, состоящий из наименований, для дальнейшего анализа на основе коэффициента экологического благополучия зоны проживания детей по формуле:

где – измеренное (определенное) значение анализируемого показателя;

– нижнее граничное значение анализируемого показателя;

– верхнее граничное значение анализируемого показателя;

при этом если , то показатель признается не значимым для определения уровня экологического благополучия зоны проживания детей, если , то показатель признается значимым для определения уровня экологического благополучия зоны проживания детей;

- проводят зонирование территориальной техносферы по уровню экологического благополучия на основании наличия значимых исходя из условий:

- если хотя бы один показатель получил , то зону проживания детей определяют как экологически неблагополучную:

- если для всех показателей , то зону проживания детей определяют как экологически благополучную.

Учитывая такое деление территориальной техносферы на зоны дополнительным техническим результатом является устранение противоречий с нормативными правовыми актами в области санитарно-эпидемиологического благополучия населения.

Таким образом, предлагаемые способ и система определения уровня экологического благополучия зоны проживания детей выявляют вредное воздействие на организм человека:

- физических и биологических показателей;

- расширенного перечня химических показателей,

что полностью учитывает двадцатипятипроцентную долю окружающей среды в диаграмме риска здоровья человека по данным ВОЗ (см. фиг. 8).

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. ГОСТ Р 54860-2011: Теплоснабжение зданий. Общие положения методики расчета энергопотребности и эффективности систем теплоснабжения.

2. Федеральный закон «Об охране окружающей среды» от 10.01.2002 № 7-ФЗ от 10 января 2002 года №7-ФЗ (с изм. и доп. от 30.12.2020 № 494-ФЗ).

3. Бакшеева С.С. и др. «Способ определения уровня экологического благополучия зоны проживания детей», патент 2439565 РФ : МПК G01N 33/487 (2006.01), заявка: 2010131737/15 от 28.07.2010 ; опубликовано 10.01.2012, бюл. №1.

4. Г. Стивенс, М. Маскареньяс, К. Мэтерс Глобальные факторы риска для здоровья: прогресс и проблемы. – Бюллетень Всемирной организации здравоохранения. Вып. 87, № 9, сентябрь 2009 г., с. 645-732. https://www.who.int/bulletin/volumes/87/9/ru/.

5. Дефицит микроэлементов как маркер поражения желудочно-кишечного тракта у детей в экологически неблагоприятных районах [Электронный ресурс] / Э.А. Юрьева, З.М. Омарова, Н.Н. Новикова // Российский вестник перинатологии и педиатрии .– 2012 .– №2 .– С. 50-51 .– Режим доступа: https://rucont.ru/efd/521591.

6. Кушнарева, М. В. Содержание тяжелых металлов у здоровых новорожденных и детей с перинатальной патологией [Текст] / М. В. Кушнарева, Э. А. Юрьева, Е. С. Кешишян // Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2015. Т. 60, № 2. С. 37-41.

7. Трошина Е.А. Профилактика дефицита йода в питании на постоянной основе. [Электронный ресурс]. – Экспертный блог URL: https://www.amurfarma.ru/blog/18936/ (дата обращения 02.02.2021).

8. Артамонова В.Г, Мухин Н.А. Профессиональные болезни: Учебник. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.:Медицина, 2004. – 480 с.: ил.

9. Косарев В.В., Бабанов С.А. Профессиональные болезни: Учеб. пособие. – М.: Вузовский учебник: ИНФРА–М, 2011. – 252 с.

10. Кириллов В. Ф., Книжников В. А. и др. Радиационная гигиена / под ред. Ильина Л. А. // М.: Медицина, 1988 - 336 с.

11. СанПиН 2.1.8/2.2.2.1383-03 Предельно допустимые уровни электромагнитного поля диапазона частот 30 кГц – 300 ГГц для населения.

12. СН 2.2.4/2.1.8.562-96. 2.2.4. Физические факторы производственной среды. 2.1.8. Физические факторы окружающей природной среды. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки. Санитарные нормы.

13. СП 3.1/2.4.3598-20. Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, содержанию и организации работы образовательных организаций и других объектов социальной инфраструктуры для детей и молодежи в условиях распространения новой коронавирусной инфекции (COVID-19) (с изменениями на 2 декабря 2020 года).

14. Что показывает мазок (посев) из зева и носа на микрофлору и чувствительность к антибиотикам, расшифровка. Портал «VipЛор.ru». [Электронный ресурс]. – URL: https://viplor.ru/gorlo/mazok-iz-zeva (дата обращения 02.02.2021).

15. В. А. Седых, Л. Н. Беляева, Д. С. Климов Состояние атмосферного воздуха города Липецк // Проблемы региональной экологии. 2019. №3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sostoyanie-atmosfernogo-vozduha-goroda-lipetsk (дата обращения: 03.02.2021).

16. Федеральный закон «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» от 10.01.2002 № 7-ФЗ от 30 марта 1999 года № 52-ФЗ (с изм. и доп. от от 13.07.2020 № 194-ФЗ).

17. Бодин О.Н. и др. «Система экологического мониторинга атмосферного воздуха промышленного региона», патент 2549222 РФ : МПК G01W 1/00 (2006.01), заявка: 2013122314/28 от 14.05.2013 ; опубликовано 20.11.2014, бюл. №32.

18. Безбородова, О.Е. Мультиагентные технологии в медицинских информационных системах : монография / О.Е. Безбородова, М.Н. Крамм, К.А. Ожикенов, А.К. Ожикенова, Б.О. Омарбеков, под ред. д.т.н., проф.
О.Н. Бодина. Алматы : ТОО «Лантар Трейд», 2021. – 314 с.

19. Безбородова О.Е. и др. «Способ комплексного контроля состояния многопараметрического объекта по разнородной информации», патент 2 719 467 РФ : МПК G06F 17/10 (2006.01), G06F 11/30 (2006.01, заявка: 2019134726 от 11.11.2019 ; опубликовано 17.04.2020, бюл. №11.

20. Федеральный закон от 23 ноября 1995 г. № 174-ФЗ «Об экологической экспертизе» (с изменениями и дополнениями).

21. Гичев Ю.П. Загрязнение окружающей среды и экологическая обусловленность патологии человека = Environment Pollution and Ecology-related Human Pathology: Аналит. обзор / ГПНТБ СО РАН. – Новосибирск, 2003. – 138 с. – (Сер. Экология. Вып. 68).

Группа изобретений относится к медицине, а именно к медицинской экологии, и может быть использована для определения уровня экологического благополучия зоны проживания детей. Определяют критерий экологического благополучия зон проживания (КЭБЗП) по содержанию в организмах детей химических веществ, выделяемых в окружающую среду объектами техногеники в пределах рассматриваемой зоны проживания, по показателям, характеризующим зоны проживания детей: ионизирующее, электромагнитное и акустическое излучения и показатели распространения вирусов, микроорганизмов. Определяют граничные значения для каждого контролируемого показателя. Вычисляют КЭБЗП. Если хотя бы один показатель получил то зону проживания детей определяют как экологически неблагополучную. Если для всех показателей то зону проживания детей определяют как экологически благополучную. Система для уровня экологического благополучия зоны проживания детей включает подсистемы мониторинга показателей зоны проживания детей, мониторинга химических веществ в организмах детей, обработки данных. Способ и система обеспечивают повышение эффективности и обоснованности при принятии градостроительных и производственно-хозяйственных решений в условиях территориальной техносферы за счет расширенного перечня контролируемых показателей. 2 н.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ определения уровня экологического благополучия зоны проживания детей, заключающийся в определении критерия экологического благополучия зон проживания (КЭБЗП), отличающийся тем, что

- определяют содержание в организмах детей химических веществ, выделяемых в окружающую среду объектами техногеники, расположенными в пределах рассматриваемой зоны проживания детей;

- определяют показатели, характеризующие зоны проживания детей: ионизирующее, электромагнитное и акустическое излучения и показатели распространения вирусов, микроорганизмов;

- определяют граничные значения для каждого контролируемого показателя:

для химических показателей содержание в организмах детей химических веществ, выделяемых в окружающую среду объектами техногеники, расположенными в пределах рассматриваемой зоны проживания детей;

для ионизирующего излучения эквивалентная доза излучения: не более 5 Зв в пределах рассматриваемой зоны проживания детей;

для электромагнитного излучения напряженность электростатического поля в диапазонах 30–300 кГц: не более 25 В/м, 0,3–3 МГц: не более 15 В/м, 3–30 МГц: не более 10 В/м, 30-300 МГц: не более 3 В/м; плотность потока энергии в диапазоне 0,3 – 300 ГГц: не более 25 мкВт/см2 в пределах рассматриваемой зоны проживания детей;

для акустического излучения максимальный уровень звука с 7.00 до 23.00 часов – не более 55 дБА, с 23.00 до 7.00 часов – не более 45 дБА в пределах рассматриваемой зоны проживания детей;

для биологического фактора температура тела более 37°С, наличие условнопатогенной микрофлоры от 10³ до 10⁴ КОЕ/мл в пределах рассматриваемой зоны проживания детей;

- измеряют фактические значения для каждого контролируемого показателя;

- определяют перечень приоритетных показателей на основе коэффициента экологического благополучия зоны проживания детей по выражению:

где – измеренное (определенное) значение анализируемого показателя;

– нижнее граничное значение анализируемого показателя;

– верхнее граничное значение анализируемого показателя;

при этом если то показатель признается незначимым для определения уровня экологического благополучия зоны проживания детей, если то показатель признается значимым для определения уровня экологического благополучия зоны проживания детей;

- проводят зонирование территориальной техносферы по уровню экологического благополучия на основании наличия значимых исходя из условий:

если хотя бы один показатель получил то зону проживания детей определяют как экологически не благополучную;

если для всех показателей то зону проживания детей определяют как экологически благополучную.

2. Система для определения уровня экологического благополучия зоны проживания детей по п. 1, включающая:

- подсистему мониторинга показателей зоны проживания детей, выполненную с возможностью получения сигналов от датчиков определения эквивалентной дозы излучения, напряженности электростатического поля в диапазоне частот, плотности потока энергии в диапазоне частот, максимального уровня звука;

- подсистему мониторинга химических веществ в организмах детей, выполненную с возможностью получения данных о химических показателях организмов детей;

- подсистему обработки данных, выполненную с возможностью определения уровня экологического благополучия зоны проживания детей как экологически благополучной и экологически не благополучной по данным подсистем экологического и медицинского мониторинга.