ASSESSMENT OF THE RISK MORTALITY FROM THERMAL WAVES IN KRASNOYARSK CITY

Full Text

Heat wave, cold wave, relative risk of mortality, threshold temperature Библиографическая ссылка: Черных Д. А., Тасейко О. В. Оценка риска повышения смертности от температурных волн для населения города Красноярска // Экология человека. 2018. № 2. С. 3-8. Chernykh D. A., Taseiko O. V. Assesment of the Risk Mortality from Thermal Waves in Krasnoyarsk City. Ekologiya cheloveka [Human Ecology]. 2018, 2, pp. 3-8. Изменение климата с каждым годом становится всё более ощутимым неблагоприятным фактором окружающей среды, который оказывает существенное влияние на здоровье населения [12]. В связи с климатическими изменениями увеличиваются частота, интенсивность и продолжительность температурных волн [20]. Температурные волны - это область низких или высоких температур воздуха, не остающаяся подолгу на одной и той же территории, которая перемещается, подобно волне, с места на место. На температурной кривой такая область выглядит как волнообразное падение и повышение. При этом температурные пороги волн определяются индивидуально для каждой климатической зоны [1]. Связь между температурой воздуха, функциональными изменениями в организме и уровнем смертности в последние годы изучается достаточно интенсивно [6, 12, 18]. Многие исследователи показывают наличие зависимости повышения уровня преждевременной смертности от температурных волн, как волн жары, так и волн холода [9, 15, 16, 19, 22]. Влияние аномальных температур соотносят с увеличением числа смертельных исходов преимущественно среди лиц пожилого возраста, страдающих хроническими забо 3 Окружающая среда Экология человека 2018.02 леваниями сердечно-сосудистой системы или органов дыхания [10, 12]. Исследование в г. Чикаго в 1995 году является одной из первых работ по оценке влияния волн жары на здоровье населения. Тогда из-за пятидневной жары на уровне 40 °С число смертей увеличилось на 85 % [21]. В 2003 году в Западной Европе аномальная жара вызвала избыточную смертность, которая составила свыше 70 тыс. случаев смертей в 12 странах [14]. Всемирной организацией здравоохранения изучалось влияние волн жары и холода на смертность населения за период 1990-х годов в 15 европейских городах. В основную группу риска попали люди 75 лет и старше, однако в некоторых городах достаточное количество смертей, обусловленных жарой, установлено в более молодых возрастных группах [3]. В Калифорнии в период с 1999 по 2009 год было обнаружено 19 волн жары с длительностью в 3-15 дней, которые привели к увеличению госпитализаций на 7 % в пик жары. Волны жары значительно повлияли на несколько категорий болезней, включая сердечно-сосудистые, респираторные заболевания, обезвоживание, острую почечную недостаточность, жар и психические расстройства [17]. Температурные зависимости и риски для здоровья населения Российской Федерации (РФ) оценивались лишь для некоторых территорий. Так, для Якутска были установлены относительные риски смертности во время волн жары и холода за период с 1999 по 2007 год, а также относительное изменение смертности в связи с суточным перепадом температур на 1 °С в возрастной группе от 65 лет и старше [3]. Целью исследования является оценка влияния температурных волн на показатели смертности населения Красноярска. Методы Красноярск характеризуется резкоконтинентальным климатом и наличием высоких температур летом до +36 °С и экстремально низких зимой до -43 °С (по данным наблюдений за последние 30 лет). В связи с имеющимися климатическими особенностями для города актуален анализ влияния волн не только жары, но и холода. Многолетнее распределение суточных температур изучалось методами дисперсионного анализа с целью оценки влияния коротких (дискретных) погодных эпизодов - волн жары и холода на смертность. На первом этапе оценивались пороговые значения температур и осуществлялась идентификация температурных волн. Для этого использовались данные фоновой для территории Красноярска метеостанции государственной наблюдательной сети по таким показателям [2]: средняя (Тср), максимальная (Tmax) и минимальная (Tmin) суточные температуры воздуха для двух периодов: 2000-2004 и 2010-2014 годы. Температура на метеостанциях измерялась каждые три часа в автоматическом режиме в соответствии с общепринятым международным протоколом. Определение пороговых значений температур и идентификация температурных волн в данной работе осуществлялись на основании определения, сформулированного в аналогичном исследовании, выполнявшемся для г. Архангельска [3]. Волна жары представляет собой пять или более последовательных дней, во время которых среднесуточная температура превышает 97 %0 многолетнего распределения среднесуточных температур. Волна холода представляет собой пять или более последовательных дней, во время которых среднесуточная температура падает ниже 3 % многолетнего распределения среднесуточных температур. На следующем этапе рассчитывались относительные риски смертности в период температурных волн. Для этой цели использовалась база данных показателей смертности, предоставленная Территориальным органом Федеральной службы государственной статистики по г. Красноярску. Ежедневная смертность в Красноярске изучалась за 10 лет (с 1 января 2000 года по 31 декабря 2004-го и с 1 января 2010 года по 31 декабря 2014-го). Для этих периодов составлены временные ряды по трём причинам смерти и четырём возрастным группам, то есть всего рассматривалось 12 показателей смертности (табл. 1). Таблица 1 Анализ показателей смертности в г. Красноярске по причинам и возрастным группам за 2000-2004 и 2010-2014 годы, случаи Код по МКБ-10 Причина смерти Возрастная группа, лет 0-17 18-29 30-64 65 > I10-15; 2025; 44-49, 60-69 Болезни органов кровообращения 8 127 11730 34130 J00-22; 30; 40-44; 45 Болезни органов дыхания 92 103 2285 3312 V01-Y98 Внешние причины 496 2729 11316 2253 Население Красноярска, для которого проводилась оценка влияния климатических изменений на показатели здоровья, было разделено на четыре возрастные группы: 1-я группа - от 0 до 17 лет; 2-я группа -от 18 до 29 лет; 3-я группа - от 30 до 64 лет; 4-я группа - от 65 лет и старше. Отдельное изучение возрастных групп важно с точки зрения последующего анализа возрастных различий и является общепринятым в подобных исследованиях в РФ [3]. Для определения относительного прироста смертности в период температурной волны над фоновой (ожидаемой для данных календарных дат) смертностью рассчитывался относительный риск смертности (relative risk, RR). Если волна длины N продолжалась со дня D до D + N - 1, то относительный риск вычислялся как средняя суточная смертность за период волны, деленная на фоновую смертность, которая бралась в первый день волны. В связи с тем, что допускалось наличие лага между волной температуры и 4 Экология человека 2018.02 Окружающая среда волной смертности, относительный риск смертности вычислялся как максимум из нескольких величин RR, рассчитанных при различных лагах от нуля до максимального допустимого лага L [3] (1), Показатель относительного риска сравнивался с 1 для того, чтобы определить характер влияния фактора на исход: • при RR = 1 исследуемый фактор не влияет на вероятность исхода (отсутствие связи между фактором и исходом); • при RR > 1 фактор повышает частоту исходов (прямая связь); • при RR < 1 вероятность исхода при воздействии фактора снижается (обратная связь). Оценка значения границ 95 % доверительного интервала выполнялась в соответствии со следующими условиями: • если доверительный интервал не включает 1, то статистическая значимость выявленной связи между фактором и исходом имеет вероятность ошибки p < 0,05; • если нижняя граница доверительного интервала меньше 1, а верхняя - больше, можно сделать вывод об отсутствии статистической значимости влияния фактора на частоту исхода, независимо от величины показателя RR (р > 0,05) [5, 8, 11]. Для дальнейшего анализа использовались только те показатели смертности, относительные риски которых были признаны статистически значимыми на 95 % уровне. Третий этап включал установление и анализ динамики временных лагов относительного риска смертности. При вычислении относительного риска по формуле (1) оценивался временной лаг. Временной лаг - это показатель, отражающий отставание или опережение во времени одного явления по сравнению с другим. В данном случае временной лаг характеризует отставание смертности в период температурных волн. Для расчета описанных показателей предлагалось использовать следующий алгоритм: 1. Вероятность возникновения температурных волн определялась по формуле: Nn Р =-Д- (2), N • гт где P - вероятность возникновения температурных волн, N - количество дней в период температурных волн; N. - количество дней в году; T - исследуемый период, лет. 2. Вероятность смерти в период температурных волн рассчитывалась по следующей формуле: d Р = -^ (3), см. л v п ^б. где Рсм - вероятность смерти в период температурных волн; dB - смертность во время температурных волн в сумме за весь период; d 6 - смертность общая в сумме за весь период. 3. Оценка риска повышения смертности от температурных волн выполнялась на основе соотношения вероятности возникновения рисковых ситуаций и их возможных последствий [7, 12, 13]: R = Рт.в. • Рсм. (4), где R - риск повышения смертности от температурных волн. Результаты При изучении волн жары в период с 2000 по 2004 год выявлено статистически значимое возрастание смертности для следующих пяти показателей: болезни системы кровообращения в 3-й и 4-й возрастных группах, болезни органов дыхания в 3-й и внешние причины во 2-й и 3-й группах. За аналогичный период во время волн холода установлено возрастание смертности для трёх показателей: болезней системы кровообращения в 3-й и 4-й возрастных группах и внешних причин в 3-й группе (табл. 2). Таблица 2 Относительный риск смертности в период температурных волн в г. Красноярске, 2000-2004 годы При чина смерти Воз растная группа, лет Волны жары Волны холода RR 95 % ДИ % от общей смертности RR 95 % ДИ % от общей смертности Болезни системы кровообращения 0-17 0 0-0 0,00 0 0-0,03 0,88 18-29 0,04* 0-0,25 1,75 0,02* 0-0,09 0,81 30-64 5,17* 4,34 6,01 2,15 5,19* 4,28 6,11 2,13 65 + 4,03* 2,81 5,75 0,58 3,35* 2,35 4,34 0,48 Болезни органов дыхания 0-17 0,06* 0,21 0,38 2,41 0,02* 0-0,19 1,40 18-29 0,02* 0-0,18 0,98 0,08* 0,4-0,6 2,91 30-64 2,54* 2,20 3,09 5,30 1,63 1,54 2,10 3,18 65 + 1,26 1 0, 5 СО 9- 3,17 1,23 0,99 1,60 3,12 Внешние причины 0-17 0,53* 0,40 0,82 4,30 0,22* 0,21 0,49 1,74 18-29 3,08* 2,74 3,58 4,23 2,25 1,87 2,63 3,15 30-64 8,31* 6,35 10,28 2,87 4,43* 3,69 5,17 1,51 65 + 1,41 1,15 1,73 3,04 1,71 1,49 2,06 3,67 Примечание для табл. 2, 3. * - относительный риск статистически значим при 95 % уровне. При анализе волн жары в период с 2010 по 2014 год выявлено увеличение смертности для следующих четырёх показателей: болезни системы кровообращения в 3-й и 4-й возрастных группах, 5 Окружающая среда Экология человека 2018.02 болезни органов дыхания в 4-й и внешние причины в 3-й группе. Во время волн холода в этот период установлен рост смертности для четырёх показателей: болезней системы кровообращения в 3-й и 4-й возрастных группах, болезней органов дыхания в 4-й и внешних причин в 3-й группе (табл. 3). Таблица 3 Относительный риск смертности в период температурных волн в г. Красноярске, 2010-2014 годы При чина смерти Воз растная группа, лет Волны жары Волны холода RR 95 % ДИ % от общей смертности RR 95 % ДИ % от общей смертности Болезни системы кровообращения 0-17 0 0-0 0,00 0 0-0 0,00 18-29 0,04* 0-0,2 1,29 0,01* 0-0,12 0,53 30-64 4,96* 4,35 5,58 2,20 5,33* 4,72 5,93 2,37 65 + 3,58* 2,49 4,67 0,54 4,33* 3,08 5,59 0,65 Болезни органов дыхания 0-17 0,02* 0,02 0,15 1,18 0,02* 0-0,15 0,72 18-29 0,02* 0-0,09 0,76 0,03* 0,01 0,13 1,63 30-64 1,31 1,04 1,59 3,23 1,48 1,23 1,73 3,62 65 + 2,87* 2,44 3,30 3,18 3,19* і g со 23 3,41 Внешние причины 0-17 0,24* 0,27 0,59 3,42 0,14* 0,08 0,38 2,10 18-29 1,45 1,16 1,74 3,98 0,98 0,86 1,29 2,70 30-64 4,4* 3,84 4,96 2,74 4,82* 4,29 5,34 3,00 65 + 1,72 1,57 2,17 3,95 1,36 1,09 1,62 3,05 Таблица 4 Риск повышения смертности от температурных волн Причина Возраст Риск от волн жары Риск от волн холода 0-17 - - Болезни системы 18-29 - кровообращения 30-64 1,51 ■ 10-3 1,69 ■ 10-3 65 + 4,4 ■ 10-3 4,81 ■ 10-3 0-17 - - Болезни органов дыхания 18-29 - - 30-64 3,1 ■ 10-4 - 65 + - - 0-17 - - Внешние причины 9 2 - 8 4,12 ■ 10-4 - 30-64 1,63 ■ 10-3 1,45 ■ 10-3 65 + - - Вероятность возникновения температурных волн лежала в диапазоне от 7,1 ■ 10-2 до 2,3 ■ 10-1, а вероятность смерти в период этих волн составляла от 2,6- 10-3 до 3,8 ■ 10-2. На основе данных показателей определен риск повышения смертности от температурных волн (табл. 4). Таким образом, выявлено, что наиболее зависимы от влияния волн жары болезни системы кровообращения в 4-й возрастной группе, где величина риска от волн жары составила 4,41 ■ 10-3, а от волн холода 4,81 ■ 10-3. Оценка временной отсрочки влияния волн на показатели смертности показала, что под влиянием волн жары смертность повышалась за более короткий период времени (максимальное значение временного лага составило 17 дней), чем под влиянием волн холода (максимальное значение - 19 дней). Обсуждение результатов В работе проанализировано влияние температурных волн на смертность населения г. Красноярска за 10 лет (с 1 января 2000 года по 31 декабря 2004-го и с 1 января 2010 года по 31 декабря 2014-го). Все показатели смертности были сгруппированы по трем причинам смерти и четырем возрастным группам. В ходе исследования выявлен недостаток подобного разделения групп, так как 3-я и 4-я группы включают большую часть населения. В дальнейшем предполагается увеличить количество групп и уменьшить величину диапазона в годах. В процессе определения и идентификации температурных волн за 10 лет выявлены 59 волн жары и 60 волн холода. В 2010 и 2013 годах наблюдалось максимальное их число - по 13 волн. Наибольшее количество температурных волн приходилось на осенний период (всего 34 волны), причем в разные годы в этот сезон могли возникать как волны жары, так и волны холода. Продолжительность волн жары в рассматриваемом периоде увеличилась, так, в 2004 году максимальная их длина составляла 12 дней, а в 2014-м уже 16. Для волн холода получены аналогичные результаты: 11 дней в 2004 году и 15 - в 2014-м. Сравнение временных лагов для разных причин смертности показало, что наиболее отсроченным характером воздействия на здоровье жителей города, имеющих заболевания системы кровообращения, обладают волны холода. Влияние жары на эту группу заболеваний носит, напротив, более быстрый характер по сравнению со всеми другими причинами. Поскольку для анализируемых в работе факторов риска отсутствуют пороговые значения, результаты расчетов сравнивались с показателями рисков чрезвычайных ситуаций. Комплексный риск чрезвычайных ситуаций (включающий природные и техногенные риски) для территории Красноярского края составляет 7,7 ■ 10-6 [4], что примерно на три порядка ниже риска смертности от болезней системы кровообращения в старшей возрастной группе. Риск воздействия температурных волн также значительно выше уровня приемлемого риска для здоровья населения при воздействии химических 6 Экология человека 2018.02 Окружающая среда веществ, обладающих канцерогенным действием, который составляет 1 • 10-6. Согласно проведенному анализу, наибольшей зависимостью от температурных волн характеризуются следующие группы причин смертности: От волн жары: 1. Болезни системы кровообращения в 4-й возрастной группе. 2. Болезни системы кровообращения и внешние причины в 3-й группе. 3. Внешние причины во 2-й группе. 4. Болезни органов дыхания в 3-й группе. От волн холода: 1. Болезни системы кровообращения в 4-й возрастной группе. 2. Болезни системы кровообращения в 3-й группе. 3. Внешние причины в 3-й группе. Зависимость показателей смертности от наличия волн жары или волн холода в остальных возрастных группах статистически незначима. По результатам исследования влияния волн жары и холода на здоровье жителей г. Красноярска получены следующие выводы: 1. Анализ температурных трендов для Красноярска по данным государственной наблюдательной сети не выявил увеличения средних температур за период с 2000 по 2012 год. При этом увеличилась дисперсия среднегодовых показателей, что как раз и характеризует наличие аномальных погодных условий. 2. В период с 2000 по 2004 год показатели относительного риска от влияния волн жары выше, чем от влияния волн холода, а в период с 2010 по 2014 год влияние волн холода преобладает. Показатели относительного риска смертности от болезней органов кровообращения выше, чем от других причин смертности. 3. Изучение временных лагов, полученных в ходе оценки статистической связи между температурой воздуха и смертностью, показывает, что уровни смертности под влиянием волн жары возрастают быстрее, чем от волн холода. 4. Наибольшее негативное влияние температурных волн установлено на смертность от болезней системы кровообращения в старшей возрастной группе. С величиной риска от волн жары на уровне 4,41 • 10-3 и от волн холода 4,81 • 10-3. Список литературы

About the authors

D A Chernykh

Institute of Computational Technologies of the Siberian of the Russian Academy of Sciences; Siberian Federal University

Email: dachernykh93@gmail.com

O V Taseiko

Institute of Computational Technologies of the Siberian of the Russian Academy of Sciences; Reshetnev Siberian State University of Science and Technology

References

Supplementary files