Оценка среды обитания человека на различных территориях Красноярского края по погодно-климатическим условиям

Введение. Данные научных публикаций свидетельствует о том, что физические факторы окружающей среды оказывают существенное негативное влияние на здоровье населения [1–6]. Особенно высока зависимость здоровья от экстремального климатического режима [7]. Показана необходимость использования различных биоклиматических показателей (сочетания метеопараметров) для установления риска здоровью человека [8–10].

Цель исследования – оценка риска здоровью населения в районах Красноярского края по эффективной температуре в динамике многолетнего наблюдения. 

Материалы и методы. Ретроспективно анализировали показатели физических факторов на открытой территории последних десятилетних интервалов в двух периодах определения климатических норм (1961–1990 гг. (наблюдение № 1) и 1991–2020 гг. (наблюдение № 2)) [11][12]: среднемесячных суточных температур, скорости движения (скорости ветра) и относительной влажности воздуха, а также среднемесячных минимальных температур и максимального ветра в субарктической и умеренно континентальной зонах края. Данные для анализа получили из Среднесибирского управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (г. Красноярск). С помощью компьютерной программы провели расчет эффективной температуры (ЭТ, °С) по Стидману (Robert Steadman) при использовании средних показателей, а также при расчете по минимальной температуре и максимальному ветру [13]. Отрицательные ЭТ характеризуют вероятность обморожения (˂ –50 – обморожение открытых участков кожи возможно менее, чем через 5 мин; –38…–50 – возможно через 10–15 мин; –28…–38 – возможно через 20–30 мин), положительные – теплового влияния (27…32 – возможно утомление при активных нагрузках, 32…40 – возможен солнечный удар при активных нагрузках, 40…55 – возможен получить солнечный удар и перегрев, возможен тепловой удар, ˃ 55 – быстрый тепловой и солнечный удар). В диапазоне температур от –28 °С до 27 °С опасности для одетого человека нет.

Риск здоровью оценивали по холодовому влиянию – возможности обморожения при работах на открытой территории.

При статистической обработке полученных данных с помощью программного обеспечения Statistica 6.1 достоверность различий оцениваемых показателей (средние величины и ошибки средней (М ± m) для параметрических данных определяли по t-критерию Стьюдента.

Результаты. Как показал анализ, в первом наблюдении среднемесячная скорость ветра в субарктическом климате была наименьшей в июле–августе (4,3 ± 0,2 ... 4,4 ± 0,2 м/с), к декабрю она увеличивалась до 6,1 ± 0,2 м/с. Во втором наблюдении минимальная скорость ветра в пределах 3,6 м/с регистрировалась в июле-сентябре, наибольшая (5,4 ± 0,2 м/с) – в декабре. В апреле, июне—декабре скорость ветра была достоверно ниже, чем в предыдущем периоде. Наименьшее значение максимального ветра регистрировали в первом периоде в августе (10,5 ± 0,4 м/с), затем он нарастал до 16,2 ± 0,7 м/с в декабре. Во втором периоде наименьшее значение максимального ветра было в июне (10,9 ± 1,0 м/с), наибольшее – в январе (16,3 ± 0,8 м/с). При этом средние показатели каждого месяца в двух периодах наблюдения достоверно не различались.

Значения относительной влажности воздуха по месяцам достоверно по периодам наблюдения не различались. Минимальная влажность 63,9 ± 2,0 и 66,9 ± 3,2 % (р = 0,475) отмечена в июле, максимальная – в октябре (82,0 ± 0,6 и 81,7 ± 1,1 %, р = 0,833).

В первом наблюдении в умеренном континентальном климате наименьшие значения средней скорости ветра регистрировали в июле–сентябре (1,7 ± 0,07 … 1,9 ± 0,1 м/с), наибольшие в ноябре – 3,0 ± 0,2 м/с. Во втором наблюдении наименьшая сила ветра была в июле (1,4 ± 0,05 м/с), а в июне и августе – 1,6 ± 0,07 и 1,5 ± 0,09 м/с; наибольшая в апреле (2,3 ± 0,1 м/с). За исключением августа и сентября произошло достоверное снижение силы ветра. Наибольшее значение силы максимального ветра в первом наблюдении регистрировали в августе (5,4 ± 0,3 м/с), наибольшее в ноябре–декабре (10,1 ± 0,1 … 10,0 ± 0,4 м/с). Во втором наблюдении наименьшее значение было отмечено в июне (5,1 ± 0,4 м/с) и июле (4,8 ± 0,2 м/с), наибольшее в декабре (7,9 ± 0,2 м/с).

Относительная влажность воздуха нарастала от наименьшего значения в мае (54,4 ± 1,8 %) в первом наблюдении нарастала до 76,1 ± 1,5 % в августе, затем ее значения были стабильными (70,1 ± 2,1 … 70,1 ± 1,3 %) в октябре январе, после чего вновь снижалась. Во втором наблюдении минимальные значения отмечены в апреле–мае (57,5 ± 1,7…58,7 ± 1,5 %). К сентябрю она увеличивалась (76,7 ± 1,1 %), сохраняясь на этих значениях до февраля, затем снижалась. При этом в ноябре и декабре влажность была достоверно выше на 3,7 % (р = 0,012) и 4,0 % (р = 0,023). В январе–марте относительная влажность также была выше на 3,9 % (р = 0,059), 5,1 % (р = 0,06) и 4,1 % (р = 0,055).

В субарктическом климате и летние месяцы в первом наблюдении температура воздуха на открытой территории была выше +10 °С с наибольшим значением в июле (19,9 ± 1,2 °С). В зимние месяцы она была ниже –20 °С с минимумом в январе (–23,8 ± 2,2 °С). Во втором наблюдении достоверных различий в среднемесячных показателях не было определено, за исключением апреля (–7,3 ± 0,9 °С против –10,8 ± 1,6 °С, р = 0,006). Наименьшее значение минимальной температуры регистрировали в июне (3,3 ± 0,8 °С), наибольшее в январе (–30,2 ± 2,1 °С). Во втором наблюдении наименьшие значения отмечены в мае (–5,4 ± 0,8 °С) и июне (6,5 ± 0,6 °С), наибольшие в январе–феврале (–30,5 ± 1,6 °С). Во втором периоде в марте–июне произошло достоверное повышение среднемесячных минимальных температур на 2,4 °С (май, р = 0,024) – 5,8 °С (март, р = 0,014).

В умеренно континентальном климате среднемесячная суточная температура в летний период года в каждом наблюдении была выше +10 °С, достигая 18,1 ± 0,5 … 18,8 ± 0,3 °С в июле. В зимние месяцы минимальная температура была ниже –10 °С (минимум в январе (–15,3 ± 0,9 … –17,3 ± 1,6 °С, р = 0,354). Интересно, что в апреле и июне во втором наблюдении среднесуточная среднемесячная температура была выше, соответственно на 4,0 °С (р = 0001) и на 3,9 °С (р = 0,001). Минимальные температуры ниже –10 °С в каждом периоде регистрировались в ноябре–феврале с минимумом в январе (–19,3 ± 1,0 … 20,9 ± 1,5 °С). В апреле во втором наблюдении минимальная температура была выше на 3,2 °С (р = 0,002).

При оценке месячных годовых показателей по данным средних температур и скорости ветра установили, что в субарктической зоне ЭТ во втором периоде в апреле–июне были на 2,0–5,6 °С выше, но достоверные различия определены только в апреле и июне (табл. 1). ЭТ, рассчитанные по минимальной температуре и максимальному ветру, показали более длительный период повышения температур: с марта по июль – 5 месяцев Достоверные различия в эти месяцы достигали 3,7–9,9 °С (табл. 2). В умеренном климате ЭТ, по средним показателям расчета свидетельствовали о достоверном повышении температуры в апреле и июне на 3,9–5,3 °С. Это же подтверждали и данные расчета по минимальной температуре и максимальному ветру.

Эффективные температуры при средних значениях температуры и скорости ветра свидетельствовали о том, что только в субарктической зоне края в первом наблюдении в течение 2 месяцев в году (январь и февраль) было возможно обморожение открытых участков тела в течение 20–30 минут; в декабре среднее значение ЭТ были на уровне верхней границы этого интервала, что также не исключало возможность обморожения. Во втором периоде возможность такого же обморожения сократилась до 2 месяцев. В умеренном климате опасности для одетого человека по периодам наблюдения не было определено.

При более суровых погодных условиях (сочетании влияния минимальной температуры и максимального ветра) значения месячных показателей ЭТ увеличивались (табл. 2). В субарктической зоне в первом периоде наблюдения риск обморожения был возможен в течение 6 месяцев в году при нахождении на открытом воздухе. Из них 4 месяца (декабре–марте) – в течение 10–15 минут, в апреле – в течение 20–30 минут. Кроме того, в ноябре также было возможно обморожение как в течение 20–30 минут, так и через 10–15 минут. Во втором периоде наблюдения 5 месяцев в году было возможным получение холодовой травмы: из них 2 месяца (январь и февраль) – через 10–15 минут и 3 месяца (ноябрь, декабрь и март) – в течение 20–30 минут. Интересно, что в январе в каждом периоде наблюдения значения ЭТ свидетельствовали о возможном критическом риске обморожения. В умеренно континентальном климате в первом периоде в январе и феврале было возможно обморожение в течение 20–30 минут, а в декабре риск обморожения не исключался. Во втором периоде наблюдения 1 месяц (январь) в году был возможен риск холодовой травмы, не исключалась она и в феврале.

Обсуждение. Температура окружающей среды не всегда может являться мерой охлаждающего и повреждающего воздействия на организм [14][15]. Эффект ощущений при одной и той же температуре зависит от силы ветра и влажности. При этом высокая влажность может усугублять негативное влияние ветра. В условиях низких температур метеоощущения усугубляются как действием сильного ветра, так и высокой влажности [6][9][16]. Особенно значима роль влажности при экстремально низких температурах воздуха, высокой скорости ветра и утрате теплозащитных свойств одежды при ее увлажнении. При отсутствии средств обогрева или условий для нахождения в сухой одежде риск нахождения человека в таких условиях резко возрастает [17]. Усиление скорости ветра и уменьшение влажности приводят к увеличению потери тепла (ощущение понижения температуры воздуха) ослабление ветра и рост влажности приводят к обратному эффекту [18].

Уровень влажность воздуха, может оказывать различное негативное влияние на здоровье человека. При низких показателях отмечается сухость глаз, кожи, слизистой носа, что способствует повышению простудной заболеваемости [19][20], особенно на фоне повышенного движения воздуха [21]. При высоких показателях на фоне повышения температуры может нарушаться терморегуляция организма, приводя к таким серьезным последствиям, как обезвоживание, усталость, тепловой удар и даже смерть [22–24]. Снижается производительность труда и повышается риск производственной травмы [24][25]. Показано, что увеличенная относительная влажность была связана с увеличенной активностью гриппа [26]. Относительная влажность имела большее влияние из всех других физических параметров на регистрацию числа случаев COVID-19 [27–30].

Как показало наше исследование в 1991–2020 гг. (периоде установления климатических норм) по сравнению с предыдущим, произошло изменение погодно-климатических условий, приведшее к потеплению погоды. В субарктической зоне снизилась сила ветра (средние значения), увеличилась длительность таких периодов, повысилась температура на открытой территории. Влажность воздуха не изменилась. В умеренном климате отмечено изменение всех трех физических показателей. Это отразилось на длительности периодов риска здоровью по холодовому влиянию: по показателям средних и крайних значении силы ветра и температуры в субарктической зоне отмечено сокращение срока на 1 месяц. В умеренном климате риска здоровью при средних значениях риска не определили, а при крайних значениях также отмечено сокращение этого периода на 1 месяц. Таким образом, проведенный анализ показал разную степень риска здоровью населения Красноярского края, проживающего в разных климатических зонах.

Как известно, Правительство РФ для активного решения вопросов, связанных с изменениями климата, в числе приоритетных выделяет проведение научной оценки погодно-климатических условий как прогностической составляющей для обеспечения прогноза связи с изменением климата угроз национальной безопасности, оценку рисков и выгод для экономики страны и ее территории, а также способности адаптации к изменению климата¹.

Для оценки риска здоровью в холодное время года Роспотребнадзор рекомендует использовать интегральный показатель условий охлаждения (обморожения), который определяет время безопасной работы на открытой территории². Для устранения негативного воздействия холодных сред на здоровье и деятельность человека, а также на производительность, качество и безопасность работы разработан стандарт оценки риска при работах в холодных средах с использованием ветрохолодового индекса³. Вместе с тем эти биоклиматические индексы не учитывают «вклад» в терморегуляцию человека влажности воздуха. Совокупное влияние ветра и влажности в условиях экстремальных климатических зон может повысить риск холодовой травмы.

Таким образом, исследование показало увеличение периода безопасного нахождения на открытой территории, что имеет значение при организации работ; условия обитания стали более комфортными. Также актуализируется межведомственное обоснование критерия безопасности работ на открытой территории. Однако потепление несет и определенные риски, в частности эпидемиологические (возможный рост инфекционных и паразитарных заболеваний), медицинские (рост заболеваемости), социальные (ухудшение условий проживания местного населения, природопользования коренных народов Севера), деградация вечной мерзлоты привести к просадке грунта, заболачиванию территории [31].

Выводы

1. На территориях Красноярского края в интервале наблюдения для установления климатических норм (1991–2020 гг.) определены различия по отношению к предыдущему (1961–1990 гг.), приведшие к потеплению погоды: в субарктической зоне по средней и максимальной силе ветра и средней и минимальной температуре, в умеренном климате – по среднему и максимальному ветру, средней и минимальной температуре и влажности воздуха.

2. Установлено достоверное повышение эффективных температур: в субарктической зоне при средних показателях силы ветра и температуры – в феврале–апреле и июне, при максимальном ветре и минимальной температуре – в марте–июле; в умеренном климате соответственно в апреле и июне.

3. Длительность периодов риска здоровью по холодовому воздействию в условиях субарктического климата при средних значениях ветра и температуры – 2 (I–II), при максимальном ветре и минимальной температуре – 5 (ХI–III) месяцев; в умеренном климате, соответственно, нет риска и 2 (3) (I, II и ХII) месяца.