Záverečná správa projektu

Názov projektu:
Rozvoj informačného centra o životnom prostredí v SR
Implementácia geografických informačných systémov

Podprojekt:
Použitie GIS na odhad osobnej expozície znečistenému ovzdušiu u populácie detí sledovanej v rámci epidemiologickej štúdie CESAR o respiračných ochoreniach

Riešitelia:

  • RNDr. Františka Hrubá, Štátny zdravotný ústav, Banská Bystrica (v súčasnosti RÚVZ BB)
  • MUDr. Kvetoslava Koppová, Štátny zdravotný ústav, Banská Bystrica
  • Ing. Marek Drímal, Štátny zdravotný ústav, Banská Bystrica
  • Silvia Vojteková, Štátny zdravotný ústav, Banská Bystrica
  • Dr. JohnVandenberg, US Environmental Protection Agency, RTP, USA

Trvanie projektu: 1. September 1997 - 30. September 1999

Ciele celého projektu

Účelom celého projektu bolo poskytnutie technickej pomoci na rozvoj kapacít pre použitie metodológie odhadu rizika pomocou rozpovedajúcich školiacich aktivít a používania najmodernejšich technológií v oblasti informačných systémov. SAŽP bude spolupracovať s US EPA a ŠZÚ B. Bystrica pri rozvoji týchto národných kapacít. Jedným z hlavných cieľov je využitie nových technológií na dosiahnutie riešenia úloh Akčného plánu pre ŽP a zdravie.

  • Zavedenie GIS metodológie pre zvýšenie úrovne odhadu a managementu rizík zo ŽP
  • Spolupráca SAŽP a ŠZÚ za účelom redukcie redundatnosti, zaistenia kompatibility používaných systémov
  • Aplikácia metódy relatívnych rizík pre vyhodnotenie údajov o expozícii zo ŽP a o zdravotnom stave v prioritných oblastiach, čo je možné ďalej rozšíriť aj na iné oblasti, regionálnu až národnú úroveň
  • Získanie prehľadu o použití GIS technológie v oblasti sledovania stavu ŽP a sledovania vzťahu medzi ŽP a zdravím populácie

Podprojekt ŠZÚ

Úvod

Podprojekt ŠZÚ vychádza z práce projektu CESAR, čo bola medzinárodná multicentrická prierezová epidemiologická štúdia na zistenie vzťahu medzi dlhodobou expozíciou znečistenému ovzdušiu (PM2.5, PM 10, SO2, NO2) a ochoreniami dýchacieho systému. Hlavnou hypotézou tejto štúdie bolo, že dlhodobá expozícia detí zvýšeným hodnotám škodlivín v ovzduší súvisí s nárastom prevalenie obtiaží zo strany dýchacieho systému, s nárastom atopie, poklesom pľúcnych funkcií, a odpoveďou imunitného systému.

V tejto štúdii bolo celkove na Slovensku vyšetrených dotazníkovou metódou 3133 detí zo 4 oblastí (B. Bystrica – centrum, B. Bystrica – Sásová, Žilina, Bratislava), z toho 972 aj so spirometrickými testami. Zdravotné účinky (symptómy a ochorenia dýchacieho systému) boli  sledované individuálne, zatiaľ čo znečistenie ovzdušia bolo merané spoločne pre jednotlivé oblasti, s cieľom zistiť priemerné ročné hodnoty znečistenia ovzdušia. Jednou z pracovných hypotéz bola homogenita znečistenia ovzdušia v rámci jednotlivých oblastí. Na jej overenie bol vykonaný aj vedľajší monitorovací program, kde sa znečistenie ovzdušia meralo na ďalších troch meracích miestach s cieľom zistiť priestorové vzťahy. Na zistenie znečistenia ovzdušia v menších lokalitách v rámci oblasti bolo v protokole projektu doporučené použitie  štatistických analýz a priestorového modelovania.

Ciele

Odhad osobnej expozície škodlivinám v ovzduší by sa dal použiť na štatistické analýzy vzťahu expozícia-odpoveď, kde sledovanou odpoveďou sú ochorenia dýchacieho systému. Preto tento projekt má za cieľ:

  • Zistiť pomocou GIS a štatistickými analýzami, či je distribúcia sledovaných zdravotných účinkov homogénna v rámci 2 oblastí, osobitne pre oblasť Banská Bystrica-centrum a Banská Bystrica-Sásová
  • Overiť hypotézu homogenity znečistenia ovzdušia v rámci oboch oblastí a zistiť rozdiely medzi oblasťami
  • Odhadnúť osobnú expozíciu detí škodlivinám v ovzduší v prípade, že distibúcia zdravotných účinkov ako aj škodlivín v ovzduší nie je homogénna v rámci jednotlivých oblastí. Na odhad použiť metódy disperzného modelovania. Použiť štatistické analýzy na zistenie vzťahu expozície a sledovaných symptómov a ochorení (príp. aj výsledkov spirometrických testov)

Dve oblasti sledované v rámci projektu CESAR v Banskej Bystrici boli vybrané z dôvodu menej zložitého zadania systému pre GIS ako aj z dôvodu pomerne veľkej členitosti terénu v rámci oboch oblastí v B.Bystrici, čo môže mať vplyv na hladiny znečistenia ovzdušia. V Banskej Bystrici bolo vyšetrených dotazníkovou metódou 1597 detí, z toho 516 detí absolvovalo aj spirometrické vyšetrenia.

Pracovný plán

Vzťah medzi osobnou expozíciou detí škodlivinám v ovzduší a ich zdravotným stavom

  1. Pre mesto Banská Bystrica, pripraviť digitalizované mapy, najmä vrstvy: topografia, cesty, zdroje emisií, školy
  2. Dátabáza detí sledovaných v projekte CESAR: pomocou GIS technológie „address matching“ vytvoriť dátabázu geografických súradníc bydliska detí podľa adresy, vytvoriť pracovné mapy pre rozdelenie jednotlivých symptómov a ochorení dýchacieho systému v geografickom priestore sledovaných oblastí centrum mesta Banská Bystrica a sídlisko Sásová (spolu 43 premenných)
  3. Štatistické analýzy

A: Priestorová analýza matíc vzdialeností, osobitne pre deti žijúce v centre mesta a pre deti žijúce v oblasti Sásová:

Nulová hypotéza: Neexistuje vzťah medzi miestom bydliska detí a ich zdravotným stavom
Alternatívna hypotéza: Deti žijúce bližie pri sebe majú podobný zdravotný stav ako deti, ktoré žijú ďalej od seba

Ak nebude zistený žiaden rozdiel v zdravotnom stave detí v závislosti na mieste bydliska, môže sa sledovaná oblasť považovať za homogénnu. Deti môžu byť považované za agregovanú populáciu a miesto bydliska by nemalo byť určujúcim pre ich zdravotný
stav.

Pri zistenom rozdieli, pokračovanie:

B: Vyhodnotenie rozdielov v podmienkach životného prostredia v rámci oblastí, kde deti žijú

  • Priestorové analýzy údajov z monitoringu v centre mesta
  • Priestorové analýzy údajov z monitoringu v oblasti Sásová

Hypotézy:

  • Nie je rozdiel medzi hodnotami nameranými v rámci oblasti centrum mesta
  • Nie je rozdiel medzi hodnotami nameranými v rámci oblasti Sásová 
  • Nie je rozdiel medzi hodnotami nameranými v oblasti centrum mesta a v oblasti Sásová

Ak nebude zistený žiaden rozdiel, a ak predpokladáme, že monitory poskytujú dostatočne presné údaje, tak sme nenašli žiaden faktor zo životného prostredia (údaje o znečistení ovzdušia), ktorý by prispel k vysvetleniu rozdielov v zdravotnom stave. 

Ak nie sú zistené rozdiely v rámci oblasti Sásová a v rámci oblasti centrum, ale existujú rozdiely medzi oblasťami Sásová a centrum, potom sa dajú použiť agregované údaje podľa umiestnenia monitorov a nie je potrebné použiť disperzné modelovenie. Táto možnosť potvrdzuje predpoklad homogenity jednotlivých oblastí, ktorý bol použitý v štatistických analýzach projektu Cesar (jednotka analýzy je celá oblasť, reprezentuje ju spoločná priemerná ročná koncentrácia škodlivín pre všetky deti z danej oblasti, robí sa porovnanie na rozdiely medzi oblasťami)

Pri zistených rozdieloch pre všetky tri hypotézy, pokračovanie:

C: Nová charakterizácia expozície odhadnutím osobných hodnôt expozície metódou disperzného modelovania

  • Zozbieranie údajov potrebných pre modelovanie šírenia škodlivín v ovzduší zo stacionárnych zdrojov pomocou Gausovského disperzného modelu ISCLT (emisie, výška a priemer komínov, geografické súradnice, teplota a rýchlosť spalín)
  • Príprava dátabáz pre program ISCLT
  • Modelovanie pomocou ISCLT, porovnanie výsledkov modelu a monitoringu (pre NOx, SO2, PM). Transformácia výsledkov z ISCTL do GIS, príprava vrstviev izo-oblastí s rovnakou modelovanou koncentráciou pre jednodlivé škodliviny
  • Odhad osobnej expozície detí podľa miesta bydliska, miesta školy a koncentrácie z GIS vrstvy

D: Použitie novej charakterizácie expozície na štatistické analýzy vzťahu osobnej expozície a jednotlivých symptómov, ochorení dýchacieho systému.

E: odhad relatívnych rizík zo znečistenia ovzdušia pre populáciu žijúcu v Banskej Bystrici

Očakávané výsledky

Hlavným výstupom projektu bude digitálny ulicový systém mesta Banská Bystrica, ktorý bude zahŕňať aj lokalizáciu škôl a meracích miest pre znečistenie ovzdušia. Tento sa bude dať používať aj na iné účely ako pre tento projekt, napr. napojenie dátabázy pasportizácie škôl z
ISHEM a ich geografickej reprezentácie, automatická lokalizácia na digitálnej mape pre všetky dátabázy ŠŠZÚ, ktoré obsahujú údaje o adrese (EPIS, dátabáza incidencie nádorových ochorení).

Ďalším prínosom bude nová metodika na analýzu priestorových vzťahov, ako aj odhad expozície pomocou kombinácie disperzného modelovania a geografických informačných systémov.

Dôležitým výsledkom projektu budú aj informácie z konferencií a odborných inštitúcií, kde cieľom je získať prehľad o použití geografických informačných systémov na vybudovanie informačných systémov o stave zdravia populácie, ako aj na analýzu vzťahov medzi životným prostredím a zdravotným stavom.

Publikácie a prezentácie projektu

  • Publikácie v medzinárodných odborných časopisoch
    • Hrubá F., Fabiánová E., Koppová K., Vandenberg J. Childhood respiratory symptoms, hospital admissions, and long-term exposure to airborne particulate matter. Journal of Exposure Analysis and Environmental Epidemiology, 2001. Vol 11, str. 1-8
  • Abstrakty v medzinárodných odborných časopisoch
    • Hrubá F., Fabianová E., Koppová K., Vandenberg J.: “Spatial analyses of respiratory health and air pollution in Slovakia”. 11. konferencia ISEE and 9. konferencia ISEA. Atény, Grécko, september 1999, abstrakt publikovaný v Epidemiology, Vol 10, No 4, júl 1999
  • Prednášky na odborných fórach
    • Hrubá F., Fabiánová E., Baráth J., Vandenberg J.: “Use of GIS to evaluate health effects of environmental pollution: a Slovak application”. 13th ESRI European User Conference, Florencia, Taliansko, 1998
    • Hrubá F., Fabiánová E., Koppová K., Vandenberg J.: „Uplatnenie geografických informačných systémov pri hodnotení vplyvu životného prostredia na zdravie“. Konferencia „Životné podmienky a zdravie“, Tatranská Štrba, október 1999
    • Hrubá F., Fabianová E., Koppová K., Vandenberg J.: “Spatial analyses of respiratory health and air pollution in Slovakia”. 11. konferencia ISEE and 9. konferencia ISEA. Atény, Grécko, september 1999
    • Hrubá F., Fabiánová E., Koppová K., Vandenberg J.: “Childhood respiratory hospital admissions and long-term exposure to particulate matter in Slovakia”. Medzinárodná konferencia “PM2000: Pevné častice a zdravie”, Charleston, USA, január 2000
    • Hrubá F., Fabiánová E., Koppová K.: “Dlhodobá expozícia pevným časticiam v ovzduší a respiračné symptómy u detí“. 1. konferencia “Preventívna medicína”, Banská Bystrica, September 2000