Вероятностная модель оценки и прогнозирования риска здоровью операторов при применении пестицидов в сельском хозяйстве

Введение. Актуальной задачей остаётся влияние комплекса химических и физических стрессоров на механизаторов сельского хозяйства. Процессы появления и взаимодействия вредных факторов носят вероятностный характер. Удобной моделью для описания поведения реальных физических процессов со случайной динамикой являются марковские процессы.

Цель работы — разработать вероятностную модель оценки риска для операторов при применении пестицидов в сельском хозяйстве на основе теории марковских процессов; оценить с помощью разработанной модели вероятности появления, степени выраженности и прогнозирование дальнейшего влияния неблагоприятных факторов на оператора.

Материалы и методы. Процесс механизированной обработки пестицидом представлен в виде системы, состояния которой ранжированы по степени опасности для оператора: от не опасного до недопустимого. Переход осуществляется под влиянием негативных факторов и характеризуется вероятностью перехода pij. Построен размеченный граф состояний системы, на основании которого составлена стохастическая матрица P[ij] переходных вероятностей за один шаг. Приведены формулы для расчёта состояний системы через k шагов для однородной и неоднородной цепи Маркова.

Результаты. На основе теории марковских цепей смоделировано поведение системы при применении однокомпонентных препаратов на основе имидаклоприда для штангового опрыскивания полевых культур. Получен вектор распределения вероятностей возможных состояний опасности для работающего после каждого часа опрыскивания в течение 10 ч. После 6 ч работы вероятностный риск для оператора остаться в неопасном состоянии определён на уровне 50%, а вероятностный риск перейти в опасное – на уровне 24%. Получено стационарное распределение вероятностей, указывающее на неизбежность окончательного перехода системы в опасное состояние при достаточном количестве шагов.

Заключение. Рассмотренная модель дополняет существующую систему оценки рисков здоровью оператора, позволяя анализировать, сравнивать и обобщать результаты многолетних исследований. Рассчитанные статистические вероятности могут быть использованы в разработке новых гигиенических регламентов при применении пестицидов.

Участие авторов:

Ракитский В.Н. — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи;

Заволокина Н.Г. — концепция и дизайн исследования, сбор материала и обработка данных, написание текста;

Березняк И.В. — редактирование, утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

1. Варшамов Л.А., Безрукова Г.А., Спирин В.Ф., Новикова Т.А. Профессиональная заболеваемость работников сельского хозяйства саратовской области. Здоровье населения и среда обитания. 2011; (11): 10-3.

2. Тихонов В.И., Миронов М.А. Марковские процессы. М.: Советское радио; 1977.

3. Подгорнов В.В., Нестеренко А.Г. Моделирование риска профессиональных заболеваний с помощью цепей Маркова. Наука Кубани. 2007; (3): 19-22.

4. Дзюндзюк Б.В., Наумейко И.В., Сердюк Н.Н. Содержательная модель воздействия нескольких вредных факторов на человека. Радиоэлектроника и информатика. 2000; (3): 131-2.

5. Высоцкая Е.В., Козина О.А., Страшненко А.Н., Синенко С.А., Соломко С.Б. Марковская модель лечебно-диагностических мероприятий при первичной открытоугольной глаукоме. Прикладная радиоэлектроника. 2010; (2): 225-31.

6. Ракитский В.Н., Березняк И.В., Ильницкая А.В. Модель оценки риска условий труда при применении пестицидов: итоги и развитие. Гигиена и санитария. 2016; 95(11): 1041-4. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2016-95-11-1041-1044

7. Петунин Ю.И. Приложение теории случайных процессов в биологии и медицине. Киев: Наукова думка; 1981.

8. Кирьянов Б.Ф., Токмачев М.С. Математические модели в здравоохранении. Великий Новгород; 2009.

9. Мухин О.И. Моделирование систем. Электронный учебник. Пермь: ПГТУ; 2011.