SUPERVISOR
حسین مرادی (استاد راهنما) محسن سلیمانی امین آبادی (استاد راهنما) محمدمهدی امین (استاد مشاور)
STUDENT
Bizhan Rahmani
بیژن رحمانی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده منابع طبیعی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396
TITLE
Spatial zoning of respiratory diseases risk due to particulate matter (PM2.5) in air of Isfahan City
Isfahan is one of the most polluted cities in Iran due to the existence of various polluting sources as well as special geographical conditions and topography. Industries, traortation, household and commercial pollutants are the main sources of air pollution in Isfahan. Particulate matter with an aerodynamic diameter of less than 2.5 microns (PM2.5) has serious effects on human health, as these small particles can penetrate the lungs and adversely affect their function. Considering the relationship between these suspended particles and the possibility of their pathogenicity, this study aims to (1) investigate changes in the incidence of PM2.5-related respiratory diseases during the years 1397-1393 and (2) prepare a standard ratio of incidence and relative risk Respiratory diseases are defined and performed based on the concentration of the mentioned suspended particles in Isfahan. For the first purpose, PM2.5 concentration data, measured in 8 air pollution monitoring stations of Isfahan General Department of Environmental Protection and the number of hospitalized cases of asthma, lung cancer, chronic obstruction of the lungs and shortness of breath from Al-Zahra Teaching and Medical Hospital Isfahan, data were collected and analyzed and time trend was analyzed using ggplot package in R statistical software. For the second purpose, after receiving the information of patients with respiratory asthma, lung cancer and chronic obstruction of the lungs, the patient distribution layer was prepared in the format of file format (shp) in ArcGIS software. Also, the results of previous studies were used to distribute PM2.5 concentration based on LUR model and PM2.5 concentration zoning. Then, standard incidence ratio and relative risk maps adjusted for 15 urban areas using Bayesian spatial models BYM and CAR in R3.1.2 and OpenBUGS software, as well as maps of respiratory disease vulnerability by combining patient density layers and PM2.5 concentrations in Arc Map environment created. Based on the results of time series, the significance of correlation coefficients for different delays of PM2.5 series increased. The highest standard incidence rates of asthma, cancer and chronic obstruction were 2.28, 1.53 and 2.82 in region 13, respectively. In addition, according to the particulate matter concentration map under the LUR model, the highest relative risk of asthma, cancer, and chronic obstruction per 10 ?g / m3 of PM2.5 was 2.19, 1.46, and 2.76%, respectively, in region 13. Received. Also, the highest relative risk in the whole study area per 10 ?g / m3 increase for asthma in men was 3.12%, for lung cancer in women 1.47% and for chronic obstructive pulmonary disease in women was 2.29%. The rates in different age groups were 24 ?, 25-64 and 65 ? 3.75% for asthma, 1.45% for pneumonia and 2.06% for chronic obstructive pulmonary disease, respectively. The relationship between respiratory patients and PM2.5 map was not significant under Kriging model. According to Asthma Vulnerability Maps, Lung Cancer, and Chronic Obstructive Pulmonary Disease, the largest percentage of areas 5 and 13 were in the highly vulnerable category. Therefore, it is suggested that appropriate management measures to control particulate matter contamination in high risk and vulnerable areas to prevent and reduce disease should be prioritized. Keywords: Air pollution, Asthma, Lung cancer, Chronic obstructive pulmonary disease, Relative disease risk, Standard incidence ratio
شهر اصفهان به دلیل وجود منابع آلاینده مختلف و نیز شرایط جغرافیایی خاص و توپوگرافی از آلودهترین شهرهای ایران محسوب میشود. صنایع، حمل و نقل، آلایندههای خانگی و تجاری از منابع عمدهی آلایندهی هوای شهر اصفهان محسوب میشوند. ذرات معلق با قطر آیرودینامیکی کمتر از 5/2 میکرون (PM 2.5 )، اثرات جدی بر سلامت انسان دارند، زیرا این ذرات کوچک، میتوانند به ریهها نفوذ کنند و بر کارکرد آنها اثر منفی بگذارند. با توجه به ارتباط این ذرات معلق و احتمال بیماریزایی آنها، این پژوهش با دو هدف، بررسی تغییرات میزان بروز بیماریهای تنفسی مرتبط با غلظت PM 2.5 طی سالهای 1397-1393 و تهیه نقشه نسبت بروز استاندارد و ریسک نسبی بیماریهای تنفسی بر پایه غلظت ذرات معلق مذکور در شهر اصفهان تعریف و اجرا شده است. برای هدف اول، دادههای غلظت PM 2.5 ، اندازهگیری شده در 8 ایستگاه پایش آلودگی هوا از اداره کل حفاظت محیط زیست استان اصفهان و تعداد موارد بستری شده بیماریهای آسم، سرطان ریه، مزمن انسدادی ریه و تنگی نفس از بیمارستان آموزشی و درمانی الزهرا (س) اصفهان، جمعآوری و با استفاده از بسته ggplot در نرمافزار آماری R ، دادهها تعدیل و روند زمانی بررسی شد. برای هدف دوم، پس از دریافت اطلاعات بیماران تنفسی آسم، سرطان ریه و مزمن انسداد ریه، لایه پراکنش بیماران با فرمت شیپ فایل (shp) در نرمافزار ArcGIS تهیه شد. همچنین برای توزیع غلظت PM 2.5 بر پایه مدل LUR و پهنهبندی غلظت PM 2.5 از نتایج مطالعات قبلی استفاده شد. سپس نقشههای نسبت بروز استاندارد و ریسک نسبی تعدیل شده به تفکیک مناطق 15 گانه شهری با استفاده از مدلهای مکانی بیزی BYM و CAR در نرمافزارهای R3.1.2 و OpenBUGS و همچنین نقشه های آسیبپذیری بیماریهای تنفسی با تلفیق لایههای تراکم بیماران و غلظت PM 2.5 در محیط Arc Map تهیه شد. بر اساس نتایج حاصل از سریهای زمانی، معنیداری ضرایب همبستگی به ازای تاخیرهای مختلف سری PM 2.5 افزایش یافت. بیشترین نسبت بروز استاندارد آسم، سرطان ریه و مزمن انسداد ریه به ترتیب 28/2، 53/1 و 82/2 در منطقه 13 بود. علاوه بر این، بر اساس نقشه غلظت ذرات معلق تحت مدل LUR، بیشترین ریسک نسبی آسم، سرطان ریه و مزمن انسدادی ریه به ازای افزایش 10 میکروگرم بر مترمکعب PM2.5 به ترتیب 19/2، 46/1 و 76/2 درصد در منطقه 13 بهدست آمد. همچنین بیشترین ریسک نسبی در کل منطقه مورد مطالعه به ازای افزایش 10 میکروگرم بر متر مکعب برای آسم در مردان با 12/3 درصد، برای سرطان ریه در زنان 47/1 درصد و برای بیماری مزمن انسداد ریه در زنان 29/2 درصد بود. این میزان در گروههای سنی مختلف، ? 24، 64-25 و ? 65 به ترتیب برای آسم 75/3 درصد، برای سرطانریه 45/1 درصد و 06/2 درصد برای بیماری مزمن انسداد ریه بود. ارتباط بین بیماران تنفسی و نقشه PM 2.5 تحت مدل کریجینگ معنیدار نبود. طبق نقشههای آسیبپذیری آسم، سرطان ریه و بیماری مزمن انسداد ریه بیشترین درصد مساحت مناطق 5 و 13 در طبقه خیلی زیاد آسیبپذیر قرار داشت. لذا پیشنهاد میشود اقدامات مدیریتی مناسب برای کنترل آلودگی ذرات معلق در مناطق با ریسک زیاد و آسیبپذیر برای پیشگیری و کاهش بیماری در اولویت قرار گیرد. واژگان کلیدی: آلودگی هوا، آسم، سرطان ریه، بیماری مزمن انسداد ریه، ریسک نسبی بیماری، نسبت بروز استاندارد