Приложение 3. Методические подходы к аналитической обработке данных мониторинга качества питьевой воды

Приложение 3
к MP 2.1.4.0176-20

Методические подходы к аналитической обработке данных мониторинга качества питьевой воды

Для оценки качества питьевой воды следует использовать 2 подхода:

I. оценка результатов исследований каждой пробы питьевой воды;

II. оценка результатов исследований, полученных в течение года.

В аналитическую обработку не включаются пробы воды, исследованные в процессе приемки в эксплуатацию вновь выстроенных водопроводных сооружений, наружных и внутренних распределительных сетей, в процессе их реконструкции, ремонтных работ, при аварийных ситуациях и после профилактических промывок и дезинфекции, а также законченных строительством объектов.

Расчет обеспеченности населения Российской Федерации качественной питьевой водой из централизованных систем холодного водоснабжения проводится для каждого субъекта Российской Федерации с учетом результатов отдельного расчета обеспеченности населения, в т.ч. городского, качественной питьевой водой, подаваемой конкретной централизованной системой холодного водоснабжения.

I. Оценка результатов исследований каждой пробы питьевой воды

Результаты исследований каждой пробы питьевой воды оцениваются на соответствие гигиеническим нормативам с учетом допустимых отклонений, изложенных методических рекомендациях ¹³.

II. Результаты исследований воды, полученные в течение календарного года

Для оценки обеспеченности населения качественной питьевой водой из централизованных систем холодного водоснабжения органами и учреждениями Роспотребнадзора проводится статистическая обработка результатов содержания микробиологических (общее микробное число, общие колиформные бактерии, термотолерантные колиформные бактерии), неорганических и органических веществ, а также органолептических и обобщенных показателей в пробах питьевой воды, отобранных в течение календарного года.

Результаты исследования следует представлять в виде среднего арифметического значения, при этом для показателей, контролируемых 1 раз в квартал, дополнительно следует указывать медиану. В случае, если показатели контролируются 1 раз в год, расчет средних значений и медиан следует проводить за предыдущие 5 лет. Результаты исследований органолептических показателей, выраженные в баллах, следует представлять в виде модального значения ¹⁴.

Помимо расчета средних и, при необходимости, медианных или модальных уровней показателей проб питьевой воды после водоподготовки, отобранных в течение календарного года, требуется расчет удельного веса проведенных исследований по показателям микробной безопасности (общее микробное число, общие колиформные бактерии, термотолерантные колиформные бактерии), органолептическим, обобщенным показателям, концентрациям неорганических и органических веществ, не соответствующих гигиеническим нормативам по данным исследований в течение календарного года.

Расчет средних уровней показателей проб питьевой воды после водоподготовки, отобранных в течение календарного года, следует проводить с одинаковым временным интервалом. В противном случае требуется расчет средневзвешенных по времени результатов. Например, измерения уровней показателя X проводятся 15 числа каждого месяца, но в ноябре проведены два дополнительных исследования. В этом случае значения измерений в ноябре должны быть усреднены, и для расчета среднего значения за год следует использовать "среднее значение за ноябрь".

Если уровни исследуемых показателей или результаты измерения других показателей в данной пробе ниже предела определения, результаты измерения должны быть установлены на уровне половины значения предела определения для расчета средних значений. Это правило не применяется к веществам однонаправленного действия и иным веществам (факторам), оцениваемым суммарно. В этих случаях результаты измерений ниже предела определения отдельных веществ должны быть равны нулю.

Если рассчитанное среднее значение результатов измерений в течение года ниже предела определения, то среднее значение за год для данного показателя должно быть указано как "ниже предела определения".

При числе проб меньше рекомендуемого в течение календарного года распределение в выборке может отличаться от нормального распределения. В этом случае предпочтительным будет представление результатов за год в виде медианы. Для оценки нормальности распределения в выборке можно использовать критерий Колмогорова-Смирнова (при р меньше или равной 0,05 выборка считается несоответствующей нормальному распределению), алгоритм вычисления которого заложен в специализированных прикладных программных продуктах. В качестве ориентировочной оценки можно использовать сравнение среднего значения и медианы (в случае, если они приблизительно равны, распределение в выборке, скорее всего, подчиняется закону нормального распределения).

Водородный показатель рН является логарифмической величиной, поэтому для корректного расчета средних значений или медиан необходимо перевести значения рН в концентрации ионов водорода, возведя 10 в отрицательную степень, равную величине рН, по формуле: . Затем средние значения (медианы) обратно переводятся в логарифмические величины по формуле: .

В рамках углубленных научных исследований возможно установление причинно-следственных связей между показателями качества питьевой воды и состоянием здоровья населения ¹⁵. Причинно-следственная связь между качеством питьевой воды и здоровьем подтверждается выявленными зависимостями "доза-эффект", "время-эффект", силой статистической связи и ее постоянством, специфичностью эффекта и биологической правдоподобностью, образованием кластера (сгущение) числа случаев заболеваний обычно редко встречающейся в мониторируемой популяции, наличием приоритетных веществ в биосредах (моча, волосы, кровь).

Для установления связей между качеством питьевой воды и острыми заболеваниями (при условии, что данная связь не очевидна) следует проводить корреляционный анализ с использованием параметрических (коэффициент корреляции Пирсона - при нормальном распределении) или непараметрических критериев (ро Спирмена). Количество наблюдений должно быть не менее 10, при этом необходимо анализировать наблюдения, полученные в равные промежутки времени, но не более чем 1 месяц. При наличии данных рекомендуется сократить анализируемые промежутки времени (например, до одних суток), не уменьшая количества наблюдений.

Для установления связей между качеством питьевой воды и хроническими заболеваниями может быть применен кросс-корреляционный анализ (с числом лет наблюдения не менее 10, а в случае отдаленных эффектов действия какого-либо фактора - не менее 20 лет), где определяется наиболее сильная корреляция на определенном лаге (сдвиг эффекта от действия причины на n количество лет).

При наличии сильной прямой связи (коэффициент корреляции 0,7 и выше) необходимо проведения углубленного эпидемиологического анализа с целью доказательства причинно-следственных связей. Также требуют внимания и наличие прямых средних по силе корреляционных связей (коэффициент корреляции 0,3-0,7), если подобная связь может быть объяснена логически. В то же время слабая корреляционная связь еще не означает отсутствие зависимости состояния здоровья от качества питьевой воды. Подобная зависимость может быть, но иметь сложный нелинейный характер. В таких случаях следует применять регрессионный анализ с использованием нелинейных моделей.

Использование корреляционных моделей возможно лишь при количественном типе данных (например, уровни показателей и показатели заболеваемости), при этом показатели, между которыми устанавливается корреляция, должны относиться к одинаковым временным промежуткам (как правило, показатели заболеваемости и средние уровни показателей за год). Для анализа категориальных и номинальных переменных следует применять другие типы статистической обработки данных ¹⁶, основанных на вычислении критерия хи-квадрат и его производных.

Простейшим вариантом оценки динамики количественных показателей является построение многолетних трендов. При коэффициенте детерминации модели выше 0,5 качество модели признается приемлемым, что позволяет сделать прогноз относительно дальнейшего изменения показателя.

Более сложные методы статистического анализа предполагают установление статистической и практической значимости различий показателей качества питьевой воды. Для подобного анализа следует формировать выборки за одинаковый промежуток времени (например, возможно сравнение массива данных прошлого года с позапрошлым, а при небольшом количестве наблюдений в течение года возможно объединение результатов за одинаковое п количество лет). Отличия считаются статистически значимыми, если значимость критерия (величина ошибки р) равна или меньше 0,05.

Анализ количественных данных на одной и той же территории в динамике возможен по Т-критерию для связанных выборок (в случае нормального распределения в выборках), критерию Уилкоксона (при отсутствии нормального распределения) или критерию Фридмана (при сравнении 3 и более периодов наблюдения). Анализ категориальных или номинальных переменных проводится на основе таблиц сопряженности. Например, при анализе связи инфекционных заболеваний с содержанием воде того или возбудителя, определенного качественно (да/нет), необходимо рассчитывать критерий Мак-Немара.

Возможно проведение сравнительного анализа качества питьевой воды на разных территориях за один и тот же промежуток времени. В случае анализа количественных показателей и наличии нормального распределения следует использовать параметрические критерии (Т-критерий для независимых выборок), при отсутствии нормального распределения - непараметрические критерии (критерий Манна-Уитни, а при сравнении 3 и более территорий - критерий Краскела-Уоллиса). Для анализа номинальных или категориальных переменных необходимо использование статистик на основе критерия хи-квадрат или его модификаций (хи-квадрат с поправкой Йейтса, точный критерий Фишера), таблиц сопряженности (коэффициент сопряженности, Фи и V Крамера, Гамма, Эта, d Сомерса и т.д.).

Для оценки эффективности мероприятий по повышению качества питьевой воды возможно применение методологии оценки риска для здоровья населения в соответствии с методиками на основе действующих нормативно-методических документов. Рекомендуется проводить оценку риска здоровью населения в целом по конкретной системе водоснабжения с целью определения критических точек (факторов, показателей), ухудшающих и наиболее негативно влияющих на качество воды и здоровье населения, что позволит выявлять приоритетные, в данный конкретный период времени, вопросы, решение которых необходимо для приведения качества воды в соответствие с установленными требованиями и снижения рисков здоровью населения, например: модернизация систем водоподготовки и/или замена разводящих сетей, и/или проведение мероприятий, направленных на стабилизацию качества воды источника водоснабжения, недопущение его дальнейшего загрязнения.