UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCURETIFACULTATEA DE ENERGETIC

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI- REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT -

USING DATABASES IN ENVIRONMENTAL ENGINEERING- EXTENDED ABSTRACT -

Autor: As.cerc.ing. Marius Daniel BONTO Conductor tiinific: Prof.univ.dr.ing. Nicolae VASILIU

Bucureti, 2011

UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCURETIFACULTATEA DE ENERGETIC

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI- REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT -

USING DATABASES IN ENVIRONMENTAL ENGINEERING- EXTENDED ABSTRACT -

Autor: As.cerc.ing. Marius Daniel BONTO Conductor tiinific: prof.dr.ing. Nicolae VASILIU

Comisia de analiz i examinare, conform deciziei SENATULUI U.P.B. nr. 207 din 10.02.2011 Preedinte Conductor tiinific Referent Referent Referent U.P. Bucureti U.P. Bucureti ACADEMIA ROMN U.T.C. Bucureti U.P. Bucureti

Prof.dr.ing. George DARIE Prof.dr.ing. Nicolae VASILIU Acad. Florin Gh. FILIP Prof.dr.ing. Radu DROBOT Prof.dr.ing. Dan N. ROBESCU

Bucureti, 2011

UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCURETIFACULTATEA DE ENERGETIC CATEDRA DE HIDRAULIC, MAINI HIDRAULICE I INGINERIA MEDIULUILABORATORUL DE ACIONRI HIDRAULICE I PNEUMATICE

As.cerc.ing. Marius Daniel BONTOConductor tiinific: Prof.univ.dr.ing. Nicolae VASILIU UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI USING DATABASES IN ENVIRONMENTAL ENGINEERING Abstract:Utilizarea tehnologiilor informatice moderne n supravegherea i protecia mediului reprezint o problem de actualitate pentru specialiti. Alinierea la standardele mondiale presupune monitorizarea parametrilor de calitate ai mediului nconjurtor, prelucrarea datelor obinute, crearea unor baze de date actualizate n timp real, utilizarea sistemelor informaionale geografice (SIG) i transferul rezultatelor ctre organismele responsabile pentru promovarea unor msuri ct mai eficiente de protecie a mediului i a sntii populaiei. Principalul obiectiv al tezei a fost crearea unui mediu informatic disponibil on-line avnd ca suport o colecie de baze de date relaionale i georefereniate necesar pentru diseminarea informaiilor ctre o gam larg de utilizatori. Astfel, s-a urmrit integrarea unor tehnologii moderne de procesare, de calcul i de diseminare a datelor. Primul pas n realizarea obiectivului propus a fost colectarea informaiilor necesare de la autoritile specifice fiecrui domeniu, validarea lor i crearea structurii primare a bazelor de date. Majoritatea informaiilor au fost colectate cu ajutorul unui program de achiziie web automat proiectat i dezvoltat n cadrul tezei. La nivel naional au fost colectate informaii referitoare la geografie, demografie, structura administrativ, localiti, etc., iar la nivel regional - date strict legate de poluare, informaii cu privire la principalele surse poluatoare, la instituiile publice aflate n zonele cu impact major, precum i date referitoare la indicatorii sanitari. Urmtorul pas a fost crearea unui modul de calcul automat pentru evaluarea impactului sanitar asupra sntii n zonele desemnate. Pentru a reduce timpul de calcul, modulul a fost implementat direct n serverul de baze de date utiliznd limbajul SQL. Pentru a crea un mod de raportare accesibil a fost folosit tehnologia SIG. Cu ajutorul platformei ArcGIS au fost georefeniate datele colectate precum i rezultatele evalurii impactului sanitar, fiind create hri tematice pentru o vizualizare mai uoar. Tehnologia informatic realizat n cadrul tezei permite integrarea informaiilor obinute din diferite surse prin prelucrarea datelor cu programe specifice, evaluarea automat a impactului polurii asupra sntii precum i vizualizarea pe un suport web (portal) a parametrilor de interes major. Cuvinte cheie: achiziie web automat, baze de date relaionale, evaluarea impactului sanitar, Sistem Informaional Geografic, site web (portal) Nowadays, modern computer technology for environmental monitoring is a topical issue for professionals involved in many fields. Alignment with global standards involves the monitoring of environmental quality parameters, processing collected data with specialized programs, creating a complex database updated in real time, using geographic information systems (GIS) and transferring the results to responsible organizations in order to promote efficient measures for environmental protection and public health. The main objective of this thesis was to create an online computer environment (tool) with the support of georeferenced relational databases collection for disseminating information to a wide range of users. This tool aims the integration of modern technologies for processing, computing and information dissemination. The first step in achieving this goal was to collect information from specific authorities, validate this information and create the primary structure of the databases. Most of this data was collected using an automated web acquisition program designed and developed in this thesis. The automatic web acquisition is based on a focused crawling algorithm that recognizes and saves data in database. Information on geography, demography, administrative structure, locations etc. was collected, at national level. At regional level, pollution data, information on major pollution sources, public health institutions in areas with major impact, and health data (mortality and morbidity) was collected. The next step was the creation of an automatic calculation module for health impact evaluation on designated areas. To speed up the calculation time, the module was implemented directly in the database server using SQL language. GIS technology was used to create a public reporting tool for large layers of users. Using ArcGIS software the collected data and the results on health impact evaluation were georeferenced, generating thematic maps for an easier understanding of data. The informatics module created in the thesis allows the integration of information obtained from various sources using processing programs, the automatic assessment of health impact and a web support for online visualization of parameters and affected areas. Keywords: automatic web acquisition, relational databases, health impact assessment, Geographic Information System, database driven website (portal)

-2-

Marius Daniel BONTOPREFA

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI

Mediul nconjurtor reprezint cadrul esenial al existenei umane, fiind rezultatul interaciunii dintre elementele naturale - sol, aer, ap, clim, biosfer i elementele rezultate din activitatea uman. Toate acestea influeneaz condiiile de existen a societii i posibilitile de dezvoltare a acesteia. Ca urmare, protecia mediului este o prioritate public att la nivelul Romniei, ct i la scar global, avnd ca scop obinerea unui mediu curat i sntos i conservarea resurselor naturale, n concordan cu cerinele dezvoltrii economice i sociale durabile. Atingerea acestor obiective necesit creterea nivelului de educaie i contientizare a populaiei, pe fondul informatizrii globale a societii [1]. Tehnologiile informatice constituie n prezent suportul tuturor componentelor cercetrii tiinifice fundamentale i aplicative n domeniul proteciei mediului, fiind utilizate la simularea numeric a proceselor complexe interdisciplinare, pentru monitorizarea i conducerea proceselor experimentale din instalaiile de laborator, precum i n toate aplicaiile din domeniul procesrii i transmiterii informaiei specifice [2]. Utilizarea tehnologiilor informatice moderne n supravegherea i protecia mediului i a sntii reprezint o problem de actualitate pentru specialitii implicai n numeroase domenii de activitate. Alinierea la standardele mondiale specifice presupune monitorizarea parametrilor de calitate ai mediului nconjurtor, prelucrarea datelor astfel obinute cu programe specializate, crearea unor baze de date complexe actualizate n timp real, utilizarea sistemelor informaionale geografice (SIG), etc. Prezenta lucrare are ca scop crearea unui mediu informatic disponibil on-line avnd ca suport o colecie de baze de date relaionale i georefereniate necesar pentru diseminarea informaiilor ctre o gam ct mai larg de utilizatori. Prin acest instrument se urmrete integrarea unor tehnologii moderne de procesare, de calcul i de diseminare a informaiilor. Teza a fost elaborat n cadrul Laboratorului de Informatica Mediului al Catedrei de Hidraulic, Maini Hidraulice i Ingineria Mediului din Facultatea de Energetic a Universitii POLITEHNICA din Bucureti. Lucrarea este structurat n 9 capitole astfel: capitolul 1 prezint stadiul actual al cercetrilor asupra bazelor de date ce cuprind informaii referitoare la mediu i sntate disponibile on-line; capitolul 2 cuprinde problemele abordate n lucrare precum i metodele de rezolvare propuse; capitolul 3 definete sistemul integrat de monitorizare i rspuns mediu sntate; capitolul 4 este dedicat achiziiei automate a datelor necesare mediului informatic conceput n lucrare; capitolul 5 prezint structura bazelor de date necesare stocrii informaiilor referitoare la mediu i sntate; capitolul 6 este rezervat evalurii impactului sanitar al polurii atmosferice;

-3-

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI capitolul 7 prezint modalitatea de utilizare a sistemelor informaionale geografice n domeniul mediului i sntii; capitolul 8 este dedicat aplicaiei web elaborate de autor. capitolul 9 cuprinde concluziile lucrrii i sinteza contribuiilor originale.

Primul pas n realizarea obiectivului propus a fost colectarea informaiilor necesare de la autoritile specifice fiecrui domeniu, validarea acestor informaii i crearea structurii primare a bazei de date. Majoritatea acestor informaii au fost colectate cu ajutorul unui program de achiziie web automat proiectat i dezvoltat n cadrul tezei. La nivel naional au fost colectate informaii referitoare la geografie, demografie, structura administrativ, localiti, etc., iar la nivel regional - date strict legate de poluare, informaii cu privire la principalele surse poluatoare, la instituiile publice din domeniul sntii aflate n zonele cu impact major, precum i date referitoare la indicatorii sanitari. Pe baza datelor de intrare furnizate de procesul de colectare a informaiilor a fost creat structura primar a bazelor de date, aceasta urmnd a fi rafinat pe parcurs n funcie de necesitile ulterioare ale Sistemului Informaional Integrat Mediu Sntate elaborat n cadrul tezei. Dup colectarea datelor de mediu i sntate i crearea efectiv a bazelor de date a urmat realizarea unei aplicaii de calcul automat a indicatorilor de mortalitate pentru patru poluani ai aerului pe baza unui model furnizat de Institutul de Supraveghere Sanitar din Frana (INVS) [11] ce a fost integrat n platforma web. Aplicaia extrage automat informaiile necesare din bazele de date disponibile, calculeaz indicatorii iar rezultatele vor fi publicate sub form grafic pentru o nelegere mai facil. Urmtorul pas n realizarea sistemului a fost georeferenierea acestor date cu ajutorul tehnologiei SIG i a mediului de operare ArcGIS, crend astfel un mod de raportare uor de neles pentru o clas larg de utilizatori. Pasul final a fost integrarea tuturor aspectelor mai sus menionate pe o platform web comun, scopul acesteia fiind diseminarea informaiilor colectate i a indicatorilor calculai ntr-un format ct mai accesibil. Pentru realizarea portalului web s-au folosit principalele limbaje de programare din domeniu (PHP i ASP.Net) paginile web fiind create cu ajutorul unor platforme dedicate cum ar fi Mambo pentru paginile realizate n PHP i DotNetNuke pentru paginile create cu ajutorul limbajului Asp.Net. Tehnologia informatic realizat n cadrul tezei permite integrarea informaiilor obinute din diferite surse prin prelucrarea datelor cu programe specifice, evaluarea automat a impactului sanitar al polurii aerului, precum i vizualizarea pe un suport web a parametrilor de interes major. * * * Autorul tezei mulumete n mod deosebit conductorului tiinific, domnul prof.dr.ing. Nicolae Vasiliu pentru suportul tiinific i moral acordat pe ntreaga perioad de pregtire i de elaborare a tezei.

-4-

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI Autorul mulumete i pe aceast cale profesorilor i colegilor care au contribuit direct sau indirect - la elaborarea acestei lucrri interdisciplinare. Dintre acetia se detaeaz urmtorii specialiti: - Prof.dr.ing. Daniela Vasiliu, eful Laboratorului de Informatica Mediului al Catedrei de Hidraulic i Maini Hidraulice din U.P.B.; - Acad. Florin Gh. FILIP, preedintele Seciei de tiina i Tehnologia Informaiei a Academiei Romne; - Prof.dr.ing. Eugen Constantin Isboiu, eful Catedrei de Hidraulic, Maini Hidraulice i Ingineria Mediului a Facultii de Energetic din U.P.B.; - Prof.dr.ing. Radu Drobot, din cadrul Catedrei de Construcii Hidrotehnice a Facultii de Hidrotehnic din Universitatea Tehnic de Construcii din Bucureti; - Drd.ing. Cosmin Cioranu Nu n ultimul rnd, autorul mulumete ntregii familii pentru nelegerea i susinerea permanent. Autorul i exprim sperana c eforturile sale vor fi utile specialitilor implicai n protejarea mediului nconjurtor i a sntii populaiei, precum i studenilor i doctoranzilor. Orice apreciere constructiv, transmis prin pota electronic la adresa bontosmarius@gmail.com este binevenit pentru nelegerea i depirea propriilor limite.

Bucureti, 2011

Marius Daniel BONTO

-5-

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI CUPRINSUL TEZEI PREFAA 1. STADIUL ACTUAL AL CERCETRILOR N DOMENIUL UTILIZRII BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI 1.1. GESTIUNEA BAZELOR DE DATE SPECIFICE MEDIULUI I SNTII 1.2. BAZE DE DATE SPECIFICE MEDIULUI 1.2.1. Colecii de baze de date i informaii disponibile online A. La nivel mondial B. La nivel European C. La nivel naional 1.3. BAZE DE DATE SPECIFICE SNTII 1.3.1. Colecii de baze de date i informaii disponibile online A. La nivel mondial B. La nivel European C. La nivel naional 1.4. PROIECTE NAIONALE 1.4.1. SIM E&H Sistemul Integrat de Monitorizare i Rspuns pentru Mediu i Sntate 1.4.2. Life Air Aware 2. PROBLEME ABORDATE N LUCRARE I METODE DE REZOLVARE 2.1. STADIUL ACTUAL PRIVIND EFECTELE MEDIULUI ASUPRA SNTII 2.2. COMPLEXITATEA PROBLEMEI 2.3. STRATEGII LA NIVEL EUROPEAN 2.3.1. Programele Cadru de cercetare (PC5, PC6, PC7) ale Comisiei Europene 2.3.2. Programele de aciune pentru mediu 2.3.3. Strategia European privind mediul i sntatea 2.3.4. Planul de aciune pentru mediu i sntate 2004 - 2010 2.4. METODA DE REZOLVARE PROPUS I TEHNOLOGIILE FOLOSITE 3. SISTEMUL INFORMAIONAL MEDIU-SNTATE 3.1. SNTATEA I FACTORII DE MEDIU 3.2. IDENTIFICAREA RELAIEI CAUZ-EFECT 3.3. UTILIZAREA I LIMITELE INDICATORILOR 3.4. ABORDAREA COORDONAT BAZAT PE INDICATORI 3.5. COMPONENTELE SISTEMULUI INFORMAIONAL INTEGRAT MEDIU - SNTATE 3.5.1. Sistemul Informaional al Mediului 3.5.2. Sistemul Informaional de Sntate 3.6. REALIZAREA SISTEMULUI INFORMAIONAL INTEGRAT MEDIU SNTATE 4. MODELE I METODE DE ACHIZIIE A DATELOR NECESARE PROCESULUI DE EVALUARE A IMPACTULUI SANITAR ASOCIAT 4.1. MONITORIZAREA I EVALUAREA INTEGRAT A MEDIULUI I SNTII 4.2. STRUCTURA REELELOR DE SUPRAVEGHERE A MEDIULUI 4.3. ACHIZIIA DATELOR METEOROLOGICE I DE MEDIU -61 5 5 6 6 6 7 14 21 21 21 24 27 32 32 32 33 33 45 47 47 48 50 53 54 56 56 60 70 71 75 75 76 78 80 80 83 86

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI 4.3.1. Achiziia datelor meteorologice cu ajutorul sistemului automat de supraveghere addVANTAGE A730 A. Descrierea sistemului B. Colectarea datelor 4.3.2. Achiziia datelor referitoare la poluarea aerului cu ajutorul tehnologiei web crawling / web spidering A. Tehnologia web crawling / web spidering B. Sursa datelor i necesitatea achiziiei C. Modulul de achiziie 4.4. ACHIZIIA DATELOR REFERITOARE LA SNTATEA POPULAIEI 5. STRUCTURAREA, CREAREA I GESTIONAREA BAZELOR DE DATE SPECIFICE MEDIULUI I SNTII 5.1. BAZELE DE DATE (CONCEPT, CLASIFICARE, OBIECTIVE) 5.2. BAZELE DE DATE SPECIFICE MEDIULUI 5.3. BAZELE DE DATE SPECIFICE SNTII 5.4. PROIECTAREA BAZELOR DE DATE NECESARE SISTEMULUI 5.4.1. Proiectarea bazelor de date 5.4.2. Optimizarea structurii bazei de date 5.5. SISTEMELE DE GESTIUNE A BAZELOR DE DATE UTILIZATE 5.5.1. Sistemul de gestiune a bazelor de date - MySQL 5.5.2. Sistemul de gestiune a bazelor de date Microsoft SQL Server 5.6. DESCRIEREA LIMBAJULUI I A MODULUI DE LUCRU 5.6.1. Limbajul SQL 5.6.2. Componena limbajului SQL i modul de lucru A. Limbajul de definire a structurilor de date (DDL) B. Limbajul de manipulare a datelor (DML) C. Limbajul de control al datelor (DCL) 6. EVALUAREA IMPACTULUI SANITAR AL POLURII ATMOSFERICE URBANE 6.1. NECESITATEA EVALURII IMPACTULUI SANITAR 6.2. ETAPELE IMPLEMENTRII EVALURII IMPACTULUI SANITAR 6.2.1. Definirea zonei de studiu A. Criterii geografice B. Populaia i deplasrile C. Surse de poluare D. Calitatea aerului 6.2.2. Estimarea expunerii A. Colectarea datelor referitoare la calitatea aerului B. Definirea perioadei de studiu C. Selectarea staiilor de msurare D. Construirea indicatorilor de expunere 6.3. COLECTAREA DATELOR SANITARE I STABILIREA RISCULUI RELATIV 6.3.1. Mortalitatea total, cardiovascular i respiratorie 6.3.2. Internri n spital 6.4. STABILIREA RISCULUI RELATIV 6.4.1. Riscul relativ asociat unei expuneri pe termen scurt 6.4.2. Riscul relativ asociat unei expuneri pe termen lung 6.5. CALCULUL NUMRULUI DE CAZURI CARE POT FI ATRIBUITE -786 86 90 95 97 98 99 102 104 104 109 111 112 112 129 130 133 135 137 137 138 138 141 144 146 147 147 148 148 149 151 153 153 154 154 155 156 162 162 163 163 164 165 166

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI UNUI NIVEL DE POLUARE 6.5.1. Principii de calcul 6.5.2. Calcul practic 6.5.3. Implementarea modelului de calcul n cadrul sistemului informaional 6.5.4. Rezultatele evalurii impactului sanitar pentru mortalitatea total 6.6. INTERPRETAREA REZULTATELOR I CONCLUZII 7. UTILIZAREA SISTEMELOR INFORMAIONALE GEOGRAFICE N DOMENIUL MEDIULUI I SNTII 7.1. SUB-SISTEMELE UNUI SISTEM INFORMATIC GEOGRAFIC 7.1.1. Sub-sistemul de introducere a datelor 7.1.2. Sub-sistemul de stocare i cutare a datelor 7.1.3. Sub-sistemul de prelucrare i analiz a datelor 7.1.4. Sub-sistemul de ieire i vizualizare a datelor 7.2. COMPONENTELE UNUI SISTEM INFORMATIC GEOGRAFIC 7.2.1. Echipamentele (hardware) 7.2.2. Programele (software) 7.2.3. Datele 7.2.4. Utilizatorii 7.3. SISTEMELE INFORMAIONALE GEOGRAFICE I SNTATEA 7.4. DESCRIEREA PACHETELOR DE PROGRAME FOLOSITE 7.4.1. Prezentarea general a pachetului de programe ArcGIS 7.4.2. Microsoft SQL Server 7.5. CREAREA HRILOR TEMATICE CU AJUTORUL TEHNOLOGIEI SIG 7.5.1. Georeferenierea 7.5.2. Crearea layerelor cu ajutorul programului ArcMap 7.5.3. Crearea legturii ntre layere i baza de date 7.5.4. Crearea hrilor tematice de tip choropleth 8. CREAREA PLATFORMEI WEB PENTRU SISTEMUL INFORMATIC INTEGRAT 8.1. INTERNETUL PRINCIPALA SURS DE INFORMAII 8.2. PREZENTAREA PROGRAMELOR FOLOSITE 8.2.1. Platforma web DotNetNuke 8.2.2. Microsoft Visual Web Developer Express 8.3. MODUL DE LUCRU 8.3.1. Crearea unei pagini utiliznd platforma DotNetNuke 8.3.2. Crearea unei pagini utiliznd Visual Web Developer Express 8.4. PREZENTAREA PORTALULUI 8.4.1. Seciunea Prima pagin 8.4.2. Seciunea Informaii tez 8.4.3. Seciunea Achiziia datelor 8.4.4. Seciunea Baze de date 8.4.5. Seciunea EIS 8.4.6. Seciunea SIG 8.4.7. Seciunea Info&tiri 9. CONCLUZII I SINTEZA CONTRIBUIILOR ORIGINALE 9.1. CONCLUZII 9.2. SINTEZA CONTRIBUIILOR ORIGINALE ANEXA1 -8-

166 167 171 173 185 187 190 190 191 192 192 193 193 194 194 196 197 199 199 200 201 201 204 208 209 216 216 217 217 218 219 219 220 224 225 226 227 227 230 232 234 235 235 236 238

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI 1. STADIUL ACTUAL AL CERCETRILOR N DOMENIUL UTILIZRII BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI

Primul capitol al tezei dezbate stadiul actual al cercetrilor n domeniul utilizrii bazelor de date n ingineria mediului, acesta cuprinznd o list detaliat de sisteme informatice disponibile on-line ce conin informaii din domeniul mediului i sntii precum i principalii furnizori de date la nivel mondial, european i naional din cele dou domenii. Partea final a acestui capitol este dedicat proiectelor de cercetare naionale care au ca obiectiv stabilirea corelaiei dintre poluarea mediului i sntatea populaiei i evaluarea impactului sanitar datorat polurii aerului. 2. PROBLEME ABORDATE N LUCRARE I METODE DE REZOLVARE 2.1. STADIUL ACTUAL PRIVIND EFECTELE MEDIULUI ASUPRA SNTII La nivel mondial, au fost realizate o serie de studii [4, 5, 6, 7] cu privire la efectele poluanilor din mediu asupra sntii, rezultatul acestora artnd c cca. 25 30% din volumul total al bolilor din rile industrializate sunt atribuite factorilor de mediu, afectnd mai ales copiii (n cazul acestora proporia mortalitii datorate factorilor de mediu fiind de 37% pentru grupa 0-4 ani i 36% pentru 0-14 ani [8]) i grupurile vulnerabile ca populaia srac i viitoarele mame, acest procent putnd avea o evoluie ascendent dac nu se iau msuri viabile pentru reducerea presiunilor mediului asupra sntii populaiei. n Romnia, principalele cauze de deces n anul 2008 au fost bolile cardiovasculare (60,48%), urmate de tumorile maligne (18,36%), bolile aparatului digestiv (6,11%), accidente, vtmri i otrvire (5,05%) i boli ale aparatului respirator (4,86%), o mare parte din acestea fiind cauzate de factorii de mediu. Decesele din cauze externe i cauzate de bolile parazitare i infecioase sunt mai frecvente n Romnia (4-5%) dect n alte state membre ale Uniunii Europene. Ca i n celelalte ri europene, poluarea aerului reprezint o ameninare semnificativ asupra sntii i n Romnia, aceasta fiind asociat nu numai cu afeciuni ale sistemului respirator ci i cu boli cardiovasculare i afeciuni cutanate. Unul dintre cele mai grave efecte asupra sntii este expunerea pe termen lung la particulele n suspensie (PM), aceasta ducnd la o reducere a speranei medii de via a populaiei cu un an sau mai mult. Emisiile principalilor poluani au sczut n general n Romnia dup 1989, n urma transformrilor politice i economice din ar. n perioada 1989-2000 reducerea pe scar larg a produciei economice din majoritatea zonelor industriale i nchiderea multor instalaii mari poluatoare au condus la reducerea cu peste 50% a emisiilor industriale pentru muli poluani. Aceast scdere general a emisiilor de poluani din aer a dus la mbuntirea calitii aerului n multe zone, n special acolo unde poluatorul principal l constituia industria. Totui, multe zone sunt nc puternic poluate de ctre sursele industriale i se impune n continuare luarea de msuri pentru mbuntirea calitii aerului, n special pentru reducerea emisiilor de oxizi de sulf, azot i pulberi rezultate de la instalaiile mari de ardere sau emisiile de noxe provenite de la transportul rutier, Romnia situndu-se nc pe locul 40 ntr-un top al celor mai poluante 50 de state la nivel mondial conform unei analize Reuters [9]. -9-

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI 2.2. COMPLEXITATEA PROBLEMEI Stabilirea legturii cauzale dintre factorii de mediu i efectele adverse asupra sntii impune mai multe direcii de aciune. Relaia dintre mediu i sntate a fost insuficient abordat pn n prezent, atribuirile anterioare referitoare la impactul mediului i politicile de aciune fiind concentrate pe cte un singur tip de ageni poluani. Aceasta a fcut abordarea relativ mai simpl, dar de multe ori s-a subestimat impactul real. n concluzie, deoarece relaiile dintre mediu i sntate sunt deosebit de complexe, este necesar o abordare integrat. 2.3. STRATEGII LA NIVEL EUROPEAN n ultimele decenii, la nivel european au fost implementate o serie de strategii ce au avut ca principal obiectiv promovarea dezvoltrii durabile i mbuntirea calitii vieii cetenilor europeni, o parte din acestea fiind: Programele Cadru de Cercetare (PC5, PC6, PC7) ale Comisiei Europene Programele de Aciune pentru Mediu Strategia European privind Mediul i Sntatea Planul de aciune pentru Mediu i Sntate 2004-2010

2.4. METODA DE REZOLVARE PROPUS I TEHNOLOGIILE FOLOSITE n scopul realizrii obiectivelor pe termen lung ale strategiilor mai sus menionate, la nivel european au fost puse bazele unui sistem de monitorizare integrat n domeniul mediului i sntii (ENHIS) [10]. Scopul acestuia este monitorizarea situaiei actuale i a tendinelor mediului i sntii. n plus, sistemul i propune evaluarea eficienei politicilor n rile din regiunea pan-european, crearea de rapoarte comparative ntre ri pe baza obiectivelor stabilite n programele de aciune la nivel european, raportarea periodic asupra mediului i sntii pentru a sprijini factorii de decizie i pentru a furniza informaii pentru profesioniti i publicul larg i schimbul de informaii, date i cunotine, precum i exemple de bun practic n domeniul sntii publice i mediului. innd seama de necesitatea realizrii unui astfel de sistem la nivel naional, lucrarea de fa are drept scop crearea unui cadru informatic conceptual disponibil online, denumit Sistemul Informaional Integrat Mediu Sntate care are ca suport o colecie de baze de date relaionale i georefereniate, necesar pentru raportarea informaiilor ctre o gam larg de utilizatori, prin care se dorete integrarea mai multor tehnologii moderne de procesare, de calcul i de diseminare a informaiilor. Pentru realizarea Sistemului Informaional Integrat Mediu Sntate au fost utilizate o serie de tehnologii informatice moderne: Achiziia automat cu ajutorul sistemului Adcon A730; Achiziia automat cu ajutorul tehnologiei web crawling / web spidering; Crearea i gestionarea bazelor de date relaionale; Calculul automat al evalurii impactului sanitar cu ajutorul limbajului SQL; Tehnologia specific Sistemelor Informaionale Geografice; Platforma DotNetNuke i Microsoft Visual Developer Express pentru realizarea portalului. - 10 -

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI 3. SISTEMUL INFORMAIONAL MEDIU-SNTATE 3.1. SNTATEA I FACTORII DE MEDIU Sntatea populaiei este strns legat de mediul nconjurtor; de exemplu, cei mai muli dintre noi respirm n fiecare zi aer poluat, ingerm substane chimice create artificial odat cu hrana i suntem supui la niveluri de zgomot peste limita admis. La nivel mondial a fost definit conceptul Mediu Sntate pe care O.M.S. l descrie drept totalitatea efectelor asupra sntii ce cuprind i calitatea vieii, ce sunt determinate de factori de mediu fizici, chimici, biologici i sociali, referindu-se de asemenea i la metodele teoretice i practice necesare pentru evaluarea, corectarea, controlul i prevenirea acestor efecte ce pot afecta negativ generaiile prezente i viitoare. Conform definiiei legturii dintre mediu i sntate enunate mai sus, factorii de mediu ce pot avea efecte asupra sntii pot fi clasificai n funcie de natura lor n: fizici temperatura, umiditatea aerului, incendii, inundaii, secet etc.; chimici diferitele elemente sau substane chimice ce se regsesc n natur sau sunt sintetizate de om; biologici bacteriile, virusurile, helminii etc.; sociali stilul de via, stres etc. 3.2. IDENTIFICAREA RELAIEI CAUZ-EFECT Identificarea relaiei cauz-efect dintre poluarea mediului nconjurtor i sntatea uman este de obicei foarte dificil. Cercettorii din domeniul sntii, medicii, politicienii, i publicul sunt din ce n ce mai ngrijorai de faptul c degradarea mediului cauzat de activitile umane s-ar putea traduce n efecte grave de sntate pe termen lung pentru populaia din zonele afectate. Predicia i monitorizarea acestor rezultate poate fi dificil din cauza unor incertitudini cu privire la gradul i amploarea schimbrilor de mediu, caracterul indirect al multor ci de expunere, numrul mare de factori poteniali de risc, precum i perioadele lungi de laten dintre expunere i debutul bolii. n funcie de vectorul de propagare, efectele asociate poluanilor din mediu se pot clasifica n: A. B. C. Efectele aerului poluat asupra sntii populaiei; Efectele apei poluate asupra sntii populaiei; Efectele solului poluat asupra sntii populaiei.

Schemele prezentate n figurile 3.1 i 3.2 care au ca scop o vizualizare mai uoar a legturilor dintre poluani i efectele acestora au fost obinute prin asocierea factorilor de mediu i posibilele afeciuni induse de acetia i gruparea acestora dup natura lor (chimici, fizici i biologici).

- 11 -

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI FIGURA 3.1. Principalii ageni chimici care au impact asupra sntiiBoli cardiovasculare Monoxid de carbon Particule n suspensie i ozon troposferic Fum de igar Dioxid de sulf i oxid de azot Alergii Duritatea apei Afeciuni ale sistemului osos Perturbarea sistemului endocrin i a metabolismului Boli infecioase Afeciuni neurologice i boli mintale Slbirea sistemului imunitar Anomalii congenitale i efecte asupra reproducerii Boli renale Cancer HPA Hidrocarburi policiclice aromate Derivai clorurai, micotoxine Benzen, arsenic i azbest

Boli respiratorii

Dioxine i furani Ftalai

Metale grele

Pesticide

Afeciuni ale pielii Sindromul de stres posttraumatic Sindromul caselor bolnave Policlorobifenili (PCB) Sindromul sensibilitii multiple Sindromul oboselii cronice Medicamente Degradarea bunstrii i a calitii vieii Aditivii alimentari E311, E312 Detergeni

- 12 -

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI FIGURA 3.2. Principalii ageni fizici i biologici care au impact asupra sntii 10. umaneBoli cardiovasculare Cmpuri electromagnetice Radiaii ionizante, radon UV solare i din lumin artificial Umiditate

Parazii, microbi i virui

Cancer

Boli respiratorii

Alergii

Hipersensibilitate nespecific Polen, mucegai, animale domestice Acarieni, duntori i insecte Perturbarea sistemului endocrin i a metabolismului Boli infecioase Aciuni neurologice i boli mintale Slbirea sistemului imunitar Anomalii congenitale i efecte asupra reproducerii Boli renale Stres Alimentaia

Afeciuni ale pielii Sindromul de stres posttraumatic Sindromul caselor bolnave Sindromul sensibilitii multiple Sindromul oboselii cronice Lumin Degradarea bunstrii i a calitii vieii Schimbri climatice Zgomot Miros

3.3. UTILIZAREA I LIMITELE INDICATORILOR Pentru a rspunde la ntrebarea: Ce efecte poate avea poluarea mediului asupra sntii? au fost creai o serie de indicatori specifici celor dou domenii, acetia fiind definii de OMS i Agenia European de Mediu ca o expresie a legturii dintre mediu i sntate prezentat ntr-o form care faciliteaz interpretarea datelor pentru o eficientizare a procesului de luare a deciziilor. Se pot defini: indicatori descriptivi (care furnizeaz informaii de baz referitoare la tendinele spaiale i temporale n domeniul mediului i sntii umane); - 13 -

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI indicatori de performan (corelai cu o valoare de referin sau un obiectiv politic); indicatori ai eficienei (care arat eficiena msurilor politice).

3.4. ABORDAREA COORDONAT BAZAT PE INDICATORI Pentru analiz pot fi utilizate cadre de lucru conceptuale adecvate cum ar fi DPSIR [12] / DPSEEA [13] (Fore motoare Presiune Stare Impact Rspuns / Fore motoare Presiune Stare Expunere Efect Aciuni) implementate de Agenia European de Mediu i Organizaia Mondial a Sntii pentru evaluarea impactului mediu sntate. 3.5. COMPONENTELE SISTEMULUI INFORMAIONAL INTEGRAT MEDIU SNTATE 3.5.1. Sistemul Informaional al Mediului Un sistem informaional al mediului (SIM) reprezint un cadru instituional distribuit, care funcioneaz ntr-un context juridic unitar i este dedicat gestiunii informaiilor specifice. El se bazeaz pe geoinformaii i pe tehnologia informaiei i comunicrii, permind colectarea, integrarea, partajarea i analiza datelor de mediu, utilizarea i diseminarea informaiei rezultate ca suport pentru elaborarea deciziilor la toate nivelurile, n cadrul dezvoltrii durabile [22]. Pentru ca un SIM s devin operaional, vor trebui parcurse mai multe etape. Prima se va concentra pe problemele tehnologice, corespunztoare etapelor de inovare i diseminare. Structurarea trebuie s se axeze pe calificarea necesar fazelor de control i integrare, i anume: - capacitatea de creare a bazelor de date gestionate n reea; - crearea i actualizarea cataloagelor de metadate i difuzarea lor pe Internet; - dezvoltarea aplicaiilor i sistemelor suport pentru decizii; - dezvoltarea capacitilor n materie de organizare i gestiune. 3.5.2. Sistemul Informaional de Sntate Sistemul Informaional de Sntate vizeaz furnizarea n timp util a datelor i cunotinelor adecvate, de calitate, n scopul de a susine procesele decizionale n domeniul sntii publice la nivel naional, regional i local. 3.6. REALIZAREA SISTEMULUI INFORMAIONAL INTEGRAT MEDIU SNTATE Sistemul Informaional Integrat Mediu-Sntate se va realiza prin corelarea strns a celor dou Sisteme Informaionale: pentru Mediu, respectiv pentru Sntate (fig. 3.3). Acest sistem va permite producerea, colectarea, prelucrarea i raportarea unor informaii mai fiabile referitoare la impactul factorilor de mediu asupra sntii n scopul de a dezvolta rspunsuri bine orientate i eficiente [21]. Un sistem comun de monitorizare integrat va ajuta procesul de evaluare a riscului s estimeze poluanii n scenariile realiste de expunere, chiar i n prezena unor factori ce modific expunerea i efectele acestora. - 14 -

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI FIGURA 3.3. Corelarea informaiilor n cadrul Sistemului Informaional Integrat Mediu - Sntate

MODELE I METODE DE ACHIZIIE A DATELOR NECESARE PROCESULUI DE EVALUARE A IMPACTULUI SANITAR ASOCIAT 4.1. MONITORIZAREA I EVALUAREA INTEGRAT A MEDIULUI I SNTII 4. Monitorizarea (monitoringul) este activitatea central a sistemului propus n cadrul lucrrii i poate fi definit, n sens larg, ca o colectare sistematic de informaii pentru determinarea valorilor i evoluiei n timp a parametrilor relevani pentru obiectivele monitorizrii i raportarea acestor parametri. Principala component a monitorizrii mediului este activitatea de msurare a parametrilor specifici denumit i metrologia mediului. n domeniul proteciei mediului, metrologia ndeplinete o funcie strategic deoarece asigur evaluarea obiectiv a strii diferitelor medii i a evoluiei acestora, prin caracterizarea, cuantificarea i controlul diferitelor forme de poluare. Principalele dificulti legate de generalizarea activitii de evaluare a mediului sunt generate de identificarea setului de parametrii semnificativi care trebuie msurai i de interpretarea raional a rezultatelor msurrilor. 4.2. STRUCTURA REELELOR DE SUPRAVEGHERE A MEDIULUI n figura 4.1 este prezentat structura de principiu a unei reele de supraveghere a mediului. O astfel de reea este alctuit din urmtoarele componente de baz [2,14]: Staii de msur; Laboratoare mobile; Mijloace de comunicaie; Postul central; Posturi de lucru; Modaliti de avertizare. - 15 -

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI FIGURA 4.1. Schema de principiu a unei reele de supraveghere a mediului Posturi de lucru

Laborator mobil

Staii de msur

Mijloace de comunicaie Modaliti de avertizare Postul central

4.3. ACHIZIIA DATELOR METEOROLOGICE I DE MEDIU 4.3.1. Achiziia datelor meteorologice cu ajutorul sistemului automat de supraveghere addVANTAGE A730 Sistemul automat de supraveghere A730 (fig.4.2) este un sistem de achiziie i prelucrare a datelor flexibil, uor de instalat i de ntreinut, produs de firma Adcon Telemetry firm specializat n sisteme de achiziie i procesare a datelor. Programul addVANTAGE permite determinarea tipurilor de date (precipitaii, temperatur, umiditate relativ etc.) i a perioadei de timp (una, apte sau treizeci de zile) care vor fi vizualizate n graficul de date primare. De asemenea, pot fi salvate i apoi vizualizate configuraii prestabilite. FIGURA 4.2. Structura sistemului automat de supraveghere Adcon

Sursa: Daniela Vasiliu Monitorizarea mediului, Editura Tehnic, 2007 - 16 -

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI 4.3.2. Achiziia datelor referitoare la poluarea aerului cu ajutorul tehnologiei web crawling / web spidering Un web crawler / web spider este un cumul de programe parial sau total automatizat care folosete structura intrinsec a hyperlink-ului pentru a indexa paginile i coninutul ntr-o manier metodic, procesul n sine numindu-se web crawling sau web spidering. Crawler-ele web creeaz o meta-copie a tuturor paginilor vizitate pentru utilizarea viitoare sau procesarea n vederea unei cutri mai eficiente [15]. Arhitectura tipic a unui crawler Web de nivel nalt [15] este prezentat n figura 4.3. Dup cum se poate observa, acesta conine un bloc creat pentru salvarea local a paginilor web ce permite mai multe instane concomitent. Dup aceast etap paginile trec ntr-o list de ateptare unde sunt ordonate n funcie de un scor calculat iar apoi urmeaz selecia datelor dorite din coninutul brut al paginilor procesate. Ultima etap este salvarea acestor date selectate, sub form de text i metadate, n baze de date indexate pentru o afiare ct mai rapid a acestora. La nivelul rii noastre, cea mai important surs de date disponibile pe internet cu privire la parametrii de calitate a aerului este portalul www.calitateaer.ro [3], scopul acestuia fiind comunicarea n timp real a informaiilor referitoare la calitatea aerului. Informaiile publicate pe site provin de la reeaua de monitorizare a calitii aerului (RNMCA) ce cuprinde, la nivel naional, 117 staii automate i 17 staii mobile, acestea fiind arondate la cele 38 de centre locale, situate n Ageniile de Protecia Mediului. Parametrii msurai n cadrul reelei i publicai pe site sunt: dioxidul de sulf (SO2), oxizii de azot (NOx), monoxidul de carbon (CO), ozonul (O3), pulberile n suspensie (PM10 i PM2.5), benzenul (C6H6), plumbul (Pb) etc. Datorit intervalului de timp mic pentru care este publicat informaia, a fost necesar crearea unui modul de achiziie automat a datelor folosind tehnologia web crawling / web spidering descris mai sus. Acesta va cuta datele msurate disponibile n cadrul portalului de patru ori pe zi, salvndu-le ntr-o baz de date local, rezultnd astfel o achiziie pe termen lung a parametrilor necesari pentru evaluarea impactului sanitar. FIGURA 4.3. Arhitectura unui crawler web

- 17 -

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI Modulul de achiziie realizat este alctuit din trei componente majore: Realizarea fiierelor de parametrizare a achiziiei

Pentru achiziia datelor prezente n cadrul portalului am optat pentru folosirea unui algoritm de crawling orientat [16]. Pentru a achiziiona informaia disponibil ntr-un mod ct mai coerent a fost necesar crearea unor fiiere de achiziie pentru fiecare staie de msur i pentru fiecare parametru, rezultnd astfel aproximativ 1000 de astfel de fiiere (142 de staii i maxim 14 parametrii per staie). Exemplu de fiier de achiziie, pentru staia AB-1 i pentru parametrul dioxid de azot:{s:16:"ab1_dioxid_azot";s:4:"data";s:10:"07/09/2009";s:5:"data2";s:1 0:"08/09/2009";s:8:"statie_3";s:2:"36";s:5:"param";s:1:"2";s:10:"dat a_types";s:1:"1";s:9:"tolerance";s:1:"3";}

Astfel: s:16:"ab1_dioxid_azot"; - reprezint denumirea fiierului s:4:"data";s:10:"07/09/2009";s:5:"data2";s:10:"08/09/2009"

- reprezint perioada primei achiziii s:8:"statie_3";s:2:"36"; - reprezint codul staiei de msur s:5:"param";s:1:"2"; - reprezint codul parametrului msurat s:10:"data_types";s:1:"1"; - reprezint tipul datelor s:9:"tolerance";s:1:"3"; - reprezint numrul de zecimale cu care se va face achiziia Parsarea fiierelor

n informatic, parsarea reprezint parcurgerea i analiza unui text, cu identificarea stringurilor importante, n raport cu caracteristicile dorite. Un parser este o component a unui interpretor sau compilator, n cadrul crora identific structura textului de intrare i o aduce ntr-o form potrivit pentru prelucrri ulterioare. n cazul de fa, parsarea s-a folosit pentru extragerea din fiierele de parametrizare a achiziiei, descrise mai sus, a datelor necesare (descriptorilor) pentru trimiterea unei cereri de date ctre site-ul calitateaer.ro [3]. Achiziia i salvarea datelor

Achiziia i salvarea datelor este realizat cu ajutorul unui program automat (post.php) de ncrcare a descriptorilor i trimitere a acestora ca i cerere http ctre serverul int [3], pasul urmtor fiind captura coninutului. Aceasta se realizeaz prin extragerea elementelor prestabilite din paginile web salvate local, datele ce urmeaz a fi extrase fiind ntr-un format tabelar uor de recunoscut de ctre programul de parcurgere a paginii. Pentru a fi siguri c datele sunt colectate, programul va rula automat de 4 ori pe zi. Pe lng datele serializate, scriptul conine datele de conectare la portalul calitateaer.ro, datele de conectare la bazele de date locale n care vor fi vrsate informaiile colectate, toate aceste rutine fiind explicate n continuare, n linii mari: Rutina pentru includerea datelor generate de scriptul pentru parsarea fiierelor de achiziie: - 18 -

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUIinclude_once("lib_parser.php"), unde: lib_parser.php - este scriptul creat pentru parsarea fiierelor de

achiziie Rutina pentru trimiterea cererii de date ctre adresa stabilit i salvarea local a acestora: function do_post_request2($url,$data), unde:$url=http://calitateaer.ro/valori.php $data reprezint parametrii de achiziie

Rutina pentru conectarea la baza de date MSSQL:$link = mssql_connect('MARIO-PC\SQLEXPRESS', 'username','password'); if (!$link || !mssql_select_db ('MediuDatabase', $link)) { die('Unable to connect or select database!');}

Rutina pentru conectarea la baza de date MySQL:mysql_connect("localhost","root",""); mysql_select_db("mediu");

Rutina pentru salvarea informaiilor preluate n baza de date MSSQL:parser_addtodb_mysql($data,"DATE_POLUARE_AER",...),

unde: $data reprezint datele colectate Rutina pentru salvarea informaiilor preluate n baza de date MySQL: parser_addtodb_mssql($data,"DATA_NEW",...), unde: $data reprezint datele colectate 4.4. ACHIZIIA DATELOR REFERITOARE LA SNTATEA POPULAIEI

Datele de sntate au fost furnizate de ctre Direcia de Sntate Public Dmbovia, Casa de Asigurri de Sntate i departamentele de informaii medicale ale spitalelor. Aceste instituii trebuie s furnizeze, pe de o parte date referitoare la cauzele medicale de deces stabilite de medicul care face constatarea conform clasificrii internaionale a maladiilor (CIM) stabilit de OMS [17], precum i date referitoare la activitatea din spitale (numr anual de admisii din motive respiratorii sau cardiovasculare) ce ar trebui extrase din sistemul informaional de sntate.

5.

STRUCTURAREA, CREAREA I GESTIONAREA BAZELOR DE DATE SPECIFICE MEDIULUI I SNTII 5.1. BAZELE DE DATE (CONCEPT, CLASIFICARE, OBIECTIVE)

Datele [18] sunt fiecare dintre numerele, mrimile, relaiile, etc., care servesc pentru rezolvarea unei probleme sau care sunt obinute n urma unei cercetri i urmeaz s fie supuse unei prelucrri, acestea fiind apoi organizate n colecii i structuri de date. Din punct de vedere al prelucrrii pe calculator, datele sunt definite de trei elemente: un identificator, atribute i valoare. Scopul bazelor de date este de a integra date individuale, pe care le transform din fapte izolate n informaii utile. Dac fiierele de date pot fi organizate n mai multe moduri astfel nct s permit accesul secvenial sau direct la informaii, n funcie de necesitile utilizatorilor, i bazele de date pot fi organizate n mai multe moduri, astfel nct s fie ct - 19 -

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI mai utile. Aadar, baza de date fiind o colecie de entiti (cmpuri i nregistrri), organizarea acestora se poate face n mai multe moduri astfel nct structura de date s rspund ct mai bine necesitilor utilizatorului. Cele mai rspndite modele structurale (conceptuale) ale bazelor de date sunt urmtoarele: ierarhice; reea; relaionale. 5.2. BAZELE DE DATE SPECIFICE MEDIULUI

O baz de date de mediu este un tip particular de baz de date care stocheaz principalele date de mediu i care ndeplinete urmtoarele trei condiii: majoritatea datelor sunt specifice mediului; este utilizat un sistem de baze de date pentru stocarea acestor date; bazele de date sunt stabilite n funcie de utilizrile specifice mediului i de cerine. 5.3. BAZELE DE DATE SPECIFICE SNTII

Bazele de date medicale conin date n formate diferite: radiografii, scanri, informaii sub form de text care descriu detalii referitoare la afeciuni, istoric medical, sau diferite semnale cum ar fi EKG, ECG, EEG, etc. Aceste date nu trebuie s se afle n acelai sistem, ci pot fi distribuite n mai multe sisteme de calcul, disparate n funcie de sursa datelor. Astfel de date eterogene transform procesul de cutare a datelor ntr-un proces foarte complex. 5.4. PROIECTAREA BAZELOR DE DATE NECESARE SISTEMULUI

Pornind de la modelul relaional i innd cont de intrrile din sistemul de achiziie, bazele de date i tabelele componente au fost structurate corespunztor pentru a rspunde ct mai bine nevoilor ulterioare ale conceptului denumit n continuare Sistem Informaional Integrat Mediu - Sntate (SIIMS). Proiectarea unei baze de date [19] este o activitate laborioas i necesit parcurgerea urmtoarelor etape: formularea problemei; analiza cerinelor informaionale i definirea datelor de ieire / intrare; definirea tabelelor, a structurii acestora i a relaiilor dintre tabele; optimizarea structurii bazei de date. n cazul temei propuse, obiectivele aplicaiei sunt diseminarea informaiilor colectate, crearea legturilor mediu sntate prin calculul indicatorilor specifici i diseminarea acestora ntr-un format ct mai accesibil. n acest caz, prin existena unei baze de date, se asigur fondul de informaii, ntr-o structur i de o calitate corespunztoare pentru o raportare ct mai facil a rezultatelor. Baza de date trebuie s permit att obinerea unor informaii de detaliu, elementare, ct i calculul i prezentarea unor indicatori sintetici, agregai. Sistemul Informaional Integrat Mediu - Sntate conine 6 baze de date. Diagramele i structura bazelor de date principale sunt prezentate n figurile urmtoare (fig. 5.1 - 5.3):

- 20 -

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI

Baza de date AERData

FIGURA 5.1. Diagrama bazei de date AERData

Baza de date SANATATEData

FIGURA 5.2. Diagrama bazei de date SanatateData

- 21 -

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI Baza de date GISData conine tabelele cu date geografice i demografice necesare pentru realizarea hrilor cu ajutorul tehnologiei SIG. FIGURA 5.3. Diagrama bazei de date GISData

5.5.

SISTEMELE DE GESTIUNE A BAZELOR DE DATE UTILIZATE

Un sistem de gestiune a bazelor de date (SGBD) constituie o interfa ntre utilizatori i baza de date, care permite n principal crearea, actualizarea i consultarea acesteia. n acest context, sistemul poate fi definit ca un instrument de asamblare, codificare, aranjare, protecie i regsire a datelor n baza de date. Pentru organizarea i stocarea informaiilor n bazele de date, SGBD-urile utilizeaz modele conceptuale (modele structurale), modelul cel mai des folosit pentru stocarea acestora fiind modelul relaional, iar n acest caz sistemul software care permite gestionarea bazelor de date relaionale este denumit sistem de gestiune a bazelor de date relaionale (SGBDR). n cazul de fa, pentru o mai bun interoperabilitate, s-a optat pentru folosirea n paralel, cel puin pentru partea de achiziie web i vizualizare, a cte unui sistem din fiecare categorie: din categoria cu surs deschis (open source) s-a folosit MySQL, iar din categoria sistemelor proprietare s-a folosit Microsoft SQL Server (varianta Express). 5.6. DESCRIEREA LIMBAJULUI I A MODULUI DE LUCRU

Limbajul standard folosit pentru exploatarea bazelor de date relaionale este SQL, adic limbajul de interogare structurat. SQL este folosit de marea majoritate a SGBDR-urilor (Microsoft SQL Server, Oracle, IBM DB2, MySql, INGRES, Sybase etc.) pentru accesul la bazele de date, permind stocarea, regsirea i modificarea informaiilor din bazele de date relaionale. Mai exact, limbajul SQL permite efectuarea urmtoarelor operaii: Crearea bazelor de date i a tabelelor; Modificarea structurii tabelelor; Indexarea tabelelor; Stabilirea unor relaii ntre tabelele componente ale unei baze de date; Actualizarea coninutului tabelelor componente ale bazelor de date; Interogarea tabelelor componente ale bazelor de date; Controlul (adugarea sau revocarea) drepturilor de acces pentru utilizatori asupra bazelor de date, asupra unor tabele sau asupra unor cmpuri ale acestor tabele aflate n componena bazelor de date; Configurarea unor elemente legate de securitatea sistemului. - 22 -

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI 6. EVALUAREA IMPACTULUI SANITAR AL POLURII ATMOSFERICE URBANE

n prezent, riscurile sanitare legate de poluarea atmosferic sunt determinate din ce n ce mai exact, mai ales n ceea ce privete efectele care apar pe termen scurt. Acest lucru se datoreaz numrului mare de studii experimentale umane [20] i epidemiologice [23-27] efectuate i publicate n cursul ultimilor ani. Acestea permit stabilirea rolului polurii atmosferice n apariia sau exacerbarea unei game vaste de manifestri sanitare, mergnd de la mortalitatea anticipat pn la modificarea parametrilor funciei ventilatorii i accentuarea afeciunilor cardio-respiratorii. Deoarece nu toate problemele referitoare la efectele polurii atmosferice asupra sntii sunt rezolvate, este necesar ca "evidena epidemiologic" s fie corelat cu o mai bun cunoatere a mecanismelor etiopatogenice care guverneaz apariia efectelor nefaste ale polurii atmosferice asupra sntii. Astfel, evaluarea impactului sanitar (EIS) al polurii atmosferice constituie un instrument operaional de gestiune a riscului, n msura n care, chiar incert, rezultatul unei msurri de impact fundamentate pe cele mai bune cunotine disponibile n prezent este mai reproductibil i mai transparent dect un raionament bazat pe presupuneri arbitrare. 6.1. NECESITATEA EVALURII IMPACTULUI SANITAR O evaluare a impactului sanitar permite fixarea obiectivelor de mbuntire a calitii aerului fundamentate pe criterii obiective de sntate public. Beneficiile ateptate din punct de vedere al sntii publice ale diferitelor scenarii de evoluie a polurii atmosferice, pot fi evaluate n perspectiv. Ele permit de asemenea compararea eficienei diferitelor strategii i orientarea deciziilor care pot avea o influen asupra calitii aerului. Evaluarea impactului sanitar permite compararea efectelor sanitare ateptate, conform crora se ia ca i criteriu de apreciere respectarea valorilor normative sau nedepirea unei valori fixate local. De asemenea, este posibil de exemplu s se in seama de elaborarea unei politici locale a transporturilor, al efectului sanitar care ar fi asociat cu o reducere n intensitate a punctelor de poluare n raport cu o scdere a nivelelor cronice de poluare. n plus, dac aciunile de reducere a emisiilor sunt puse n aplicare, o evaluare a impactului sanitar permite msurarea impactului lor asupra sntii publice i evaluarea eficienei acestora. 6.2. ETAPELE IMPLEMENTRII EVALURII IMPACTULUI SANITAR O evaluare a impactului sanitar (EIS) poate fi implementat n zonele urbane n care expunerea populaiei la poluarea atmosferic poate fi corect estimat i considerat ca omogen. Aceasta presupune parcurgerea urmtoarelor etape: Definirea zonei de studiu Aceast prim etap presupune determinarea unei zone n care populaia este expus, n medie, la acelai nivel de poluare pe unitatea de timp de referin. n primul rnd se refer la aglomerrile urbane, adic zonele n care o populaie numeroas este expus la un nivel de poluare care rezult din concentrarea activitilor umane. - 23 -

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI Procesul de definire a zonei de studiu se bazeaz pe urmtoarele criterii: o o o o Criterii geografice Repartiia populaiei i deplasrile Identificarea surselor majore de poluare Cunoaterea calitii aerului

Estimarea expunerii Modul cel mai simplu de calcul pentru estimarea expunerii unei populaii const n determinarea valorii medii a datelor colectate din zona n care triete aceast populaie. Estimarea expunerii populaiei se bazeaz pe ipoteza conform creia media zilnic a valorilor furnizate de senzorii selecionai constituie o bun aproximare a mediei expunerilor individuale zilnice. n concluzie, este vorba despre construirea pentru fiecare poluant a unui indicator de expunere medie. Aceast construire presupune patru faze: o colectarea datelor adecvate cu ajutorul reelei de supraveghere; o determinarea perioadei de studiu; o selectarea staiilor; o construirea indicatorilor de expunere pornind de la staiile selecionate. 6.3. COLECTAREA DATELOR SANITARE I STABILIREA RISCULUI RELATIV n aceast etap, este necesar s se dispun de statistici sanitare care s se refere la situaiile specifice localitilor care aparin zonei de studiu i pentru fiecare anotimp al perioadei de studiu: mortalitatea la toate vrstele i pentru toate cauzele (cu excepia celor accidentale), numrul de internri n spital la toate vrstele din motive cardiovasculare i numrul de internri din motive respiratorii (15 - 64 ani i +65 ani). 6.4. STABILIREA RISCULUI RELATIV n statistic i n epidemiologia matematic, riscul relativ (RR) este riscul unui eveniment (sau de a dezvolta o afeciune) n raport cu expunerea. Riscul relativ este raportul dintre probabilitatea de apariie a evenimentului n grupul expus comparativ cu un grup care nu a fost expus. [34]

Pentru a efectua o evaluare a impactului sanitar este necesar s avem o relaie dozrisc stabilit pornind de la studii efectuate pe populaii comparabile, prin calcularea unui estimator de risc. Astfel, pe baza studiilor de evaluare a impactului asupra sntii PSAS-9, APHEA 1-2, APHEIS, efectuate de ctre Institutul de Supraveghere a Sntii Frana i Organizaia Mondial a Sntii [29-33] s-a observat c riscul relativ pentru afeciunile studiate a avut valori apropiate indiferent de locaia pentru care a fost calculat, putnd fi definit astfel un interval de ncredere i stabilit o valoare a riscului relativ pentru fiecare diagnostic principal luat n calcul. - 24 -

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI 6.5. CALCULUL NUMRULUI DE CAZURI CARE POT FI ATRIBUITE UNUI NIVEL DE POLUARE 6.5.1. Principii de calcul Pentru o perioad de timp dat, proporia evenimentelor sanitare care pot fi atribuite unui nivel de poluare dat, se calculeaz pornind de la urmtoarea formul:

unde: este proporia evenimentelor sanitare care pot fi atribuite nivelului de poluare atmosferic considerat (decese, internri n spital etc.); riscul relativ asociat nivelului de poluare studiat; prevalena expunerii, adic proporia din cadrul populaiei care este expus nivelului de poluare considerat. n cazul polurii atmosferice urbane, toat populaia poate fi considerat ca fiind expus n medie nivelului de poluare considerat ( = 1) i numrul de cazuri care pot fi atribuite poate fi calculat pornind de la formula simplificat:

unde: este numrul de cazuri care pot fi atribuite pentru perioada considerat; numrul mediu de evenimente sanitare observate n cursul perioadei considerate. n aceste dou formule, proporia sau numrul de evenimente care pot fi atribuite sunt calculate avnd ca referin un nivel de poluare atmosferic nul, la care este asociat un risc relativ (RR) egal cu 1. Cu toate acestea, att din punctul de vedere al evalurii ct i din cel al lurii deciziilor, alegerea unui nivel de poluare nul nu este adecvat. Efectiv, nivelul de baz al polurii atmosferice la scar urban nu este obligatoriu nul (innd seama i de poluarea interregional) i un nivel nul al polurii atmosferice n mediul urban nu constituie un obiectiv n sine rezonabil sau cel puin operaional. Cel mai des, proporia sau numrul de evenimente care pot fi atribuite este calculat nu pentru un nivel de poluare dat ci pentru o diferen de poluare dat. n acest caz:

unde: este numrul de cazuri care pot fi atribuite pentru perioada considerat; excesul de risc asociat diferenei de poluare studiat, dat de relaia expunere risc; numrul mediu de evenimente sanitare n cursul perioadei considerate. Acest calcul se aplic pentru fiecare dintre indicatorii de expunere care caracterizeaz poluarea urban, adic pentru cel puin urmtorii indicatori: particule (PM 10), SO2, NO2 i O3. Deoarece riscurile relative asociate fiecrui indicator de poluare nu sunt independente, numrul de evenimente care poate fi atribuit indicatorilor de poluare nu poate fi cumulat. n stadiul actual al cunotinelor, impactul sanitar al polurii atmosferice urbane poate fi estimat ca fiind cel puin egal cu cel mai mare numr de evenimente care pot fi atribuite unuia dintre indicatorii de expunere studiai. 6.5.2. Calcul practic Calcul zilnic n practic, numrul de evenimente sanitare care pot fi atribuite polurii atmosferice urbane este calculat pentru fiecare dintre indicatorii de expunere (PM10, SO2, NO2 i O3) i - 25 -

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI pentru fiecare zi din perioada de studiu considerat (unitatea de timp reinut pentru construirea indicatorilor de expunere). Pentru un indicator de poluare i pentru o zi dat, numrul de evenimente care pot fi atribuite unei diferene de poluare este calculat cu formula:

unde: este numrul zilnic de evenimente care pot fi atribuite diferenei de expunere (Ej - Er) ; riscul relativ asociat unei diferene (Ez - Er) de expunere dat; - nivelul de expunere ales ca referin; nivelul pentru ziua z a indicatorului de expunere considerat; numrul de evenimente care corespunde nivelului de expunere ales ca referin. riscul relativ asociat unei diferene (Ez - Er) de expunere dat este calculat cu ajutorul formulei: (( ) )

unde: este riscul relativ estimat pentru o cretere cu 10 g/m3 a nivelului de poluare preluat din studiile de specialitate efectuate de Institutul de Supraveghere a Sntii din Frana i de Organizaia Mondial a Sntii [28,35]. Numrul de evenimente care nu pot fi atribuite unei diferene de poluare este calculat cu formula: Aceast metod de calcul constituie o aproximare simplificat recomandat de OMS prin care rezultatele obinute sunt aproape identice celor care rezult din utilizarea formulei exacte. Calculul sezonier Pentru fiecare indicator de poluare, impactul sanitar sezonier este obinut prin nsumarea evenimentelor sanitare calculate pentru fiecare zi, corespunznd perioadei de studiu sau ipotezei de calcul reinute. Pentru o mai bun implementare a modelului de calcul a fost necesar simplificarea acestuia. n acest sens fracia ( ) din cadrul formulei pentru calculul riscului relativ a fost notat cu i calculat separat, fiind considerat constant. Astfel formula pentru calculul riscului relativ asociat unei diferene (Ez - Er) de expunere dat devine: ( ) De asemenea, pentru calculul sezonier, n loc de nsumarea evenimentelor sanitare calculate pentru fiecare zi, am optat pentru calculul numrului de cazuri ce pot fi 3 atribuite unei clase de poluare (g/m ) innd cont de numrul de zile de poluare corespunztor fiecrei clase. n acest caz, formula de calcul este urmtoarea: unde: este numrul de zile de poluare corespunztor fiecrei clase.

Pentru aceast evaluare a impactului sanitar au fost reinute trei ipoteze de calcul (scenarii): Scenariul 1: Calculul impactului asupra sntii pentru expunerea la niveluri sczute de poluare (de exemplu 10g/m3)

- 26 -

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI Scenariul 2: Ctigul sanitar asociat cu eliminarea vrfurilor (nivelul de referin = valoarea limit standard) Scenariul 3: Ctigul sanitar obinut pentru o expunere egal cu media anual redus cu 25% (nivel de referin fix = media anual x 0,75) 6.5.3. Implementarea modelului de calcul n cadrul sistemului informaional Aa cum a fost menionat anterior, pentru crearea bazei de date a fost folosit sistemul de gestiune Microsoft SQL Server Express. Astfel, pentru a reduce timpul necesar pentru calculul impactului sanitar, am optat pentru implementarea acestuia n cadrul sistemului de gestiune prin crearea unui program (script) SQL, acesta fiind descris n continuare. Pentru calculele intermediare au fost folosite o serie de tabele temporale acestea fiind descrise n capitolul anterior. Dup crearea i popularea cu informaii a tabelelor necesare, am trecut la calculul efectiv, primul pas fiind calculul constantei pentru valoarea inferioar, central i superioar a riscului relativ, valorile acesteia fiind pstrate n tabela temporal creat pentru evaluarea impactului denumit #calc_mortalit_tot./* Calculul constantei */

update #calc_mortalit_tot set b_central=SanatateData.dbo.indicatoriAer.b_central from SanatateData.dbo.indicatoriAer where substring(cast(#calc_mortalit_tot.idPoluant as char),1,1)=SanatateData.dbo.indicatoriAer.idPoluant

Pasul urmtor a fost crearea procedurii pentru calculul numrului de cazuri care nu pot fi atribuite nivelului de referin ales pentru fiecare scenariu i pentru fiecare din indicatorii de expunere (PM10, SO2, NO2 i O3) considerai./* Calculul numrului de cazuri care nu pot fi atribuite nivelului de referin ales */ update #calc_mortalit_tot set pr1=med_zilnica*(1-((EXP(b_central*(medie-niv_ref_s1))-1) / EXP(b_central*(medie-niv_ref_s1)))), pr2=med_zilnica*(1-((EXP(b_central*(medie-niv_ref_s2))-1) / EXP(b_central*(medie-niv_ref_s2)))), pr3=med_zilnica*(1-((EXP(b_central*(medie(medie*(niv_ref_s3/100))))-1) / EXP(b_central*(medie(medie*(niv_ref_s3/100))))))

Am trecut apoi la calcularea riscului relativ inferior, central i superior pentru toate scenariile luate n calcul./* Calculul riscul relativ asociat unei diferene de expunere */ update #calc_mortalit_tot set rr_calc_inf_s1=EXP((b_inf)*(select case when(valClasa1niv_ref_s1)>0 then (valClasa1-niv_ref_s1) else 0 end)), rr_calc_central_s1=EXP((b_central)*(select case when(valClasa1niv_ref_s1)>0 then (valClasa1-niv_ref_s1) else 0 end)), rr_calc_sup_s1=EXP((b_sup)*(select case when(valClasa1niv_ref_s1)>0 then (valClasa1-niv_ref_s1) else 0 end))

- 27 -

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI Ultimul pas n evaluarea impactului polurii asupra mediului a fost calcularea, pentru fiecare scenariu, a numrului de cazuri ce pot fi atribuite unei clase de poluare (g/m3) innd cont de numrul de zile de poluare corespunztor fiecrei clase./* Calculul numrului de cazuri ce pot fi atribuite unei clase de poluare c */ update #calc_mortalit_tot set nr_caz_calc_inf_s1=(rr_calc_inf_s1-1)*pr1*contor, nr_caz_calc_central_s1=(rr_calc_central_s1-1)*pr1*contor, nr_caz_calc_sup_s1=(rr_calc_sup_s1-1)*pr1*contor

6.5.4. Rezultatele evalurii impactului sanitar pentru mortalitatea total Evaluarea impactului sanitar a fost realizat pentru fiecare din indicatorii de expunere (PM10, SO2, NO2 i O3) considerai i pentru fiecare scenariu reinut, n continuare fiind prezentat evaluarea pentru poluarea cu particule n suspensie (PM10). Rezultatele evalurii impactului sanitar pentru poluarea cu particule n suspensie (PM10) sunt prezentate n tabelul 6.1. TABELUL 6.1. Evaluarea impactului sanitar pentru poluarea cu PM10Pentru perioada luat n calcul NA Scenariul 1: Calculul impactului asupra sntii pentru expunerea la niveluri sczute Scenariul 2: Ctigul sanitar asociat cu eliminarea vrfurilor (nivelul de referin = valoarea limit standard) Scenariul 3: Ctigul sanitar obinut pentru o expunere egal cu media anual redus cu 25% 10 3.36 IC 95% 2.23 - 4.49 NA 3.36

REZULTATE

Anual IC 95% 2.23 - 4.49

20

1.69

1.12 - 2.26

1.69

1.12 - 2.26

25

1.45

0.97 - 1.93

1.45

0.97 - 1.93

n cazul primului scenariu, se poate trage concluzia c, dac valoarea medie a polurii pentru fiecare zi a perioadei studiate ar fi fost cea corespunztoare nivelului ales, n acest caz 10 g/m3, ar fi putut fi evitate aproximativ 3 decese, limitele intervalului de ncredere fiind aproximativ 2 i respectiv 4 decese. Impactul sanitar care poate fi atribuit fiecrei clase de expunere (din 10 n 10 g/m 3) poate fi observat n tabelul 6.2, iar graficul de distribuie pe clase de expunere zilnic i impactul sanitar asociat fiecrei clase este reprezentat n figura 6.1. Seria colorat n albastru reprezint repartiia zilelor n funcie de nivelele de expunere la poluarea atmosferic, iar seria n rou corespunde impactului sanitar asociat fiecrei clase de poluare a indicatorului considerat.

- 28 -

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI TABELUL 6.2. Impactul sanitar corespunztor fiecrei clase de poluareClasa de poluare (g/m )0 - 10 10 - 20 20 - 30 30 - 40 40 - 50 50 - 60 60 - 70 70 - 80 80 - 90 90 - 100 100 - 110 110 - 120 120 - 130 130 - 140 140 - 150 150 - 160 160 - 170 170 - 180 180 - 190 190 - 200 200 - 210 210 - 220 220 - 230 230 - 240 240 - 250 250 - 260 260 - 270 270 - 280 280 - 290 290 - 3003

Numrul de zile77 92 70 30 10 2 1 1 1 3 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

% zile27% 32% 24% 10% 3% 1% 0% 0% 0% 1% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%

Numrul de cazuri0.877187836 4.722581303 6.106512071 3.867025973 1.683741137 0.395195096 0.26064892 0.298752207 0.32853025 1.156790209 0.427254996 0.457572266 0 0 0.602219018 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

% cazuri4% 22% 29% 18% 8% 2% 1% 1% 2% 5% 2% 2% 0% 0% 3% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%

TOTAL

290

100%

21.2

100%

FIGURA 6.1.

Graficul de distribuie pe clase de expunere zilnic i impactul sanitar asociat

35% 30% 25% 20% % 15% 10% 5% 0%0 - 10 90 - 100

20 - 30

10 - 20

30 - 40

40 - 50

50 - 60

60 - 70

70 - 80

80 - 90

130 - 140

240 - 250

100 - 110

110 - 120

120 - 130

140 - 150

150 - 160

160 - 170

170 - 180

180 - 190

190 - 200

200 - 210

210 - 220

220 - 230

230 - 240

250 - 260

260 - 270

270 - 280

280 - 290

clase de expunere (PM10 g/m3)

- 29 -

290 - 300

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI Eficiena comparat a diferitelor scenarii este ilustrat sub form grafic. Ctigul sanitar i, n consecin, riscul implicit "acceptat" sunt prezentate sub form de diagram cu bare (fig. 6.2). FIGURA 6.2. Numrul de cazuri evitate pentru scenariile 2 i 3 n raport cu scenariul 1

Scenariul 3

Ctigul sanitar ateptat

Scenariul 2

Ctigul sanitar ateptat

0,0

0,5

1,0

1,5 2,0 2,5 Numrul de cazuri atribuite

3,0

3,5

4,0

Din reprezentarea grafic prezentat mai sus, se poate observa c n raport cu scenariul 1, numrul de decese evitate pentru scenariile 2 i 3 este puin mai mic, acesta fiind de aproximativ 1 - 2 cazuri pentru ambele scenarii.

7.

UTILIZAREA SISTEMELOR INFORMAIONALE GEOGRAFICE N DOMENIUL MEDIULUI I SNTII

Utilizarea tehnologiilor informatice moderne n supravegherea mediului i sntii [2,36,37,38] reprezint o problem de actualitate pentru specialitii implicai n aceste domenii de activitate, alinierea la standardele mondiale specifice presupunnd printre altele i utilizarea Sistemelor Informaionale Geografice (SIG). n literatura de specialitate au aprut numeroase definiii pentru sistemele informaionale geografice, dar acestea sunt adesea incomplete deoarece nu prezint dect anumite aspecte ale acestora. Definirea lor poate fi realizat sub dou aspecte, n funcie de scopul urmrit: se accentueaz fie aspectul datelor, fie aspectul sistemului de tratare al acestora. Una dintre definiiile de baz ale Sistemelor Informaionale Geografice este oferit de ESRI (Environmental Systems Research Institute Inc.):SIG este un instrument bazat pe calculator, pentru realizarea hrilor i analiza lucrurilor ce exist i a evenimentelor ce se petrec pe Pmnt. Tehnologia SIG combin operaiile uzuale de baze de date, precum i interogarea i analiza statistic, cu avantajele vizualizrii unice i analizei geografice oferite de ctre hri. Aceste caliti difereniaz SIG-ul de alte sisteme informatice, punndu-l la dispoziia unui public larg i variat sau al firmelor particulare, n scopul explicrii fenomenelor, prediciei efectelor i planificrii strategiilor. - 30 -

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI 7.1. SUB-SISTEMELE UNUI SISTEM INFORMATIC GEOGRAFIC

Un SIG este compus schematic din patru sub-sisteme principale [39] (fig.7.1). Acestea sunt: sub-sistemul de introducere a datelor; sub-sistemul de stocare i cutare a datelor; sub-sistemul de prelucrare i analiz a datelor; sub-sistemul de ieire i vizualizare a datelor. FIGURA 7.1. Structura general a unui Sistem Informaional Geografic

Toate aceste sub-sisteme sunt descrise pe larg n capitolul 7 al tezei. 7.2. COMPONENTELE UNUI SISTEM INFORMATIC GEOGRAFIC

Componentele unui Sistem Informaional Geografic, conform structurii stabilit de ESRI [40], sunt: Echipamentele (hardware) Pentru realizarea hrilor necesare tezei au fost folosite echipamentele Laboratorului de Informatica Mediului din cadrul Catedrei de Hidraulic, Maini Hidraulice i Ingineria Mediului condus de doamna profesor dr. ing. Daniela Vasiliu. Sistemele de calcul disponibile sunt de ultim generaie avnd procesoare dual-core, 4GB memorie volatil i o memorie intern de 320 GB. La aceste sisteme au fost legate o serie de echipamente periferice comune pentru orice Sistem Informatic Geografic.

- 31 -

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI Programele (software) Principalele componente software ale unui Sistem Informatic Geografic sunt: o instrumentele pentru achiziia i manipularea informaiilor geografice; o sistemele de gestiune a bazelor de date; o instrumentele geografice de interogare, analiz i vizualizare; o interfaa grafic prietenoas pentru o utilizare simpl. Datele Reprezint cea mai important component a Sistemelor Informaionale Geografice. Bazele de date reprezint elementul central al SIG, acestea coninnd dou tipuri principale de date. De fapt, exist dou baze de date (mai mult sau mai puin integrate, n funcie de sistem): o baz de date spaial, care conine date de poziie ce descriu geografia elementelor suprafeei terenului (form, poziie) i o baz de date a atributelor, care conine anumite caracteristici ale trsturilor spaiale. Utilizatorii Deoarece un Sistem Informaional Geografic este nainte de toate un instrument, el se adreseaz unei largi categorii de utilizatori, pornind de la cei care creeaz i menin sistemele, pn la persoanele care utilizeaz n activitatea lor cotidian noiuni geografice. 7.3. SISTEMELE INFORMAIONALE GEOGRAFICE I SNTATEA

Un Sistem Informaional Geografic poate fi un instrument util pentru cercettorii i planificatorii din domeniul sntii aa cum a fost exprimat de Scholten i Lepper [41]: "Sntatea i sntatea proast sunt afectate de o varietate de stiluri de via i factori de mediu, incluznd locul n care triesc oamenii. Caracteristicile acestor locaii (incluznd aspectul socio-demografic i expunerea la mediu) ofer o surs evaluabil pentru studiile de cercetare epidemiologice referitoare la mediu i sntate". 7.4. DESCRIEREA PACHETELOR DE PROGRAME FOLOSITE 7.4.1. Prezentarea general a pachetului de programe ArcGIS ArcGIS este un pachet de programe produs de compania ESRI [40] care permite crearea, prelucrarea, integrarea, analiza i afiarea datelor geografice la diferite niveluri. n cadrul arhitecturii ArcGIS (fig.7.2) utilizatorii pot accesa "clieni ArcGIS" (ArcView, ArcEditor, ArcInfo) sau "servere" (ArcSDE, ArcGIS server i ArcIMS). ArcGIS Desktop asigur accesul la diferii "clieni" n cazul n care datele sunt locale.

- 32 -

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI FIGURA 7.2. Structura de baz a arhitecturii pachetelor de programe ArcGIS

ArcPad ArcInfo ArcEditor ArcView ArcReader Extensii ArcIMS ArcSDE ArcExplorer Browser

Baza de date geografic multiutilizator

Modele de date

Principalele trei componente ale ArcGIS Desktop sunt: ArcView; ArcEditor; ArcInfo. 7.5. CREAREA HRILOR TEMATICE CU AJUTORUL TEHNOLOGIEI SIG 7.5.1. Georeferenierea Primul pas n crearea unei hri pornind de la o hart tiprit este scanarea acesteia i georefenierea ei cu ajutorul programului ArcMap. Georeferenierea unei imagini presupune alinierea acesteia la un sistem de coordonate definit. Matematic, aceasta este o operaie de translaie i/sau rotaie a sistemului de coordonate al imaginii (care numeroteaz coloanele i liniile de pixeli ncepnd cu cel din stnga sus) fa de sistemul de coordonate n care se realizeaz georeferenierea [42], [43]. Problema se rezum la rezolvarea unor sisteme de ecuaii i aflarea unor coeficieni care se aplic fiecrui pixel al imaginii pentru a-l face s corespund unei anumite poziii geografice, definite printr-o pereche de coordonate matematice/geografice. 7.5.2. Crearea layerelor cu ajutorul programului ArcMap Organizarea i reprezentarea entitilor spaiale care pot fi afiate pe hart este realizat cu ajutorul layerelor (straturilor). Pornind de la imaginea raster georefeniat anterior, a fost creat layerul de tip punct denumit Staii monitorizare aer care va stoca informaii despre localitile n care sunt prezente staiile de monitorizare ale Reelei Naionale de Monitorizare a Calitii Aerului (fig.7.3). - 33 -

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI FIGURA 7.3. Reprezentarea geografic a localitilor n care se regsesc staii de monitorizare din cadrul Reelei Naionale de Monitorizare a Calitii Aerului

Prin acelai procedeu au fost create toate straturile necesare pentru definitivarea hrilor realizate ulterior. 7.5.3. Crearea legturii ntre layere i baza de date Pe lng informaiile grafice i cele legate de tipul layerului, pe care acesta le cuprinde iniial, fiecare strat poate conine o serie ntreag de informaii legate de entitile spaiale pe care acesta le reprezint, datele atribut tabelare asociate cu elementele hrilor putnd fi vizualizate utiliznd tabelul de atribute ale layerului. Astfel, dup crearea tuturor straturilor, a fost necesar completarea tabelului de atribute cu datele prezente n baza de date. Realizarea acestei legturi a fost fcut cu ajutorul programului ArcCatalog, fiind adugate bazele de date necesare pentru fiecare hart. 7.5.4. Crearea hrilor tematice de tip choropleth O hart choropleth este o hart n care ariile poligonale sunt colorate sau umbrite pentru a reprezenta valorile atributelor, aceasta oferind o modalitate uoar de a vizualiza modul n care un indicator poate varia ntr-o zon geografic. Pentru hrile realizate a fost folosit layerul Frontier judee la care am asociat bazele de date AERData i WORKData pentru a evidenia repartiia principalilor factori poluani ai aerului i a impactului sanitar asociat (fig. 7.4, 7.5, 7.6). La realizarea acestor hri au fost utilizate rampe de culori graduale pentru o mai bun vizualizare a distribuiei valorilor, acestea innd cont de valorile limit admise pentru fiecare poluant conform ordinului nr. 592 din 2002.

- 34 -

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI FIGURA 7.4. Reprezentarea pe judee a polurii cu PM10 [g/m3] n luna august 2010

FIGURA 7.5. Reprezentarea pe localiti a polurii cu PM10 [g/m3] pe ntreaga perioad

- 35 -

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI FIGURA 7.6. Reprezentarea evalurii impactului sanitar (nr. decese evitate) conform scenariului 1 pentru poluarea cu PM10

8.

CREAREA PLATFORMEI WEB PENTRU SISTEMUL INFORMATIC INTEGRAT 8.1. INTERNETUL PRINCIPALA SURS DE INFORMAII Constituindu-se ca o imens surs de informaii aflat n permanent expansiune, este firesc ca omul modern s fac apel la Internet atunci cnd dorete sa dobndeasc ntr-un timp foarte scurt cunotine utile referitoare la un anumit subiect. La nivel mondial, Internetul este de departe cea mai popular surs de informare i prima opiune pentru cei interesai s afle ultimele tiri, depind mediile cu o istorie mult mai lung: televiziunea, ziarele i radioul, potrivit unui sondaj efectuat de Zogby Interactive [44]. Mai mult de jumtate din respondeni au declarat c ar alege Internetul dac ar trebui s opteze doar pentru o surs de informare, urmat de televiziune (21%), radio i ziare, cu cte 10 procente fiecare. Internetul este vzut, totodat, ca fiind cea mai de ncredere surs, 40% dintre respondeni declarnd c se ncred mai mult n informaiile obinute astfel, fa de 17% TV, 16% radio i 13% ziare. Crearea unui portal web care s permit integrarea informaiilor obinute din diferite surse prin prelucrarea datelor cu programe specifice, evaluarea automat a impactului polurii asupra sntii precum i vizualizarea parametrilor de interes major ntr-un format disponibil pentru o gam foarte larg de utilizatori reprezint o necesitate pentru populaia din Romnia.

- 36 -

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI 8.2. PREZENTAREA PROGRAMELOR FOLOSITE 8.2.1. Platforma web DotNetNuke DotNetNuke este att un puternic sistem de management al coninutului web (WCMS) pentru Microsoft ASP.NET ct i o platform de dezvoltare a aplicaiilor web. Arhitectura flexibil DotNetNuke (fig. 8.1) permite adugarea cu uurin a funcionalitilor sau modificarea aspectului site-ului prin adugarea de noi aplicaii (module). Aceast platform a stat la baza dezvoltrii portalului SIIMS fiind folosit pentru crearea i implementarea structurii acestuia i a paginilor ce conin informaii textuale. FIGURA 8.1. Arhitectura sistemului DotNetNuke bazat pe platforma Microsoft

Platforma ASP.NET IIS (Server web) WindowsSursa: DotNetNuke.com [45], CMSWire [46] 8.3. PREZENTAREA PORTALULUI

Microsoft SQL Server

Portalul creat cu ajutorul programelor amintite mai sus, intitulat Sistemul Informaional Integrat Mediu - Sntate (SIIMS), are o structur modular, fiecare pagin din cadrul portalului coninnd 5 zone (fig.8.5): Prima zon este dedicat meniului portalului i modulului de cutare a informaiilor; A doua zon conine logo-ul portalului i modulul de autentificare i nregistrare a utilizatorilor; Modulul de navigare care indic ntr-o structur succesiv liniar pagina selectat n structura portalului este prezent n a treia zon; - 37 -

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI A patra zon afieaz coninutul efectiv al paginilor web din cadrul portalului; Ultima zon, denumit i zona de subsol integreaz dou module: modulul de legturi externe cu ajutorul cruia pot fi gsite informaii suplimentare despre starea mediului i a sntii i modulul Utilizatori Online care afieaz informaii despre utilizatorii nregistrai i despre utilizatorii care viziteaz portalul n acel moment.

FIGURA 8.5. Structura paginilor din cadrul portalului SIIMSMeniu i cutarea informaiilor Logo portal i zona de autentificare Zona de navigare

Coninutul paginilor web

Zona de subsol: Legturi externe Utilizatori online

Portalul este structurat n 7 seciuni importante, acestea fiind: Seciunea Prima pagin conine informaii generale despre Sistemul Informaional Integrat Mediu Sntate; Seciunea Informaii tez prezint structura tezei i ofer utilizatorilor posibilitatea de a vizualiza i salva informaiile disponibile; Seciunea Achiziia datelor cuprinde descrierea celor dou moduri de achiziie automat a datelor utilizate n cadrul tezei; Seciunea Baze de date prezint structura principalelor baze de date utilizate i ofer o modalitate facil de a observa mediile zilnice ale poluanilor achiziionai; Seciunea EIS conine modulul de calcul automat al evalurii impactului sanitar pentru zona Municipiului Trgovite; Seciunea SIG nglobeaz hrile realizate cu ajutorul tehnologiei SIG Seciunea Info&tiri prezint o colecie de tiri i avertizri achiziionate cu ajutorul fluxurilor RSS.

- 38 -

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI 9. CONCLUZII I SINTEZA CONTRIBUIILOR ORIGINALE 9.1. CONCLUZII Pornind de la necesitatea crerii unui sistem centralizat de colectare, procesare i evaluare a contaminanilor mediului i a efectelor lor asupra sntii populaiei, prezenta lucrare are ca scop realizarea unui mediu informatic disponibil on-line bazat pe o colecie de baze de date relaionale i georefereniate, util pentru diseminarea informaiilor ctre o gam larg de utilizatori. Prin acest instrument s-a urmrit integrarea unor tehnologii moderne de achiziie, procesare, de calcul i vizualizare a informaiilor, fiind creat astfel un sistem informaional denumit Sistemul Informaional Integrat Mediu - Sntate. Acesta vizeaz furnizarea n timp util a datelor i cunotinelor adecvate i de calitate, n scopul susinerii proceselor decizionale n domeniul mediului i al sntii publice la nivel naional, regional i local. Pentru a-i ndeplini n totalitate rolul su de suport pentru decizii, de descriere a nivelului de poluare i a influenei acestuia asupra strii de sntate a populaiei, Sistemul Informaional Integrat Mediu - Sntate (SIIMS), prin interfaa sa portalul SIIMS, are urmtoarele caracteristici: - Deschiderea: Mediul sistemului este constituit din utilizatori, acesta oferind tuturor posibilitatea s consulte datele care i intereseaz. - Accesibilitatea: acest sistem a fost conceput pentru a permite oricrui utilizator care are un minim de cunotine de informatic, s nvee uor modul de funcionare i s l utilizeze eficient. - Complexitatea: sistemul acoper toate funciile proiectate, indispensabile activitilor de protejare a mediului i a sntii publice. - Extensibilitatea: pot fi adugate noi funcii, fr investiii majore n sistem. - Modularitatea: sistemul este organizat pe cinci nivele. - Integrarea: diferitele componente (nivele) ale sistemului formeaz, din punct de vedere al utilizatorului, un ntreg coerent. Aceast integrare este realizat i la nivel tehnic, dar ea se situeaz mai mult la nivel conceptual i implic urmtoarele aspecte: o Prezentarea: o interfa omogen pentru toate nivelele; o Datele: utilizatorii vd o baz de date unic, chiar dac distribuia se face ntre nivele; o Comunicarea: transferurile de date ntre nivele sunt standardizate. - Mentenabilitatea: sistemul poate fi corectat, adaptat i / sau mbuntit uor. - Fiabilitatea: sistemul a fost conceput astfel nct s poat executa n permanen toate funciile cerute. De asemenea, au fost prevzute proceduri de reconstituire care permit cel mai mare interval de timp posibil de funcionare corect. 9.2. SINTEZA CONTRIBUIILOR ORIGINALE Principalele contribuii originale ale lucrrii la rezolvarea temei abordate sunt: 1. Crearea unei structuri cadru de coroborare a informaiilor din domeniile mediului i sntii care vizeaz furnizarea n timp util a datelor i a cunotinelor adecvate, denumit generic Sistemul Informaional Integrat Mediu Sntate. - 39 -

Marius Daniel BONTO

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI 2. Crearea unui modul pentru achiziia web automat a informaiilor referitoare la mediu bazat pe tehnologia web spidering / web crawling. Acesta preia n mod automat datele de la staiile din cadrul Reelei Naionale de Monitorizare a Calitii Aerului, furnizate prin portalul calitateaer.ro, fr a fi necesar conectarea la baza de date a acestuia. 3. Structurarea informaiilor colectate n baze de date relaionale utiliznd dou dintre cele mai importante platforme disponibile, respectiv MySQL i Microsoft SQL Server. 4. Realizarea unui modul de calcul automat al evalurii impactului sanitar al polurii aerului pentru Municipiul Trgovite ce poate fi extins la nivel naional, acesta fiind integrat direct n platforma Microsoft SQL Server pentru accelerarea prelucrrii datelor. 5. Conectarea bazelor de date utiliznd tehnologia SIG n vederea vizualizrii informaiilor pe un suport de tip hart pentru a facilita interpretarea lor de ctre o gam ct mai larg de utilizatori. 6. Integrarea tehnologiilor mai sus menionate ntr-un portal web care permite nglobarea informaiilor obinute din diferite surse prin prelucrarea datelor cu programe specifice, evaluarea automat a impactului polurii asupra sntii precum i vizualizarea parametrilor de interes major ntr-un format disponibil pentru o gam foarte larg de utilizatori. n ansamblu, lucrarea de fa i propune s ofere o soluie tiinific i tehnic de utilizare a bazelor de date n ingineria mediului. Principala direcie de continuare a cercetrilor ntreprinse const n completarea sistemului prin extinderea domeniilor de achiziie i a gamei de parametri obinui din diferite surse, adugarea de noi module de calcul automat a indicatorilor precum i crearea unui modul automat de gestiune a informaiilor cu ajutorul tehnologiei SIG.

- 40 -

Marius Daniel BONTOBIBLIOGRAFIE SELECTIV:

Rezumatul Tezei de doctorat

UTILIZAREA BAZELOR DE DATE N INGINERIA MEDIULUI

1. Z. Levente Preedintele Ageniei Naionale pentru Protecia Mediului Nagy Campania nchide! Stinge! Recicleaz! 2. D. Vasiliu Monitorizarea Mediului , Editura Tehnic, Bucureti 2007 3. Reeaua de monitorizare a calitii aerului (RNMCA) - www.calitateaer.ro 4. Sistemul Informatic Unic Integrat - http://193.151.30.188/cnas/ 5. World Health Organization Regional Office for Europe Exposure of urban population in the WHO European Region to major air pollutants : summary of the WHOECEH air pollution database, 1997 6. Kirk R. Smith, Carlos F. Corvaln, and T. Kjellstrm How Much Global Ill Health Is Attributable toEnvironmental Factors, 1999 7. Eds Murray et al. Summary Measures of Population Health: Concepts, Ethics, Measurement and Applications, World Health Organization , Geneva., 2002 8. World Health Organization Global Health Risks - Mortality and burden of disease attributable to selected major risks, 2009 9. The World Bank Group - The World Bank Annual Report 2003 http://www.worldbank.org/html/extpb/2003/index.html 10. Commission of the European Communities - Communication from the Commission to the Council, the European Parliament and the European Economic and Social Committee "Mid Term Review of the European Environment and Health Action Plan 2004-2010" 11. The European Environment and Health Information System (ENHIS) http://enhiscms.rivm.nl/object_class/enhis_home_tab.html 12. The DPSIR Framework - Peter Kristensen,National Environmental Research Institute, DenmarkDepartment of Policy Analysis, European Topic Centre on Water, European Environment Agency, 2004 13. Carlos F. Corvaln, Tord Kjellstrm and Kirk R. Smith - Health, Environment and Sustainable Development. Identifying Links and Indicators to Promote Action, 1999 14. Lificiu P., Vasiliu D. "Sistemul informaional al mediului suport decizional pentru dezvoltarea durabil", Conferina Naional pentru Dezvoltare Durabil, Bucureti, iunie 2003 15. C. Castillo Phd Thessis Effective Web Crawling, 2004 16. Ah Chung Tsoi, D. Forsali, M. Gori, M. Hagenbuchner, F. Scarcelli A simple focused crawler, 2003 17. World Health Organization International Classification of Diseases 18. Dicionarul Explicativ al Limbii Romne on-line (DEX on-line) http://dexonline.ro 19. Marin Fotache Proiectarea bazelor de date. Normalizare i postnormalizare. Implementri SQL i Oracle., Polirom, 2005 20. Schlesinger RB. Toxicological evidence for health effects from inhaled particulate pollution: does it support the human experience? Inhalation Toxicology 1995;7:99-109. 21. Filip F.G., I. Moisil (1999) Decision Support for environmental management (thematic level article). In: Enciclopedia of Lyfe Sciences-EOLSS, Envirnmental Systems ( A. Sydow , Ed). 22. Dan Robescu, Florian GRIGORE, Vladimir ROJANSCHI - Abordare sistemic a managementului integrat al mediului, Scientific Bulletin, UPB,2007, ISSN 1454-2331. 23. DW Dockery, CA Pope III. Acute respiratory effects of particulate air pollution. Annual Review Public Health 1994;15:107-132. 24. J. Schwartz Air pollution and daily mortality: a review and meta-analysis. Environmental Research 1994;64:36-52. - 41 -

Marius Danie