Исследование эффектов профессионального воздействия в условия Арктической зоны (обзор литературы)

Арктическая зона Российской Федерации, на которую приходится максимальная протяженность границ среди других приарктических государств: США, Канады, Норвегии и Дании, включает в себя полностью или частично территории Республики Саха (Якутия), Мурманской и Архангельской областей, Красноярского края, Ненецкого, Ямало-Ненецкого и Чукотского автономных округов. Недра Арктической зоны (АЗ) России, где уже добывают 100 % сурьмы, апатита, флогопита, вермикулита, редких и редкоземельных металлов, 98 % платиноидов, 95 % газа, 90 % никеля и кобальта, 60 % меди и нефти являются важнейшим стратегическим резервом минеральных и энергетических ресурсов [1, 2, 3]. Потенциальные запасы углеводородного сырья, составляющие 90 млрд. баррелей нефти, 47,3 трлн. куб. м газа, 44 млрд. баррелей газового конденсата, являются крупнейшими в мире [4].

Богатство природных ресурсов стимулировало промышленное освоение Севера, которое началось в конце 20-х годов прошлого века за счёт активной миграции населения. На территории АЗ возникли десятки новых городов и посёлков, где расселялись рабочие-строители, специалисты по эксплуатации промышленных объектов и их семьи. Приезд семей требовал строительства жилья, социальных объектов. По завершении строительства трудоустройство высвободившихся рабочих потребовало создания альтернативных производств. Строительство таких предприятий, стоимость сырья, продукции и транспортных услуг в условиях АЗ существенно выше, чем в обжитых регионах России [5].

Утрата в 90-х годах ХХ века экономической привлекательности АЗ привела к массовому оттоку населения, преимущественно активного трудоспособного, и одновременно, репродуктивного возраста. В настоящее время АЗ РФ -это территория, по площади превышающая несколько европейских государств вместе взятых, на которой по данным на 2018 год проживает всего 2415 тыс. человек. За период 1989-2019 год численность населения АЗ сократилась вдвое [6].

Все перечисленное стимулировало разработку Основ государственной политики Российской Федерации в Арктике на период до 2020 года и дальнейшую перспективу, утверждённых Президентом РФ 18 сентября 2008 года. В указанном документе провозглашено, что «национальные интересы определяют главные цели, основные задачи и стратегические приоритеты государственной политики Российской Федерации в Арктике, в том числе в сфере науки и технологий (п.5д) – обеспечение достаточного уровня фундаментальных и прикладных научных исследований по накоплению знаний и созданию современных научных и геоинформационных основ управления арктическими территориями, включая разработку средств… надежного функционирования систем жизнеобеспечения и производственной деятельности в природно-климатических условиях Арктики» .

Старт научных исследований в АЗ не связан с принятием Основ государственной политики. Фундаментальные основы научных знаний, характеризующих климатогеографические особенности региона и их влияние на организм человека, были сформулированы уже в 70-80 годах ХХ века. Прежде всего, была доказана экстремальность климата АЗ, которая значительно осложняет условия производственной деятельности, быта и отдыха людей, а параметры ряда фак- торов природной среды достигают величин критических для здоровья и жизни человека [7, 8, 9, 10, 11].

Для АЗ характерен фотопериодизм: короткий световой день зимой и длинный в летний период. Связанный с фотопериодизмом период ультрафиолетового голодания составляет не менее 5-6 месяцев [12, 13].

Среднегодовые температуры воздуха в АЗ колеблются (с запада на восток) от +3 до –8°С. В зимний период суточное колебание температур может достигать 15-20°С. Действие холода на организм человека определяет риск возникновения нарушений теплового состояния или приводит к развитию холодовой травмы, прежде всего у работающих на открытых территориях в зимний период [14].

В АЗ более 100 дней в году наблюдаются штормовые ветра со скоростью свыше 15 м/с (максимально – 30-40 м/с), а среднемесячная скорость ветра составляет 5,6 м/с. Вторжение морских масс воздуха в любой период года создаёт значительную облачность и высокую относительную влажность (в диапазоне 70-96 %). В течение года число дней с относительной влажностью ≤50 % незначительно. Эти факторы усиливают охлаждающий эффект низких температур [15].

Наиболее тяжелый аэродинамический режим характерен для европейской части АЗ. Внезапные и резкие перепады температур сопровождаются перепадами атмосферного давления с амплитудой в 52,563,7 мм Hg зимой и 30,0-37,5 мм Hg летом. Скорость изменения давления достигает 6,7-9,0 мм Hg за 3 ч. Указанные показатели до 10 раз превышают пороговые значения, при которых лица с сердечно сосудистой патологией отмечают ухудшение здоровья [16,17].

Значительным суточным колебаниям в АЗ подвергается и парциальная плотность кислорода, которая падает при повышении температуры и влажности, но при этом доля О2 в воздухе приполярных районов сохраняется на уровне 21 % [18,19].

По мнению В.П. Казначеева, к числу природных факторов высоких широт, обусловленных своеобразной конфигурацией геомагнитной оболочки планеты, следует относить космические и геомагнитные возмущения, которые вызывают специфичные биологические последствия. Исследования позволили сформулировать гипотезу о «синдроме полярного напряжения», базирующемся на биофизических закономерностях взаимодействия организма и окружающей среды и проявляющемся у человека перестройкой нейроэндокринной регуляции, многообразными изменениями функций в диапазоне от приспособительных до патологических [20].

Определённую роль в сложном процессе адаптации к условиям АЗ играют и природные геохимические факторы. К ним относятся недостаточное содержание фтора в питьевой воде, нарушение соотношений магния и натрия, кальция и стронция, что способствует увеличению стоматологической патологии, нарушений структуры и функции костной ткани, как у коренного, так и пришлого населения [21,22].

В АЗ более 100 дней в году наблюдаются штормовые ветра со скоростью свыше 15 м/с ... Вторжение морских масс воздуха в любой период года создаёт значительную облачность и высокую относительную влажность (в диапазоне 70-96 %).

Таким образом, экстремальные климатогеографические условия АЗ предъявляет повышенные требования к организму человека, особенно существенные в процессе трудовой деятельности. Это определяет высокую медико-социальную значимость изучения их воздействия на организм человека [22].

Установлено, что у пришлого населения АЗ изменяется функциональное состояние системы кровообращения, причем изменения носят фазный характер и зависят от длительности проживания в экстремальных условиях. Помимо полярного стажа ряд изменений со стороны системы кровообращения тесно коррелируют с возрастом и сезоном обследования. Многие авторы указывали на наличие существенных изменений в работе левого желудочка сердца и большого круга кровообращения, наиболее выраженные как в первые месяцы работы на Крайнем Севере, так и при длительном проживании в регионе, а также в метеонебла-гоприятные дни [23, 24, 25].

Исследования установили уменьшение объема циркулирующей крови и увеличение общего периферического сопротивление сосудов в ответ на действие холода, при этом артериальное систолическое давление демонстрирует тенденцию к снижению.

По мнению ряда авторов, по мере увеличения полярного стажа отмечается подъём артериального систолического давления [26, 27].

Дыхательная система человека при переезде на Север переходит к напряженному режиму функционирования, появляются жалобы на одышку, затрудненное дыхание.

В ответ на воздействие холода возникает рефлекторный бронхоспазм, что приводит к гипертрофии циркулярных мышечных слоев бронхов и бронхиол, перестройке эластического аппарата легких. Нередко это сопровождается дистрофическими и деструктивными процессами, которые определяют ранимость органов дыхания, что приводит к высокой частоте болезней указанных органов на Севере [28, 29, 30, 31].

Характерные для высоких широт повышенные влагопо-тери с поверхности органов дыхания ведут к развитию синдрома гипервентиляции, что создаёт напряжение в малом круге кровообращения. Лёгочная артериальная гипертензия распространена у значительной части здорового населения АЗ, а её выраженность напрямую связана с суровостью климата и длительностью проживания на севере [32, 33].

Таким образом, истощение функциональных резервов организма в условиях АЗ снижает его приспособительные возможности, уменьшает устойчивость к стрессорным воздействиям, что способствует развитию патологических процессов [31, 34].

В коллективной монографии «Клинические аспекты полярной медицины» под редакцией В.П. Казначеева сформулированы общие принципы проведения в 70-80 годы исследований состояния здоровья человека в АЗ.

В качестве основного требования к изучаемым популяциям выдвигалось «длительное освоение и оседлая жизнь в экстремальных климатогеографических регионах». Одновременно отмечалось, что исследование «требует массового обследования лиц в динамике с учётом пола, возраста, сроков проживания на севере с оценкой сезонных и суточных ритмов… и производственной деятельности» [35].

В 70-80 годы началась интенсивная добыча нефти и газа в Западной Сибири, что способствовало внедрению и широкому распространению в отрасли вахтового метода организации труда. В рамках вахтового метода осуществлялась доставка рабочих из различных регионов страны непосредственно в вахтовые (временные) поселки, расположенные на месторождениях, на двухнедельную или месячную работу. Рабочий период сменялся двухнедельным отпуском [36, 37].

Несмотря на экономическое преимущество вахтового метода следует признать, что указанный вид трудовой деятельности человека связан с неоднократными перемещениями, сопряженными с климатическими контрастами, напряжением физиологических функций и сдвигами биологических ритмов на фоне незавершенной адаптации [38, 39]. Как следствие, вахтовый труд сопровождается хроническим напряжением гомеостатических систем и функциональных резервов организма, увеличением числа заболеваний или обострением уже имеющихся [40, 41].

Вместе с тем установлено, что при работе в течение вахтового периода напряжение и перенапряжение регуляторных систем, связанное с неспособностью защитноприспособительных механизмов обеспечить адекватную реакцию организма на воздействие факторов окружающей среды, выявляется у 86,7 % рабочих в начале вахты, у 50 % - в середине и у 76,9 % – в ее окончании [26, 28, 86].

Вахтовая организация труда с её спецификой кардинальным образом меняет условия жизнедеятельности человека [39, 40, 41]. Свойственная ей частая ломка адаптивных механизмов способствуют развитию напряжения, кумуляции утомления и дезадаптации [38]. Это изменяет механизмы регуляции физиологических функций и, как следствие, влияет на физическую и умственную работоспособность [3, 27, 54].

Несмотря на значительный объём полученных в результате исследований вахтовых рабочих данных, практически отсутствуют сведения о дальнейших изменениях состояния здоровья, продолжительности жизни, причинах смертности и т.д. у лиц, завершивших работу вахтовым методом, в отличие от результатов фундаментальных исследований состояния здоровья лиц, постоянно работающих в АЗ [42].

Массовый отток населения из регионов АЗ РФ привёл к депопуляции многих городов и поселков с высоким уровнем индустриализации и размещением предприятий горнопромышленного комплекса (добыча и первичная переработка минерального сырья), что привело к внедрению вахтового метода на предприятиях, прежде обслуживаемых оседлым населением, формировавшимся преимущественно в 30-60 годы ХХ века. Как следствие, в АЗ растёт численность населения, в отношении которого ограничена возможность получения данных длительного динамического наблюдения состояния здоровья, включая период после прекращения работы [43].

Учитывая, что основным побудительным мотивом формирования народонаселения АЗ является освоение месторождений полезных ископаемых, значительная часть населения региона подвергается сочетанному действию экстремальных климатогеографических и производственных факторов.

Основным фактором АЗ, влияющим непосредственно и усугубляющим действие других производственных факторов, является холод, который рассматривается как совокупность основных погодных условий: низкие температуры воздуха, скорость движения воздуха и влажность, так как два последних фактора, как указывалось выше, усиливают охлаждающее действие на организм [1]. Следует отметить, что в сравнении с объёмом исследований влияния климатогеографических факторов, число исследований действия непосредственно на организм работающих производственных факторов, проведённых в 70-80 годы, а особенно сочетанного действия природных и производственных факторов, достаточно ограничено.

Рядом исследователей было установлено, что в условиях северных рудников вибрационная болезнь развивается раньше, характеризуется более выраженными костными изменениями и частыми нарушениями гемодинамики [44]. Это во многом определяется микроклиматом подземных рудников, для которого характерна температура +3 - +8оC во все сезоны года при влажности 80-100 % и скорости движения воздуха до 4 м/с, что позволяет оценить указанный микроклимат как охлаждающий [15].

Весьма ограничены литературные данные о сочетанном действии холода и химических факторов в производственных условиях. С учетом выявленных особенностей функционирования дыхательной системы в условиях АЗ, за счёт увеличения объёма легочной вентиляции у работающих в условиях холода создаются условия для повышенного ингаляционного поступления в организм токсических веществ. Даже при умеренном общем охлаждении организма минутный объём дыхания увеличивается вдвое в сравнении с оптимальным тепловым состоянием [47].

В то же время установлено, что в условиях холодового воздействия снижается накопление фтора в физиологических депо организма (зубной и костной ткани), что имеет место в условиях алюминиевого производства на Крайнем Севере или, как принято сейчас говорить, в условиях Арктической зоны, что проявляется в замедлении темпов развития профессионального флюороза [45. 46].

Одновременно было отмечено, что работа так называемых «горячих» цехов в АЗ, с одной стороны, сопровождалась выделением избытков тепла и значительных количеств токсических веществ и пыли. С другой стороны, снижение их концентрации из-за несовершенства промышленной вентиляции достигалось преимущественно за счёт аэрации (естественной вентиляции), что ставило микроклимат цехов в зависимость от внешних погодных условий. Как следствие, большую часть года температура воздуха в «горячих» цехах была ниже установленных санитарных нормативов, а в холодный период года опускалась до -26 оС. Мощные аэрационные потоки создавали достаточно высокую подвижность воздуха в диапазоне от 0,6 до 3,5 м/сек. Указанные параметры позволяли оценить микроклимат цехов как охлаждающий, а физиологические исследования у рабочих-металлургов демонстрировали напряжение терморегуляции [47].

За последующие десятилетия бесспорно произошли значительные изменения условий труда, прежде всего, в отраслях с высоким уровнем капитализации предприятий.

В качестве примера можно привести ряд преобразований, осуществлённых на ведущих предприятиях Мурманской области: Кольская Горно-металлургическая компания ПАО «Норникель» и АО ФОСАГРО – Апатит. Рабочие основных технологических профессий указанных предприятий составляют свыше 80% больных профессиональными болезнями области.

В ноябре 2019 г. ПАО «Норникель» принято решение о закрытии плавильного производства в пгт. Никель Мурманской области, где расположен ряд цехов его подразделения - АО «Кольская ГМК». Это полностью ликвидирует выбросы диоксида серы, которые наносят наиболее значительное негативное воздействие на окружающую среду, в том числе в трансграничной зоне с Норвегией. Благодаря реализации программы сокращены выбросы диоксида серы на Кольской ГМК на 50 % по итогам 2020 г. и планируется сокращение на 85 % - по итогам 2021 г. Плавильный цех в г. Мончегорске, где сосредоточено большинство металлургических переделов Кольской ГМК, ПАО «Норникель» полностью остановлен ещё в 2006 году, что привело к значительному сокращению выбросов диоксида серы в атмосферу с 278,0257,2 до 112,6-97,5 тыс. тонн [48].

В Фосагро-Апатит начато использование транспортёров для доставки руды из карьеров, позволившая ограничить применение большегрузных карьерных самосвалов с дизельными двигателями, что значительно уменьшило вероятность образования смога в карьерах при отрицательных температурных инверсиях, высоком атмосферном давлении и полном штиле, проводится испытание технологии дистанционного бурения в подземных рудниках, практически прекращено использование ручного бурения [49].

Как следствие, по мере модернизации производств эффект воздействия производственных факторов приобретает всё менее явно выраженную форму и не может быть установлен при проведении классических периодических медицинских осмотров, в том числе в соответствии с новым приказом Минздрава № 29н от 28.01.2021 года, вступившим в силу 1 апреля 2021 года.

Протокол проведения современных научных исследований эффектов воздействия

Рабочие основных технологических профессий Кольской Горно-металлургической компании ПАО «Норникель» и АО ФОСАГРО – Апатит составляют свыше 80% больных профессиональными болезнями Мурманской области.

производственных факторов с высоким уровнем результативности предполагает многопрофильную комплексную программу.

Несколько подобных исследований осуществлены ФБУН СЗНЦ гигиены и общественного здоровья в г. Санкт-Петербург и его филиалом в г. Кировске Мурманской области, входящей в состав АЗ России в 19952015 годах.

В подобных исследованиях широко применяются вопросники, разработанные для выяснения субъективной оценки работающими ряда показателей своего здоровья, выраженность показателей его нарушения; выясняется собственная оценка интервьюируемого уровня воздействия изучаемых производственных факторов, факторов окружающей среды, ряда параметров образа жизни. Следует отметить, что объективные результаты были получены при максимальном охвате числа работающих, в одном из исследований от 93 до 98,2 %, при общем числе 3350 работников открытых и подземных рудников. Преимущественное внимание было уделено оценке воздействия микроклиматических факторов, прежде всего холода и высокой влажности; тяжести труда и общей вибрации на организм работающих. По результатам интервьюирования было установлено, что субъективная оценка респондентами условий труда и состояния опорно-двигательного аппарата совпадает с объективной гигиенической оценкой условий труда при добыче полезных ископаемых, а субъективная оценка выраженности болей в различных отделах позвоночника (шейный, грудной, поясничный) в 2 раза превышает результаты нарушений костно-мышечной системы по результатам периодических медицинских осмотров по всем профессиям [50].

Изучение действия соединений никеля на организм работающих, в том числе на репродуктивную функцию, потребовало формирования электронной версии регистра родов г.Мончегорска (центр металлургического производства никеля Мурманской области). В течение 1997-2005 года в регистр были включены все доступные сведения из официальных медицинских документов о 26848 плодах и новорожденных, дополнительно проведено интервьюирование женщин для выяснения частоты спонтанных абортов. Данные регистра позволили установить связь врождённых пороков развития и другой патологии новорожденных с производственными и социальными факторами [51].

Значительно расширяет объём сведений о содержании вредных веществ в воздухе рабочей зоны применение в рамках научных исследований индивидуального отбора проб воздуха непосредственно в зоне дыхания рабочих. Такой метод позволил провести детальную персональную оценку экспозиции рабочих, занятых в рафинировании никеля, к основным поллютантам изучаемых производств.

В никелевом производстве в ряде случаев индивидуальные пробоотборники оснащались специальным устройством для фракционного деления вдыхаемой пыли. Дифференцированное исследование пыли весьма значимо для результатов исследования, так как от величины пылевых частиц зависит глубина проникновения вдыхаемой пыли в органы дыхания.

Уровень экспозиции вредными веществами определялся исследованиями биологических жидкостей: мочи и сыворотки крови рабочих. В никелевом производстве было установлено, что при равных концентрациях никеля в моче в рабочих пирометаллургического и гидрометаллургического отделений после завершения смены, до начала смены отмечались значительные различия - в гидрометаллургическом отделении они были ниже. Это свидетельствует о более активной экскреции никеля из организма рабочих гидрометаллургического отделения, из-за преобладания растворимой фракции никеля, имеющей иной механизм токсикокинетики в организме. Кроме того, отмечено, что выведение никеля из организма в определенной мере зависит от состояния здоровья - у лиц с хроническими заболеваниями сердечно-сосудистой и мочевыделительной систем [52].

Неявный эффект токсического воздействия выхлопов дизельных двигателей, не доступный для диагностики по клиническим проявлениям, в рамках исследований был доказан при определении биомаркеров в сыворотке крови.

Как следует из общего объёма проведенных исследований в рамках проектов, осуществление их требует значительных трудозатрат, высокотехнологичных методов отбора проб и их лабораторного анализа, что невозможно без значительного объёма финансирования. Результаты завершённых НИР в рамках международных проектов свидетельствуют об их высокой научной ценности для установления уровней и механизмов действия вредных производственных факторов. Это крайне важно для сохранения здоровья работающих в АЗ, в условиях дефицита рабочей силы и отсутствия внутренних резервов АЗ для её воспроизводства в достаточных объёмах. Альтернативы при выборе метода результативной оценки воздействия вредных факторов в современном производстве не существует.

STUDY OF THE EFFECT OF OCCUPATIONAL EXPOSURE AT THE ARCTIC ZONE (LITERATURE REVIEW)

L.V. Talykova1, V. R. Bykov1

• 1 Branch Research Laboratory of the Federal Budgetary Institution of Science «North-West Scientific Center for Hygiene and Public Health», Kirovsk, Murmansk region; talyk@mail.ru