Качество атмосферного воздуха и риск развития болезней системы кровообращения у населения крупного города Европейского Севера

Загрязнение воздуха во всем мире в настоящее время остается серьезной угрозой для здоровья человека. Учитывая накопленный объем научных данных о вреде загрязнения воздуха, ВОЗ в 2021 г. опубликовала новые глобальные рекомендации по качеству воздуха, в которых проведен анализ, показывающий, что около 80 % случаев смерти от воздействия PM 2.5 можно предотвратить за счет снижения концентраций данной примеси до установленного уровня¹.

На территории Российской Федерации в 2022 г. 40 городов с общей численностью населения 10,4 млн человек имели очень высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха с индексом загрязнения атмосферы (ИЗА) ≥ 14, в 2021 г. в этот список входило 33 города. В целом по стране 49 % городского населения проживает в городах с высоким и очень высоким уровнем загрязнения атмосферы. В России общий объем выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников в 2022 г.

Унгуряну Татьяна Николаевна – доктор медицинских наук, профессор, проректор по научно-инновационной работе (e-mail: ; тел.: 8 (8182) 28-57-83; ORCID: .

составил 17,174 млн т, от автотранспорта - 4,8 млн т².

Наиболее распространенными причинами преждевременной смертности, связанной с загрязнением атмосферного воздуха, являются сердечнососудистые заболевания, в частности ишемическая болезнь сердца (ИБС) и инсульт. Согласно данным ВОЗ, 24 % бремени ИБС и 25 % бремени инсульта связано с загрязнением атмосферного воздуха [1]. В Российской Федерации в 2022 г. число дополнительных случаев смерти населения от болезней системы кровообращения (БСК), ассоциированных с загрязнением атмосферного воздуха, составило 0,7 на 100 тысяч населения, количество случаев заболеваний БСК, связанных с загрязнением атмосферного воздуха, - 42,9 на 100 тысяч населения, что соответствует 1,4 % фактической заболеваемости³.

В структуре заболеваемости по Архангельской области БСК занимают второе место. Согласно данным Росстата, заболеваемость БСК в Архангельской области (23,75 сл. на 1000 человек), по сравнению с данными по Российской Федерации (26,29 сл. на 1000 человек), находится на одном уровне. Смертность населения в Архангельской области от БСК (714,5 сл. на 100 тысяч человек) на 20,7 % выше, чем в целом по стране.

На территории Архангельской области в 2022 г. валовый выброс загрязняющих веществ от стационарных источников составил 117 тысяч т (81,1 %), от передвижных источников - 27,33 тысячи т (18,9 %). В г. Архангельске основные источники загрязнения атмосферы – предприятия по производству и распределению электроэнергии, газа и воды, по сбору, обработке и утилизации отходов, автомобильный, речной и железнодорожный транспорт. Большая часть загрязняющих веществ поступает в атмосферный воздух с выбросами автотранспорта, его вклад в суммарный выброс составляет 70,5 %⁴.

Цель исследования – оценить качество атмосферного воздуха в г. Архангельске и связанный с ним ущерб здоровью взрослого населения.

Материалы и методы. Для оценки качества атмосферного воздуха в г. Архангельске использованы данные о концентрациях загрязняющих веществ, полученные в ФГБУ «Северное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды» и ГБУ АО «Центр природопользования и охраны окружающей среды». Проанализированы среднегодовые концентрации взвешенных веществ

(TSP), диоксида серы, оксида углерода, диоксида азота, оксида азота, сероводорода, формальдегида, метилмеркаптана, бенз(а)пирена, бензола, толуола, этилбензола, ксилолов и металлов (хром, марганец, железо, никель, медь, цинк, свинец) за 2011–2022 гг., озона, PM 10 и PM 2.5 за 2021–2022 гг. Рассчитано общее число проб, число проб, не соответствующих гигиеническим нормативам, среднемноголетние концентрации на уровне средних значений и на уровне верхней границы экспозиции (Р 90 ).

Оценка неканцерогенного риска для здоровья населения от воздействия загрязняющих веществ проведена согласно Р 2.1.10.1920-04 «Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду»⁵. Рассчитаны коэффициенты опасности ( HQ ) при хроническом ингаляционном воздействии изучаемых примесей, индекс опасности ( HI ) общетоксических эффектов при воздействии на сердечно-сосудистую систему веществ однонаправленного действия и вклад отдельных веществ в индекс опасности.

Анализ заболеваемости болезнями системы кровообращения населения в г. Архангельске выполнен по данным формы № 12 «Сведения о числе заболеваний, зарегистрированных у пациентов, проживающих в районе обслуживания медицинской организации» за 2011–2022 гг. Проанализирована первичная заболеваемость по классу «Болезни системы кровообращения» (МКБ-10: I00–I99) по четырем рубрикам и 10 нозологическим формам в возрастной группе населения 18 лет и старше. Рассчитаны экстенсивные показатели и цепной темп прироста / убыли первичной заболеваемости болезнями системы кровообращения.

Для установления числа атрибутивных исходов применялась функция «концентрация – ответ», выраженная через величину относительного риска на 10 мкг/м3, и частота нарушений состояния здоровья на 1000 населения. Расчет дополнительного числа исходов, связанных с воздействием загрязняющих веществ, выполнен с использованием среднесуточных концентраций PM10 и PM2.5 на уровне верхней границы экспозиции (Р90) на 1000 взрослого населения (‰). В качестве исходов оценены первичная заболеваемость болезнями, связанными с повышенным кровяным давлением, инфарктом миокарда, инсультом, хронической ИБС и смертностью от БСК среди взрослого населения г. Архангельска. Дополнительное число исходов со стороны сердечно-сосудистой системы было рассчитано с использованием значений относительного риска при воздействии PM2.5 [2–8] и РМ10 [9–12] (табл. 1). Анализ данных выполнен с использованием ПО STATA, версия 18.

Результаты и их обсуждение. Концентрации большинства химических примесей, загрязняющих атмосферный воздух в г. Архангельске, за 2011–2022 гг. на уровне среднего значения и Р90 соответствовали гигиеническим нормативам (табл. 2). Содержание формальдегида на уровне среднего значения и Р90 превышало ПДКсг в 2,3 и 3,3 раза соответственно. Средняя за изучаемый период концен- трация бензола превышала ПДКсг в 1,5, на уровне Р90 – в 1,6 раза. Выявлено превышение ПДКсг хрома и меди на уровне средних значений в 1,8 раза, на уровне верхней границы экспозиции – в 2,8–3,3 раза. Средние концентрации общей фракции взвешенных частиц, РМ10 и РМ2.5 соответствовали гигиеническим нормативам, а концентрации на уровне верхней границы экспозиции превышали ПДКсг в 1,2, 1,1 и 1,6 раза соответственно. Содержание бенз(а)пи-рена и озона в атмосферном воздухе г. Архангельска на уровне средних концентраций не превышало гигиенические нормативы, на уровне верхней границы экспозиции установлено превышение ПДКсг в 1,3 и в 1,2 раза соответственно.

Таблица 1

Значения прироста эффекта для взрослого населения на единицу изменения концентрации загрязняющих веществ (10 мкг/м3)

Прирост эффекта на единицу изменения концентрации	Код МКБ-10	PM 2.5	PM 10	Источник (PM2.5 / PM10)
Заболеваемость болезнями системы кровообращения	I00–I99	1,36	1,10	[3] / [10]
– ишемическая болезнь сердца	I20–I25	1,27	-	[2] / -
– инфаркт миокарда	I21	1,28	1,03	[2] / [9]
– инфаркт мозга	I63	1,21	-	[6] / -
– повышенное артериальное давление	I10	1,11	1,12	[7] / [12]
Смертность от болезней системы кровообращения	I00–I99	1,12	1,10	[5] / [10]
Смертность от инфаркта мозга	I63	1,11	-	[4] / -
Смертность от ишемической болезни сердца	I20–I25	1,18	-	[8] / -
Смертность от инфаркта миокарда	I21	-	1,05	- / [11]

Таблица 2

Качество атмосферного воздуха в г. Архангельске за 2011–2022 гг.

Вещество	Число проб, всего	Концентрации				ПДК среднегодовая, мг/м3
		среднегодовая		на уровне Р 90
		мг/м3	доли ПДКсг	мг/м3	доли ПДКсг
Взвешенные вещества	28753	0,049	0,6	0,087	1,2	0,075
Диоксид серы	20378	0,002	< 0,1b	0,003	0,1b	0,05b
Оксид углерода	22240	1,26	0,4	1,685	0,6	3,000
Диоксид азота	31428	0,025	0,6	0,033	0,8	0,040
Оксид азота	10452	0,024	0,4	0,054	0,9	0,060
Сероводород	30555	0,001	0,4	0,001	0,5	0,002
Формальдегид	31429	0,007	2,3	0,010	3,3	0,003
Метилмеркаптан	5253	0,0001	–	0,0001	–	–
Бенз(а)пирен	5606	0,875c	0,9	1,29c	1,3	1,00c
Бензол	5793	0,007	1,5	0,008	1,6	0,005
Толуол	5791	0,006	< 0,1	0,010	< 0,1	0,4
Этилбензол	5792	0,001	< 0,1	0,002	0,1	0,04
Ксилолы	5792	0,010	0,1	0,012	0,1	0,1
Хром	283	0,000014	1,7	0,000023	2,8	0,000008
Марганец	283	0,000014	0,3	0,000021	0,4	0,00005
Железо	283	0,000549	< 0,1	0,000718	< 0,1	0,04
Никель	283	0,000010	0,2	0,000015	0,3	0,00005
Медь	283	0,000036	1,8	0,000066	3,3	0,00002
Цинк	283	0,000031	< 0,1	0,000045	< 0,1	0,035
Свинец	283	0,000005	< 0,1	0,000010	0,1	0,00015
PM 2.5 a	594	0,025	0,8	0,039	1,6	0,025
PM 10 a	594	0,028	0,7	0,044	1,1	0,04
Озонa	401	0,021	0,8	0,037	1,2	0,03

Примечание: a– данные за 2021–2022 гг.; b – среднесуточная ПДК; c– (× 10-6).

Таблица 3

Первичная заболеваемость болезнями системы кровообращения у взрослого населения г. Архангельска за 2011–2022 гг. (среднее, на 1000 населения в возрасте 18 лет и старше)

Болезни системы кровообращения	Код МКБ-10	Удельный вес, %	Частота, на 1000	Цепной темп прироста / убыли, %
Болезни системы кровообращения	I00–I99	100,00	29,70	-3,00
Болезни, характеризующиеся повышенным кровяным давлением	I10–I13	23,91	7,11	1,67
Ишемическая болезнь сердца	I20–I25	22,13	6,58	-2,58
– стенокардия	I20	5,44	1,61	-4,13
– инфаркт миокарда	I21	4,20	1,25	-2,12
– хроническая ишемическая болезнь сердца	I25	10,66	3,17	5,67
Цереброваскулярные болезни	I60–I69	21,09	6,27	-2,32
– субарахноидальное кровоизлияние	I60	0,29	0,09	2,18
– внутримозговое кровоизлияние и другие нетравматические внутричерепные кровоизлияния	I61, I62	1,46	0,43	-6,75
– Инфаркт мозга	I63	9,53	2,83	-2,58
Атеросклероз артерий нижних конечностей, тромбангиит облитерирующий	I70.2, I73.1	1,86	0,55	-8,67
Болезни вен, лимфатических сосудов и лимфатических узлов	I80–I89	14,58	4,33	-5,00
– флебит и тромбофлебит	I80	2,59	0,77	-8,51
– варикозное расширение вен нижних конечностей	I83	8,17	2,43	-0,57

Наибольший удельный вес в структуре класса БСК приходится на болезни, характеризующиеся повышенным кровяным давлением (23,9 %), на втором месте стоит ИБС (22,1 %), третье место занимают цереброваскулярные болезни (21,1 %). За 12-летний период наблюдений определено снижение уровня первичной заболеваемости БСК в г. Архангельске, средний цепной темп убыли составил -3,0 % (табл. 3). Снижение уровня первичной заболеваемости выявлено для большинства рубрик: средние цепные темпы убыли от -5,0 % для болезней вен, лимфатических сосудов и лимфатических узлов до -2,3 % для ИБС. Исключение составила рубрика «Болезни, характеризующиеся повышенным кровяным давлением», для которой средний цепной темп прироста составил 1,7 %.

Коэффициенты опасности на уровне средних значений за период 2011–2022 гг. превышали допустимый уровень (1,0) для формальдегида ( HQ = 2,3), меди ( HQ = 1,8) и РМ 2.5 ( HQ = 1,7), для остальных химических примесей HQ соответствовали допустимому уровню (рис. 1). На уровне верхней границы экспозиции HQ для меди и формальдегида составили по 3,3, что соответствует высокому уровню риска развития общетоксических эффектов (рис. 2). Для РМ_2.5, бенз(а)пирена, озона и взвешенных веществ HQ на уровне Р 90 соответствовали настораживающему уровню риска.

За изучаемый период в г. Архангельске HI для сердечно-сосудистой системы составил 6,6, что соответствует высокому риску развития общетоксических эффектов от воздействия загрязняющих веществ атмосферного воздуха. На уровне верхней границы экспозиции HI для сердечно-сосудистой системы составил 10,8. Основной вклад в уровень риска вносит медь (27 %), РМ2.5 (26 %), озон (11 %), взвешенные вещества и РМ10 (по 9 %).

Ущерб, связанный с первичной заболеваемостью БСК среди взрослого населения г. Архангельска, обусловленный воздействием PM 2.5 и PM 10 , составил 10,69 и 2,96 ‰ соответственно. Атрибутивный уровень ИБС, обусловленный воздействием PM 2.5 , установлен на уровне 1,85 ‰, инфаркта миокарда – 0,48 ‰, инфаркта мозга – 0,59 ‰. Возможное дополнительное число впервые выявленных заболеваний, характеризующихся повышенным кровяным давлением, при воздействии PM 2.5 и PM 10 составило 0,78 и 0,85 ‰ соответственно. Ущерб, связанный со смертностью от БСК и обусловленный экспозицией PM 2.5 , был 2,28 ‰ и PM 10 – 1,89 ‰ случаев. Атрибутивное число смертей от ишемической болезни сердца и инфаркта мозга, обусловленное воздействием PM 2.5 , составило 2,04 и 0,27 ‰ соответственно.

Анализ качества атмосферного воздуха в г. Архангельске показал, что концентрации большинства загрязняющих веществ соответствуют гигиеническим нормативам. Превышение среднемноголетних концентраций выявлено для формальдегида, бензола, хрома, меди. Определено превышение допустимого уровня HQ для формальдегида, меди и РМ 2.5 . Индекс опасности для сердечно-сосудистой системы соответствует высокому риску развития общетоксических эффектов. Основной вклад в токсическое воздействие вносят медь, РМ 2.5 , озон, взвешенные вещества и РМ 10 . Ущерб, связанный с первичной заболеваемостью БСК, обусловленный воздействием PM 2.5 , составлял 10,69 ‰ и PM 10 – 2,96 ‰ случаев.

Рис 1. Коэффициенты опасности загрязняющих веществ, содержащихся в атмосферном воздухе г. Архангельска за 2011–2022 гг. (на уровне средней концентрации)

3,5 3,3 3,3

Рис. 2. Коэффициенты опасности загрязняющих веществ, содержащихся в атмосферном воздухе г. Архангельска, за 2011–2022 гг. (на уровне Р ₉₀)

Разнообразие химических примесей в атмосферном воздухе, его состав и степень загрязнения зависят от источников загрязнения на определенной территории. Автотранспорт является основным источником загрязнения атмосферного воздуха (более 70 %) во многих городах России, например, в Казани, Самаре, Санкт-Петербурге, Тюмени, Владикавказе. Результаты нашего исследования согласуются с данными, полученными в г. Тюмени [13] и Владикавказе [14], где значения HI для сердечнососудистой системы превышали 6, что соответствует высокому риску развития общетоксических эффектов (23,2 и 6,7 соответственно). Основной вклад в HI в этих городах принадлежит оксиду углерода и диоксиду азота.

В г. Казани [15], Самаре [16] и Санкт-Петербурге [17], где основным источником загрязнения атмосферы являются выбросы автотранспорта, HI для сердечно-сосудистой системы соответствует допустимому уровню (1,9; 0,74; 1,4 соответственно). В г. Казани загрязняющими веществами, вносящими наибольший вклад HI, установлены РМ10 (79 %) и углерода оксид (21 %), в г. Самаре – углерода оксид (55 %) и фенол (45 %), в г. Санкт-Петербурге – углерода оксид и РМ2.5.

Различия в уровнях HI для сердечно-сосудистой системы между городами при схожих основных источниках загрязнения атмосферного воздуха могут быть обусловлены разным перечнем веществ, включенных в мониторинг, методами определения химических примесей в атмосферном воздухе, подходами к выбору приоритетных веществ для оценки риска.

Стационарные источники вносят основной вклад в загрязнение атмосферного воздуха в Пермском крае [18], г. Новокузнецке [19], г. Туле [20], Донецкой [21], Оренбургской [22] и Иркутской [23] областях. Высокий риск развития общетоксических эффектов для сердечно-сосудистой системы определен в г. Макеевке (Донецкая область) с развитой металлургической промышленностью (HI = 9,33), где наибольший вклад принадлежит взвешенным веществам (45 %) и аммиаку (30 %) [21]. В г. Новокузнецке HI для сердечно-сосудистой системы со- ставил 4,6, что соответствует настораживающему уровню риска [19]. По данным исследований, к городам с допустимым уровнем риска развития общетоксических эффектов относятся г. Пермь [18], г. Березники Пермского края [18], г. Тула [20], Оренбургская область [22], Иркутская область [23], где значения HI для сердечно-сосудистой системы были на уровне 0,76, 1,9, 0,48, 2,1 и 2,23 соответственно. Основной вклад в HI в этих городах принадлежит бензолу, фенолу, оксиду углерода, аммиаку и взвешенным веществам.

Дополнительное число смертей от БСК в год, обусловленное воздействием мелкодисперсных взвешенных частиц PM2.5, в г. Архангельске выше (11,9 %), чем в г. Усть-Каменогорске (3,9 %) с развитой металлургической промышленностью [24]. По данным зарубежных исследований, в одном из наиболее загрязненных городов Ирана с металлургической и нефтехимической промышленностью дополнительное количество смертей от БСК при воздействии мелкодисперсных взвешенных частиц PM2.5 составляет 0,072 ‰ [25] населения в год, что значительно ниже, по сравнению с г. Архангельском (2,28 ‰). В исследовании, проведенном в промышленно развитом регионе Северной Италии с интенсивным движением автотранспорта, ущерб, связанный со смертностью от БСК и обусловленный воздействием мелкодисперсных взвешенных частиц PM2.5, составил 4,33 ‰ [26], что выше, чем в г. Архангельске. В г. Таллине ущерб, связанный с воз- действием мелкодисперсных взвешенных частиц PM2.5 и заболеваемостью БСК, был на уровне 3,38 ‰ [27] дополнительных случаев в год, что ниже показателя в г. Архангельске (10,69 ‰).

Выводы. Качество атмосферного воздуха в г. Архангельске по содержанию большинства загрязняющих веществ соответствует гигиеническим нормативам. На уровне средних значений выявлено превышение ПДК для формальдегида, хрома, меди и бензола, на уровне верхней границы экспозиции – дополнительно для общей фракции взвешенных частиц, РМ 10 и РМ 2.5 , озона и бенз(а)пирена. Риск развития общетоксических эффектов для сердечно-сосудистой системы от воздействия загрязняющих веществ атмосферного воздуха определен как высокий. Число атрибутивных исходов первичной заболеваемости БСК среди взрослого населения г. Архангельска, связанных с воздействием PM 10 и PM 2.5 , составило 10,7 и 2,9 ‰ случаев в год соответственно. На территории г. Архангельска необходимо расширение перечня мониторируемых химических примесей на стационарных постах ФГБУ «Северное УГМС» с включением в программу мониторинга мелкодисперсных фракций взвешенных частиц.

Финансирование . Исследование не имело спонсорской поддержки.