Оценка и анализ ингаляционного риска в регионе с неблагоприятной экологической обстановкой

Введение. Понимание последствий воздействия факторов рисков для здоровья имеет крайне важное значение для планирования и разработки мер по профилактике. Однако анализ этих последствий сопряжен со многими проблемами в связи с присущими ему трудностями нахождения и интерпретации фактических данных о воздействиях и их причинных связях с болезнями и инвалидностью. Для количественной оценки риска должны существовать фактические данные, которые, во-первых, свидетельствуют о том, что воздей- ствие каждого фактора риска вызывает болезнь, во-вторых, определяют количественно масштабы вреда, причиняемого в каждом случае воздействия. Неблагоприятная демографическая ситуация в стране обусловлена целым рядом причин, одной из которых является ухудшение состояния здоровья и высокая смертность населения.

Изучению состояния здоровья населения, проживающего в условиях промышленного города, посвящено настоящее исследование, в котором рассматриваются вопросы комплексного воздействия факторов загрязнения атмосферы на заболеваемость населения г. Красноярска.

При выполнении данной работы были выявлены загрязняющие вещества, дающие наибольший вклад в уровни ингаляционного риска для здоровья населения, и проанализированы основные источники поступления этих веществ в атмосферу города. По результатам оценки риска были определены наиболее чувствительные органы и системы человека относительно воздействия загрязнителей атмосферного воздуха. Расчетные уровни риска были сопоставлены с реальными статистическими показателями заболеваемости населения г. Красноярска.

Объект и методы исследования. Объект исследования – влияние качества атмосферного воздуха г. Красноярска на здоровье населения. В работе использовалась методология оценки риска. Законодательно использование этого подхода впервые в России было закреплено пятнадцать лет назад [1]. Действующее с 2004 г. на территории России официальное Руководство 2.1.10.1920-04 расширило перечень нормативов, предназначенных для регулирования качества объектов среды обитания человека, дополнив нормативы ПДК такими критериями, как референтные концентрации и дозы хронического воздействия, а также потенциалы канцерогенного риска [2].

В настоящее время различают оценку воздействия на здоровье человека канцерогенных и неканцерогенных веществ. При анализе индивидуального канцерогенного риска (ИКР) учитывается фактор канцерогенного потенциала и среднесуточная доза или поступление вещества из воздействующей среды (в данном случае атмосферного воздуха). Для характеристики расчетных уровней ИКР используется система критериев приемлемости риска [3].

При оценке неканцерогенных эффектов нормативные документы рекомендуют использование коэффициента опасности (HQ). В дополнение к этому в работе также оценивался показатель популяционного неканцерогенного риска (ПНР).

Результаты и обсуждение. Для изучения структуры ингаляционного риска были использованы данные ГУ «Красноярский ЦГМС-Р», осуществляющего наблюдения за качеством атмосферного воздуха на 8 стационарных постах в г. Красноярске [4].

Структура ингаляционного риска здоровью населения г. Красноярска. В воздухе г. Красноярска встречается большое количество различных загрязнителей, но на постах наблюдения анализируется далеко не полный перечень этих веществ. С использованием среднегодовых концентраций за 2005 г. для всех этих веществ были рассчитаны показатели HQ и ПНР. В таблице 1 приведены те вещества, значение HQ для которых было больше 1.

Таблица 1

Показатели хронического токсического воздействия загрязнения воздуха на здоровье населения г. Красноярска, 2005 г.

Вещество	Конц., мг/м3	Конц., в долях ПДКсс	Органы мишени	HQ	ПНР на 1000 человек
PM	0,23	1,5	ОД	3,04	11,4
NO 2	0,05	1,25	ОД, КиКО	1,2	4,5
HCl	0,05	0,5	ОД	2,5	9,4
Формальдегид	0,01	3,3	ОД, ОЗ	3,77	14,1
Mn	0,00007	0,07	ОД, ЦНС	1,4	5,24
Cu	0,00004	0,02	ОД	2	7,5
Бензол	0,02	0,2	СК, КиКО, ЦНС	0,73	2,7

Примечание. ОД – органы дыхания; КиКО – крови и кроветворных органов; ЦНС – центральная нервная система; СК – система кровообращения; ОЗ – органы зрения.

Согласно принятой в РФ системе гигиенического нормирования, все эти вещества относятся ко 2-му классу опасности [6], а взвешенные вещества – к 3-му. При этом применяемые для оценки качества атмосферного воздуха в РФ гигиенические критерии ПДКсс превышены лишь для 3 веществ: взвешенные вещества, диоксид азота, формальдегид. Но в терминах теории рисков все приведенные в таблице 1 вещества в концентрациях, наблюдаемых в г. Красноярске, представляют опасность для здоровья населения.

Популяционный неканцерогенный риск ПНР интерпретируется как число дополнительных случаев заболевания от воздействия загрязняющих веществ. Все выделенные для оценки риска вещества воздействуют на органы дыхания. Также наблюдается хроническое действие на центральную нервную систему, кровеносную систему и органы зрения. Согласно проведенным оценкам показателей риска для веществ, обладающих канцерогенным действием [5], приемлемым является только риск от загрязнения свинцом (табл. 2).

Таблица 2

Показатели канцерогенного воздействия загрязнения атмосферного воздуха на здоровье населения г. Красноярска, 2005 г.

Вещество	Конц., мг/м3	SF-фактор наклона, мг/(кг×день))-1	ИКР	ПКР	Локализация [7]
Формальдегид	0,01	0,046	1,5·10-4	138	Верхние дыхательные пути, носоглотка
Бензол	0,02	0,027	1,7·10-4	158	Системы кроветворения
Этилбензол	0,014	0,0039	1,6·10-5	14	Глаза, кожа, легкие, ЦНС
Бенз(а)пирен	3·10-6	3,9	3,8·10-6	3,5	Мочеполовые органы, легкие
Никель	2·10-5	0,84	4,9·10-6	4,5	Легкие
Суммарное воздействие			3,4·10-4	318

ИКР для формальдегида и бензола относится к категории «средний» и допустим только в производственных условиях, а не в воздухе населенных мест. Число дополнительных случаев онкологических заболеваний от загрязнения атмосферного воздуха (ПКР) составляет 318 случаев на все население города (около 1 млн чел.).

Самый большой вклад в уровни неканцерогенного риска вносят формальдегид, взвешенные вещества и хлористый водород, а канцерогенного – бензол и формальдегид.

Характеристика выбросов загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы города Красноярска. Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха в г. Красноярске являются металлургическое производство, ТЭЦ, автотранспорт. Все эти источники, в том числе и алюминиевый завод, расположены в черте города, что приводит к очень высокому уровню загрязнения атмосферного воздуха в жилой застройке.

Начиная с 1998 года, объем выбросов от автотранспорта сравнялся с объемом выбросов от стационарных источников. И к настоящему времени превышает его в 2,5 раза. Основной вклад в выбросы от стационарных источников в 2010 году внесли: ОАО «Красноярский алюминиевый завод» – 45,0%, ООО Красноярские ТЭЦ - 1,2,3, филиалы «Енисейская ТГК (ТГК-13)» – 38,8% [8].

Приоритетными загрязнителями, воздействующими на здоровье населения города, согласно выполненным расчетам, являются хлористый водород, бензол, взвешенные вещества и формальдегид, поэтому наиболее важно проанализировать пути попадания в атмосферу именно этих веществ.

Основными источниками загрязнения атмосферы города взвешенными веществами являются предприятия металлургии, ТЭЦ, котельные, а также множество так называемых неорганизованных источников выбросов: стройплощадки, частный сектор с печным отоплением. Бензол содержится в выбросах нефтехимических и химических производств и выхлопных газах автотранспорта [8]. Основной объем поступления хлороводорода в атмосферу связан с деятельностью предприятий цветной металлургии. Значительная масса пыли поступает от работы ТЭЦ.

Наибольшую опасность представляют высокие уровни формальдегида в атмосферном воздухе города, поскольку это вещество вносит значительный вклад в формирование как канцерогенного, так и неканцерогенного рисков. За последние годы происходит стабильное увеличение концентраций формальдегида во многих городах России. Количество городов, где средние за год концентрации этого вещества превышают ПДК, возросло с 94 до 120 [9].

Высокие концентрации формальдегида не обязательно связаны с выбросами этого вещества, они могут формироваться в атмосфере в результате фотохимических реакций на фоне очень высокого общего загрязнения воздуха города.

Формальдегид является мощным раздражителем глаз, верхних дыхательных путей и кожи. По свидетельству ряда исследований, он также оказывает влияние на центральную нервную систему, вызывая головные боли, усталость и депрессию. Он также потенциально может вызывать астму и астматические приступы как неспецифический раздражитель. Недавние медицинские обследования людей с профессиональным риском позволяют предположить, что формальдегид вызывает рак горла у человека [9].

Анализ временной динамики основных показателей риска. Структура популяционных рисков за период с 2000 по 2010 год не претерпела существенных изменений. На протяжении всего периода приоритетными загрязнителями атмосферного воздуха остаются взвешенные вещества, хлористый водород, бензол и формальдегид (рис. 1).

Популяционный канцерогенный риск в течение этих 10 лет менялся незначительно. Также оставалось почти неизменным количество впервые выявленных новообразований.

Бензол

NO2

5 Mn      В Cu

■ PM        Формальдегид      ■ HCl

Рис. 1. Среднегодовая динамика расчетных показателей ингаляционного риска от загрязнения атмосферного воздуха г. Красноярска

Вклад концентраций взвешенных веществ в уровень неканцерогенного риска уменьшился, что связано со снижением концентраций PM в атмосфере города. Вклад формальдегида и хлористого водорода остается стабильно высоким на протяжении 10 рассматриваемых лет. Но при этом ПНР за период с 2000 по 2010 год увеличился примерно в 2 раза, что связано с ростом концентраций меди и марганца в атмосферном воздухе г. Красноярска.

Риск и заболеваемость населения г. Красноярска. По обобщенным оценкам экспертов ВОЗ, средний удельный вес влияния отдельных факторов на состояние здоровья населения составляет: образ жизни – 49–53%; генетические и биологические факторы – 18–22; окружающая среда – 17–20; состояние здравоохранения – 8–10%. По данным НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН, вклад загрязнения атмосферного воздуха в развитие заболеваемости населения болезнями органов дыхания составляет в зависимости от возраста до 40% [10].

В работе были изучены показатели опасности от загрязнения атмосферного воздуха для отдельных органов-мишеней и сопоставлены с динамикой заболеваемости по соответствующим классам болезней (рис. 2).

Индекс опасности по органам-

СК               КиКО

ЦНС                 периферич. НС иммунитет             репрод система

Болезни К и КО

Болезни ЦНС

Новообразования

Болезни СК

Рис. 2. Индекс опасности хронического токсического воздействия для отдельных органов-мишеней от загрязнения атмосферного воздуха и динамика заболеваемости населения г. Красноярска за период с 2000 по 2010 г.

По абсолютным значениям наибольшее количество заболевших от ингаляционного воздействия по-лютантов наблюдается, безусловно, в классе болезней органов дыхания, потому что их количество превышает число болезней ЦНС в 20 раз. В то время как количество болезней органов дыхания выросло только на 11% за тот же период, HQ для этого класса болезней вырос в 2,3 раза. При этом настораживает негативная тенденция роста количества впервые выявленных болезней ЦНС для жителей г. Красноярска – в 3 раза за последние 10 лет (с 9,6 до 27,4 случаев на 1000 населения) (рис. 2).

В работе также была выполнена оценка вклада загрязнения атмосферного воздуха в показатели заболеваемости для некоторых классов болезней (табл. 3). Для этого использовались рассчитанные показатели ПКР и ПНР, которые интерпретируются как число дополнительных случаев заболевания по определенным классам болезней.

Оценка вклада загрязнения атмосферного воздуха в показатели заболеваемости

Таблица 3

Класс болезней	HQ	ПНР и ПКР, число доп. случаев, на 1000 населения	Численность заболевших впервые, на 1000 населения	Вклад загрязнения воздуха в показатели заболеваемости, %	Коэффициент корреляции
ОД	20,5	76,7	294,8	26	0,69
СК	1,3	4,8	31	16	-0,19
КиКО	2,9	3,9	10,8	36	0,87
ЦНС	3,6	13,5	15,4	88	0,88
Новообразования		0,318	3,36	10	-0,23

Также оценивалась статистическая зависимость (коэффициент корреляции) между изменениями годовых показателей популяционного риска и численностью заболевшего населения г. Красноярска по некоторым классам болезней (с диагнозом, установленным впервые) за период с 2000 по 2010 г.

Сильная корреляционная связь с показателями риска наблюдается для болезней крови и кроветворных органов (анемии, нарушения свертываемости крови и др.) и для заболеваний центральной нервной системы.

Токсическое воздействие на организм человека, сопровождающееся психопатологическими расстройствами, достаточно хорошо известно. При этом поражающие факторы, как правило, действуют не только одномоментно, но и в течение длительного времени, вызывая психогенные и различные экзогенные нарушения. Они наблюдаются (особенно на ранних стадиях) у большого числа людей главным образом в виде различных невротических и неврозоподобных расстройств и психосоматических нарушений. К числу наиболее значимых патогенетических механизмов неспецифических проявлений экологической патологии относят системные васкулиты и токсическую энцефалопатию, а также нарушения иммуногенеза [11].

Заключение. При анализе рисков, как канцерогенных, так и неканцерогенных, выявляются явные негативные тенденции роста суммарных величин ПНР и ПКР для основных загрязнителей атмосферы Красноярска. Значительный вклад в оба вида риска вносит формальдегид, содержание которого в атмосфере города остается стабильно высоким на протяжении не менее 10 последних лет.

Другая сторона ингаляционного риска, которая не оценена в данной работе, связана с тем, что большинство современных горожан проводят в закрытых помещениях от 10 до 23 часов в сутки, из них 10–12 часов – в жилищах. При этом в число приоритетных контаминантов закрытых помещений входят такие вредные вещества, как формальдегид, фенол, свинец, ртуть, хром и другие, а одним из ведущих отрицательных (с эколого-гигиенических позиций) факторов является растущее использование промотходов при производстве строительных материалов. Таким образом, вклад ингаляционного воздействия в состояние здоровья населения промышленных городов может оказаться существенно выше.