Оценка канцерогенного риска влияния выбросов горящих угольных породных отвалов на здоровье населения

doi:

В регионах с развитой добычей угля одной из главных экологических проблем являются горящие углепородные отвалы (УПО). Они представляют собой значительный источник выбросов вредных веществ в атмосферу [1, 2]. Вдыхание этих токсичных соединений, выделяемых при горении терриконов, негативно сказывается на здоровье людей как непосредственно, так и опосредованно [3].

Методология оценки риска представляет собой комплексный инструментарий количественного анализа потенциального ущерба здоровью населения от воздействия промышленных эмиссий.

В контексте превентивной медицины особую значимость приобретает систематическое исследование и регулирование экологически обусловленных рисков здоровью, что составляет одно из приоритетных направлений современной профилактической парадигмы.

Количественная оценка канцерогенного риска (CR) представляет собой фундаментальный инструмент превентивной медицины, направленный на предупреждение долгосрочных неблагоприятных эффектов для здоровья населения. Своевременная идентификация и последующий мониторинг факторов риска создают основу для разработки территориально-специфических профилактических мероприятий, учитывающих региональные особенности распределения канцерогенной нагрузки [4–6].

Горящие углепородные отвалы (УПО) представляют собой доминирующий фактор экологической дестабилизации в регионах интенсивной угледобычи, генерируя значительные объемы токсических эмиссий в атмосферу. Данные техногенные образования, характеризующиеся процессами термической деструкции, формируют устойчивое негативное воздействие на здоровье населения как путем прямой экспозиции, так и через опосредованные механизмы влияния атмосферных поллютантов.

Методология оценки риска выступает ключевым инструментом количественного анализа потенциального ущерба здоровью населения, обусловленного воздействием промышленных выбросов. Приоритетное значение в современной превентивной медицине приобретает комплексная оценка и регулирование рисков, связанных с влиянием разнообразных экологических детерминант на общественное здоровье [7].

В контексте предупреждения долгосрочных негативных эффектов приоритетное значение приобретает количественная оценка канцерогенного риска (CR), позволяющая своевременно идентифицировать потенциальные факторы онкологической опасности и формировать целенаправленные превентивные стратегии.

Дифференцированный территориальный подход к выявлению доминирующих факторов риска служит методологической основой для разработки специфических профилактических мероприятий [8].

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Оценить потенциальные канцерогенные эффекты, обусловленные эмиссией загрязняющих веществ от горящего породного отвала шахты 1– 2 им. Свердлова (г. Свердловск, ЛНР) и их воздействием на здоровье местного населения.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Приоритизация канцерогенных загрязнителей атмосферного воздуха в Свердловске базируется на комплексной оценке мышьяка, никеля, кадмия и свинца. Ранжирование данных поллютантов осуществлялось посредством интегрального анализа их канцерогенного по- тенциала, физико-химических характеристик, масштабов атмосферной эмиссии и количественных показателей содержания в воздушной среде города, включая среднегодовые и пиковые концентрации.

В рамках исследования проведена оценка атмосферного загрязнения путем отбора проб на двух дистанциях относительно подветренной стороны отвала: в пределах первой санитарно-защитной зоны (до 500 м) и второй санитарно-защитной зоны (500–1 000 м).

Демографический анализ за исследуемый период выявил численность населения 5 352 и 82 100 человек в I и II зонах соответственно.

Количественное определение поллютантов осуществлялось согласно методическим указаниям РД 52.04.186-89. Расчет канцерогенного риска приоритетных химических соединений базировался на вычислении среднесуточных нормализованных доз воздействия LADD (мг/кг/сут.) с учетом средней продолжительности жизни, массы тела (70 кг и 70 лет соответственно) и территории мониторинга.

В процессе оценки канцерогенных эффектов производился расчет пожизненного риска с учетом прогнозируемой константности текущих дозовых нагрузок. Количественная характеристика вероятности развития онкопатологии вследствие ингаляционной экспозиции идентифицированных канцерогенов (CR) определялась как произведение среднесуточной пожизненной дозы (LADD) на фактор канцерогенного потенциала (SFi), а популяционный показатель – путем экстраполяции индивидуального риска на численность экспонируемой когорты.

Анализ канцерогенной опасности атмосферных загрязнителей в Свердловске выявил приоритетные токсиканты – мышьяк, никель, кадмий и свинец. Ранжирование осуществлялось на основе комплексной оценки канцерогенного потенциала веществ с учетом их физикохимических характеристик, объемов эмиссии в воздушный бассейн, а также динамики среднегодовых и пиковых концентраций всех идентифицированных в городской атмосфере канцерогенных соединений.

Анализ загрязнения воздушной среды проводился путем отбора максимально разовых проб на различных дистанциях от отвала с учетом розы ветров. Исследуемая территория бы- ла разделена на две зоны: I зона – в пределах нормативной санитарно-защитной зоны (до 500 м) с населением 5 352 человека, II зона – от 500 до 1 000 м с численностью жителей 82 100 человек по состоянию на 2013 г. Количественное определение поллютантов осуществлялось в соответствии с методикой РД 52.04.186-89.

Оценка рисков воздействия факторов окружающей среды проводилась согласно методическим рекомендациям Р 2.1.10.3968-23, регламентирующим порядок анализа экологических детерминант здоровья населения.

В целях определения канцерогенного потенциала приоритетных химических соединений осуществлена калькуляция усредненных суточных экспозиционных доз LADD (мг/кг/сут.) -1 с применением стандартизации по ключевым антропометрическим параметрам: продолжительности жизни (70 лет), массе тела (70 кг), а также территориальному охвату исследуемой зоны.

Оценка канцерогенных эффектов базировалась на расчете пожизненного риска при допущении о сохранении текущих уровней экспозиции. Количественная характеристика индивидуального ингаляционного канцерогенного риска (CR), отражающего вероятность развития онкопатологии при воздействии идентифицированных канцерогенов, определялась произведением среднесуточной пожизненной дозы (LADD) и фактора канцерогенного потенциала (SFi). Популяционный риск устанавливался путем экстраполяции индивидуального показателя на численность экспонируемой популяции.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯИ ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Содержание металлов и мышьяка в атмосферном воздухе двух зон Свердловска приведено в табл. 1.

Атмосферный мониторинг прилегающих к отвалам территорий выявил градиентное распределение поллютантов с максимальными значениями в непосредственной близости от источника эмиссии. В первой зоне зафиксированы превышения среднесуточных предельно допустимых концентраций по свинцу в 3,3 раза и мышьяку в 2,6 раза, во второй – в 2,6 и 1,3 раза соответственно.

Средние суточные дозы экспозиции (LADD) для исследуемых канцерогенных соединений систематизированы и отражены в табл. 2.

Таблица 1

Средние среднесуточные концентрации содержания металлов и мышьяка в атмосферном воздухе г. Свердловска за период 2009–2013 гг.

Вещество	Зона отбора проб	M ± m	Кратность превышения ПДК
Кадмий	Ι	0,00091 ± 0,00006	3,0
	ΙΙ	0,00045 ± 0,00002	1,5
Никель	Ι	0,00100 ± 0,00020	3,3
	ΙΙ	0,00070 ± 0,00020	1,7
Свинец	Ι	0,00100 ± 0,00080	3,3
	ΙΙ	0,00080 ± 0,00020	2,6
Мышьяк	Ι	0,00800 ± 0,00400	2,6
	ΙΙ	0,00400 ± 0,00150	1,3

Таблица 2

Показатели канцерогенного потенциала и величины средних суточных доз влияния канцерогенных веществ на организм человека

Вещество	CAS	Sfi, (мг/кг/сут.) -	Источник	ЕРА	МАИР	LADD (мг/кг/сут.) -1
						Ι зона	ΙΙ зона
Кадмий	7440-43-9	6,3	ATSDR	В1	1	1,14•10-4	5,6•10-5
Никель	7440-02-0	0,84	CalEPA	А	2В	1,26•10-4	8,8•10-5
Свинец	7439-92-1	0,042	С	В2	2В	1,26•10-4	1,0•10-4
Мышьяк	7440-38-2	15	І	А	1	1,0•10-3	5,0•10-4

Идентификация химических веществ и их соединений осуществляется посредством уникального регистрационного номера CAS, в то время как оценка их токсикологических характеристик базируется на комплексе международных классификационных систем. К основополагающим показателям относятся фактор канцерогенного потенциала (Sfi) и интегрированная система оценки рисков (IRIS), дополняемые аналитическими данными Калифорнийского агентства экологического надзора (CalEPA) и материалами

Табличные данные демонстрируют дифференцированные показатели индивидуального канцерогенного риска при ингаляционном воздействии по различным зонам мониторинга Свердловска (табл. 3).

Таблица 3

Показатели индивидуального канцерогенного риска, связанного с загрязнением атмосферного воздуха, по зонам наблюдения г. Свердловска, ×10-6

Загрязнитель	Зона наблюдения
	I		II
	CR, ×10-6	Удельный вес в риске, %	CR, ×10-6	Удельный вес в риске, %
Кадмий	718,2	4,50	355,9	4,50
Никель	105,8	0,67	73,9	0,85
Свинец	5,3	0,03	4,2	0,05
Мышьяк	15 000,0	94,80	7 530,0	94,60
Суммарный канцерогенный риск (ТCR)	15 829,3	100,00	7 964,0	100,00

Территориальное распределение индивидуального канцерогенного риска, обусловленного атмосферным загрязнением, характеризуется значениями в диапазоне 1,5•10-2 – 4,2•10-6, причем ключевым фактором канцерогенной нагрузки выступает мышьяк, составляющий 94,6–94,8 % от общего воздействия в зависимости от дистанции до источников эмиссии. Количественная оценка индивидуального канцерогенного риска по мышьяку достигает критического значения 1,5•10-3, что свидетельствует о высоком уровне потенциальной опасности данного поллютанта.

Выявленные значения индивидуального канцерогенного риска по свинцу, никелю и кадмию, располагаясь в границах приемлемого диапазона, тем не менее демонстрируют тенденцию к превышению фоновых показателей заболеваемости, что обусловливает необходимость систематического мониторинга и потенциального внедрения превентивных мер по минимизации негативного воздействия данных факторов.

В первой зоне наблюдения суммарный канцерогенный риск от воздействия веществ, эмитируемых горящим углепородным отвалом, достигает 1,58•10-2, что в 1,99 раза превышает аналогичный показатель второй зоны (7,96•10-3). Выявленная степень канцерогенного риска, бу- дучи неприемлемой как для производственных объектов, так и для селитебных территорий, требует незамедлительной реализации комплекса мер по его минимизации либо полному устранению в местах проживания населения.

Оценка канцерогенного риска выявила существенное превышение фоновой заболеваемости злокачественными новообразованиями в исследуемых зонах наблюдения. В первой зоне прогнозируется 81,101 дополнительных случаев, во второй – 652,181. При этом наибольший вклад в формирование канцерогенного риска вносит ингаляционное поступление мышьяка, обуславливающее 80,280 и 652,181 случаев в первой и второй зонах соответственно (табл. 4).

Таблица 4

Канцерогены	Зона наблюдения
	I	II
Кадмий	0,227	27,557
Никель	0,566	6,067
Свинец	0,028	0,344
Мышьяк	80,280	618,213
Суммарный риск	81,101	652,181

Показатели популяционного риска (PCR) по зонам наблюдения

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе анализа загрязнения воздушного бассейна Свердловска выявлены приоритетные поллютанты с выраженным канцерогенным потенциалом, поступающие в атмосферу при горении углепородного отвала: соединения мышьяка, кадмия, никеля и свинца, представляющие наибольшую опасность для популяционного здоровья.

Анализ канцерогенного риска для населения, обусловленного загрязнением атмосферного воздуха, выявил существенную вариабельность показателей индивидуального риска (CR) по районам города - от 4,2^10 “ ⁶ до 1,5'10 ’ ².

Доминирующим фактором формирования канцерогенной опасности выступает мышьяк, вклад которого варьирует в диапазоне 94,6– 94,8 % в зависимости от удаленности от эмиссионного источника. Индивидуальный канцерогенный риск по мышьяку классифицируется как высокий (1,5^10-3), тогда как аналогичные показатели для свинца, никеля и кадмия не превышают допустимых значений. Регистрируемые низкие уровни риска по данным поллютантам, сопряженные с тенденцией к повышению фо- новой заболеваемости, требуют систематического мониторинга и потенциального внедрения дополнительных превентивных мероприятий.

Анализ канцерогенной нагрузки выявил существенную дифференциацию рисков между зонами наблюдения: в первой зоне показатель достигает 1,58•10-2, превышая аналогичный параметр второй зоны (7,96•10-3) в 1,99 раза.

Выявленный уровень суммарного канцерогенного риска от выбросов горящего террикона квалифицируется как критический, что диктует необходимость безотлагательной разработки и внедрения комплекса мер по его минимизации на исследуемой территории.

Анализ территориального распределения дополнительных онкологических заболеваний, обусловленных воздействием идентифицированных канцерогенных факторов, выявил существенные различия между зонами наблюдения: в первой зоне зафиксирован 81 случай, во второй – 652 случая сверх фонового уровня. При этом ингаляционное поступление мышьяка характеризуется наибольшим канцерогенным потенциалом, определяя 80 и 618 дополнительных случаев злокачественных новообразований в первой и второй зонах соответственно.

В течение семидесятилетнего периода экологическая обстановка в Свердловске обусловливает превышение фонового уровня онкологи- ческой заболеваемости на 698 случаев, что соответствует дополнительной годовой инцидентности 25,47 случая на 10 тыс. населения.