Оценка влияния выбросов автотранспорта на качество атмосферного воздуха и здоровья населения г. Улан-Удэ

Введение. Приземная атмосфера является одной из наиболее важных жизнеобеспечивающих составляющих природной среды. Загрязнение атмосферы является активным и постоянно воздействующим фактором, оказывающим влияние на состояние окружающей среды и непосредственно на здоровье человека.

Уровень загрязнения атмосферного воздуха тесно взаимосвязан с повышенным содержанием в нем загрязняющих веществ, поступающих от стационарных источников и автотранспорта.

В настоящее время в Российской Федерации отмечен интенсивный рост количества автотранспортных средств, с высокой концентрацией автомобилей в городах. Анализ количественных характеристик выбросов вредных веществ в атмосферу показывает, что в крупных городах выбросы от автотранспорта доходят до 80 %.

Город Улан-Удэ является одним из наиболее загрязненных городов России. В основном загрязнение атмосферного воздуха обусловлено поступлением значительного количества выбросов загрязня- ющих веществ от стационарных источников промышленных предприятий, автотранспорта, а также высокой повторяемостью метеорологических ситуаций, неблагоприятных для рассеивания. Таким образом, в условиях узких городских улиц, плотной многоэтажной застройки, медленного рассеивания поступившие в атмосферу вредные вещества накапливаются в приземном слое атмосферы.

Целью исследования является оценка транспортного потока автомагистралей, количественной характеристики автопарка, оценка влияния выбросов автотранспорта, в частности монооксида углерода, на здоровье населения г. Улан-Удэ.

Методы исследований. Для оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха отработанными газами (концентрация угарного газа) автотранспорта на участках магистральных улиц г. Улан-Удэ использовали метод А. Л. Шаповалова (1990). Для данной расчетной методики требовалось измерение дополнительных показателей на исследуемом участке автомагистрали: относительная влажность воздуха, скорость ветра, уклон дороги. Относительную влажность при положительных температурах окружающей среды определяли психрометрическим гигрометром ВИТ-1, при низких температурах — волосяным гигрометром. Скорость ветра определяли чашечным анемометром, учитывающим охлаждающее действие температуры и движения воздуха. При измерении уклона дороги был использован прибор GLM-80+R60 с функцией эклиметра и дальномера.

Для проведения мониторинговых исследований продольного уклона дороги, скорости ветра, относительной влажности воздуха, интенсивности движения автотранспорта, количественного соотношения по категориям автотранспорта было выбрано 16 автомагистралей.

Для выявления зависимости заболеваемости населения от выбросов автотранспорта были изучены данные амбулаторных карт пациентов поликлиник г. Улан-Удэ. Для выяснения силы и формы взаимосвязи между изучаемыми физиологическими показателями нами обработан цифровой материал по принципу парного корреляционного анализа. Один изучаемый показатель рассматривали как фактор-функцию, другой — как фактор-аргумент. Степень, силу или тесноту корреляционной связи определяли по величине коэффициента корреляции: сильная, или тесная, при коэффициенте корреляции r>0,70; средняя при 0,50

Результаты исследований

В 2010 г. Улан-Удэ выведен из приоритетного списка городов с наибольшим уровнем загрязнения атмосферного воздуха, в который было включено 36 городов РФ с превышением индекса загрязнения атмосферы (ИЗА>14). По данным наблюдений Бурятского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, уровень загрязнения атмосферы в 2010 г. в Улан-Удэ (ИЗА) был равен 12, в 2011- ИЗА 10 (табл. 1).

Динамика индекса загрязнения атмосферы (ИЗА) г. Улан-Удэ в 2003–2013 гг.

Таблица 1

Анализируя Государственные доклады о состоянии и об охране окружающей среды Республики Бурятия с 2003 по 2013 г., мы выявили, что наибольший вклад в суммарные выбросы в атмосферу вносит автотранспорт, что в среднем составляет 50,5 %, в том числе оксида углерода — 69,4 %, оксидов азота — 76,2 %, ЛОС — 84,7 % (табл. 2).

Таблица 2

Средняя доля загрязняющих веществ (%) в выбросах г. Улан-Удэ в 2003–2013 гг.

Выбросы от автотранспорта ежегодно увеличиваются на 11 % от общего количества выбросов вследствие увеличения численности автомобилей. Новые социально-экономические условия в Российской Федерации обусловили повышение потребительского спроса на автомобильный транспорт. В период с 2003 по 2013 г. количество автомобилей в г. Улан-Удэ, по данным Управления ГИБДД МВД по РБ, возросло с 46 311 до 137 499 единиц, т. е. за последние 10 лет количество автомобилей увеличилось в 2,97 раза, из них 25,5 % автомобили сроком эксплуатации менее 5 лет, 31,4 % — от 5 до 10 лет, 43,1 % — более 10 лет (табл. 3).

Анализ автопарка г. Улан-Удэ в 2013 г.

Таблица 3

В целом за два десятилетия, с 1993 по 2013 г., количество автомобилей в автопарке г. Улан-Удэ выросло в 6,3 раза. Поэтому становится очевидным, что за исследуемый период (2003–2013 гг.) выбросы загрязняющих веществ от стационарных источников увеличились лишь на 12,2 %, а от автотранспорта — на 57,2 %.

Всего в состав выбросов автомобилей входит более 200 различных химических веществ. Это продукты неполного сгорания в виде оксида углерода, альдегиды, кетоны, углеводороды, в том числе канцерогенные, водород, перекисные соединения, сажа; продукты термических реакций азота с кислородом, за счет чего образуются оксиды азота; соединения неорганических веществ, которые входят в состав топлива, соединения свинца и других тяжелых металлов, диоксид серы и др.

Для оценки загрязнения атмосферного воздуха автотранспортом проведены расчеты выбросов для оксида углерода (II) согласно методике оценки концентрации окиси углерода [3].

Таблица 3

Сравнительная характеристика концентрации СО по годам

Рис. 1. Концентрация СО (мг/м3) по автомагистралям г. Улан-Удэ в 2003 г.

■ СОср утро

■ СОср день

■ СОср вечер

Рис. 2. Концентрация СО (мг/м3) по автомагистралям г. Улан-Удэ в 2013 г.

Увеличение концентрации монооксида углерода за последние 10 лет способствует увеличению заболеваемости населения г. Улан-Удэ. Наибольшему риску возникновения заболеваний, связанных с загрязнением атмосферного воздуха, подвергаются жители домов, размещенных вдоль улиц с интенсивным движением автотранспорта.

Согласно результатам исследований, рассчитанная нами концентрация угарного газа, поступающего в атмосферный воздух от автотранспорта г. Улан-Удэ, в несколько десятков раз превышает как максимально разовую ПДК, так и среднесуточную. Поэтому интересным представляется изучение биохимических показателей крови, в частности содержание карбоксигемоглобина, являющегося основным индикатором в организме человека в ответ на загрязненность воздуха монооксидом углерода.

Известно, что физиологическая норма карбоксигемоглобина составляет 0,1 до 2,0 %. Согласно нашим исследованиям, уровень карбоксигемоглобина взрослого населения г. Улан-Удэ находится в пределах от 1,7 до 3,5 %, что значительно выше нормативных показателей.

Монооксид углерода оказывает прямое токсическое воздействие на ткани, конкурируя за кислород (О2) в таких тканевых гемопротеинах, как миоглобин, пероксидаза, каталаза, цитохромы, образуя при этом достаточно устойчивое соединение в организме человека — карбоксигемоглобин, который уменьшает кислородную емкость крови. Монооксид углерода обладает более высоким родством к гемоглобину — в 200-250 раз выше, чем кислород [4]. Помимо вытеснения О₂ из оксигемоглобина монооксид углерода изменяет аллостерическую структуру гемоглобина, увеличивая аффинитет гемоглобина к кислороду, то есть затрудняя отдачу кислорода в тканях. Вследствие этого снижается как кислород-транспортная функция крови, так и экстракция кислорода тканями. В результате развивается прогрессирующая гипоксия, которой подвержены в большей степени органы с высоким уровнем метаболизма (мозг, сердце, печень, почки).

При хронической ингаляционной экспозиции монооксида углерода, содержащегося в атмосферном воздухе г. Улан-Удэ, возможно возникновение заболеваний населения болезнями органов дыхания, крови и кроветворных органов, нарушений иммунной системы, нервной системы и возникновение новообразований. По уровню заболеваемости населения болезнями органов дыхания г. Улан-Удэ занимает 1-е место среди территорий Республики Бурятия. Темп прироста заболеваемости болезнями органов дыхания за последние 10 лет в период с 2003 по 2013 г. составил 26,5 % среди всего населения и 57,1 % среди детского населения [1].

При установлении зависимости между уровнем карбоксигемоглобина крови населения и концентрацией угарного газа от автотранспорта в атмосферном воздухе г. Улан-Удэ нами рассчитан коэффициент корреляции, который составляет 0,89, что подтверждает тесную связь между данными показателями. По концентрации угарного газа от автотранспорта в атмосферном воздухе г. Улан-Удэ, которая многократно превышает ПДК, был проведен расчет теоретически возможного увеличения процентного содержания карбоксигемоглобина в крови населения. Согласно расчетам, уровень карбоксигемоглобина населения г. Улан-Удэ в связи с увеличением концентрации монооксида углерода в воздухе может теоретически увеличиться до 17,15 %, что подтверждается тенденцией к увеличению данного показателя в крови населения в настоящее время, как следствие, это будет способствовать нарастанию общей заболеваемости.

Таким образом, специфика загрязнения атмосферы г. Улан-Удэ автотранспортом связана с высоким темпом роста количества автотранспорта, увеличением числа автомобилей с большим сроком эксплуатации, скоплением выхлопных газов в зоне дыхания населения, плотностью застройки городских улиц, низким рассеиванием загрязненного воздуха, низким качеством транспортной инфраструктуры, низкой пропускной способностью автомобильных дорог.

В условиях сложившейся экономической и градостроительной ситуации частичным решением существующей проблемы является создание расчетной методики для определения санитарнозащитных зон автомобильных дорог от жилой застройки и снижения степени заболеваемости жителей г. Улан-Удэ посредством создания зеленых полос вдоль интенсивных автомагистралей, а также разработка ряда санитарно-оздоровительных мероприятий.