Ретроспективный гигиенический анализ долговременных изменений содержания бенз(а)пирена в воздушном бассейне городов Донецкого промышленного региона

doi:

Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) являются одними из самых распространенных и опасных загрязнителей атмосферного воздуха [1–3]. В этом многочисленном семействе ксенобиотиков особое, приоритетное место по праву занимает бенз(а)пирен (3,4 бенз(а)пирен, бензоапирен – БП) как наиболее типичный его представитель, определяемый в воздушном бассейне практически повсеместно на всех территориях земного шара, включая Арктику и Антарктиду [4, 5]. Огромное гигиеническое значение данного аэрополлютанта обусловлено, прежде всего, его чрезвычайно высокой токсичностью, наличием у него мутагенного и канцерогенного эффектов, а также выраженной способности к биоаккумуляции [2, 4, 6].

Главным антропогенным источником загрязнения этим веществом атмосферного воздуха абсолютное большинство ученых-гигиенистов считают процесс сгорания (особенно неполного) органического (преимущественно углеводородного) топлива – твердого, жидкого и газообразного [1, 3–5].

По данным Росгидромета и Роспотребнадзора за 2024 г., более 10 % населения Российской Федерации проживает в условиях аномально высокого загрязнения атмосферного воздуха БП [7–11]. Проведенный анализ литературных источников показал, что за последние 20 лет не выявлено серьезных научных работ, посвященных изучению особенностей хронодинамики содержания БП в воздушной среде населенных мест Донбасса.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Установление долговременных закономерностей распределения изучаемого аэрополлю- танта в атмосферном воздухе городов Донецкого промышленного региона для последующего обоснования и разработки профилактических мероприятий по уменьшению его негативного влияния на здоровье населения.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование загрязнения воздушного бассейна БП проведено в пределах конституционно определенной территории Донецкой Народной Республики (ДНР) – в административных границах Донецкой области Украины по состоянию на 01.03.2014 г.: в восьми крупнейших городах с суммарным населением более 2 млн 800 тыс. жителей (60,5 % всего населения и 67,0 % городского населения Донецкой области), в которых осуществлялся мониторинг атмосферных концентраций БП Госкомгидрометом, Министерством охраны окружающей природной среды, Центральной геофизической обсерваторией Государственной службы по чрезвычайным ситуациям Украины, санитарно-эпидемиологической службой Донецкой области (ДНР) и стационарными постами контроля за состоянием атмосферы промышленных предприятий региона – в Донецке, Мариуполе, Макеевке, Горловке, Енакиево, Краматорске, Славянске и Дзержинске.

Период наблюдения за содержанием БП в воздушном бассейне составил 36 лет (1985– 2020 гг.), а его результаты были получены от учреждений, организаций и ведомств, аналогичных вышеперечисленным: в 1985–1991 гг. – Украинской Советской Социалистической Республики (УССР), в 1992–2014 гг. – Республики Украина, в 2015–2020 гг. – ДНР. Рассчитывались среднемноголетние атмосферные концентрации БП (на основе среднесуточных, среднемесячных и среднегодовых) за следующие периоды времени: 1985–1990 гг. (1 период, 6 лет), 1991–2000 гг. (2 период, 10 лет), 2001–2010 гг. (3 период, 10 лет), 2011–2020 гг. (4 период, 10 лет) и за весь 36-летний период наблюдения (1985–2020 гг.).

Объем и структура промышленных выбросов в воздушный бассейн городов Донбасса по отраслям производства оценивалась по данным Госкомстата.

Медико-статистический анализ полученных данных о загрязнении атмосферного воздуха БП проводился в лицензионном статистическом пакете MedStat с расчетом средних величин ( М ), их ошибок ( m ) а также достоверности различий между ними ( t ) по общепринятым методикам [12].

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

На первом этапе исследования была изучена структура атмосферных выбросов загрязняющих веществ в городах Центрального Донбасса по отраслям производства за 36-летний период времени (1985–2020 гг.) с целью установления приоритетных для каждого из них отраслей индустрии и выявления тех городов, в структуре воздушных выбросов которых доминируют или составляют значительный удельный вес предприятия, относящиеся к главным источникам поступления БП и других ПАУ в атмосферный воздух. Итоги этой работы представлены в табл. 1.

Таблица 1

Структура промышленных выбросов в воздушный бассейн городов Донецкого промышленного региона по отраслям производства в 1985-2020 гг. ( M ± т, % ; n = 36)

№ п/п	Наименование городов	Отрасль промышленности
		Угольная	Металлургическая	Химическая и коксохимическая	Энергетика и теплоснабжение	Машиностроение и металлообработка	Строительная и добыча стройматериалов	Транспортная	Прочее
1	Донецк	32,1 ± 6,3	29,2 ± 5,8	19,4 ± 3,5	2,8 ± 0,2	5,3 ± 0,9	1,7 ± 0,2	8,0 ± 0,7	1,5 ± 0,3
2	Мариуполь	–	76,3 ± 8,6	9,2 ± 1,6	1,9 ± 0,3	8,7 ± 0,6	0,5 ± 0,1	3,2 ± 0,4	0,2 ± 0,2
3	Макеевка	45,8 ± 5,2	25,0 ± 3,4	14,3 ± 2,2	2,1 ± 0,3	3,6 ± 0,4	2,1 ± 0,3	4,5 ± 0,5	2,6 ± 0,4
4	Горловка	52,7 ± 8,4	–	25,6 ± 3,5	1,8 ± 0,3	4,2 ± 0,5	8,5 ± 1,5	3,6 ± 0,5	3,6 ± 0,8
5	Енакиево	53,1 ± 4,8	34,3 ± 3,9	10,4 ± 1,3	0,5 ± 0,1	0,6 ± 0,1	0,5 ± 0,08	0,3 ± 0,06	0,3 ± 0,1
6	Краматорск	–	18,0 ± 0,9	–	29,6 ± 2,3	40,8 ± 4,7	10,0 ± 0,9	0,5 ± 0,1	1,1 ± 0,2
7	Славянск	–	–	23,5 ± 2,0	65,8 ± 7,2	4,9 ± 1,1	3,6 ± 0,9	0,4 ± 0,1	1,8 ± 0,3
8	Дзержинск	69,3 ± 8,1	–	17,8 ± 1,6	2,5 ± 0,6	7,4 ± 0,7	1,4 ± 0,2	0,6 ± 0,1	1,0 ± 0,2

Как видно из таблицы, угольная промышленность, связанная с добычей и переработкой, в том числе обогащением каменного угля, доминировала в структуре атмосферных выбросов ксенобиотиков в большинстве (в пяти из восьми) исследованных городов техногенного региона – в Донецке, Макеевке, Енакиево и Дзержинске (32,1–69,3 %), металлургическая (черная металлургия) только в Мариуполе (76,3 ± 8,6 %), энергетика и теплоснабжение – также в единственном городе Донецкого промышленного региона – Славянске (65,8 ± 7,2 %), а машиностроение и металлообработка – в Краматорске (40,8 ± 4,7 %). Остальные (три из семи проанализированных) отрасли производства занимали во всех восьми изученных городах Донбасса вторые и более низкие ранговые места. Наибольший удельный вес среди всех техногенных источников ксено-биотической контаминации атмосферы химическая и коксохимическая отрасли промышленности имели в 1985–2020 гг. в городах Горловка

[1-е место: (25,6 ± 3,5) %], Славянск [2-е место: (23,5 ± 2,0) %], Донецк [3-е место: (19,4 ± 3,5) %], и Дзержинск [4-е место: (17,8 ± 0,6) %].

По данным аналитического обзора литературы [2–8] было установлено, что в настоящее время среди стационарных источников атмосферных выбросов ПАУ, в том числе БП, лидирующие места занимают следующие отрасли промышленности: металлургическая (черная металлургия), химическая и коксохимическая, являющиеся одними из наиболее энергоемких и, как правило, представленные в Донбассе в основном крупными предприятиями с максимальными объемами выбросов ксенобиотиков в воздушный бассейн. В связи с этим изученные города техногенного региона были проран-жированы по показателю суммарного удельного веса вышеуказанных отраслей производства в структуре атмосферных выбросов (табл. 1). Так, на первом месте по данному показателю в 1985–2020 гг. находился Мариуполь (85,5 %), на втором – Донецк (48,6 %), на третьем – Енакиево (44,7 %), на четвертом – Макеевка (39,3 %), на пятом – Горловка (25,6 %), на шестом – Славянск (23,5%), на седьмом – Краматорск (18,0 %) и на последнем, восьмом – Дзержинск (17,8 %). В этом ряду особое внимание обращают на себя первые четыре города (Макеевка, Енакиево, Донецк и Мариуполь), где доля анализируемых источников в валовом стационарном выбросе максимальна и составляет 39,3–85,5 %. Именно эти города, по нашему мнению, имеют наибольший потенциал техногенного загрязнения воз- душного бассейна ПАУ и, в том числе, БП, в то время как наименьший – города, занимающие последние три места – Славянск (6 место: 23,5 %), Краматорск (7 место: 18,0 %) и Дзержинск (8 место: 17,8 %). Итоги ретроспективного изучения содержания БП в атмосферном воздухе городов Центрального Донбасса, представленные в табл. 2, полностью подтвердили наши предположения, основанные на анализе суммарного удельного веса ведущих стационарных источников загрязнения БП воздушного бассейна этих населенных мест.

Таблица 2

№ п/п	Наименование городов	Временные периоды осреднения значений изучаемого показателя (годы)					Ранг
		1985–1990	1991–2000	2001–2010	2011–2020	1985–2020
1	Донецк	12,0 ± 1,0 **	14,6 ± 1,1**	15,3 ± 1,2**	7,4 ± 0,8**	12,3 ± 1,3	2
2	Мариуполь	8,5 ± 0,8**	12,8 ± 0,8**	13,1 ± 1,1	9,0 ± 0,7**	10,9 ± 0,9	1
3	Макеевка	7,8 ± 0,8	11,9 ± 0,9	12,3 ± 1,0	7,0 ± 0,6**	9,8 ± 0,9	3
4	Горловка	4,9 ± 0,5	10,8 ± 1,0	11,7 ± 0,9	6,1 ± 0,5	8,2 ± 0,8	4
5	Енакиево	4,6 ± 0,6	10,5 ± 0,9	12,0 ± 1,1	4,9 ± 0,3	7,9 ± 0,6	5
6	Краматорск	4,4 ± 0,4*	9,8 ± 0,8	11,6 ± 1,0	4,0 ± 0,2*	7,3 ± 0,7	6
7	Славянск	3,9 ± 0,4*	6,5 ± 0,6*	7,3 ± 0,8*	3,1 ± 0,3*	5,1 ± 0,5*	7
8	Дзержинск	3,6 ± 0,4*	5,6 ± 0,5*	6,1 ± 0,6*	2,4 ± 0,2*	4,2 ± 0,8*	8
9	Средне-городской показатель	6,3 ± 0,7	10,2 ± 1,0	11,0 ± 0,9	5,5 ± 0,4	7,8 ± 1,1	-

Примечание. Показатель достоверно (p < 0,05) выше (**) или ниже (*) среднегородского значения

Содержание бенз(а)пирена в атмосферном воздухе городов Донецкого промышленного региона в динамике за период 1985-2020 гг. (нг/м3; M ± m )

Из таблицы можно сделать вывод о том, что за весь исследованный временной промежуток (1985–2020 гг.) максимальное среднемноголетнее содержание БП было зафиксировано в воздушном бассейне двух городов, крупнейших как по численности населения, так и по уровню развития промышленности, в структуре которой доминируют энергоемкие производства, базирующиеся на сжигании больших количеств углеводородного топлива (черная металлургия, химия, коксохимия) – Донецка [1-е место: (12,3 ± 1,3) нг/м³] и Мариуполя [2-е место: (10,9 ± 0,9) нг/м³], где оно достоверно (p < 0,05) и довольно значительно (в 1,4–1,6 раза) превышало среднегородской показатель [(7,8 ± 1,1) нг/м³]. Наименьшие, достоверно (p < 0,05) ниже этого значения, среднемноголетние концентрации изучаемого ПАУ на протяжении всего периода наблюдений (табл. 2) были установлены в атмосферном воздухе сравнительно небольших городов – Славянск [предпоследнее, 7 место: (5,1 ± 0,5) нг/м³] и Дзержинск [последнее, 8 место: (4,2 ± 0,8) нг/м³], среди промышленных предприятий которых отсутствуют производства вышеуказанных отраслей.

При этом, однако, обращает на себя внимание тот факт, что в воздушном бассейне абсолютно всех исследованных городов Донецкого промышленного региона содержание БП во все периоды наблюдения существенно (от 2,4 до 15,3 раза) превышало гигиенический регламент (ПДК сс = 1,0 нг/м³).

Кратность различий между среднемноголетними атмосферными концентрациями БП в городах двух сравниваемых контрастных групп составила 2,1–3,0 раза.

Кроме гигиенической оценки средних за весь 36-летний период наблюдения концентраций БП в воздушном бассейне городов техногенного региона, была изучена динамика данного явления по четырем временным периодам: 1985–1990, 1991–2000, 2001–2010, 2011–2020 гг. Данные табл. 2 позволяют сделать вывод о том, что хронодинамика среднемноголетнего содержания БП в атмосферном воздухе всех проанализированных городов Донбасса характеризуется возрастающей тенденцией (увеличение показателей) с 1985 по 2011 г. и убывающей (уменьшение атмосферных концентраций данного аэрополлютанта) с 2011 по 2020 г.

Это можно объяснить разнонаправленными изменениями промышленного развития в Центральном Донбассе в течение исследуемого временного периода: устойчивый рост производственных мощностей в ведущих отраслях промышленности (угольная, металлургическая, химическая, коксохимическая, машиностроительная, энергетическая, строительная) в советское время (1985–1991 гг.), его резкий, но кратковременный спад в начале 90-х гг. с последующим возобновлением роста в конце 90-х и начале 2000-х вплоть до кризиса 2008-2009 гг., повторное и чрезвычайно существенное снижение промышленного производства, связанное с военнополитическим и социально-экономическим кризисом 2014 г.

Изменение во времени содержания БП в воздушном бассейне различных городов Донецкого промышленного региона имело в изучаемый период свои особенности. Так, атмосферные концентрации данного ксенобиотика в 2011-2020 гг. были выше, чем в 1985-1990 гг., лишь в трех из восьми городов Центрального Донбасса: максимально (темп прироста +24,5 %) -в Горловке, гораздо менее значительно - в Енакиево (+6,5 %) и Мариуполе (+6,0 %).

В остальных индустриально-городских агломерациях произошло снижение анализируемого показателя: в наибольшей степени - в Донецке (-62,2 %) и Дзержинске (-50,0 %), тогда как в Славянске, Макеевке и Краматорске - в значительно меньшей степени (-25,8, -11,4 и -10,0 % соответственно).

Полученные в ходе настоящего исследования данные отражают влияние гигиенических особенностей индустриального развития и основных источников техногенного поступления БП в воздушный бассейн на содержание анализируемого ксенобиотика в атмосфере населенных мест, что согласуется с результатами дру- гих исследователей, отметивших рост атмосферных концентраций БП по мере увеличения количеств сжигаемого углеводородного топлива на промышленных предприятиях и в отопительных системах коммунального хозяйства [2, 4, 6-8, 10].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

• 1.    Наибольший потенциал техногенного загрязнения воздушного бассейна БП установлен в крупнейших индустриально-городских агломерациях Центрального Донбасса, в структуре атмосферных выбросов которых максимальный удельный вес (39,3–85,5 %) принадлежит отраслям производства, базирующимся на сжигании больших количеств углеводородного топлива (черная металлургия, химия, коксохимия).

• 2.    Максимальное содержание БП в 19852020 гг. установлено в воздушном бассейне двух крупнейших городов ДНР - центров металлургической, химической и коксохимической промышленности - Донецка и Мариуполя (12 места; 10,9-12,3 нг/м³), минимальные - в атмосферном воздухе небольших городов Славянск и Дзержинск (7-8 места; 4,2-5,1 нг/м3), где предприятия вышеуказанных отраслей индустрии отсутствуют.

• 3.    Многолетняя (за 36 лет, 1985-2020 гг.) динамика содержания БП в атмосферном воздухе городов Донецкого промышленного региона характеризуется разнонаправленными тенденциями: возрастающей в период с 1985 по 2011 г. и убывающей с 2011 по 2020 г., в целом совпадающими с изменениями индустриального и социально-экономического развития региона.

• 3.    Халиков И.С., Корунов А.О. Особенности изменения содержания бенз(а)пирена в атмосферном воздухе 12-городов-миллионников России. Экологическая химия . 2021;30(6):340–348.

• 4.    Гребенкина А.С., Свидерский Н.Г. Бензапирен как один из факторов загрязнения атмосферного воздуха в городе. Пожарная и техносферная безопасность: проблемы и пути совершенствования. 2020;1(5):197–200.

• 5.    Изместьев С.В., Терешков П.П., Фефелова Е.В., Селефонкина О.А., Сигачева К.С., Кравцова В.А. Содержание бензапирена в атмосферном воздухе и листве в городе Чита. Экологические проблемы промышленных городов: сборник научных трудов по материалам 10-й Международной научно-практической конференции . Саратов, 2021:38–41.

• 6.    Петров И.В. Эколого-гигиеническая оценка загрязнения почвы в районах разработки нефтяных месторождений и состояние здоровья населения (на примере Республики Татарстан): дис. … канд. мед. наук. Казань, 2018. 179 с.

• 7.    Ануфриева А.Ф., Загайнова М.С., Ивлева Т.П., Любушкина Т.М., Смирнова И.В. Ежегодник состояния загрязнения атмосферы в городах на территории России за 2016. СПб.: ФГБУ «Главная геофизическая обсерватория им. А. И. Воейкова», 2017. 228 с.

• 8.    Грязные города России. URL : https://www.o000o.ru/15-samykh-gryaznykh-gorodov-rossii-pootsenkame ko-logov.html (дата обращения: 11.12.2025).

• 9.    Баженов В.В., Варакина Н.С. Мониторинг загрязнения атмосферного воздуха формальдегидом в г. Омске. Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства: материалы 7-й международной научно-технической конференции . Омск, 2017:93–94.

• 10.    Социально-экономическое положение России. Федеральная служба государственной статистики . 2023;3:192–194.

• 11.    Белова Л.И., Чернышёва И.В. К вопросу о формировании общественной системы здравоохранения. Волгоградский научно-медицинский журнал . 2018;1:3–5.

• 12.    Медик В.А., Токмачёв М.С. Руководство по статистике здоровья и здравоохранения. М.: Медицина; 2006. 528 с.

Результаты проведенного исследования позволят в дальнейшем усовершенствовать схему социально-гигиенического мониторинга в Донецком промышленном регионе и разработать принципы и меры по уменьшению техногенного загрязнения БП воздушного бассейна, что в конечном итоге даст возможность снизить канцерогенную нагрузку на популяцию Центрального Донбасса.