Тенденции состояния здоровья детского населения и их связь с основными аэрогенными факторами риска в условиях специфического загрязнения атмосферного воздуха предприятиями металлургического и деревообрабатывающего профиля

Землянова Марина Александровна – доктор медицинских наук, заведующий отделом биохимических и цитогенетических методов диагностики (e-mail: ; тел.: 8 (342) 236-39-30; ORCID: .

Пережогин Алексей Николаевич – заведующий отделом санитарной охраны территории и мониторинга (e-mail: ; тел.: 8 (3952) 24-33-67; ORCID: .

Кольдибекова Юлия Вячеславовна – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник с выполнением обязанностей заведующего лабораторией метаболизма и фармакокинетики отдела биохимических и цитогенетических методов диагностики (e-mail: ; тел.: 8 (342) 237-18-15; ORCID: .

веществами, формирующими особо высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха ряда регионов с обозначенными проблемными отраслями, являются никель, медь, диалюминий триоксид, хром (VI), ароматические углеводороды, фториды и фтористые газообразные соединения (компоненты выбросов предприятий металлургического профиля), а также взвешенные вещества, метанол, фенол и др. (компоненты выбросов деревообрабатывающих предприятий). Перечисленные вещества относятся преимущественно к 1–2-му классу опасности веществ и обладают тропностью воздействия на органы дыхания, сердечно-сосудистую, костную, нервную и эндокринную системы, почки, органы пище-варения1 [8–12].

В ряде субъектов Российской Федерации с размещением предприятий металлургического и деревообрабатывающего профиля заболеваемость населения болезнями органов дыхания обусловлена загрязнением атмосферного воздуха специфическими химическими соединениями, характерными для данных видов производств. К основным территориям с высоким уровнем заболеваний органов дыхания, связанных с аллергической природой и лимфопролиферативными процессами, при аэрогенном воздействии химических факторов перечисленных отраслей промышленности относят Липецкую, Иркутскую, Свердловскую область, Красноярский край и др.2 Вслед за болезнями органов дыхания значительное распространение получили болезни системы кровообращения. Показано, что в селитебных территориях с превышением гигиенических нормативов по содержанию в атмосферном воздухе взвешенных веществ регистрируется достоверно высокий по сравнению с жилыми зонами контрольных районов уровень первичной заболеваемости болезнями сердечно-сосудистой системы в виде функциональных кардиопатий [13]. Желудочнокишечный тракт также является органом-мишенью, особенно в детском возрасте, при загрязнении атмосферного воздуха специфическими химическими веществами. Уровень заболеваемости у детей болезнями органов пищеварения в данных регионах в 2–4 раза выше по сравнению с показателем на территориях без размещения обозначенных промышленных объектов [14]. Так, при воздействии ароматических углеводородов у детей отмечается увеличение частоты встречаемости воспалительно-дистрофических заболеваний желудочно-кишечного тракта в виде хронических гастритов и гастродуоденитов. Такие вещества, как фенол, этилбензол, являются гепатотоксикан- тами, способными напрямую воздействовать на клеточные структуры посредством механизма повреждения мембранного транспорта гепатоцитов, нарушения биологических процессов в клетках печени и освобождения из них собственных метаболитов [15]. В промышленно развитых регионах относительно территорий сравнения наблюдается повышенная частота встречаемости у детского населения заболеваний, связанных с нарушением функций центральной нервной и эндокринной систем [16]. Основным механизмом действия аэротехногенных химических факторов риска на гормональную, нервную и иммунную системы является активация или супрессия гипота-ламо-гипофизарно-надпочечниковой оси, что может приводить к гормональному дисбалансу [17, 18]. Наличие нейроэндокринных влияний на функции иммунной системы связано с возможностью нервной системы прямо или косвенно контролировать секрецию различных гормонов, так же, как и c наличием «обратного» влияния гормонов на нейромедиаторы [18, 19]. При поступлении с атмосферным воздухом ряда химических веществ (хром, свинец, фенол, оксид меди и др.) отмечается повышенный уровень заболеваемости почек. Данные вещества, являясь неф-ротоксикантами, способны воздействовать на паренхиму почек как напрямую, так и опосредованно через изменения гемодинамики, кислотно-основного равновесия внутренней среды [20]. Нарушение функций почек происходит в виде снижения клубочковой фильтрации, угнетения канальцевой реабсорбции, снижения почечного плазмотока3. Анализ заболеваемости детского населения жилой застройки в зоне влияния выбросов одновременного металлургического и деревообрабатывающего производства свидетельствует о повышенном до 2,0 раза уровне первичной заболеваемости детей болезнями костно-мышечной системы относительно среднероссийских показателей [21]. В связи с вышесказанным повышается риск формирования детской инвалидности и снижение качества жизни.

Таким образом, приведенные данные показывают значительную роль химических факторов как компонентов выбросов предприятий металлургического и деревообрабатывающего профиля в загрязнении атмосферного воздуха и ассоциированную с ним повышенную распространенность заболеваний практически по всем основным классам болезней.

Цель исследования – выявление и оценка тенденций нарушений состояния здоровья и их связи с основными аэрогенными факторами риска в условиях специфического загрязнения атмосферного воздуха предприятиями металлургического и деревообрабатывающего профиля.

Материалы и методы. Объектом исследования являлось содержание химических веществ в атмосферном воздухе и показатели первичной заболеваемости детского населения территории с размещением хозяйствующих субъектов металлургического и деревообрабатывающего профиля (территория наблюдения) и территории с отсутствием данных видов производств (территория сравнения).

Отбор и анализ проб атмосферного воздуха на исследуемых территориях в течение 2014–2017 гг. выполняли специалисты Центра гигиены и эпидемиологии в семи точках наблюдения. Оценку полученных результатов проводили на соответствие гигиеническим нормативам, представленных в ГН 2.1.6.3492-17.

Оценка риска здоровью детского населения в условиях хронического воздействия химических факторов с атмосферным воздухом выполнена в соответствии с Р 2.1.10.1920-04 с расчетом показателей коэффициентов и индексов опасности ( HQ , HI ), которые определяли с учетом органов и систем, являющихся критическими при аэрогенном воздействии⁴.

В качестве исходных данных для анализа заболеваемости детского населения использовали данные государственной статистики – форма 12 «Сведения о числе заболеваний, зарегистрированных у пациентов, проживающих в районе обслуживания медицинской организации» за 2014–2018 гг.». Для анализа заболеваемости детского населения территорий наблюдения и сравнения по данным государственной статистической отчетности проводили расчет показателей первичной заболеваемости за каждый анализируемый год, рассчитывали средние значения за период наблюдения (2014–2018 гг.). Данные по показателям заболеваемости приведены в случаях заболеваний на 1000 населения соответствующей возрастной группы. Для характеристики динамики показателей заболеваемости рассчитывали темпы прироста (убыли) показателей в 2018 г. по отношению к 2014 г. (%).

Математическое моделирование в системе «доза химического вещества из атмосферного воздуха – заболеваемость детского населения» выполнено по данным обращаемости за медицинской помощью населением за период 2014–2018 гг.

Результаты и их обсуждение. Гигиеническая оценка качества атмосферного воздуха жилой застройки в зоне осуществления деятельности объектов металлургического и деревообрабатывающего профиля по данным Центра гигиены и эпидемиологии за 2014–2017 гг. показала несоблюдение гигиенических нормативов содержания в атмосферном воздухе алюминия и его соединений (до 2,00 ПДК сс ), взвешенных веществ (до 3,01 ПДК сс ), фенола (до 1,1 ПДК сс ), фтористых газообразных соединений (до 1,7 ПДК сс ) (табл. 1).

В атмосферном воздухе жилой застройки территории сравнения за аналогичный период установлено превышение гигиенических нормативов по взвешенным веществам до 1,2 раза. По алюминию, бензолу, фенолу, марганцу, никелю, хрому, свинцу и его соединениям и фтористым соединениям превышений не установлено.

Оценка неканцерогенного риска развития заболеваний при аэрогенном воздействии химических веществ показала превышение допустимого значения коэффициента опасности ( HQ > 1) для детей группы наблюдения в отношении алюминия и его соединений ( HQ = 5,4), взвешенных веществ ( HQ = 5,3), марганца ( HQ = 1,8), никеля оксида ( HQ = 2,0), фтористых газообразных соединений ( HQ = 1,98) (табл. 2).

Таблица 1

Средние концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе жилой застройки в зоне размещения предприятий металлургического и деревообрабатывающего профиля в точках наблюдения Центра гигиены и эпидемиологии за 2014–2017 гг., доли ПДК сс

Наименование вещества	ПДК сс , мг/м3	2014	2015	2016	2017	Среднее за период 2014–2017 гг.
Алюминий и его соединения	0,01	–	–	2,00	–	2,00
Бензол	0,1	–	–	–	–	–
Взвешенные вещества	0,15	–	–	3,01	–	3,01
Фенол	0,006	0,21	1,50	1,59	–	1,10
Марганец	0,001	–	–	0,07	–	0,07
Метанол	0,5	–	–	0,01	–	0,01
Никель	0,001	–	–	0,03	–	0,03
Свинец	0,0003	–	–	0,33	–	0,33
Фториды неорганические плохо растворимые	0,03	–	–	0,06	–	0,06
Фтористые газообразные соединения	0,005	0,74	1,55	2,89	–	1,73
Хром 6+	0,0015	–	–	0,01	–	0,01

4 Р 2.1.10.1920-04. Руководство по оценке риска здоровью населения при воздействии химических веществ. – М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004. – 143 с.

Таблица 2

Значения коэффициентов ( HQ ) и индексов опасности ( HI ) при хроническом ингаляционном воздействии для детей, проживающих в зоне размещения предприятий металлургического и деревообрабатывающего профиля

№ п/п	Вещество	Коэффициент опасности ( HQ )
		Рн О BQ НН Рн Рн S у нВ 3 о ® 5*	S ^ 2 ° К О S Рн и	1 Рн К	§ Рн О	g §	& °	S С	и т С	CQ 1 к	CQ S
1	Алюминий и его соединения	*	*	5,4	5,4	*	*	*	*	*	5,4
2	Бензол	0,41	0,41	0,41	*	0,41	*	*	*	0,41	*
3	Взвешенные вещества	*	5,3	*	5,3	*	*	*	*	*	*
4	Марганец	*	*	1,8	1,8	*	*	*	*	*	*
5	Никеля оксид	2,0	*	2,0	2,0	*	*	*	*	2,0
6	Свинец и его соединения	0,26	* –	0,26	* –	0,26	0,26	0,26	* –	* –	* –
7	Фенол	* –	0,98	0,98	0,98	* –	* –	0,98	0,98	*	*
8	Фториды плохо растворимые	*	*	*	0,18	*	*	*	*	*	0,18
9	Фтористые газообразные соединения	* –	* –	* –	1,98	* –	* –	* –	* –	* –	1,98
10	Хром (VI)	*	*	*	0,2	*	*	0,2	0,2	*	*
Индекс опасности ( HI )		2,67	6,69	10,86	17,84	0,67	0,26	1,44	1,18	2,41	7,56

П р и м е ч а н и е : * – отмечены вещества, не оказывающие воздействие на критическую систему при данном пути поступления.

В условиях хронического ингаляционного поступления химических веществ установлено превышение допустимого значения индекса опасности для детей в отношении органов дыхания в 17,8 раза, нервной системы – в 10,9 раза, костной и сердечнососудистой системы – в 6,7–7,6 раза, крови и кроветворных органов и иммунной системы – в 2,4–2,7 раза, почек и печени в 1,2–1,4 раза.

При этом основной вклад в недопустимый уровень неканцерогенного риска развития заболеваний составили: со стороны органов дыхания – алюминий (30,2 %), взвешенные вещества (29,7 %), оксид никеля (11,2 %), фтористые газообразные соединения (11,0 %); нервной системы – алюминий (49,7 %), никель (18,4 %), марганец (16,6 %); крови и кроветворных органов – оксид никеля 74,9 %; иммунной системы – оксид никеля (82,9 %); сердечно-сосудистой системы – взвешенные вещества (79,2 %); костной системы – алюминий (71,4 %) и фтористые газообразные соединения (26,2 %). На территории сравнения в рамках оценки хронического аэрогенного воздействия превышений коэффициента опасности по алюминию, марганцу, никелю и фтористым газообразным соединениям не установлено.

Воздействие аэрогенной экспозиции, сформированной повышенным содержанием в атмосферном воздухе компонентов выбросов предприятий металлургического и деревообрабатывающего профиля, может способствовать росту заболеваемости болезнями органов дыхания, пищеварения, костно-мы- шечной системы и соединительной ткани, мочеполовой системы, что подтверждают результаты анализа динамики первичной заболеваемости среди детского населения за 2014–2018 гг. по ряду классов болезней (табл. 3).

В целом за анализируемый период показатели первичной заболеваемости детского населения группы наблюдения менялись незначительно, однако ряд классов заболеваний показывал значительные темпы прироста. Так, прирост показателей первичной заболеваемости детского населения за пять лет установлен для следующих классов болезней: болезни органов пищеварения (118,18 %), болезни костно-мышечной системы и соединительной ткани (43,58 %), болезни мочеполовой системы (44,97 %).

Анализ первичной заболеваемости детского населения в разрезе отдельных нозологий показал, что наибольшие темпы прироста отмечены по: остеопатии и хондропатии (190,06 %); гломерулярным, тубулоинтерстициальным болезням почек, другим болезням почек и мочеточника (71,72 %). Наибольшие темпы убыли отмечены по показателям заболеваемости бронхитом хроническим и неуточненным, эмфиземой (73,33 %); астмой (52,38 %).

Сравнительный анализ первичной заболеваемости показал, что среднее значение первичной заболеваемости детского населения территории наблюдения практически по всем классам болезней выше в 2,2–41,9 раза, чем на территории сравне-

Таблица 3

Сравнение первичной заболеваемости детского (0–14 лет) населения территории зоны влияния субъектов металлургического и деревообрабатывающего профиля в разрезе основных классов болезней за 2014–2018 гг.

Класс болезней (по МКБ-10)	Территория наблюдения		Территория сравнения
	Среднее значение 2014–2018 гг.	Темп прироста к 2014 г., %	Среднее значение 2014–2018 гг.	Темп прироста к 2014 г., %
J00-J99. Болезни органов дыхания	2370,35	-54,97	1094,18	2,1
K00-K93. Болезни органов пищеварения	174,62	118,18	64,78	-47,7
M00-M99. Болезни костно-мышечной системы и соединительной ткани	50,22	43,58	1,2	–
G00-G99. Болезни нервной системы	40,61	-1,09	5,93	179,5
N00-N99. Болезни мочеполовой системы	54,98	44,97	5,60	-100,0
E00-E90. Болезни эндокринной системы, расстройства питания и нарушения обмена веществ	30,84	9,27	–	–

Таблица 4

Параметры моделей зависимости «доза химического вещества из внешней среды – заболеваемость детского населения» (по данным ТФОМС за 2014–2018 гг.)

Класс заболеваний Химическое вещество из атмосферного воздуха Параметры модели b0 b1 F R2 p Болезни органов дыхания Никель –0,023 6938,462 72,2 0,29 0,0001 Болезни нервной систем Свинец –4,639 17177,6 143,2 0,52 0,0001 Марганец –3,058 0,867 19,1 0,16 0,0001 Болезни костно-мышечной системы и соединительной ткани Фтористые газообразные соединения –3,241 71,353 18,3 0,14 0,0001 Болезни мочеполовой системы Свинец –3,094 6078,919 52,9 0,28 0,0001 Фенол –2,824 31,241 70,2 0,31 0,0001 ния. Исключение составили болезни эндокринной системы, по которым у детского населения территории сравнения не зафиксировано ни одного случая болезни.

Результаты математического моделирования зависимости «экспозиция – ответ» у детского населения позволили установить наличие достоверных прямых причинно-следственных связей: повышения уровня заболеваемости в классе «Болезни органов дыхания» и суммарных доз никеля ( R ² = 0,29; b 0 = –0,023; b 1 = 6938,462; р = 0,0001); «Болезни нервной системы» и суммарных доз марганца и свинца ( R ² = 0,16–0,56; –3,058 ≤ b 0 ≥ –4,639; 0,867 ≤ b 1 ≥ 17177,6; р = 0,0001); «Болезни костномышечной системы и соединительной ткани» и суммарных доз фтористых газообразных соединений ( R ² = 0,14; b 0 = –3,241; b 1 = 71,353; р = 0,0001); «Болезни мочеполовой системы» и суммарных доз свинца и фенола» ( R ² = 0,28–0,31; –2,824 ≤ b 0 ≥ –3,094; 31,241 ≤ b 1 ≥ 6078,919; р = 0,0001) (табл. 4).

Выводы. Анализ результатов гигиенической оценки качества атмосферного воздуха и риска развития неканцерогенных эффектов со стороны жизненно важных органов и систем у детей, проживающих в жилой застройке в зоне влияния указанных объектов производства, позволил установить приоритетные химические факторы риска (диалюминий триоксид, взвешенные вещества, фенол и фтористые газообразные соединения), превышающего допустимый уровень до 5,0 раза. Неудовлетворительная гигиеническая ситуация по качеству атмосферного воздуха в жилой застройке может способствовать росту ассоциированной заболеваемости костно-мышечной системы и мочеполовой системы, что подтверждают прирост первичной заболеваемости детского населения по данным классам болезней и достоверные причинно-следственные связи вероятности повышения уровня заболеваемости и суммарных доз химических веществ при аэрогенном воздействии.

Несмотря на отрицательную динамику первичной заболеваемости за анализируемый период, для классов болезней органов дыхания и нервной системы установлена связь повышения уровня заболеваемости с факторами риска (никелем, марганцем и свинцом). Полученные модели зависимости могут свидетельствовать о неблагоприятном прогнозе развития данных заболеваний в последующий период времени.

Таким образом, установленные и параметризи-рованные причинно-следственные связи позволяют прогнозировать у детского населения в зоне экспозиции негативные ответы со стороны критических органов и систем (по классам болезней) для научно обоснованной разработки адекватных мер профилактики, направленных на снижение и предотвращение риск-реализованных негативных последствий со стороны здоровья детского населения регионов с одновременным размещением крупных металлургических и деревообрабатывающих объектов производства.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.