Автореферат и диссертация по медицине (14.00.07) на тему:Канцерогенная опасность загрязнения атмосферного воздуха выбросами предприятий атомной и тепловой энергетики

/ / Л.. V,- / с - -У

(

министерство ядратоохранения Не*:юм.жжоп ч^-4|<""< Государственный научный центр РФ - Институт биофизики

На. нравах рукописи

Кошгева Видена Адексеевна

КАШ|]ЕРОГЕННАЯ ОПАСНОСТЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТШЖРН0ГО ВОЗДУХА ВЫБРОСАМИ ПРЕДЯРШГШЙ АТОМНОМ И ТЕПЛОВОМ ЭНЕРГЕТИК! ГСРАВНМТЕЯЬНАЯ 01ЩНКА РИСКОВ)

■ президиум ВАК "Гигиена"

'решение от "" ¡9 Ж т., № ЩМ

присудил ученую деда^юДФЩШ^

п^дше ученой степени

РиЩ

доктора

Начальник уп руления ВАК России

; ичеоких над/к

Научные консультанты; доктор мед, наук, профессор, доктор мед. наук

академик РАМН ггы-н - А,

„ .......... ....... 1 I

/I г1. П « ГЧ - -

Москва - 1998

У

'С'

УД.АОВНЫЕ ОБОЗНАчкНМЯ

АМАД - Активный масс-аяшдинамический диаметр

АЭС: - Атомная электрическая станция

БП - Бенз(а)пирен

ВОЗ - Всемирная Организация Здравоохранения

ГРЭС - Государственная районная электрическая станция

f;ph - Естественные радионуклиды

Щ - Ч""> 1 ••п/ттог, чг

Др — i U - >/• i

МДгДТД - !]' c-VJ:í;!y:Hnj/! У; Hf! i) i

НКЭЭ ■••■ -i/ Ví f-N H,H'H «о^мООИй .¡70 ' ^ДДИаЦИОННОЙ яа.ЩИТн

пдк - Пределе но допустимая концентрация

РЭК - Радиобиологический окшвадент какцерогенности

i'.ií'íií - Средний латентный период

СШЖ - средняя продолжительность жизни

ГШ - Токсические т>яжедь?е металлы

ЧАЭс; - Чернобыль екая АЭП

ЭЭД - Эффективная эквивалентная доен

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

введение .................................................... 7

1. развитие: представлений об опасности основных радиационных и химических компонентов пьшегазоаэрозолъных выбросов

предприятий энергетики для населения (обзор литературы) , , 17

1.1. Эколого-гигиенические проблемы энергетики, работающей на традиционном топливе и канцерогенные факторы воздушной среды ........................................ 17

1.2. Летучая зола и ее токсичность ...............33

1.3. Радиационное воздействие за счет выбросов ТСС,34

1.4. 3.4-0енз(а)тшрен в выбросах ТЭс и атмосфере ......... 44

1.5. Двуокись серы, как загрязнитель атмосферы ........... 60

1.6. Канцерогенная опасность при сочетанием действии ионизирующего излучения и химических загрязнителей атмосферы 68

1.7. Заключение ..... 61

3. материал И методы исследования ...........................................63

3,1, Экспериментальное исследование 63

3.1.1. Объект изучения и методы, использованные при проведении исследований угля, сланца и их

золы ......................................... 63

2.1.2. Экспериментальная модель изучения бластомоге-неза и аппаратурное сопровождение ............ 64

3.1.3. Методика дозированной подачи двуокиси серы в ингадяциенную камеру ......................70

3.1.4. Характеристика изучавшихся веществ и условия их якспозшши при постановке экспериментальных исследований 75

3,1.6, Методы о^ат'^с^ическои обработки данных 79

3.3, Эпидемиологическое исследование 31

3.3.1. Субъекты и объекты изучения 81

2.2.2. Расчет показателей заболеваемости и смертности Вз

ззаВ, Расчет показателей тенденп!-!." ■/< ( .)-""»■ /*■ 1-ма)

темпа г[риро;::'га заболеваешоти и смертности . . , 8о

2.2.4- Компонентный анализ динамики заболеваемости . , 86

3,3„5. Корреляционный анадиз 8?

2.2.6, Метод ''экстраполяции на бесконечность" 88

2.2.7. ,Дисперсионный анализ 89

3, ИЗУЧЕНИЕ СОДЕРЖАНИЙ РАДИОАКТИВНЫХ И ТОКСИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

В ТВЕРДОМ ТОПЛИВЕ М ЧАСТИЦАХ ЛЕТУЧЕЙ ЗОЛЫ ............... 91

3.1. Обоснование выбора объектов исследования ........... 91

з.З, Характеристика изученных ТЭО и используемого ими

топлива 93

3.3. Результаты исследований золы и их обсуждение ....... 98

3.4. Облучение населения, обусловленное выбросами ТЭС . ,.. 107 4. ИЗУЧЕНИЕ КАНЦЕРОГВННОСТЙ ЛЕТУЧЕЙ УГОЛЬНОЙ ЗОЛЫ .......... 113

4,1. Бластомогенез у экспериментальных животных

(мыши и крысы) при воздействии угольной золы ..............113

4=3, Результаты исследования фиброгенной активности частиц летучей угольной золы , .. . . ........

4.3, Яявисимос

резул^'а'! 1 I VI1 ' I 1 п, I и ■ I,-1 н*'11 чмн< ч'чп^ч).

мых концентраций золы

4.4, Гигиеническая оценка блаотомогенной опасности

угольной золы (обсуждение результатов) ............. 186

4,8, Эффекты сочетанного действия летучей угольной золы,

О-"! -Г1,

В1р и ЗОо при их хроническом ингаляционном

поступлении акспериментальным животным ...................170

4,8.], Результаты исследования аффектов сочетанного действия ВТ0; и ЗОр .при их хроническом

ингаляционном поступлении с угольной золой , , 130 4,5,3, Обсуждение результатов 183

4,6., Заключение 1УЗ

оИЗУЧЕНИЕ КАНЦЕРОГ'ЕНН00ТМ СЛАе ь . / . -П. ИЗОЛИРОВАННОМ

г- f I- - I 1 П rill- <

- I ч m »«г г J з г »(I ) J f л -î ju/i f /!-<f I " H 11 ^ J

*- > л Иг-| ft- f II ill, I f r ,|,1-| _ I U- j ч4

легких" , . , . ,..........

5.3. Возникновение злокачественных опухолей легких у мышей в результате ингаляции сланцевой золы, БП

и: нолония-210 ...... ^ ............................. . 201

5.4. Гигиеническая оценка бластомогенной опасности сланцевой золы (обсуждение результатов) ............ 209

5.5. Заключение ......................................... gig

6. МОДИФИЦИРУЮЩЕЕ ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ ШЛИ НА

ИНДУКЦИЮ ОПУХОЛЕЙ ЛЕГКИХ ФИЗИЧЕСКИМИ И ХИМИЧЕСКИШ КАНЦЕРОГЕНАМИ ........................................... 213

6.1. Изучение эффектов сочетанного действия БП и 210Ро при ингаляционном поступлении с пылью (AI2O3), не обладающей фиброгенными свойствами ................. 216

6.2. Эффекты модифицирующего действия БП на бластомоген-ность 210ро при их ингаляционном воздействии ....... 224

Ô.8. Зависимость "доза *10Ро - эффект легочного бластомо-огенеза" на фоне сочетанного ингаляционного поступления с БП ........................................., 230

6.4. Рак легких у мышей в результате длительного вдыхания "чистого" БП 235 6.4.1, Результаты изучения канцерогенеза в легких

после ингаляции различных доз БП ............ 235

6 4.2, Зависимость "доза БП - индукция опухолей

легких" 240

6.4.3. Подходы к гигиенической регламентации БП

(обсуждение результатов) 245

6.5, Зависимость "доза Бй - индукция опухолей легких" в случае его тггятщюнногп поступления с нефиброген-

ным носителем 24У 6.5, Заключение ..........................................................................253

?, изучение канцерогенного риока для ^ за счет

АТМОСФЕРНЫХ ВЫБРОСОВ ОТ УГОЛЬНЫХ ТУО ни Щ-

ЧЕСКОЕ ШХУЖДОВАНИЕ] .................................... 286

?Л. Содержание полей тяжелых металлов и ЕРН в легочной:

ткани населения района воздействия 'ГЭС ..„..,....... '458

7,8, Заболеваемость населения здокачзотвечтьши новообразованиями (в т,ч, раком легких) в районе воздействия 'ГЭС и контрольном районе (КР) ,,,,,,,,,,,,,,„,, 862 ?,8. Смертность от злокачественных новообразований населения, проживающего в районе расположения ТЭО и контрольном районе 877

7,4 Прогнозирование динамики заболеваемости злокачественными новообразованиями = = . .

7,5, Заключение .........................................

8, ЭПИДЕМИОЛОГИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ОНКОЛОГИЧЕСКОЙ -ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ

И СМЕРТНОСТИ НАСЕЛЕНИЯ» ПРОЖИВАКЩЕГО В РАЙОНАХ С ДАВНО РАБОТАЮЩИМИ ТЭС И АЭС! 888

8.1, заболеваемость злокачественными опухолями населения, проживающего в областях воздействия ТЭС и АЭС ...... 889

8.2. Смертность от злокачественных опухолей среди населения , проживающего в областях с ТЭС и АЭС ........ 896

883, Обсуждение результатов онкоэиид^миологических

исследований 296

8.4, Сравнительная оценка канцерогенного риска при воздействии радиации и загрязнения атмосферного воздуха выбросами 'ГЭС 899

8.5. Сравнительная оценка ущерба здоровью от выбросов

ТЭС и АУО 80/

8,6, Заключение ....... . ....................................................818

ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ Si б

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ....................................... 821

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 826

ПРИЛОЖЕНИЯ 361

иВс:ДьНйь Актуадь нооть проблемы,

Известно, пто развитие энергетики в существенной степени определяет экономический и социальный статус общества. Выбор той или иной технологии получения энергии определяется ныне не только технологическими и экономическими достоинствами, но и характером влияния на окружающую среду и здоровье людей.

Энергетика, является в настоящее время и, очевидно, останется г ближайшем будущем, одним из главных источников загрязнения окружающей среды, доля энергетики на органическом топливе в общем топливно-энергетическом балансе планеты составляет ныне более За сче"1 развития ядерной энергетики она снизится, однако ожидается, что мировая добыча, угля к 2020 году возрастет в 4-6 раз Г174Л. Электростанции, работаюшие на ооганимеском топливе, кроме локального загрязнения, способны вызывать глобальные эффекты, таящие опасность для биосферы в целом (парниковый эффект), Тепловые электростанции (тэо) выбрасывают в окружающую среду большое количество токсических веществ - окислов серы и азота, способных вызывать заболевания верхних дыхательных путей, а также мелкодисперсную летучую золу, содержащую естественные радионуклиды и тяжелые металлы (никель, хром, кадмий), которые могут вызывать раковые заболевания. Атомные электрические станции (АЭС), в отличие от тепловых, не имеют многотоннажных выбросов, В атмосферу при работе АЭС удаляются практически только радионуклиды, которые теоретически могут увеличивать риск заболеть раком. При нормальном режиме работы АЭС, этот риок ничтожно мал..

Способность вызывать рак - важное свойство загрязнителей, попадающих в биосферу при работе как аяс, так и тэи, Одна из важных медико-экологических проблем - выявление и уточнение размеров

канцерогенного риска для населения да счет выбросов АЭС и ТЭС. для оценки реаяьной опасности ТЭГ: и Анд. весьма актуальное значение имеет ингьормаиия по состоянию онкозаболеваемости и онкоомерт-ности населения5 проживающего в районах размещения ТЭС и АЭС.

В мировой литературе имеются высказывания, согдгасно которым до 80%. заболеваемости раком легких и .другими формами рака можно отнести за счет экзогенных причин, наибольшее беспокойство вызывает неуклонный рост рака легких, нэблюдахщдйоя в большинстве промышленно-развитых стран 10, 59, 194]. Среди основных причин рака, легких - курение и загрязнение атмосферы. Наблюдающееся возрастание рака легких в значительной мере коррелирует с ростом потребления органического топлива. ДЙДи. Однако блас-

томогенная опасность воздействия присутствующих в атмосфере токсических факторов, в частности, продуктов сгорания органического топлива, изучена недостаточно,, неизвестно, какие компоненты газо-азрозольных выбросов и в какой мере способны вызывать рак легких, Практически отсутствуют характеристики эффектов сочетанного действия основных потенциально опасных канцерогенных факторов, распространенных в атмосфере, включая летучую золу, бенз(а)пирен (Ш), двуокись серы, радионуклиды ингаляционной тропнооти.

В связи с этим представляется важным получить объективную сравнительную характеристику возможных экологических последствий в результате функционирования тех или иных технологий получения энергии, В связи с развитием АЭС и после Чернобыльской аварии особенно актуальным становится вопрос об относительной опасности угольной энергетики и ионизирующей радиации, в частности, сопутствующей работе АЭС.

Цель.......и задачи исследования. Целью настоящей работы было экспериментальное изучение способности атмосферных загрязнений от

'ГЭС, работающих на органическом топливе вызывать опухоли в условиях хронического сочетаняого янгаляпионного поступления в организм лабораторных животных, а также эпидемиологическое изучение онкологической заболеваемости населения, проживающего в зоне распространения выбросов ТЭС и АЭС,

Для достижения этой дели было необходимо решить следующие задачи:

1, Изучить содержание радиоактивных и токсических элементов в твердом органическом топливе и частицах его летучей золы,,

В экспериментах с хронической ингаляционной затравкой лабораторных животных изучить количественные закономерности канцерогенного действия трех загрязнителей атмосферы: БП, сланцевой и угольной золы с установлением зависимостей ! \доза-эффект!! для каждого из них.,

8, Экспериментально изучить и оценить аффекты сочетанного воздействия химических ()нЦ:., двугжиоь серы) и Физических (.пилений--й:Ю) факторов в условиях их ингаляционного поступления с летучей золой (сланцевой и угольной),

4, Экспериментально изучить роль химических компонентов минеральных пьшей (двуокись кремния) как факторов, шруюших эффективность химических и Физических канцерогенов.

о. Провести апидемиологичеокие исследования по изучению десятилетней динамики онкозаболеваемоотм и онкосмертвости населения, проживающего в регионах расположения долго рассд'ающих гэг; и АЭС,, а также шахтеров угольных тахт.

б, провести сравнительную оценку риска, индукции злокачественных опухолей легких иод влиянием реально встречающихся в атмосферном воздухе населенных мест концентраций Ш. летучей золы, из выбросов ТЭС, работающих на органическом топливе и ионизирую-

щей радиации.

Этапы......выполнения.....работы. На первом этапе (1974-1988 гг.) работа ПрОВОДйЛаСЬ В СООТВЕТСТВИИ С 'I г -> »г- «■»•• - 1f> « г »«••) Управления при Минздраве Cil'P, Инсти1"' - >< - ^ ,

(..: ( '.Ь: H И. ¡/[С :.о

результата изучения вагряанекмн окружающей среды крьц ВЦ и ТТМ вблизи ТоС., работающих на твердом органическом топливе (разных видах угля и эстонского сланца); исследовалось содержание радиоактивных и токсических элементов в исходном сырье - твердом органическом топливе (угле) и продуктах его сгорания - летучей золе, а также в атмосферном воздухе и выпадениях, в легочной ткани населения. Проведено 6 параллельных хронических экспериментов (каждый длительностью около 3-х лет) с ингаляционной затравкой белых беспородных мышей Bip сланцевой, угольной золами, р«-»,м»•» генной пылью и их сочетаниями с другими химическими и физическими агентами, Установлены зав ж: имеет и "доза-аффект" для кГц, угольной и сланцевой золы.

На втором этапе (1989-1998 гг.) работа выполнялась в рамках программы по ликвидации последствий Чернобыльской аварии (регистрационный номер 4-11-1) и планов международного научного сотрудничества, где были продолжены экспериментальные ■ о

ингаляционной затравкой, оценены количественные -,»чг.н'1м«-»г,м.....f

канцерогенеза выбросов предприятий энергетики, осуществлена серия онкоэпйдемиологических исследовании.

На третьем этапе З1998-19уЗ гг.) работа была продолжена в рамках НИР N 10СРбУЬи5 по которой было завершены эпидемиологические исследования онкологической заболеваемости и смертности населения, проведена сравнительная оценка рисков канцерогенной опасности загрязнения атмосферного воздуха, выбросами предприятии

- 11 -

атомной и те а.новой энергетики,

Р^У-1 тедоваяия определяется тем,

что полученный комплекс меч I \ экспериментальных и теоретических данных базируется на уникальных экспериментальных исследованиях, в которых агенты вводили животным естественным, ингаляционным, путем, а не интратрахеадшно, как осуществлялось ранее, что позволило впервые показать канцерогенную эффективность угольной и сланцевой золы. Установлены зависимости доза-эффект, позволяющие рассчитывать риск возникновения опухолей легких при различных концентрациях золы в воздухе, В хронических экспериментах обнаружено, что бластомопенные эффекты угольной и сланцевой золы и воздействие ионизирующего альфа-излучения и ВП на легкие, обладают синергизмом, выражающимся в оуммации и потенцировании по показателю злокачественного опухолеобраэования в легких. Обнаруженные эффекты канцерогенных агентов радиационной и химическом природы представляют научный интерес: не только для аспектов защиты человека от выбросов энергетики, но и для полее общей проблемы построения основ гигиенической профилактики рана,

практическая значимость работы и внедрение. Материалы диссертации свидетельствуют в пользу представлений, согласно которым параллелизм между развитием энергетики на органическом топливе и наолюдаемым в большинстве стран мира ростом рака легких., не является случайным, Полученные материалы позволяют приблизитьоя к пониманию причин роста рака легких и дать на основе изученной зависимости доза-эффект количественную оценку роли выбросов угольных ТЗО в атмосферу, результаты проведенных исследований дают оснований ставить вопрос о необходимости гигиенической регламента?щи допустимого содержания золы угля в атмосферном воздухе с учетом ее бластомогенности, а также о необходимости пересмотра шЖ

угольной ныли в воздухе производственных помещений. При этом могут быть использованы полученные нами зависимости, характериаую-\ще эффект частоты индукции опухолей легких от дозы угольной золы и угольной пыли, проникшей в легкие,

Данные, указывающие на синергизм действия радиационных факторов и основных компонентов зольных выбросов ТЭС» следует учитывать при размещении объектов тепловой и ядерной энергетики, Их следует принимать во внимание также при разработке методических основ регламентации сочетанного действия канцерогенных факторов различной природы. Полученные результаты позволили сформулировать ряд выводов и предложить гигиенические рекомендации, которые легли в основу трех Информащонных писем, направленных ведущим заинтересованным и проектным организациям системы Минздрава, Гос-комгидромета, Минэнерго, а также на различные ТЭО.