Автореферат и диссертация по медицине (14.02.01) на тему:Характеристика риска для здоровья от выбросов и сбросов в условиях реструктуризации промышленности крупного города

На правах рукописи

Голиков Роман Анатольевич

ХАРАКТЕРИСТИКА РИСКА ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ ОТ ВЫБРОСОВ И СБРОСОВ В УСЛОВИЯХ РЕСТРУКТУРИЗАЦИИ ПРОМЫШЛЕННОСТИ КРУПНОГО ГОРОДА

14.02.01 - гигиена

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

15 ЯНВ 2015

Кемерово -2015

005557252

005557252

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном научном учреждении «Научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний»

Научный руководитель:

доктор медицинских наук Олещенко Анатолий Михайлович

Официальные оппоненты:

Новикова Ирина Игоревна - доктор медицинских наук, профессор, Управление Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Омской области, отдел надзора за условиями воспитания, обучения и питанием населения, начальник отдела.

Мыльникова Инна Владимировна - кандидат медицинских наук, Федеральное государственное бюджетное учреждение «Восточно-Сибирский Научный центр экологии человека» СО РАМН, лаборатория эколого-гигиенических исследований, старший научный сотрудник.

Ведущая организация: Федеральное бюджетное учреждение науки «Новосибирский научно-исследовательский институт гигиены» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Защита состоится «_» _ 2015 г. в _ часов на заседании

диссертационного совета Д 208.035.01 при ГБОУ ВПО КемГМА Минздрава России по адресу: 650029, г. Кемерово, ул. Ворошилова, 22а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГБОУ ВПО КемГМА Минздрава России, на сайте www.kemsma.ru

Автореферат разослан «_»_2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор медицинских наук, профессор

Коськина Елена Владимировна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность и степень разработанности темы исследования

Развитие экологии человека и ее сближение с гигиеной окружающей среды, произошедшее в 80-е годы XX века, явилось важнейшим этапом интеграции наук, изучающих связи между воздействиями факторов окружающей среды и здоровьем населения (Рахманин Ю.А., 2012). Многообразие критериев при оценке состояния здоровья населения и факторов среды обитания определяет задачи по обоснованию интегральных оценок состояния здоровья населения на популяционном уровне. При этом важно рассматривать происходящие негативные изменения в среде обитания с применением новых гигиенических технологий оценки риска для здоровья (Боев В.М., 2009). Оценка риска для здоровья является международно признанным научным инструментом для разработки оптимальных решений по управлению качеством окружающей среды и состоянием здоровья населения. Сложившаяся ситуация с загрязнением окружающей среды и состоянием здоровья населения в РФ, неэффективность и недостаточная эколого-гигиеническая обоснованность природоохранных мероприятий, разрабатываемых без количественных критериев ущерба для здоровья населения, недостижимость некоторых гигиенических нормативов требуют переноса акцентов с проблем эколого-гигиенического нормирования на количественную оценку риска для здоровья населения. Отечественная наука и международное сообщество используют такие показатели медико-социального ущерба, как число преждевременных дополнительных случаев смерти от сердечно-сосудистых и респираторных, а также онкологических заболеваний (Рахманин Ю.А, и соавт., 2006).

Атмосферный воздух является сегодня ведущим объектом окружающей среды, с которым связана наибольшая часть всех рисков здоровью от воздействия факторов окружающей среды. Для корректной оценки ущербов от этого фактора необходимо: радикальное изменение системы мониторинга воздушных загрязнений; приближение ее к международным требованиям; гармонизация нормативной базы, которая пока как по структуре нормативов, так и по их. значениям существенно отличается от рекомендаций международных организаций. При наличии в РФ и СНГ большого числа нормативов ПДК имеет смысл использовать их для оценки риска неспецифических эффектов, возникающих у населения. Проблемой остается

несоответствие между гигиеническими нормативами и критериями оценки риска, используемыми в ведущих странах мира (Новиков С.М. и соавт., 2007, 2009). Представляется целесообразным отказаться от регламентирования каждого из аэрогенных факторов в отдельности и перейти к нормированию наиболее часто встречающихся в воздушном бассейне комбинаций ведущих факторов, которых, очевидно, не так много (Катульский Ю.Н., 2006). Степень загрязнения атмосферы зависит от количества выбросов вредных веществ и их химического состава, от высоты, на которой осуществляются выбросы, и от метеорологических условий, определяющих перенос, рассеивание и превращение выбрасываемых веществ. Техногенные выбросы от промышленных источников и транспорта больших городов распространяются на значительные площади, являясь причиной загрязнения прилегающих территорий. Обеспечение нормальной с эколого-гигиенических позиций среды обитания требует постоянного совершенствования организационных, правовых, научных и инженерных мер, а также гибкой системы управления их реализацией (Щербо А.П. и соавт., 2008). Реформирование экономики России привело в ряде регионов к увеличению давления на окружающую среду, что связано с приоритетом принципа получения максимальных прибылей в условиях экстенсивного метода использования природных ресурсов. Наиболее критическое положение сложилось в городах с металлургической промышленностью, в которых загрязнение окружающей среды и экологический риск находятся на высоком уровне из-за несовершенства применяемых технологий, износа оборудования, низкой эффективности очистных сооружений (Суржиков Д.В., Суржиков В.Д., 2007).

В настоящее, время при использовании концепции риска в российских условиях недостаточно разработаны ■ методы количественной оценки потенциальной опасности от уровней воздействия ряда аэрогенных примесей, в частности озона, недостаточно унифицированы практические методы управления риском в системе эколого-гигиенического мониторинга. Накопление информации о механизме и степени влияния факторов окружающей среды на здоровье населения, количественное описание существующих закономерностей в системе «окружающая среда — здоровье» могут позволить оптимизировать разработку и реализацию природоохранных мероприятий. Актуальным является поиск информативных апостериорных показателей, характеризующих влияние на здоровье человека изучаемых уровней априорного эколого-гигиенического риска. Остаётся актуальным

изучение количественных зависимостей показателей здоровья от комбинированного и комплексного воздействия на организм человека многокомпонентного загрязнения окружающей среды в районах размещения промышленных комплексов металлургии и теплоэнергетики с использованием, как расчетных концентраций вредных примесей, так и натурных показателей загрязнения. Перечисленные нерешенные вопросы определили актуальность настоящего исследования.

Цель исследования

Оценка риска для здоровья населения промышленного центра Западной Сибири (г. Новокузнецка) от выбросов и сбросов с использованием данных системы эколого-гигиенического мониторинга.

В соответствии с целью в диссертационной работе решались следующие задачи исследования:

1. Дать эколого-гигиеническую характеристику загрязнения атмосферного воздуха и питьевой воды г. Новокузнецка в условиях реструктуризации промышленного производства с использованием натурных данных лабораторий эколого-гигиенического мониторинга.

2. Изучить регрессионные зависимости между натурными концентрациями озона, других загрязнителей атмосферного воздуха и заболеваемостью населения.

3. Провести оценку риска для здоровья населения, связанного с расчетными (по моделям рассеяния) концентрациями атмосферных примесей, с ранжированием территории по уровню аэрогенной опасности.

4. Дать характеристику риска, имплицированного с загрязнением питьевой воды промышленного центра.

5. Разработать алгоритм внедрения оценки эколого-гигиенического риска в систему деятельности промышленных предприятий, направленный на научно обоснованное снижение техногенных выбросов и сбросов, минимизацию аэрогенной и воднообусловленной опасности для населения.

Научная новизна

Проведена оценка рисков хронической интоксикации, немедленного действия для населения г. Новокузнецка с выделением удельного веса каждого загрязнителя воздушного бассейна. Впервые в промышленном центре Сибири получены данные индексов сезонности концентраций озона, прочих примесей атмосферного воздуха, а также индексы опасности выбросов загрязняющих веществ в приземный слой атмосферы. Получены регрессионные уравнения

между концентрациями озона, прочих загрязнителей атмосферного воздуха и заболеваемостью населения. Установлены коэффициенты эластичности, характеризующие возрастание уровня заболеваемости населения при увеличении концентраций атмосферных примесей. Установлены уровни риска, связанного с загрязнением питьевой воды в промышленном центре. Определены приоритетные водные загрязнители, вносящие основной вклад как в канцерогенный риск, так и в риск хронической интоксикации населения.

Проведен анализ рассеяния вредных выбросов в воздушном бассейне г. Новокузнецка, отходящих от крупных предприятий теплоэнергетического, металлургического и строительного комплексов, с оценкой риска дополнительной заболеваемости населения и ранжированием селитебных зон по уровню опасности. Предложен комплекс мер по экологической оптимизации состояния воздушного бассейна и модель внедрения оценки риска для здоровья в систему работы промышленного предприятия.

Теоретическая и практическая значимость

Впервые в крупном центре металлургической промышленности установлены уровни опасности для здоровья населения, связанные с присутствием в атмосферном воздухе озона. Проведена оценка экономической эффективности программы атмосфероохранных мероприятий в г. Новокузнецке, установлены вклады выбросов наиболее крупных промышленных предприятий в концентрации аэрогенных примесей, имплицирующие потенциальный риск для здоровья населения. Выполнена эколого-гигиеническая характеристика сложившегося на текущий момент времени загрязнения воздушного бассейна и водной среды промышленного города. Предложены механизмы управления качеством окружающей среды, основанные на концепции риска. Разработан алгоритм оценки риска для крупного промышленного предприятия.

Методология и методы исследования

Для достижения поставленной цели проведено комплексное исследование по оценке риска, включающее в себя применение гигиенических, статистических и экономических методов исследования.

Положения, выносимые на защиту:

1. Несмотря на реструктуризацию производства, промышленный комплекс г. Новокузнецка остается ведущим источником загрязнения атмосферного воздуха и питьевой воды, значения некоторых компонент которого превышают гигиенические нормативы.

2. Низкое качество окружающей городской среды формирует ингаляционный и водноассоциированный риски для здоровья населения, превышающие приемлемые уровни: хронической интоксикации, немедленного действия, канцерогенный.

3. Показатель заболеваемости населения характеризуется положительной регрессионной зависимостью с концентрациями ряда атмосферных примесей: озона, взвешенных веществ, диоксида серы, сероводорода. Разработанный алгоритм внедрения оценки риска в систему деятельности промышленных предприятий с блоком моделирования в системе «загрязнение окружающей среды — здоровье населения» повышает доказательность и обоснованность в разработке управляющих решений, направленных на минимизацию негативного влияния вредных примесей.

Степень достоверности и апробации результатов

О достоверности результатов диссертационного исследования свидетельствует достаточно представительная выборка, использования современных статистических программ и программы расчета рассеивания вредных веществ в атмосферном воздухе, непосредственного участия соискателя в получении данных.

Материалы диссертации доложены и обсуждены на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Окружающая среда и здоровье населения» (Иркутск, 2011);- международной научно-практической конференции «Медицинская экология: современное состояние, проблемы и перспективы» (Туркестан, Республика Казахстан, 2011); Всероссийской научно-практической конференции «Опыт использования методологии оценки риска здоровью населения для обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия» (Ангарск, 2012); научно-практической конференции с международным участием «Гигиенические аспекты охраны окружающей среды, укрепление здоровья и благополучие населения — приоритетные направления здравоохранения Узбекистана» (Ташкент, 2014).

Внедрение результатов исследования

Материалы исследования внедрены в деятельность учреждений ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Кемеровской области (акт внедрения от 19.06.2014 г.) и в учебный процесс на профильных гигиенических кафедрах ГБОУ ВПО «Кемеровская государственная медицинская академия» Минздрава России (акт внедрения от 2.09.2014 г.)

Публикации

По теме диссертации опубликовано 16 научных работ, в том числе 2 статьи в изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией РФ.

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 138 страницах, состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, двух глав собственных исследований, заключения, выводов, рекомендаций, списка литературы и трех приложений. Диссертация содержит 29 таблиц, иллюстрирована 6 рисунками. Библиографический указатель включает 201 источник, в том числе 46 публикаций зарубежных авторов.

Личный вклад автора

Все исследования проводились лично автором. Автор составил программу исследования, осуществил сбор и анализ первичной документации, статистически обработал данные, интерпретировал результаты исследования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы, методы и объем исследований

Исследование выполнено в г. Новокузнецке, являющимся крупным центром металлургической и теплоэнергетической промышленности Западной Сибири.

Для получения информации о фактическом содержании вредных веществ в воздушном бассейне г. Новокузнецка была собрана и проанализирована документация лаборатории по мониторингу загрязнения окружающей среды Новокузнецкой Гидрометеообсерватории за период 2004-2011 гг., включающая 405700 определений концентрации атмосферной примеси. Данная лаборатория ведет ежедневный отбор проб на 8 стационарных пунктах, расположенных в различных районах города. С целью верификации риска были получены данные об общей заболеваемости населения (как впервые зарегистрированные, так и повторные случаи болезненности) на основе информации персонифицированной базы данных «Заболеваемость, форма 025-2/у» Кустового медицинского информационно-аналитического центра г. Новокузнецка. На территории Центрального района г. Новокузнецка была выбрана селитебная зона радиусом 2 км. Данная селитебная зона включает в себя 157 домов, в которых проживает 25243 жителя. Из базы данных «Заболеваемость» были выбраны те случаи обращения к врачу, которые были

зафиксированы среди жителей выделенной зоны. Всего зафиксировано 172179 случаев обращения к врачу за 5 лет. Для оценки риска, связанного с загрязнением атмосферного воздуха, проанализированы данные лаборатории экологического мониторинга воздушной среды Новокузнецкого филиала-института Кемеровского государственного университета (НФИ КемГУ), включающие 12510 определений концентрации примеси в воздухе Центрального района города.

Для получения информации о количестве и структуре атмосферных выбросов проведен анализ данных отчетных форм, представляемых промышленными предприятиями в Комитет охраны окружающей природной среды и природных ресурсов администрации г. Новокузнецка. Устанавливался удельный вес отраслей промышленности в выбросах основных токсичных веществ, а также индекс сравнительной опасности выбросов. Индекс сравнительной опасности выбросов (по неканцерогенным эффектам) определялся в соответствии с функциональными зависимостями (Онищенко Г.Г. и соавт., 2002). Эти показатели позволяют провести идентификацию основных источников опасности и выделить наиболее опасные (приоритетные) вещества для оценки риска.

Для оценки динамики выбросов загрязняющих веществ в воздушный бассейн г. Новокузнецка определялись следующие показатели: средние уровни рядов динамики выбросов; их средние абсолютные изменения, средние темпы прироста или убыли; ранговые коэффициенты корреляции рядов динамики, их коэффициенты колеблемости и автокорреляции отклонений от тренда.

В качестве показателей, характеризующих загрязнение атмосферного воздуха были использованы кратность превышения ПДК и комплексный показатель загрязнения воздуха Р (Пинигин М.А. и соавт., 1981). Для расчета эффектов, связанных с длительным (хроническим) воздействием веществ, загрязняющих воздух, использовалась информация об их осредненных (за несколько лет) концентрациях.

В количественном отношении риск выражался в величинах, колеблющихся от 0 до 1 (выше единицы значения данных типов риска быть не может). Риск хронической интоксикации и риск немедленного действия определялся в соответствии с функциональными зависимостями (Щербо А.П., 2002; Киселев А.В. и соавт., 2005).

Приемлемые значения риска хронической интоксикации - 0,02 (в долях единицы), риска немедленного действия - 0,05.

Для установления зависимости между состоянием здоровья населения и концентрациями загрязняющих веществ в воздушном бассейне были использованы методы множественного регрессионного анализа (Колемаев В.А., Калинина В.Н., 2000; Айвазян С.А., Мхитарян B.C., 2001; Глинский В.В., Ионин В.Г., 2002).

Оценка риска, связанного с расчетными концентрациями атмосферных примесей, проводилась на основе расчетов максимальных и среднегодовых концентраций с использованием унифицированной программы расчета загрязнения атмосферы «Эколог» (вариант «Базовый», версия 3.0).

С помощью вышеизложенных подходов была проведена качественная и количественная характеристика риска, устанавливалось количественное влияние атмосферных загрязнений на заболеваемость населения, выделялись приоритетные вещества и источники загрязнения для последующего управления риском.

РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Собственная сырьевая база по добыче полезных ископаемых обусловила на юге Кузбасса преобладание отраслей металлургической и угольной промышленности. ' В промышленный комплекс г. Новокузнецка входят металлургический комбинат полного цикла, заводы черной и цветной металлургии, предприятия угольной, строительной и пищевой промышленности, угольные шахты, три теплоэлектростанции.

Фактором, способствующим концентрации атмосферных примесей в воздушном бассейне города, являются климатические характеристики местности. При северных и северо-восточных направлениях ветра выбросы предприятий достигают центральной селитебной части города.

Фактором, оказывающим прямое влияние на степень загрязнения атмосферы города, является скорость ветра. Увеличение шероховатости городской территории, по сравнению с загородной местностью, приводит к заметному уменьшению там скорости ветра. Значительные уровни загрязнения атмосферного воздуха города формируются при застоях воздуха, т.е. при ситуации, когда инверсии температуры сочетаются со штилевой погодой.

Загрязнение воздушного бассейна города обусловливается выбросами высоких источников предприятий металлургической и теплоэнергетической промышленности. Также в воздушный бассейн поступают выбросы из невысоких труб котельных, линейных источников, выбросы от автомобильных и железнодорожных источников.

С целью идентификации аэрогенной опасности была проанализирована динамика поступления загрязняющих веществ от стационарных источников в воздушный бассейн города (таблица 1).

Рассчитаны линейные тренды динамики выбросов, Отрицательные коэффициенты регрессии в уравнениях трендов динамики характеризуют тенденцию к снижению валовых выбросов и выбросов взвешенных частиц, диоксида серы, диоксида азота, оксида углерода, цианистого и фтористого водорода, гидросульфида, метана, аммиака и фенола. Статистически значимые показатели корреляции, определенные по рангам значений выбросов загрязняющих веществ и установленные в пределах от 0,64 до 0,99 (по модулю), характеризуют устойчивую тенденцию динамики снижения выбросов.

Таблица 1 - Средние показатели динамики выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников в атмосферу г. Новокузнецка (в тыс. тонн/год)

Наименование загрязняющего вещества Средний уровень выбросов, тыс. тонн/год Среднее абсолютное изменение, тыс. тонн/год Средний темп прироста или убыли, %

Валовые выбросы 412,96 -17,45 -4,27

Взвешенные вещества 50,68 -3,58 -7,14

Диоксид азота 20,35 -1,08 -4,86

■ Диоксид серы 40,28 -1,18 -3,19

Оксид углерода 252,76 -9,83 -3,92

Фтористый водород 0,96 -0,03 -3,33

Сероводород 0,275 -0,03 -10,24

Фенол 0,242 -0,015 -6,06

Сажа 0,85 0,06 7,68

Аммиак 0,75 -0,071 -8,54

Метан 42,07 -1,6 -3,95

Низкими значениями коэффициентов колеблемости характеризуются выбросы в атмосферный воздух города взвешенных частиц, оксида углерода, диоксида серы, диоксида азота, фенола, метана и цианистого водорода; значения коэффициентов колеблемости динамики выбросов данных загрязнителей установлены на уровне ниже 10%. Средней колеблемостью характеризуются выбросы аммиака, фтористого водорода и гидросульфида, показатели колеблемости динамики этих загрязняющих веществ определены в границах от 10,82% до 15,48%. Выбросы сажи в воздушный бассейн города от стационарных источников отмечаются положительным значением коэффициента регрессии трендового уравнения, что характеризует тенденцию повышения уровня выбросов этой примеси. Динамика выбросов сажи характеризуется высоким положительным значением коэффициента ранговой корреляции (2=0,76) и высоким значением показателя колеблемости (16,46%).

Индексы сравнительной опасности выбросов вредных веществ в воздушный бассейн г. Новокузнецка от стационарных источников приведены в таблице 2. Индекс сравнительной опасности, исчисленный по показателям выбросов 9 загрязняющих веществ, определен как 731491,6.

Таблица 2 - Индексы опасности выбросов загрязняющих веществ в воздушный бассейн г. Новокузнецка от точечных и линейных стационарных источников

Примесь Индекс сравнительной опасности выбросов Удельный вес в суммарном индексе опасности выбросов, %

Взвешенные вещества 286809 39,21

Диоксид азота 107654 14,72

Диоксид серы 224482 30,69

Оксид углерода 14964 2,05

Фтористый водород 59920 8,19

Сероводород 15456 2,11

Фенол 13586 1,86

Сажа 4615,5 0,63

Аммиак 4005,1 0,55

Суммарно 731491,6 100,0

В результате предварительного ранжирования загрязняющих веществ установлено, что наибольшую потенциальную угрозу для населения

представляют выбросы от стационарных источников взвешенных веществ (удельный вес в суммарном индексе опасности атмосферных примесей -39,21%), диоксида серы (удельный вес 30,69%), диоксида азота (14,72%) и фтористого водорода (8,19%).

Проведенная эколого-гигиеническая оценка показала, что степень загрязнения атмосферного воздуха г. Новокузнецка опасная, в воздушном бассейне присутствуют как традиционные загрязнители (взвешенные вещества, оксид углерода, диоксид азота), так и специфические (фенол, фтористый водород, аммиак).

В исследовании рассмотрена оценка риска хронической интоксикации — вероятность получения заболевания хронического характера, обусловленное длительным воздействием химических веществ, содержащихся в атмосферном воздухе, и риска немедленного действия - вероятное число дополнительных рефлекторных реакций (ощущение раздражения, неприятные запахи), связанное с достижением концентрациями атмосферных загрязнителей максимальных значений. Для этого по осредненным натурным концентрациям дана оценка риска от таких химических загрязнителей, как: взвешенные вещества, оксид азота, диоксид азота, диоксид серы, озон, оксид углерода, аммиак, сероводород. Также оценивалось вероятное регрессионное увеличение общей заболеваемости населения выбранной селитебной зоны Центрального района г. Новокузнецка, имплицированное увеличением уровня загрязнения воздушного бассейна.

Получены взвешенные индексы сезонности, а также коэффициенты сезонной колеблемости, концентраций рассматриваемых загрязнителей атмосферного воздуха (таблица 3). Установлено, что максимальный уровень концентрации озона достигается в весенний период, что связано с высоким притоком солнечной радиации, в том числе и ультрафиолетовой, а также с наиболее интенсивным переносом озона из стратосферы в это время года. Взвешенные индексы сезонности, установленные по средним концентрациям озона для каждого периода года, составили в зимний период 125,1 %, в весенний - 160,3 %, в летний - 93,6 %, осенний - 50,7 %. Коэффициент сезонной колеблемости по средним концентрациям озона составил 43,86 % (> 20%), что говорит о высокой степени сезонной колеблемости.

Таблица 3 - Взвешенные индексы сезонности и коэффициенты сезонной колеблемости (%) концентраций озона и других примесей в атмосферном воздухе Центрального района г. Новокузнецка

Примесь Индексы сезонности по периодам года Коэффициент сезонной колеблемости

■Зимний Весенний Летний Осенний

Взвешенные вещества 0,864 0,496 1,177 0,903 38,12

Оксид азота 1,677 0,862 1,161 0,926 38,74

Диоксид азота 1,099 0,982 1,198 0,712 19,01

Диоксид серы 0,989 1,022 1,241 0,909 13,75

Озон 1,251 1,603 0,936 0,507 43,86

Оксид углерода 1,257 0,846 0,925 1,061 16,81

Аммиак 1,244 0,913 1,008 0,871 15,37

Тенденции увеличения уровня загрязнения воздушного бассейна по сезонам года различными ингредиентами проявляют весьма существенное разнообразие. Наиболее характерно увеличение концентраций ряда атмосферных примесей в зимний период, что связано с дополнительной нагрузкой на отопительную систему, и в летний период, что объясняется преобладанием погодных условий, характеризующихся штилем и слабым ветром (таблица 4).

Таблица 4 - Средние концентрации атмосферных примесей, выраженные в кратностях превышения среднесуточной ПДК, и риск хронической интоксикации, связанный с загрязнением атмосферного воздуха

Примесь Средние концентрации Риск хронической интоксикации, доли единицы

Взвешенные вещества 1,24 0,047

Оксид азота 0,69 0,026

Диоксид азота 0,76 0,022

Диоксид серы 0,42 0,016

Озон 1,27 0,029

Оксид углерода 0,76 0,043

Аммиак 0,41 0,024

Сероводород 4,20* 0,115

Суммарно - 0,283

Примечание: * - по сероводороду приведена кратность превышения референтной концентрации для хронического ингаляционного воздействия.

Высокой сезонной колеблемостью отличается загрязнение атмосферного воздуха взвешенными веществами (коэффициент сезонной колеблемости 38,12% > 20%) и оксидом азота (38,74% > 20%).

За рассматриваемый период средняя концентрация взвешенных веществ в воздушном бассейне превышала гигиенический норматив в 1,24 раза, озона - в 1,27 раза. Средняя концентрация оксида азота находилась на уровне 0,69 среднесуточной ПДК, диоксида азота - 0,76 ПДКСС, диоксида серы - 0,42 ПДКСС, оксида углерода - 0,76 ПДКСС, аммиака - 0,41 ПДКСС (табл. 4).

Высокий уровень риска определяется риском, имплицированным с сероводородом. Риск, тесно связанный с взвешенными веществами и оксидом углерода, составляет, соответственно, 34,53% и 5,81% от максимально возможного (суммарного).

Верификация риска для здоровья населения была проведена на основе регрессионных соотношений между показателями загрязнения атмосферного воздуха и общей заболеваемости населения. Поскольку многие симптомы и жалобы могут возникнуть не сразу, а через некоторое время, но не более через месяц, необходимо было проанализировать наличие взаимосвязи между концентрацией веществ в прошлом месяце и болезненностью в текущем месяце (то есть с лагом, равным единице).

Всего было построено 4 регрессионные модели. В качестве объясняющих результативный признак факторов в 1-ой модели были использованы среднемесячные концентрации 8 атмосферных примесей (8 факторов). Во 2-ой модели использовались среднемесячные и максимальные (за месяц) лагированные концентрации (16 факторов). В 3-й модели применялись среднемесячные текущие и лагированные концентрации, а также максимальные за текущий месяц (24 фактора); 4-ая - факторами служили среднемесячные и максимальные (за месяц) концентрации как текущие, так и лагированные (32 фактора). Степень связи между результативным признаком и включенными в модель факторами загрязнения является сильной по 3 моделям. От 16,9% до 67,4% (в зависимости от рассматриваемой регрессионной модели) дисперсии общей заболеваемости имплицировано с факторами загрязнения атмосферного воздуха. Значения Б-критерия свидетельствуют о статистической достоверности (при Р < 5%) регрессионных моделей с сильной степенью корреляционной связи.

Определены показатели эластичности заболеваемости населения рассматриваемой селитебной зоны, связанные с загрязнением воздушного бассейна. Установлено, что увеличение средней (за текущий месяц) концентрации взвешенных веществ на 10% приводит к возрастанию уровня общей заболеваемости на 0,69-0,96%, диоксида серы - на 0,54-0,95%, озона - на 0,1-0,69%, оксида углерода - на 1,29-2,04%, сероводорода - на 0,42-0,88%. Аналогичное увеличение датированной среднемесячной концентрации оксида азота связано с ростом показателя заболеваемости населения на 0,18-0,79%, диоксида серы - на 0,59-0,74%, оксида углерода - на 0,16-057%, сероводорода -на 0,95-1,54%, аммиака - на 0,68-2,07%. Наблюдается тенденция совместного влияния ряда атмосферных примесей на заболеваемость населения, причем их совместный эффект можетбыть как простой суммой соответствующих эффектов отдельных веществ, так и, скорее всего, превышать эту величину, то есть смесь атмосферных загрязнителей вероятно обладает синергетическими характеристиками. В связи с вышесказанным, выделить примеси, оказывающие наибольшее влияние на заболеваемость населения, является трудноразрешимой задачей. Тем не менее, следует отметить, что положительные значения показателя эластичности имплицированы со средними (по текущему месяцу) концентрациями взвешенных веществ, диоксида серы, озона, оксида углерода и сероводорода.

Из приведенных материалов можно заключить, что показатели здоровья населения г. Новокузнецка находятся во взаимосвязи с эколого-гигиеническими факторами загрязнения атмосферного воздуха.

Дана оценка не канцерогенного риска, обусловленного воздействием расчетных уровней загрязнения атмосферного воздуха г. Новокузнецка. Для этого по расчетным среднегодовым и максимальным (при неблагоприятных погодных условиях и опасной скорости ветра) концентрациям выполнили оценку риска хронической интоксикации и риска немедленного действия от таких химических веществ, как: взвешенные вещества, диоксид серы, оксид углерода, диоксид азота, фтористый водород. Суммарный ингаляционный риск хронической интоксикации, связанный с расчетными среднегодовыми концентрациями, для населения г. Новокузнецка колеблется от 0,1 до 0,36 (в долях единицы) в зависимости от селитебной зоны. Максимальный уровень риска отмечается в Кузнецком (III — 0,36) и Новоильинском (V — 0,27) районах города, минимальный уровень - в Куйбышевском (IV - 0,1) и Центральном (I -

0,15) районах. Селитебная зона Заводского (II) и Орджоникидзевского (VI) районов характеризуется умеренным уровнем риска - 0,211 и 0,212. Удельный вес взвешенных веществ в формировании суммарного хронического риска составляет 21,22-24,59% (в зависимости от селитебной зоны), диоксида серы -29,11-35,47%, оксида углерода - 5,29-9,28%, диоксида азота - 27,91-33,2%, фтористого водорода - 0,83-13,69%.

Ведущая роль в формировании среднегодовых расчетных концентраций взвешенных веществ принадлежит выбросам Западно-Сибирского металлургического комбината (ЗСМК - 10,3-44,7% в зависимости от зоны воздействия), Новокузнецкого алюминиевого завода (НКАЗ - 1,46-23,61%), аглофабрики «Абагурская» (0,89-16,7%), ТЭЦ «Кузнецкая» (2,57-34,4%), ТЭЦ «Западно-Сибирская» (9,77-39,43%), Кузнецкого цементного завода (КЦЗ -3,69-23,2%).

По максимальным расчетным концентрациям атмосферных примесей исчислен ингаляционный риск немедленного действия для населения г.Новокузнецка. Самый высокий уровень риска немедленного действия отмечается в III районе (0,903 в долях единицы), на территории, попадающей в зону рассеивания выбросов НКАЗа и ТЭЦ «Кузнецкая». На этой территории наивысший уровень риска имеется по диоксиду азота, взвешенным веществам (0,579), диоксиду серы (0,345), оксиду углерода (0,081). На втором месте по степени ингаляционного риска немедленного действия находится VI район (0,655), где основная доля выбросов в атмосферу приходится на предприятия угольной отрасли. Третье место по уровню риска занимают II и V районы города (0,5 и 0,54), на состояние воздушных бассейнов этих селитебных территорий оказывают воздействие выбросы от стационарных источников ЗСМК и ТЭЦ «Западно-Сибирская».

Суммарный ингаляционный риск хронической интоксикации по селитебным территориям г. Новокузнецка превышает приемлемый уровень в 4,95-19,18 раза, суммарный риск немедленного действия - в 1,94-18,06 раза. Ведущая роль в формировании как "хронического риска, так и риска немедленного действия принадлежит выбросам предприятий металлургической (ЗСМК и аглофабрика «Абагурская») и теплоэнергетической (ТЭЦ «Кузнецкая и ТЭЦ «Западно-Сибирская») отраслей.

Химический состав воды р. Томь формируется под влиянием загрязняющих веществ, поступающих в реку с поверхностным стоком и

сточными водами, отходящими от предприятий и объектов жилищно-коммунального хозяйства. В состав сбросов от рельефоидных стационарных источников в поверхностные водные объекты г. Новокузнецка входят формальдегид (удельный вес в суммарном индексе опасности сбросов 15 вредных веществ - 0,043%), метанол (удельный вес - 0,0002%), цианиды (0,38%), а также такие металлы как медь (удельный вес в суммарном индексе опасности - 0,043%), никель (0,37%), свинец (0,056%) и хром (0,19%). Наибольшим удельным весом в суммарном индексе опасности характеризуются сбросы фенола (удельный вес - 32,13%), фторидов (26,22%), нитратов (13,0%),' хлоридов (10,94%), марганца (7,13%), железа (4,88%), алюминия (2,83%). Положение усугубляется тем, что до настоящего момента в городе не решены проблемы с очисткой ливневых и талых вод, в результате чего ежегодно в весеннее время происходит дополнительный залповый сброс загрязненного снежного покрова в водоем.

Концентрации примесей нормируемых по органолептическому показателю вредности, в воде коммунального водопровода г. Новокузнецка составили по средним показателям: железо - 0,29 ПДК, хлор связанный - 0,28 ПДК, марганец - 0,04 ПДК; по средним из максимальных за год: нитраты - 0,26 ПДК, хлориды - 0,22 ПДК, хлор связанный - 0,97 ПДК. Среднее содержание свободного хлора в питьевой воде г. Новокузнецка превышает гигиенический норматив в 2,2 раза; среднее из максимальных уровней - в 6,6 раза. Средние из максимальных концентрации фенола, железа и марганца в воде коммунального водопровода превышают нормативные показатели в 1,17; 9,66 и 2,95 раза соответственно. Риск немедленного действия, имплицированный загрязнением питьевой воды, для населения промышленного центра составляет 0,903 (в долях единицы). Значение риска показывает долю населения, которая в момент достижения максимальных концентраций примесей в питьевой воде могла бы испытать неблагоприятные рефлекторные реакции - ощущение привкуса, запаха. Наибольший вклад в достижение такого высокого уровня риска вносят железо, свободный хлор и марганец.

Среднее содержание вредных веществ, нормируемых по санитарно-токсикологическому показателю вредности, в воде городского водопровода составило: кремний - 0,34 ПДК, бор - 0,09 ПДК; никель - 0,06; фториды - 0,07; хлороформ - 0,17; бромдихлорметан - 0,12 ПДК. Риск хронической интоксикации, имплицированный с загрязнением водопроводной воды, для

среднестатистического жителя г. Новокузнецка установлен на уровне 0,0176 (в долях единицы). Удельный вес кремния в данном типе риска составил 33,8%, хлороформа - 16,5%, бромдихлорметана - 12,2%, бора - 8,8%, формальдегида-7,37%, фторидов - 6,44%, никеля - 5,5%.

Риск дополнительной онкологической заболеваемости, связанный с содержанием в питьевой воде канцерогенных веществ, исчислен как 1,4Ы0"5, что в 1,41 раза превышает приемлемый уровень (приемлемое значение риска 1-Ю"5). Канцерогенный риск имплицирован загрязнением воды коммунального водопровода хлороформом (удельный вес в риске 41,5%), бромдихлорметаном (46,8%) и дибромхлорметаном (11,3%).

Проведенная • оценка риска показала, что состояние системы водоподготовки и водоочистки представляет определенную угрозу здоровью населения промышленного центра. Учитывая высокий удельный вес кремния, хлороформа, бромдихлорметана, бора и формальдегида в риске хронической интоксикации необходимо рекомендовать органам контроля принятие мер по снижению концентраций этих примесей в питьевой воде.

В завершении данного исследования разработан алгоритм оценки риска от выбросов для промышленного предприятия.

На первом этапе проводится анализ выбросов, отходящих от источников предприятия в атмосферный воздух, с выделением приоритетных химических веществ по потенциальной степени опасности для человека. Осуществляется расчет максимальных и среднегодовых концентраций примесей в приземном слое воздуха селитебной зоны, прилегающей к промышленному предприятию, с использованием моделей рассеивания выбросов.

На втором этапе проводится априорная оценка индивидуального и популяционного риска для здоровья населения рассматриваемой селитебной зоны, связанного с выбросами предприятия. Производится сравнение полученных расчетных уровней риска с приемлемыми и фоновыми значениями риска.

На третьем этапе осуществляется проведение мониторинга загрязнения атмосферы и состояния здоровья населения, проживающего в зоне распространения выбросов предприятия. Определяются натурные среднемесячные и максимальные (за месяц) концентрации атмосферных примесей, а также интенсивные коэффициенты заболеваемости населения.

На четвертом этапе осуществляется верификация риска методами корреляционно-регрессионного статистического анализа между показателями здоровья населения и уровнем загрязнения атмосферного воздуха. Определяются приоритетные загрязнители воздушного бассейна, на снижение выбросов которых органы эколого-гигиенического контроля должны обратить особое внимание.

На пятом этапе проводится анализ экономической эффективности атмосфероохранных мероприятий, разрабатываемых на предприятии, с использованием показателя удельных затрат на сокращение риска для здоровья человека, связанного с выбросами предприятия.

При условии выделения на территории города селитебных зон ответственности промышленных предприятий за ингаляционный риск, имплицированный их выбросами, и "проведения на этих предприятиях вышеприведенного алгоритма оценки риска произойдет снижение аэрогенной опасности для здоровья населения. Применение аналогичного алгоритма возможно и при оценке ущерба для здоровья человека, связанного со сбросами в городские водные объекты от промышленных предприятий.

ВЫВОДЫ

1. В г. Новокузнецке крупнотоннажные выбросы от стационарных источников в сочетании с неблагоприятными для рассеивания метеорологическими условиями (антициклонные барические образования, приземные инверсии) индуцируют превышение нормативных показателей аэрогенными примесями и их накопление в приземном слое воздуха. Степень загрязнения воздушного бассейна, установленная по комплексному показателю Р, как по среднегодовым (Р=13,68-16,17), так и по максимальным (Р=41,37-53,0) концентрациям оценивается как опасная.

2. Показатель заболеваемости населения промышленного центра характеризуется корреляционной связью с многокомпонентным загрязнением атмосферного воздуха (степень связи от умеренной до сильной). Определено, что от 16,9% до 67,4% дисперсии общей заболеваемости связано с аэрогенными факторами загрязнения. Увеличение средней концентрации озона на 10 мкг/м3 имплицирует возрастание показателя общей заболеваемости населения на 0,261,84%, диоксида серы - на 2,58-4,54%, взвешенных веществ - на 0,37-0,51%,

сероводорода - на 1,23-2,6%. Полученные зависимости могут быть использованы для расчета риска дополнительной заболеваемости населения.

3. Ингаляционный риск хронической интоксикации для населения г. Новокузнецка колеблется от 0,1 до 0,36 (в долях единицы) в зависимости от селитебной зоны, что в 4,95-19,18 раза превышает приемлемый уровень. При сохранении выявленного уровня загрязнения атмосферного воздуха на протяжении длительного времени в г. Новокузнецке вероятно ожидать дополнительно к фоновому уровню увеличение заболеваемости населения на 1496 случаев в год. Ведущая роль в формировании не канцерогенного ингаляционного риска принадлежит выбросам предприятий металлургической и теплоэнергетической отраслей.

4. Пероральный канцерогенный риск для населения г. Новокузнецка в 1,41 раза превышает значение приемлемого риска. Ведущая роль в формировании канцерогенного риска,- связанного с загрязнением воды коммунального водопровода, принадлежит хлороформу и бромдихлорметану. Наиболее опасными примесями питьевой воды общетоксического действия являются кремний, хлороформ, бромдихлорметан, бор и формальдегид.

5. Разработанный алгоритм оценки риска для промышленного предприятия позволяет: оценить роль промпредприятий в изменении (или постоянстве) качества окружающей среды; провести разбиение площади города на зоны ответственности крупных промышленных предприятий за загрязнение конкретных селитебных участков местности; верифицировать риск для здоровья населения методом определения корреляционно-регрессионных характеристик (нормированных коэффициентов регрессии, коэффициентов эластичности); ориентировать административные и санитарные надзорные органы в их работе по улучшению экологической обстановки в промышленном городе.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. В РФ распространить систему оценки риска для здоровья с реконструируемых и впервые пускаемых в эксплуатацию промышленных объектов на действующие предприятия.

2. С целью оптимизации разработки природоохранных мероприятий внедрить на промышленных предприятиях предлагаемый алгоритм оценки риска.

3. Государственным надзорным органам проводить оценку эффективности природоохранных мероприятий с использованием показателя удельной стоимости снижения риска.

4. При поддержке, в том числе и финансовой, органов государственного управления в крупных промышленных центрах осуществить проекты, направленные на установление количественных связей и зависимостей между показателями качества окружающей среды и показателями здоровья населения.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в журналах, рекомендованных ВАК

1. Суржиков, В. Д. Загрязнение атмосферного воздуха промышленного города как фактор неканцерогенного риска для здоровья населения / В. Д. Суржиков, Д. В. Суржиков, Р. А. Голиков //Гигиена и санитария. -2013. - № 1. -С. 47-49.

2. Анализ ущерба для здоровья населения промышленного центра от загрязнения атмосферного воздуха / В. В. Большаков, Р. А. Голиков, Д. В. Суржиков и др. // Безопасность жизнедеятельности. - 2014. - № 4. - С. 9-13.

Публикации в журналах и материалах конференций

3. Голиков, Р. А. Оценка риска для здоровья населения города, связанного с утилизацией отходов лечебно-профилактических учреждений / Р.

A. Голиков, А. М. Олещенко, Д. В. Суржиков // Известия Самарского научного центра РАН. - 2008. - Спец. вып. - Т. 1. - С. 138-140.

4. Оценка риска дополнительной смертности населения от загрязнения атмосферного воздуха взвешенными веществами золоотвала крупной ГРЭС юга Кузбасса / А. М. Олещенко, Р. А. Голиков, Е. А. Панаиотти и др. // Управление отходами - основа восстановления экологического равновесия в Кузбассе : сб. докл. третьей Междунар. науч.-практ. конф. - Новокузнецк, 2010. - С. 158-16.

5. К вопросу, о состоянии воздушной среды промышленного центра / А. Г. Незавитин, Р. А. Голиков, Д. В. Суржиков и др. // Современные проблемы медицины труда, гигиены и экологии человека : материалы ХЬУ1 науч.-практ. конф. с междунар. участием «Гигиена, организация здравоохранения и профпатология». - Новокузнецк, 2011. - С. 203-205.

6. К вопросу об эффективности мероприятий, направленных на охрану воздушной среды промышленного центра / А. Г. Незавитин, Р. А. Голиков, Д.

B. Суржиков и др. // Современные проблемы медицины труда, гигиены и экологии человека : материалы ХЬУ1 науч.-практ. конф. с междунар. участием «Гигиена, организация здравоохранения и профпатология». - Новокузнецк, 2011.-С. 206-209.

7. Характеристика и верификация риска для здоровья населения промышленного города, связанного с загрязнением атмосферного воздуха / Д. В. Суржиков, В. Д. Суржиков, Р. А. Голиков и др. // Окружающая среда и

здоровье населения : материалы Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием. - Иркутск, 2011. - С. 50-55.

8. Характеристика риска для здоровья населения промышленного города, имплицированного с загрязнением питьевой воды / Д. В. Суржиков, Р. А. Голиков, П. В. Климов и др. // Медицинская экология : современное состояние, проблемы и перспективы : материалы междунар. науч.-практ. конф. -Туркестан, 2011.-С. 132-135.

9. Анализ ущерба для здоровья Населения промышленного центра от загрязнения окружающей среды / М. А. Мукашева, Р. А. Голиков, Д. В. Суржиков и др. // Вестник Карагандинского университета. Сер. Биология, медицина, география. - 2012. - № 3. — С. 51-58.

10. Гигиеническая оценка загрязнения воздушного бассейна крупного промышленного центра / Д. В. Суржиков, В. В. Кислицына, Р. А. Голиков и др. // Вестник Российской академии естественных наук. Западно-Сибирское отделение. - 2012. - Вып. 14. - С. 225-230.

11. Оценка риска для здоровья населения, связанного с расчетными концентрациями атмосферных примесей / Д. В. Суржиков, В. Д. Суржиков, P.A. Голиков и др. // Опыт использования методологии оценки риска здоровью населения для обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия : тр. Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием. - Ангарск, 2012. - С. 104-106.

12. Полиэтапная оценка риска для.здоровья населения индустриального центра Сибири / В. В. Большаков, Д. В. Суржиков, Р. А. Голиков и др. // Влияние окружающей и производственной среды на здоровье человека. Пути решения проблемы : материалы XLVII науч.-практ. конф. с междунар. участием «Гигиена, организация здравоохранения и профпатология». - Новокузнецк, 2012.-С. 97-100.

13. Характеристика риска для здоровья населения, имплицированного с расчетными концентрациями атмосферных загрязнителей / Д. В. Суржиков, А. М. Олещенко, Р. А. Голиков и др. // Гигиена труда и медицинская экология. -2012. -№ 4. -С. 135-137.

14. К вопросу возможности применения статистических методов в оценке воздействия атмосферных примесей на здоровье населения / Д. В. Суржиков, Р. А. Голиков, С. С. Ибрагимов и др. // Труд, экология и здоровье населения : материалы Республик, науч.-практ. конф. - Караганда, 2013. - С. 217-219.

15. Характеристика динамики вь1бросов загрязняющих веществ в атмосферу промышленного города / Д. В. Суржиков, С. С. Ибрагимов, Р. А. Голиков и др. // Академический журнал Западной Сибири. - 2013. - Т. 9. - № 3 (46).-С. 91-92.

16. Характеристика загрязнения приземной атмосферы и риска для населения в промышленном городе / А. М. Олещенко, Р. А. Голиков, Д. В. Суржиков и др. // Гигиенические аспекты охраны окружающей среды, укрепление здоровья и благополучия населения - приоритетные направления здравоохранения Узбекистана : сб. тр. науч.-практ. конф. с междунар. участием. -Ташкент, 2014. - С. 23-24.

Подписано в печать 23.12.2014 г. Усл. печ. л. 1,4. Заказ № 2. Тираж 100 экз.

Множительный центр МАОУ ДПО ИПК 654041, г. Новокузнецк, ул. Транспортная, 17