THE INFLUENCE OF MOTOR TRANSPORT EMISSIONS ON MORBIDITY AND HEALTH RISK OF THE POPULATION OF TYUMEN CITY

Full Text

Литвинова Н. А., Молотилова С. А. Влияние выбросов автотранспорта на заболеваемость и риск здоровью населения г. Тюмени // Экология человека. 2018. № 8. С. 11-16. Litvinova N. A., Molotilova S. A. The Influence of Motor Transport Emissions on Morbidity and Health Risk of the Population of Tyumen City. Ekologiya cheloveka [Human Ecology]. 2018, 8, pp. 11-16. Автотранспорту как источнику загрязнения воздушной среды присущ ряд отличительных особенностей. Во-первых, численность автотранспорта в городе быстро увеличивается, а вместе с тем растет валовый выброс в атмосферу загрязнителей. Во-вторых, в отличие от стационарных источников, привязанных к определенным площадкам и отделенных санитарнозащитной зоной от жилья, автотранспорт является движущимся источником, широко встречающимся в жилых районах и местах отдыха [1, 4, 13, 15, 18]. 11 Окружающая среда Экология человека 2018.08 В-третьих, автомобильные газы представляют собой чрезвычайно сложную, недостаточно изученную смесь токсичных компонентов, поступающую в городской застройке в приземный слой воздуха, где их рассеивание затруднено [2, 14, 16, 17, 19, 20]. Целью исследования было изучение динамики и структуры заболеваемости среди детей (до 14 лет), взрослого населения (старше 18 лет) и возможного влияния концентраций выбросов автотранспорта на заболеваемость людей, проживающих в Калининском административной округе г. Тюмени, а также оценка канцерогенных рисков от ингаляции химических веществ в атмосферный воздух автотранспортом для взрослых и детей. В работе на первом этапе изучена связь между среднегодовыми концентрациями загрязнителей атмосферного воздуха от автотранспорта исследуемого района города и данными по заболеваемости среди взрослого и детского населения в течение 6 лет с 2011 по 2016 г. На втором этапе проведена оценка риска здоровью канцерогенных и неканцерогенных влияний загрязнения воздуха. Методы Наиболее чувствительными группами населения в отношении воздействия атмосферных загрязнений являются дети, которые лишены производственного контакта с данными раздражителями. Отбор проб воздуха проводился в районе проживания населения, а именно вблизи автотранспортных магистралей с интенсивностью движения свыше 3 000 авт./час. Натурные исследования среднегодовых концентраций выбросов (оксид углерода (II), диоксид азота, сажа, взвешенные вещества, формальдегид, свинец) проводились на базе лаборатории окружающей среды кафедры техносферной безопасности Тюменского индустриального университета, а также лаборатории Центра гигиены и эпидемиологии по Тюменской области, принцип работы приборов - электрохимический. Для измерения концентраций оксида углерода (II) использовался АНКАТ 7664 М, Палладий 3М, для измерения остальных выбросов в атмосферном воздухе - газоанализатор ГАНК-4. Измерения проводились в течение 6 лет в осенне-зимний и весенне-летний периоды, 4 раза в сутки, затем были получены среднегодовые концентрации. Для анализа были выбраны приоритетные вещества, составляющие более 90 % вклада в общей массе выбросов района по данным наблюдений Центра гигиены и эпидемиологии по Тюменской области [4, 6]. Проведен корреляционный анализ влияния качества атмосферного воздуха на заболеваемость детского (до 14 лет) и взрослого населения (18 лет и старше) исследуемого района с оживленными транспортными магистралями по данным о числе заболеваний, зарегистрированных у пациентов, проживающих в районе обслуживания медицинской организации (городская поликлиника № 5 г. Тюмени, форма № 12), за 6 лет (2011-2016). Обработка была проведена с помощью программы SPSS Statistics. Оценка статистической значимости коэффициента корреляции r осуществлялась при помощи t-критерия при уровнях значимости p = 0,01 и p = 0,05. Для анализа корреляционной зависимости использовался коэффициент корреляции Пирсона, так как количество сопоставляемых переменных равно двум (средняя годовая концентрация химического вещества и заболеваемость), получено нормальное распределение сопоставляемых переменных, переменные имеют линейную взаимосвязь: с ростом загрязнения автотранспортом исследуемого района растет заболеваемость органов дыхания, сердечно-сосудистой системы, болезни крови и кроветворных органов и др. [11]. На втором этапе исследования проводился анализ канцерогенных и неканцерогенных влияний загрязнений атмосферного воздуха района [6]. При анализе канцерогенных влияний загрязнений атмосферного воздуха вычислялась величина PCRa, где учитывалась численность населения, подвергающегося воздействию, среднегодовая концентрация веществ. Характеристика риска развития неканцерогенных эффектов для отдельных веществ проводилась на основе расчета коэффициента опасности (HQ). Риск ингаляционной экспозиции для взрослого населения рассчитывался на основе референтной концентрации для хронического воздействия (RfC) и предельно допустимой среднесуточной концентрации (ПДКсс). Также вычислялись значения суммарного индекса опасности, индексов опасности для отдельных органов и систем. Результаты Результаты изучения динамики и структуры заболеваемости исследуемого района города показали, что с 2011 по 2016 г. среди детей до 14 лет увеличилось количество заболеваний органов дыхания на 30 %, системы органов кровообращения, болезней крови и кроветворных органов на 22 %, болезней нервной системы на 30 %, злокачественных и доброкачественных новообразований на 26 %. Среди взрослого населения также можно отметить, что увеличились болезни органов дыхания на 23 %, болезни крови и кроветворных органов на 21 %, болезни системы кровообращения на 18 %, новообразования злокачественные и доброкачественные на 30 %. В связи с ростом заболеваемости детского и взрослого населения выбранного района г. Тюмени были отобраны пробы и получены среднегодовые концентрации загрязняющих веществ от магистралей 3 000 авт./час в Калининском округе города за 6 лет. В табл. 1 приведены усредненные по данным натурных исследований за рассматриваемый период концентрации вредных химических веществ от автотранспорта, загрязняющих атмосферный воздух данного района, а также соответствующие им значения среднесуточных ПДКсс. Отмечена динамика увеличения выбросов загрязнителей в атмосферный воздух от автотранспорта: концентрация оксида углерода (II) превысила норму 12 Экология человека 2018.08 Окружающая среда Таблица 1 Значение среднегодовых концентраций веществ от автотранспорта Калининского округа г. Тюмени Вещество ПДКсс, Концентрация, мг/м3 по годам мг/м3 2011 2012 2013 2015 2016 Оксид углерода (II) 3 4,3 4,5 5 10 15 Сажа 0,05 0,075 0,1 0,15 0,2 0,3 Взвешенные вещества 0,15 0,47 0,5 0,65 0,7 0,78 Диоксид азота 0,04 0,07 0,075 0,085 0,09 0,18 Формальдегид 0,01 0,015 0,02 0,03 0,045 0,055 Свинец 0,0003 0,00029 0,00035 0,00045 0,00065 0,00075 от 1,4 до 5 ПДКсс, взвешенных веществ от 3 до 5,2 ПДКсс, сажи от 1,5 до 6 ПДК^, диоксида азота от 1,75 до 4,5 ПДКсс, формальдегида от 1,5 до 5,5 ПДКсс, свинца и его соединений от 0,95 до 2,5 ПДК^. Обсуждение результатов Результаты исследования показали сильную корреляционную связь между среднегодовой концентрацией оксида углерода (II) и болезнями крови и кроветворных органов: анемией r = 0,965; p = 0,008, а также болезнями органов дыхания: бронхитом хроническим r = 0,894; p = 0,04, аллергическим ринитом r = 0,957; p = 0,011 среди детей до 14 лет. Влияние на анемию обусловлено способностью оксида углерода (II) превращать часть гемоглобина в карбоксигемо-глобин, что ведет к развитию гипоксии и нарушению тканевого дыхания. Диоксид азота снижает сопротивление организма к заболеваниям, уменьшает уровень гемоглобина в крови, раздражает дыхательные пути. При длительном вдыхании этого газа происходит кислородное голодание тканей, особенно у детей. Газ вызывает болезни органов дыхания, кровообращения и злокачественные новообразования [9, 21, 22]. На территории Калининского округа с оживленными магистралями отмечена сильная связь между концентрацией диоксида азота и астмой r = 0,895; p = 0,040, а также бронхитом хроническим r = 0,890; p = 0,043 у детей. Отмечена сильная корреляционная связь между твердыми частицами и болезнями органов дыхания у детей: астмой r = 0,947; p = 0,015, аллергическим ринитом r = 0,915; p = 0,029, бронхитом хроническим r = 0,951; p = 0,013, между концентрацией взвешенных веществ и астмой r = 0,975; p = 0,005, бронхитом хроническим r = 0,907; p = 0,034. Обнаружена сильная связь концентрации сажи со злокачественными r = 0,961; p = 0,009 и доброкачественными r = 0,953; p = 0,012 новообразованиями. При проникновении взвешенных частиц в органы дыхания происходит нарушение системы дыхания и кровообращения. Вдыхаемые частицы влияют как непосредственно на респираторный тракт, так и на другие органы за счет токсического воздействия входящих в состав частиц компонентов. Люди с хроническими заболеваниями легких, болезнями сердечно-сосудистой системы, астмой, частыми простудными заболеваниями, пожилые и дети особенно чувствительны к влиянию мелких взвешенных частиц [3, 5, 7, 10]. Результаты данного исследования среди детей до 14 лет показали сильную связь концентрации взвешенных веществ не только с заболеваниями органов дыхания, но и болезнями глаза и его придаточного аппарата, в частности конъюнктивитом r = 0,919; p = 0,028. На врожденные аномалии, злокачественные и доброкачественные новообразования большое влияние оказывает концентрация формальдегида и свинца и его соединений. Данные вещества являются сильнейшими канцерогенами [12]. Среди детского населения установлена сильная связь между концентрацией формальдегида и болезнями органов дыхания: астмой r = 0,960; p = 0,009, аллергическим ринитом r = 0,945; p = 0,015, со злокачественными r = 0,970; p = 0,006, доброкачественными r = 0,966; p = 0,007 новообразованиями. Отмечена сильная связь между концентрацией свинца и анемией r = 0,951; p = 0,013, заболеваниями нервной системы r = 0,915; p = 0,029, врожденными аномалиями r = 0,947; p = 0,015, злокачественными новообразованиями r = 0,961; p = 0,009, доброкачественными новообразованиями r = 0,953; p = 0,012. Свинец поступает в атмосферный воздух с выбросами автотранспорта района в основном в виде аэрозоля неорганических солей и окислов. У детей в возрасте до 5 лет значительно снижается уровень интеллектуального развития. Важным симптомом отравления у детей любого возраста является анемия. Свинец разрушает эритроциты и снижает количество гемоглобина. Как следствие, организм ребенка испытывает хроническое кислородное голодание, что приводит к снижению умственного развития [9]. Аналогичный корреляционный анализ проводился среди взрослого населения (18 лет и старше). Результаты анализа показали среднюю связь между концентрацией оксида углерода (II) и анемией r = 0,765; p = 0,017, сильную связь между концентрацией диоксида азота и астмой r = 0,879; p = 0,049. Установлена сильная связь между концентрацией твердых частиц сажи и аллергическим ринитом r = 0,976; p = 0,005, бронхитом хроническим r = 0,920; p = 0,027, врожденными аномалиями r = 0,988; p = 0,001, злокачественными новообразованиями r = 0,921; p = 0,026, а также доброкачественными новообразованиями r = 0,974; p = 0,005. Отмечена сильная связь между концентрацией взвешенных веществ и астмой r = 0,886; p = 0,045, аллергическим ринитом r = 0,977; p = 0,004, бронхитом хроническим r = 0,984; p = 0,002. Органические соединения свинца нарушают обмен веществ, отмечена сильная связь между концентрацией свинца и заболеваниями эндокринной системы r = 0,970; p = 0,006. Свинец влияет на почки, печень, нервную систему и органы кровообразования, оказывает мутагенное воздействие: установлена сильная 13 Окружающая среда Экология человека 2018.08 связь между концентрацией свинца и врожденными аномалиями r = 0,995; p = 0,000. Результаты исследования среди взрослого населения района показали сильную связь между концентрацией формальдегида и заболеваниями органов дыхания: бронхитом хроническим r = 0,963; p = 0,008, астмой r = 0,924; p = 0,025, между концентрацией формальдегида и злокачественными новообразованиями r = 0,952; p = 0,000. На втором этапе исследования проводился анализ канцерогенных и неканцерогенных влияний загрязнений атмосферного воздуха данного района [8]. При анализе канцерогенных влияний загрязнений атмосферного воздуха величина PCRa вычислялась по формуле 1: PCRa = Е (Сі X URi) х POP/70, (1) где Сі - среднегодовая концентрация і-го вещества; POP - численность популяции, подвергающейся воздействию; URi - единичный риск за всю жизнь (70 лет). Характеристика риска развития неканцерогенных эффектов для отдельных веществ проводилась на основе расчета коэффициента опасности по формуле 2: HQ = AC/RfC, (2) где HQ - коэффициент опасности; АС - средняя концентрация, мг/м3; RfC - референтная (безопасная) концентрация, мг/м3. Расчет проводился для двух категорий населения - взрослых и детей. Значения рассчитанных канцерогенных рисков и суммарные риски от ингаляции для взрослых и детей представлены в табл. 2. Таблица 2 Значения канцерогенных рисков от ингаляции химических веществ в атмосферный воздух от автотранспорта для взрослых и детей Калининского округа г. Тюмени (2011-2016) Вещество Значение канцерогенных рисков от ингаляции PCRa Взрослые Дети (до 14 лет) Сажа 0,353571 1,65 Взвешенные вещества 0,13285714 0,1456575 Формальдегид 0,00070714286 0,00033 Свинец 0,0001067143 0,000498 Риск ингаляционной экспозиции для взрослого населения рассчитывался на основе RfC и ПДК^. Полученные уровни канцерогенного риска варьируют в диапазоне от 10-4 до 10-3 и могут быть распределены следующим образом: • уровень риска 10-4-10-3 приемлем только для профессиональных групп и неприемлем для населения в целом. Требуется разработка и проведение плановых оздоровительных мероприятий. К этой группе относится свинец, формальдегид; • уровень риска, превышающий 10-3, неприемлем ни для профессионалов, ни для населения. Необходимо принятие решений о проведении экстренных 14 оздоровительных мероприятий по снижению риска. В группе таких веществ-канцерогенов от автотранспорта данного района - сажа, взвешенные вещества. Значения суммарного канцерогенного риска для взрослых и детей различны. Так, канцерогенный риск для взрослого населения Калининского округа г. Тюмени составил 4,872-10-1, а для детей до 14 лет - 1,796. Риски такого порядка являются очень высокими, и необходимы срочные мероприятия для их снижения. Характеристика риска развития неканцерогенных эффектов осуществлялась путем расчета индекса опасности при сравнении фактических уровней экспозиции с безопасными уровнями воздействия (табл. 3). Таблица 3 Уровень неканцерогенного риска для взрослых и детей Калининского округа г. Тюмени Вещество HQ взрослые HQ дети (до 14 лет) Уровень неканцерогенного риска Оксид углерода (II) 23,28 23,28 Чрезвычайно высокий Диоксид азота (IV) 0,02848 0,02848 Низкий Взвешенные вещества 0,695 0,695 Низкий Сажа 0,00825 0,00825 Минимальный Свинец 0,000498 0,000498 Минимальный Формальдегид 0,033 0,033 Минимальный Ранжирование веществ проводилось по величине коэффициента опасности. Значения коэффициентов опасности вредных химических веществ и соответствующие им критические органы и/или системы представлены в табл. 4. Таблица 4 Значения коэффициентов опасности вредных химических веществ и критические органы и/или системы Вещество Органы Оксид углерода (II) Сердечно-сосудистая система Диоксид азота Органы дыхания, кровь Взвешенные вещества Органы дыхания, кровь Сажа Органы дыхания, зубы Свинец Центральная нервная система, кровь, репродуктивная система, гормональная Формальдегид Органы дыхания, глаза Интегральный индекс опасности для условий одновременного поступления нескольких веществ одним (ингаляционным) путем рассчитывался путем суммирования коэффициентов опасности для отдельных компонентов смеси воздействующих веществ. В табл. 5 представлены значения суммарного индекса опасности для всех контролируемых веществ, а также индексы опасности для отдельных органов и систем. Больше всего, 51 % от суммарного индекса опас Экология человека 2018.08 Окружающая среда ности, составляют болезни, связанные с органами дыхания, 48,9 % - болезни сердечно-сосудистой системы, остальные 0,1 % - болезни центральной нервной системы и заболевания глаза и его придаточного аппарата. Таблица 5 Значения суммарного индекса опасности, а также индексов опасности для отдельных органов и систем Критические органы Уровень неканцерогенного риска Органы дыхания 23,756 Чрезвычайно высокий Сердечно-сосудистая система 23,28 Чрезвычайно высокий Центральная нервная система 0,000498 Минимальный Глаза 0,000099 Минимальный Таким образом, можно сделать вывод, что для населения Калининского округа г. Тюмени риск развития заболеваний органов дыхания и сердечно-сосудистой системы является чрезвычайно высоким, риск развития заболеваний центральной нервной системы - минимальным. Установлена сильная связь влияния вредных химических веществ от автотранспорта на заболеваемость взрослого и детского населения исследуемого района. В связи с этим необходимо улучшать качество воздуха помещений путем оптимизации воздухообмена с учетом качества наружного воздуха, рекомендовать применять в помещениях приточную вент

About the authors

N A Litvinova

Tyumen Industrial University

Email: litvinova2010-litvinova2010@yandex.ru

S A Molotilova

Tyumen; *City polyclinic N 5

References

Supplementary files