STUDY OF HUMAN HEALTH UNDER BIG INDUSTRIAL PLANT EXPOSURE USING HEALTH RISK ASSESSMENT AND EPIDEMIOLOGICAL STUDY METHODS

Full Text

Расстояние от границы территории промышленных объектов и производств до границы нормируемых территорий в 2 и более раза превышает ориентировочную санитарно-защитную зону. Предполагается, что при этом выбросы от источников предприятия не формируют риск здоровью населения. Таким образом, ширина расчетной сетки и зона влияния источников выбросов определялась как двукратная ширина ориентировочной санитарно-защитной зоны СЦБК. Для анализа экспозиции были выбраны 18 точек на границе расчетной санитарно-защитной зоны (СЗЗ) комбината и 5 точек на территории ближайшей жилой территории. Оценка риска проводилась по данным моделирования выбросов от стационарных источников. Источниками информации об опасности являлись данные о выбросах загрязняющих веществ, выбрасываемых предприятием по форме 2ТП «Воздух». При расчёте канцерогенного риска, связанного с загрязнением воздушной среды, использовались результаты моделирования рассеивания загрязняющих веществ от источников СЦБК. При оценке острого ингаляционного воздействия, связанного с загрязнением воздушной среды, использовались максимально-разовые концентрации, полученные в результате моделирования рассеивания загрязняющих веществ от источников СЦБК. Расчет острого риска ингаляционного воздействия веществ проводился без учета фонового загрязнения атмосферы. При оценке хронического ингаляционного воздействия использовались среднегодовые концентрации, полученные в результате моделирования рассеивания загрязняющих веществ. Для проведения расчетов приземных концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе использована программа УПРЗА «Эколог» (версия 3.00) с расчетным блоком «Средние», разработанная Санкт-Петербургским НПО «Интеграл», утвержденная ГУ «Главная геофизическая обсерватория им. А. И. Воейкова», сертифицированная в системе сертификации ГОСТ Р и Госстандарт России (сертификат соответствия № РОСС RU. СП04.Н00063) и рекомендованная Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (свидетельство № 5 от 01.06.07 г.). Компоненты загрязнения атмосферного воздуха включались в список токсичных веществ для оценки риска здоровью при ингаляционном воздействии по следующим критериям: • отнесение к приоритетным компонентам на международном и национальном уровнях; • наличие канцерогенных свойств. Ввиду высокой опасности канцерогенов для здоровья для оценки риска были взяты все без исключения вещества, обладающие канцерогенными свойствами; • вещества, дающие 95 % вклад в валовой выброс и в 95 % вклад в суммарный индекс сравнительной опасности (HRI); • величина коэффициента опасности (HQ) больше 0,01. Для этого предварительно был произведен расчет HQ для всех веществ. • Исключение химических соединений из полного перечня анализируемых веществ было осуществлено с использованием следующих критериев: • концентрация вещества существенно ниже референтных (безопасных) уровней воздействия: величина HQ меньше 0,01; • отсутствие референтных концентраций и адекватных данных о биологическом действии вещества при невозможности ориентировочного прогноза показателей токсичности и опасности (путем анализа зависимостей «химическая структура - биологическая активность», экстраполяции с других путей поступления в организм или другой продолжительности воздействия и др.). Критические системы и органы выбирались в соответствии с приоритетными факторами загрязнения среды (химические вещества, выбрасываемые СЦБК) для условий ингаляционного пути поступления согласно Руководству по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду Р 2.1.10.1920-04. С целью установления причинно-следственных связей между воздействием неблагоприятных факторов окружающей среды Северного округа Архангельска и возникновением заболеваний применялось поперечное эпидемиологическое исследование. Для установления причинно-следственных связей в группы исследования включили детей как наиболее чувствительную группу населения в силу возрастных особенностей, обменных процессов, отсутствия профессионального анамнеза и т. д. [20]. Эпидемиологическая оценка уровня заболеваемости детского населения проводилась по данным заболеваемости по обращаемости. В исследование по данным заболеваемости по обращаемости были включены дети в возрасте 0-14 лет. Численность группы наблюдения (экспонированной) составила 2 388 детей, являющихся постоянными жителями Северного округа Архангельск. В качестве группы сравнения (неэкспонированной) были выбраны дети, не подвергающиеся воздействию изучаемых химических факторов среды обитания и проживающие на условно благополучной территории (городской округ Варавино - Фактория). Численность контрольной группы - 3 419 детей. Группы наблюдения и сравнения выбирались с условием максимальной идентичности по половозрастному составу. Средний возраст в экспонированной и неэкспонированной группах составил (6,80 ± 4,68) и (5,70 ± 4,62) года соответственно. Половая структура в группах была следующей: 48,82 % девочек и 51,18 % мальчиков - в группе наблюдения; 50,16 % девочек и 49,84 % мальчиков - в группе сравнения. Для определения влияния приоритетных опасных факторов среды обитания проводилось сравнение 34 Экология человека 2013.12 Экология труда диагнозов по выбранным критическим системам и органам в исследуемых группах. Для оценки влияния изучаемых факторов риска на состояние здоровья обследуемых групп населения рассчитывали показатели: 1) отношение шансов (Odds ratio, OR), который выражает зависимость заболеваемости от воздействия изучаемых факторов риска; если величина отношения шансов больше единицы, то предполагаемый фактор риска является значимым (с большой вероятностью вызовет наступление события, болезнь) и 2) отношение рисков, который показывает, во сколько раз в группе наблюдения воздействие изучаемых факторов риска увеличивает риск заболеваний в сравнении с группой без факторов риска. Для оценки статистической значимости наличия связи «воздействие - ответ» рассчитывался 95 % доверительный интервал (СІ), в пределах которого находится истинное (популяционное) значение показателя отношения шансов с вероятностью 95 %, а вероятность получения ошибочных значений в выполненных исследованиях не превышает 5 % (оценка доверительного интервала дает информацию о точности исследования). В процессе эпидемиологического исследования также оценивали количественную характеристику влияния потенциально опасных факторов, проводили относительное и абсолютное сравнение показателей здоровья в группах экспонированных и неэкспонированных. Двумя главными оценками эффекта являются отношение рисков и разность рисков [14]. Полученные разности рисков использовали для прогноза дополнительного числа случаев заболеваний населения [18]. Расчеты проводились с использованием программного модуля, выполненного в виде макроса MS Excel. Результаты По данным формы 2ТП «Воздух» за 2011 год всего предприятием выбрасывалось 55 веществ. На долю веществ 1 и 2 класса опасности приходится 0,06 % от валового выброса. Были выявлены приоритетные (индикаторные) химические вещества, которые наилучшим образом могут характеризовать риск для здоровья населения: • для оценки канцерогенного риска 5 веществ: сажа, бенз(а)пирен, бензин, формальдегид и хром (VI) оксид; • для оценки хронического неканцерогенного риска 22 вещества: азота диоксид, серы диоксид, углерод оксид, марганец и его соединения, сажа, ацетон, сероводород, фториды газообразные, бенз(а)пирен, бензин, пыль древесная, хром (V ) оксид, взвешенные вещества, мазутная зола электростанций, метилмер-каптан, углеводороды предельные С12—С19, зола углей (20-70 % SiO2), этанол, пыль неорганическая (20-70 % SiO2), формальдегид, натрия сульфат и толуол. • для оценки острого неканцерогенного риска 14 веществ: натрия сульфат, азота диоксид, серы диоксид, углерод оксид, фториды газообразные, сероводород, пыль древесная, взвешенные вещества, мазутная зола электростанций, ацетон, этанол, формальдегид, толуол и пыль неорганическая (20-70 % SiO2). Указанные вещества могут вызывать поражения следующих критических органов/систем и эффектов: органы дыхания, сердечно-сосудистая система, процессы развития, центральная нервная система, оказывать системное действие. Численность населения, проживающего в Северном округе Архангельска и подвергающегося воздействию химических веществ, составляет 24 811 человек. Концентрации химических веществ не превышали предельно допустимых концентраций для атмосферного воздуха. Так, например, максимальные концентрации в точках на границе расчетной СЗЗ и ближайшей жилой территории натрия сульфата достигали 0,001 мг/м3, мазутной золы электростанций - до 8,85х 10-6 мг/м3; хром (VI) оксида - до 4,21 х 10-6 мг/м3 и формальдегида - до 0,0012 мг/м3. Суммарный пожизненный индивидуальный канцерогенный риск на границе расчетной СЗЗ СЦБК составил от 9,72х10-6 до 4,40х10-5; в жилой зоне от 1,10х 10-5 до 6,12х 10-5, что соответствует предельно допустимому риску, то есть верхней границе приемлемого риска. В этом случае популяционный канцерогенный риск может достигать 1,52 случая. Основным компонентом, определяющим канцерогенный риск (CR) для населения, является хрома (VI) оксид (CR до 3,73х10-5 на границе расчетной СЗЗ и 5,05х10-5 - в жилой зоне). Вклад хрома (VI) оксида в канцерогенный риск на границе расчетной СЗЗ составляет до 90,12 % и на территории жилой зоны до 88,43 %. Вклад формальдегида в канцерогенный риск на границе расчетной СЗЗ составил до 50,64 %, на территории жилой зоны до 33,01 % (табл. 1). Таблица 1 Риск развития канцерогенных эфе іектов Канцероген Санитарно-защитная зона Жилая зона ICR Вклад, % ICR Вклад, % Бенз(а)пирен 3,00х10-9-6,98х10-9 0,01-0,04 3,02х10-9-6,23х10-9 0,01-0,03 Бензин 2,07х10-8-1,42х10-7 0,18-0,31 3,02х10-8-2,87х10-7 0,21-0,67 Сажа 1,73х10-9-5,54х10-9 0,01-0,03 1,96х10-9-7,94х10-9 0,01-0,03 Формальдегид 1,58х10-6-1,05х10-5 9,56-50,64 1,24х10-6-1,05х10-5 11,27-33,01 Хром VI оксид 8,06х10-6-3,73х10-5 49,36-90,18 9,59х10-6-5,05х10-5 66,95-88,36 Суммарный риск 9,72х10-6-4,40х10-5 1,10х 10-5-6,12х 10-5 Примечание. ICR - величина индивидуального канцерогенного риска. 35 Экология труда Экология человека 2013.12 Результаты оценки коэффициентов опасности острого ингаляционного воздействия для азота диоксида, серы диоксида, сероводорода, формальдегида, пыли древесной и золы угля (SiO2: 70—20 %) во всех расчетных точках на границе расчетной СЗЗ и на жилой территории соответствуют приемлемым значениям (HQ < 1). Для сульфата натрия и мазутной золы электростанций имеются превышения коэффициентов опасности во всех расчетных точках, как на границе СЗЗ, так и на селитебной территории (HQ сульфата натрия до 3,43 и HQ мазутной золы электростанций до 2,5). При острой экспозиции индексы опасности для органов дыхания и системного действия превышают допустимый уровень (HI = 1) во всех расчетных точках как на границе расчетной СЗЗ, так и селитебной территории и составили: для органов дыхания от 5,66 до 7,95 на границе расчетной СЗЗ и от 6,25 до 7,98 — на селитебной территории; для нарушений системного характера от 3,14 до 4,88 на границе СЗЗ и селитебной территории от 3,67 до 4,90. Риск развития патологии органов дыхания и нарушений системного характера связан с экспозицией сульфата натрия и мазутной золы электростанций (табл. 2). Вклад сульфата натрия в риск развития патологии органов дыхания составляет до 47 %, мазутной золы электростанций — до 35 %. Таблица 2 Индексы опасности развития общетоксических эффектов Критические органы и системы Острое воздействие Хроническое воздействие Санитарно защитная зона Жилая зона Санитарно защитная зона Жилая зона Органы дыхания 5,83—7,92 6,25—7,98 <1 <1 Системное действие 3,14—4,88 3,67—4,90 <1 <1 Центральная нервная система <1 <1 <1 <1 Сердечно сосудистая система <1 <1 <1 <1 Полученные индексы опасности хронического ингаляционного воздействия, по данным расчетов рассеивания от стационарных источников выбросов, не выявили превышения допустимых значений во всех точках. На границе расчетной СЗЗ и селитебной территории индексы опасности для выделенных критических органов и систем составили меньше 1,00. Таким образом, риск развития нарушений здоровья населения при хронической экспозиции веществ, выбрасываемых стационарными источниками СЦБК, находится на уровне приемлемых значений. Для установления причинно-следственных связей между воздействием неблагоприятных факторов окружающей среды и частотой возникновения отдельных видов заболеваний или других негативных эффектов дополнительно к оценке риска здоровью населения проводились эпидемиологические исследования по данным заболеваемости по обращаемости. По результатам оценки заболеваемости по обращаемости у исследуемой группы установлена статистически значимая связь заболеваний нервной, пищеварительной и эндокринной систем (OR = 3,83, 1,36 и 2,37; p < 0,001, p = 0,002 и p = 0,015 соответственно) с проживанием на территории Северного округа Архангельска (табл. 3). Риск возникновения заболеваний нервной системы у детского населения Северного округа Архангельска по сравнению с таковым у детского населения условно благополучной территории (городской округ Варави-но — Фактория) выше в 3,74 раза, болезней органов пищеварения — в 1,31 раза и болезней эндокринной системы — 2,35 раза. Показатель разницы рисков (см. табл. 3) использовался для расчета дополнительного количества случаев заболеваний. В Северном округе Архангельска, где проживают 2 388 детей в возрасте от 0 до 14 лет, при сохранении существующих уровней загрязнения атмосферного воздуха, по данным расчетов, число дополнительных случаев заболеваний детей патологией нервной системы составит 49, болезнями пищеварительной системы — 69 и патологией эндокринной системы — 18. Обсуждение результатов По литературным данным [2, 15], загрязнение атмосферного воздуха в первую очередь влияет на дыхательную систему, которая находится в непосредственном контакте с окружающей средой. По Таблица 3 Показатели взаимосвязи нарушений здоровья детского населения с загрязнением атмосферного воздуха выбросами СЦБК Класс заболеваний Группа Ответ на воздействие OR 95 % CI p Отношение рисков Разница рисков Есть Нет Болезни нервной системы Экспонированная 50 2338 3,83 2,25—6,51 <0,001 3,74 0,02 Неэкспонированная 19 3400 Болезни органов пищеварения Экспонированная 222 2166 1,36 1,13—1,65 0,002 1,31 0,02 Неэкспонированная 239 3180 Болезни эндокринной системы Экспонированная 23 2365 2,37 1,21—4,61 0,015 2,35 0,01 Неэкспонированная 14 3405 36 Экология человека 2013.12 Экология труда вреждающее действие химических веществ воздушной среды на органы дыхания может способствовать подавлению системы местной защиты против вирусных и бактериальных агентов, формированию острого и хронического воспаления. Рост патологии органов дыхания, обусловленный загрязнением атмосферного воздуха, отмечен во многих промышленных регионах России. При этом уровни заболеваемости бронхиальной астмой, острыми и хроническими пневмониями, бронхитами, острыми респираторными вирусными инфекциями в загрязненных районах в несколько раз выше по сравнению с относительно чистыми территориями. Данная тенденция прослеживается в Оренбурге, Ор-ске, Казани, Волгограде, Липецке, Иванове, Нижнем Тагиле, Ангарске, Новодвинске, Приморском крае [1—5, 7—9, 12, 15, 16]. По результатам исследования ряда авторов, выбросы целлюлозно-бумажной промышленности (ЦБП) представляют особую опасность для здоровья населения ввиду наличия в них комплекса вредных веществ. Сравнительный анализ различных показателей состояния здоровья жителей городов, подвергающихся выбросам ЦБП, показывает, что в этих загрязненных городах происходит увеличение суммарной заболеваемости детей дошкольного возраста в 1,3— 2 раза по сравнению с контрольными показателями; увеличение числа часто болеющих детей — в 2 раза. В загрязненных районах заболевания детей протекают более тяжело, установлена значимая связь между уровнем загрязнения атмосферного воздуха и уровнем общей заболеваемости детей. Независимо от способа производства целлюлозы заболеваемость детей выше в основном за счет заболеваний органов дыхания и слуха, кожи и подкожной клетчатки, детских воздушно-капельных инфекций [13]. Некоторые исследования указывают на увеличение количества респираторных заболеваний у детей на территориях, загрязненных выбросами целлюлозно-бумажных комбинатов [10, 17, 19]. Как отмечалось выше, риск развития патологии органов дыхания и нарушений системного характера связан с экспозицией сульфата натрия и мазутной золы электростанций, однако при оценке острого риска от сульфата натрия и мазутной золы электростанций использовались референтные концентрации для сульфата натрия — сульфатов, для мазутной золы — ванадия пентоксида, исходя из этого, степень неопределенности при оценке риска от воздействия сульфата натрия и мазутной золы электростанций следует считать высокой. К неопределенностям, связанным с оценкой экспозиции, следует также отнести: — исключение из анализа и оценки риска других возможных путей воздействия химических соединений, поступающих из атмосферного воздуха в другие среды (почву и др.); — неполноту сведений о компонентах промыш ленных выбросов, условность выбранного сценария воздействия, не учитывающего всех специфических аспектов суточной деятельности населения. Основными источниками неопределенности этапа идентификации опасности были: неполные или неточные сведения об источниках загрязнения окружающей среды, качественных и количественных характеристиках эмиссий химических веществ; ошибки в прогнозе судьбы и транспорта химических веществ в окружающей среде; слабая доказательность или отсутствие данных о вредных эффектах у человека. К факторам неопределенности следует отнести и различное время осреднения референтных уровней, характеризующих острое воздействие, не всегда соответствующих принятой в России практике учета максимальных разовых концентраций. Также источником неопределённости при анализе опасностей неканцерогенных эффектов являлось наличие расхождений в величинах российских ПДК, международных и зарубежных референтных уровнях. Из анализа и оценки риска были исключены другие возможные пути воздействия химических соединений (вода и др.). Оценка канцерогенного риска показала, что индивидуальный канцерогенный риск на границе расчетной СЗЗ СЦБК по результатам моделирования выбросов не превышает допустимых значений риска, а риск развития нарушений здоровья населения при хронической экспозиции веществ, выбрасываемых стационарными источниками СЦБК, находится на уровне приемлемых значений. По результатам проведенного эпидемиологического исследования установлено наличие статистически значимой причинно-следственной связи между воздействием неблагоприятных факторов среды обитания и возникновением заболеваний у детского населения Северного округа Архангельска со стороны органов пищеварения, нервной и эндокринной систем. Однако по результатам оценки риска для здоровья населения округа данные системы не являются критическими для установленных приоритетных веществ (дающих 95 % вклад в HRI), выбрасываемых единственным промышленным предприятием на территории округа — Соломбальским ЦБК. В связи с существенной неопределенностью результатов оценки риска целесообразно в дальнейшем проведение эпидемиологических исследований здоровья населения Северного округа города в условиях прекращения деятельности Соломбальского ЦБК для выявления воздействия объектов среды обитания на формирование установленного дополнительного риска патологии нервной, пищеварительной и эндокринной систем. Список литературы

About the authors

N V Zaitseva

Federal Research Center of Medical and Preventive Technologies of Public Health Risk Management

Perm

D M Shlyapnikov

Federal Research Center of Medical and Preventive Technologies of Public Health Risk Management

Email: shlyapnikov@fcrisk.ru
Perm

P Z Shur

Federal Research Center of Medical and Preventive Technologies of Public Health Risk Management

Perm

V B Alekseev

Federal Research Center of Medical and Preventive Technologies of Public Health Risk Management

Perm

T N Unguryanu

Arkhangelsk Region Department of Federal Service on Customers’ Rights Protection and Human Well-Being Surveillance

R V Buzinov

Arkhangelsk Region Department of Federal Service on Customers’ Rights Protection and Human Well-Being Surveillance

References

Supplementary files