ENVIRONMENTAL AND MEDICAL PROBLEMS ON TERRITORIES OF NEW SIBERIAN DEVELOPMENT

Full Text

Необходимость экономического развития страны привела к очередному витку внимания к наиболее экстремальным регионам России: Северу и Сибири. Обеспечение национальной безопасности невозможно без развития указанных территорий, природные богатства которых давно являются основным источником развития экономики и экспортного потенциала. Однако, как показал опыт освоения северных регионов, интенсивное промышленное развитие разрушает среду обитания, наблюдается масштабная деградация ландшафтов, выведение их из стабильного природного состояния [1, 8]. Негативные последствия характерны не только для зон развития добывающих отраслей промышленности, но и металлургических, химических и лесоперерабатывающих предприятий [2, 9, 10]. К серьезным изменениям орографических условий и климата приводит создание огромных искусственных водохранилищ при пуске гидроэлектростанций. Производство алюминия является стратегически важным для Российской Федерации, потому что до 80 % выпускаемой продукции поставляется на экспорт. В настоящее время на территории Среднесибирского плоскогорья реализуются два крупных инвестиционных проекта: Богучанское энергометаллургическое объединение — БЭМО (Красноярский край) и Тайшетский алюминиевый завод (Тайшет-АЗ). Реализация данных проектов увеличит производственную мощность на 1,05 млн тонн алюминия в год [6]. Масштабный инвестиционный проект по созданию БЭМО включает в себя завершение строительства Богучанской ГЭС (БоГЭС) с установленной мощностью 3 000 МВт на реке Ангаре и сооружение Богучанского алюминиевого завода (БоАЗ) мощностью 588 тыс. тонн в год, который станет одним из основных потребителей электроэнергии, производимой БоГЭС. Проект имеет большую социальную значимость для региона, так как позволит создать в период эксплуатации 4 тысячи рабочих мест. Проект БЭМО является ключевым элементом комплексной программы развития Приангарья, которая включает также строительство целлюлозно-бумажного комбината, разработку газоконденсатных и железорудных месторождений, сооружение железнодорожной ветки и сети автомобильных дорог. В городе Тайшет (Иркутская область) завершается строительство алюминиевого завода мощностью 750 тыс. тонн алюминия в год. Завод будет состоять из четырех корпусов электролиза, оснащенных современными электролизерами РА-400, разработанными Инженернотехнологическим центром РУСАЛа. В соответствии с планом развития на Тайшет-АЗ предполагается создание 3 тысяч рабочих мест. Вместе с тем на территории Сибири в настоящее время уже действуют 6 крупных предприятий по производству алюминия, территории, расположенные в зоне влияния данных предприятий, характеризуются напряжением медико-экологической ситуации [2, 10]. Наиболее выражены негативные эффекты на территории города Братска, отнесенного к зоне экологического бедствия. Применение проспективных исследований создает основу для профилактики неблагоприятных воздействий на здоровье населения. Имеющиеся на сегодняшний день данные отделов социальногигиенического мониторинга не всегда позволяют дать корректную оценку влияния факторов окружающей среды на здоровье населения. Поэтому наряду с имеющимися данными разумно привлечение в систему доказательств материалов биомониторинга, а также результатов прогнозных оценок по математическим моделям. Цель данной работы — оценка возможных медикоэкологических последствий ввода в эксплуатацию новых металлургических заводов на основе мониторинга и разработки математических прогнозов. Методы В качестве «территорий развития» рассмотрим два объекта: г. Тайшет (координаты 55° с. ш., 98° в. д.), расположенный в юго-западной части Иркутской области, и село Богучаны, относящееся к «ангарской» зоне Красноярского края (координаты 58° с. ш., 97° в. д.). В Тайшете средние температуры воздуха — 19 °С в января, +18 °С в июле, среднегодовая 0,3 °С, Богучаны приравнены к районам Крайнего Севера, здесь средние температуры в январе составляют —23,3 °С, в июле +19,1 °С, среднегодовая -1,5 °С. В качестве модельных территорий рассмотрены города Иркутской области, в которых размещены действующие крупные алюминиевые заводы (Братск и Шелехов) и опытная установка (Тайшет). Города расположены в пределах 52-56° с. ш. и 101-103° в. д. Климат на данной территории резко континентальный, однако имеет некоторые различия. В Шелехове и Тайшете средние температуры не различаются (-19 °С в январе, +18 °С в июле, среднегодовая 0,3-0,9 °С), а в Братске зимние и среднегодовые температуры ниже (-23 °С и -2,1 °С соответственно), территория приравнена к районам Крайнего Севера. Важным климатообразующим фактором Братска является близость двух водохранилищ (Братского и Усть-Илимского), что привело к некоторому повышению температур относительно середины прошлого века, изменению розы ветров, повышению относительной влажности, а также частоты туманов и приземных инверсий. Количество дней с неблагоприятными условиями для рассеивания выбросов в Братске в 1,8 раза выше, чем на территориях района, удаленных от крупных водоемов. Аналогичные процессы мы можем ожидать и в селе Богучаны после пуска БоГЭС. Характеристика медико-экологической ситуации на модельных территориях дана с использованием данных регионального фонда социально-гигиенического мониторинга, наблюдений гидрометслужбы за содержанием гидрофторида и твердых фторидов в атмосферном воздухе и метеопараметрами (за десятилетний период). Оценка опасности химического загрязнения для здоровья населения проведена с учетом однонаправленного действия примесей, контролируемых в воздухе модельных территорий по показателю индекс опасности (HI) [4]. Для территорий развития HI рассчитан только по концентрациям гидрофторида и твердых фторидов. Для территорий развития были рассчитаны вероятные средние показатели загрязнения фторсодержащими примесями с помощью автоматизированной программы УПРЗА «Эколог», на основе «Методики расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащих в выбросах предприятий» (ОНД-86), с учетом городской застройки. Характеристика впервые выявленной и общей заболеваемости детского населения дана по ф.12 (за десятилетний период) и учетным записям из карт развития ребенка (за один год). Прогноз впервые выявленной заболеваемости детского населения рассчитан на основе уравнения, полученного с помощью множественного линейного регрессионного анализа, проведенного при участии доктора биологических наук М. П. Дьякович. Проанализированы данные по городам Шелехову и Братску, осредненные с разбивкой по две недели (общее количество единиц наблюдения 54). В уравнение включены: заболеваемость, температура, относительная влажность, атмосферное давление, скорость ветра и суммарное загрязнение фторсодержащими веществами (К = С , / ύ г ^ г V сум тв.фториды ' ПДК тв.фториды + СИР / ПДКИР). С учетом потенцирования действия указанных веществ за допустимый уровень принимали К ^ 0,8. Значимость изменений заболесум ваемости оценивали с помощью относительного риска (RR) и его 95 % доверительного интервала (ДИ), рассчитанного как ДИ = е'п(ВД) ± 196^varln(RR). Фоновая заболеваемость рассчитана как среднее арифметическое показателей заболеваемости на территориях, характеризующихся аналогичными многолетними климатическими параметрами и не имеющих крупных стационарных источников выбросов (за исключением предприятий теплоэнергетики). Маркером воздействия выбросов алюминиевого производства на население служит определение фтора в моче у детского населения как наиболее восприимчивого контингента. Группа включала 360 детей, посещающих детские дошкольные и общеобразовательные учреждения. Исследования проведены в лаборатории физико-химических методов исследования Ангарского филиала Восточно-Сибирского научного центра экологии человека СО РАМН (зав. лабораторией кандидат биологических наук Журба О. М.). В соответствии с действующими рекомендациями в качестве допустимого уровня содержания фтора в моче принята величина (20,0 ± 4,9) мкмоль/дм3 [11]. Когорта сформирована на основе информированного согласия родителей, критерием отбора служили следующие признаки: рождение и постоянное прожи 4 Экология человека 2013.09 Циркумполярная медицина вание на изучаемой территории, рождение от 1 —2-й доношенной беременности, отсутствие врожденных пороков развития, работа родителей вне контакта с фтором и его соединениями. Зависимость накопления фторсодержащих примесей в различных средах оценивалась с помощью коэффициента корреляции Спирмена (г ). Результаты Уровни загрязнения атмосферного воздуха модельных территорий характеризуются как высокие. Содержание фтористых газообразных соединений превышало ПДК в 1,65 % проб в Шелехове и 1,9 % в Братске. Максимальные разовые концентрации фтористого водорода превышали уровни ПДК в 2000-2010 годах в Шелехове в 6-8 раз, а твердых фторидов в 1,6-2 раза. Коэффициент потенцирования для фторсодержащих веществ составил 3,6, что превышает допустимый уровень в 4,5 раза. Среднегодовые концентрации твёрдых фторидов в воздушном бассейне Братска достигали 3,3 ПДК, фтористого водорода 1,2 ПДК. Максимальные концентрации в Братске достигали 4,9 ПДК. Наибольшее число проб с содержанием фтористых соединений выше ПДК,р приходилось на 2002-2004 годы, в 2005 году на предприятиях проведен ряд природоохранных мероприятий, приведших к снижению выбросов. В почвах селитебной зоны городов Братска и Шелехова фтористые соединения являются приоритетными загрязнителями. При удалении от заводов загрязнение почв фтористыми соединениями уменьшается. Фтористые соединения в почве обнаружены в количестве 832 мкг/кг на расстоянии 2 км от источника загрязнения, 630 мкг/кг в 12 км от промплощадки, 290 мкг/кг в 20-30 км. Коэффициенты потенцирования для фторсодержащих веществ составили в Шелехове 3,6, в Братске -4,5, что превышает допустимый уровень в 4,5 и 5 раз соответственно. Оценивая ингаляционное влияние фтористых соединений на здоровье населения, провели расчет индекса опасности. Риск для здоровья жителей Шелехова составил по классу болезней органов дыхания HI = 7,8; костно-мышечной системы HI = 1,9, а для населения Братска HI = 8,4 и HI = 2,2 соответственно. Таким образом, мы можем предположить, что содержание газообразного фтористого водорода и твердых фторидов в воздушном бассейне города Шелехова представляет серьезную опасность для населения, особенно детского. Расчеты возможного содержания фтористых соединений в атмосферном воздухе Тайшета и села Богу-чаны при эксплуатации предприятий по производству алюминия показали, что среднегодовые концентрации на большинстве реперных точек будут находиться на уровне гигиенических нормативов. Однако в точках на ориентировочных границах санитарно-защитных зон и подветренных зонах селитебных территорий, приближенных к источникам выбросов, среднегодовые и максимально разовые расчетные величины будут превышать ПДК. Коэффициент суммации по среднегодовым уровням загрязнения выше допустимого уровня в Тайшете в 1,9 и в Богучанах в 3,0 раза. Так как расчет индекса опасности проведен только по двум веществам, риски для органов дыхания и опорно-двигательного аппарата не имели различий и составили для населения Богучан HI = 1,8; а для населения Тайшета HI = 1,2. В Тайшете проведены исследования, позволяющие оценить накопление фтора в почве за пять лет эксплуатации опытной установки, которая по производственной мощности в 60 раз меньше мощности планируемого алюминиевого завода. В пределах 0,3—1,0 км от источника содержание фтора достигало 300 мг/кг. В более удаленных районах концентрация фтора либо находилась ниже предела обнаружения, либо не превышала фонового регионального уровня. Изучение зависимости между содержанием фтористых соединений в поверхностном горизонте почвы и снеговом покрове свидетельствует о прямой сильной связи (rxy = 0,76, p = 0,026). Кроме того, в период активной деятельности опытной установки для оценки экспозиции фтором был проведен анализ проб снежного покрова как наиболее информативного индикатора загрязнения окружающей среды. Так, в 2 км от источника выбросов концентрация составляла (2,2 ± 0,63) мг/дм3. Максимальные значения 4,7 мг/дм3 зарегистрированы на расстоянии 1 км к востоку от промплощадки. Коэффициент корреляции между содержанием фтора в почве и расчетными данными Ксум (гидрофторида и твердых фторидов) в атмосферном воздухе отражает связь средней силы (rxy = 0,49, p = 0,041). Следовательно, в условиях сниженного потенциала самоочищения атмосферного воздуха и почвы в условиях Сибири происходит аккумуляция химических примесей в объектах окружающей среды. Анализ заболеваемости детского населения регионов Сибири свидетельствует, что на территориях, характеризующихся умеренным уровнем загрязнения атмосферного воздуха, показатели зависят от климатических условий, особенно в холодный период. В результате кластерного анализа комплекса медикоэкологических и социально-экономических показателей на изучаемой территории сформированы четыре таксона. Первый включает 10 административных территорий, в которых проживает более 70 % от общей численности населения, характеризуется высоким уровнем техногенной нагрузки. Второй таксон представлен промышленно-аграрными территориями (15,4 % от всего населения области). Третий таксон объединяет территории с преимущественно аграрным производством (10 % населения). Четвертый состоит из районов, тяготеющих к северной зоне, несмотря на то, что здесь проживает лишь 4,5 % населения, именно эти территории являются наиболее перспективными для дальнейшего промышленного освоения. 5 Циркумполярная медицина Экология человека 2013.09 По болезненности различие между аграрными и промышленными группами территорий для детского населения составляло 45,4 %, по первичной заболеваемости 52,6 % (табл.1). В структуре заболеваемости первое место занимали болезни верхних дыхательных путей (бронхиты, эмфизема, астма, ларингиты, фарингиты и др.). Болезни органов дыхания превышали средние по региону показатели только у детского населения промышленных центров на 11,7 %. Заболевания нервной системы, входящие в число «болезней экологического риска», имели более высокий показатель у населения крупных городов и промышленных центров (72,8 случая на 1 000 детского населения, против среднего 48,4 %0). Таблица 1 Характеристика заболеваемость населения отдельных таксонов Восточной Сибири по отношению к среднему по региону уровню Таксон Дети Все население Болезнен ность Впервые выявленная заболевае мость Болезнен ность Впервые выявленная заболевае мость Первый 116,1 120,9 157,8 155,9 Второй 79,2 65,4 74,4 72,5 Третий 70,7 68,3 68,7 76,9 Четвертый 76,5 76,6 74,5 79,6 Средний показатель по региону, % 2008,7 1523,5 1427,1 900,8 В связи со значительным разбросом величин заболеваемости по отдельным территориям в крупных субъектах РФ, к которым относятся Красноярский край и Иркутская область, целесообразно рассчитывать фоновые показатели отдельно для различных зон. Мы приняли для территорий с резко континентальным климатом фоновую величину 1 600 случаев на 1 000 детского населения, а для центральных и южных регионов Сибири 1 300 % [5]. Прогноз впервые выявленной заболеваемости детского населения (У) дан по уравнению множественной линейной регрессии (множественный коэффициент регрессии r = 0,93) У = Z 1,69 X X1 + 3,2 X X2 + 16,8 х X3 + + 0,0085 X X. + 245,2 х X ’ 4 ’ 5, где Z фоновая заболеваемость (на 1 000 детского населения); X1 средняя температура, °С; X2 относительная влажность, %; X3 скорость ветра, м/с; X4 атмосферное давление, мм рт. ст.; X5 суммарное загрязнение фторсодержащими веществами, Ксум. Адекватность полученного уравнения подтверждена сравнением расчетных и реальных данных для модельных городов. Средний за период изучения показатель впервые выявленной заболеваемости детского населения составил в Братске 2 084,8 случая на 1 000 человек, в Шелехове 2 101 ,4 % . Расхождения расчетных и фактических величин для Братска составили 16,2 %, для Шелехова 9,5 %. Наибольший интерес представляют результаты прогноза заболеваемости на территориях развития после ввода в эксплуатацию алюминиевых заводов. Так, и в Тайшете, и в Богучанах среднегодовой показатель увеличится по сравнению с фоновым, RR = 1,4 (ДИ 1,1-1,8) (табл. 2). Однако относительно величин, характерных для «допускового» периода, рост заболеваемости более выражен для жителей Богучан (на 31 %, против 20 % в Тайшете). Еще более выражены различия в холодный сезон: на 67 % для детей более северного населенного пункта и на 14 % для Тайшета, характеризующегося более мягким климатом. Таблица 2 Результаты прогноза заболеваемости детского населения Территория Заболеваемость, % %0 RR Границы ДИ Фоно вая Расчет ная Нижняя Верх няя Среднегодовой показатель Шелехов 1300 2007,3 1,5 1,16 2,06 Братск 1600 2424,3 1,5 1,14 2,01 Тайшет (реальный период) 1300 1504,0 1,2 0,96 1,21 Тайшет (после пуска АЗ) 1300 1798,6 1,4 1,08 1,78 Богучаны (реальный период) 1600 1723,9 1,1 0,98 1,37 Богучаны (после пуска АЗ) 1600 2261,8 1,4 1,09 1,83 Показатель холодного периода Шелехов 1850 2576,1 1,4 1,08 1,79 Братск 2200 3045,0 1,4 1,08 1,78 Тайшет (реальный период) 1850 2073,1 1,1 0,95 1,19 Тайшет (после пуска АЗ) 1850 2367,7 1,3 1,03 1,59 Богучаны (реальный период) 2200 2345,1 1,1 0,97 1,30 Богучаны (после пуска АЗ) 2200 2883,0 1,3 1,04 1,65 Показатель теплого и переходного периодов Шелехов 800 1490,4 1,9 1,32 2,63 Братск 900 1704,4 1,9 1,33 2,69 Тайшет (реальный период) 800 987,1 1,2 0,96 1,29 Тайшет (после пуска АЗ) 800 1281,7 1,6 1,21 2,16 Богучаны (реальный период) 900 1003,5 1,1 1,01 1,51 Богучаны (после пуска АЗ) 900 1541,4 1,7 1,24 2,36 Примечание. RR относительный риск; ДИ 95 % доверительный интервал; АЗ алюминиевый завод. Биомониторинг фтора у детей, проживающих на экспонированных территориях, показал, что экскреция с мочой превышала рекомендуемый допустимый уровень у значительной части обследованных. В Шелехове медиана составила 59 мкмоль/дм3, мини 6 Экология человека 2013.09 Циркумполярная медицина мальное значение 14, максимальное 157 мкмоль/ дм3; в Братске 52,3; 24,2 и 208,0 мкмоль/дм3 соответственно. Установлено, что средние уровни фтора в биосубстратах детей, проживающих в Тайшете, в период действия опытной установки не превышали референтных величин, что свидетельствует об отсутствии выраженной опасности для здоровья населения. Вместе с тем следует отметить, что доля лиц с превышением референтного значения составила (11,8 ± 3,6) % в группе детей, проживающих на расстоянии 2-2,5 км от источника выбросов, тогда как в группе жителей территории, наиболее удаленной от промплощадки, выведения повышенного уровня фтора выявлено не было. Обсуждение результатов Сравнение полученных нами расчетных результатов и фактических уровней содержания фтора в атмосферном воздухе свидетельствует о достаточной информативности расчетного метода, подтверждением многолетней экспозиции служат данные о загрязнении почвенного покрова и циркуляции токсиканта в организме детей. Результаты многолетнего наблюдения гидрометслужбы и собственных исследований показывают, что уже после нескольких лет деятельности производства алюминия вокруг источника формируется техногенно измененная зона. В районе крупных предприятий ее радиус достигает 20-30 км [2, 11]. Негативное влияние климатических изменений на здоровье населения весьма разнообразно. В последние годы они возглавляют список традиционных факторов риска индустриальной эпохи, включающего в себя загрязнение атмосферного воздуха, питьевой воды, почвы, продуктов питания и др. [7]. Прогнозные расчеты свидетельствуют, что на территории, характеризующейся более суровыми климатическими условиями, при вводе в эксплуатацию предприятия цветной металлургии и гидроэлектростанции произойдет увеличение впервые выявленной заболеваемости детского населения в 1,4-1,7 раза. Отметим, что результаты прогноза имеют ряд неопределенностей, обусловленных недостаточностью данных о достижении предприятиями планируемых мощностей, неточностью расчетов рассеивания примесей, заложенных в программу «Эколог». Перенос сценария с модельных территорий на изучаемые населенные пункты может содержать погрешности, связанные с изменением климата, которые заложены нашим сценарием условно. Кроме того, показатель, выбранный нами в качестве индикаторного (впервые выявленная заболеваемость детей), характеризуется значительной вариабельностью, что требует применения интервальных оценок [3]. Полученные нами материалы свидетельствуют о том, что даже малоинтенсивное загрязнение объектов окружающей среды веществами, способными к аккумуляции, к каковым относится фтор, за короткий период может привести к накоплению в организме. Длительная нагрузка приводит не просто к носитель-ству фтора, но и к возникновению клинических эффектов как со стороны органов опорно-двигательного аппарата, так и со стороны органов дыхания [12]. Проведенные исследования на примере ввода в эксплуатацию нового металлургического производства показали, что на территориях развития высока вероятность негативных медико-экологических последствий: формирования техногенно измененных зон, роста экологически обусловленной заболеваемости населения, подтвержденной данными биомониторинга. При разработке программ социальноэкономического развития северных регионов необходимо использовать материалы многолетнего мониторинга с учетом особенностей, характерных для регионов Севера и Сибири, для обоснования прогнозов качества среды жизнедеятельности и здоровья населения.

About the authors

V S Rukavishnikov

East Siberian Scientific Center of Human Ecology SB RAMS

Irkutsk

N V Efimova

East Siberian Scientific Center of Human Ecology SB RAMS

Email: medecolab@inbox.ru
Irkutsk

I V Donskih

Consumer Supervision Board in Irkutsk Region

Irkutsk

References

Supplementary files