The impact of air pollution by aerosol particles on public health

Full Text

Влияние загрязнения атмосферного воздуха твердыми частицами на здоровье населения

 

Д. А. Самуленков¹, С. В. Сладкова^1,2, М. В. Сапунов¹

¹ Санкт-Петербургский Государственный Университет, Санкт-Петербург, Россия

²Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр Российской академии наук

 

Пылевые частицы являются одним из основных загрязнителей атмосферы, которые переносятся на большие расстояния. Мегаполисы являются источником массового выброса твердых частиц (ТЧ) в атмосферу, которые наряду с ТЧ естественного образования воздействуют на здоровье человека. Настоящая работа выполнена с целью обобщения актуальных знаний о воздействии ТЧ на здоровье населения, а также выявлению перспективных направлений исследований и практических мер экологической политики, направленных на уменьшение этого влияния.

Поиск актуальной информации о влиянии ТЧ на здоровье населения выполнен в поисковой системе PubMed, с использованием баз данных Scopus, Российских электронных научных библиотек ELibrary и CyberLeninka. Было проанализировано более 450 первоначально выявленных статей, из них отобрано 62, по принципу наличия в них информации о негативных эффектах влияния и уровне воздействия ТЧ частиц на здоровье населения. Поиск осуществлялся среди публикаций, вышедших за последние 20 лет, с акцентом на работы последнего десятилетия. Предпочтение отдавалось статьям с когортными исследованиями.

Влияние ТЧ на здоровье в первую очередь обусловлено их химическим составом и размерами. ТЧ приводят к развитию сердечно сосудистых заболеваний, заболеванию органов дыхания и глаз, влияют на общее состояние человека, обладают мутагенным и канцерогенным эффектом. Воздействие ТЧ связано с преждевременной смертностью и сокращением продолжительности жизни. Необходима выработка новых научных подходов, чтобы ранжировать и оценить воздействие сложной смеси загрязняющих веществ в воздухе. ТЧ наносят существенный вред здоровью населения, влияют на качество и продолжительность жизни, вследствие чего причиняют большой экономический ущерб. Построение системы мониторинга, исследование химического состава ТЧ в мегаполисах и на периферии, послужит основой для выработки программ по предупреждению и снижению уровня загрязнения ТЧ.

Ключевые слова: твёрдые частицы, здоровье, смертность, болезнь, загрязнение, население

 

The impact of air pollution by aerosol particles on public health

 

Dmitriy A. Samulenkov¹, Svetlana V. Sladkova¹, Maksim V. Sapunov¹

¹ St. Petersburg State University, St. Petersburg, Russia

 

Dust particles are a major atmospheric pollutant transported over long distances. Megacities are the source of massive emissions of particulate matter (PM) into the atmosphere, which, along with naturally occurring PM, impacts human health. This study aims to summarize current knowledge on the impact of PM on public health and to identify promising research areas and practical environmental policy measures aimed at mitigating this impact.

A search for up-to-date information on the impact of PM on public health was conducted using the PubMed search engine, Scopus, and the Russian Electronic Scientific Libraries ELibrary and CyberLeninka. Over 450 initially identified articles were analyzed, of which 62 were selected based on the presence of information on the negative effects and levels of exposure to PM on public health. The search included publications published over the past 20 years, with an emphasis on studies from the last decade. Preference was given to articles with cohort studies.

The health impacts of PM are primarily determined by their chemical composition and size.  PM contributes to the development of cardiovascular, respiratory, and eye diseases, impacts overall well-being, and has mutagenic and carcinogenic effects. Exposure to PM is associated with premature mortality and reduced life expectancy. New scientific approaches are needed to rank and assess the impact of this complex mixture of air pollutants. PM significantly harms public health, impacts quality of life and life expectancy, and consequently causes significant economic losses. Building a monitoring system and studying the chemical composition of PM in metropolitan areas and rural areas will serve as the basis for developing programs to prevent and reduce PM pollution.

Keywords: particulate matter, health, mortality, disease, pollution, population

 

Введение

Ухудшающееся состояние окружающей среды является серьезной глобальной проблемой, которая возникла как результат стремительной урбанизации, миграции населения в большие города, развития промышленности, транспорта, сельского хозяйства, общего увеличения населения планеты. Примерно 92% населения планеты проживает в регионах с плохим качеством воздуха, где показатели качества воздуха превышают рекомендованные нормы ВОЗ¹. Население Земли резко возросло с 717 миллионов в 1750 году до 6 миллиардов в 2000 году, в 2022 году уже превысило 8 миллиардов человек. Развитие промышленности привело к тому, что большая часть этого населения сосредоточилась в крупных городах. В 2007 году численность городского населения в мире впервые превысила численность сельского населения. В Европе в городах проживает две трети всего населения².

Крупные населенные пункты, или мегаполисы, можно рассматривать как мощные, локализованные источники выбросов ТЧ, которые влияют на уровень загрязнения воздуха в городе или в подветренных районах. ТЧ (англ. PM) — это одна из фракций загрязнения воздуха, состоящая из мелкодисперсных частиц и жидких капель, содержащих кислоты, органические химические вещества, металлы, а также частицы почвы или пыли. В настоящее время в мире насчитывается 44 города с населением 10 миллионов человек и более, более 100 городов с населением более 5 млн человек. Мегаполисы занимают менее 0,2% поверхности Земли, но на их долю приходится примерно 10% населения земного шара³. Загрязнение воздуха в мегаполисах одна из наиболее серьезных проблем, в некоторых городах загрязнение достигло уровней, угрожающих жизни и здоровью людей^4,5.[1]

Густонаселенные регионы выбрасывают в атмосферу значительные объемы ТЧ и других загрязняющих веществ, и последствия особенно очевидны в таких известных мегаполисах, как Пекин, Дели, Мехико и Лос-Анджелес и др. Причем эти загрязнения не ограничиваются границами мегаполисов, загрязняющие вещества могут переноситься на большие расстояния и вносить свой вклад в общее фоновое загрязнение на планете. Ситуация усугубляется тем, что во многих городах мира по разным причинам не ведётся мониторинг загрязнения атмосферного воздуха. Например, в России на государственном уровне наблюдение за качеством атмосферного воздуха осуществляется только в 250 из более чем 1 тыс. городов страны. В республиках Алтай, Калмыкия, Марий Эл такие наблюдения до 2024 года не проводились.⁶

В городских условиях выбросы загрязняющих веществ как правило связаны с выбросами промышленных предприятий, автомобилей и повседневной бытовой деятельности. Для ТЧ не существует границ, выбросы в одном регионе могут влиять на качество жизни людей в другом регионе. Воздействие мегаполисов отчётливо видно при оценке уровня загрязнений по пути движения воздушных масс. Антропогенная деятельность в мегаполисах приводит к повышению концентрации ТЧ в городской атмосфере [2] и существенно влияет на качество воздуха в отдаленных регионах [3], и наоборот, зачастую региональные источники поступления ТЧ в окружающую среду являются одним из решающих факторов, способствующих увеличению массовой концентрации ТЧ в городах [4, 5]. В атмосфере, в зависимости от расположенных поблизости источников загрязнений, могут преобладать отдельные виды загрязнителей различного состава [6, 7]. В основном исследователями оценивается влияние частиц РМ 10 (≤ 10 мкм) и РМ 2,5 (≤ 2,5 мкм), в последние десятилетие, более пристальное внимание стало уделяться частицам РМ 1 (≤ 1 мкм).

Учеными был специально введен термин "Остров городского аэрозольного загрязнения" для описания высоких концентраций загрязнителей воздуха в городских агломерациях [8]. В большинстве случаев, городская атмосфера имеет более высокие концентрации ТЧ, чем окружающая сельская атмосфера, из-за постоянных антропогенных выбросов [9]. Данный факт подтверждается наблюдениями, проводимыми в Санкт-Петербурге с применением лидарных технологий [10, 11].

От загрязнения ТЧ страдает население большинства крупных городов мира, и на планете трудно найти место, где воздействие ТЧ минимально [12-14]. ТЧ оказывают всестороннее влияние на здоровье человека, воздействие ТЧ затрагивает практически все органы и системы человека,

Цель исследования: исследование воздействия ТЧ на здоровье населения, выявление перспективных направлений исследований и практических мер экологической политики, направленных на уменьшение этого влияния.

 

Материал и методы

Поиск актуальной информации о влиянии ТЧ на здоровье населения выполнен с помощью поисковой системы PubMed с использованием базы данных рецензируемой научной литературы Scopus, Российских электронных научных библиотек ELibrary и CyberLeninka. Поиск осуществлялся среди публикаций, вышедших за последние 20 лет, с 2004 по 2024 год с акцентом на работы, вышедшие в последнем десятилетии. Были использованы следующие поисковые термины: загрязнение воздуха ТЧ, воздействие ТЧ на здоровье, аэрозоль, болезни, вызываемые ТЧ, загрязнения воздуха и смертность населения, ущерб от загрязнения атмосферного воздуха. В статью были включены оригинальные исследования, в которых изучаемым веществом являются ТЧ. Предпочтение отдавалось статьям с когортными исследованиями. В статью также включались обзорные статьи, релевантные для рассматриваемой темы, содержащие обобщенную информацию по исследованиям узкой направленности, а именно, влияния ТЧ на отдельные органы и системы организма, и региональным аспектам, что позволило представить общую картину и учесть разные точки зрения на проблему влияния загрязнения воздуха ТЧ на здоровье населения. Было проанализировано более 450 первоначально выявленных публикаций на английском и русском языках, из них отобрано 62 полнотекстовые статьи, более 20 из которых не старше 5 лет, по принципу наличия в них информации о негативных эффектах влияния ТЧ на здоровье населения и об уровне подверженности населения воздействию ТЧ распространенных в воздушной среде. Статьи не соответствующие цели работы, исключались из обзора, например, не включались работы, связанные с воздействием ТЧ в закрытых помещениях и производствах.

Результаты исследования

Влияние ТЧ на здоровье и смертность населения

Загрязнение атмосферного воздуха затрагивает людей на всей планете, всех возрастов и социальных групп и занимает лидирующее место среди основных факторов риска здоровью населения, связанных с окружающей средой во всем мире. ^7,8

Загрязнение воздуха оказывает как острое, так и хроническое воздействие на здоровье человека, от незначительного раздражения верхних дыхательных путей, глаз, кожи до серьезных проблем со здоровьем. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) воздействие загрязненного атмосферного воздуха приводит к увеличению заболеваемости, смертности и сокращению продолжительности жизни, оно является причиной около 7 миллионов смертей в год⁹. В работе [15] изучены пространственные и временные тенденции смертности, связанные с загрязнением атмосферного воздуха с 1990 по 2015 год на глобальном и региональном уровнях, а также на уровне отдельных стран, и показано, что подавляющее большинство случаев преждевременной смерти, обусловленной загрязнением атмосферного воздуха происходят от ишемической болезни сердца, цереброваскулярных заболеваний, хронической обструктивной болезни легких, рака легких и инфекций нижних дыхательных путей. Вредное воздействие ТЧ на здоровье населения зависит от размера поверхности частиц, силы и длительности воздействия [16-19]. Размер поверхности частиц, их количество и состав, это основные параметры ТЧ, которые влияют на последствия для здоровья населения [15].

Состав ТЧ изменяется, с поглощением различных загрязнителей. На поверхности ТЧ находятся в основном тяжелые металлы, органические соединения, материалы биологического происхождения, ионы, химически активные газы^7,10 [16]. Так, в научном отчете¹⁰ для данных по 187 округам США за период с 2000 по 2005 год показаны значительные пространственные и временные, а также региональные и сезонные вариации в химическом составе смеси частиц при оценках воздействия на здоровье для размера частиц ТЧ2,5. Неблагоприятные эффекты возникают как при непрерывной дозировке, так и при кратковременных воздействиях, в том числе, при относительно низких концентрациях ТЧ в воздухе¹¹ Несмотря на установленные нормативы содержания ТЧ10, ТЧ2.5 в России и развитых странах, есть данные, что даже минимальные концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе оказывают влияние на здоровье населения. Поэтому пороговые значения для загрязняющих веществ в воздухе не могут быть установлены на основе имеющихся данных [17].

Вредное воздействие ТЧ вызывает более серьезные нарушения здоровья у тех людей, которые наиболее восприимчивы, особенно затрагивая группы с низким доходом, которые, как правило, более уязвимы и подвержены воздействию [20, 21]. В сочетании с факторами, к которым кроме низкого дохода, можно отнести наличие заболеваний, детский и пожилой возраст, проживание в крупных мегаполисах, в районах с неблагоприятными климатическими условиями загрязнение воздуха вызывает более тяжелые последствия для здоровья населения [22-26]. Загрязнение воздуха оказывает не только прямое воздействие на дыхательную систему человека в раннем возрасте, приводя к заболеванию астмой [27, 28], но также может способствовать возникновению многих хронических заболеваний во взрослом возрасте [24]. Уровни загрязнения воздуха особенно высоки в странах с уровнем дохода ниже среднего, где экономика, как правило, в большей степени зависит от загрязняющих отраслей и технологий, особенно в странах Африки к югу от Сахары [21]. Также показано, что суровые климатические условия Арктики влияют на здоровье населения, одновременное воздействие пониженных температур и загрязнения воздуха приводит к синергетическому эффекту и ускоряет в первую очередь развитие заболеваний системы кровообращения и органов дыхания [26].

Положительная связь между кратковременным воздействием ТЧ2,5 и риском госпитализации была обнаружена для нескольких распространенных заболеваний, таких как сепсис, нарушения водно-электролитного баланса, острая и неуточненная почечная недостаточность, болезнь Паркинсона, диабет, флебит, тромбофлебит и тромбоэмболия [29]. ТЧ в атмосфере могут быть фактором, который может оказывать влияние на функцию почек [30], так при длительном воздействии ТЧ2,5 повышается риск развития хронической болезни почек [31]. В исследованиях [15, 32] отмечается, что воздействие даже очень низких концентраций ТЧ 2,5 в окружающей среде увеличивает риск смертности от сердечно-сосудистых заболеваний.

ТЧ вызывают воспалительные реакции такие как покраснение, слезотечение глаз и общий дискомфорт, что ведет к неблагоприятным последствиям для здоровья глаз [33]. Воздействие на глаза происходит через окислительный стресс, повреждение ДНК, нарушение митохондрий, что приводит к нарушению заживления ран и повреждению оболочки глаза. Также ТЧ воздействуют на слезную жидкость, что способствует развитию глазных заболеваний - синдром сухого глаза, блефарит, конъюнктивит, кератит и др. [34].

Доказана взаимосвязь между загрязнением ТЧ и диоксидом азота совместно с когнитивными заболеваниями, а также исполнительных функций и памяти. У людей, подвергавшихся высоким дозам этих загрязнителей, когнитивные способности хуже, чем у тех, кто подвергается воздействию средних доз ТЧ и диоксида азота [35].

В работе [36] проведенной с использованием данных по месту жительства женщин в возрасте 50–69 лет, и содержания ТЧ2,5 полученных по спутниковым данным, с последующей обработкой реестра онкологических заболеваний женщин, диагностированных в возрасте 50–69 лет, в период с 2003 по 2009 год, показало, что риск смертности от рака молочной железы увеличивается при воздействии частиц ТЧ2,5.

Воздействие мелких ТЧ РМ2,5 на открытом воздухе является пятым по значимости фактором риска смерти в мире, на него приходится 4,2 миллиона смертей и более 103 миллионов потерянных лет жизни [15]. Другими исследователями глобальная смертность от ТЧ2,5 в 2000 году оценивалась в 1,7 миллиона смертей в год [37].

Различные виды хозяйственной деятельности человека, вносят разный вклад в смертность населения от загрязнения ТЧ, в связи с этим, в зависимости от региональных особенностей производства стратегии борьбы с повышенным содержанием ТЧ должны значительно отличаться. В исследовании [38] проведена оценка уровня преждевременной смертности от загрязнения воздуха частицами ТЧ2,5 при воздействии отдельных секторов экономики. По оценкам 2,23 миллиона смертей в год связаны с антропогенным воздействием ТЧ2,5 в Восточной Азии (48%). Жилищный и коммерческий сектор оказывает наибольшее влияние в мире - 675 тысяч смертей в год. Наземный транспорт доминирует в Северной Америке - 32% от общей антропогенной смертности от ТЧ2,5, и оказывает почти такое же влияние (24%), что и жилой, и коммерческий (27%) в Европе.

1,67 миллионов смертей были связаны с загрязнением воздуха в Индии в 2019 году, что составляет 17,8% от общего числа смертей в стране. Большинство этих смертей, около 1 миллиона, было вызвано загрязнением окружающей среды ТЧ. В последние годы смертность от загрязнения атмосферными ТЧ увеличилась на 115,3%. Потери в результате преждевременной смерти и заболеваемости, связанные с загрязнением воздуха, по оценкам [39] привели к экономическим потерям в размере 36,8 млрд долларов США составили 1,36% валового дохода Индии. В работе [40] оценивалась ассоциация вдыхаемых ТЧ диаметром 10 мкм и диаметром 2,5 мкм в более чем 600 городах по всему миру с появлением симптомов сердечно-сосудистых и респираторных заболеваний, смертностью от всех болезней. Увеличение среднего значения концентрации ТЧ10 на 10 мкг/м³, связано с увеличением на 0,44% ежедневной смертности от всех причин, 0,36% суточной смертности от сердечно-сосудистых заболеваний и 0,47% смертности от респираторных заболеваний. Увеличение смертности среднего значения концентрации ТЧ2,5 на 10 мкг/м³ связано с увеличением на 0,68% смертности от всех причин, 0,55% от сердечно-сосудистых заболеваний и 0,74% от респираторных заболеваний.

Исследования, проведенные в крупных выборках городского населения Нидерландов, показали связь загрязнения воздуха со смертностью в городских условиях от респираторных заболеваний, в том числе от рака легких. Кроме того, частицы размером менее ТЧ 10 связаны со смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний [41]. Схожие выводы сделаны в работе [42], где получены доказательства влияния частиц ТЧ2.5 и ТЧ10 переносимых из пустыни Сахара, на повышение смертности от естественных причин, сердечно-сосудистых, цереброваскулярных и респираторных заболеваний. При этом наибольшее воздействие пылевых бурь отмечается именно на смертность от сердечно-сосудистых заболеваний. Исследования [43] показали, что ТЧ2,5 вносит значительный вклад в инициировании острых сосудистых заболеваний у восприимчивых людей. При исследовании популяции в 291816 человек установлено, что длительное воздействие ТЧ2,5 было связано со смертностью от естественных причин [44]. В исследовании [45] обнаружена взаимосвязь между смертностью и концентрациями ТЧ 2,5. Обработка базы данных численностью 2,5 млн. человек, позволила обнаружить положительную связь между ТЧ2,5 и распространенными причинами смерти, такими как кардиометаболические заболевания, диабет, сердечно-сосудистые заболевания и ишемической болезнью сердца.

Влияние отдельных химических элементов входящих в состав ТЧ на здоровье населения

ТЧ очень сильно отличаются по размерам и составу. Частицы менее 1 мкм оседают медленно, при дыхании проникают в легкие, достигая легочных альвеол, источниками данных частиц является автотранспорт, промышленность, системы отопления, очень сложным является химический состав данной пыли. Она может содержать соединения углерода, цинка, серебра, никеля, титана, кобальта, асбеста, марганца, полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), а также мышьяка, меди, олова, ртути, хрома, свинца, ванадия. ПАУ являются приоритетными загрязнителями, воздействие которых ведёт к увеличению заболеваемости раком легких [46].

Выявлено, что никель в ТЧ 2,5 может быть более вредным для здоровья человека, чем другие химические компоненты. Ni может усиливать действие других загрязнителей и их воздействие при госпитализации с сердечно-сосудистыми заболеваниями¹⁰.

В исследовании [47] проведен анализ риска для оценки возможного возникновения неблагоприятных последствий для здоровья человека, вызванных вдыханием частиц ТЧ1 вместе с микроэлементами. При оценке кумулятивного эффекта, были выявлены превышения предела жизненного риска, указывающего на то, что 9 детей и 37 взрослых в одном миллионе жителей могут заболеть раком путем ингаляции связанных с ТЧ1 с Cd, Cr, Ni и Pb за всё время жизни. Исследования, проведенные в Луанде, Анголе дают предварительную оценку, что наивысший уровень риска для здоровья, связан с наличием As и Pb в уличной пыли [48, 49]. Исследования по влиянию тяжелых металлов на детей указывают на риск для здоровья от воздействия Cd и Pb присутствующего в пылевых частицах [50]. Крупнейшие исследования по оценке влияния загрязнения атмосферного воздуха ТЧ на заболеваемость астмой у взрослых выполнены в Европе на 23 000 человек из восьми европейских стран. Результаты свидетельствуют о влиянии загрязнения атмосферного воздуха ТЧ на увеличение заболеваемости астмой у взрослых [51]. Обнаружены статистически значимые положительные ассоциации повышения диастолического кровяного давления с железом, кремнием и калием в ТЧ 10 у детей [52].

Влияние ТЧ на метаболизм и клеточные процессы

Размер и площадь поверхности ТЧ напрямую влияют на вызываемые ими воспалительные или окислительные повреждения. Чем меньше частицы по размеру, тем данные эффекты сильнее, как было сказано выше, размер частиц напрямую влияет на способность частиц проникать в легкие и далее в кровь, если частицы размером 10 мкм оседают в ротоглотке, частицы диаметром менее 1 мкм уже могут попадать в кровь. Установлено влияние ТЧ на половое созревание и репродуктивное здоровье мужчин и женщин, а также желудочно-кишечный тракт и его микробиом. ТЧ аккумулируя на своей поверхности множество различных загрязнителей, являются причиной нарушения работы эндокринной системы [53, 54]. ТЧ могут оказывать эстрогенное, антиэстрогенное, андрогенное и антиандрогенное воздействие, что также ведет к нарушению работы эндокринной системы [55].

Токсический, мутагенный эффект и канцерогенез

Влияние ТЧ частиц сильно зависит от токсинов, которые они адсорбируют [56, 57]. На ТЧ оседают всевозможные металлы, масла, ПАУ, соединения азотной группы, частицы органического происхождения (кетоны, хиноны, альдегиды, органические соединения, содержащие нитро группу и др.), радиоактивные элементы. В атмосфере с участием солнечного излучения, происходят множественные химические реакции со всеми этими соединениями, что приводит к образованию вторичных смешанных по составу частиц.¹²

Хиноны, могут приводить к образованию активных форм кислорода, обладающих токсическим эффектом [58]. Хиноны вызывают снижение жизнеспособности, высвобождение клеточного ЛДГ, повреждение ДНК и выработку АФК в клетках эпителия легких человека [59]. Переходные биодоступные металлы, содержащиеся в ТЧ, с их окислительно-восстановительными свойствами инициируют окислительное повреждение ДНК и перекисного окисления липидов мембран, вызывают окислительное повреждение сердечно-легочной системы [57]. ТЧ, несущие на своей поверхности разнообразные соединения, вызывают повреждение ДНК, способствуют развитию злокачественных новообразований [60, 61], данные повреждения в основном вызываются ароматическими соединениями и металлами. Например, ПАУ, входящие в состав ТЧ, обладают сильным мутагенным действием, имеют активность промотора опухолей и ответственны за повышенный риск злокачественных новообразований, особенно рака легких [62].

Воздействие отдельных компонентов присутствующих на поверхности ТЧ, определяет необходимость учёта состава ТЧ при проведении мероприятий по улучшению качества окружающей среды и оценке воздействия на здоровье населения, и не ограничиваться только двумя параметрами размером и концентрацией ТЧ.

 

Обсуждение

Проанализированные работы подтверждают представления о том, что твёрдые загрязнения, в той или иной степени, оказывают влияние на большую часть населения, даже на ту его часть, которая проживает на относительно благополучных экологических территориях, поскольку ТЧ ветром могут переноситься на большие расстояния. Воздействие ТЧ может приводить как к легким недомоганиям, таким как, раздражение слизистых оболочек, так и к серьезным последствиям для здоровья вплоть до летального исхода. Очевидно, что серьезность последствий для здоровья человека зависит от степени, как самого воздействия, так и от уровня уязвимости отдельных групп населения.

Степень воздействия зависит от ряда факторов, среди которых исследователи выделяют в качестве основных: числовую и поверхностную концентрацию ТЧ, их состав и размер частиц, а также длительность воздействия. Чем мельче диаметр ТЧ, тем больший вред здоровью они могут причинить, так как от их размера зависит глубина проникновения в легкие. Наибольшую опасность для здоровья представляют мелкодисперсные частицы (ТЧ 2,5 и ТЧ 1), которым в последнее десятилетие, уделяется пристальное внимание. Данные частицы ТЧ 1, могут проникать не только в легкие, но часть из них может попадать в кровоток. Воздействие ТЧ, в том числе и мелкодисперсных, напрямую зависит от компонентов, которые они несут на своей поверхности. Неоднородностью состава ТЧ можно объяснить различия в оценке их влияния. В ряде работ исследователи выделяют в качестве наиболее опасных компонентов твердых частиц ПАУ и металлы, образующиеся при производственных процессах, сгорании топлива и движении автотранспорта. В настоящее время не только показано, что их воздействие на население ведёт к увеличению заболеваемости раком легких, но и в ряде работ исследованы молекулярные механизмы повреждений способствующих развитию злокачественных новообразований [63].

Многочисленные научные исследования выявили связь между воздействием загрязнённого ТЧ воздуха и здоровьем населения. В последние десятилетия показано наличие такой взаимосвязи: ТЧ – госпитализация - смертность населения. Мелкодисперсные частицы являются одним из основных факторов риска смерти в мире. Авторами исследований приводятся подтверждения увеличения заболеваемости и смертности, прежде всего от сердечно-сосудистых и респираторных заболеваний, также отмечается развитие многих других проблем со здоровьем, таких как диабет, тромбофлебит, онкологические заболевания, почечная недостаточность, нарушение работы эндокринной, репродуктивной и пищеварительной систем и др.

Влияние ТЧ, прежде всего, сказывается на более восприимчивых когортах людей с сопутствующими заболеваниями. Люди с хроническими заболеваниями, особенно сердца или лёгких, дети, пожилые люди и беременные женщины, а также люди с низким социально-экономическим статусом больше всего подвержены воздействию загрязнённого воздуха, поскольку они либо более чувствительны, либо подвергаются более сильному воздействию. Также более сильному воздействию подвергаются жители районов с высоким уровнем загрязнения воздуха, как правило, жители крупных мегаполисов. Для более глубокого понимания того, подвержена ли та или иная группа населения повышенному риску для здоровья из-за загрязнения воздуха ТЧ проводятся исследования связанные с ответом на вопрос какие изменения в окружающей среде, например, изменения климата, влияют на образование загрязняющих ТЧ в воздухе и последующую реакцию на воздействие здоровых и восприимчивых людей. В настоящее время доказано, что одновременное воздействие пониженных температур и загрязнения воздуха приводит к синергическому эффекту.

Вызванные воздействием ТЧ заболевания ухудшают качество жизни населения и приводят к нескольким миллионам смертей ежегодно. Однако, исследований, оценивающих как острое, так и хроническое кумулятивное воздействие комбинаций РМ с другими загрязнителями, особенно в сочетании с изменениями в окружающей среде, недостаточно. Будущие исследования должны быть направлены на понимание не только механизмов воздействия РМ на уровне легких, но и каким образом они вызывают неблагоприятные последствия для здоровья в реальных экологических условиях. Проведение таких углубленных исследований поможет в принятии управленческих решений, направленных на улучшение качества воздуха, и максимизировать отдачу от проведенных мероприятий, направленных на увеличение продолжительности жизни.

Авторами проанализированной научной литературы подчеркивается глобальный характер проблемы загрязнённости воздуха, ее неуклонный рост с развитием общества. Отмечается важнейшая роль пространственных и эпидемиологических тенденций, которые необходимо оценивать. В настоящий момент недостаточность, а иногда и отсутствие мероприятий по защите здоровья населения от воздействия ТЧ можно связать с отсутствием точных научных данных о том, какие характеристики ТЧ и каким образом влияют на здоровье населения, а также точной информации о месте и источниках выбросов ТЧ. Необходимо иметь информацию не только о приземном содержании ТЧ, но и о пространственно-временном распределении ТЧ в пограничном слое атмосферы, а также о его составе, для чего нужно налаживать системы регионального и глобального мониторинга трансграничного переноса ТЧ, учитывая состав переносимых ТЧ.

Сложное и многогранное воздействие ТЧ на здоровье населения требует выработки стратегии и междисциплинарного подхода к исследованиям влияния ТЧ, проведения комплексных эпидемиологических исследований с учетом особенностей географического расположения территории и основных источников выбросов. Для разных регионов характерна своя специфика производства и потребления, соответственно отличаются и источники, и типы ТЧ. В зависимости от состава и количества ТЧ необходимо подбирать национальные стратегии борьбы. Например, в Африке развиваются возобновляемые источники энергии, в Европе переходят к электрификации транспорта, в США также занимаются развитием возобновляемых источников энергии. В Китае особое внимание уделяют развитию ветряной и солнечной энергетики¹³. В этой связи отмечается, что кроме общей тенденции ухудшения ситуации, в некоторых регионах, например, в Европе, Китае за последние годы наблюдается некоторое уменьшение загрязненности воздуха¹³ [25]. Загрязнение воздуха ТЧ также можно уменьшить с помощью использования наилучших доступных технологий, более строгих стандартов качества воздуха, лимитов на выбросы от различных источников, снижение производства энергии на основе сжигания угля, качества транспорта, планирования землепользования.¹¹

 

Заключение

ТЧ наносят существенный вред здоровью населения, влияют на качество и продолжительность жизни, вследствие чего причиняют и большой экономический ущерб. Основой улучшения качества и продолжительности жизни является построение системы мониторинга за уровнем пылевых загрязнений, исследование их химического состава в мегаполисах и на периферии, что послужит основой для выработки программ по предупреждению и снижению уровня загрязнения ТЧ.

Принятие действий на государственном уровне по снижению выбросов загрязняющих веществ, управлением качеством воздуха направленных на снижение загрязнения ТЧ приведет к снижению уровня заболеваемости всего населения.

 

¹ https://www.who.int/ru/news/item/27-09-2016-who-releases-country-estimates-on-air-pollution-exposure-and-health-impact. Ссылка активна на 21 сентября 2025.

² https://ec.europa.eu/regional_policy/policy/themes/urban-development_en#:~:text=Europe's%20urban%20areas%20are%20home,and%20innovation%20throughout%20the%20Union. Ссылка активна на 21 сентября 2025.

³ https://www.demographia.com/db-worldua.pdf. Ссылка активна на 21 сентября 2025.

⁴ https://www.eea.europa.eu/en/topics/in-depth/air-pollution/eow-it-affects-our-health. Ссылка активна на 21 сентября 2025.

⁵ Molina L.T., Zhu T., Wan W., and Gurjar B.R. "Impacts of Megacities on Air Quality: Challenges and Opportunities. Oxford Research Encyclopedia of Environmental Science. 2020. Доступно по: https://oxfordre.com/environmentalscience/view/10.1093/acrefore/9780199389414.001.0001/acrefore-9780199389414-e-5. Ссылка активна на 21 сентября 2025.

⁶ https://tass.ru/v-strane/20633993. Ссылка активна на 21 сентября 2025.

⁷ WHO (2016) Ambient Air Pollution: A Global Assessment of Exposure and Burden of Disease. WHO Press, Geneva. p. 121. Доступно по: https://iris.who.int/bitstream/handle/10665/250141/9789241511353-eng.pdf. Ссылка активна на 21 сентября 2025.

⁸ Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2017 году». М.: Минприроды России; НПП «Кадастр», 2018. 888 с.

⁹ Доступно по: http://www.who.int/airpollution/en/. Ссылка активна на 21 сентября 2025.

¹⁰ Bell M.L.; HEI Health Review Committee. Assessment of the health impacts of particulate matter characteristics. Research Reports: Health Effects Institute. 2012;161:5-38

¹¹ WHO (2013) Health Effects of Particulate Matter: Policy Implications for Countries in Eastern Europe, Caucasus, and Central Asia. WHO Regional Office for Europe UN, Marmorvej 51 DK-2100, Copenhagen, Denmark, p. 6. Доступно по: https://iris.who.int/bitstream/handle/10665/344854/9789289000017-eng.pdf?sequence=1&isAllowed=y. Ссылка активна на 21 сентября 2025.

¹² Ивлев Л.С. Химический состав и структура атмосферных аэрозолей. Л.: издательство Ленинградского университета, 1982. 366 с.

¹³ State of Global Air 2024. Special Report. Boston, MA:Health Effects Institute.  Доступно по: https://www.stateofglobalair.org/sites/default/files/documents/2024-06/soga-2024-report_0.pdf. Ссылка активна на 21 сентября 2025.

About the authors

Dmitriy Samulenkov

Санкт-Петербургский государственный университет, Научный парк, Ресурсный центр "Обсерватория экологической безопасности"

Author for correspondence.
Email: samulenkov_da@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5897-8026
SPIN-code: 3008-6996
Scopus Author ID: 56964477400

Директор

Russian Federation, Санкт-Петербург, Университетская набережная, д. 7–9

Svetlana Sladkova

Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр Российской академии наук

Email: sladkova_sv1@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6090-252X
SPIN-code: 9326-5842
Scopus Author ID: 6506371701
Россия, 197110, Санкт-Петербург, Корпусная ул., дом 18

Maxim Sapunov

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: mikecf@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4220-383X
SPIN-code: 3390-4749
Scopus Author ID: 57197595589
Санкт-Петербург, Университетская набережная, д. 7–9

References

Supplementary files