Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Загрязняющие вещества в атмосферном воздухе и их влияние на здоровье человека 9
1.1. Основные загрязняющие вещества: источники поступления в атмосферу и негативные последствия для здоровья человека 9
1.2. Опасность воздействия канцерогенных веществ на здоровье человека 20
1.3. Характеристика других загрязняющих веществ 26
Глава 2. Анализ загрязнения атмосферного воздуха и состояния здоровья населения г. Улан-Удэ 30
2.1. Природно-климатические особенности 30
2.2. Характеристика выбросов загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы города 33
2.3. Анализ многолетних данных загрязнения атмосферного воздуха 42
2.4. Оценка загрязнения атмосферного воздуха г. Улан-Удэ по среднегодовым концентрациям загрязняющих веществ 59
2.4.1. Разделение территории города на рецепторные точки 59
2.4.2. Расчет среднегодовых концентраций загрязняющих веществ в рецепторных точках г. Улан-Удэ 62
2.4.3. Расчет интегрального показателя загрязнения атмосферного воздуха г. Улан-Удэ 65
2.5. Анализ заболеваемости населения г. Улан-Удэ 71
Глава 3. Снижение риска для здоровья населения г. Улан-Удэ путем совершенствования системы мониторинга атмосферного воздуха 81
3.1. Выбор приоритетных веществ для мониторинга атмосферного воздуха 81
3.2. Оценка риска здоровью населения для выбора точек наблюдений за загрязнением атмосферы 102
3.2.1. Пространственное распределение численности населения г. Улан-Удэ по рецепторным точкам 103
3.2.2. Расчет канцерогенного риска для здоровья населения от загрязнения атмосферного воздуха 107
3.2.3. Расчет неканцерогенного риска для здоровья населения от загрязнения атмосферного воздуха 119
3.2.4. Расчет рисков для здоровья населения от загрязнения атмосферного воздуха по экспериментальным данным 128
3.3. Сравнительный анализ расчетных показателей риска здоровью и фактической заболеваемости населения г. Улан-Удэ 133
3.4. Практические рекомендации по снижению риска для здоровья населения от загрязнения атмосферного воздуха 137
Заключение 151
Литература 154
Приложения 168
- Основные загрязняющие вещества: источники поступления в атмосферу и негативные последствия для здоровья человека
- Характеристика выбросов загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы города
- Выбор приоритетных веществ для мониторинга атмосферного воздуха
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Город Улан-Удэ ежегодно входит в число 30 наиболее загрязненных городов России, где индекс загрязнения атмосферы превышает 14 (в 2007 г. ИЗА составил 14,7). Современный уровень загрязнения атмосферного воздуха г. Улан-Удэ обусловлен поступлением в атмосферу значительных количеств выбросов загрязняющих веществ как от стационарных источников промышленных предприятий, так и от автотранспорта, а также высокой повторяемостью метеорологических ситуаций, неблагоприятных для рассеивания поступивших в атмосферу вредных веществ.
По мнению экспертов Всемирной организации здравоохранения, 23% всех заболеваний и 25% всех случаев рака обусловлены воздействием факторов окружающей среды, в том числе и загрязнения атмосферного воздуха. Заболеваемость детского населения г. Улан-Удэ имеет тенденцию к росту: если в 1990 г. показатель общей заболеваемости детей в возрасте до 14 лет составлял 96198 ел. на 100 тыс. населения, то в 2007 г. этот показатель вырос до 157894 ел. на 100 тыс. населения, т. е. уровень заболеваемости детского населения вырос в 1,64 раза. Особое внимание в структуре заболеваемости обращает на себя рост экологически обусловленных заболеваний, таких как заболевания органов дыхания и онкологической патологии. Болезни органов дыхания занимают первое место в структуре заболеваемости: их вклад в заболеваемость всего населения составляет 40,4%, детского населения - 56,9%. Одной из причин, вызвавших столь высокий рост заболеваемости детского населения за последние годы, может являться высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха г. Улан-Удэ.
Для оценки и анализа возможного влияния загрязнения атмосферного воздуха на здоровье населения, особенно детского, необходимо иметь данные мониторинга атмосферного воздуха. Система мониторинга качества атмосферного воздуха г. Улан-Удэ не отвечает современным требованиям оценки риска для здоровья населения, поскольку не позволяет определить уровень воздействия загрязнения на организм человека. Поэтому созрела необходимость создания
единой системы мониторинга загрязнения атмосферного воздуха г. Улан-Удэ с позиции оценки риска для здоровья населения.
Цель работы заключалась в оценке влияния загрязнения атмосферного воздуха на здоровье населения г. Улан-Удэ для совершенствования системы мониторинга атмосферного воздуха как средства контроля эффективности мероприятий по снижению риска здоровью населения.
Были поставлены и решены следующие задачи:
создать электронную базу данных лабораторных исследований атмосферы, проводимых различными организациями, и дать оценку загрязненности для эффективного осуществления контроля атмосферного воздуха г. Улан-Удэ;
провести анализ многолетних данных по заболеваемости населения г. Улан-Удэ и выявить влияние загрязнения атмосферного воздуха на здоровье населения;
разработать рекомендации по снижению риска для здоровья населения г. Улан-Удэ путем совершенствования системы мониторинга атмосферного воздуха.
Основные положения, выносимые на защиту:
Высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха в г. Улан-Удэ способствует росту заболеваемости детского и взрослого населения.
Существующая система мониторинга качества атмосферного воздуха г. Улан-Удэ не позволяет дать объективную оценку уровня воздействия загрязнения на организм человека.
Усовершенствованная система мониторинга атмосферного воздуха является одним из основных инструментов снижения риска для здоровья населения г. Улан-Удэ.
Научную новизну характеризуют следующие полученные результаты: 1. Впервые установлена причинно-следственная связь между состоянием здоровья населения и загрязнением атмосферного воздуха г. Улан-Удэ.
Создана электронная база данных концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, объединяющая измерения различных ведомств и промышленных предприятий г. Улан-Удэ.
Составлены карты распределения содержания загрязняющих веществ, плотности и заболеваемости населения, рисков для здоровья населения по территории г. Улан-Удэ с использованием ГИС- технологий (системы ArcView GIS 3.2).
Обоснован выбор приоритетных загрязняющих веществ и точек мониторинга на основе расчетов канцерогенных и неканцерогенных рисков для здоровья населения от загрязнения атмосферного воздуха г. Улан-Удэ.
Практическая значимость работы состоит в том, что основные ее результаты были использованы при разработке мероприятий по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, а именно при создании комплексной программы мониторинга атмосферного воздуха г. Улан-Удэ в составе Сводного проекта предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу г. Улан-Удэ (2008 г.). Предлагаемые нами практические рекомендации по управлению риском для здоровья населения от воздействия загрязнения атмосферного воздуха позволят:
проводить контроль за соблюдением государственных и международных стандартов качества атмосферного воздуха;
получать объективные исходные данные для разработки природоохранных мероприятий, градостроительного планирования и планирование транспортных систем;
информировать общественность о качестве атмосферного воздуха и его влиянии на здоровье населения в различных микрорайонах г. Улан-Удэ;
развертывать системы предупреждения о резком повышении уровня загрязнения;
оценивать эффективность природоохранных мероприятий.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на научно-практической конференции «Актуальные вопросы туберкулеза и заболеваний органов дыхания в Сибири и приграничных районах России» (Улан-Удэ, 2004), Всероссийской конференции «Актуальные проблемы защиты окружающей среды регионов России» (Улан-Удэ, 2004, 2007, 2008), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Новые экологобезопасные технологии для устойчивого развития регионов Сибири» (Улан-Удэ, 2005), научной конференции преподавателей, научных работников и аспирантов ВСГТУ (Улан-Удэ, 2006, 2007, 2008), юбилейной научно-практической конференции, посвященной 85-летию госсанэпидслужбы России «Актуальные вопросы обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения Республики Бурятия» (Улан-Удэ, 2007), 11-й Всероссийской конференции «Нормативно-методическое, техническое и информационное обеспечение воздухоохранной деятельности «Атмосфера-2008» (Санкт-Петербург, 2008).
Материал и методы исследования. В работе использованы результаты многолетних лабораторных исследований атмосферного воздуха Бурятского республиканского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (БЦГМОС) за 1986 - 2007 гг., Федерального государственного учреждения здравоохранения «Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Бурятия» (ФГУЗ «ЦГиЭ в РБ») за 1999-2007 гг., промышленных предприятий г. Улан-Удэ за 2005-2007 гг.; данные о заболеваемости объединенного информационного банка «Здоровье населения» системы социально-гигиенического мониторинга Республики Бурятия за 1982-2007 гг.; данные о численности населения по терапевтическим участкам лечебно-профилактических учреждений г. Улан-Удэ (№ 1-6), по микрорайонам (данные Администрации г. Улан-Удэ, Управляющих компаний г. Улан-Удэ, жилищно-эксплуатационных участков (ЖЭУ), товариществ собственников жилья (ТСЖ) за 2007 г.); картографическая база данных (точность M.I:16000), разработанная ФГОУ ВПО «Бурятская государственная
сельскохозяйственная академия им. В.Р. Филиппова». В работе были использованы методы математической статистики для обработки данных лабораторных исследований атмосферного воздуха, заболеваемости населения; методика оценки риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду. Для всестороннего анализа комплексной многоаспектной территориально-распределенной информации использовались ГИС-технологии (система Arc View GIS 3.2).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 научных работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, 25 приложений; изложена на 197 страницах, включая 31 рисунок, 38 таблиц и 26 карт. Список литературы включает 123 наименования.
Основные загрязняющие вещества: источники поступления в атмосферу и негативные последствия для здоровья человека
Важнейшим источником поступления оксида углерода в окружающую атмосферу являются автотранспортные средства. Выбросы оксида углерода достигают пиковых концентраций при ограничении дорожного движения: на регулируемых перекрестках, а также в автомобильных пробках. По мере более широкого использования трехходовых каталитических нейтрализаторов выхлопных газов автомобилей объем выбросов оксида углерода и, соответственно, его концентрации в атмосферном воздухе будут снижаться. Использование усовершенствованных составов топлива также позволит сократить количество выбросов оксида углерода. В будущем основная доля выбросов оксида углерода будет обусловлена работой непрогретого двигателя, тор мозящего процесс окисления оксида углерода в каталитическом нейтрализаторе. На некоторых территориях причиной повышенных концентраций оксида углерода в атмосферном воздухе оказываются промышленные предприятия (Вредные вещества..., 2005).
Природные фоновые уровни оксида углерода колеблются в пределах от 0,01 до 0,23 мг/м . В зоне городских автомагистралей крупных европейских городов его средние концентрации за 8 часов составляют, как правило, менее 20 мг/м3, а пиковые величины за 1 ч - ниже 60 мг/м3. При использовании газовых плит в быту были зарегистрированы пиковые концентрации оксида углерода, доходившие до 60 мг/м . Курение внутри жилых зданий, офисов, магазинов и ресторанов может существенным образом обусловить повышение содержания средней концентрации оксида углерода в воздушной среде внутри помещения (Даутов и др., 1993; Унгуряну, 2007).
Высокая концентрация оксида углерода в воздухе приводит к физиологи-ческим изменениям в организме человека, а концентрация более 750 мг/м - к смерти (Основы общей промышленной..., 1976; Тиунов и др., 1980). В результате связывания монооксида углерода гемоглобином с образованием карбокси-гемоглобина (НЬСО) способность крови по доставке кислорода снижается, а процессы связывания оксида углерода с другими белками крови оказывают прямое воздействие на изменение функций таких угнетенных при этом органов и систем, как головной мозг, сердечно-сосудистая система, скелетные мышцы, а также на развитие плода. При пиковых концентрациях, намного превышающих обычный уровень содержания оксида углерода в окружающей среде, наступает смерть (Медицина катастроф, 1998).
Состояние организма при дыхании воздухом, содержащим оксид углерода, характеризуется данными, представленными в табл. 1.
При проведении оценки, в частности, ставятся следующие цели: получение данных, подтверждающих соблюдение гигиенических критериев по концентрациям загрязнителя, оказание поддержки в управлении качеством атмосферного воздуха, получение общественно значимой информации и определение уровня экспозиции (Винокур и др., 1991; Мониторинг качества..., 2001).
Характеристика выбросов загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы города
Население Республики Бурятия и г. Улан-Удэ на 1.01.2007 г. В настоящее время город имеет три административных района: Советский, Железнодорожный и Октябрьский (рис. 4). Советский район является историческим центром, где размещена большая часть административных зданий, офисов, торговых и культурных центров. Октябрьский район расценивается как преимущественно с селитебной застройкой (спальный). В Железнодорожном районе расположено большинство промышленных предприятий.
Численность населения, проживающего в городе, распределяется по районам следующим образом (по данным на 1.01.2007 г.): Советский район - 68114 тыс. человек, Железнодорожный район - 127744 тыс. человек, Октябрьский район - 177442 тыс. человек.
Средняя плотность населения г. Улан-Удэ составляет 1,13 чел./кв. м. Наибольшая плотность населения отмечается в центральной и юго-восточной частях города.
В Улан-Удэ 148 предприятий - источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух (с установленными нормативами ПДВ). На данных предприятиях зарегистрировано 3078 источниками выбросов, из них 2107 -организованные (68,45%), 971 - неорганизованные (31,55%). Из общего количества источников выбросов 63,29% (1948 шт.) относятся к низким и наземным, т. е. их высота составляет 0—10 м, 36,32% (1118 шт.) - к источникам средней высоты, 0,39%) (12 шт.) - к высоким источникам в соответствии с п. 1.3 ОНД-86 (Проект предельно допустимых выбросов..., 2007). Самым высоким источником в г. Улан-Удэ является труба ТЭЦ-2 - 240 м.
Основными источниками загрязнения атмосферы по г. Улан-Удэ является автотранспорт, котельные, эксплуатирующиеся в отопительном режиме (использующие в качестве топлива преимущественно уголь Тугнуйского месторождения), а также стационарные (организованные и неорганизованные) источники выбросов промышленных предприятий (Основные показатели охраны..., 2007).
Выбор приоритетных веществ для мониторинга атмосферного воздуха
Всего в атмосферный воздух г. Улан-Удэ поступает 214 вредных веществ, из которых 24 обладают канцерогенной активностью. Из них всеми выше перечисленными лабораториями в общей сложности контролируется 8 веществ (3,7%). Необходимо расширить их перечень.
Ведущими критериями для выбора приоритетных (индикаторных) загрязняющих веществ являются их токсические свойства, распространенность в окружающей среде и вероятность их воздействия на человека: количество вещества, поступающее в окружающую среду; численность населения, потенциально подверженного воздействию; опасность для здоровья человека, т. е. способность вызывать вредные эффекты (необратимые, отдаленные, обладающие высокой медико-социальной значимостью) (Нестерова и др., 1993; Тарасов и др., 2000).
Выбор приоритетных веществ для мониторинга атмосферного воздуха г. Улан-Удэ проводился результатам анализа данных по:
- вкладу загрязняющих веществ в суммарный выброс г. Улан-Удэ, - степени опасности для здоровья,
- результатам мониторинга атмосферного воздуха,
- моделирования рассеивания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.
Для предварительного ранжирования химических веществ были использованы сведения об объемах поступлений загрязняющих веществ в атмосферный воздух от стационарных источников 148 промышленных предприятий и автотранспорта из сводного проекта предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу г. Улан-Удэ (Методическое пособие..., 1999).
Был составлен перечень всех загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух этими промышленными предприятиями (Перечень и коды.., 2005) (табл. 17)
