Scientific journal

International Journal of Applied and fundamental research

ISSN 1996-3955

ИФ РИНЦ = 0,593

Состояние атмосферного воздуха в крупных городах является серьезной проблемой для здоровья населения. Уровни загрязнения воздуха в 20 крупнейших городах мира в разы превышают установленные ВОЗ нормативы [1]. Около 50 % хронических респираторных заболеваний в мире, по оценкам ВОЗ, связаны с загрязнением воздуха, воздействию которого подвергается более 1 млрд городских жителей.

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) официально признала воздух в крупных городах причиной инсульта, ишемической болезни сердца, хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ), астмы, пневмонии и рака легких [2] Отдельные эпидемиологические исследования связывают загрязнение воздуха с раком мочевого пузыря. Около 17 % ежегодных преждевременных смертей от рака легких среди взрослых объясняется воздействием канцерогенов из-за загрязнения воздуха в домашних хозяйствах. Более половины смертей среди детей в возрасте до 5 лет от острых инфекций нижних дыхательных путей вызваны вдыхаемыми частицами из-за загрязнения воздуха в результате применения твердого топлива в домашних хозяйствах [3].

Источниками загрязнения атмосферного воздуха в крупных городах являются автотранспорт, промышленные и электрогенерирующие предприятия, системы отопления в частных домах [4, 5].

Цель исследования: оценка эколого-гигиенической ситуации и состояния здоровья населения в крупных промышленных городах Сибири.

Материалы и методы исследования

Состояние атмосферного воздуха и здоровья населения изучали в городах: Барнаул, Красноярск, Кемерово, Новокузнецк, Новосибирск, Омск. Объемы выбросов стационарных, передвижных источников, качество атмосферного воздуха и состояние здоровья оценивали по данным официальной статистики Росстата, государственных докладов о состоянии и охране окружающей среды, состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения Роспотребнадзора, ежегодников Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова за 2006–2016 гг.

Обработка данных проводилась с помощью ППП Statistica 10.0: Описательная и Непараметрическая статистика (тест Манна – Уитни U).

Результаты исследования и их обсуждение

Структура основных предприятий в Барнауле, Красноярске Новокузнецке, Новосибирске, Омске и Кемерове представлена на рис. 1.

Как видно на рис. 1, доля предприятий машиностроения и металлообработки преобладает в Новокузнецке, а электро- и теплоэнергетики – в Кемерове.

Изучаемые города сравнивали по объему выбросов от стационарных и передвижных источников (рис. 2).

На рисунке показано, что на 1-м месте по объему выбросов от стационарных источников находится Новокузнецк, а от передвижных – Омск. Красноярск по этим показателям занимает соответственно 3-е и 2-е места.

Объем выбросов от обрабатывающих производств в Красноярске достоверно выше по сравнению с Кемеровом и Омском (р = 0,005), при производстве электроэнергии – только по сравнению с Омском (р = 0,005). Вклад в структуру выбросов обрабатывающих производств выше, чем в Кемерове и Омске, соответственно в 4,1 и 2,8 раза, а выбросов при производстве электроэнергии меньше в 1,7 и 6,2 раза.

Объем выбросов от транспорта в Красноярске выше, чем в других городах (р = 0,081), за исключением Омска (р = 0,810). Вклад в загрязнение воздуха отработавших газов автотранспорта достигает 70–90 % [6]. Выбросы автотранспорта создают устойчивые и обширные зоны с уровнями загрязнения, в разы превышающими санитарно-гигиенические нормативы [7].

Содержание токсичных веществ в выхлопных газах зависит от типа двигателя (рис. 3). На рис. 3 видно, что в выхлопных газах бензиновых двигателей преобладает содержание окиси углерода, окислов азота, углеводородов и бенз(а)пирена, в дизельных – сажи.

В городах с длительным отопительным сезоном и наличием в топливном балансе угля или мазута вклад продуктов сжигания топлива в общем объеме выбросов от стационарных источников, коммунальных котельных и печей частного сектора может достигать 90 %.

Структура приоритетных загрязнителей в выбросах от всех стационарных источников, предприятий электро- и теплоэнергетики, печей частного сектора и отработавших газах автотранспорта в Красноярске представлена в табл. 1.

Как видно из табл. 1, в выбросах стационарных источников и выхлопах автотранспорта преобладают оксид углерода, предприятий электро- и теплоэнергетики – диоксид серы и азота, бытовых печей – твердые вещества. Доля твердых веществ в выбросах печей частного сектора в 4,8 раза превосходит их долю в выбросах стационарных источников, а в выбросах предприятий электро- и теплоэнергетики и отработавших газах автотранспорта – соответственно 3,1 и 3,5 раза. Важно отметить, что твердые вещества из печей частного сектора поступают в атмосферный воздух без какой-либо очистки, тогда как предприятия электро- и теплоэнергетики оборудованы средствами газо- и пылезащиты, эффективность которых достигает 95–97 %.

Среди загрязняющих веществ, поступающих в атмосферный воздух от стационарных и передвижных источников, присутствуют канцерогены и неканцерогены. К приоритетным канцерогенам относятся бенз(а)пирен (БП), формальдегид (ФА) и бензол.

В Красноярске основным источником выбросов бенз(а)пирена являются предприятия по производству алюминия, на 2-м месте – ТЭЦ и бытовые котельные.

Нельзя не учитывать печное отопление домов частного сектора, как один из существенных источников выбросов канцерогенов. По данным ВОЗ внутри частного дома концентрация бенз(а)пирена достигает 70 нг/м3 при норме 0,12 нг/м3 (рекомендации ВОЗ), формальдегида – 26 мкг/м3 при норме 9,9 мкг/м3 (для зимнего времени), а бензола – 30–45 мкг/м3 при норме 1,7 мкг/м3.

Формальдегид содержится в выбросах химических и металлургических производств, отработавших газах автотранспорта, а бензол – в выбросах нефтехимических и химических производств.

Результаты сравнительного анализа антропогенной нагрузки в рассматриваемых городах представлены на рис. 4. На рис. 4 показано, что на 1-м месте по уровню антропогенной нагрузки находится Новокузнецк, на 2-м – Омск, Красноярск занимает 3-е место.

Рис. 4. Антропогенная нагрузка на 1-го жителя от выбросов стационарных источников в городах Сибири, кг/чел. По оси ординат: Уровень антропогенной нагрузки на 1-го жителя от выбросов стационарных источников, кг/чел. По оси абсцисс: Города Сибирского федерального округа

Взвешенные вещества поступают в атмосферный воздух при сжигании угля и мазута, а также с выбросами металлургических производств. Крупным источником загрязнения взвешенными веществами являются выбросы при печном отоплении домов частного сектора, на долю которого приходится около 10 %, а в период отопительного сезона – до 20–30 % загрязнения атмосферного воздуха PM2,5 [8].

Анализ содержания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе в Красноярске и городах сравнения за период с 2006 по 2016 г. показал, что концентрация бензола в Красноярске выше, чем в Барнауле (p = 0,028), Кемерове (p = 0,003) и Омске (p = 0,005), формальдегида – по сравнению с Кемеровом (p = 0,042). Концентрация бенз(а)пирена в Красноярске выше, чем в других городах (p < 0,001), за исключением Новокузнецка. Содержание сажи выше, чем в Кемерове (p < 0,001), Новокузнецке и Новосибирске (p < 0,001).

Концентрация оксида азота в Красноярске повышена по сравнению с Барнаулом (p = 0,004) и Омском (p = 0,024), а диоксида серы – только с Омском (p = 0,05). Уровень загрязнения воздуха взвешенными веществами в Красноярске выше, чем в Кемерове (p < 0,001) и Омске (p = 0,003).

Наиболее высокое превышение ПДКс.с. по диоксиду азота наблюдалось в Кемерово (1,43), 2-е и 3-е места по этому показателю занимают Барнаул и Новокузнецк – соответственно 1,38 и 1,3 ПДКс.с.. Содержание взвешенных веществ превышало ПДКс.с. в Новокузнецке в 1,29 раза, в Новосибирске и в Барнауле – в 1,28 и 1,19 раза. Превышение гигиенического норматива по формальдегиду (1,22 ПДКс.с.) наблюдалось только в Красноярске. Среди городов сравнения Красноярск занимает 1-е место по содержанию бензола и формальдегида, 2-е – бенз(а)пирена и сажи, 3-е – оксида азота и диоксида серы.

Интегральным индикатором медико-экологического благополучия окружающей среды является состояние здоровья населения. Вероятность развития заболевания под воздействием загрязнения окружающей среды зависит от возраста, пола и исходного состояния здоровья.

К заболеваниям экологической этиологии относят злокачественные новообразования (ЗНО), болезни системы кровообращения, органов дыхания, пищеварения и мочеполовой системы. Высокий уровень загрязнения воздушной среды городов взвешенными веществами, диоксидом азота и серы, бенз(а)пиреном, формальдегидом, фенолом, сажей и сероводородом повышает риск развития злокачественных новообразований, респираторных заболеваний у детей, провоцирует обострение хронических заболеваний органов дыхания (бронхиальная астма, бронхиты, хроническая обструктивная болезнь легких и др.) и болезней системы кровообращения (инсульты, ишемическая болезнь сердца), а также рост врожденных пороков развития и аллергических заболеваний.

Состояние здоровья населения оценивали за 2008–2016 гг. по показателям впервые выявленной заболеваемости.

Уровень заболеваемости ЗНО с впервые установленным диагнозом (все население) по отдельным нозологиям и структура онкозаболеваний представлены в табл. 2.

Уровень заболеваемости ЗНО всего населения в Красноярске достоверно повышен по сравнению с Кемеровом (p = 0,03), лейкемией – с Кемеровом (p < 0,001) и Омском (p = 0,01).

Как видно из табл. 2, среди рассматриваемых городов 1-е место по заболеваемости лейкемией занимает Новокузнецк, Красноярск – 2-е, а по заболеваемости раком легкого, раком желудка и кожи – 5-е и 4-е места. В структуре ЗНО лейкемия занимает 1-е место, 2-е место – рак желудка, а рак легкого и рак кожи – 4-е и 5-е места.

Уровень заболеваемости детского населения отдельными нозологиями и структура заболеваемости в изучаемых городах представлены в табл. 3.

Из табл. 3 видно, что Красноярск занимает 1-е место по уровню заболеваемости детей язвой желудка, 2-е – бронхиальной астмой и мочекаменной болезнью и 3-е – анемией. В структуре заболеваемости детей Красноярск находится на 1-м месте по удельному весу заболеваний язвой желудка, на 2-м месте – анемией, бронхиальной астмой и мочекаменной болезнью, на 4-м и 5 местах – соответственно гастритом и врожденными пороками развития.

Уровень заболеваемости детей анемией в Красноярске достоверно выше, чем в Барнауле (p = 0,006), Новокузнецке (p = 0,03) и Новосибирске (p < 0,001), астмой выше по сравнению с Кемеровом (p = 0,043), Новокузнецком (p = 0,03) и Омском (p < 0,001), гастритом – с Омском (p = 0,062), язвой желудка – с Барнаулом (p = 0,004), Кемерово (p = 0,002), Новосибирском (p = 0,002) и Омском (p = 0,024), мочекаменной болезнью – с Барнаулом (p = 0,018), Кемеровом (p < 0,001), Новосибирском (p < 0,001) и Омском (p = 0,011), врожденными аномалиями (пороками развития) – с Новосибирском (p < 0,001).

Уровень заболеваемости взрослого населения отдельными нозологиями и структура заболеваемости в изучаемых городах представлены в табл. 4.

Анализ данных, приведенных в табл. 4, показал, что по уровню заболеваемости взрослых отдельными нозологиями, за исключением гипертонии и астмы, 1-е место занимает Барнаул. 1-е место по уровню гипертонии занимает Новокузнецк, а астмы – Кемерово. Красноярск по заболеваемости анемией и хроническим бронхитом находится на 2-м месте, гастритом и язвенной болезнью желудка – на 3-м месте.

По вкладу в структуру заболеваемости анемии и бронхита Красноярск занимает 1-е место, гастрита – 2-е, астмы и язвы желудка – 3-е, мочекаменной болезни и гипертонии – соответственно 5-е и 6-е места.

Среди взрослых заболеваемость анемией в Красноярске выше по сравнению с Кемеровом (p = 0,013) и Новосибирском (p < 0,001), хроническим бронхитом – с Новосибирском (p < 0,001) и Омском (p = 0,005), гастритом – с Новосибирском (p < 0,001), язвой желудка – с Новосибирском (p < 0,001) и Омском (p = 0,024), мочекаменной болезнью – с Омском (p = 0,005).

Заболеваемость взрослых астмой в Красноярске снижена по сравнению с Барнаулом (p = 0,006) и Кемеровом (p = 0,003), артериальной гипертензией – со всеми городами (p < 0,001), за исключением Новосибирска.

Уровень заболеваемости мочекаменной болезнью ниже по сравнению с Барнаулом и Новокузнецком (p < 0,001), Кемеровом (p < 0,001) и Новосибирском (p = 0,006), но выше, чем в Омске (p = 0,005).

Анализ медико-экологической ситуации в городах Сибири показал, что различный состав загрязняющих веществ в атмосферном воздухе обусловлен разными видами промышленной деятельности. Каждое из содержащихся в воздухе веществ оказывает определенное воздействие на организм человека, в связи с чем различается и структура заболеваемости городского населения, которая в определенной степени обусловлена составом выбросов стационарных и передвижных источников.

Одной из причин повышенной заболеваемости населения Красноярска лейкемией и раком желудка может быть высокое содержание в воздушной среде бензола, бенз(а)пирена и формальдегида.

Заболеваемость бронхиальной астмой детей и хроническим бронхитом взрослых, возможно, связана с повышенным уровнем загрязнения атмосферного воздуха оксидом азота, диоксидом серы, сажей и бенз(а)пиреном.

Техногенные загрязнения атмосферного воздуха, наряду с алиментарным дефицитом, могут служить этиологическими факторами возникновения анемии, а также язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки – выявлена связь этой патологии с уровнем загрязнения воздуха оксидом углерода, диоксидом азота [9].

Выводы

1. Объем выбросов от обрабатывающих производств в Красноярске достоверно выше по сравнению с Кемеровом и Омском (р = 0,005). Объем выбросов при производстве электроэнергии в Красноярске сопоставим с Кемеровом и выше, чем в Омске (р = 0,005). Вклад в структуру выбросов обрабатывающих производств в 4,1 и 2,8 раза выше, чем соответственно в Кемерове и Омске, а при производстве электроэнергии меньше в 1,7 и 6,2 раза. Объем выбросов от транспорта в Красноярске превышает аналогичные выбросы в других городах, за исключением Омска.

2. Содержание бензола в атмосферном воздухе в Красноярске повышено по сравнению с Барнаулом (p = 0,028), Кемеровом (p = 0,003) и Омском (p = 0,005), а формальдегида – с Кемеровом (p = 0,042). Концентрация бенз(а)пирена в Красноярске выше, чем в городах сравнения, (p < 0,001), за исключением Новокузнецка, а сажи – чем в Кемерове, Новокузнецке и Новосибирске (p < 0,001).

3. В Красноярске в выбросах стационарных источников и автотранспорта преобладает оксид углерода, предприятий электро- и теплоэнергетики – диоксиды серы и азота, бытовых печей – твердые вещества, доля которых в 4,8 раза выше, чем в выбросах стационарных источников, и в 3,1 и 3,5 раза – соответственно предприятий электро- и теплоэнергетики и автотранспорта.

4. Красноярск по вкладу в структуру заболеваемости населения злокачественными новообразованиями лейкемии и рака желудка занимает среди городов сравнения соответственно 1-е и 2-е места. По вкладу в структуру заболеваемости детей заболеваний язвой желудка Красноярск находится на 1-м месте, а заболеваний анемиями, бронхиальной астмой и мочекаменной болезнью – на 2-м. По вкладу в структуру заболеваемости взрослого населения заболеваний анемиями и бронхитом Красноярск занимает 1-е место и 2-е – заболеваний гастритом.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Исследование выполнено в рамках Государственного задания ФГБУ «ЦСП» Минздрава России на 2018–2020 гг.