Эколого-гигиеническая оценка атмосферных выбросов городских предприятий теплоэнергетики [Электронный ресурс] Селюнина Светлана Викторовна

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА I. Эколого-гигиеническое значение атмосферных выбросов предприятий теплоэнергетики (обзор литературы) ... 9

ГЛАВА II. Объекты, объемы, методы исследования .24

ГЛАВА III. Гигиеническая характеристика атмосферного воздуха в районах размещения предприятий теплоэнергетики 33

ГЛАВА IV. Состояние здоровья населения, проживающего в зонах влияния атмосферных выбросов предприятий теплоэнергетики....45

4.1. Общая заболеваемость взрослого и детского населения.

4.2. Физическое развитие детского населения.

4.3. Оценка биохимического статуса детского организма.

ГЛАВА V. Оценка биологического действия летучей золы предприятий теплоэнергетики в эксперименте на животных... 67

ГЛАВА VI. Организация медико-экологического мониторинга в районах размещения предприятий теплоэнергетики 81

ЗАКЛЮЧЕНИЕ... 96

ВЫВОДЫ 109

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ. 111

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 112

• Эколого-гигиеническое значение атмосферных выбросов предприятий теплоэнергетики (обзор литературы)
• Гигиеническая характеристика атмосферного воздуха в районах размещения предприятий теплоэнергетики
• Общая заболеваемость взрослого и детского населения.

Введение к работе

Актуальность проблемы. Доля энергетики на органическом топливе в общем топливно-энергетическом балансе планеты составляет более 90%. В связи с этим тепловая энергетика является в настоящее время и, по прогнозам, останется в обозримом будущем одним из главных источников загрязнения окружающей среды. Ежегодно предприятиями теплоэнергетики (ПТЭ) средней производственной мощности в атмосферный воздух выбрасывается до 3,8 тыс. тонн взвешенных частиц и до 8,7 тыс. тонн газообразных веществ.

Несмотря на то, что производство электрической и тепловой энергии на базе использования минерального топлива преобладает в энергетической отрасли, медико-гигиенические аспекты экологической безопасности при данном производстве до настоящего времени являлись мало разрабо-. тайными.

Неблагоприятное влияние компонентов атмосферных выбросов ПТЭ на организм человека рассматривается в литературе, в основном, с позиций заболеваемости злокачественными новообразованиями и смертности от них. Некоторые эпидемиологические исследования выявили взаимосвязь между заболеваемостью раком легких и концентрациями оксидов серы и азота в окружающей среде, хотя эти загрязнители не классифицируются как канцерогены или мутагены [Скворцова Н.Н., 1972; Ford А.В.,1980; КомлеваВ.А., 1998].

В топливно-энергетическом балансе отечественной теплоэнергетики превалирует доля природного газа и мазута, вместе с тем, на целом ряде предприятий отрасли в качестве основного топлива используется каменный уголь. При сжигании каменного угля образуется летучая зола, величина выброса которой в атмосферный воздух зависит от количества сжигаемого топлива, его зольности, технологии сжигания и эффективности золоулавливания [Вардемская И.В., 1981; Скворцова Н.Н., 1981; Панков А.К.1987; Сму-левич В.В.,1988; ШиллингС.,1989].

5 Несмотря на проводимые технические мероприятия, суммарный выброс ПТЭ в атмосферный воздух золы остается высоким. В России на долю ПТЭ приходится около 40% всего объема пылевыбросов в атмосферу [Ильин Л.А. и соавт.,2001].

Плодотворное международное сотрудничество в области химической безопасности, в котором активное участие принимает Россия, лишь в малой степени затрагивает изучение влияния на здоровье населения частиц пыли и дыма, взвешенных в воздухе. До последнего времени знания в этой области ограничивались только сведениями об опасности развития профессиональной пылевой патологии и о возможности повышения смертности населения в результате чрезвычайно высокой задымленности городской атмосферы [Величковский Б.Т., 2003].

Литературные сообщения о биологическом действии летучей золы носят фрагментарный характер и не раскрывают в полной мере патогенетические механизмы действия данного загрязнителя окружающей среды на организм pudek В. 1997; КомлеваВ.А., 1998; Braga А., 2001]

В комплексе мероприятий, обеспечивающих экологическую безопасность населения, важное значение придается организации территориальных систем мониторинга здоровья населения [Алексеев СВ. и со-авт.,1994]. Вместе с тем, разработанные методические подходы к созданию систем мониторинга здоровья населения в связи с воздействием факторов окружающей среды и, в частности, по организации сбора, обработки, анализа и оценки данных, требуют дальнейшего совершенствования [Сидоренко Г.И. и соав.,1995]. Материалы, отражающие вопросы организации систем динамического наблюдения за состоянием здоровья населения районов размещения предприятий теплоэнергетики в литературе практически отсутствуют.'

Цель исследования. Изучить влияние атмосферных выбросов предприятий теплоэнергетики на здоровье городского населения, исследовать в

эксперименте характер биологического действия летучей золы и разработать систему территориального медико-экологического мониторинга.

Задачи исследования:

1. Провести анализ санитарного состояния атмосферного воздуха в районах расположения городских предприятий теплоэнергетики.

2. Изучить показатели здоровья взрослого и детского населения, проживающего в зонах влияния атмосферных выбросов ПТЭ и контрольных районах, в том числе показатели физического развития и состояния биохимического статуса организма детей.

3. В условиях эксперимента дать комплексную оценку биологического действия аэрозолей летучей золы, как наименее изученных компонентов атмосферных выбросов ПТЭ.

4. Разработать территориальную систему медико-экологического мониторинга применительно к районам размещения ПТЭ.

Научная новизна. В данной работе впервые представлены материалы комплексных исследований по изучению влияния атмосферных выбросов предприятий теплоэнергетики на здоровье населения.

Установлено, что атмосферные выбросы предприятий теплоэнергетики оказывают неблагоприятное влияние на состояние здоровья населения, которое проявляется повышением уровня общей заболеваемости взрослого и детского населения, изменением показателей физического развития и биохимического статуса детского организма.

В условиях эксперимента установлено, что аэрозоли летучей золы ПТЭ обладают слабо выраженным резорбтивно-токсическим действием и относятся к группе аэрозолей средней цитотоксичности.

Наряду с резорбтивно-токсическим эффектом, установлен свободно-радикальный механизм биологического действия аэрозолей летучей золы ПТЭ.

Практическая значимость работы. Полученные в ходе исследования данные являются основой для проведения комплексных мероприятий по обеспечению экологической безопасности и здоровья населения, проживающего в районах размещения ПТЭ.

Материалы исследования по изучению характера биологического действия аэрозолей летучей золы ПТЭ могут быть использованы при корректировке ПДК для данного загрязнителя атмосферного воздуха населенных пунктов.

В комплексе мероприятий, обеспечивающих экологическую безопасность населения, важное значение имеет разработанная в рамках настоящей работы система медико-экологического мониторинга в районах размещения ПТЭ. Совместно с Центром гигиены и эпидемиологии в Ки-: ровской области разработаны методические рекомендации по отбору проб атмосферного воздуха при осуществлении социально-гигиенического мониторинга.

Материалы исследования используются в практической работе Центра гигиены и эпидемиологии по Кировской области (акт внедрения от 11.05.05) и в учебном процессе на кафедрах общей гигиены с курсом экологии, общественного здоровья и здравоохранения Кировской государственной медицинской академии.

Апробация диссертационного материала. Результаты исследований и основные положения работы доложены на Межрегиональной научно-практической конференции "Актуальные вопросы обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения Приволжского федерального округа" (Киров,2002г.), опубликованы в сборнике научных трудов Федерального научного центра гигиены имФ.Ф.Эрисмана "Проблемы гигиенической безопасности и здоровье населения в регионах России" (Москва, 2003г.). Материалы исследований представланы на Всероссийской научно-практической-конференции "Проблемы и перспективы социально-экологической реабилитации территорий, профилактики заболевае-

8 мости и устойчивого развития "Человек-Природа-Бизнес"" (Вологда, 2004г.), Ш Международной научно - практической конференции " Медицинская экология " (Пенза, 2004 г.), опубликованы в Вятском медицинском вестнике (Киров, 2005, №2).

Публикации. По материалам исследования опубликовано 5 научных работ и изданы методические рекомендации совместно с Центром гигиены и эпидемиологии в Кировской области.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 129 стра
ницах машинописного текста и состоит из введения, 6 глав, заключения,
выводов и практических рекомендаций.'Работа содержит 28 таблиц и 15
рисунков. Список литературы включает 167 публикаций, из которых 140
отечественные и 27 зарубежные. ^ Л.і:д і;

Положения, выносимые на защиту:

1. Производство электрической и тепловой энергии на базе ис-

пользования минерального топлива характеризуется образованием и поступлением в атмосферный воздух городских территорий сложного комплекса вредных веществ, неблагоприятное воздействие которых на здоровье населения проявляется в повышении уровней общей заболеваемости, изменении показателей физического развития и биохимического статуса организма детского населения..--:.:-0 '.":: -.:'

2. Биологическое действие аэрозолей летучей золы характеризу-

ется слабо выраженным резорбтивно-токсическим эффектом и свободно-радикальным механизмом действия- которое, шо данным экспериментальных исследований, проявляется интенсивной генерацией и накоплением АФК, увеличением содержания липоперекисей и снижением активности антиоксидантной системы.

3. Территориальная система медико-экологического мониторинга является информационной основой для проведения мероприятий по обеспечению экологической безопасности населения районов размещения ПТЭ

Эколого-гигиеническое значение атмосферных выбросов предприятий теплоэнергетики (обзор литературы)

Доля энергетики на органическом топливе в общем топливно-энергетическом балансе планеты составляет более 90%. В связи с этим тепловая энергетика является в настоящее время и, по прогнозам, останется в обозримом будущем одним из главных источников загрязнения окружающей среды [55].

В России на долю ТЭС приходится около 40% всего объема пыле-выделений в атмосферу. Характер загрязнения атмосферного воздуха продуктами сгорания твердого топлива определяется следующими факторами: видом топлива, условиями его сжигания в различных топочных,устройствах,, наличием очистных сооружений, условиями выброса ( высота труб, скорость выхода дымовых газов, их температура и пр.).

Минеральным остатком от сжигания топлива, в частности угля, независимо от условий сжигания является зола, которая не горит и резко снижает качество угля как топлива. При сжигании каменных углей зола распределяется на две части: одна оседает, остается в топке и периодически оттуда удаляется; другая выносится через трубы вместе с газами в атмосферу. При недостатке воздуха в топке и пониженной температуре сгорание топлива идет не до конца, образуются и поступают в атмосферу окись углерода, непредельные углеводороды, сажа и смолистые вещества [33].

Наиболее эффективные современные типы аппаратов для золоулавливания - многосекционные, электрофильтры. Лучшие типы электрофильтров улавливают до 99,5 % золы; проектная эффективность наиболее распространенных в стране современных электрофильтров - 97,5 - 98,5 %; электрофильтров на старых ТЭС-около 90 % [8,137]. Предельно допустимая концентрация для взвешенных веществ ( в том числе для угольной или сланцевой пыли) в атмосферном воздухе на-селенных мест равна 0,5 мг/м (максимально разовая) и 0,05 мг/м (среднесуточная) [99].

Угольная зола по химическому составу представляет собой алюмосиликат с некоторой примесью оксида1 железа, соединений Са, Mg и многих металлов-микроэлементов [32,68,89,148].

Содержание свободного диоксида кремния в золах органического топлива, по некоторым данным, составляет 18 - 20 % [33]. Известно, что именно этот компонент занимает одно из ведущих мест в механизме токсического действия пылей, вызывая при соответствующих условиях фиб розные изменения легких [27]. О канцерогенности диоксида -кремния; как компонента пыли в литературе единого мнения нет [73,87,102]. Механиз мы, запускающие процесс фиброза, могут, вызвать также и развитие опу холи.По мнению ряда ученых, существует тесная связь между силикозом и раком-легких [141,165,166]. По данным Академика РАМН, профессора Б.Т.Величковского у страдающих силикозом рак легких встречался в .10 раз чаще, чем у лиц, у которых таковой отсутствовал, причем с прогресси рованием пневмокониоза риск образования опухолей легких увеличивался [27]. Эпидемиологические исследования профессора Б. А;Канцельсона так же установили учащение смертности от рака.легкиххреди работников, си ликозоопасных производств [63]. Судя по всему, частицы.угольной золы, воздействуя на макрофаги, ослабляют одну из важнейших систем противоопухолевой защиты организма, значительно снижая иммунитет чело века. . ...:.

Современные представления о молекулярных и клеточных механизмах развития заболеваний органов дыхания пылевой этиологии связаны.с пагубным воздействием пылевых частиц,на фагоцитирующие их монр-нуклеарные и полиморфнонуклеарные лейкоциты, благодаря способности стимулировать длительное избыточное. образование в легких активных форм кислорода (АФК) [29]. Многолетние исследования, выполненные под руководством академика РАМН, профессора Б.Т.Величковского показали, что в основе этого процесса лежат три механизма. Первый из них обусловлен активизацией фагоцитов пылевыми частицами за счет слабых химических взаимодействий при контакте поверхности пылинки с клеточной мембраной. Второй связан с трансформацией образовавшихся АФК на каталитических центрах пограничного слоя частиц. Третий проявляется развитием в кониофаге энергодефицитного состояния и внутриклеточной гипоксии. Образующиеся под влиянием пылевых частиц АФК не только вызывают гибель кониофагов, но .и. обусловливают развитие морфологических, патофизиологических и иммунологических изменений, лежащих в основе клинических проявлений.заболеваний органов дыхания [27]. Установлено, что в. механизме воздействия на организм факторов среды и условий жизнедеятельности (инфекции, физического перенапряжения, охлаждения, фиброгенной пыли, прооксидантных токсических веществ или химических соединений, окисляющихся на цитохроме Р-450, ионизирующего излучения, ультрафиолетовой радиации, гипоксии, эмоционального стресса, информационной.перегрузки и др.) имеется общее патогенетическое звено - избыточная продукция свободных радикалов. Различными путями все перечисленные факторы приводят к одному и тому же метаболическому сдвигу: образованию повышенного количества АФК, оксида азота, либо других свободных радикалов [29].

. Гигиеническая характеристика атмосферного воздуха в районах размещения предприятий теплоэнергетики

Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха вредными веществами в районах исследования являются два крупных предприятия теплоэнергетики, которые специализируются на снабжении электрической и тепловой энергией городских и районных потребителей (ТЭС-4, ТЭС-5).

Предприятие ТЭС-4 расположено в северо-западном районе г. Кирова. Мощность ТЭС: тепловая-1378 Гкал/час, электрическая-320 МВт/час.; На предприятии установлены 10 паровых котлов типа БКЗ-21 От 140Ф; 4 водогрейных котла. ПТВМ - ,180 теплопроизводительностью по 180 Гкал/час; 2 турбоагрегата ПТ- 60 - 130/13 мощностью 60 мВт; 4 турбо-агрегата-50 -130 мощностью по 50 мВт. Все энергетические котлы оборудованы золоуловителями типа МС - ВТИ. . ,

На территории ТЭС - 4 имеются три точечных организованных источника выброса - дымовые трубы. Выброс загрязняющих веществ, от энергетических котлов осуществляется через 2 дымовые трубы высотой 150 м и диаметром устья 7,0 м. Выброс от пиковых водогрейных котлов осуществляется, через, дымовую трубу высотой 150. м И: диаметром устья

Для предприятия установлена санитарно-защитная зона радиусом 500 м от источников выброса, с ограничением зоны нового строительства в радиусе 1200 м. .. .;...

Предприятие ТЭС - 5 расположено в юго-западном районе г. Кирова. Мощность ТЭС: тепловая -1090 Гкал/час, электрическая - 450 МВт/час. На предприятии установлены 5 энергетических котлов: типа ТПЕ - 43.0-500 т/час-1 котел, типа ТПЕ - 429 - 444 т/час - 4 котла. Все энергетические котлы оборудованы золоуловителями типа МС - ВТИ и подключены к общей дымовой трубе высотой 180 м и диаметром устья 8,4 м. Для ТЭЦ - 5 установлена санитарно-защитная зона радиусом 1000 м.

На предприятиях ТЭС-4, ТЭС-5 в качестве основного топливного материала используется каменный уголь Челябинского, Богословского и Кузнецкого месторождений. Содержание золы в перечисленных сортах углей составляет от 12 до 19,5 %, серы от 0,25 до 0,4 %.

Образующиеся при сжигании в котлах минерального топлива дымовые газы перед выбросом в атмосферу подвергаются пылеочистке на 2-х ступенчатой системе, состоящей из циклонов и электрофильтров (КПД до 95,0%).

Ежегодно предприятиями ТЭС-4 и ТЭС-5 в атмосферный воздух выбрасывается до 3,8 тыс. тонн взвешенных частиц и до,8,7 тыс. тонн газообразных веществ. Состав выбрасываемых в атмосферный воздух вредных веществ следующий: оксид углерода (3,9 .%), взвешенные частицы (30,0 %), диоксид серы (32,2 %), оксиды азота (в пересчете на Ж)г) - 33,9

В таблицах приведены результаты санитарно-химических анализов проб атмосферного воздуха, отобранных на различных расстояниях от предприятий теплоэнергетики..

Как видно из таблиц 1 и 2, среднегодовые концентрации оксида уг-лерода (ПДКСС = 3,0 мг/м ), диоксида серы (ПДКСС = 0,05 мг/м ), оксида азота (ПДКСС = 0,06 мг/м ) и диоксида азота (ПДКСС = 0,04 мг/м ) на расстоянии 0,5-5,0 км от источников атмосферных выбросов (ТЭС - 4, ТЭС -5) не превышали установленных для данных веществ величин среднесуточных предельно-допустимых концентраций.

Вместе с тем, при суммарной количественной оценке опасности загрязнения при одновременном присутствии оксидов углерода, серы, и азота, индекс загрязнения атмосферного воздуха превышал 1,0 даже в 5-ти километровой зоне ().

Общая заболеваемость взрослого и детского населения.

По данным медико-статистического анализа общий уровень заболеваемости взрослого населения во всех четырех исследуемых зонах был статистически значимо (Р 0,05) выше общегородского уровня заболеваемости взрослого населения (рис.2).

Из представленных на диаграмме значений следует, что общий уровень заболеваемости взрослого населения в зоне ТЭС-4, подзоне ТЭС-5 и подзоне ТЭС-4 превышает общегородской уровень заболеваемости в 1,5; 1,4 и 1,3 раза соответственно. Статистически значимое превышение (Р 0,05) имеют показатели общей заболеваемости в зоне ТЭЦ-5 по отношению к общегородскому уровню ( 742,3±0,0б7оо и 731,1 ±0,02/оо соответственно).

Как видно из таблицы 8, у взрослого населения зоны ТЭС-4 наибольшие уровни распространенности заболеваний приходятся на болезни органов дыхания (269,3±0,09/оо), системы кровообращения (224,3±0,09/оо), болезни гдаза (95,6±0,10о/оо), органов пищеварения (71,3±0,10о/оо), мочеполовой системы (67,5±0,10/oo) и являются статистически значимо (Р 0,05) выше соответствующих общегородских показателей.

Максимальное превышение общегородского уровня в 2,2 раза наблюдается по классу новообразования, соответственно 23,8±0,llo/oo и 11,0±0,04/Оо- Статистически значимое превышение уровней распростра-ненности заболеваний по сравнению с контролем (Р 0,05) отмечается также по классам болезней эндокринной и нервной системы, болезней уха, крови и кроветворных органов . .

, У взрослого населения подзоны ТЭС-4 по сравнению с общегородским отмечается статистически значимое превышение уровней распространенности (Р 0,05) болезней органов дыхания и системы кровообращения в 1,4 раза, болезней глаза в 1,6 раза, болезней органов пищеварения в 1,3 раза, болезней эндокринной и мочеполовой систем в 1,2 и 1,1 раза со-ответственно. Установлено превышение в 2,2 раза уровня распространенности болезней нервной системы и в 1,7 раза болезней крови и кроветворных органов в данной зоне по отношению к общегородскому .

В зоне ТЭС-5 достоверно значимый наибольший уровень заболеваемости приходится на болезни органов дыхания 196,1±0,11%о, системы кровообращения 155,3±0,12%о, болезни глаза 70,5±0Д27оо и пищеварительной системы 52,0±0,127оо. Достоверно значимый (Р 0,05) повышенный уровень распространенности заболеваний приходится на болезни крови и кроветворных органов, новообразования, и превышает общегородской уровень в 1,2 и 1,4 раза соответственно. У взрослого населения подзоны ТЭС-5 повышение уровня общей заболеваемости по сравнению с общегородским обусловлено достоверным (Р 0,05) увеличением частоты распространения болезней органов дыхания и пищеварения, системы кровообращения, болезней глаза. Отмечается достоверное превышение, по сравнению с контролем, частоты распространенности болезней эндокринной системы в 1,6 раза, болезней уха и сосцевидного отростка в 1,6 раза, кожи и подкожной клетчатки в 1,3 раза.

Анализ структуры заболеваемости взрослого населения изучаемых районов показал, что во всех зонах складывается однотипная ситуация, когда наибольший удельный вес приходится на болезни органов дыхания -41%, на втором месте стоят болезни органов кровообращения - 34% , на третьем - болезни пищеварительной системы - 11 %, далее идут болезни мочеполовой системы - 10%, болезни нервной системы и органов чувств - 2%, прочие болезни - 2% (рис.3).

При более детальном рассмотрении в структуре болезней органов дыхания в зонах ТЭС-4 и ТЭС-5 наибольшая доля приходится на нозологию хронический бронхит ( соответственно 53,4% и 51,4% ), на втором месте находятся пневмонии ( 19,7% и 16,5% соответственно ), нозоло 49 гия астма - на третьем месте (18,4% и 16,1% соответственно ). Хронические воспалительные заболевания глотки и миндалин в данных районах исследования имеют наименьший удельный вес - от 2,9% до 8,1% соответственно.

Похожие диссертации на Эколого-гигиеническая оценка атмосферных выбросов городских предприятий теплоэнергетики [Электронный ресурс]

Экологическая оценка влияния выбросов хлебопекарных предприятий на состояние атмосферы населенного пункта и разработка модели прогнозирования ее качестваХазова Светлана Владимировна

Экологические и технологические проблемы водного хозяйства предприятий теплоэнергетики и пути их решения : на примере Красноярского краяСакаш Геннадий Викторович

Совершенствование методов водоподготовки и очистки загрязненных вод на предприятиях машиностроения и теплоэнергетики с использованием модифицированных природных материаловКондратюк Евгений Васильевич

Оценка воздействия выбросов силикатного производства на сосновые экосистемы Среднего ПоволжьяМайшанова, Маргарита Ивановна

Оценка влияния выбросов крупных промышленных объектов на экологическое состояние агроландшафтов : На примере зоны воздействия Рязанской ГРЭСТобратов Сергей Анатольевич

Разработка метода оценки массовых выбросов загрязняющих веществ от передвижных источников в условиях строительной площадкиШаталова Елена Егоровна

Оценка воздействия выбросов автотранспортных средств на воздушную среду города и их минимизация Лобанов Александр Иванович

Оценка влияния техногенных выбросов на экологическое состояние урбанизированных систем : На примере города РязаниГальченко Светлана Васильевна

Физико-химические превращения в атмосфере и оценка экологического риска от выбросов промышленных объектовШвыряев Иван Александрович

Оценка состояния почвенно-земельных ресурсов, загрязненных буровыми сточными водами и выбросами газовых конденсатов, и восстановление их продуктивности в Западном ПредкавказьеСидорова Ирина Ивановна