Введение к работе
Актуальность темы. Выявление зон экологического риска и мониторинг загрязнения воздушного бассейна в городах - важнейшая задача современной урбоэкологии. Особенно актуальны эти вопросы для высокоурбанизированных регионов, в том числе Воронежской области, центром которой является город с миллионным населением (Воронеж), а более 65 % всего населения проживает в городских поселениях.
Несмотря на значительное число исследований по экологии городов, факторам экологического риска, интегральным оценкам техногенной нагрузки городской среды с применением квалиметрического анализа экологических ситуаций, в том числе и в Воронежской области (Э.Ю. Безуглая, 1991; Г.В. Зибров, В.М. Умывакин с соавт., 2009, 2010; А.А. Келлер, 1998; А.Т. Козлов с соавт., 1996, 2011; И.И. Косинова, О.В. Базарский, 2004, 2011, 2012; С.А. Куролап с соавт., 2006, 2010; О.П. Негробов с соавт., 2000), многие аспекты данной проблемы остаются дискуссионными и требуют детальной научной оценки. Одной из приоритетных геоэкологических задач является оптимизация системы мониторинга уровня загрязнения воздушной среды урбанизированных территорий и обоснование мероприятий по обеспечению экологической безопасности населения в условиях воздействия выбросов от промышленных источников и автотранспорта.
Начиная с 90-х годов XX века активно развивается деятельность мирового сообщества по созданию эффективной системы экологической безопасности, включая Россию. Одним из основных путей её реализации является внедрение методологии оценки риска для здоровья населения, которая рассматривается в качестве главного механизма разработки управленческих решений по оптимизации состояния окружающей среды как основы первичной профилактики экологически обусловленных заболеваний населения. Внедрение методологии оценки риска в Российской Федерации позволило оценить эколого-гигиеническую ситуацию в стране как напряженную: ухудшение её состояния во многом происходит за счёт неудовлетворительного качества атмосферного воздуха (С.Л. Авалиани, 2001; А.В. Киселев, 1997; Г.Г. Онищенко с соавт., 2002; Б.Б. Прохоров, 1998, 2000; Б.А. Ревич, 2004; П. Реввель, 1995).
В этой связи разработка научно-методического обеспечения мониторинга зон экологического риска, связанных с загрязнением воздушного бассейна урбанизированных регионов, является актуальной научной задачей.
Цель работы – Геоэкологическое обоснование создания региональной системы мониторинга воздушного бассейна и оценка аэротехногенного риска для населения урбанизированных территорий.
Для достижения цели решались следующие задачи:
1. Разработка методической схемы оценки техногенного загрязнения воздушного бассейна и установление региональных параметров аэротехногенной нагрузки в крупных и малых городах Воронежской области (г. Воронеж, г. Россошь, г. Калач, г.Лиски, г.Семилуки, г.Павловск, г.Острогожск, п.г.т. Кантемировка), позволивших выявить основные объекты экологического риска, вносящие наибольший вклад в величину валового объема выбросов от стационарных источников загрязнения атмосферы, а также проанализировать объем и структуру выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух.
2. Выявление закономерности сезонной динамики уровня загрязнения атмосферного воздуха, положенной в основу классификации городов Воронежской области по степени сходства сезонной динамики уровня аэротехногенного загрязнения, формирующего зоны риска для здоровья населения, с их картографическим отображением на основе геоинформационных технологий.
3. Совершенствование методического подхода к оценке аэротехногенного риска для здоровья населения, обусловленного воздействием загрязнения атмосферного воздуха, и выявление приоритетных загрязняющих веществ, вносящих наибольший вклад в его величину.
4. Обоснование методики оценки заболеваемости населения в условиях интенсивного техногенного загрязнения воздушного бассейна, а также на территориях, контрастно различающихся по величине аэротехногенного риска, позволившее выявить «болезни риска» на основе интегрального обобщения достоверных корреляционных связей в системе «загрязнение атмосферного воздуха – заболеваемость населения».
5. Предложение методического подхода к совершенствованию системы аэротехногенного мониторинга городских поселений и разработка рекомендаций по охране воздушного бассейна с оценкой эффективности проведения комплекса мероприятий по снижению риска загрязнения атмосферы.
Объект исследования – воздушный бассейн и здоровье населения города Воронежа и основных малых городов Воронежской области.
Предмет исследования – техногенное загрязнение воздушного бассейна и причинно-следственные связи в системе «уровень загрязнения – здоровье населения» на примере г. Воронежа и малых городов Воронежской области.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем.
Разработана методическая схема анализа техногенного загрязнения воздушного бассейна и установлены региональные параметры аэротехногенной нагрузки в пределах урбанизированных территорий Воронежской области, отличающиеся установленной закономерностью сезонной динамики уровня загрязнения атмосферного воздуха. На основе системного подхода к анализу уровня загрязнения атмосферного воздуха выявлены типы городов с различной динамикой загрязнения воздушного бассейна в зависимости от величины аэротехногенной нагрузки, физико-географических и климатических условий.
Обоснована методика оценки аэротехногенного риска для здоровья населения урбанизированных территорий, сочетающая применение методов кластерного анализа для классификации сходства сезонной динамики уровня загрязнения воздушной среды, количественной оценки канцерогенного и неканцерогенного рисков для здоровья населения, применение алгоритмов корреляционного и регрессионного анализов в системе «загрязнение атмосферного воздуха – заболеваемость населения», позволяющая с высокой степенью достоверности оценить степень влияния аэротехногенного воздействия на качество окружающей среды и здоровье населения.
Разработана методика оценки заболеваемости населения в условиях интенсивного техногенного загрязнения воздушного бассейна, отличающаяся учетом количественной информации о том, что выбросы от стационарных источников и автотранспорта обусловливают опасный уровень риска для здоровья населения.
Предложен методический подход к совершенствованию системы аэротехногенного мониторинга городских поселений и разработаны рекомендации по охране воздушного бассейна с оценкой эффективности их применения. Отличительной особенностью данного подхода является наличие единого механизма оценки состояния охраны воздушного бассейна от негативного влияния техногенных и природных факторов
Практическая значимость работы определяется возможностью применения полученных результатов природоохранными и гигиеническими службами региона для организации и совершенствования системы мониторинга воздушного бассейна и уменьшения негативного воздействия промышленных вкладчиков-загрязнителей атмосферы на городскую среду.
Материалы диссертационной работы использовались при подготовке информационных и программных документов: доклада «О санитарно-эпидемиологической обстановке в Воронежской области за 2011 и 2012 гг.»; ведомственной целевой программы «Модернизация и обеспечение функционирования системы предупреждения вредного влияния факторов среды обитания на здоровье населения». Разработанные методики геоэкологического анализа аэротехногенного риска для здоровья населения внедрены в учебный процесс кафедры экологии ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г.Воронеж).
Результаты исследований рекомендуются к использованию в региональных природоохранных и гигиенических ведомствах, занимающихся вопросами мониторинга окружающей среды и профилактики экологически обусловленных заболеваний населения.
Достоверность результатов исследований обеспечена использованием большого объема репрезентативных данных, отобранных в соответствии с действующими государственными и отраслевыми стандартами; применением современных статистических методов обработки и анализа исходного материала, в том числе с использованием геоинформационно-аналитических технологий.
Апробация работы. Результаты исследований доложены на Международной научной школе-конференции, посвященной 150-летию со дня рождения академика В.И. Вернадского «Творческое наследие В.И. Вернадского: прошлое, настоящее, будущее" (Тамбов, 2013); XXIII межвузовской научно-практической конференции «Перспектива-2013» (Воронеж, 2013) и II Всероссийской научно-практической конференции с международным участием на базе ВУНЦ ВВС ВВА (Воронеж, 2013); III Международной научно-практической конференции «Экологическая геология: теория, практика и региональные проблемы» (Воронеж, 2013).
Положения, выносимые на защиту.
1. Закономерности формирования техногенного загрязнения воздушного бассейна и зон экологического риска в г. Воронежа и малых городов Воронежской области в условиях интенсивного антропотехногенного воздействия на среду обитания, с учетом сезонности и естественного самоочищения атмосферы в различных природных зонах.
2. Комплекс методических подходов и моделей оценки аэротехногенного риска для здоровья населения как основа регионального мониторинга уровня загрязнения атмосферного воздуха в условиях интенсивного техногенного загрязнения воздушного бассейна урбанизированных территорий.
3. Система научно-практических рекомендаций по совершенствованию аэротехногенного мониторинга и обеспечению экологической безопасности городской среды обитания, основанная на результатах сопряженного анализа закономерностей загрязнения атмосферного воздуха и заболеваемости населения.
Структура и объём работы. Диссертация изложена на 190 страницах машинописного текста и состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического указателя, включающего 184 источника, в том числе 12 источников иностранной литературы. Диссертация в основном тексте иллюстрирована 47 таблицами и 30 рисунками.
