Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 11
1.1. Техногенные потоки рассеивания тяжелых металлов 11
1.2. Особенности загрязнения среды обитания тяжелыми металлами 15
1.3. Современные подходы к гигиенической оценке загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами 24
Глава 2. Объекты, объем и методы исследований 31
Глава 3. Оценка факторов среды обитания и состояния здоровья населения на техногенных территориях республики башкорто стан 39
3.1. Климатогеографическая характеристика 39
3.2. Техногенные источники тяжелых металлов 45
3.3. Медико-демографическая ситуация 57
Глава 4. Особенности распределения тяжелых металлов на исследуемых территориях 62
4.1. Содержание тяжелых металлов на территории горнорудного района 62
4.2. Микроэлементная характеристика биологических сред человека 75
4.3. Содержание тяжелых металлов на территории агропромышленного района 81
4.4. Содержание тяжелых металлов на территории крупного промышленного города 92
Глава 5. Ранжирование территорий исследования по степени гигиенической опасности и выбор приоритетных тяжелых металлов 100
5.1. Ранжирование территорий по уровню загрязнения тяжелыми металлами 100
5.2. Оценка риска для здоровья населения от воздействия тяжелых металлов 117
5.3. Ранговое распределение приоритетных тяжелых металлов... 123
Заключение 132
Выводы 149
Практические рекомендации 152
Список использованной литературы 156
Приложения 172
- Особенности загрязнения среды обитания тяжелыми металлами
- Техногенные источники тяжелых металлов
- Содержание тяжелых металлов на территории крупного промышленного города
- Оценка риска для здоровья населения от воздействия тяжелых металлов
Введение к работе
Совершенствование концепции гигиенической безопасности, направленной на устранение явной и потенциальной угрозы здоровью человека, вызванной неблагоприятным воздействием факторов окружающей среды на организм, является приоритетной задачей государственной политики (Распоряжение Правительства РФ № 1663-р от 17.11.08) и основным стержнем гигиенической науки (А.И. Потапов, 1993 - 2008; Р.С. Гильденскиольд, 2009; Г.Г. Онищенко, 1996 - 2006; Ю.А. Рахманин, 2001; Н.В. Русаков, 2006).
Внедрение системы социально-гигиенического мониторинга на общегосударственном, региональном и местном уровнях явилось ключевым звеном в реализации приоритетного направления деятельности государственной санитарно-эпидемиологической службы Российской Федерации - охране здоровья населения от неблагоприятного влияния факторов среды обитания, преимущественно обусловленного антропотехногенной нагрузкой. В связи с этим в последние годы все более высокую актуальность приобретают научные исследования по разработке новых гигиенических технологий.
Ведущими исследователями-гигиенистами констатируется, что особое внимание должно быть обращено на изучение закономерностей формирования комплекса вредных уровней факторов, определяющих здоровье человека (природно-климатических, окружающей среды) и выделение приоритетов (А.И. Потапов, 2008; Ю.А. Рахманин, 2002; В.М. Боев, 2002).
Среди факторов внешней среды, формирующих риск здоровью населения, значительную часть составляют химические загрязнители, в частности соединения тяжелых металлов [68]. Многие тяжелые металлы проявляют высокую токсичность в следовых количествах, обладают высокой миграционной способностью и склонностью к биоаккумуляции, что делает опасным для человека их присутствие в объектах среды обитания даже в низких концентрациях. Особенно актуальна эта проблема для промышленно развитых регионов страны, характеризующихся сочетанием техногенного и природно-обусловленного воздействия тяжелых металлов на население [41]. К одному
5 из таких регионов, со своеобразными природно-климатическими условиями и высоким уровнем концентрации промышленного производства, относится Республика Башкортостан (РБ). Главными антропогенными источниками загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами на территории республики являются предприятия горнорудной, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, химической промышленности, электроэнергетики, машиностроения и металлообработки, автомобильный транспорт и сельское хозяйство.
Согласно данным Государственного доклада о состоянии природных ресурсов и окружающей среды Республики Башкортостан (2007 г.), проблемы загрязнения объектов окружающей среды тяжелыми металлами наиболее значимы на территории горнорудного (Белорецкого) района с длительной историей горнодобывающей промышленности, агропромышленного (Стерли-тамакского) района с усиленной химизацией сельского хозяйства и крупного промышленного города (Уфы) с большой численностью населения [55]. Кроме того, материалы Государственного доклада о санитарно-эпидемиологической обстановке и защите прав потребителей в Республике Башкортостан (2008 г.) свидетельствуют, что эти ареалы относятся к территориям риска по относительным показателям первичной и общей заболеваемости населения [54]. В связи с этим, большую значимость приобретает объективная оценка загрязнения данных территорий тяжелыми металлами и обоснование комплекса гигиенических мероприятий с учетом природообу-словленных и антропогенных факторов.
Отдельным гигиеническим аспектам, вопросам оценки загрязнения природной среды тяжелыми металлами и оптимизации здоровья населения в условиях эксплуатации горнорудных производств, интенсивного развития агропромышленного комплекса, крупных промышленных городов посвящены результаты региональных исследований, проведенных, в том числе, и на вышеупомянутых территориях (Т.К. Ларионова, 1999; Л.Н. Белан, 2007; Ф.Х. Хазиев и соавт., 2000; Н.Х. Шарафутдинова, 1997 и др.) [95, 18, 193, 200].
Однако, в данных работах основное внимание уделялось лишь изучению отдельных факторов среды обитания, влияющих на состояние здоровья населения, количество определяемых показателей было ограниченным, а объектом наблюдения являлось какое-то одно предприятие или производство. Отсутствие единых подходов и комплексных критериев гигиенической оценки качества объектов окружающей среды, затрудняет проведение сравнительной характеристики работ разных авторов. С учетом этого, сложно на основе имеющейся информации достоверно оценить гигиеническую безопасность внешней среды и осуществить ранжирование по степени антропогенной нагрузки на проблемных территориях.
Изменения государственной шкалы социальных приоритетов, которые в свою очередь обусловлены ограниченными финансовыми и материальными ресурсами, требуют поиска оптимальных решений социально-гигиенических задач. Вследствие этого, при проведении оценки опасности от техногенного загрязнения среды обитания тяжелыми металлами, определенный экономический интерес приобретает этап формирования «короткого списка» приоритетных показателей, от воздействия которых, в первую очередь, есть основания ожидать неблагоприятные ответы со стороны здоровья населения.
В связи с вышеуказанным, актуальным представилось проведение комплексных гигиенических исследований, отражающих последствия рассеивания тяжелых металлов на территориях горнорудного, агропромышленного районов и крупного промышленного города, расположенных в РБ и обоснование перечня приоритетов для дальнейшего развития региональной системы социально-гигиенического мониторинга. Результаты научных и практических исследований проведенных в этом направлении отражены в данной работе.
Диссертация выполнена в соответствии с планом научно-исследовательской работы Уфимского НИИ медицины труда и экологии человека в рамках Федеральных программ «Гигиеническая безопасность России: проблемы и пути обеспечения (на 2006 - 2010 гг.)», пункт 5.3. Разработка научных основ
7 региональной модели социально-гигиенического мониторинга в системе обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения; «Развитие научной и инновационной деятельности в сельском хозяйстве, биологии и медицине. Медико-профилактические технологии оздоровления населения Республики Башкортостан» (2008 - 2010 гг.).
Цель работы: гигиеническое обоснование перечня приоритетных тяжелых металлов, определяющих качество окружающей среды на территориях с различной экономической специализацией для задач региональной системы социально-гигиенического мониторинга (на примере Республики Башкортостан).
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
Провести комплексную гигиеническую оценку и установить региональные особенности загрязнения среды обитания тяжелыми металлами в условиях разной интенсивности техногенного воздействия.
Осуществить ранжирование территорий исследования по степени загрязненности тяжелыми металлами на основе геохимических показателей, характеризующих депонирующие среды (снежный покров, почва).
Выявить особенности накопления тяжелых металлов в биосредах детского населения, проживающего в биогеохимической провинции.
Выполнить прогнозную оценку риска воздействия химических конта-минантов пищевых продуктов и питьевой воды на население.
Выделить приоритетные тяжелые металлы, являющиеся факторами риска хронической экспозиции, на территориях, отличающихся характером экономической деятельности.
Разработать обоснованные гигиенические рекомендации по снижению опасности воздействия тяжелых металлов на здоровье населения.
Научная новизна. На территориях, отличающихся характером и степенью промышленного освоения, изучены особенности гигиенической ситуации, обусловленные загрязнением тяжелыми металлами одновременно не-
8 скольких природных сред (снежного покрова, почвы, сельскохозяйственной продукции, подземных и поверхностных вод). Впервые проведено гигиеническое ранжирование территорий по степени опасности воздействия тяжелых металлов на здоровье населения.
Выявлен микроэлементный дисбаланс у обследованных лиц, проживающих в горнорудном районе, выраженный повышенным содержанием в волосах Pb, Ni, Cr, Fe и пониженными концентрациями Си, Zn, Мп.
Разработан и реализован алгоритм, а также методические подходы к ранжированию тяжелых металлов по степени их опасности для здоровья населения, проживающего на территориях с различной экономической специализацией, с использованием гигиенического принципа оценки воздействия на среду обитания. Научно обоснован комплекс гигиенических мероприятий по уменьшению воздействия тяжелых металлов на здоровье населения.
Практическая значимость работы и внедрение результатов. На основе результатов комплексной гигиенической оценки создана единая база данных по загрязнению объектов окружающей среды тяжелыми металлами на территориях различного техногенеза. На основании полученных результатов сформированы списки приоритетных тяжелых металлов, представляющих риск для здоровья населения изученных территорий.
Результаты исследования использованы для совершенствования региональной системы социально-гигиенического мониторинга в части оптимизации объемов контроля, а также для обоснования и разработки профилактических мероприятий.
Результаты исследования внедрены в практическую деятельность территориального отдела Управления Роспотребнадзора по Белорецкому району (справка о внедрении от 16.12.2008 г.) и Управления Роспотребнадзора по Республике Башкортостан (справка о внедрении от 18.12.2008 г.).
Материалы диссертации используются в лекционных курсах и практических занятиях кафедры гигиены труда и профессиональных заболеваний ГОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет» Феде-
9 рального агентства по здравоохранению и социальному развитию (акт внедрения от 06.11.2008 г.), химического факультета ГОУ ВПО «Башкирский государственный университет» (акт внедрения от 18.11.2008 г.).
Материалы исследований нашли отражение в пособии для врачей «Использование биологических маркеров для оценки загрязнения среды обитания металлами в системе социально-гигиенического мониторинга» (утв. Ученым советом ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана, протокол № 10 от 12.12.2007).
Основные положения, выносимые на защиту:
Гигиеническая оценка загрязнения тяжелыми металлами промышленно развитых территорий Республики Башкортостан, базирующаяся на выявлении потенциально опасных факторообразующих источников химической контаминации, региональных особенностей природного и техногенного происхождения.
Ранжирование территорий исследования по степени загрязненности тяжелыми металлами, основанное на использовании геохимических показателей, характеризующих депонирующие среды.
Обоснование приоритетных тяжелых металлов на основе ранговой оценки степени их опасности, бальной системы обработки данных для социально-гигиенического мониторинга за состоянием окружающей среды и здоровьем населения в районах с различной экономической специализацией.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на конференции с участием иностранных специалистов «Экология человека, гигиена и медицина окружающей среды на рубеже веков: состояние и перспективы» (Москва, 2006); XV Всероссийской школе «Экология и почвы» (Пу-щино, 2007); заседании проблемной комиссии «Научные основы медицины труда и экологии человека» ФГУН УфНИИ МТ ЭЧ Роспотребнадзора (Уфа, 2008); III, IV и V Всероссийском форуме «Здоровье нации - основа процветания России» (Москва, 2007, 2008, 2009); Всероссийской научно-практической конференции «Нефть и здоровье» и 74-й Республиканской научной конференции студентов и молодых ученых «Вопросы теоретической и
10 практической медицины» (Уфа, 2009); научно-практической конференции молодых ученых «Проблемы гигиенической безопасности и здоровье населения» (Москва, 2009).
Апробация диссертации проведена на межотдельческой научной конференции Федерального научного Центра гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана 11 декабря 2009 года.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 научных работ, из которых 4 в центральных рецензируемых журналах списка ВАК, 9 в материалах международных и всероссийских конференций, 1 пособие для врачей в соавторстве.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературных источников, приложений, документов, подтверждающих внедрение полученных результатов в практику. Текст изложен на 192 страницах, иллюстрирован 50 таблицами и 30 рисунками. Список литературы содержит 230 источников (в том числе 17 иностранных).
Особенности загрязнения среды обитания тяжелыми металлами
Опыт гигиенических исследований, как в России, так и за рубежом показал, что антропогенному воздействию независимо от источников подвергаются все элементы биосферы: атмосфера, почвенные экосистемы, растения, поверхностные и подземные воды [90, 222]. Причем, загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами за счет миграции между природными средами носит комплексный характер [79].
Аэрогенный путь поступления тяжелых металлов в биосферу является основополагающим. В атмосферном воздухе тяжелые металлы присутствуют в виде органических и неорганических соединений в форме пыли и аэрозолей, некоторые (ртуть) в газообразной. Дальность распространения и уровни загрязнения атмосферы зависят от мощности источника, условий выбросов и метеорологических параметров. С удалением от источников загрязнения происходит рассеивание примесей, вследствие чего зона их интенсивного воздействия, в которой имеет место превышение ПДК, сравнительно невелика. Загрязнение атмосферы является самым мощным, постоянно действующим, всепроникающим фактором, оказывающим негативное воздействие не только на человека, но и на важнейшие природные среды [113].
Анализ деятельности по контролю качества атмосферного воздуха, как предприятий-источников атмосферного загрязнения, так и надзорных организаций позволяет сделать вывод о недостаточной информативности результатов исследований воздушной среды. Например, в РБ только в 6 городах из 21 функционируют стационарные посты наблюдения и контроля загрязнения атмосферного воздуха, анализируется не весь перечень приоритетных химических поллютантов, посты наблюдения многих крупных предприятий перестали эксплуатироваться или работают по сокращенной схеме. При организации лабораторных исследований в целом отмечается недоучет такой важной составляющей техногенной нагрузки, как загрязнение воздушной среды.
Вместе с тем, информация о загрязненности атмосферы может быть получена косвенным образом - с помощью исследования депонирующих сред, особенно, снегового и почвенного покровов [106]. Снег считается надежным индикатором загрязнения, консервирующим почти весь объем выпадений из атмосферы за зимний период. Послойный отбор проб снежного покрова позволяет получить динамику загрязнения за зимний сезон, а всего лишь одна проба по всей толщине снежного покрова дает представительные данные о загрязнении в период от образования устойчивого снежного покрова до момента отбора пробы [26, 28, 33, 187, 196].
Содержание тяжелых металлов в снеге колеблется в очень широком диапазоне главным образом в зависимости от степени антропогенного влияния. В снеге тяжелые металлы находятся в твердой (условно нерастворимой фракции) и жидкой (водно-растворимой фракции) фазах. Причем важное практическое значение имеет изучение в снеге водно-растворимых фракций тяжелых металлов обладающих большей подвижностью и усвояемостью живыми организмами [196]. Хорошим индикатором зоны промышленного влияния на снежный покров является значение рН воды, полученной после таяния проб снега. Известно, что атмосферные осадки имеют слабокислую реакцию. Чистым, незагрязненным атмосферным осадкам соответствует рН = 5,5 - 5,6, что связано с наличием в воздухе С02, образующим угольную кислоту, подкисляющую атмосферные осадки [33, 169]. Если в воздухе много оксидов азота, диоксида серы и других кислотных оснований, то снег будет иметь величину рН 5,6. Если снег имеет значение рН выше 5,6, то он загрязнен оксидами металлов, автомобильными выхлопами [78].
Если содержание тяжелых металлов в снеге отражает загрязнение среды за короткий промежуток времени, то по уровню тяжелых металлов в почве можно судить о степени ее многолетней длительной контаминации [186, 214]. Поступая в почву, тяжелые металлы концентрируются в поверхностном слое 0-10 (20) см, в значительной мере связываются в ней. В отличие от других сред, в почве отсутствует возможность ее быстрого очищения, поэтому тяжелые металлы могут сохраняться в ней долгие годы. Период полуудаления Zn составляет до 500 лет, Cd - более 1100 лет, Си - до 1500 лет, РЬ - до нескольких тысяч лет [117]. Основным критерием гигиенической оценки загрязнения почв тяжелыми металлами является предельно допустимая концентрация (ПДК) или ориентировочно допустимая концентрация (ОДК) тяжелых металлов в почве, согласно методическим указаниям МУ 2.1.7.730-99 «Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест» [38].
Почва является не только индикатором антропогенного загрязнения среды, но и источником межсредового перехода элементов в атмосферу, воду и продукты питания, особенно для аграрных регионов [176]. Наиболее значимым путем поступления загрязнителей почвы в организм человека является алиментарный путь. В среднем с продуктами питания растительного происхождения в организм человека поступает 65 - 70% тяжелых металлов [166]. На поступление тяжелых металлов в растения оказывают влияние химический состав почв, кислотно-основные и окислительно-восстановительные условия, физико-химические свойства, уровень микробиологической активности, природные и антропогенные факторы [4, 201].
Помимо этого, сами растения аккумулируют тяжелые металлы избирательно, обладая определенной защитной системой по отношению к токсикантам. Характерно неравномерное распределение химических элементов по органам растений, что обусловлено свойствами самих элементов, биологическим сродством, физиологическими функциями и жизненным состоянием отдельного органа. Анализ золы различных растений показывает, что наибольшее количество тяжелых металлов содержится в корнях, затем в стеблях и листьях, наконец, в семенах, клубнях, корнеплодах [131].
Техногенные источники тяжелых металлов
Природно-климатические условия, наличие полезных ископаемых в недрах республики предопределили ее промышленное развитие. Более четырех тысяч промышленных предприятий и организаций имеют источники выбросов загрязняющих веществ, а республиканский автопарк насчитывает около 1148 тыс. единиц автомототранспортных средств [56].
Ведущими отраслями являются нефтедобывающая и нефтеперерабатывающая промышленность, химия, нефтехимия и машиностроение (рис. 3.2).
Концентрация промышленного производства существенно превышает общероссийские показатели, что обусловило не только рост экономики республики, но и создало серьезные гигиенические проблемы. Одним из последствий антропогенного воздействия на окружающую среду является увеличение территорий загрязненных тяжелыми металлами.
В горнорудном (Белорецком) и агропромышленном (Стерлитамакском) районах и крупном промышленном городе (Уфа), расположенных на территории Башкортостана, вопросы охраны окружающей среды от загрязнения тяжелыми металлами являются особенно актуальными. Перечень наиболее характерных тяжелых металлов, рассеивающихся в результате техногенной нагрузки на данных территориях, представлен в табл. 3.1.
В горнорудном (Белорецком) районе работают крупные предприятия горнодобывающей и перерабатывающей промышленности. Черная металлургия РБ представлена ОАО «Белорецкий металлургический комбинат» (БМК). Данное предприятие с полным металлургическим циклом, включающим литейное, листопрокатное, сталепроволочно-канатное производство располагается на территории горнорудного района. В районе развиты такие отрасли, как машиностроение и металлообработка (ЗАО «Белорецкая пружина»), и производство строительных материалов (Белорецкое ДРСУ ГУП «Башкирав-тодор»).
Мониторинг состояния воздушного бассейна на территории республики осуществляется государственным учреждением «Башкирское управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды» (Башкирское УГМС), при этом расчет среднемесячных и среднегодовых концентраций вредных веществ проводится путем усреднения данных за соответствующий период времени. Как показал анализ данных наблюдения Башкирского УГМС, объем валовых выбросов загрязняющих веществ от промышленных стационарных источников и автотранспорта в г. Белорецке за период с 2003 г. по 2008 г. изменялся скачкообразно, что связано, в первую очередь, с экономической нестабильностью в эти годы (рис. 3.3).
С 2007 г. происходит увеличение данного показателя, в основном за счет роста численности автотранспортных средств, объема грузоперевозок и расхода топлива. Следует отметить, что в течение 6 лет, на долю передвижных источников загрязнения воздушного бассейна г. Белорецка приходилось 77 — 84 % от всего объема валовых выбросов.
Уровень загрязнения атмосферы г. Белорецка определяется, главным образом, высокими концентрациями формальдегида, бенз(а)пирена, диоксида азота, фенола, пыли. Учитывая специфические климатические условия и объемы выбрасываемых вредных химических соединений в г. Белорецке, отмечаются достаточно высокие показатели индекса загрязненности атмосферы (ИЗА5).
Если в 1996 году ИЗА5 в г. Белорецке составлял величину - 7,5, то в 2002 этот показатель увеличился до 14, загрязнение атмосферного воздуха характеризовалось, как очень высокое и очень неблагоприятное для здоровья в 2006 г. ИЗА5 составил - 8,1, а ПЗА - 3,3 [55].
В среднем за период 2003 - 2008 гг. по горнорудному району объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу регистрируется на уровне 15 тыс. т/год, что составляет 0,3 т/год на 1 жителя и 1,3 т/год на 100 Га территории. При этом значительный вклад в загрязнение атмосферы, более 60% всего объема загрязняющих веществ, поступающих от стационарных источников, вносит БМК. От основных источников выбросов предприятия в атмосферу выделяется 60 загрязнителей, из которых преобладают: железа оксид, марганец и его соединения, свинец и его соединения, натрия гидроксид, углерода оксид, азота диоксид, керосин, пыль неорганическая, пыль древесная, сера диоксид.
Технология переработки руд на БМК позволяет использовать только плотные бурые железняки, вследствие чего со шламами теряется до 40% железа от добытого в руде. В результате деятельности предприятия образовано 3,7 млн. т доменных и мартеновских шлаков, которые складируются раздельно. Шлаки мартеновского производства составляют 80% от общего объема и содержат Fe - 11,5%, Мп - 6,42%, Сг - 0,51%, As - 0,02%. Шламы сталепро-волочно-канатного производства (продукт нейтрализации отработанных кислотных растворов) поступают в шламонакопитель в виде пульпы, где твердого вещества - 17%, жидкого - 83%. Химический состав шламов: Fe203 -35%; CuO - 0,37%; Ni203 - 2,8%; Cr203 - 4,38%; ZnO - 1,0%; Mn - 0,14% [ПО]. Общий объем накопленных на балансе БМК отходов составляет 9,745 млн. тонн (2005 г.). Основные отходы предприятия: металлургические шлаки, съемы и пыль, шлам минеральный от газоочистки доменного производства, окалина замасленная, отходы реагентной очистки сточных вод, лом и отходы черных металлов [57].
Содержание тяжелых металлов на территории крупного промышленного города
С учетом специфики расположения жилой зоны в крупном промышленном городе относительно источников загрязнения, на ее территории было выделено 3 условные зоны с проживающим в них населением: южная (I), центральная (II), северная (III) (рис. 4.12).
В южной зоне (I) города находится мелькомбинат, асфальтобетонный завод, аэропорт и автотрасса федерального значения, обуславливающие загрязнение атмосферного воздуха тяжелыми металлами. В центральной зоне (II) размещены промышленные предприятия, которые имеют в своем составе гальванические и металлообрабатывающие цеха, завод эластомерных материалов, изделий и конструкций, более 160 промышленных и 60 отопительных котельных, а также автодороги с интенсивным движением. Северная зона (III) города является старейшим промышленным центром, где располагаются крупные предприятия нефтепереработки.
Загрязненность территории г. Уфы тяжелыми металлами малоизученна и не имеет корректной гигиенической оценки, что существенно актуализирует полученные нами результаты двухлетних (2006 - 2007 гг.) исследований. Результаты анализа снежного покрова, отобранного на территории крупного промышленного города, представленные на рис. 4.13 и в прил. 18 и 19, показывают, что максимальные концентрации таких тяжелых металлов, как РЬ, Cd, Си, Zn, Сг характерны для центральной условной зоны. Наибольшее содержание Ni, высокое содержание Мп и Fe установлено в северной зоне. В южной зоне отмечены минимальные концентрации исследованных элементов, по сравнению с другими зонами.
Значение рН воды, полученной после таяния проб снега, отобранных на территории крупного промышленного города, изменялось в пределах от 5,38 до 7,06 в 2006 г. и от 6,13 до 7,66 в 2007 г. По усредненным двухлетним данным в центральной и северной зоне города снежный покров характеризовался слабокислой реакцией (рН = 6,02 — 6,96). Снег южной зоны в 2006 г. имел слабокислую реакцию (рН = 6,37), а в 2007 г. — слабощелочную (рН = 7,25). Среднее значение рН проб снега в городе возросло с 6,25 (2006 г.) до 7,03 (2007 г.) и составило 6,65 по усредненным данным (прил. 20). На фоновом участке среднее значение рН за два года составило 5,76. Процесс защелачи-вания атмосферных осадков, по-видимому, вызван увеличением количества выбросов от промышленных предприятий.
Талые воды, поступающие в период весеннего половодья с городских территорий в реки (Дема, Белая, Уфа, Шугуровка), составляют определенный процент их общего питания, что значительно способствует их загрязнению. В связи с этим, была проведена оценка уровня загрязнения снежного покрова по нормативам содержания металлов в питьевой воде. Было установлено, что в пробах снега отобранных в 2006 - 2007 гг. концентрация водорастворимых форм тяжелых металлов не превышала данные гигиенические нормативы. Следует отметить, что в снеге центральной зоны, в городском парке, наблюдалось повышенное (до 1,1 ПДКШ1Т, в 2006 г. и до 0,8 ПДКПИТ. в 2007 г.) содержание токсичного Cd.
Результаты значений средних и суммарных коэффициентов загрязненности снежного покрова за двухлетний период выявили, что наибольший вклад с учетом ПДК для вод питьевого назначения вносят Cd - 53%, Ni -16%иМп-10%.
Данные по содержанию исследованных тяжелых металлов в почвенном покрове свидетельствуют о проявлении дискретного загрязнения металлами условных зон города. Содержание валовых форм исследованных металлов в пробах почвы не превышали ПДК (прил. 21). Выявлено, что близкое расположение садовых участков к нефтеперерабатывающим заводам в северной части города способствует интенсивному загрязнению их почвенного покрова различными тяжелыми металлами. Наиболее высокие концентрации, составившие 0,9 и 0,7 ПДК, установлены соответственно по РЬ в санзоне УНПЗ (северная зона) и Мл в городском парке (центральная зона). Максимальные концентрации валовых форм Cd, Pb, Zn выявлены в северной (III) зоне (рис. 4.14).
Наибольшее валовое содержание в почве Ni и Мп определено в центральной (II) зоне, Си, Cr, Fe - в южной (I) зоне. При сравнении валового содержания тяжелых металлов с существующими величинами их ОДК в почве превышения установлены в 42% исследованных проб по Zn и во всех пробах по Cd и Ni. Максимальные превышения установлены по Zn и Cd в северной зоне соответственно до 1,5 и 2,2 ОДК, по Ni до 4,0 ОДК в центральной зоне.
Оценка риска для здоровья населения от воздействия тяжелых металлов
Установление причинно-следственных связей между употребляемыми пищевыми продуктами, питьевой водой и неблагоприятными эффектами на здоровье населения проведено на территории горнорудного и агропромышленного районов. В пользу такого выбора при оценке риска выдвигаются несколько аргументов. Во-первых, исследования базирующиеся на использовании методологии оценки риска выполняются в основном в крупных промышленных центрах, в то же время, оценка риска здоровью в сельских районах, до настоящего времени остается недостаточно разработанной, тогда как на отдельных территориях при отсутствии явных антропогенных источников загрязнения среды обитания химическими соединениями, уровень заболеваемости и смертности остается высоким. Во-вторых, территории исследуемых районов широко используются для выращивания сельскохозяйственной продукции, потребителями которой являются довольно большие группы местного населения, вместе с тем, следует учитывать, что приоритетным путем поступления металлов в организм считается пероральный. В-третьих, по данным ВОЗ, питьевая вода является вторым после бедности фактором риска нарушений состояния здоровья человека.
С учетом средней массы взрослого человека (70 кг) и среднего потребления пищевых продуктов (овощи, картофель, молоко) по Республике Башкортостан [174], рассчитана доза металлов, поступающая в организм ежедневно на 1 кг массы взрослого тела взрослого человека. Для расчета экспозиции использовались медиана и 90-й процентиль содержания тяжелых металлов в пищевых продуктах (прил. 23 и 24). Полученные средние данные на основании медианы содержания элементов показали, что поступление в течении суток Cd (0,00011 мг/кг), Zn (0,061 мг/кг) и Ni (0,0018 мг/кг) в организм взрослого человека, проживающего на территории горнорудного района выше соответственно в 1,6; 1,7 и 1,5 раза, поступления аналогичных элементов в организм жителя агропромышленного района. В то же время ежедневное поступление с продуктами РЬ (0,0016 мг/кг), Си (0,0035 мг/кг) и Сг (0,0021 мг/кг) в организм взрослого человека агропромышленного района выше соответственно в 3,7; 1,4; 1,5 раза, чем в горнорудном районе.
Согласно выполненным расчетам, установлено, что суточное поступление с пищевыми продуктами таких элементов как Cd и Zn максимально на территории, прилегающей к Шигаевскому месторождению хромовых руд (II зона), Ni на территории, прилегающей к Ишлинскому месторождению золотоносных руд (III зона), расположенных в горнорудном районе. Наибольшая суточная доза РЬ, Си и Сг поступает с продуктами питания в организм жителей проживающих на территории, вблизи совхоза «Рощинский» агропромышленного района.
В горнорудном районе приоритетными продуктами в структуре формирования суточной дозы РЬ (52%) и Cd (59%) являются овощи (морковь, свекла), Си (45%) и Ni (37%) - картофель, Zn (61%) и Сг (50%) - молоко. После ранжирования пищевых продуктов, потребляемых в агропромышленном районе, по вкладу в общее значение экспозиции, выявлено, что с овощами в организм человека преимущественно поступает Cd (47%) и Си (55%), с картофелем - Ni (53%), с молоком - РЬ (78%).
Величина перорального поступления тяжелых металлов (7 элементов) с питьевой водой в организм человека составила наибольшее значение (0,0042 мг/кг-день) в горнорудном районе на территории, прилегающей к Ишлинскому месторождению золотоносных руд (прил. 23). Больше всего РЬ (2,7 10" мг/кг-день) и Zn (3,2 10" мг/кг-день) поступало с питьевой водой во II и III зонах, Мп (1,6 10"4 мг/кг-день) и Fe (2,5 10"3 мг/кг-день) в I зоне горнорудного района. Максимальное поступление пероральным путем с питьевой водой Cd (2,7 10"6 мг/кг-день), Си (3,8 10"5 мг/кг-день) и Ni (1,4 10"5 мг/кг-день) отмечается соответственно в I, II и III зонах агропромышленного района (прил. 24).
В среднем по горнорудному району суммарная суточная доза тяжелых металлов, поступающая с питьевой водой в организм человека, составляет 0,0018 мг/кг-день, что в 2 раза выше аналогичного показателя в агропромышленном районе. Вместе с тем, уровни общей жесткости питьевой воды в среднем по агропромышленному району выше, чем в горнорудном районе, что сказывается на среднесуточном поступлении в организм Са и Mg. В среднем, ежедневная доза Са и Mg при употреблении воды жителями агропромышленного района составляет 4,63 мг/кг-день, в горнорудном районе величина поступления данных элементов в 2 раза ниже и составляет 2,28 мг/кг-день. Характеристика риска развития неканцерогенных эффектов проводится на основе расчета коэффициента опасности (HQ). Уровни хронического неканцерогенного риска, рассчитанные по тяжелым металлам, поступающим в организм с продуктами питания и питьевой водой представлены в табл. 5.11.
