Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Загрязнение атмосферного воздуха выбросами автотранспорта, как гигиеническая проблема современных городов (обзор литературы) 17
1.1. Основные источники загрязнения и качество атмосферного воздуха городов 17
1.2. Роль автомобильного транспорта в загрязнении атмосферного воздуха современного города 19
1.3. Влияние атмосферных загрязнений на состояние здоровье горожан и качество их жизни 25
1.4. Профилактические мероприятия, направленные на коррекцию загрязнения атмосферного воздуха городов выбросами автомобильного транспорта 42
Глава 2. Материалы и методы исследования 53
Глава 3. Гигиеническая характеристика интенсивности движения, выбросов автомобильного транспорта и стационарных источников загрязнения атмосферного воздуха в г.Рязани .73
3.1. Сравнительная характеристика интенсивности транспортных потоков в г. Рязани 73
3.2. Характеристика выбросов автомобильного транспорта в атмосферный воздух г. Рязани 81
3.3. Динамика интенсивности движения городского автомобильного транспорта и выбросов основных загрязняющих веществ .93
3.4. Характеристика выбросов стационарных источников загрязнения в атмосферный воздух г. Рязани .97
Глава 4. Сравнительная гигиеническая характеристика качества атмосферного воздуха в районах г. Рязани .107
4.1. Характеристика качества атмосферного воздуха по данным аналитического контроля 107
4.2. Характеристика качества атмосферного воздуха по данным стационарных постов наблюдения 118
4.3. Качество атмосферного воздуха по данным моделирования рассеивания загрязняющих веществ, поступающих от стационарных и передвижных источников 139
Глава 5. Влияние качества атмосферного воздуха на заболеваемость по обращаемости детского населения города 172
5.1. Общая и первичная заболеваемость детей в жилых районах города с различным качеством атмосферного воздуха .172
5.2. Влияние загрязнения атмосферного воздуха на общую и первичную заболеваемость по обращаемости детского населения города .188
Глава 6. Влияние автомобильного транспорта на качество городской среды (выборочное социологическое исследование) 210
Глава 7. Обоснование рекомендаций по уменьшению антропогенной нагрузки выбросов автомобильного транспорта и профилактике экологически обусловленной патологии среди детского населения города 235
7.1. Научная концепция снижения уровня химического загрязнения атмосферного воздуха выбросами автотранспорта и профилактики экологически обусловленной патологии среди детского населения города 235
7.2. Оценка эффективности внедренных профилактических рекомендаций .250
Обсуждение 256
Выводы 274
Предложения 278
Список литературы .282
Приложение 1 .319
Приложение 2 322
- Влияние атмосферных загрязнений на состояние здоровье горожан и качество их жизни
- Характеристика выбросов стационарных источников загрязнения в атмосферный воздух г. Рязани
- Общая и первичная заболеваемость детей в жилых районах города с различным качеством атмосферного воздуха
- Научная концепция снижения уровня химического загрязнения атмосферного воздуха выбросами автотранспорта и профилактики экологически обусловленной патологии среди детского населения города
Введение к работе
Актуальность исследования. В условиях интенсивного роста уровня автомобилизации страны с особой остротой встает проблема загрязнения атмосферного воздуха. В атмосферный воздух Российской Федерации ежегодно поступает более 30 миллионов тонн различных загрязняющих веществ, среди которых более четырех миллионов тонн диоксида серы, более трех миллионов тонн оксидов азота, более 15 миллионов тонн оксидов углерода и почти три миллиона тонн летучих органических соединений (Охрана окружающей среды в России, 2015).
В настоящее время около 70% городов Российской Федерации характеризуются неудовлетворительным качеством атмосферного воздуха, в которых концентрации основных загрязняющих веществ в 3-5 раз превышают нормативные значения (Лужецкий К.П. и др., 2011). Наряду с транспортом, в качестве наиболее значимых источников загрязнения атмосферного воздуха выступают промышленные предприятия, энергетические установки, поставляющие в атмосферный воздух более 60 тысяч токсических веществ (Дутт Е.В. 2012; Хотько Н.И., Дмитриев А.П., 2012, Куркатов С.В. и др., 2015).
Загрязнение атмосферного воздуха продолжает оставаться одним из главных факторов риска для здоровья населения, особенно детского возраста (Хас-кин В.В. и др., 2008; Май И.В., Клейн С.В., 2011; Березин И.И., Сучков В.В., 2014), которое ведет к ухудшению показателей физического развития детей (Иванченко М.Н., 2012; Тулякова О.В. и др., 2013), увеличению заболеваемости болезнями дыхательной, сердечно-сосудистой, нервной систем, заболеваний крови и кроветворных органов, кожи и подкожной клетчатки (Хотько Н.И., Чу-пис В.Н., 2010; Сизова Е.Н., Родыгина С.Н., 2010; Коськина Е.В., 2012).
Для взрослого населения загрязненный атмосферный воздух является значимым фактором риска внезапной и преждевременной смерти (Brauer M. et al., 2008), болезней органов кровообращения и дыхания (Безуглая Э.Ю. и др., 2007; Зайцева Н.В. и др., 2010; Miller K.A. et al. 2007), при этом в группу риска попадают жители больших городов и промышленных центров (Шабунова А.А. и др.,
2008; Зайцева Н.В. и др., 2010; Тулякова О.В. и др., 2013).
Интенсивное увеличение количества автомобилей на фоне недостаточного развития элементов улично-дорожной сети урбанизированных территорий привело к увеличению вклада автотранспорта в загрязнение атмосферного воздуха с 10–13% до 70–80 % (Иванов А.В., Тафеева Е.А., 2009; Оконенко Т.И., Антропова Г.А., 2010; Волович В.Н., 2012; Амиров А.Н., 2013).
Наиболее остро эта проблема проявляется в крупных городах с интенсивным движением, где плотная застройка затрудняет эффективное рассеивание приземных выбросов автомобильного транспорта и способствует формированию высоких концентраций загрязняющих веществ в жилых кварталах (Волович В.Н., 2012; Яковенко Н.В., Марков Д.С., 2012; Заборцева Т.И., Игнатова О.А., 2013).
В то же время имеют место существенные недостатки в организации мониторинга качества атмосферного воздуха. В частности, количество, размещение стационарных постов контроля качества атмосферного воздуха и неполный перечень контролируемых веществ в крупных индустриальных центрах не обеспечивают необходимую степень достоверности информации о состоянии атмосферного воздуха в жилых районах. Недостаточно разработан метод оценки вклада выбросов автомобильного транспорта в интегральный уровень загрязнения атмосферного воздуха. В связи с этим, определенную перспективу в оценке влияния транспортных потоков на качество атмосферного воздуха жилых районов городов в системе социально-гигиенического мониторинга приобретают расчетные методы (Попов В.М. и др., 2009).
Цель исследования: разработка комплекса научно обоснованных рекомендаций по снижению интенсивности загрязнения атмосферного воздуха компонентами выхлопных газов автомобильного транспорта в жилых районах областного центра с исторически сложившейся застройкой и транспортной инфраструктурой в современных условиях.
Задачи исследования:
1. Изучить транспортные условия и величины выбросов основных загряз-
няющих веществ, поступающих в атмосферный воздух с выхлопными газами автомобильного транспорта на элементах транспортно-дорожной сети г. Рязани и определить их вклад в валовую эмиссию загрязняющих веществ.
-
Изучить характер рассеивания основных загрязняющих веществ от стационарных источников и автомобильного транспорта в атмосферном воздухе жилой зоны по результатам моделирования. Определить роль автомобильного транспорта и отдельных факторов, оказывающих влияние на формирование максимально-разовых концентраций загрязняющих веществ.
-
Дать гигиеническую характеристику качества атмосферного воздуха на отдельных территориях селитебной зоны города по данным аналитического контроля.
-
Дать развернутую социально-гигиеническую характеристику влияния автомобильного транспорта на качество городской среды.
-
Провести сравнительный анализ заболеваемости по обращаемости детского населения, проживающего на отдельных городских территориях, характеризующихся различными уровнями загрязнения атмосферного воздуха.
-
Изучить влияние загрязнения атмосферного воздуха города основными компонентами выхлопных газов автомобильного транспорта на заболеваемость по обращаемости детского населения.
-
Научно обосновать комплекс предложений по снижению выбросов автомобильного транспорта и улучшению качества атмосферного воздуха в жилых районах города с исторически сложившейся застройкой и транспортной инфраструктурой.
Научная новизна и теоретическая значимость работы заключается в том, что:
проведено многоэтапное комплексное гигиеническое исследование особенностей организации и интенсивности движения автотранспорта в жилых районах и на дорогах межрайонного значения административного центра субъекта Российской Федерации, свидетельствующее о значительном транзитном транспортном потоке через исторический центр города, определяющем наи-
большую транспортную нагрузку и наихудшие транспортные условия на элементах транспортно-дорожной сети центральной части города;
разработана и апробирована система сравнительной оценки выбросов автотранспорта в жилых районах города и на дорогах межрайонного значения учитывающая характер действия загрязняющих веществ, которая позволила выделить «Центра города» в качестве территории с наибольшей антропогенной нагрузкой;
выявлены закономерности формирования выбросов автотранспорта в городе с компактным историческим центром и отдельно расположенными «спальными» районами: определен паритетный вклад в валовой выброс улиц жилых районов и дорог межрайонного значения, значительный дополнительный выброс при остановках транспортных средств на запрещающий сигнал светофора, посадке и высадке пассажиров, увеличении эмиссии загрязняющих веществ в теплый период года и рабочие дни;
определены приоритетные стационарные источники загрязнения атмосферного воздуха, представленные в основном предприятиями нефтеперерабатывающей и топливно-энергетической промышленности, а также перечни приоритетных загрязняющих веществ, среди которых наиболее значимыми по рефлекторному и резорбтивному действию являются диоксиды азота и серы, а по канцерогенному действию - бензол и хром (VI);
построена концептуальная модель оценки вклада автомобильного транспорта в интегральный уровень загрязнения атмосферного воздуха жилых районов, основанная на мониторинге интенсивности движения, расчете выбросов, моделировании их рассеивания и данных аналитического контроля качества атмосферного воздуха, доказана приоритетная роль автотранспорта в формировании приземных концентраций диоксида азота, оксида углерода, углеводородов, формальдегида и бенз[а]пирена в атмосферном воздухе;
получены новые данные о влиянии загрязнения атмосферного воздуха компонентами отработанных газов автотранспорта на общую и первичную заболеваемость детского населения по обращаемости в целом и по таким классам бо-
лезней как заболевания органов дыхания, новообразования, болезни эндокринной, нервной, мочеполовой систем, болезни уха и сосцевидного отростка, кожи и подкожно-жировой клетчатки, органов пищеварения. Доказано влияние оксида углерода, оксидов азота и формальдегида на заболеваемость детского населения хроническим фарингитом, хроническими заболеваниями миндалин, аллергическим ринитом, болезнями нервной системы, системы кровообращения, болезнями кожи и подкожной клетчатки, костно-мышечной системы и соединительной ткани и врожденными аномалиями
данными социологического исследования подтверждено неблагоприятное влияние автомобильного транспорта на качество городской среды и условия жизни горожан, заключающееся в химическом и шумовом загрязнении атмосферного воздуха, формировании чувства обеспокоенности и влиянии на сон респондентов, факторами риска которых являются: ясная и безветренная погода, начало и конец рабочей недели, интервал времени с 16 до 20 часов, проживание вблизи улиц с интенсивным движением и ориентация оконных проемов на проезжую часть;
разработана научная концепция по снижению уровня химического загрязнения атмосферного воздуха выбросами автотранспорта и профилактики экологически обусловленной патологии детского населения для областных центров с исторически сложившимся центром города, характеризующимся плотной застройкой и низкой пропускной способностью улиц.
Научно-практическая значимость исследования. Проведенный эколо-го-гигиенический анализ интенсивности движения и транспортной нагрузки на элементах транспортно-дорожной сети города, позволил выделить жилые зоны, подверженные наибольшей антропогенной нагрузке, и источники загрязнения, вносящие наибольший вклад в их формирование, что послужило научным обоснованием рекомендаций по реорганизации транспортных потоков, направленных на снижение выбросов автомобильного транспорта. Была дана комплексная гигиеническая характеристика качества атмосферного воздуха в жилых районах города, основанная на данных аналитического контроля и моделирования рассеивания выбросов приоритетных загрязняющих веществ от стационарных ис-
точников загрязнения и автомобильного транспорта с обоснованием вклада выбросов автомобильного транспорта в интегральный уровень загрязнения атмосферного воздуха жилых районов города. Выделены жилые районы, характеризующиеся наибольшим уровнем загрязнения атмосферного воздуха отдельными загрязняющими веществами, что позволило разработать методические указания, направленные на оптимизацию объективного контроля качества атмосферного воздуха. Проведен сравнительный анализ многолетней динамики и оценены тенденции заболеваемости по обращаемости детского населения в жилых районах города с различным уровнем загрязнения атмосферного воздуха. Выявлены статистически значимые связи между уровнями антропогенной нагрузки выбросов автомобильного транспорта, загрязнением атмосферного воздуха основными компонентами выхлопных газов и показателями заболеваемости по обращаемости детского населения в жилых районах города, что послужило обоснованием комплекса медико-организационных мероприятий по оздоровлению детского населения города.
Полученные результаты исследований стали научной основой для разработки комплекса рекомендаций по снижению выбросов автомобильного транспорта и улучшению качества атмосферного воздуха в жилых районах областного центра с исторически сложившейся застройкой и транспортной инфраструктурой в современных условиях. В их основу легли группы профилактических мероприятий, направленные на снижение содержания загрязняющих веществ в отработанных газах автомобильного транспорта, реорганизацию и оптимизацию транспортных потоков, экономическому регулированию воздействия выбросов автомобильного транспорта на атмосферный воздух. Подготовлен перечень медико-организационных мероприятий, направленных на оздоровление детского населения города.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Закономерности распределения транспортной нагрузки и выбросов ав
томобильного транспорта на элементах транспортно-дорожной сети города и
роль автомобильного транспорта в интегральном загрязнении атмосферного
воздуха урбанизированной территории.
2. Гигиеническая характеристика качества атмосферного воздуха на от-
8
дельных территориях селитебной зоны города по данным аналитического контроля и результатам моделирования рассеивания приоритетных загрязняющих веществ и роль автомобильного транспорта в формировании максимально-разовых концентраций основных компонентов выхлопных газов.
-
Динамика и тенденции заболеваемости по обращаемости детского населения, проживающего в районах города, характеризующихся различными уровнями загрязнения атмосферного воздуха и закономерности влияния загрязняющих веществ на заболеваемость детского населения по обращаемости.
-
Комплекс предложений по снижению выбросов автомобильного транспорта и улучшению качества атмосферного воздуха в жилых районах города с исторически сложившейся застройкой и транспортной инфраструктурой.
Внедрение результатов исследования в практику. Содержащиеся в диссертации материалы нашли следующее практическое применение:
-
Рекомендации по реорганизации транспортных потоков, направленные на снижение выбросов автомобильного транспорта, использовались при разработке стратегических направлений градостроительного развития г. Рязани (акт внедрения Администрации г. Рязани от 14.11.2016 г.).
-
Результаты диссертации использованы для подготовки методических указаний: «Контроль загрязнения атмосферного воздуха выбросами автомобильного транспорта в г. Рязани», которые используются в практической деятельности Управления Роспотребнадзора по Рязанской области (акт внедрения от 20.05.2016 г.) и ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Рязанской области» (акт внедрения от 19.05.2016 г.)
-
Результаты диссертации использованы для подготовки методических указаний: «Особенности контроля загрязнения атмосферного воздуха выбросами автотранспорта, их влияния на состояние здоровья населения, некоторые аспекты профилактики», которые используются в практической деятельности Управлений Роспотребнадзора по Пензенской области (акт внедрения от 15.09.2016 г.), Тульской области (акт внедрения от 25.08.2016 г.) и ФБУЗ «Центр
гигиены и эпидемиологии в Нижегородской области» (акт внедрения от
19.09.2016 г.).
-
Результаты диссертационной работы используются в практической работе педиатрической службы в виде методических рекомендаций для врачей-педиатров «Влияние качества атмосферного воздуха жилых районов города на состояние здоровья детского населения», утвержденных Министром здравоохранения Рязанской области, протокол № 2 от 16.05.2016 г. (акт внедрения от 17.05.2016 г.).
-
Результаты изучения и анализа качества атмосферного воздуха по данным аналитического контроля и результатам моделирования приземных концентраций основных загрязняющих веществ, поступающих с выбросами автомобильного транспорта, были использованы при подготовке Государственных докладов «О состоянии и об охране окружающей среды в Рязанской области» в 2014 и в 2015 году в рамках осуществления мониторинга окружающей среды (акт внедрения от 04.04.2016 г.).
-
Материалы диссертации используются в учебном процессе на кафедрах общей гигиены с курсом экологии и профильных гигиенических дисциплин с курсом гигиены, эпидемиологии и организации госанэпидслужбы ФДПО Рязанского государственного медицинского университета им. акад. И.П. Павлова, на кафедрах общей гигиены Воронежского государственного медицинского университета им. Н.Н. Бурденко и Смоленского государственного медицинского университета.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены, доложены и обсуждены на:
научной конференции университета, посвященной 60-летию со дня основания Рязанского государственного медицинского университета имени академика И.П. Павлова на Рязанской земле (Рязань, 2010);
научных чтениях, посвященных памяти члена-корреспондента РАСХН и НАНКР, академика МАЭП и РАВН Я.В. Бочкарева «Современные энерго- и ресурсосберегающие, экологически устойчивые технологии и системы сельскохо-
зяйственного производства» (Рязань, 2011 г.);
научно-практической конференции «Социально-гигиенический мониторинг здоровья населения» (Рязань, 2011 г.);
научно-практической конференции «Актуальные вопросы обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия и охраны здоровья населения», посвященной 90-летию Государственной санитарно-эпидемиологической службы России (Смоленск, 2012 г.);
научно-практической конференции «Социально-гигиенический мониторинг здоровья населения», посвященной 90-летию санитарно-эпидемиологической службы Российской Федерации и 50-летию медико-профилактического факультета РязГМУ (Рязань, 2012 г.);
Всероссийской научной конференции Университета с Международным участием, посвященной 70-летию основания Рязанского Государственного медицинского университета имени академика И.П. Павлова (Рязань, 2013 г.);
17-й Всероссийской научно-практической конференции с Международным участием, посвященной 70-летию основания Рязанского государственного медицинского университета имени академика И.П. Павлова «Социально-гигиенический мониторинг здоровья населения» (Рязань, 2013 г.);
на научной конференции, посвященной 50-летию кафедры общественного здоровья, здравоохранения и гигиены Российского университета дружбы народов «Актуальные проблемы гигиены, общественного здоровья и здравоохранения» (Москва, 2014);
18-й Всероссийской научно-практической конференции с Международным
участием «Социально-гигиенический мониторинг здоровья населения» (Рязань,
2014 г.).
19-й Всероссийской научно-практической конференции с Международным
участием «Социально-гигиенический мониторинг здоровья населения» (Рязань,
2015 г.);
Всероссийской конференции с международным участием «Профилактическая медицина-2015» (Санкт - Петербург, 2015 г.);
на межвузовской научно-практической конференции «Трансформации здоровья и здравоохранения: состояние, исследования, образование - взгляд в будущее» (Москва, 2016).
20-й Всероссийской научно-практической конференции с Международным участием «Социально-гигиенический мониторинг здоровья населения» (Рязань, 2016 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 64 научные работы, в том числе 19 статей в журналах, включенных в «Перечень периодических изданий, рекомендованных ВАК РФ».
Объём и структура диссертации. Работа состоит из введения, 7 глав, заключения, выводов, предложений, списка литературы (всего 322 источника из них 130 зарубежных). Основное содержание диссертации изложено на 333 страницах машинописи, работа иллюстрирована 99 таблицами и 49 рисунками.
Влияние атмосферных загрязнений на состояние здоровье горожан и качество их жизни
Здоровье население определяется множеством факторов, как внутренних (генетических), так и внешних (социальных, экономических, экологических). При этом состояние окружающей среды является одним из основополагающих факторов, определяющих здоровье населения. По данным ВОЗ 30% всех заболеваний, так, или иначе, связаны с воздействием неблагоприятных факторов окружающей среды [175].
Заболеваемость населения отдельными экологически зависимыми формами патологии является достаточно чувствительным индикатором состояния окружающей среды урбанизированной социоэкосистемы [83].
При наличии различных путей поступления загрязняющих веществ в организм человека, атмосферный воздух рассматривается в качестве одного из основных [80, 131, 174].
При оценке воздействия атмосферных загрязнений на здоровье населения выделяют два типа последствий: краткосрочные и долгосрочные. К краткосрочным последствиям относятся раздражение глаз, носа и горла, заболевания дыхательных путей, такие как бронхит и пневмония. К долгосрочным последствиям относят хронические заболевания дыхательных путей, рак легкого, болезни сердечно-сосудистой, центральной нервной системы, печени и почек. При этом, наиболее восприимчивыми к воздействию атмосферных загрязнений являются дети и люди пожилого возраста, а также лица, страдающие хроническими заболеваниями дыхательной и сердечно-сосудистой систем. Многочисленными исследованиями показано, что длительное воздействие атмосферных загрязнителей, в концентрациях не превышающих предельно допустимых, зачастую оказывает неблагоприятное воздействие на состояние здоровья [137, 177, 283].
По результатам комплексного исследования, проведенного в 84 городах Российской Федерации и за рубежом, выявлена прямая корреляционная зависимость между величиной ИЗА с одной стороны и уровнями заболеваемости новообразованиями и болезнями органов дыхания среди взрослого населения, коэффициенты корреляции составили соответственно 0,69 и 0,56. При этом увеличение ИЗА на две единицы приводит к возрастанию числа случаев заболеваний органов дыхания среди взрослых на 14%, среди детей – на 12%, а частоты новообразований – на 20% [72, 197, 205]. Установлено, что детское население, проживающее в кварталах, примыкающих к перекресткам с интенсивным движением, характеризуется более высоким уровнем неканцерогенного риска и общей заболеваемости [177].
В условиях острой и хронической экспозиции загрязнение атмосферного воздуха выбросами автотранспорта в г. Перми формирует наибольшие уровни опасности для органов зрения и дыхания [99].
Исследование датских ученых показало, что длительное воздействие загрязненного атмосферного воздуха может увеличить риск развития хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) [227].
Автомобильные двигатели внутреннего сгорания являются источником мелкодисперсных аэрозолей, состоящих в основном из сажевых частиц. Наряду с этим автомобильный транспорт является дополнительным источником пыли, образующейся при разрушении дорожного покрытия и покрышек транспортных средств [288].
По последним данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) имеется достаточно доказательств влияния выбросов выхлопных газов на здоровье людей, живущих в непосредственной близости от дорог [309, 322].
В многочисленных исследованиях показано, что люди, проживающие в в пределах 30 метров от автомобильных дорог с интенсивным движением (более 30000 авт./сут), подвержены воздействию более высоких концентраций аэрозолей ультрадисперсных частиц, сажи, оксида углерода, оксидов азота, а в ряде случаев летучих органических соединений и полициклических ароматических углеводородов по сравнению с жителями, проживающими на расстоянии более 200 м от автомагистралей [196, 204, 214, 229, 230, 237, 247, 295, 296, 301].
В литературе приводятся результаты исследований, свидетельствующие о наличии достоверной корреляционной зависимости между заболеваемостью по обращаемости городского населения и показателями качества атмосферного воздуха вдоль магистралей с интенсивным движением автомобильного транспорта [106]. Так, сравнительный анализ заболеваемости населения Астраханской области, проживающего в районах, характеризующихся различным уровнем антропогенной нагрузки, позволил показать определяющее значение выбросов автомобильного транспорта в г. Астрахани в динамике общей заболеваемости всех возрастных групп населения [12, 153, 158, 184].
Многочисленными исследованиями показано неблагоприятное влияние атмосферных загрязнений на здоровье беременных женщин, течение беременности, родов и здоровье новорожденного [38, 55, 67, 101, 107, 108, 148]. Показана более высокая чувствительность плодов мужского пола к неблагоприятному действию атмосферных загрязнений, что зачастую может приводить к росту невынашивания среди женщин, беременных мальчиками, нарушению традиционного соотношения полов и феминизации популяции [75, 111].
По данным ретроспективного исследования, проведенного в г. Кирове установлено, что загрязнение атмосферного воздуха выхлопными газами автомобильного транспорта повышает риск прерывания беременности, ее осложненного течения и развития слабости родовой деятельности. При этом у новорожденных, проживающих в условиях загрязненного атмосферного воз духа, отмечается более низкий уровень здоровья и чаще встречается третья группа здоровья, по сравнению с новорожденными из относительно благополучных районов [32].
В ряде масштабных зарубежных популяционных исследований показано влияние загрязнения атмосферного воздуха на гипотрофию новорожденных [282, 293]. В литературе приводятся данные, что проживание беременных в непосредственной близости от главной дороги (в пределах 200 м) повышает риск преждевременных родов и гипотрофии новорожденных [195, 208, 209, 213, 271, 277, 285, 294].
Детское население является особенно чувствительным даже к незначительному изменению параметров окружающей среды, что позволяет его использовать в качестве информативного маркера в исследованиях, выявляю щих причинно-следственные связи между внешними факторами и здоровьем населения [49, 54, 108, 139, 144, 161].
Дети, как правило, чаще болеют респираторными заболеваниями, чем взрослые, что также увеличивает их восприимчивость к загрязнению воздуха. Кроме того, они длительно пребывают на одной и той же территории в месте своего проживания и больше времени проводят на открытом воздухе и, как правило, более активны, следовательно, получают относительно большие дозы атмосферных загрязнений, чем взрослые [210].
Воздействие загрязняющих веществ вызывает выраженное напряжение адаптационно-компенсаторных механизмов детского организма, снижает уровень естественной резистентности и провоцирует «экологически обусловленную предболезнь», которая при продолжающемся или усиливающемся воздействии может трансформироваться в дальнейшем в «токсикогенную болезнь». [136, 140].
Физическое развитие детей и подростков является важным интегральным показателем санитарно-эпидемиологического благополучия населения, отражающим влияние социально-экономических и гигиенических условий жизни [125].
В ряде исследований установлено, что загрязнение атмосферного воздуха замедляет темпы физического развития детей дошкольного возраста [80, 83, 149, 159] и подростков [73, 89, 189], а также замедляет процессы биологического созревания [19, 76]. В других исследованиях показано, что постоянное проживание в районах с интенсивным промышленным загрязнением атмосферного воздуха неблагоприятно влияет на физическое развитие детей, ведет к понижению доли детей с гармоничным физическим развитием и повышает процент детей с дисгармоничным и резко дисгармоничным физическим развитием (в 2,8 раза) по сравнению с условно незагрязненными территориями [70].
У 23,8% детей, проживающих или посещающих школу в непосредственной близости от автомобильных дорог, в зоне интенсивного загрязнения атмосферного воздуха выбросами автомобильного транспорта, наблюдается задержка и дисгармоничность физического развития [87, 97], причем чаще у девочек, чем у мальчиков [46].
Загрязнение воздуха социоэкосистемы является фактором риска формирования у детей астенического телосложения и ухудшает функциональное состояние сердечно-сосудистой и дыхательной систем [127].
По некоторым данным подростки, выросшие в районах с высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха, сталкиваются с более высоким риском развития снижения функциональных возможностей легких (до 20% от ожидаемого) [244]. Исследование, проведенное в Мюнхене, показало, что увеличение интенсивности движения автомобильного транспорта вызывает у школьников, проживающих в двухкилометровой зоне от транспортной магистрали, уменьшение форсированной жизненной емкости легких и объема форсированного выдоха за 1 секунду [291]. Наряду с этим, изучение функции легких у детей в Корее [236] и Франции [259] также указывают на уменьшение жизненной ёмкости легких, связанное с загрязнением атмосферного воздуха, в основном, определяемое автомобильным трафиком. Brunekreef et al. (1997) обнаружили, что наиболее выраженные нарушения функций легких регистрируются у девочек, проживающих в пределах 300 м от дорожного полотна [205].
Характеристика выбросов стационарных источников загрязнения в атмосферный воздух г. Рязани
На начало 2015 года на территории г. Рязани функционировало 98 промышленных предприятий, которыми в 2014 году в атмосферный воздух, по данным отчетных форм 2-тп (воздух), было выброшено 35727,9 тонны загрязняющих веществ, что составляет 67% от валового выброса по городу.
В 2014 году в атмосферный воздух города от стационарных источников поступало 234 загрязняющих вещества, характеризующихся различными объемами выбросов, характером действия на организм и параметрами токсичности.
К приоритетным по раздражающему действию были отнесены загрязняющие вещества, общий вклад которых в суммарный показатель ПВм.р. составил 95% (таблица 15). При этом выбросы азота диоксида и серы диоксида в атмосферный воздух составляли соответственно 4,7 тыс. т/год и 10,4 тыс. т/год и вносили наибольший вклад в суммарный ПВм.р. (33,3% и 29,7%). Вклад прочих веществ приоритетных по раздражающему действию в суммарный ПВм.р. находился в пределах от 0,6% до 5,5%.
В список приоритетных по резорбтивному действию вошли загрязняющие вещества, общий вклад которых в суммарный ПВс.с. составил 95% (таблица 16).
Установлено, что более, чем на половину суммарный ПВс.с. обеспечивался за счет поступления в атмосферный воздух серы диоксида. Вторым по значимости загрязняющим веществом, с учетом резорбтивного действия, был азота диоксид, вклад которого в суммарный ПВс.с. составил 31,3%. Третье место в списке приоритетных загрязняющих веществ занимал свинец и его неорганические соединения, доля которого в суммарном приведенном выбросе составила 2,3%. Далее в порядке убывания следовали бензол, азота оксид, пыль неорганическая:70-20% двуокиси кремния и аммиак.
Анализ выбросов стационарных источников показал, что в атмосферный воздух г. Рязани поступает 21 вещество, обладающее канцерогенным действием по классификации Международного агентства по изучению рака (МАИР) и классификации степени доказанности канцерогенности для человека (US EPA). В качестве приоритетных были взяты канцерогены, общий вклад которых в суммарный приведенный выброс составил 95% (таблица 17).
Из представленных данных следует, что наибольший вклад в суммарный приведенный выброс канцерогенов вносил бензол (61,4%). Второе место в списке приоритетных канцерогенов, поступающих в атмосферный воздух с выбросами стационарных источников, занимал хром (VI), доля которого в структуре суммарного приведенного выброса составляла 28,3%. На третьей позиции в рассматриваемом списке, находился мышьяк и его неорганические соединения, вклад которого в суммарный приведенный выброс составил 4,7%. Следует отметить, все вышеописанные вещества, относятся к первой группе классификации МАИР, для которых существуют достоверные сведения о канцерогенности для человека.
Четвертое место в списке приоритетных канцерогенов, поступающих в атмосферный воздух, занимает бензин, относящийся к группе вероятных канцерогенов для человека.
На следующем этапе нами были определены приоритетные стационарные источники, осуществляющие основной вклад в загрязнение атмосферного воздуха города поллютантами, обладающими различным действием в атмосферный воздух города.
В ходе исследования установлено, что с выбросами «Рязанской нефтеперерабатывающей компании» в атмосферный воздух поступало больше всего загрязняющих веществ, обладающих рефлекторным действием - 18269,6 т/год, при этом ее вклад в суммарный приведенный выброс составил 68,4% (таблица 18). Вторым по значимости предприятием был рязанский филиал «Ново-Рязанской ТЭЦ» выбросы которого на 11,8% формировали суммарный приведенный выброс загрязняющих веществ, обладающих рефлекторным действием. На третьем месте находился «Завод ТЕХНО», на выбросы которого приходилось 3,4% в структуре суммарного ПВм.р..
Далее в порядке убывания следовали «Гардиан Стекло Рязань», Рязанский завод по производству и обработке цветных металлов», «Рязанское муниципальное предприятие тепловых сетей», ТГК-4 (Дягилевкая ТЭЦ), «Комбинат по переработке вторичных ресурсов «Сплав», доля которых в структуре суммарного приведенного выброса загрязняющих веществ колебалась в пределах от 2,0% до 1,3%, а общей вклад в вышеназванный показатель составил 9,4%. На долю остальных приоритетных стационарных источников загрязнения атмосферного воздуха приходилось только 4,8% от суммарного приведенного выброса веществ, обладающих рефлекторным действием.
В ходе исследования установлено, что эмиссия в атмосферный воздух загрязняющих веществ, обладающих резорбтивным действием от «Рязанской нефтеперерабатывающей компании» была наибольшей, составила 13089,6 т/год и на 75,5% формировала суммарный ПВс.с. (таблица 19).
Второе место в списке приоритетных стационарных источников загрязнения атмосферного воздуха веществами, обладающими резорбтивным действием занимал рязанский филиал «Ново - Рязанской ТЭЦ», вклад которого в структуру суммарной ПВс.с. находился на уровне 11%. Далее в порядке убывания следовали ТГК-4 (Дягилевская ТЭЦ), «Гардиан Стекло Рязань», «Рязанское муниципальное предприятие тепловых сетей», «Завод ТЕХНО», «Рязанский завод по производству и обработке цветных металлов» и «Комбинат по переработке вторичных ресурсов «Сплав», доля которых в суммарном приведенном выбросе веществ, обладающих резорбтивным действием находилась в пределах от 1,7% до 1,0%.
Наибольшая валовая эмиссия веществ, обладающих канцерогенным действием, также приходилась на Рязанскую нефтеперерабатывающую компанию, вклад которой в суммарный приведенный выброс канцерогенов составил 63,6% (таблица 20). На втором и третьем местах среди стационарных приоритетных источников загрязнения атмосферного воздуха веществами, обладающими канцерогенным действием находятся соответственно РКБ «Глобус и завод «Красное знамя», вклад которых в валовой приведенный выброс составил 8,5% и 6,1% соответственно. Доли остальных находились в пределах от 0,8% («Тяжпрессмаш») до 4,5% («Теплоприбор») и в сумме составил 17,2%.
Исследование показало, что валовой приведенный выброс веществ, обладающих канцерогенным действием, от Рязанской нефтеперерабатывающей компании на 91,0% обеспечивается поступлением в атмосферный воздух паров бензола. Наряду с этим, данное предприятие является источником загрязнения атмосферного воздуха хромом шестивалентным, вклад которого в валовой приведенный выброс по предприятию составил 9%.
Обращает на себя внимание, что валовой приведенный выброс канцерогенов таких предприятий как завод «Красное знамя», РКБ «Глобус, «Теп-лоприбор», «ЖБИ-5» на 97% - 100% формировался за счет соединений хрома шестивалентного.
Общая и первичная заболеваемость детей в жилых районах города с различным качеством атмосферного воздуха
В предыдущих главах были показаны существующие различия между селитебными территориями по интенсивности движения автомобильного транспорта, величине транспортной нагрузки, валовой и удельной эмиссии загрязняющих веществ, поступающих в атмосферный воздух с выбросами автомобильного транспорта, среднему содержанию в атмосферном воздухе ряда приоритетных загрязняющих веществ по данным аналитического контроля и результатам моделирования рассеивания, проценту проб, в которых содержание загрязняющих веществ превышало предельно допустимые концентрации. Атмосферный воздух является одним из ведущих факторов окружающей среды, оказывающих влияние на здоровье населения, среди которого наиболее чувствительной группой являются дети [23, 48, 69, 90, 27]. В концепцию проведенного исследования было заложено деление жилой зоны города в соответствии с районами обслуживания детских поликлиник для дальнейшего изучения влияния качества атмосферного воздуха на здоровье детского населения по показателям общей и первичной заболеваемости по обращаемости.
Проведенными исследованиями установлено, что среднегодовые уровни общей и первичной заболеваемости детей, проживающих на территории обслуживания второй детской поликлиники за 2005 – 2014 годы составили, 3738,5 и 3079,2 на 1000 детского населения соответственно и превышали заболеваемость в других детских поликлиниках города в 1,4 – 1,6 раза (р 0,05) (таблица 44).
Многолетняя динамика общей заболеваемости детского населения по данным всех поликлиник города характеризовалась умеренными тенденциями к росту, а средние темпы прироста находились в пределах 1,9 – 4,4% (Приложение 2).
Динамика первичной заболеваемости детей, проживающих на территории обслуживания пятой детской поликлиники, характеризовалась выраженной тенденцией к росту, средний темп прироста составили 5,5%, при этом её уровень увеличился к 2014 году в 1,7 раза и составил 2607,6 случаев на 1000 детского населения.
Динамика первичной заболеваемости детей из других поликлиник имела тенденцию к росту умеренной степени выраженности, средние темпы прироста находились в пределах 1,7 – 3,9%.
Следует отметить, что территория обслуживания второй детской поликлиники, относится к «центру города» и характеризуется наибольшими удельными выбросами сажи и диоксида серы, поступающими в атмосферный воздух с выбросами автомобильного транспорта. По удельному выбросу таких компонентов как оксид углерода, оксиды азота, углеводороды, свинец и его соединения этот микрорайон занимал второе ранговое место. По данным аналитического контроля территория второй детской поликлиники выделялась высокими средними концентрациями оксидов азота и суммы углеводородов, а также значительным удельными весом концентраций, превышающих ПДКм.р.. По результатам моделирования рассеивания загрязняющих веществ, поступающих в атмосферный воздух с выбросами автомобильного транспорта и приоритетных стационарных источников, территория обслуживания второй детской поликлиники занимает первое ранговое место по средней районной концентрации формальдегида и второе место по среднему содержанию в атмосферном воздухе оксидов азота, оксида углерода, углеводородов и сажи.
Средний уровень общей заболеваемости болезнями органов дыхания детей, прикрепленных ко второй детской поликлинике, составил 1730,8 случая на 1000 и был статистически достоверно выше, чем в первой и пятой детских поликлиниках (р 0,05) (таблица 45).
Средний уровень первичной заболеваемости болезнями органов дыхания детей второй поликлиники составил 1708,5 на 1000 детского населения и также превышал её показатели у детей первой, пятой и седьмой детских поликлиник в 1,8; 1,3 и 1,2 раза соответственно (р 0,05).
В течение всего периода наблюдения, наименьшая общая и первичная заболеваемость болезнями органов дыхания регистрировалась среди детей первой поликлиники, а её средние годовые уровни составили соответственно 1096,4 и 9489,9 и были ниже, чем в других поликлиниках города в 1,2-1,6 и 1,4-1,8 раза соответственно (р 0,05).
Динамика общей и первичной заболеваемости болезнями органов дыхания детского населения большинства поликлиник города, за исключением пятой, характеризовалась умеренными тенденциями к росту, а средние темпы прироста колебались в пределах 2,7 – 3,9% и 2,7 – 4,0% соответственно. Для пятой поликлиники указанные тенденции носили более выраженный характер, а средние темпы прироста составили 5,7% и 6,1% соответственно.
Средние уровни общей и первичной заболеваемости новообразованиями детского населения города Рязани за 2005 – 2014 годы представлены в таблице 46.
В среднем за период наблюдения общая и первичная заболеваемость новообразованиями среди детей второй поликлиники была статистически достоверно выше, чем в других поликлиниках города, при этом ее уровни составляли 34,1 и 19,4 на 1000 детского населения соответственно, а её динамика имела выраженную и умеренную тенденции к росту, средние темпы прироста - 5,5% и 1,5% (р 0,05).
Анализ общей заболеваемости по обращаемости болезнями крови и кроветворных органов показал, что за рассматриваемый период наиболее высокий среднегодовой её уровень отмечался среди детей, обслуживаемых пятой детской поликлиникой, и составил 26,5, что в 1,9 – 3,8 раза выше, чем в других детских поликлиниках (р 0,05, таблица 47).
Средний уровень распространенности заболеваний данного класса среди детей третьей поликлиники составил 14,2 на 1000 детского населения и был статистически достоверно выше, чем во второй и седьмой поликлиниках (р 0,05).
Анализ первичной заболеваемости детей за 2005 – 2014 годы показал, что частота их обращаемости с болезнями крови и кроветворных органов в третьей и пятой поликлиниках составила 12,1 и 14,7 соответственно и превышала её уровни в других детских поликлиниках города (р 0,05), тогда как аналогичный показатель среди детей второй поликлиники составил 7,4 на 1000 детского населения и был в 2,1 раза выше, чем в седьмой поликлинике (р 0,05).
В течение всего периода наблюдений динамика общей и первичной заболеваемости болезнями крови и кроветворных органов детей пятой поликлиники имела более выраженные тенденции к росту, а средние темпы прироста составили 6,6% и 8,9% соответственно.
Следует отметить, что качество атмосферного воздуха районов обслуживания третьей и пятой детских поликлиник по данным аналитического контроля характеризовалось значительной долей проб, в которых концентрации свинца превышали ПДКм.р. (соответственно 8,0% и 10,6%). Кроме того, в 17,9% проб атмосферного воздуха на территории третьей детской поликлиники, концентрация предельных углеводородов была выше ПДКм.р., а по данным моделирования территория пятой детской поликлинике заняла первое ранговое место по средней районной концентрации бензола.
Общая и первичная и первичная среднегодовая заболеваемость детского населения болезнями эндокринной системы этим классом болезней в различных районах города за 2005 – 2014 годы представлена в таблице 48.
Исследование показало, что среднегодовая распространенность заболеваний эндокринной системы среди детей, наблюдающихся во второй поликлинике, составила 131,6 и была выше, чем в первой, третьей, шестой и седьмой поликлиниках города в 1,7 – 3 раза (р 0,05). Средний уровень общей заболеваемости детей первой поликлиники болезнями данного класса составил 78,7 на 1000 детского населения и превышал таковой по данным третьей поликлиники в 1,8 раза (р 0,05).
Научная концепция снижения уровня химического загрязнения атмосферного воздуха выбросами автотранспорта и профилактики экологически обусловленной патологии среди детского населения города
Результаты собственных исследований, представленные в предыдущих главах, показали существенный вклад выбросов автомобильного транспорта в загрязнение атмосферного воздуха диоксидом азота, оксидом углерода, углеводородами, формальдегидом и бенз[а]пиреном и формирование в жилых районах города максимально-разовых концентраций, не соответствующих ПДКм.р.. Неблагоприятное действие химического загрязнения атмосферного воздуха выбросами автомобильного транспорта подтверждают, выявленные статистически достоверные корреляционные зависимости заболеваемости детского населения по обращаемости, как в целом, так и по отдельным классам болезней, от уровня антропогенной нагрузки выбросов автотранспорта и концентраций отдельных загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. Полученные результаты свидетельствуют о необходимости разработки научной концепции по снижению уровня химического загрязнения атмосферного воздуха выбросами автотранспорта и профилактики экологически обусловленной патологии среди детского населения, особенно в городах с исторически сложившимся центром города, характеризующимся плотной застройкой и низкой пропускной способностью улиц. Её принципиальная схема представлена на рисунке 44. Предлагаемая концепция предполагает реализацию трех групп профилактических мероприятий. Первая из них – это мероприятия, направленные на снижение загрязнения атмосферного воздуха выбросами автомобильного транспорта, составляющая основу первичной профилактики экологически обусловленной патологии. Вторая группа мероприятий посвящена оптимизации объективного контроля качества атмосферного воздуха. Третья - медико-организационные мероприятия по оздоровлению детского населения, направлена на совершенствование работы педиатрической службы в условиях высокой антропогенной нагрузки выбросов автотранспорта на атмосферный воздух города.
Остановимся более подробно на первой группе мероприятий. Исследование показало, что в течение года в атмосферный воздух города с выбросами автотранспорта поступает 17585,2 тонн загрязняющих веществ, что составляет треть от валового загрязнения атмосферного воздуха. Одна из первостепенных задач в этих условиях – это снижение содержания загрязняющих веществ в отработанных газах автомобильного транспорта. Эта задача имеет как технологические, так и организационные аспекты своего решения (рисунок 45).
В связи со значительным парком автомобилей, не соответствующих стандарту Евро-5, находящихся в эксплуатации у частных и юридических лиц, считаем необходимым их переоборудование в соответствии действующим экологическим стандартом. К таким транспортным средствам относятся отечественные автомобилей, выпущенных до 1 января 2014 года, импортные автомобили, выпущенные в ЕЭС и США до 2009 года. Переоборудование вышеназванных транспортных средств, в соответствии со стандартом Евро-5, позволит привести химический состав отработанных газов в соответствие с действующим законодательством и снизить их поступление в атмосферный воздух [116].
Одним из потенциальных резервов снижения выбросов автотранспорта является работа по повышению привлекательности для населения автомобилей с гибридными двигателями и электромобилей. При этом наибольшую эффективность эти мероприятия будут иметь в случае преимущественного использованием электрической энергии для городского цикла эксплуатации транспортного средства.
Вышеперечисленные мероприятия, с нашей точки зрения, должны ре-ализовываться при государственной поддержке, в рамках которой может быть либо специальная программа, направленная на повышение заинтересованности населения в их реализации.
Мотивационным стимулом реализации мероприятий, направленных на снижение содержания загрязняющих веществ в отработанных газах автомобильного транспорта, могут стать мероприятия по экономическому регулированию воздействия выбросов автомобильного транспорта на атмосферный воздух. Для этого необходимо разработать нормативно-правовую базу и ввести обязательную экологическую паспортизацию и ежегодные платежи за загрязнение атмосферного воздуха выбросами транспортного средства его владельцем, по аналогии с обязательными экологическими платежами за загрязнение атмосферного воздуха стационарными источниками.
В ходе экологической паспортизации должны определяется соответствие двигателя автомобиля экологическому классу и величины удельных выбросов основных загрязняющих веществ в мг на км пробега при средней скорости 60 км/час или в граммах на литр израсходованного топлива при городском цикле эксплуатации транспортного средства. Экологический паспорт должен выдаваться автовладельцу на срок 5 лет.
Расчет величины выбросов может проводиться двумя путями:
1) на основании индивидуального учета потребления топлива путем установки на транспортное средство индивидуальных приборов учета расхода топлива, фиксации фактического расхода топлива за год эксплуатации и перерасчета расхода топлива в величины выбросов;
2) по величине годового пробега транспортного средства с последующим расчетом величин выбросов основных загрязняющих веществ.
Введение обязательных экологических платежей для владельцев транспортных средств будет являться дополнительным экономическим стимулом приобретения автомобиля соответствующего более высокому экологическому классу или переоборудования его в соответствии с ним, популяризация автомобилей с гибридным двигателем, электромобилей и использование велосипедного транспорта.
Исследование показало, что вклад дополнительного выброса при остановках на запрещающий сигнал светофора в величину валового выброса автомобильного транспорта в отдельных жилых районах города колебался от 11,7% до 27,7%, при этом в атмосферный воздух города поступало от 15,9 до 113,9 т/год км2 загрязняющих веществ. Следует отметить, что дополнительный выброс является управляемым и на него можно влиять путем управления транспортными потоками. Поэтому одним из важных направлений снижения дополнительного выброса автотранспорта являются рекомендации по реорганизации транспортных потоков.
В связи с особенностями планировки г. Рязани и сходных с ним городов, имеющих четко выраженный центр с исторически сложившейся плотной застройкой и достаточно узкими улицами с невысокой пропускной способностью, особое значение приобретают мероприятия, направленные на снижение транзитного потока автомобильного транспорта через центральную часть города. Одним из путей уменьшения трансгородского транзита, особенно в городах, стоящих на федеральных трассах, является строительство новых, реконструкция и, по возможности, дублирование существующих окружных дорог с разноуровневыми транспортными развязками без пересечений. Реализация этого мероприятия позволит вывести значительный транспортный поток в загородную зону и снизит антропогенную нагрузку на атмосферный воздух селитебных территорий в условиях плотной застройки, затрудняющей рассеивание загрязняющих веществ.
Определенный потенциал в снижении дополнительного выброса в историческом центре города имеет организация одностороннего движения автотранспорта на параллельных улицах с низкой пропускной способностью по принципу разнонаправленного движения, по одной улице из центра на периферию, а по другой из периферии в центр.
Рассмотрим гигиенические преимущества организации одностороннего движения на примере рисунка 46.