ОЦЕНКА РИСКА ИНГАЛЯЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НЕКАНЦЕРОГЕННЫХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ ПО ПРИВОЛЖСКОМУ ФЕДЕРАЛЬНОМУ ОКРУГУ
ОЦЕНКА РИСКА ИНГАЛЯЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НЕКАНЦЕРОГЕННЫХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ ПО ПРИВОЛЖСКОМУ ФЕДЕРАЛЬНОМУ ОКРУГУ
Аннотация
В статье рассмотрены показатели качества воздуха городов и оценены вероятности возникновения заболеваний различной этиологии у населения вследствие постоянного или кратковременного вдыхания содержащихся в нем различных поллютантов. Целью данного исследования является оценка популяционного и индивидуального риска нетравматической смертности населения Приволжского Федерального Округа вследствие хронического и острого ингаляционного воздействия NO2, O3, PM2.5 и PM10, рассчитанного на основе данных о концентрациях данных веществ в атмосферном воздухе крупнейших городов субъектов ПФО. Полученные результаты могут служить основой при построении научно-обоснованной модели управления рисками для предупреждения возникновения неблагоприятных последствий для здоровья человека и снижения уровня смертности, связанного с проявлением экологозависимых заболеваний, в долгосрочной перспективе. Научная новизна данной статьи заключается в комплексном подходе к оценке риска ингаляционного воздействия неканцерогенных веществ, загрязняющих атмосферный воздух Приволжского федерального округа. Кроме того, подобное исследование ранее в данном регионе не проводилось.
1. Введение
Экологические проблемы и риски с каждым годом становятся всё более актуальны не только для общества в целом, но и для отдельных организаций, являющихся объектами административного менеджмента. Ингаляционное поступление загрязняющих веществ становится фактором риска возникновения целого ряда заболеваний, проявляющихся как при краткосрочном, так и при хроническом воздействии. Актуальность данного исследования заключается в том, что загрязнение атмосферного воздуха существенно ухудшает функцию легких и способно вызвать обострение бронхиальной астмы и хронической обструктивной болезни легких, а также повышать риск развития рака легких .
Медико-социальная значимость контроля за загрязнением атмосферного воздуха основываются на том, что обеспечение санитарно-эпидемиологического благополучия населения является одной из приоритетных целей государственной политики, одним из основных условий реализации конституционных прав граждан на охрану здоровья и благоприятную окружающую среду . Ухудшение состояния здоровья населения напрямую влияет также и на экономическую ситуацию в стране или регионе, которая отражается в снижении работоспособности граждан и увеличении затрат на медицинское обслуживание. Кроме того, для борьбы с загрязнением требуется значительное финансирование для разработки технологий очистки воздуха и внедрения экологически чистых технологий. В свою очередь, эффективный мониторинг состояния атмосферного воздуха позволит предотвратить возможные проявления заболеваний легочной и сердечно-сосудистой систем, а также поспособствует грамотному распределению инвестиционных ресурсов в сфере охраны окружающей среды.
2. Основная часть
При анализе качества атмосферного воздуха (табл. 1) в субъектах ПФО был произведен сбор информации с официальной базы данных европейского объединения «Plume Labs», являющегося подразделением американской компании «AccuWeather» по систематизации данных о загрязнении воздуха и прогнозированию погоды по всему миру .
Таблица 1 - Шкала качества воздуха по показателю Air Quality Index
Уровень загрязнения | AQI |
Хороший | 0-0,9 |
Умеренный | 9,1-35,4 |
Нездоровый для чувствительных групп | 35,5-55,4 |
Нездоровый | 55,5-125,4 |
Очень нездоровый | 125,5-225,4 |
Опасный | >222,5 |
Период анализа затрагивает один календарный год с октября 2023г. по октябрь 2024г. Помимо этого, оценка индивидуального и популяционного риска смертности от воздействия PM2.5 в Республике Башкортостан и Республике Мордовия основана, в целом, на данных 2018–2022 гг.
Анализ показателей качества воздуха (AQI — Air Quality Index) позволил прийти к выводу о том, что во всех субъектах месяцем с наихудшими показателями качества воздуха был март 2024 года.
Лучшие же показатели наблюдались в период октябрь–декабрь 2023г. (но, в основном, в ноябре), а также в июне 2024 года.
Среднегодовые значения (рис. 1) говорят о том, что регионом с самым высоким показателем AQI за выбранный период является Самарская область со значением 39. Лучшая ситуация наблюдается в Пензенской области, где среднегодовой AQI = 19. Кроме того, в большинстве регионов значение этого индекса находилось в пределах 28–37, что говорит о хорошем, а в некоторых субъектах — близким к умеренному уровню загрязнения воздуха.
Рисунок 1 - Среднегодовые значения Индекса качества атмосферного воздуха (AQI) в субъектах ПФО
В июне 2024 года повышенные показатели AQI наблюдалось в большем количестве регионов: Саратовская область (113), Республика Мордовия (101), Пензенская область (101), Республика Татарстан (100), Самарская область (96).
Стоит отметить, что Республика Мордовия, Пензенская и Саратовская области — единственные регионы, в которых AQI оценивался как «нездоровый» в течение нескольких дней подряд. При этом, в двух последних регионах такой уровень сохранялся на протяжении четырех дней, а в Республике Мордовия — в течение суток.
Минимальные значения индекса во всех субъектах были в пределах 10-12, что соответствует характеристике загрязнения «низкий». При этом, Кировская область, являясь регионом, в котором наблюдался самый высокий уровень кратковременного загрязнения атмосферного воздуха, одновременно, в течение года, был рекордсменом по количеству дней с «хорошей» оценкой AQI – 118 дней в году, что составляет около 32%.
В целом, в каждом из регионов в течение года более 200 дней характеризовались «хорошей» оценкой AQI (рис. 2).
Рисунок 2 - Количество дней, когда значение Индекса качества атмосферного воздуха (AQI) соответствует оценке «хорошо»
Методология оценки риска дополнительной заболеваемости и смертности основывается на принятых коэффициентах зависимости «концентрация-ответ», воздействующих концентрациях или дозах и оценивается в соответствии с классификацией уровней риска (табл. 2). Вычисляется как индивидуальный, так и популяционный риск по формулам:
где:
Ir — индивидуальный риск,
Sf — коэффициент «концентрация-ответ»,
AAC — среднегодовая концентрация.
Таблица 2 - Классификация уровней риска [14]
Уровень риска | Индивидуальный пожизненный риск | Коэффициент опасности развития неканцерогенных эффектов (HQ) для отдельных веществ |
Высокий | >10-3 | > 3 |
Настораживающий | 1,1 *10-4 – 1,0*10-3 | 1,1 - 3 |
Допустимый | 1,1 *10-6 – 1,0*10-4 | менее 1,0 |
Минимальный | 1,0 *10-6 и менее | 0,1 и менее |
Для оценки индивидуального риска величину популяционного риска делят на число жителей n:
В результате анализа Индекса качества атмосферного воздуха было отмечено, что основной вклад в загрязнение вносят: NO2, O3, PM2.5 и PM10. Для данных веществ была рассчитана количественная оценка риска неканцерогенных эффектов — коэффициент опасности HQ. Величины рассчитывались для условий острого и хронического ингаляционного воздействия.
Для количественной оценки риска неканцерогенных эффектов применяется показатель коэффициента опасности HQ, который определяется как отношение определенной экспозиции (концентрации С к референтному уровню для хронического (RfC) и острого действия (ARfC)):
Величины HQ рассчитываются для условий острого и хронического ингаляционного воздействия. Индексы опасности рассчитываются для веществ, оказывающих воздействие на одни и те же целевые органы и системы организма.
Таким образом, для ПФО, самый высокий уровень риска при хроническом ингаляционном воздействии наблюдается во всех субъектах по отношению к концентрации озона и оценивается как «настораживающий». Самый высокий уровень риска по данному веществу оказался в марте в Республике Башкортостан, Пермском крае и Кировской области.
Допустимый уровень риска наблюдается почти во всех субъектах по отношению к мелкодисперсным частицам, за исключением показателей марта, апреля и июня 2024 года, где такой риск оценивается как «высокий».
Наблюдался также допустимый уровень риска воздействия диоксида азота во всех субъектах, за исключением Республики Мордовия, Республики Марий Эл и Кировской области, где данный уровень оценивался как «минимальный» (рис. 3).
Рисунок 3 - Риск хронического ингаляционного воздействия NO2 в ПФО
Для характеристики риска комбинированного действия химических веществ используются индексы опасности:
Так, при комбинированном хроническом воздействии риск оценивается как «настораживающий», в основном, за счет вклада озона (рис.4). В Республиках Марий Эл, Чувашия, а также в Кировской области в марте 2023 года этот риск оценивался как «высокий».
Рисунок 4 - Риск комбинированного хронического ингаляционного воздействия NO2, O3, PM2.5 и PM10 в ПФО
Популяционный риск смертности от легочных и сердечно-сосудистых заболеваний от воздействия PM2.5 можно рассчитать по следующей формуле:
где Mлс — фоновая смертность от легочных и сердечно-сосудистых заболеваний.
Таким образом был рассчитан популяционный и индивидуальный риск PM2.5 в Республике Башкортостан за 2021 и 2022 год, а также в Республике Мордовия с 2018 по 2022 год. В результате все показатели риска говорят о том, что он оценивается как «минимальный» (табл. 3).
Таблица 3 - Индивидуальный и популяционный риск смертности от воздействия PM2.5 в Республике Башкортостан и Республике Мордовия
| Год | Индивидуальный риск, 10-6 | Популяционный риск | Популяционный риск смертности от легочных и сердечно-сосудистых заболеваний |
Республика Башкортостан | 2022 | 0,020 | 0,080 | 0,034 |
2021 | 0,017 | 0,069 | 0,036 | |
Республика Мордовия | 2022 | 0,038 | 0,030 | 0,013 |
2021 | 0,030 | 0,023 | 0,008 | |
2020 | 0,055 | 0,043 | 0,017 | |
2019 | 0,063 | 0,050 | 0,022 | |
2018 | 0,064 | 0,051 | 0,024 |
Таким образом, для снижения индивидуального и популяционного риска нетравматической смертности населения вследствие ингаляционного воздействия загрязняющих веществ, необходимо принять комплексные меры, направленные на улучшение качества атмосферного воздуха. Среди данных мер нами были выделены следующие:
1. Улучшение транспортной инфраструктуры.
2. Внедрение современных технологий очистки выбросов и фильтрации, а также регулярный мониторинг и контроль за соблюдением экологических норм.
3. Стимулирование использования чистых источников энергии.
4. Просвещение населения о вреде загрязнения воздуха и способах его снижения.
5. Создание экологического каркаса в городах и пригородных территориях.
6. Установка станций мониторинга для регулярного контроля за уровнем загрязняющих веществ.
7. Установление строгих стандартов для выбросов транспорта, промышленных и строительных объектов.
3. Заключение
В результате исследования были получены следующие результаты:
1. Зафиксирован высокий уровень риска хронического ингаляционного воздействия озона (уровень риска >3,0) во всех субъектах ПФО.
2. Зафиксирован допустимый уровень риска хронического ингаляционного воздействия мелкодисперсных частиц (уровень риска 0,1-1,0) во всех субъектах ПФО.
3. Зафиксирован допустимый уровень риска хронического ингаляционного воздействия диоксида азота (уровень риска 0,1-1,0) во всех субъектах ПФО, за исключением Республики Мордовия, Республики Марий Эл и Кировской области, где данный уровень оценивается как «минимальный» (уровень риска < 0,1).
4. Риск комбинированного хронического воздействия оценивается как «настораживающий» (уровень риска 3,1-6,0), в основном, за счет вклада озона. В Республиках Марий Эл, Чувашия, а также в Кировской области в марте 2023 года этот риск оценивался как «высокий» (уровень риска > 6,0).
5. Расчет рисков от острого воздействия отдельных веществ, а также, по комбинированному воздействию данных веществ оценивается как «минимальный» (уровень риска < 0,1 и < 1,0 соответственно). Исключением является риск воздействия озона, который оценивается как «допустимый» (уровень риска 0,1-1,0) во всех субъектах ПФО.
6. Популяционный и индивидуальный риск для PM2.5 в Республике Башкортостан за 2021 и 2022 год, а также в Республике Мордовия с 2018 по 2022 год оценивается как «минимальный» (уровень риска < 1*10-6).