RISK EVALUATION OF INHALATION EXPOSURE TO NON-CARCINOGENIC SUBSTANCES IN THE ATMOSPHERIC AIR IN THE VOLGA REGION FEDERAL DISTRICT

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

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

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

DOI:10.60797/JAE.2025.57.2.2

Худшие показатели загрязнения воздуха за весь период наблюдения были в марте и августе 2024 года. Так, в Кировской области AQI был равен 114 и оценивал уровень загрязнения как «нездоровый». Примерно такой же показатель в Республике Марий Эл (105) и Республике Чувашия (102).

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»

DOI:10.60797/JAE.2025.57.2.3

В соответствии с новым подходом к экологической безопасности, основанным на концепции риска, различают индивидуальный и коллективный риски. Индивидуальный риск определяется вероятностью экстремального вреда — смерти индивидуума от некоторой причины, рассчитываемой для всей его жизни или для одного года

[10]

. 

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: 

(1)

где:

Ir — индивидуальный риск,

Sf — коэффициент «концентрация-ответ»,

AAC — среднегодовая концентрация.  

Для оценки индивидуального риска величину популяционного риска делят на число жителей n:

(2)

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)): 

(3)

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

DOI:10.60797/JAE.2025.57.2.5

В результате расчета острого воздействия веществ можно сделать вывод, что как по расчетам рисков отдельных веществ, так и по комбинированному воздействию риск оценивается как «минимальный», за исключением риска воздействия озона, который оценивается как «допустимый» во всех рассматриваемых субъектах. 

Для характеристики риска комбинированного действия химических веществ используются индексы опасности: 

(4)

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

DOI:10.60797/JAE.2025.57.2.6

Было отмечено, что наибольший вклад в оценку Индекса качества атмосферного воздуха вносили показатели концентрации мелкодисперсных частиц. Увеличение концентрации PM2.5 на каждые 10 мкг/м3 приводит к возрастанию не травматической смертности от всех причин на 4%, смертности от легочных и сердечно-сосудистых заболеваний на 6%, от рака легких на 8%. Популяционный риск нетравматической смертности от воздействия PM2.5 можно рассчитать по следующей формуле: 

(5)

Популяционный риск смертности от легочных и сердечно-сосудистых заболеваний от воздействия PM2.5 можно рассчитать по следующей формуле: 

(6)

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).  

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.

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).