Медико-экологическая карта загрязнения атмосферного воздуха города Москвы на основе распределения случаев детской атопической бронхиальной астмы по территориям жилых кварталов

Медико-экологическая карта загрязнения атмосферного воздуха города Москвы на основе распределения случаев детской атопическом бронхиальном астмы по территориям жилых кварталов

Н.В. Ермаков, Ю.Н. Дубров, Е.В. Мирошниченко, О.О. Ларичева, М.А. Левин, Ю.А. Брудастов

В работе проанализирована медицинская документация на 2844 случая атопической бронхиальной астмы (АБА) среди пациентов четырех детских городских клинических больниц, находившихся на обследовании и лечении в период с января 2011 г. по декабрь 2012 г. Верификация диагноза по критериям доказательной атопии позволила сформировать медико-экологический регистр обезличенных данных (1043 случая АБА), на основании которого создана медико-экологическая карта качества приземного слоя атмосферного воздуха. При анализе локализации случаев детской АБА по территории жилых кварталов Москвы было выявлено три экологически неблагополучных кластера: западный и северо-западный, восточный, южный и юго-восточный, - которые подвержены совместному техногенному воздействию промышленных предприятий и автотранспорта. Более 60% всех случаев АБА обусловлено загрязнением воздушной среды от автотранспорта. Атопическую бронхиальную астму у детского контингента Москвы можно рассматривать как астму, обусловленную загрязнением окружающей среды (technogenic environmental asthma), преимущественно по типу traffic asthma, т.е. астмы, развивающейся под воздействием выбросов автотранспорта на автодорогах и магистралях города. Химические соединения и взвешенные частицы, содержащиеся в атмосфере жилых кварталов, представляют собой физико-химический пул ксенобиотиков воздушной среды, который выступает в качестве существенного причинного фактора заболевания, сенсибилизирует организм детей и провоцирует развитие и (или) обострение АБА. Снижение в 2 раза уровня загрязнения атмосферы города физико-химическими компонентами от автотранспорта и промышленных предприятий позволит уменьшить заболеваемость АБА среди контингента детских лечебно-профилактических учреждений в 4 раза.

Ключевые слова: атопическая бронхиальная астма, пациенты детских городских клинических больниц, медико-экологическая карта Москвы, экологически неблагоприятные территориальные кластеры, суммарный индекс загрязнения атмосферы.

Введение

Детская атопическая бронхиальная астма (АБА) относится к экологозависимым заболеваниям и принята нами в качестве медицинского показателя чистоты (загрязненности) атмосферного воздуха в различных экологических зонах столицы [1, 2].

Николай Валентинович Ермаков - зав. лабораторией медико-экологических исследований Московского НИИ организации здравоохранения и медицинской экологии Департамента здравоохранения города Москвы (МНИИ ОЗиМЭ ДЗМ).

Юрий Николаевич Дубров - ст. науч. сотр. Научно-технического центра радиационной и химической безопасности и гигиены ФМБА России, Москва.

Елена Васильевна Мирошниченко - лаборант-исследователь МНИИ ОЗиМЭ ДЗМ.

Ольга Олеговна Ларичева - ст. науч. сотр. МНИИ ОЗиМЭ ДЗМ.

Михаил Анатольевич Левин - вед. науч. сотр. МНИИ ОЗиМЭ ДЗМ.

Юрий Авенирович Брудастов - зам. директора по научной работе МНИИ ОЗиМЭ ДЗМ.

Аллергическая, или атопическая (atopic, extrinsic) бронхиальная астма обусловлена аллергией на биологические антигены; биоаллергены присутствуют в воздушной среде в форме пыльцы растений и спор грибов, взвешенных частиц домашней пыли или перхоти животных. Автотранспорт и промышленные предприятия города являются источником техногенного загрязнения воздушной среды, выбрасывая в атмосферу химические соединения и взвешенные частицы [3, 4]. Эти физико-химические агенты, содержащиеся в атмосфере жилых кварталов, представляют собой пул ксенобиотиков воздушной среды, который также выступает в качестве существенного причинного фактора заболевания, сенсибилизирует организм детей и провоцирует в дальнейшем развитие и (или) обострение АБА [1, 5].

Атопическая бронхиальная астма развивается вследствие генетически обусловленной гиперчувствительности пациента к биологическим и техногенным аэроаллергенам окружающей среды. Доля АБА составляет примерно 45% от общего количества астматических состояний у детей, подростков и юниоров, варьируя в разных странах и этни-

Схематическая карта локализации случаев детской АБА (пациенты ДГКБ) по территории жилых кварталов Москвы. Красным цветом обозначены кварталы, из которых дети по направлениям поступали в поликлиники при ДГКБ; синим -жилые зоны, из которых скорая помощь доставляла пациентов в стационары ДГКБ; черные линии - основные транспортные магистрали и автодороги, на соседствующие с которыми территории приходится более 60% случаев заболеваний; зеленым цветом обозначена территория Москвы, в пределах которой были проведены исследования.

ческих популяциях в диапазоне 25-63%; чем более развитой в индустриальном отношении является страна (область, город), тем выше доля АБА [2].

Повышение эффективности оказания медицинской помощи детскому населению, проживающему на экологически неблагоприятных территориях и направлениях города, снижение числа случаев АБА среди первичных больных могут быть достигнуты путем проведения инженерно-экологических мероприятий по модификации источников загрязнения с целью улучшения качества воздушной среды и снижения риска развития экологозависимого заболевания.

Цель и задачи научно-практической работы (НПР): составление медико-экологической карты города на основании медицинского показателя (АБА) качества приземного слоя атмосферы, выявление экологически неблагоприятных зон и кластеров на территориях жилых кварталов Москвы по характеру локализации случаев детской АБА, исследование корреляционных связей между распределением случаев АБА по экологическим зонам Москвы и индексом загрязнения физико-химическими веществами атмосферы жилых кварталов.

Материал и методы исследования

В работе представлена медико-экологическая карта качества воздушной среды на основании данных о распределении случаев АБА по территориям жилых кварталов Москвы и уровне загрязнения атмосферы жилых кварталов физико-химическими агентами.

Формирование медико-экологической карты города и изучение локализации случаев детской АБА по территориям жилых кварталов

Алгоритм формирования карты загрязнения воздушной атмосферы Москвы по территориям на основании детской АБА как медицинского показателя подробно изложен в работе [4]. На текущий момент исследована медицинская документация на 2844 случая бронхиальной астмы (код 11.9 -астма, астматический статус - в Наименовании классов и отдельных болезней (Приказ Федеральной службы государственной статистики от 31 декабря 2010 г. № 483 “Об утверждении статистического инструментария для организации Минздравсоцразвития России федерального статистического наблюдения за деятельностью учреждений системы здравоохранения”)) среди пациентов, находившихся на обследовании и лечении в стационарных отделениях и консультативно-диагностических центрах четырех детских городских клинических больниц (ДГКБ) в период с января 2011 г. по декабрь 2012 г. Из них по критериям доказательной атопии в регистр отобрано 1043 случая АБА (код по Международной классификации болезней 10-го пересмотра - J45.0). На основании данных регистра составлена карта Москвы. После нанесения на карту Москвы мест проживания пациентов с АБА (915 случаев) было выявлено три экологически неблагоприятных территориальных кластера и выделено три экологические зоны города с различной степенью заболеваемости АБА.

Изучение загрязнения воздушной среды Москвы

В работе исследованы данные о загрязнении воздушной среды города физико-химическими агентами по информации от Московского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды с региональными функциями (МЦГМС-Р) Росгидромета и Мосэкомониторинга Департамента природопользования и охраны окружающей среды города Москвы за 2004-2012 годы, которые находятся в открытом доступе, а также данные из других источников [6-13].

Результаты и обсуждение Медико-экологическая карта Москвы, характеристики карты и исследование локализации случаев АБА

На рисунке схематично представлена медико-экологическая карта качества атмосферного воздуха Москвы, составленная по характеру локализации случаев детской АБА на территории жилых кварталов.

При исследовании закономерностей распределения по территории Москвы случаев АБА, привязанных к месту проживания пациента, были выявлены экологически неблагоприятные территории, которые формируются в три крупных кластера:

• западный и северо-западный экокластер охватывает территорию муниципальных образований Кунцево, Можайский район, Хорошево-Мневники, Щукино, Строгино, Северное и Южное Тушино, Куркино, Митино;

• южный и юго-восточный экокластер - Нагорный район, Западное и Восточное Бирюлево, Царицино, Орехово-Борисово, Зябликово, Братеево, Капотня, Марьино, Люблино, Нагатинский Затон, Москворечье-Сабурово, Текстильщики;

• восточный экокластер - Богородское, Гольяново, Измайлово и Восточное Измайлово.

Население этих кластеров испытывает негативное воздействие физико-химических агентов, выбрасываемых в атмосферу предприятиями промышленных зон (особенно топливно-энергетического комплекса) и автотранспортом.

Если дифференцировать локализацию случаев АБА по жилым территориям с учетом источников загрязнения, то можно условно выделить три зоны:

1) экологически опасные зоны преимущественного воздействия автотранспорта. Из общего количества случаев детской АБА 58,65% приходится на жилые дома, расположенные вдоль крупных кольцевых и вылетных автомобильных магистралей, автомобильных хорд - дорог, соединяющих эти магистрали, на расстоянии не менее 150 м от проезжей части, а также вдоль улиц с интенсивными пробками и замедленным движением. Автодороги пронизывают всю территорию города и являются значимым источником загрязнения воздушной среды, от которого в первую очередь страдают контингенты детского и подросткового возраста. Основным внешним фактором загрязнения выступают продукты выхлопных газов дизельного и бензинового автотранспорта. По данным экологических служб, количество вредных веществ, выбрасываемых автотранспортом в атмосферу города, составляет порядка 930-1000 тыс. тонн в год [6, 11];

2) экологически неблагоприятные зоны преимущественного воздействия промышленных предприятий: 25,6% случаев АБА приходится на жилые микрорайоны, расположенные рядом или на некотором расстоянии (до 0,5 км) от санитарной зоны промышленных предприятий города. Инфраструктура города такова, что территории жилых районов и территории промышленных зон располагаются мозаично. Детское население этих микрорайонов испытывает на себе воздействие физико-химических загрязнителей, выбрасываемых в воздушную среду предприятиями промышленных зон; общее количество вредных веществ, выбрасываемых стационарными источниками загрязнения атмосферы, составляет порядка 60-70 тыс. тонн в год [6];

3) относительно экологически благоприятные зоны. Только 15,75% случаев АБА приходится на экологически благополучные жилые территории, удаленные от автомагистралей и промышленных зон и (или) находящиеся вблизи крупных лесопарков столицы, хотя и эти территории испытывают отдаленное влияние автомагистралей и предприятий топливно-энергетического комплекса. Мелкодисперсные взвешенные частицы пыли, содержащие на своей поверхности вещества химической природы, распространяются по всему городу и представляют угрозу здоровью населения различных возрастных групп, даже проживающего в относительно экологически благоприятных районах города.

Загрязнение атмосферного воздуха

физико-химическими веществами в Москве

За последние 5 лет в Москве отмечается возрастание степени загрязнения атмосферного воздуха, что связано с увеличением содержания в воздухе таких вредных веществ, как формальдегид и бенз(а)пирен. Суммарный индекс загрязнения атмосферы (СИЗА) физико-химическими веществами с 2008 по 2012 г. повысился с 12,3 до 15,6 ед. предельно допустимых концентраций (ПДК) [6]. Для сравнения, СИЗА в экологически чистой зоне Приокско-Террас-ного заповедника не превышает 1 ПДК, а для городов Подмосковья находится в диапазоне 6-9 ПДК.

По данным наблюдений, в 2012 г. степень загрязнения атмосферы в целом по городу оценивается как очень высокая. Наибольший вклад в величину СИЗА вносят формальдегид, р-ксилол, бенз(а)пирен, стирол, озон, диоксид азота, аммиак и этилбензол. Среднесуточная годовая концентрация формальдегида, по данным МЦГМС-Р, составила 5,3 ПДК, с максимальным пиком в весенне-летний сезон. Наибольшая среднесуточная концентрация бенз(а)пирена за месяц, равная 4,0 ПДК, зарегистрирована в январе, а среднесуточная годовая его концентрация составляет 2,1 ПДК. По диоксиду азота загрязнение соответствует 1,7 ПДК, по аммиаку - 1,0 ПДК [6].

Данные наблюдений автоматических станций контроля загрязнения атмосферы (АСКЗА) свидетельствуют о том, что уровень загрязнения воздуха на территориях Москвы вблизи промышленных зон и автомагистралей высокий и очень высокий.

Указанные источники загрязнения (автотранспорт, предприятия промзон) характеризуются выбросом не только химических веществ, но и взвешенных частиц, среди которых наибольшую опасность для населения представляют мелкие взвешенные частицы и особенно их респирабель-ная (легко проникающая в органы дыхания) фракция размером менее 10 мкм (РМ10) [14].

На концентрацию РМ10 в атмосферном воздухе оказывают влияние выбросы промышленных предприятий (в первую очередь топливно-энергетического комплекса и перерабатывающих), автотранспорта (преимущественно

Распределение количества случаев АБА (n = 915) среди пациентов ДГКБ по экологическим зонам Москвы с учетом источников и уровня загрязнения атмосферы

Экологические зоны Уровень загрязнения атмосферы Распределение случаев АБА (2011-2012 годы), %

химическими веществами (2008-2012 годы), баллы РМ10 (2006-2012 годы), мкг/м3

Зона преимущественного влияния автотранспорта (жилые дома вдоль автомагистралей, ±150 м, и вдоль улиц с плотным транспортным потоком и пробками) 10,0-12,9 45,0-50,0 58,65

Зона преимущественного влияния предприятий (жилые дома вблизи промзон и в зоне совместного техногенного воздействия) 5,9-7,2 35,0-37,0 25,60

Экологически благоприятные зоны (жилые кварталы, удаленные от автомагистралей и промзон, а также расположенные вблизи парковых зон) 5,3-6,1 20,0-25,0 15,75

дизельного), распространение загрязняющих веществ с многочисленных строительных зон и площадок, пыление с асфальтированных поверхностей автодорог при движении транспортных потоков и незадернованных участков почв, а также погодные условия - ветер и количество осадков. Последние (осадки в виде дождя и снега) стабилизируют уровень РМ10 в атмосфере города и не позволяют ему превышать предельно допустимую по европейским стандартам концентрацию в 40 мкг/м3. Однако при неблагоприятных метеорологических условиях и в эколого-климатические периоды, когда отсутствуют воздушные потоки, нет осадков и повышается температура воздуха, их концентрация возрастает на порядок, что приводит к резкому увеличению заболеваемости населения и количества госпитализаций пациентов с болезнями органов дыхания [9, 15]. По нормам Всемирной организации здравоохранения, в жилых кварталах концентрация РМ10 не должна превышать 20 мкг/м3.

Надо полагать, что не только бенз(а)пирен, формальдегид и другие химические соединения, превышающие ПДК в воздухе, можно рассматривать как ксенобиотики, сенсибилизирующие организм пациентов. В атмосферу окружающей среды выбрасывается более 200 различных загрязнителей. Причем по концентрации и спектру (составу) они различаются для трех указанных экологических зон. Эти химические загрязнители, сорбируясь на мелкодисперсных взвешенных частицах, формируют различные физико-химические аэроаллергены техногенной природы, которые характеризуются широким спектром воздействия на органы дыхания детей и подростков.

Исследование корреляционных связей между медицинским и экологическим показателями По химическим загрязнителям. Необходимо было сравнить степень загрязнения воздушной среды химическими веществами в различных экологически опасных, неблагоприятных и относительно благоприятных зонах. С этой целью АСКЗА были разделены на группы в зави-

симости от экологической зоны, где они находятся. По АСКЗА этих групп сотрудниками Мосэкомониторинга были представлены данные по среднесуточным концентрациям некоторых загрязняющих химических веществ за 2008 и 2012 годы, на основании которых рассчитаны уровни загрязнения атмосферы трех различных экологических зон (воздействие автотранспорта, воздействие промзоны, условно благоприятные) с поправкой на данные МЦГМС-Р за 2008-2012 годы. При этом уровень загрязнения атмосферы химическими веществами в жилых кварталах вдоль автомагистралей (где выявлено наибольшее число случаев АБА) мы оценивали в 10 баллов за 2008 г., а относительно этой величины рассчитывали в баллах уровень загрязнения для кварталов, находящихся под воздействием промзон, и для условно благоприятных жилых зон за 2008 г., а также для всех экологических зон за 2012 г. Соотношение между индексом загрязнения атмосферы химическими веществами и заболеваемостью АБА представлено в таблице.

Чем выше индекс загрязнения атмосферы химическими веществами в экологической зоне, тем большее количество пациентов ДГКБ с АБА выявлено в жилых кварталах.

По взвешенным частицам. Мелкодисперсные частицы пыли размером <10 мкм, на которых сорбированы органические компоненты от различных источников загрязнения (автотранспорт, промышленные предприятия, теплоэлектроцентрали и мусоросжигательные заводы и др.), можно также рассматривать как физико-химические аллергены окружающей среды, которые при попадании в органы дыхания сенсибилизируют организм и способствуют формированию АБА. В связи с этим необходимо было найти данные о концентрации РМ10 в указанных экологических зонах. В таблице представлены концентрации РМ10 в экологических зонах по результатам информационного поиска. В работах [7-9] опубликована информация о том, что концентрация РМ10 на уровне 34 мкг/м3 сохраняется из года в год на всей территории Москвы.

В жилых районах, удаленных от автотрасс и промзон, концентрация РМ10 находится на уровне 20-25 мкг/м3. В зо-

нах действия промышленных предприятий величина РМ10 в среднем составляет 35-37 мкг/м3. Вблизи крупных автотрасс отмечалось устойчивое возрастание среднегодовых концентраций РМ10 - с 45 мкг/м3 в 2004 г. до 49 мкг/м3 в 2006 г., в дальнейшем этот показатель стабилизировался на уровне 45-50 мкг/м3 [12]; по нашему мнению, из-за увеличения количества автомобильного транспорта РМ10 может достигать значения 60 мкг/м3. В таблице также отчетливо видна зависимость заболеваемости АБА по экологическим зонам от степени загрязнения воздушной среды взвешенными мелкодисперсными частицами.

Из таблицы следует, что проживание в экологически неблагоприятных зонах, находящихся под воздействием выбросов веществ промышленных предприятий, в 1,6 раза увеличивает риск заболеваемости АБА по сравнению с показателем в экологически благоприятных зонах. А проживание в жилых кварталах, расположенных вдоль автотрасс, увеличивает риск развития или обострения АБА в 3,7 раза по сравнению с показателем в благоприятных зонах.

Заключение и выводы

Москва является мегаполисом с очень высоким количеством выбросов загрязняющих веществ в атмосферу (2-е место в России после Норильска) и с экологически неблагоприятным уровнем загрязнения атмосферы химическими веществами (высокий и очень высокий СИЗА) и взвешенными частицами. Эти физико-химические агенты сенсибилизируют детский организм, способствуют формированию АБА у лиц, предрасположенных к заболеванию, а также вызывают обострение заболевания.

Из полученных данных следует, что, если снизить в 2 раза существующий уровень загрязнения атмосферы по физико-химическим агентам от автотранспорта и промышленных предприятий, количество пациентов, поступающих в ДГКБ с диагнозом АБА в течение года, уменьшится в 4 раза. Общее количество больных АБА, находящихся на диспансерном учете и наблюдении в детских лечебно-профилактических учреждениях города, также может снизиться в 4 раза и составить не более 4000 пациентов в год.

Для снижения заболеваемости АБА среди детского и подросткового населения города требуется проведение инженерно-экологических мероприятий и осуществление контроля на уровне Правительства Москвы по стационарным и передвижным источникам загрязнения приземного слоя атмосферы с целью улучшения качества воздушной среды. Очищение атмосферы будет способствовать также снижению количества других болезней органов дыхания и улучшению качества жизни всех жителей города.

Представленные результаты исследований по теме НПР “Оценка качества атмосферного воздуха г. Москвы по экосиндрому бронхиальная астма среди детей и подростков” выполнены в рамках Программы “Научное обеспече-

ние медицинской помощи” Департамента здравоохранения города Москвы на 2011-2013 годы.

Авторы статьи выражают благодарность руководству и сотрудникам ДГКБ, принявшим участие в НПР: Абдуллаеву А.К., Агафоновой Т.А., Батожаргаловой Б.Ц., Глазуновой Л.В., Глазыриной А.А., Дремовой Е.Н., Зинкеру Г.М., Оболенцевой Н.А., Петряйкиной Е.Е., Прониной Л.А., Пугачевой И.А., Чижиковой Н.Н. (Морозовская ДГКБ, глав. врач И.Е. Колтунов); Васиной Г.В., Ефановой О.Н., Жуковой Е.М., Тятькиной А.В., Филатовой Т.А. (ДГКБ им. Н.Ф. Филатова, глав. врач К.В. Константинов); Балацкой Н.Б., Гоме-нюк П.В., Григорян М.С., Никитиной Н.В., Обуховой Н.А., Рынейской В.С., Теновской Т.А. (Измайловская ДГКБ, глав. врач А.П. Жарков); Воробьевой А.С., Евдокимовой Н.А., Ка-лезиной В.А., Кузнецовой О.А., Чубаровой А.И. (Тушинская ДГКБ, глав. врач И.М. Османов).

Мы также признательны сотрудникам Мосэкомонито-ринга Попикову А.П. и Петруниной Е.М., предоставившим данные по АСКЗА за 2008 и 2012 годы.

Список литературы

1. Национальная программа “Бронхиальная астма у детей. Стратегия лечения и профилактика“ / Под ред. А.Г. Чучалина. 3-е изд., испр. и доп. М., 2008.

2. Ке11у W., КаИпег М. // http://emedicine.medscape.com/ article/137501-overview

3. Гузеев Г.Г. и др. Критерии оценки экологического неблагополучия окружающей среды Москвы на основе методов дифференциального анализа бронхиальной астмы у детей. Информационное письмо № 14 Комитета здравоохранения Правительства Москвы. М., 2000. С. 3-11.

4. Брудастов Ю.А. и др. // Атмосфера. Пульмонология и аллергология. 2013. № 3(50). С. 3.

5. Мизерницкий Ю.В. // Пульмонология. 2002. № 1. С. 387.

6. Состояние загрязнения окружающей среды в Московском регионе за прошедший 2012 год // http://www.ecomos.ru/kadr22/ sostojaпieZagrOSgod.asp

7. Динамика загрязнения атмосферного воздуха в Москве // http://www.mosecom.ru/air/air-dinamic

8. Загрязнение атмосферного воздуха в Москве во втором квартале 2008 года // http://www.protown.ru/russia/city/ articles/2538.html

9. Мосэкомониторинг. Динамика загрязнения атмосферного воздуха в Москве // www.eco.mos.ru/eco/ru/air_dinamic/o_1504

10. Доклад о состоянии окружающей среды в г. Москве в 2012 году / Под ред. А.О. Кубальчевского. М., 2013. С. 26-39.

11. Экология Москвы: Доклад. Загрязнение воздуха в Москве от автотранспорта. Передвижные источники загрязнения воздуха в Москве // http://protown.ru/russia/city/articles/2856.html

12. Общая характеристика состояния атмосферного воздуха в 2010 году и динамика загрязнения. Приложение 2. Мониторинг качества атмосферного воздуха Москвы в 2010 г. // http://www.protown.ru/russia/city/articles/8095.html

13. Семутникова Е.Г. и др. // Климат, качество атмосферного воздуха и здоровье москвичей / Под ред. Б.А. Ревича. М., 2006. С. 60-82.

14. Струкова Е.Б. и др. // Климат, качество атмосферного воздуха и здоровье москвичей / Под ред. Б.А. Ревича. М., 2006. С. 141-176.

15. Новиков С.М. и др. // Климат, качество атмосферного воздуха и здоровье москвичей / Под ред. Б.А. Ревича. М., 2006. С. 176-184. л