Современные гигиенические и экологические проблемы, связанные с загрязнением атмосферного воздуха

Экология ЧЕЛОВЕКА

Современные гигиенические и экологические проблемы, связанные с загрязнением атмосферного воздуха

Ю.П.Пивоваров, В.В.Королик, М.Б.Булацева

Российский государственный медицинский университет им. Н.И.Пирогова, кафедра гигиены и основ экологии человека, Москва

Целью исследования было изучение химической техногенной загрязненности атмосферного воздуха на территориях субъектов Российской Федерации и связанных с ней гигиенических и экологических проблем. Использовались данные Росгидромета, центров гигиены и эпидемиологии Федерального медико-биологического агентства России и Роспотребнадзора и других мониторинговых организаций. Установлено, что на территориях многих субъектов Российской Федерации в течение целого ряда последних лет наблюдается интенсивное техногенное химическое загрязнение атмосферного воздуха, оказывающее неблагоприятное влияние на здоровье населения и состояние объектов окружающей среды. В связи с этим необходим ряд срочных мер по охране атмосферного воздуха от техногенного химического загрязнения.

Ключевые слова: атмосферный воздух, техногенное химическое загрязнение, экологические факторы

Modern hygienic and environmental problems associated with air pullution

Yu.P.Pivovarov, V.V.Korolik, M.B.Bulatseva

N.I.Pirogov Russian State Medical University, Department of Hygiene and Basic Man Ecology, Moscow

The aim of the research was to study the chemical technogenic pollution of the atmospheric air in deferent territories of the Russian Federation, as well as sanitary and environmental problems associated with it. We used data of the State Russian Hydro Metrology Federal Center, centers of hygiene and epidemiology as well as Rospotrebnadzor and the organizations realizing the monitoring in the territories of the Russian Federation. The results show that in the recent years in many territories of the Russian Federation we can see intense level of man-made chemical air pollution which has negative effects on human health and environmental objects. In this connection a number of urgent measures for air protection from man-made chemical contamination are required.

Key words: atmospheric air, man-made chemical pollution, ecological factors

В последние годы ученые всех стран мира уделяют большое внимание проблемам экологии нашей планеты. Это связано со все более возрастающим влиянием экологических факторов на процессы, протекающие на Земле, в том числе на жизнь населения и существование жизни на планете вообще.

Экология человека и медицинская наука гигиена изучают по сути одни и те же явления, а именно влияние факторов среды на человека и, прежде всего, роль разнообразных факторов в формировании здоровья населения.

Среди факторов, формирующих здоровье населения, гигиеническая наука выделяет экологические факторы как

Для корреспонденции:

Королик Виктор Вячеславович, доктор медицинских наук,

профессор кафедры гигиены и основ экологии человека

Российского государственного медицинского университета им. Н.И.Пирогова

Адрес: 117997, Москва, ул. Островитянова, 1

Телефон: (495) 434-4483

E-mail: gigea@rsmu.ru

Статья поступила 17.01.2011 г., принята к печати 27.04.2011 г.

наиболее актуальные. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), они формируют до 25% патологии человека, а в отдельных странах и регионах стран процент экологически обусловленных заболеваний может быть и существенно выше [1-4].

Необходимо отметить, что заболевания, связанные с экологией, то есть обусловленные определенными параметрами окружающей человека среды, могут быть представлены двумя группами. К первой относятся экологически обусловленные заболевания - заболевания человека, возникающие в результате воздействия экологической составляющей в качестве этиологии заболевания. К ним относятся: эндемические заболевания (флюороз, кариес зубов, эндемический зоб и др.); природно-очаговые инфекции (холера, чума, сибирская язва и др.); заболевания, обусловленные радиационным воздействием (лейкоз, злокачественные новообразования); химические отравления выбросами в окружающую среду (острые и хронические отравления, злокачественные новообразования); заболевания, обусловленные

воздействием биологических аллергенов (атопические заболевания). Вторую группу составляют наиболее многочисленные экологически зависимые заболевания - заболевания неспецифического характера, возникающие на фоне существенно измененной внешней среды. При этом экологические причины выступают в качестве пусковых патогенетических механизмов. Это рост общей заболеваемости населения; повышенная детская заболеваемость; рост частоты патологии беременности; увеличение частоты нарушений внутриутробного развития плода; рост онкологической заболеваемости и др.

Рассмотрим, что происходит с окружающей человека природной средой, и каковы последствия ее изменений.

Антропогенное загрязнение окружающей среды

Антропогенные причины, приводящие к изменению природной среды, очень разнообразны и многочисленны. К ним относятся: постоянное увеличение потребления энергии и энергоносителей, неуклонный рост объемов промышленности и сельского хозяйства, создание и использование новых технологий, новых химических соединений, искусственных радиоактивных веществ, новых микроорганизмов и т.д.

Такое развитие современной цивилизации в ряде случаев уже привело к запредельному химическому, биологическому и физическому загрязнению окружающей среды. В результате природная среда оказывается не в состоянии купировать те изменения, которые вносит в нее человек. В частности, в настоящее время в атмосферный воздух, почву, воды суши и океана поступает более 100 тыс. различных химических соединений. Это оказывает как прямое негативное воздействие на здоровье человека, так и опосредованное действие - за счет изменений природной среды [1, 3-5].

В результате деятельности человека в окружающей среде на Земле возник ряд нарушений, имеющих глобальный характер: изменился газовый состав атмосферы; все в большей степени проявляется парниковый эффект, обусловленный накоплением в атмосфере «тепличных газов»; происходят довольно быстрые неблагоприятные изменения климата и погоды; возникла опасность истончения и исчезновения озонового слоя атмосферы, предотвращающего губительное действие коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца на биологические объекты живой природы;

периодически на территории различных государств выпадают кислотные дожди (рис. 1).

Источники поступления в атмосферу антропогенных загрязнений чрезвычайно многообразны, однако по массивности поступления на первое место для городов следует поставить автомобильный транспорт и предприятия теплоэнергетического комплекса, а также промышленные предприятия, прежде всего предприятия черной металлургии, коксохимические производства и предприятия нефтехимической промышленности. Доля других источников загрязнения не велика (рис. 2) [3, 4, 6].

Изучение состояния загрязнения атмосферного воздуха на территории субъектов Российской Федерации осуществлялось нами на основании данных Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, центров гигиены Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека [3, 4].

Значительное загрязнение атмосферного воздуха с превышением предельно допустимых среднесуточных концентраций (ПДКСС) по 15-20 техногенным химическим веществам в 2-5 раз и более, зарегистрировано в последние годы на территории 33 субъектов Российской Федерации [3, 4]. Количество населения, подверженного таким высоким уровням загрязнения атмосферного воздуха (больше 5 ПДКСС), с 2005 по 2009 гг. составило в нашей стране до 50 млн человек.

Ведущими загрязнителями атмосферного воздуха в 2005-2009 гг. (с концентрациями, превышающими ПДКСС в 5 и более раз) являлись формальдегид, свинец и его неорганические соединения, 3,4-бенз(а)пирен, Сг+6, этилбензол, фенол, азота диоксид, взвешенные вещества, углерода оксид, серы диоксид, сероуглерод, бензин, фтористые газообразные соединения. В 2009 г. территориями риска по высокому загрязнению атмосферного воздуха (более 5 ПДКСС) формальдегидом явились города Братск, Комсомольск-на-Амуре, Череповец, Екатеринбург, Нижневартовск; азота диоксидом - Братск и Братский район, Верхняя Пышма, Нижневартовск, Череповец; взвешенными веществами -Корсаковский район и города Корсаков, Южно-Сахалинск, Комсомольск-на-Амуре, Махачкала, а также Выборгский, Кингисеппский, Лужский районы; сероуглеродом -Череповец, Братск, Рязань; этилбензолом - Губахский

Рис. 1. Воздействие антропогенного загрязнения на атмосферу планеты.

Современные гигиенические и экологические проблемы, связанные с загрязнением атмосферного воздуха

Автомобильный транспорт До 70% и более

Рис. 2. Источники загрязнения атмосферы планеты.

Теплоэнергетические комплексы До 10-20%

Черная металлургия

Промышленные предприятия Коксохимические предприятия До 10%

Нефтеперерабатывающие предприятия и др.

Авиационный транспорт и космическая техника Менее 0,1%

район, города Соликамск и Уфа; фтористыми газообразными соединениями - Братск; ксилолом - Уфа; диоксидом серы - Махачкала; сажей - Корсаков и Южно-Сахалинск; фенолом - Екатеринбург.

В 2009 г. наибольшее количество населения РФ проживало на территориях с высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха формальдегидом, диоксидом азота, бенз(а)пиреном, фенолом, взвешенными веществами, оксидом углерода, диоксидом серы, что в первую очередь связано с ростом количества автотранспорта в городах.

Общей закономерностью является то, что стремительный рост мирового производства привел к такому загрязнению атмосферного воздуха, которое сопоставимо по своим масштабам с геологическими природными процессами.

Тревога ученых, связанная с нарастанием антропогенного загрязнения воздуха, обусловлена еще и тем, что в мире ежегодно синтезируются сотни новых химических веществ, многие из которых активно внедряются в практику и могут загрязнять атмосферу. Например, в воздухе крупнейших городов США обнаружено 39 различных веществ, не существующих в природных условиях. Очевидно, что список таких веществ имеет тенденцию к расширению.

При сравнительном изучении роли различных государств в загрязнении атмосферного воздуха установлено, что РФ не является основным поставщиком загрязняющих веществ в атмосферу. В частности, ее вклад составляет по диоксиду серы 12% (США - 21%), оксидам азота - 6% (США -более 20%), оксиду углерода - 10% (США - 70%) и т.д. [1, 6].

Автомобильному транспорту как источнику загрязнения воздушной среды городов принадлежит одно из ведущих мест. Число автомобилей в крупных городах быстро увеличивается, поэтому непрерывно растет и валовой выброс вредных веществ в атмосферу. В отличие от промышленных предприятий, изолированных от жилой застройки санитарно-защитными зонами, автотранспорт - движущийся источник загрязнения воздуха, жилых районов и мест отдыха населения.

Автомобильные выбросы распространяются на уровне дыхания людей. Автомобили в силу конструктивных несовершенств и дефектов эксплуатации выбрасывают в воздушный бассейн более 200 химических соединений, в том числе до 3% угарного газа, 0,06% окиси азота, 0,5% углеводородов, 0,06% окиси серы и т.д. За один год эти выбросы от каждого легкового автомобиля составляют около 800 кг окиси углерода, 220 кг углеводородов, 40 кг оксидов азота и т.д.

Следует подчеркнуть, что загрязнение атмосферного воздуха автотранспортом в США, Японии, других развитых странах, в крупных городах РФ вышло на первое место, составив от 70 до 90% всех загрязнений и опередив другие источники загрязнения воздуха.

Одним из главных источников загрязнения атмосферного воздуха являются также теплоэлектростанции. Наиболее используемым топливом на ТЭЦ служит уголь, при сжигании которого образуется огромное количество твердых частиц и газообразных веществ. Твердые частицы представлены сажей, золой и несгоревшими частичками угля (недожог). Газообразные продукты сжигания угля содержат окислы серы, окислы азота, двуокись углерода. Вместе с золой тепловых электростанций, работающих на угле, в атмосферу выбрасывается мышьяк, являющийся канцерогеном, небольшое количество селена, окислы железа, кальция и магния. Зола, образующаяся при сжигании угля, состоит главным образом из алюмосиликатов. Содержание свободной двуокиси кремния в золе составляет 15-20%. Она оказывает известное специфическое, вредное воздействие на легочную ткань и организм в целом и способна вызывать развитие силикоза. Кроме того, в золе выбросов ТЭЦ, работающих на угле, присутствуют радиоактивные элементы. Уровень радиоактивности этих выбросов составляет около 1% естественного радиоактивного фона. Объемы поступления золы в атмосферный воздух с выбросами теплоэлектростанций достигают десятков и сотен тонн в сутки. Так, современная ТЭЦ, сжигающая 2000 т угля, при отсутствии золоуловителя будет выбрасывать в атмосферу ежесуточно около 320 т золы. При сжигании в топках электростанций 1 т топлива образуется 20 кг окиси углерода, 160-200 кг аэрозоля и сажи. Сажа образуется в результате неполного сгорания углеродистых веществ и представлена твердыми частицами размером 0,04-0,5 мкм. Важно, что на поверхности частиц сажи конденсируется значительное количество смолистых веществ, содержащих канцерогены (например, бенз(а)пирен).

Значительное загрязнение атмосферного воздуха происходит также вследствие деятельности промышленных предприятий.

Предприятия черной металлургии выбрасывают в атмосферу с газами домен железорудную пыль, сернистый газ, окись углерода, окись азота, фенолы, окислы металлов и ряд других примесей. Производство 1 т мартеновской стали сопровождается выбросом в атмосферу 3000-4000 м3 газов

с содержанием в них пыли до 0,5 г/м3, СО - до 60 кг и Б02 - до 3 кг.

В выбросах предприятий цветной металлургии содержатся мышьяк, свинец, пыль, сернистый газ, фтористые соединения, окислы тяжелых металлов и ряд других примесей. Иногда выбросы этих предприятий обнаруживаются на расстоянии 4-5 км от источника.

С выбросами коксохимических предприятий в воздух поступают фенол, различные углеводороды, сернистый газ и ряд других соединений. В районе коксохимических заводов сероводород обнаруживается в концентрациях, превышающих ПДК, на расстоянии до 12 км, сернистый газ - до 11 км, бенз(а)пирен - до 2 км.

Нефтеперерабатывающие заводы, предприятия химической промышленности выбрасывают в атмосферу большое количество разнообразных углеводородов (до 50 различных соединений). Среди них парафины, олефины, ацетилены, ароматические углеводороды, хлорированные углеводороды и др. Особое значение имеет выброс канцерогенных полициклических ароматических углеводородов (бенз(а)пирен и др.).

В выбросах химических заводов органического синтеза в зависимости от профиля производства могут содержаться самые разнообразные по химической природе примеси.

В последние десятилетия значительное место в загрязнении атмосферного воздуха стали занимать предприятия биотехнологии, эксплуатирующие уникальные возможности микроорганизмов-продуцентов. Воздушные выбросы таких производств содержат органическую пыль, представленную жизнеспособными микроорганизмами, а также конечными и промежуточными продуктами микробиологического синтеза (в том числе антибиотиками, аминокислотами, белками и многими другими продуктами).

Меры по охране атмосферного воздуха

от техногенного загрязнения

Учитывая основные источники и причины загрязнения атмосферного воздуха, необходима реализация региональных и местных целевых программ по сокращению выбросов вредных веществ и улучшению качества атмосферного воздуха населенных мест, включающая:

1) внедрение новых экологически чистых технологий и современных методов очистки вентиляционных выбросов на промышленных предприятиях, предприятиях электроэнергетики;

2) организацию дорожного движения и строительство новых развязок и автомагистралей;

3) оснащение автомобилей каталитическими конверторами и нейтрализаторами;

4) улучшение качества топлива и самих двигателей;

5) совершенствование и усиление лабораторного контроля над состоянием атмосферного воздуха населенных мест;

6) введение режимов по снижению деятельности промышленных предприятий и ограничению движения автотранспорта в периоды неблагоприятных метеорологических условий;

7) обеспечение организации и благоустройства санитарно-защитных зон вокруг промышленных предприятий и переселение из них населения.

Заключение

Анализ данных мониторинга атмосферного воздуха населенных пунктов федеральных округов Российской Федерации показывает, что загрязнение атмосферного воздуха различных территорий страны неоднородно и может существенно различаться.

Изучение содержания в атмосферном воздухе одного или более приоритетных химических техногенных веществ показало очень большое превышение ряда веществ в воздухе 33 субъектов России. Так, несмотря на отчетливую тенденцию к сокращению по РФ среднего показателя доли проб атмосферного воздуха городских поселений с превышением гигиенических нормативов (с 4,5% в 2003 г. до 1,7% в 2009 г. [3, 4]), данный показатель превышает средние показатели по Российской Федерации в Сибирском и Дальневосточном федеральных округах в течение 7 лет, в Уральском федеральном округе - на протяжении последних 3 лет. В 2009 г. средний показатель по РФ (1,4%) превышен в четырех федеральных округах: Сибирском -2,8% (1-е ранговое место), в Южном - 2,3% (2-е ранговое место), Дальневосточном - 1,9% (3-е ранговое место), Уральском - 1,8% (4-е ранговое место).

В связи с изложенным можно утверждать, что интенсивное техногенное химическое загрязнение атмосферного воздуха наблюдается на территориях многих субъектов Российской Федерации и является одним из ведущих экологических факторов, оказывающих негативное влияние на здоровье человека, атмосферу планеты и состояние других объектов среды обитания человека, что и определяет приведенный перечень безотлагательных мер, направленных на охрану атмосферного воздуха.

Литература

1. Пивоваров Ю.П., Полунина Н.В., Янушанец О.И., Аль Сабунчи А.А. Экология человека. - М.: МИА, 2008. - 736 с.

2. Кучма В.Р. Дети в мегаполисе: Некоторые гигиенические проблемы. -М.: Научный центр здоровья детей РАМН, 2002. - 280 с.

3. О санитарно-эпидемиологической обстановке в Российской Федерации в

2008 г.: Государственный доклад. - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. - 467 с.

4. О санитарно-эпидемиологической обстановке в Российской Федерации в

2009 г.: Государственный доклад. - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2010. - 456 с.

5. Королев А.А. Медицинская экология. - М.: Академия, 2003. - 189 с.

6. Пивоваров Ю.П., Королик В.В., Зиневич Л.С. Гигиена и основы экологии человека. - М.: Академия, 2010. - 528 с.

Информация об авторах:

Пивоваров Юрий Петрович, академик РАМН, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой гигиены и основ экологии человека Российского государственного медицинского университета им. Н.И.Пирогова Адрес: 117997, Москва, ул. Островитянова, 1 Телефон: (495) 434-4356 E-mail: gigea@rsmu.ru

Булацева Мадина Борисовна, кандидат медицинских наук, доцент кафедры гигиены и основ экологии человека

Российского государственного медицинского университета им. Н.И.Пирогова Адрес: 117997, Москва, ул. Островитянова, 1 Телефон: (495) 434-4483 E-mail: gigea@rsmu.ru