Гигиеническая оценка атмосферы в экологически дестабилизированном районе цементной промышленности

Пермский медицинский журнал

2010 том XXVII № 6

УдК 628.5:6669:911.3

гигиеническая оценка атмосферы в экологически дестабилизированном районе цементной промышленности

Ю. Н. Федоров, М. В. Кудин

Вольская центральная районная больница, г. Вольск

В работе представлена гигиеническая оценка атмосферы воздуха по количественному химическому составу талого снега. В экологически дестабилизированном районе с цементной промышленностью в двух условно чистых зонах проанализирован количественный химический состав талого снега, отражающий уровень загрязнения атмосферного воздуха. Исследование проведено атомно-эмиссионным методом в количестве 714 элементоопределений. По показателям суммарной загрязненности атмосферы города сделан вывод о загрязненности города с развитой цементной промышленностью химическими элементами 1, 2, 3 и 4-го классов опасности веществ.

Ключевые слова: химический микроэлемент, цемент, снег, атмосфера.

ВВЕДЕНИЕ

В доступной научной литературе исследования по гигиенической оценке воздуха проводятся, как правило, по «классическим» загрязнителям воздуха — двуокиси серы, двуокиси азота, окиси углерода, озона, взвешенных частиц и свинца [3]. Выработаны нормативы ВОЗ для канцерогенных и неканцерогенных веществ в атмосферном воздухе. По нормативам США представлены национальные стандарты качества атмосферного воздуха, имеются нормативы ЕЭС [6]. Из тяжелых металлов в нормативах ВОЗ имеются указания на свинец, марганец, ртуть, ванадий, никель, мышьяк, однако отсутствуют исследования по содержанию химических элементов в зависимости от класса опасности в атмосфере. Тем не менее среди специфических загрязняющих веществ в воздушном бассейне городов важное место занимают металлы, большинство которых относится к 1-му и 2-му классам опасности. Их негативное влияние на человека проявляется не только в прямом воз-

действии высоких концентраций, но и в отдаленных последствиях, связанных со способностью многих металлов кумулироваться в организме [5].

Оценка содержания металлов в атмосфере воздуха проводится по среднесуточным концентрациям. Из-за трудоемкости отбора проб воздуха и сложности их анализа на широкий спектр химических элементов в городах, как правило, металлы в атмосферном воздухе не контролируются. Кроме того, в условиях крупных городов со сложной про-мышленно-селитебной застройкой ограниченное число стационарных постов не позволяет получить достоверную информацию о пространственном распределении загрязняющих веществ на всей территории. В снежном покрове отражается существующее загрязнение атмосферного воздуха [1, 2].

Цель работы — изучение количественного химического состава талого снега и гигиеническая оценка атмосферы воздуха в регионе с развитой цементной промышленностью.

Материалы и методы

ИССЛЕДОВАНИЯ

Нами проведен химический анализ снега методом атомно-эмиссионной спектрометрии 19 проб талого снега (399 элементо-определений) в районах г. Вольска (основная группа). В качестве контрольной группы исследовано 9 проб талого снега в пос. Черкасское, на расстоянии 40 км от города по направлению основной розы ветров (189 эле-ментоопределений) и фоновая зона — 6 проб в пос. Белогорное (126 элементоопределе-ний) без наличия промышленных предприятий на расстоянии 80 км от города. Всего 714 элементоопределений.

Определение количественного содержания химических микроэлементов проводилось в Испытательном аналитическом центре в НИИ химических технологий Министерства РФ по атомной энергии методом атомно-эмиссионной спектрометрии с возбуждением спектров в индукционном высокочастотном разряде (аттестат аккредитации в системе аккредитации аналитических лабораторий (центров) Госстандарта России № РОСС RU.0001.511072 от 03.08.2000 г. Лицензия правительства Москвы. Моском-природа. Серия ЛМКП. Регистрационный номер 000530 от 27.11.2000 г.). Исследования проводились на атомно-эмиссионном спект-рометрометре с индуктивно-связанной плазмой «Varían Vista Pro».

Для гигиенической оценки атмосферы г. Вольска выделены 5 селитебных зон, в том числе 3-я и 5-я зоны рассматриваются как промышленные селитебные зоны в районе расположения производства цемента.

Гигиеническая характеристика талого снега проведена по геохимическим показателям: коэффициент концентрации химических элементов (Кс) и суммарный показатель загрязнения (Zc). Коэффициент концентрации — это показатель кратности превы-106

шения содержаний химических элементов в точке опробования (С) над его средним содержанием в аналогичной природной среде на фоновом участке (Сф) [3].

Статистическая обработка результатов исследования проведена с использованием методов, изложенных Л. С. Каминским, Е. В. Гублером, и программы <^а1Мса 5.0». Полученные результаты были подвергнуты вариационному анализу с вычислением средней арифметической и ее ошибки. Различия средних величин оценивали с помощью параметрического Ькритерия Стьюдента. При оценке различий показателей между группами взят порог доверительной вероятности не менее 0,95 с уровнем значимости р не более 0,05.

Результаты и их обсуждение

Проанализировано содержание химических элементов в атмосферном воздухе в городе с развитой цементной промышленностью (г. Вольск) по сравнению с контрольной группой (условно чистая зона пос. Черкасское) (табл. 1) по 1-му классу опасности: выявлено превышение кадмия в 11 раз, свинца — в 40 раз, цинка — в 2,9 раза; по 2-му классу опасности веществ: кобальта — в 2 раза, сурьмы — в 30 раз, молибдена — в 50 раз, хрома — в 10 раз; по 3-му классу опасности: бария — в 6,7 раза, ванадия — в 2 раза; по 4-му классу опасности веществ: алюминия — в 2,3 раза, железа — в 2,9 раза, кальция — в 1,9 раза, кремния — в 3,3 раза, магния — в 1,4 раза, олова — в 50 раз, титана — в 4 раза (р<0,05).

Анализируя содержание химических элементов в талом снеге (атмосфере), следует отметить их превышение по сравнению с фоновыми показателями в пос. Белогорное по классам опасности. 1-й класс опасности: превышение кадмия в 100 раз, свинца — в 40 раз, цинка — в 3,2 раза; 2-й класс опас-

Таблица 1

Количественный химический анализ снега (М±т), в основной и контрольных группах, мг/л

Класс опасности 4 4 1 4 2 4 2 2 1 4

Показатели А1 Же са Са Со 81 8Ь № РЬ Мё

Основная группа (№ 1), г. Вольск (п=18) 0,30±0,06 0,41 + ±0,08 0,11+ ±0,02 19,17+ ±5,02 0,002± ±0,0001 0,70± ±0,09 0,03± ±0,001 0,02± ±0,001 0,04±0,01 0,54±0,17

Контрольная группа (№ 2), пос. Черкасское (п=8) 0,13±0,03 0,14±0,03 0,01 + ±0,001 9,74+1,81 0,001± ±0,0001 0,21±0,02 0,001 + ±0,0001 — 0,001 + ±0,0001 0,38±0,05

Контрольная группа (№ 3), пос. Белогорное (п=4) 0,06± ±0,001 0,07± ±0,001 — 10,52+ ±3,03 0,001± ±0,0001 0,17+ ±0,01 0,001 + ±0,0001 — — 0,24±0,02

Достоверность разницы двух средних: р1—р2 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05

Достоверность разницы двух средних: р[— р3 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05

Класс опасности 2 4 3 1 3 3 2 4 4 4

Показатели Сг Ве Ва Ъл V Мп Мо Т1 Ав

Основная группа (№ 1), г. Вольск (п=18) 0,01 + ±0,001 — 0,02± ±0,0001 0,35±0,21 0,002± ±0,0001 0,02± ±0,001 0,05±0,001 0,05± ±0,001 0,004± ±0,0001 0,001+ ±0,0001

Контрольная группа (№ 2), пос. Черкасское (п=8) 0,001 + ±0,0001 — 0,003± ±0,0001 0,12±0,02 0,001+ ±0,0001 0,02± ±0,001 0,001+ ±0,0001 0,001+ ±0,0001 0,001+ ±0,0001 0,001+ ±0,0001

Контрольная группа (№ 3), пос. Белогорное (п=4) — — 0,002± ±0,0001 0,11+0,03 — 0,01+ ±0,001 0,001+ ±0,0001 0,001+ ±0,0001 0,001+ ±0,0001 0,001+ ±0,0001

Достоверность разницы двух средних: р[— р2 <0,05 — <0,05 <0,05 <0,05 >0,05 <0,05 <0,05 <0,05 —

Достоверность разницы двух средних: р[— р3 <0,05 — <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 —

ности: кобальта — в 2 раза, сурьмы — в 30 раз, никеля — в 20 раз, молибдена — в 50 раз, хрома — в 10 раз; 3-й класс опасности: бария — в 10 раз, ванадия — в 2 раза, марганца — в 2 раза (р<0,05).

Также в регионе с развитой цементной промышленностью в г. Вольске отмечено достоверное (р<0,05) увеличение прочих элементов: алюминия — в 5 раз, железа — в 5,9 раза, кальция — в 1,8 раза, кремния — в 4,1 раза, магния — в 2,25 раза, олова — в 50 раз, титана — в 4 раза [3].

В содержании серебра и бериллия достоверных различий не выявлено (р>0,05).

Проведен анализ показателя суммарной загрязненности снега (атмосферы) отдельно по районам загрязненной территории с учетом класса опасности веществ. Показатель суммарной загрязненности ^с) в экологически дестабилизированном районе г. Вольска в целом по всей территории и отдельно по селитебным зонам (см. рис.) рассчитан относительно фоновых показателей содержания химических элементов в снегу (атмо-

сфере) в пос. Белогорное. Территория города одинаково по суммарному показателю от Zс=248 до Zс=338 загрязнена элементами 1-го класса опасности.

Селитебная зона № 2 характеризуется показателем загрязненности атмосферы Zс=606, что, видимо, объясняется распространением тяжелых металлов через пылевые выбросы на расстояние до 15—30 км.

Суммарный показатель загрязненности в селитебной зоне № 1 также соответствует по уровню загрязненности промышленной зоне. Эта же тенденция наблюдается при загрязнении атмосферы химическими элементами 2-го класса опасности с наиболее высоким уровнем суммарного показателя Zс=404 в селитебной зоне № 1.

Суммарный показатель загрязненности элементами 3-го класса опасности и прочими элементами тоже подтверждает эту гипотезу.

Анализируя суммарный показатель загрязненности по всему 21 химическому элементу, следует также указать на наи-

Рис. План г. Вольска с указанием расположения жилых и промышленных селитебных зон

Пермский медицинский журнал

2010 том XXVII № 6

большую загрязненность в селитебной зоне № 1 ^с=864), в селитебной зоне № 2 ^с=961) и в селитебной зоне № 4 ^с=658).

Показатель загрязненности селитебной зоны № 4 по своей величине практически соответствует показателю загрязненности в промышленной зоне № 3 ^с=568) и в промышленной зоне № 5 ^с=789).

С учетом суммарного показателя микроэлементов в талом снеге (атмосфере) согласно санитарным нормам проанализирован уровень загрязненности снежного покрова (атмосферы) металлами (табл. 2).

Как видно из таблицы 2, уровень загрязненности атмосферы оценивается как очень высокий по 1-му и 2-му классам опасности веществ в жилых зонах, как низкий по 3-му классу в селитебных зонах № 1 и 2 и в промышленной зоне № 5. Загрязненность элементами 3-го класса опасности отсутствует в промышленной зоне № 3 и в жилой зоне № 4. Уровень загрязненности по элементам

4-го класса опасности в промышленных зонах является низким, а в жилых зонах соответствует среднему уровню. По суммарному показателю всех элементов уровень загрязненности оценивается в селитебных и промышленных зонах как очень высокий с показателем суммарной загрязненности всех элементов ^с) в жилых зонах, превышающих таковые в промышленных зонах. Парадоксально, но факт: суммарный уровень загрязненности всеми элементами в контрольной зоне (пос. черкасское) соответствует 160,02 и по уровню загрязненности остается высоким, что подтверждает распространение загрязнения цементной пылью на расстояние свыше 40 км.

Выводы

1. При исследовании количественного химического состава снега, отражающего состояние атмосферы, получено подтвержде-

Зоны Класс опасности По всем элементам

1 2 3 4

гс УЗ гс УЗ гс УЗ гс УЗ гс УЗ

г. Вольск Зона № 1 (жилая) 338,83 Очень высокий 404 Очень высокий 46,5 Низкий 78,63 Средний 864,96 Очень высокий

Зона № 2 (жилая) 606,55 Очень высокий 258 Очень высокий 31,5 Низкий 68,79 Средний 961,84 Очень высокий

Зона № 3 (пром.) 248,24 Высокий 238 Высокий 26 — 59,31 Низкий 568,55 Очень высокий

Зона № 4 (жилая) 358,14 Очень высокий 211 Высокий 19,81 — 52,48 Низкий 658,43 Очень высокий

Зона № 5 (пром.) 328,59 Очень высокий 370 Очень высокий 31 Низкий 62,56 Низкий 789,15 Очень высокий

Пос.Чер- касское — — — — 160,02 Высокий

Таблица 2

Показатель загрязненности снега по классам опасности веществ в основной

ние загрязнения территорий промышленных и селитебных зон с очень высоким уровнем загрязненности.

2. Суммарный показатель загрязненности и уровень загрязненности атмосферы селитебных зон превышают данные показатели в промышленных зонах, что связано с воздушным переносом этих экотоксикантов на территории, находящиеся на значительном отдалении. Данный вывод подтверждает результаты других исследований. Подтверждением этого также является высокий уровень загрязненности атмосферы в пос. черкасское, находящемся на расстоянии более 40 км от города.

Библиографический список

1. Гигиеническая диагностика загрязнения среды обитания солями тяжелых металлов: монография/Б. В. Лимин, В. Г. Маймулов, И. О. Мясников, Н. А Пацюк, А В. Скальный, Т. С Чернякина,— СПб.: ГМА им. И. И. Мечникова, 2003. — 13 с.

2. Кудин М. В. Экология воздушной среды в регионе с развитой цементной промыш-ленностью//Материалы II Конгресса педиатров стран СНГ «Ребенок и общество: проблемы здоровья, развития и питания»/ М. В. Кудин, А. В. Скрипкин, Ю. Н. Федоров— Астана, 2010.— С. 19—20.

3. Кузьмина Т. Б. Состояние здоровья детей-дошкольников, проживающих на территории, загрязненной радионуклидами в результате аварии на чернобыльской АЭС// Материалы VI Российского конгресса «Современные технологии в педиатрии и детской хирургии»/! Б. Кузьмина, Л. С. Ба-лева, А. Е. Сипягина— М.: Оверлей, 2007.— С. 207—208.

4. Методические рекомендации по оценке степени загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов металлами по их содержанию в снежном покрове и поч-

ве (утв. главным государственным санитарным врачом СССР от 15.05.1990 г. № 5174-90).

5. Оберлис Д. Биологическая роль макро- и микроэлементов у человека и животных/ Д. Оберлис, Б. Харланд, А. Скальный— СПб.: Наука, 2008.- 544 с.

6. Фомина Г. С. Воздух. Контроль загрязнения по международным стандартам: справочник. 2-е изд., перераб. и доп./Г С. Фомина, О. Н. Фомина.— М.: Протектор, 2002.— С. 48-61.

Yu. N. Fyodorov, M. V. Kudin

HYGIENIC EVALuATION OF ATMOSPHERE IN ECOLOGICALLY DESTABILIZED CEMENT INDuSTRY REGION

Hygienic evaluation of atmospheric air by quantitative chemical composition of melted snow is presented in the paper. Quantitative chemical composition of melted snow reflecting air pollution level was analyzed in ecologically destabilized region with cement industry and two conditionally clean zones. Investigation was performed with atomicemission method including 714 element determinations. Using common atmospheric pollution indices, conclusion of pollution existing in the city with highly developed cement industry by chemical elements of the 1st, 2nd, 3rd and 4th classes of danger was made.

Keywords: chemical microelement, cement, snow, atmosphere.

Контактная информация: Кудин Михаил Викентьевич, канд. мед. наук, врач-педиатр высшей категории Вольской центральной районной больницы, 412900, Саратовская область, г. Вольск, ул. Львова Роща, 1, тел. 8 (927) 629-37-07

Материал поступил в редакцию 30.08.2010