Комплексная эколого-геохимическая оценка урболандшафтов Волгоградской агломерации

В 2002 г. в г. Волгограде продолжалось ведение оперативного медико-экологического мониторинга с использованием данных подстанций скорой помощи для контроля за индикаторными группами заболеваний. Обращаемость по поводу бронхиальной астмы и астматического бронхита продолжала оставаться повышенной на юге города (рис. 62.). В Кировском и Красноармейском районах Южный промузел - в 1,5-4,6 раза выше, чем в других районах. Это, видимо, связано с особенностями экологической обстановки на данной территории.

Наибольший уровень обращаемости населения в связи с острым нарушением мозгового кровообращения наблюдается в Краснооктябрьском районе - в 1,9-7,1 раза выше, чем в других районах города (рис. 63). Причину этого заболевания установить не удалось. Многолетняя динамика в большинстве районов стабильна.

Специфической характеристикой многолетнего медико-экологического неблагополучия на промышленных территориях являются показатели смертности населения. Так, усредненные годовые показатели смертности от всех болезней органов дыхания, кроме новообразований, на 100 тыс. чел. населения составляли: в южных районах (Красноармейском, Кировском) - 46, в северных (Краснооктябрьском, Тракторозаводском) - 39, в центре (Центральный район) - 32. Удельный вес смертности от рака легких, гортани среди всех опухолей составлял на юге - 25%, на севере - 21%, в центре - 18%. (рис 64)

Средняя продолжительность проживания на территории до смерти от злокачественных новообразований органов дыхания (что косвенно свидетельствует об интенсивности многолетнего поглощения населением химических канцерогенных веществ через атмосферный воздух) составила: в Центральном районе - 39,7 года, в Тракторозаводском - 33,0 года, в Краснооктябрьском - 36,2 года, в Кировском - 21,9 года, в Красноармейском - 21,4 года. Таким же разом, в северных районах продолжительность проживания была на 3,4-6,7 года, в южных районах на 17,8 - 18,3 года меньше, чем в центре. (рис 64)

Известно, что количество врожденных пороков развития может быть связан с уровнем загрязненности внешней среды некоторыми химическими веществами, тератогеннами. Количество врожденных пороков развития на 1000 детей показывает зависимость от ОС в центре этот показатель 3,2, в северных районах - 4,5, в южных районах - 4,2 - 5,5.

Таким образом, негативный экологический потенциал, накопленный на промышленных территориях Волгограда за многие годы продолжает отрицательно сказываться на здоровье населения.

Авторами Филатовым Б.Н., Вишневецкой Л.П., Сливиной А.П., и др. Проделана оценка риска для здоровья населения от стационарных источников загрязнения атмосферного воздуха в г. Волгограде. [71-74]

Волгоград - промышленный город на юге европейской части России с населением более одного миллиона человек узкой, длинной полосой тянется вдоль западного берега реки Волги. При этом расстояние между северной и южной границами города превышает 70 км. Предприятия разбросаны по всему городу с частичной концентрацией промзон в северной и южной его частях.

Предприятия Волгоградской области как отмечалось ранее в работе, выбрасывают в атмосферу большие объемы загрязняющих веществ. Оценка риска для здоровья от загрязнения воздуха в Волгограде базировалась на использовании методологии, рекомендованной, в первую очередь Агентством по охране окружающей среды США.

Для анализа рассеивания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе от стационарных источников была выбрана российская стандартизированная модель «Эколог». В связи с принятыми ограничениями моделирования и довольно сжатыми данными, оценка риска для здоровья в данном исследовании была проведена только с учетом ингаляционного воздействия химических веществ, как основного пути поступления их в организм.

На основании информации о стационарных источниках выбросов, полученной от природоохранных органов, был сформирован список загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу города. Поскольку в Волгограде за счет системы разрешений на выбросы регулируются их объемы более чем для 200 предприятий, то для данного исследования были отобраны только 29 предприятий, суммарный вклад которых в загрязнение атмосферы города составляет более 90% от общего объема всех выбросов, поступающих от стационарных промышленных источников (в тоннах в год в течение года.).

Был выбран 1995 год, поскольку уровни выбросов в этом году могут быть предположительно близкими к таковым и в будущем (при условии сохранения действующего природоохранного законодательства). Основное внимание было сконцентрировано на оценке риска воздействия взвешенных веществ, единственных из неканцерогенных агентов, поскольку в настоящее время существуют хорошо аргументированные доказательства и количественные характеристики их воздействия на состояние здоровья населения как общего количества взвешенных веществ (TSP), так и более специфичных РМ10 (частиц диаметром 10 микрон и менее). Взвешенные вещества составляли наибольший процент среди неканцерогенов по данным инвентаризации выбросов. Твердые частицы являются очевидным фактором, вызывающим риск для здоровья в большинстве городов, поэтому при ограниченных финансовых ресурсах следует в первую очередь сфокусировать внимание на их оценке.

В настоящее время в России отсутствуют гигиенические нормативы для взвешенных веществ, как для единого вещества, но вместо этого разработано множество гигиенических нормативов для различных типов взвешенных веществ. Поэтому материалы инвентаризаций выбросов, представляемые для управленческих решений, не включают непосредственно все «частицы». В данном же исследовании различные типы взвешенных твердых частиц, выбрасываемых предприятиями, были объединены в единый «класс» - общий объем выбросов взвешенных веществ. [Филатов Б.Н., Вишневецкая Л.П.] [74]

На первом этапе оценки воздействия в Волгограде определялась численность населения, подвергающегося воздействию. По данным карты плотности населения на территории города было выбрано 20 рецепторных точек. Каждая точка представляет 5% населения города или примерно 50 000 человек. Площади, соответствующие каждой из рецепторных точек, из-за неодинаковой плотности населения различны. Каждая из 20 рецепторных точек расположена в ближайшем узле пересечения линий координатной сетки дисперсионной модели.

На следующем этапе необходимо было определить концентрации в точках воздействия (КТВ) на основе данных моделирования рассеивания выбросов химических веществ-загрязнителей. Для хронических эффектов, таких как канцерогенный риск и риск увеличения уровней смертности от воздействия твердых взвешенных частиц, необходимо иметь среднегодовые величины КТВ. КТВ были рассчитаны с помощью модели «Эколог», разработанной для прогнозирования 20-минутных фактических концентраций загрязнителей атмосферного воздуха, которые в дальнейшем сопоставляются с максимальными разовыми ПДК с учетом сценария «наихудших условий».

Для каждого предприятия КТВ моделировались только в тех рецепторных точках, которые расположены вблизи предприятия, а не во всех 20-ти точках. Поскольку Волгоград сильно вытянут в длину, это позволило сократить расчеты для пренебрежимо малых концентраций загрязнителей в приземном слое рецепторных точек, расположенных на значительном удалении от специфических источников выбросов. Моделирование было проведено только для тех рецепторных точек, которые оказались расположенными в тех же зонах, что и источники загрязнения. [Рис. 4.]

Эти оценки максимальных краткосрочных выбросов являются необходимыми в дальнейшем для сравнения полученных по результатам моделирования концентраций атмосферного воздуха с гигиеническими нормативами короткого периода осреднения (такими как максимальные разовые ПДК).

Оценки выбросов в виде среднегодовых концентраций являются более подходящими для целей расчетов риска, основанных на методологии Американского Агентства по охране окружающей среды.

Твердые частицы, в частности фракция PM1Q, рассматриваются в настоящем исследовании как неканцерогенное вещество. U.S. ЕРА не приводит никаких данных о критериях риска для этих веществ - факторов потенциала, или референтной дозы. Поэтому необходимо было разработать критерий риска для РМ10. В существующей литературе приводятся многочисленные данные, убедительно свидетельствующие об увеличении случаев смертности и ряда заболеваний от воздействия твердых взвешенных веществ. При разработке коэффициента дополнительных елучаев смерти от РМ10 сравнимого с ЕФР для канцерогенов, использовалась литература, посвященная воздействию твердых частиц (например, Wilson and Spengler, 1996). Критерий риска был разработан для кратковременного воздействия (вдыхания твердых взвешенных частиц с диаметром менее 10 мкм). Такое предположение вполне оправданно, поскольку воздействие происходит каждый день. Однако по этой же причине его можно интерпретировать и как хроническое воздействие.

Характеристика риска в данном исследовании включала оценку риска дополнительных случаев рака от воздействия канцерогенов и риска дополнительных случаев смерти от РМ10. (рис. 66). Для характеристики риска использовались: фактор канцерогенного потенциала и коэффициент риска смерти для РМ10 концентрации в рецепторной точке воздействия (КТВ) и хроническая суточная доза для канцерогенов (CDI).

Результаты оценки риска свидетельствуют, что общее число ожидаемых случаев рака среди населения составляет 13 дополнительных случаев в год. Наибольшему риску подвергаются люди, проживающие в южной части города. Результаты исследования также свидетельствуют, что приблизительно 2700 дополнительных случаев смерти в год ожидаются в Волгограде от взвешенных веществ, выбрасываемых 29 предприятиями (см. рисунок 65,66). Этот риск воздействия РМ10 на население Волгограда приблизительно в 200 раз выше, чем при воздействии потенциальных канцерогенов (даже если предположить, что все случаи рака заканчиваются смертельным исходом). Риск смерти от взвешенных веществ оказался неприемлемо высоким в Волгограде и, по-видимому, потребует пристального рассмотрения со стороны руководителей природоохранных органов и администрации города.

С целью снижения риска для здоровья от воздействия взвешенных веществ целесообразно осуществить ряд мер. Во-первых, необходимо разработать единый гигиенический норматив для РМ10 аналогичный американскому стандарту, или рекомендуемому ВОЗ. Тем более, что с учетом эпидемиологических данных и результатов анализа, приведенных выше в качестве примера, в США его собираются снизить с 50 до 20 мкг/м³. В нашей же стране при существующем среднесуточном нормативе взвешенных веществ, равном 150 мкг/м³, он составил бы 90 мкг/м³ для РМ10 при использовании коэффициента пересчета от суммарного количества взвешенных веществ - 0,6. Во-вторых, следует разработать универсальную методику, позволяющую в каждом конкретном случае с большей достоверностью устанавливать долю РМ10 в суммарном количестве взвешенных веществ.

В-третьих, и это касается не только взвешенных веществ, но и всех атмосферных загрязнителей, при расчете рассеивания с помощью дисперсионных моделей необходимо ориентироваться на установление непосредственно годовых концентраций, желательно с параллельным определением пиковых (максимальных) уровней. Поэтому решение этого вопроса зависит от создания надежной системы метеорологического мониторинга, данные которого позволили бы разрабатывать адекватные модели для непосредственного расчета концентраций атмосферных загрязнителей длительного периода осреднения по времени, которые имеют важнейшее значение при определении риска хронического воздействия.

Что касается твердых частиц от двух основных предприятий (Волгоградский алюминий - РУСАЛ и металлургический комбинат «Красный Октябрь»), определяющих риск смерти от РМ10 в Волгограде, анализ возможных вариантов снижения риска был осуществлен в рамках проекта RAMP, где было выделено несколько вариантов низко- и высокозатратных мероприятий по очистке воздуха от взвешенных веществ и для данных двух предприятий, включая капитальные, эксплуатационные и операционные затраты.

В последующем анализе управления риском, который проведен в рамках того же проекта по оценке риска, рассчитана экономическая эффективность вариантов очистки воздуха от вредных веществ. (А. Голуб - Центр эколого-экономических исследований). Был проведен сравнительный анализ различных вариантов проектов. Он показал, что удельные затраты на снижение риска смерти от РМ10 остаются достаточно низкими до определенного уровня снижения риска (возможно, вплоть до 30%), а затем удельные затраты существенно возрастают. Ряд проектов позволяют дешево сократить риск дополнительной ежегодной смертности. В целом удельные затраты на уменьшение единицы смертности колеблются от 2,7 тыс. руб. (менее 100 долл.) до 175 тыс. руб. (менее 7000 долл.). Это представляется очень дешевым способом сократить риск дополнительной смертности, даже если он преувеличен на 300-500%. Приори-тизация проектов по затратам на сокращение выбросов и по затратам на сокращение риска приводит к одинаковым результатам для данного набора проектов. Это позволяет сделать важный вывод о том, что в России оценку эффективности затрат можно проводить исходя из сокращения выбросов. Поскольку анализ риска не является общепринятой процедурой в России и основой принятия решений о направлениях природоохранной политики, то приоритизация природоохранных проектов в этих условиях на первой стадии может проводиться по эффективности затрат на сокращение выбросов.

Выводы. Установлена связь продолжительности жизни человека, частоты и тяжести нарушений репродуктивного здоровья женщин, здоровья их потомства с реальной опасностью воздействия экологически неблагоприятных факторов, характерных для промышленных агломераций. Полученные данные совместно с медиками позволяют прогнозировать экологически зависимое состояние на основе изучения показателей репродуктивного и неонатального состояния здоровья, как наиболее чувствительных к воздействию антропогенных факторов.

По материалам эколого-геохимических наблюдений была разработана постоянно-действующая карта экологической комфортности проживания на территории г. Волгограда. В соответствии с этой картой на 01.01.2008 г. около 70% жителей северного и южного промышленных узлов Волгоградской агломерации проживает в условиях опасных для здоровья по экологическим показателям.

Литература

1. Безуглая Э.Ю. Метеорологический потенциал и климатические особенности загрязнения воздуха городов. - Л - Гидрометеоиздат, 1984.

2. Берлянд М.Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнения атмосферы. - Л. Гидрометеоиздат, 1975.-448c.

3. Влияние промышленных предприятий на окружающую среду // Тез. докл. Все союзной школы (4-8 декабря 1984., г. Звенигород). - Пущино: Наука, 1984.

4. Влияние человека на ландшафт // Вопросы географии. - М.: Мысль, 1977. - №106

5. Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельнъгх сферах // Тр. IV Всесоюзного совещания, Обнинск, июнь 1983. - М.: Гидрометеоиздат. 1985. - 208 с.

12. Wobber F.J. Russel O.R., Deely D.J. Multispectral aerial and orbital techniques for management of coal-mines areas. - Photogrammetria, 1975, vol. 31, №4

6. Захаров В.М., А.С. Баранов, В.И. Борисов, А.В. Валецкий, Н.Г. Кряжева, Е.К. Чистякова, А.Т. Чубинишвили. Здоровье среды: методика оценки. Центр экологической политики России, Центр здоровья среды. - М., 2000. - 68 с.

7. Методические рекомендации по выполнению оценки качества среды по состоянию живых существ (оценка стабильности развития живых организмов по уровню асимметрии морфологических структур), Министерство природных ресурсов, 2003.