Неблагоприятные факторы окружающей среды и их влияние на здоровье населения

Лекция 7

Неблагоприятные факторы окружающей среды и их влияние на здоровье населения

1. Атмосферный воздух и здоровье

Регулирование качества атмосферного воздуха защита населения от воздействия загрязняющих веществ регламентируется Законом об охране атмосферного воздуха (1999), Законом о санитарно-эпидемиологическом благополучии населения (1999) и другими законодательными документами. Оценка уровня загрязнения атмосферного воздуха населенных мест проводится путем сопоставления измеренных концентраций с гигиеническими нормативами – предельно допустимыми концентрациями (ПДК), соблюдение которых обеспечивает отсутствие прямого или косвенного влияния на здоровье населения и условия его проживания. Для отдельных веществ используются также ориентировочно безопасные уровни воздействия (ОБУВ). Гигиенические нормативы установлены более чем для 2 тыс. веществ. В России установлены 2 величины нормативов: относящиеся к средней концентрации за 24 часа – ПДК_СС и максимальная разовая концентрация за 20 мин. – ПДК _мр.. в большинстве стран мира существуют также среднегодовые и среднемесячные нормативы. Регулярный контроль за уровнем загрязнения атмосферного воздуха проводит Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет) на стационарных. Кроме стационарных постов контроля гидрометслужбы в городах могут находиться посты контроля центров Госсанэпиднадзора, муниципальных природоохранных служб и промышленно-санитарных лабораторий. Как считают эксперты ВОЗ, эти системы контроля атмосферного воздуха весьма несовершенны, процедуры обеспечения качества и контроля недостаточны, не ведется контроль за мелкодисперсными взвешенными  частицами, станции мониторинга не всегда расположены правильно и соответственно его результаты неадекватны для описания воздействия на население.

Степень опасности загрязнения атмосферного воздуха оценивается по 2-м классам веществ – канцерогенным веществам, которые способны вызывать злокачественные новообразования, и неканцерогенным веществам. Ряд канцерогенных веществ влияет и на наследственность, индуцируя генетические эффекты – увеличение частоты ряда генетически обусловленных заболеваний. Канцерогенные и генетические эффекты тесно взаимосвязаны и сопоставимы по величине. Вместе они образуют класс стохастических эффектов. (Стохастические эффекты — это вредные биологические эффекты излучения, не имеющие дозового порога возникновения. В соответствии с общепринятой консервативной радиобиологической гипотезой, любой сколь угодно малый уровень облучения обусловливает определенный риск возникновения стохастических эффектов. Стохастические эффекты — это вероятностные эффекты, возникающие при облучении, в основном, малыми дозами. Они делятся на соматико-стохастические (лейкозы и опухоли различной локализации), генетические (доминантные и рецессивные генные мутации и хромосомные аберрации) и тератогенные (умственная отсталость, другие уродства развития; возможен риск возникновения рака и генетических эффектов облучения плода).)

Неканцерогенные вещества вызывают широкий спектр нарушений состояния здоровья человека, которые можно рассматривать как разные формы проявлений токсических эффектов, регистрируемых на молекулярном, клеточном, тканевом, организменном или популяционном уровнях. Последние эффекты наблюдаются в виде повышенной заболеваемости и/или смертности. Постоянное воздействие загрязненного воздуха на здоровье населения, в конце концов, отражается в росте показателей заболеваемости и смертности. В первую очередь, это – увеличение хронических заболеваний органов дыхания и связанной с этими болезнями смертности, а также повышение смертности в результате различных сердечно-сосудистых болезней. В группу не канцерогенных загрязняющих веществ входят неспецифические, наиболее распространенные и повсеместно контролируемые вещества (взвешенные вещества, диоксиды азота и серы, оксид углерода и озон). Неспецифические загрязняющие вещества, как и некоторые другие вещества, обладающие раздражающим действием, влияют преимущественно на органы дыхания. Содержание этих веществ в атмосферном воздухе во многом определяет опасность загрязнения атмосферного воздуха в крупных городах России. В атмосферном воздухе ряда городов также присутствуют такие специфические неорганические вещества, как медь, ртуть, свинец, кадмий, сероводород, сероуглерод, фтористые и некоторые другие вещества.

Взвешенные вещества. Способность взвешенных частиц неблагоприятно влиять на здоровье человека была замечена еще многие столетия назад, но только исследованиями последних лет доказана серьезная угроза здоровью людей при воздействии взвешенных частиц. Так, достоверно установлена связь между уровнем взвешенных Частиц в атмосферном воздухе и увеличением суточной смертности. Взвешенные частицы представляют собой собирательное понятие, включающее твердые частицы, атмосферные аэрозоли, непосредственно поступающие в воздух, и те частицы, которые образуются в процессе превращения газов. Взвешенные частицы, возникающие в результате взаимодействия газов в атмосфере, носят название вторичных взвешенных частиц. Сжигание угля, нефти и бензина, приводит к образованию крупных взвешенных частиц (летучая зола); мелких частиц, вследствие конденсации материалов, испаряющихся при горении; и вторичных взвешенных частиц в результате атмосферных реакций оксидов серы и азота, первоначально поступающих в атмосферный воздух в виде газов.

Важнейшая химическая составляющая этих частиц: сульфаты, нитраты, ионы аммиака, органические аэрозоли, углерод, различные металлы и другие вещества. Размер частиц имеет первостепенное значение для описания их поведения и происхождения, химической композиции, а также процессов осаждения или времени пребывания в воздушной среде и распространения на территориях. Размер частиц в воздухе колеблется от 0.01 мкм до 100 мкм. Крупные частицы размером больше 10 мкм осаждаются быстрее и улавливаются, в основном, при очистке. Мельчайшие частицы от 0.01 мкм до 0.1 мкм определяются в большинстве случаев в небольшом количестве проб воздуха. Среди мелкой фракции частиц, которые накапливаются в воздухе и могут переноситься на большие расстояния, преобладают частицы размером от 0.1 до 2.5 мкм. Крупные частицы размером более 2.5 мкм в процессе гравитационного осаждения выпадают на землю, хотя ветром могут подниматься в воздух и обусловливать вторичное его загрязнение. Взвешенные частицы могут быть причиной биологического загрязнения воздуха, то есть содержать вредные микроорганизмы, включающие бактерии, вирусы и грибки. Первоначально считалось, что размер частиц не имеет существенного значения при изучении влияния взвешенных частиц на организм человека, однако дальнейшие исследования показали принципиальное отличие в механизмах воздействия частиц разных размеров и чем меньше их размер, тем глубже они проникают по воздухоносным путям и больше их опасность для здоровья.

В России влияние повышенных концентраций взвешенных частиц, содержащихся в атмосферном воздухе, испытывает более 70 млн.чел., т.е. каждый второй житель страны, причем более 2,4 млн. человек подвергаются воздействию высоких концентраций – более 300 мкг/м³ и 20 млн. человек – концентраций выше ПДК_сс, равной 150 мкг/м³. Для сравнения укажем, что в городах США воздействию общих взвешенных частиц, концентрация которых в воздухе составляет более 300 мкг/м³, подвергается более 2 млн. человек.

Рекомендуемые материалы

Влияние на здоровье. Влияние взвешенных частиц на здоровье проявляется широким спектром биологических эффектов — от увеличения частоты кашля и других симптомов со стороны верхних и нижних дыхательных путей, обострения бронхиальной астмы, увеличения частоты случаев бронхита до увеличения смертности от заболеваний органов дыхания и сердечнососудистых заболеваний. Многочисленные эпидемиологические исследования воздействия взвешенных частиц на заболеваемость органов дыхания людей позволили определить параметры дополнительного риска при хроническом и остром воздействии. Обращаемость или госпитализация по поводу заболеваний органов дыхания возрастает на 0,5% - 3,4% на каждые 10 мкг/м³ взвешенных частиц размером менее 10 микрон. Это особенно касается лиц старше 65 лет. Наиболее часто неблагоприятное хроническое воздействие взвешенных веществ оценивается по увеличению случаев общей смертности среди населения. Хроническое воздействие взвешенных частиц может приводить к увеличению случаев хронического и острого бронхита, как у детей, так и лиц старше 25 лет, увеличению числа случаев госпитализации по поводу заболеваний органов дыхания и сердечно-сосудистой системы, учащению приступов бронхиальной астмы. Во многих городах России с повышенным уровнем загрязнения атмосферного воздуха взвешенными частицами и другими "классическими" загрязняющими веществами действительно наблюдается повышенная заболеваемость детского населения (фарингиты, конъюнктивиты, бронхиты, бронхиальная астма и др.) а также изменения функции внешнего дыхания. Так, например, в районах г. Новокузнецка при среднегодовой концентрации взвешенных частиц 450 мкг/м³ обращаемость населения к врачу по сравнению с более "чистым" районом была выше по поводу заболеваний органов дыхания в 2,1 раза, в том числе респираторных аллергозов — в 4,2 - 5,6 раза. Число детей с различными хроническими заболеваниями выше в загрязненном городе Новокузнецке по сравнению с контрольным городом в 2,1 раза. Доказано также влияние атмосферного воздуха, загрязненного взвешенными частицами, на заболеваемость органов дыхания для взрослого населения (В.Д.Суржиков, 1994).

Диоксид азота. Основные источники выделения диоксида азота  металлургические производства, выхлопные газы автотранспорта, тепловые электростанции и различные отопительные установки. Оксид азота (NO) всегда сопутствует диоксиду азота и сочетание этих веществ принято называть оксидами азота и обозначать как NOx . Выброс диоксида азота от стационарных источников ежегодно сокращается, а от автомобильного транспорта постоянно растет. В результате резкого увеличения количества автомобилей за последние годы выбросы оксидов азота от автомобильного транспорта увеличились на 30 – 40 %. Наиболее высокие концентрации диоксида азота регистрируются в крупнейших городах, где вклад автомобильного транспорта в общий выброс диоксидов азота достигает 50 – 70 %. За последние годы концентрации диоксида азота в атмосферном воздухе городов России увеличились более чем на 20%. В городах России с повышенным уровнем загрязнения атмосферного воздуха диоксидом азота проживает до 6 млн. человек, то есть примерно 6% горожан, в том числе 3,6 млн чел. при воздействии концентрации от 60 – 70 мкг/м³ и 2 млн. чел. – при концентрациях от 70 до 120 мкг/м³. Близкие к этим данным приводят исследователи США, где при подобном уровне загрязнения проживает 9 млн. человек [Данные Американского торакального общества, цит. по Bernard et al,, 2001].

Влияние на здоровье. Диоксид азота обладает раздражающим действием на слизистые оболочки и органы дыхания. При очень высоких концентрациях, которые наблюдаются лишь при серьезных авариях на промышленных предприятиях, воздействие  может привести к незамедлительному и тяжелому поражению легких. Эффекты на здоровье могут также проявляться и при значительно более низких концентрациях данного загрязнителя, которые реально наблюдаются в городах. Длительное воздействие повышенных концентраций диоксида азота вызывает широкий спектр ответных реакций организма, в первую очередь, со стороны респираторной системы, особенно у восприимчивой части населения, например, у астматиков. Небольшие статистические значимые изменения функции легких регистрируются у лиц с бронхиальной астмой после 30 мин. воздействия  концентраций 380 – 560 мкг/м³.

В эпидемиологических исследованиях установлены характерные причинно-следственные связи между уровнями этого вещества в воздухе и наблюдающимися неблагоприятными эффектами. Вероятностная оценка влияния на здоровье при воздействии диоксида азота проводится по следующим эффектам: заболеваемость органов дыхания у детей; увеличение частоты симптомов со стороны верхних дыхательных путей у детей; увеличение продолжительности периодов обострения заболеваний верхних дыхательных путей; увеличение частоты заболеваний нижних дыхательных путей.

Таблица 2

Критерии оценки хронического воздействия диоксида азота

 (Г.Г.Онищенко и соавт., 2002)

В таблице 2 приведены критерии, согласно которым оценивается прирост случаев неблагоприятных эффектов от воздействия диоксида азота.

С учетом приведенных в таблице 2 критериев, можно прогнозировать, что среди 3,6 млн. человек, подвергающихся воздействию диоксида азота в концентрациях до 70 мкг/м³, будет наблюдаться, как минимум, 20%-ое увеличение частоты заболеваний нижних дыхательных путей и 11%-ое увеличение частоты появления симптомов со стороны верхних дыхательных путей у детей. В то же время,  у 2 млн. жителей России, которые подвергаются влиянию наиболее высоких уровней диоксида азота до 120 мкг/м³, аналогичные неблагоприятные эффекты могут возрастать соответственно более чем на 50% и 30%. Среди детей, проживающего вблизи автомагистралей с интенсивным движением в г. Москве, воздействие диоксида азота может быть причиной двукратного увеличения частоты заболеваний нижних дыхательных путей (СИ. Авалиани, К.А. Буштуева и др., 2002).

Диоксид серы по массе выбросов занимает ведущее место среди других загрязнителей воздуха. Это вещество поступает в воздух при сжигании топлива на ТЭС, в котельных, печках, с выбросами металлургических, горнодобывающих и других производств, дизельных двигателей.

Влияние на здоровье. Диоксид серы обладает выраженным раздражающим действием, сочетающимся с резким неприятным запахом. Поражает, в первую очередь, органы дыхания, глаза, центральную нервную систему, кожу, угнетает окислительные процессы. Всасывание диоксида серы начинается сразу после контакта этого вещества со слизистыми полости носа и глотки. Вероятностная оценка вредных эффектов от воздействия диоксида серы может осуществляться по таким показателям, как увеличение общей смертности, смертности от сердечно-сосудистых и респираторных заболеваний, увеличение числа приступов астмы у астматиков, увеличение госпитализации или обращаемости за скорой медицинской помощью по поводу респираторных заболеваний лиц в возрасте 65 лет и старше. Вторичный продукт присутствия этого вещества в воздухе – серная кислота оказывает влияние, в основном, на органы дыхания. Воздействие диоксида серы (до 3-х дней) приводит к возрастанию показателя общей смертности на 0,6% при увеличении его среднесуточной концентрации на 10 мкг/м³. Смертность от сердечно-сосудистых заболеваний и заболеваний органов дыхания возрастает еще в большей степени (до 0,9% на каждые 10 мкг/м³ диоксида серы). Увеличение же случаев госпитализации или обращаемости за скорой медицинской помощью по поводу респираторных заболеваний лиц в возрасте 65 лет и более оценивается из расчета 0,5% на каждые 10 мкг/м³ диоксида серы [Основы оценки риска , 2002]. В тех городах, где содержание диоксида серы в атмосферном воздухе превышает нормативные уровни, с учетом вышеприведенных критериев оценки эффектов острого воздействия этого вещества, можно ожидать, например, увеличение дополнительных случаев смертности над фоном до 2 — 3%.

Оксид углерода. Это вещество по массе выбросов занимает третье место после взвешенных веществ и диоксида серы. По нашим ориентировочным оценкам, в городах с содержанием оксида углерода в атмосферном воздухе 3,1 – 6,0 мкг/м³ проживает до 4,7 млн. человек. Действие высоких концентраций оксида углерода приводит к острому отравлению, при хроническом воздействии наблюдается увеличение содержания в крови карбоксигемоглобина, изменение психомоторных реакций у детей и в последнее время появились сведения о негативном воздействии этого вещества на репродуктивное здоровье женщин.. Хроническое воздействие оксида углерода ведет к увеличению частоты госпитализаций и/или обращаемости по поводу заболеваний сердца лицами старше 65 лет и учащению приступов стенокардии у некурящих больных.

Ориентировочная численность населения России, проживающего на территориях с повышенным уровнем загрязнения атмосферного воздуха. На основе данных об уровнях загрязнения атмосферного воздуха различными веществами в более чем 100 городах России определена ориентировочная численность населения, находящегося на загрязненных территориях (рис.2). Наиболее многочисленная группа населения в 15 млн. человек подвергается воздействию повышенных (более 150 мкг/м³) концентраций взвешенных веществ; второе место по масштабу популяционного воздействия занимает бенз(а)пирен – 14 млн. чел. Повышенное содержание в атмосферном воздухе взвешенных веществ может привести к некоторому увеличению смертности населения (главным образом, от болезней органов дыхания), а загрязнение атмосферного воздуха бенз(а)пиреном определяет высокую канцерогенную опасность атмосферного воздуха в 24 городах, где расположены алюминиевые и/или сталеплавильные производства, и в 30 городах с нефтеперерабатывающими заводами и крупными ТЭЦ. Третье место занимает фенол – 10,4 млн. чел.; четвертое место – диоксиды азота (5,6 млн. чел.) и пятое место занимает фтористый водород (города с алюминиевыми заводами). До 5,1 млн. человек проживает в городах, где расположены производства искусственных волокон и повышено в воздухе содержание сероуглерода.

От 3 до 4 млн. чел. проживает в городах с повышенным содержанием в воздухе аммиака и стирола. Значительное число жителей (более 1 млн. чел.) подвержено также воздействию повышенных концентраций бензола, свинца, оксида азота, сероводорода и меркаптана. Повышенные концентрации высокотоксичных тяжелых металлов, мышьяка и винилхлорида присутствуют в атмосферном воздухе нескольких городов, где также проживает несколько миллионов человек.

Рис.2. Ориентировочная численность населения, проживающего на территориях с повышенным уровнем загрязнения атмосферного воздуха некоторыми вредными веществами (Ревич Б.А., Быков А.А., 1998)

 Таблица3

Расчеты степени риска смерти от загрязнения атмосферного воздуха (Ревич Б.А., Быков А.А., 1998)

Ориентировочные расчеты риска смерти от ряда загрязняющих веществ на уровне их фактических концентраций, содержащихся в атмосферном воздухе городов России, представлены в табл.3.

Загрязнение атмосферного воздуха в целом по городам России является причиной примерно 40 тыс. дополнительных смертей (Б.А.Ревич, А.А.Быков, 1998, Е.Е.Ковалев, 1999). Эти данные близки к результатам исследований воздействия на здоровье населения загрязненного воздуха в Западной Европе, в частности, Австрии, Франции и Швейцарии, В этих странах загрязнение воздуха является ответственным за 6% (40,000 дополнительных случаев) общей смертности в год. При этом около половины всех случаев дополнительной смертности обусловлено за счет выбросов автотранспорта.