Показатели риска и вреда здоровью населения в системе новых механизмов мониторинга и управления качеством воздуха

Введение. Загрязненный атмосферный воздух крупных городов страны был и остается важным фактором риска для здоровья населения. Данное положение доказано многочисленными отечественными и зарубежными исследованиями [1–7]. Растет понимание того, что загрязнение атмосферы влияет на медико-демографические показатели – смертность, заболеваемость и продолжительность жизни населения [5][6], а в ряде случаев является причиной повышенной социальной напряженности и снижения привлекательности города как места постоянного жительства [7].

Улучшение качества воздуха на селитебных территориях достигается комплексом регулирующих действий: модернизацией промышленных предприятий с переходом на наилучшие достижимые технологии; совершенствованием автотранспортных средств и моторного топлива; оптимизацией транспортных схем городов; применением новых архитектурно-планировочных решений и т. п. Однако на текущий момент установление допустимых выбросов для хозяйствующих субъектов с императивным требованием достижения установленных уровней воздействия остается в России одним из наиболее применяемых инструментов.

Вступление 01.11.2019 в силу Федерального закона Российской Федерации № 195-ФЗ «О проведении эксперимента по квотированию выбросов загрязняющих веществ…»¹ и реализация федерального проекта «Чистый воздух» национального проекта «Экология» сделало возможным научное обоснование и одновременно апробацию на практике новых инструментов управления качеством атмосферного воздуха.

Задача квотирования как механизма регулирования выбросов – получить значимое сокращение выбросов приоритетных опасных веществ в атмосферу городов с высокими и очень высокими уровнями загрязнения воздуха. Впервые в практике определения допустимых выбросов на законодательном уровне определено, что регулированию подлежат примеси, выбросы которых не только влияют на превышение гигиенических нормативов качества атмосферного воздуха, но и «создают риски для здоровья человека» (статья 3 Федерального закона № 195-ФЗ).

Включение процедуры оценки риска для здоровья в задачу управления качеством воздуха в полной мере соответствует лучшей мировой практике, которая на сегодня закреплена в документе Всемирной организации здравоохранения «Оценка риска для здоровья от загрязнения воздуха. Общие принципы»² и применяется в ряде стран [8][9]. Инструмент, несомненно, обеспечивает большую адресность управляющих действий и оптимизацию финансовых затрат на достижение основных целей управления.

В течение 2019–2021 гг. оценка аэрогенного риска для здоровья была выполнена рядом научных организаций Роспотребнадзора в городах, вошедших в федеральный проект (Братск, Красноярск Липецк, Магнитогорск, Медногорск, Нижний Тагил, Новокузнецк, Норильск, Омск, Челябинск, Череповец, Чита) [10–12]. Накоплен определенный опыт в оценке риска для задач квотирования, выявлен ряд проблем в его использовании и одновременно определены перспективы совершенствования.

Параллельно с интеграцией методологии оценки риска в задачи управления качеством воздуха развивается и научное направление, связанное с оценкой и доказательством вреда здоровью при воздействии внешнесредовых факторов [13][14]. Вред рассматривается как реализованный риск, как событие совершившееся (в отличие от риска, который являет собой вероятностную величину). Сопряжение исследований риска и вреда здоровью формирует новое знание о зависимостях в системе «среда – здоровье», позволяет корректировать управляющие действия по обеспечению безопасности и санитарно-эпидемиологического благополучия населения. При этом создается система аргументов и требований к определенным хозяйствующим субъектам по разработке и проведению мероприятий по защите среды обитания и здоровья населения. Такими аргументами являются: идентификация и количественное определение в биологических средах и тканях человека маркеров экспозиции и маркеров ответов на определенные виды воздействия; достоверно повышенная частота заболеваний, патогенетически связанных с фактором риска, неспецифичность течения этого заболевания у группы лиц из зон воздействия и т. п. [15][16].

В целом представляется, что современный этап трансформации правил и порядка управления качеством воздуха, в том числе через реализацию федерального проекта «Чистый воздух», крайнеудачен для построения системы сопряжения расчетов рассеивания, инструментальных измерений, оценки риска и вреда здоровью. Такая система могла бы рассматриваться как надежная информационная основа для выработки оптимальных решений по кардинальному улучшению качества воздуха и здоровья населения на проблемных территориях.

Цель настоящего исследования состояла в обобщении опыта применения процедуры оценки риска и вреда здоровью в системе новых механизмов мониторинга и управления качеством воздуха.

Материалы и методы. В качестве исходной информации об источниках рисков во всех городах проекта использовали сводные базы данных параметров стационарных и передвижных источников выбросов, переданные Министерством природных ресурсов и экологии в адрес Роспотребнадзора. Базы данных по каждому городу были максимально полными. Так, базы данных содержали параметры 1627 источников в г. Братске (суммарный выброс порядка 127,2 тыс. тонн/год), 6,4 тыс. источников в г. Красноярске (190,0 тыс. тонн/год); 2145 источников в г. Норильске (1900 тыс. тонн/год) и т. д.³ Расчеты приземных концентраций, формируемые выбросами предприятий, автотранспорта, автономных источников теплоснабжения, выполняли с помощью унифицированной программы расчета загрязнения атмосферы «Эколог-Город» 4.60.1 с блоком расчета «Средние». Программы реализуют методы атмосферной диффузии, утвержденные к применению в Российской Федерации⁴ . Метеофайлы для определения среднегодовых концентраций примесей поступали по запросу из Главной геофизической обсерватории им. Воейкова.

По каждому городу был проведен сбор исходной картографической информации в векторном формате. На цифровых картах были атрибутированы жилые здания, улично-дорожная сеть, промышленные площадки, водные объекты.

В ряде городов расчеты риска выполняли в реперных точках и/или по регулярной сетке (Липецк, Омск, Медногорск, Челябинск, Нижний Тагил). В Братске, Красноярске, Чите, Норильске расчет приземных концентраций загрязняющих веществ проводили в точках, соответствующих геометрическим центрам жилых строений. Выбранный подход несколько осложнял стадию ввода данных для расчета, однако давал целый ряд преимуществ: обеспечивал максимально полный учет воздействия на население, позволял устранить попадание точек на промышленные площадки, дороги, водные объекты и повысить корректность оценок воздействия; допускал возможность оценивать риск даже в зонах с минимальной плотностью застройки.

В каждой расчетной точке во всех городах были определены максимальные разовые и среднегодовые концентрации загрязняющих веществ и не менее 20 наибольших вкладов отдельных источников в каждую из концентраций.

Расчет показателей риска проводили в соответствии с Р 2.1.10.1920–04 «Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду»⁵ с учетом актуальных данных о референтных уровнях воздействия и критических органах и системах. Оценку риска выполняли путем последовательной реализации всех необходимых этапов: идентификация опасности, оценка экспозиции, выбор зависимостей «экспозиция – ответ», характеристика риска.

Канцерогенный риск для здоровья выражали через величины риска при условии пожизненной экспозиции. Неприемлемым считали риск выше 1 × 10–4. Канцерогенный риск выше 1 × 10–3 характеризовали как неприемлемый, высокий.

Неканцерогенный риск для здоровья выражали через коэффициенты и индексы опасности при остром и хроническом воздействии. Индекс опаcности (hazard index, HI) в отношении отдельных поражаемых органов и систем при HI > 3,0 рассматривали как неприемлемый. При уровне HI от 3,0 до 6,0 риск определяли как настораживающий; при уровне HI > 6,0 – как высокий⁶ . По результатам оценки риска формировали перечень приоритетных примесей, оказывающих наибольшее негативное влияние на здоровье населения. Приоритетные примеси рекомендовали для задач квотирования, экологического и социально-гигиенического мониторинга.

К приоритетным относили примеси, которые: а) по данным расчетов рассеивания формировали приземные концентрации выше ПДКм.р. (при расчете кратковременного воздействия экспозиции на неблагоприятные метеорологические условия) и/или выше ПДКс.г.; б) характеризовались индивидуальными коэффициентами опасности (HQ) > 1,0; в) входили в список примесей, формирующих в сумме более 95 % неприемлемого риска для здоровья в отношении критических органов или систем.

Вклад отдельного объекта (предприятия, автотранспорта, автономного источника теплоснабжения) в показатель риска определяли как взвешенное среднее вкладов предприятия во всех расчетных точках на территории.

Интегральную оценку вкладов отдельных объектов в показатели риска здоровью населения для города в целом проводили через взвешенное осреднение по всем точкам. Расчет интегрального вклада объектов в индекс опасности проводили только для зон неприемлемого риска отдельно длякаждого критического органа или системы. По результатам оценки вкладов определяли приоритетные объекты, формирующие неприемлемые риски для здоровья населения как в целом по городу, так и в локальных зонах неприемлемого риска.

Расчет риска верифицировали данными углубленных медико-биологических исследований (порядка 2 тыс. химических, иммунологических, клинических анализов), выполненных в период 2020–2022 гг. в городах – участниках проекта. Исследовали состояние здоровья более 1,2 тыс. человек, постоянно проживающих в зонах влияния объектов горнодобывающей и химической промышленности и на территориях сравнения (вне зон влияния промышленных источников выбросов).

Основные результаты. Во всех исследованных городах были выявлены уровни аэрогенного риска того или иного вида, которые характеризовались как неприемлемые. В качестве примера в табл. 1 приведены результаты оценки канцерогенного и неканцерогенного риска нарушения функций ряда критических органов и систем в 6 из 12 городов федерального проекта.

Из приведенных данных видно, что специфика загрязнения города определяет и спектр нарушений здоровья, и уровни риска. При этом в Челябинске и Нижнем Тагиле пожизненный канцерогенный риск достигал в отдельных микрорайонах города уровня, превышающего 1,0 × 10–3 (риск высокий), что по международной классификации неприемлемо не только для населения, но даже для работающих лиц.

Кроме приведенных в таблице поражаемых органов и систем в отдельных городах зафиксирован неприемлемый хронический риск в отношении болезней костно-мышечной системы (Братск, Красноярск – риск в отдельных зонах до 8,2 HI); системных нарушений (Братск, HImax = 5,8) и т. п. Установлены неприемлемые уровни риска и при кратковременном (остром) воздействии. Так, в Череповце отмечены острые риски на уровне выше HI = 3,0 в отношении иммунной системы, развития потомства, крови. В Братске острый риск системных нарушений достигал величины 27,4 HI. В Красноярске острые риски фиксировали в отношении болезней органов дыхания (до 9,3 HI), системных нарушений (до 7,8 HI); болезней крови (до 23,3 HI); иммунной системы (до 24,2 HI) и т. п.

Определено, что в зонах неприемлемого риска проживает от 6,0 % (г. Череповец) до 100 % населения (г. Норильск). В целом в 12 городах, включенных в федеральный проект, в зонах того или иного риска для здоровья проживает почти 2 млн человек.

Полученные данные являются неоспоримым свидетельством необходимости совершенствования системы управления качеством воздуха на территории и активизации действий по минимизации негативного воздействия на население.

На всех территориях были определены опасные химические компоненты выбросов, которые вносили наибольшие вклады в неприемлемый риск и рассматривались как приоритеты для первоочередного квотирования. Примеры перечня опасных (приоритетных) примесей приведены в табл. 2.

В целом по городам прослеживается общая тенденция – диоксид азота и сумма пылей вошли в список приоритетов на всех территориях. Выражена также значимость сокращения выбросов металлов (соединений никеля, меди, хрома). Кроме указанных в таблице веществ на каждой территории выделено от 5 до 20 «индивидуальных» приоритетов – примесей, характерных для данной территории и отражающих специфику городских промышленных или иных объектов.

В исследованиях были определены приоритетные хозяйствующими объекты и/или объекты инфраструктуры, которые вносили основные вклады в неприемлемые уровни воздействия на население. Среди таких объектов: ПАО «Северсталь», «Вагоноремонтная компания» (г. Череповец); АО «РУСАЛ Красноярский алюминиевый завод», ТЭЦ-3 и ТЭЦ-2 (г. Красноярск); ПАО «РУСАЛБратск», Филиал АО «Группа “Илим”», ТЭЦ-6 и ТЭЦ-7 (г. Братск); ООО «Челябинский завод по производству коксохимической продукции», ПАО «Челябинский металлургический комбинат», ПАО «Фортум», ТЭЦ-1, ПАО «Челябинский трубопрокатный завод», (г. Челябинск); ЗФ ПАО «ГМК “Норильский никель”» (г. Норильск); АО «ЕВРАЗ НТМК», АО «НПК “Уралвагонзавод”», ОАО «Высокогорский ГОК», ПАО «Уралхимпласт» (г. Нижний Тагил) и другие.

Во всех городах транспорт определен как существенный источник рисков для здоровья населения. В городах восточной части страны, где энергетика ориентирована на твердое топливо и в жилой застройке высока доля частного сектора (Красноярск, Братск, Чита), автономные источники теплоснабжения также рассматриваются как локальные приоритеты.

Обсуждение. На основании результатов оценки риска даны рекомендации по совершенствованиюпрограмм социально-гигиенического мониторинга и определены векторы нормирования (квотирования) выбросов. Рекомендации заключались в корректировке программ наблюдений за качеством воздуха с обязательным включением в них примесей, которые были определены как приоритеты. Кроме этого, указывалось на целесообразность проведения натурных исследований в полном объеме: не менее 75 суточных или 300 разовых измерений в течение года для корректных оценок риска, в том числе при анализе эффективности и результативности воздухоохранных мероприятий.

В ходе исследований были выявлены проблемы, которые предполагают дальнейшее развитие и совершенствование всей системы оценки риска для задач управления в форматах новых механизмов.

Так, было сделано предположение о существенной недооценке рисков для здоровья на ряде территорий. Предположение было вызвано значительными расхождениями между результатами расчетов рассеивания и данными инструментальных измерений на постах Росгидромета и постах социально-гигиенического мониторинга Роспотребнадзора. По таким веществам, как бенз(а) пирен, бензол, формальдегид, тяжелые металлы (медь, хром, никель), расчетные величины нередко были существенно ниже фактически измеряемых. В целом ситуация подчеркивает важность повышения качества инвентаризации источников выбросов на территории, а также пересмотра и/или разработок методик определения состава и масс выбросов с учетом современных технологий и применяемых материалов.

Недооценка риска связана и с отсутствием полной и корректной информации о компонентном и дисперсном составе пылевой фракции выбросов. Результаты измерения мелкодисперсных пылей (РМ10, РМ2,5) свидетельствовали о значимом вкладе этих веществ в риск для здоровья населения (табл. 3).

Вместе с тем отсутствие данных о частицах размером менее 10 мкм в выбросах предприятий делает информацию о загрязнении невостребованной в задачах управления. Последнее свидетельствует о необходимости принципиального изменения подходов к контролю и нормированию пылевых выбросов в целом и мелкодисперсных фракций в частности.

В ходе исследования была актуализирована проблема сопряженного анализа качества воздухаи величин установленного риска для здоровья с фактическими показателями заболеваемости населения и/или результатами специальных углубленных медико-биологических исследований. Данное положение объясняется несколькими причинами. Во-первых, на текущий момент оценка неканцерогенного риска по показателям индекса опасности не дает возможности получить количественные параметры популяционного риска, т. е. определить долю заболеваний, ассоциированных с факторами аэрогенного риска, в общей заболеваемости населения. Во-вторых, крайне востребованной является задача доказательного выделения зон и уровней ответственности конкретных хозяйствующих субъектов в риски для здоровья.

Инструменты и способы формирования доказательной базы ассоциированности заболеваний с качеством воздуха отрабатываются. Накапливаются данные о маркерах экспозиции и маркерах ответа, которые позволяют убедительно демонстрировать негативное воздействие конкретных загрязнителей и выполнять количественные оценки реального вреда здоровью [17–21].

В качестве примера в табл. 4 приведены результаты количественного определения ряда химических примесей в крови детей, постоянно проживающих в зоне влияния крупного промышленного узла с предприятиями горно-перерабатывающего и химического профилей. В качестве энергетического сырья предприятия используют твердое топливо. Характерными, маркерными для промузла являются выбросы бен(а) пирена, марганца, алюминия. Именно данные примеси были зарегистрированы в биосредах экспонированных детей на уровнях, достоверно более высоких, чем в группе сравнения. Дети из группы сравнения постоянно проживали на территории вне зон влияния промышленных объектов. Прочие показатели (половозрастные, социально-экономические, климатические и др.) были сопоставимы в обеих группах.

Приведенные данные – только одно из звеньев системы установления вреда. Цепочка доказательств предполагает направленные исследования, включающие функциональные тесты, общие клинические, биохимические, иммунологические исследования, а также глубокую математическую обработку данных с выявлением достоверных связей уровней экспозиции с различными показателями состояния здоровья и/или их комплексом.

Анализ комплекса нарушений выполняется в сопряжении с результатами врачебных осмотров и историей заболеваний ребенка. Таким образом выстраивается вся система элементов доказательной базы, которая позволяет оценить вклад заболеваний, ассоциированных с загрязнением воздуха, в общую заболеваемости населения.

В ряде случаев использование эпидемиологических методов и углубленных медико-биологических исследований позволяет выявить факторы аэрогенного риска, которые не определяются как приоритеты на стадии расчетной оценки [21][22].

Накопленный опыт и выявленные проблемы позволили предложить принципиальную схему (алгоритм) включения оценки риска и показателей вреда здоровья в систему управления качеством воздуха, которая приведена на рисунке.

Отдельными элементами алгоритма являются: сопряженный анализ расчетных и натурных данных для повышения корректности и надежности оценки риска; верификация и уточнение результатов оценки риска, перечней приоритетных веществ и приоритетных объектов по итогам данных эпидемиологических и/или углубленных специальных медико-биологических исследований. Важной составляющей алгоритма является оценка остаточного риска после проведения природоохранных мероприятий, а также верификация результативности предпринятых мер данными о динамике изменения показателей состоянии здоровья населения, особенно в импактных зонах – зонах влияния объектов, на которых выполнялись мероприятия.

Несомненно, результаты, получаемые при сопряженном анализе риска и вреда здоровьюмогут существенно повысить адекватность принимаемых решений на всех уровнях (объектовом, муниципальном, региональном). Такой анализ позволяет избежать ситуаций, когда завышение, переоценка рисков ведет к необоснованным затратам на воздухоохранные мероприятия, а недооценка риска – к отсутствию ожидаемых позитивных эффектов со стороны здоровья населения при реализации проекта.

Представляется важным и этап, который по итогам анализа результативности и эффективности мероприятий предполагает выводы и о целесообразности и обоснованности компенсационных мероприятий, в том числе медико-профилактического характера, которые могли бы обеспечивать защиту населения до момента достижения уровней приемлемого риска или отсутствия регистрации случаев причинения вреда здоровью.

Выводы

1. Новые подходы к нормированию выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух являют собой важный шаг в сторону учета показателей здоровья человека при ограничении негативного воздействия источников выбросов в воздух. Основная позитивная инновация – применение методологии оценки риска при выборе приоритетных веществ и обосновании приори тетных объектов для последующего квотирования выбросов.

2. Накопленный опыт свидетельствует о необходимости повышения требований к качеству инвентаризации источников выбросов. Представляется целесообразным совершенствование учета твердых компонент выбросов с выделением мелкодисперсных фракций РМ10, РМ2,5 как наиболее опасной части пыли. Все это позволит сделать оценку риска более надежной и адекватной реальной ситуации.

3. Крайне существенными элементом системы управления качеством воздуха является сопряженный анализ результатов расчетов рассеивания и данных инструментальных измерений на территории с ориентацией программ мониторинга на приоритетные факторы и одновременно учет данных измерений при оценке корректности ведомостей инвентаризаций предприятий.

4. Обязательным элементом системы управления качеством воздуха представляется оценка остаточного риска после выполнения как отдельных природоохранных мероприятий, так и комплексных планов в целом. 5. Оценка исходного уровня риска и достижение приемлемого риска должны подкрепляться эпидемиологическими данными на территории и результатами углубленных медико-биологических исследований, цель которых – формирование надежной доказательной базы отсутствия или сохранения вреда здоровью населения в условиях сокращения выбросов до целевого уровня, установленного экологическими нормами. 6. В целом применение в задачах управления качеством воздуха комплекса процедур оценки риска и вреда здоровью обеспечивает адекватность программ мониторинга реальной ситуации, повышает адресность и корректность принимаемых управляющих действий и гарантирует оптимальное достижение основной цели управления – сохранения здоровья населения, безопасности и комфортности среды обитания.