Опыт обоснования и результаты мониторинга приоритетных веществ, загрязняющих атмосферный воздух г. Норильска (в рамках федерального проекта «Чистый воздух»)

Введение. Одной из серьезных угроз для здоровья человека, оказывающих влияние на формирование повышенного уровня заболеваемости и смертности населения, является длительное, многокомпонентное загрязнение атмосферного воздуха селитебных территорий [1–5]. По оценкам экспертов ВОЗ, воздействие загрязненного воздуха ежегодно является причиной преждевременной смерти 7 миллионов человек, что приводит к потере миллионов лет здоровой жизни^{1 2}. Федеральный проект «Чистый воздух» национального проекта «Экология» (далее – Проект) имеет целью кардинальное улучшение качества жизни населения через сокращение объема вредных выбросов в крупных промышленных центрах, уменьшение количества городов с высоким и очень высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха, снижение совокупного объема выбросов опасных загрязняющих веществ³ . Уровни воздействия в рамках федерального проекта и эксперимента по квотированию выбросов определяются по результатам оценки риска для здоровья, выполняемой в соответствии с методическим документами Роспотребнадзора⁴ . Предполагается, что в результате реализации мероприятий Проекта в 2024 году в 12 городах-участниках выбросы опасных загрязняющих веществ, по которым регистрируются превышения гигиенических нормативов и которые оказывают наибольшее негативное воздействие на окружающую среду и здоровье человека, снизятся не менее чем на 20 % от уровня 2017 года.

В качестве одной из методических задач Проекта является научное обоснование перечня этих опасных веществ. Сокращение выбросов именно опасных, «приоритетных» веществ должно обеспечить наибольший социально значимый эффект – сохранение здоровья населения городов [6][7].Предполагается, что акцент на приоритетных загрязнителях обеспечит оптимизацию финансовых и временных затрат хозяйствующих субъектов и органов власти. Задача тем более важна, что медико-демографические проблемы в городах с загрязненным воздухом стоят крайне остро [8–10].

Необходимо отметить, что в соответствии с действующими нормативными документами обоснование приоритетных веществ предусмотрено исключительно на базе сводных расчетов. Формирование максимально полных баз данных об источниках выбросов на территории и выполнение сводных расчетов рассеивания выбросов в целом по городу – важный и высокоинформативный инструмент получения данных о санитарно-гигиенической ситуации на территории. Перспективы применения такого инструментария самые широкие [11–13]. Вместе с тем представлялось важным не только обосновать приоритетные вещества, но и подтвердить правильность выбора результатами измерений этих веществ в рамках проведения социально-гигиенического мониторинга.

В качестве объекта исследования был выбран г. Норильск – один из городов, вошедших в проект, характеризующийся наибольшими массами выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух и неблагополучной санитарно-эпидемиологической ситуацией [14–18].

Целью исследования явилось обоснование выбора и анализ результатов мониторинга приоритетных веществ, загрязняющих атмосферный воздух г. Норильска (ФП «Чистый воздух»).

Материалы и методы. Исходной информацией для оценки рисков для здоровья населения г. Норильска, связанных с загрязнением атмосферного воздуха, явились сводные базы данных стационарных и передвижных источников выбросов, переданные письмом Минприроды в адрес Роспотребнадзора 5 ноября 2020 г. в виде электронного банка данных в формате унифицированной программы расчета загрязнения атмосферы «Эколог». Переданные базы данных содержали записи о 1196 организованных и 774 неорганизованных источниках 110 предприятий и организаций и 175 участках улично-дорожной сети города. В атмосферу города ежегодно поступает порядка 1900 тыс. тонн загрязняющих веществ. Определение экспозиции для оценки риска выполнялось на основе результатов расчета рассеивания выбросов с применением программы УПРЗА «Эколог-Город» 4.60.1 с блоком расчета «Средние», реализующих утвержденные в Российской Федерации методы моделирования диффузии выбросов в атмосфере.

Все результаты оценки экспозиции и рисков для здоровья выполнялись в привязке к векторной карте-схеме г. Норильска с применением лицензионной геоинформационной системы ArcView 3.2 и ArcGIS 9.3.1. На векторной карте были атрибутированы жилые здания, улично-дорожная сеть, промышленные площадки, водные объекты. Расчетные точки для оценки экспозиции располагали в геометрических центрах 1105 жилых строений (в соответствии с данными векторной карты города). В оценку риска были включены 30 газообразных примесей и все виды выбрасываемых твердых компонентов (пылей).

К приоритетным относили химические вещества, которые в сумме формировали не менее 95 % неприемлемого канцерогенного и/или неканцерогенного риска (с учетом порядка убывания вклада) в отношении критических органов или систем хотя бы в одной расчетной точке города. Пожизненный индивидуальный канцерогенный риск и хронический неканцерогенный риск оценивали в соответствии с действующим методическим документом⁵ . Допустимым принимали канцерогенный риск на уровне 1 × 10–4; неканцерогенный, выраженный через индекс опасности (hazards index, HI), – равным 3.0. Целевые уровни риска принимали соответственно на уровне 10–6 и HI = 1.

Параллельно учитывали результаты инструментальных наблюдений за уровнем загрязнения атмосферного воздуха г. Норильска за 2020–2021 гг. по 20 веществам, выполненных Филиалом ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Красноярском крае» в г. Норильске по полной программе (не менее 300 разовых или 75 суточных наблюдений в течение года).

Результаты. Для оценки экспозиции были определены расчетные приземные концентрации загрязняющих веществ. В качестве примера в таблице 1 приведены данные по содержанию в воздухе канцерогенных примесей, полученные в результате сводных расчетов и соответствующие экспозиции уровни канцерогенного риска для здоровья.

По результатам расчетов неприемлемого канцерогенного риска не установлено. Пожизненный канцерогенный риск, превышающий пренебрежимо малый уровень (менее 1 × 10–6), формировался для жителей южной части Центрального района и практически на всей территории района Талнах (население под воздействием порядка 1,8 тысячи человек). Наибольший вклад в канцерогенный риск вносили свинец и его соединения, углерод, (сажа), хром и его соединения, формальдегид, бензол, эпоксиэтан.

Вместе с тем неприемлемый неканцерогенный, в том числе высокий, уровень риска для здоровья жителей города регистрируются на всей территории города, во всех ее административных образованиях: в Центральном районе, жилом районе Оганер, районах Талнах и Кайеркан. Под негативным воздействием находится все население города – порядка 181,8 тыс. человек. Риски формируются как при кратковременном, так и при длительном воздействии атмосферных загрязнений.

По данным расчетов при кратковременном (20–30-минутном) ингаляционном воздействии химических веществ, содержащихся в атмосферном воздухе Норильска, на территории жилой застройки формируются неприемлемые риски в отношении: нарушений функций органов дыхания (риски характеризуются как настораживающие или высокие до HI = 13,2); нарушений функций иммунной системы (HI составляет 14,05 в среднем по городу, в Центральном районе уровни риска достигают параметров 29,6HI; в районе Кайеркан – 27.1HI; в районе Оганера – 11,5HI, в районе Кайеркана – 10,3). Настораживающие уровни риска (HI от 3,1 до 6,0) формируются в отношении системных нарушений здоровья, развития потомства, болезней крови.

На всей территории жилой застройки города формируются неприемлемые хронические риски в отношении функций органов дыхания. Уровни риска характеризуются индексами опасности в диапазоне от 3,35 до 42,24 HI, оцениваются как «высокие». Наиболее высоким уровням хронического риска (риски от 30 до 40 HI) подвержены жители северной и северо-восточной частей Центрального района города.

Примеры оценки вкладов отдельных примесей в недопустимые риски здоровью для задач определения приоритетных (опасных) примесей приведены в табл. 2 и 3.

По критериям риска для здоровья жителей был сформирован перечень приоритетных (опасных) веществ: азота диоксид, азота оксид; серы диоксид; взвешенные вещества (сумма пылей); серная кислота (по молекуле H2 SO4 ); углерода оксид; меди оксид (в пересчете на медь); соединения никеля; свинец и его соединения; бензол. Вещества были включены в программы мониторинга и инструментального контроля на территории городаВыбросы данных веществ рассматривались как подлежащие первоочередному нормированию и реализации мероприятий по существенному сокращению.

Обобщенные результаты инструментальных измерений приоритетных веществ в атмосферном воздухе Норильска в рамках программ социально-гигиенического мониторинга за 2020–2021 гг. приведены в табл. 4.

Как видно из представленных данных, из 10 примесей, которые по расчетам рассеивания были определены как приоритетные (опасные), 6 примесей регистрировались в атмосферном воздухе инструментальными методами, в том числе на уровнях выше гигиенических нормативов (разовых, среднесуточных или тех и других). Выбор примесей как опасных, приоритетных, требующих первоочередного снижения подтверждался данными результатов мониторинга.

Более того, фактически измеренные концентрации таких примесей, как диоксид серы, взвешенные вещества, соединения меди и никеля, в ряде точек регистрировались в ходе мониторинга в концентрациях, существенно более высоких, чем это было установлено при расчетах рассеивания. Примеры – на рис. 1.

Полученные результаты позволили сделать предположение, что риски для здоровья населения в целом могут формироваться на более высоком уровне, чем были получены по данным расчетов рассеивания.

Вместе с тем концентрации таких веществ, как пары серной кислоты, оксид углерода, оксид азота, были ниже расчетных. Так, серная кислота, которая рассматривались как приоритетное опасное вещество, в течение 2020 г. в рамках программ социально-гигиенического мониторинга в 93 % проб определялась на уровне ниже порога определения метода. В остальных пробах концентрация не превышала 0,2 ПДКмр. Концентрации оксида углерода также были зафиксированы на уровне ниже порога чувствительности метода. Инструментальные измерения были признаны нецелесообразными, тем более что каждое из указанных химических веществ не рассматривалось как основной вкладчик в недопустимые риски для здоровья.

Прекращение измерений бензола на постах мониторинга представлялось необоснованным. В 2020 г. значимые (выше порога обнаружения метода) концентрации бензола фиксировали в 84 % наблюдений (1266 из 1505 проб). Были отмечены превышения гигиенических нормативов до 1,8 ПДКмр и 1,6 ПДКсс. Рекомендовано возобновить измерения в рамках программ социально-гигиенического мониторинга.

Следует отметить, что кроме приоритетных, опасных примесей на постах социально-гигиенического мониторинга выполнялись дополнительныеизмерения. Проводился анализ воздуха на содержание веществ, которые потенциально рассматривались как значимые для здоровья населения, но не учитываемые хозяйствующими субъектами в ходе инвентаризации выбросов. К таким веществам относили cероводород и мелкодисперсные пыли [19–22].

В 2020 г. сероводород и частицы диаметром менее 10 мкм (РМ10) и менее 2,5 мкм (РМ2,5) регистрировались систематически, в том числе на уровнях выше гигиенических нормативов (рис. 2)

Среднегодовая концентрация РМ2,5 – наиболее опасной для здоровья человека фракции пыли – составила в среднем по городу 0,022 мг/м3 , что превышало референтный уровень (0,015 мг/м3 ) в полтора раза. Такие уровни свидетельствовали о рисках для здоровья человека. Вместе с тем источники этого риска в городе не идентифицированы и не являются управляемыми со стороны государства.

Обсуждение. Полученные данные подтверждают корректность применения методологии оценки риска для здоровья как основы для принятия управленческих решений. Химические вещества, которые были определены как приоритетные, опасные для здоровья населения, по результатам расчетов рассеивания регистрировались на постах мониторинга инструментальными методами. Вместе с тем расхождение расчетных и натурных данных вызывает определенную озабоченность. Особенно тревожит ситуация, при которой измеряемые величины были существенно выше расчетных. Это связано с тем, что экологическое нормирование (или квотирование – для городов, вошедших в эксперимент⁶ ) осуществляется на основании результатов сводных расчетов. Недооцененные, заниженные приземные концентрации могут явиться основанием для недостаточно существенного снижения масс выбросов. Как следствие, возникает опасность не достичь приемлемых уровней риска для здоровья.

Выход из ситуации видится в совершенствовании методов и инструментов проведения инвентаризации источников выбросов и контроля корректности результатов этого процесса со стороны регуляторов [23]. Существенные (10 и более раз) превышения концентраций химических веществ, измеренных на постах мониторинга, над данными сводных расчетов рассеивания должны являться основанием для межведомственного обсуждения, в том числе открытого для гражданского общества [24–26], для выявления неучтенных или некорректно учтенных источников выбросов и последующих управляющих действий в отношении хозяйствующих субъектов.

Представляется, что система выбора приоритетных, подлежащих квотированию веществ, должна являться динамичной, изменяющейся в результате появления новых или передислокации известных источников загрязнения, изменения сводной базы данных об источниках в целом по городу. Результаты инструментальных исследований в течение длительного периода (год и более) могут и должны учитываться при оптимизации программ наблюдений во избежание проведения избыточных малоинформативных исследований и измерений.

Определение мелкодисперсных пылей, как наиболее опасных фракций выбросов твердых веществ, является одним из актуальных направлений совершенствования методов и инструментов инвентаризации источников загрязнения атмосферы и оценки рисков для здоровья человека.

Выводы

1. Использование методологии оценки риска здоровью при выборе приоритетных (опасных) химических веществ, загрязняющих атмосферный воздух городов, является адекватным и эффективным инструментом управления качеством среды обитания.
2.  Верификация перечней приоритетных веществ, полученных на основе расчетов рассеивания с использованием сводных баз данных об источниках города, целесообразна и свидетельствует о необходимости совершенствования методов и механизмов инвентаризации источников выбросов.
3.  Существенное расхождение между расчетными и инструментально полученными данными об уровнях загрязнения должно являться объектом обсуждения всеми заинтересованными сторонами (хозяйствующими субъектами, органами экологического и санитарно-эпидемиологического контроля) и иметь следствием внесение изменений в сводные базы данных и повышение точности последующих гигиенических оценок, включая оценку рисков для здоровья населения.