Сравнительная гигиеническая оценка состава золы и пылевых фракций атмосферного воздуха в зоне влияния теплоэлектростанции для повышения точности оценки риска здоровью населения

Введение. Актуальность исследования определена функционированием значимого количества теплоэлектростанций, работающих на твердом топливе (40 %) и являющихся источником загрязнения атмосферы и риска здоровью населения.

Цель исследования: сопоставительная гигиеническая оценка компонентного, дисперсного и морфологического состава золы и пылевых частиц атмосферного воздуха в зоне влияния объекта теплоэнергетики, работающего на твердом топливе (уголь), для задач повышения точности оценки риска здоровью населения.

Материалы и методы. Использованы унифицированные и утвержденные методы гигиенической оценки качества воздуха, идентификации опасности, оценки риска здоровью; электронной микроскопии и микрозондового рентгеноспектрального анализа компонентного, дисперсного, морфологического состава золы, атмосферного воздуха.

Результаты. Крупная теплоэлектростанция, работающая на угле, выбрасывает порядка 36 веществ. Большую часть частиц золы бурого угля составляют соединения кальция, магния, железа, кремния, алюминия, натрия, калия, серы, фосфора – более 59 % от общего содержания. Твердые частицы, содержащиеся в золе и воздухе исследуемой зоны, схожи по компонентному и дисперсному составу, представляют собой преимущественно частицы менее 10 мкм с коэффициентом сферичности 0,4–1,0. В исследуемой зоне формируются превышения гигиенических нормативов по семи примесям: до 3,3 ПДКмр, до 1,4 ПДКсс, до 1,5 ПДКсг (вклад теплоэлектростанции до 40 %); повышенные уровни неканцерогенного риска здоровью, в частности только от пылевых фракций – до 5,5 HQас, до 2,4 HQch, до 6,9 HIch, классифицируемые как «высокие» и «настораживающие».

Выводы. Идентифицированные твердые частицы (алюминий, магний, кальций и др.) являются более значимыми факторами риска по сравнению с неидентифицированными взвешенными веществами и могут формировать нарушения органов дыхания, кровообращения, зрения и др., что требует их количественной оценки. Данные примеси не учтены в инвентаризационных ведомостях выбросов и не контролируются на постах мониторинга качества воздуха. В результате риски здоровью, формируемые деятельностью теплоэлектростанции, могут быть недооценены. 

1. Ахметшин Э.Р. Влияние энергетического загрязнения окружающей среды на продолжительность жизни человека // Молодой ученый. 2018. Т. 1. № 187. С. 48–52.

2. Zaitseva NV, May IV. Ambient air quality and health risks as objective indicators to estimate effectiveness of air protection in cities included into the ‘Clean air’ Federal project. Health Risk Analysis. 2023;(1):4-12. doi: 10.21668/health.risk/2023.1.01.eng

3. Нецветаев А.Г. Правовая охрана атмосферного воздуха от загрязнения по законодательству Российской Федерации // Правовая безопасность личности, государства и общества: Сборник статей XIX Международной научной конференции. 2019. С. 108–116.

4. Рыбинская Е.Т. Негативное воздействие тепловой энергетики на окружающую среду в контексте реализации права на экологическую безопасность // Аграрное и земельное право. 2023. № 4 (220). С. 65–67. doi: 10.47643/1815-1329_2023_4_65

5. Ракитский В.Н, Авалиани С.Л, Новиков С.М. и др. Анализ риска здоровью при воздействии атмосферных загрязнений как составная часть стратегии уменьшения глобальной эпидемии неинфекционных заболеваний // Анализ риска здоровью. 2019. № 4. С. 30–36. doi:10.21668/health.risk/2019.4.03

6. Тихомирова Т.И, Хомутов С.А. Влияние вредных выбросов ТЭЦ на атмосферу // Безопасность, защита и охрана окружающей природной среды: фундаментальные и прикладные исследования. 2019. С. 282–286.

7. Петров А.С., Самаркина А.Н. Исследование влияния объектов теплоэнергетики на окружающую среду // Новая наука: Теоретический и практический взгляд. 2016. № 6–2 (87). С. 152–154.

8. Бахтиёрова Н.Б., Сулейменова Б.М. Влияние выбросов предприятий теплоэнергетики на окружающую среду и здоровье населения // Теория и практика современной науки. 2016. № 4 (10). С. 110–113.

9. Голиков Р.А., Кислицына В.В., Суржиков Д.В. и др. Оценка влияния загрязнения атмосферного воздуха выбросами предприятия теплоэнергетики на здоровье населения Новокузнецка // Медицина труда и промышленная экология. 2019. Т. 59. № 6. С. 348–352.

10. Снежко С.И., Шевченко О.Г. Источники поступления тяжелых металлов в атмосферу // Ученые записки. № 18. С. 57–69. doi: 10.31089/1026-9428-2019-6-348-352

11. Xing Y-F, Xu Y-H, Shi M-H, Lian Y-X. The impact of PM2.5 on the human respiratory system. J Thorac Dis. 2016;8(1):E69- 74. doi: 10.3978/j.issn.2072-1439.2016.01.19

12. Кашуба Н.А. О новых подходах к оценке влияния пыли на органы дыхания // Гигиена и санитария. 2018. Т. 97. № 3. С. 264–268. doi:10.18821/0016-9900-2018-97-3-264-268

13. Saghaian SE, Azimian AR, Jalilvand R, Dadkhah S, Saghaian SM. Computational analysis of airflow and particle deposition fraction in the upper part of the human respiratory system. Biol Eng Med. 2018;3(6):6-9. doi: 10.15761/BEM.1000155

14. Садеков Д.Р., Ермаченко А.Б., Котов В.С. Оценка заболеваемости работников производственной и непроизводственной сфер старобешевской теплоэлектростанции с временной утратой трудоспособности // Архив клинической и экспериментальной медицины. 2022. Т. 31. № 1. С. 50–53.

15. Пашков Г.Л., Сайкова С.В., Кузьмин В.И. и др. Золы природных углей – нетрадиционный сырьевой источник редких элементов // Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии. 2012. Т. 5. № 5. С. 520–530.

16. Черкасова Т.Г., Черкасова Е.В., Тихомирова А.В. и др. Угольные отходы как сырьё для получения редких и рассеянных элементов // Вестник КузГТУ. 2016. № 6. С. 185–188.

17. Бариева Э.Р., Королев Э.А., Серазеева Е.В. Состав и строение золы-уноса ТЭЦ // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2012. № 5-6. С. 109–113.

18. Арсентьев В.А., Дмитриев С.В., Мезенин А.О. и др. Вещественный состав и технология сухой переработки золы ТЭЦ // Обогащение руд. 2015. № 4 (358). С. 49–53. doi: 10.17580/or.2015.04.09

19. Sun T, Zhang T, Xiang Y, et al. Application of data assimilation technology in source apportionment of PM2.5 during winter haze episodes in the Beijing-Tianjin-Hebei region in China. Atmos Pollut Res. 2022;13(10):101546. doi: 10.1016/j.apr.2022.101546

20. Katanoda K, Sobue T, Satoh H, et al. An association between long-term exposure to ambient air pollution and mortality from lung cancer and respiratory diseases in Japan. J Epidemiol. 2011;21(2):132-43. doi: 10.2188/jea.JE20100098

21. Zaitseva NV, Kiryanov DA, Kleyn SV, Tsinker MYu, Andrishunas AM. Distribution of micro-sized range solid particles in the human airways: Field experiment. Gigiena i Sanitariya. 2023;102(5):412-420. (In Russ.) doi: 10.47470/0016-9900-2023-102-5-412-420

22. Galvão ES, Santos JM, Goulart EV, Reis NC Jr. Health risk assessment of inorganic and organic constituents of the coarse and fine PM in an industrialized region of Brazil. Sci Total Environ. 2023;865:161042. doi: 10.1016/j.scitotenv.2022.161042

23. Liu S, Zhang C, Zhan J, et al. Source-specific health risk assessment of PM2.5 bound heavy metal in re-suspended fugitive dust: A case study in Wuhan metropolitan area, central China. J Clean Prod. 2022;379(1):134480. doi: 10.1016/j.jclepro.2022.134480

24. Rushingabigwi G, Nsengiyumva P, Sibomana L, Twizere C, Kalisa W. Analysis of the atmospheric dust in Africa: The breathable dust’s fine particulate matter PM2.5 in correlation with carbon monoxide. Atmos Environ. 2020;224:117319. doi: 10.1016/j.atmosenv.2020.117319

25. Moreno T, Trechera P, Querol X, et al. Trace element fractionation between PM10 and PM2.5 in coal mine dust: Implications for occupational respiratory health. Int J Coal Geol. 2019;203:52-59. doi: 10.1016/j.coal.2019.01.006

26. Мещакова Н.М., Меринов А.В., Шаяхметов С.Ф. и др. Оценка экспозиционных нагрузок химическими веществами у работников основных профессий алюминиевого производства Восточной Сибири // Медицина труда и промышленная экология. 2019. № 59 (7). С. 406–411. doi: 10.31089/1026- 9428-2019-59-7-406-411

27. Бабанов С.А., Стрижаков Л.А., Лебедева М.В. и др. Пневмокониозы: современные взгляды // Терапевтический архив. 2019. № 91 (3). С. 107–113.

28. Rajagopalan S, Al-Kindi SG, Brook RD. Air pollution and cardiovascular disease: JACC state-of-the-art review. J Am Coll Cardiol. 2018;72(17):2054-2070. doi: 10.1016/j.jacc.2018.07.099

29. Казарезов А.А., Ларичкин В.В. Комплексная технология снижения вредных выбросов от угольных тепловых электростанций // Наука Промышленность Оборона. Труды XXIII Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 100-летию основания конструкторского бюро «Туполев». Под редакцией С.Д. Саленко. Новосибирск, 2022. С. 147–150.

30. Головтеева А.Н., Сиваковский А.М., Росляков П.В. Разработка программного комплекса оптимального выбора наилучших доступных технологий // Инфорино-2018. Материалы IV Международной научно-практической конференции. 2018. С. 273–277.

31. Росляков П.В., Кондратьева О.Е., Боровкова А.М. Нормативнометодическое обеспечение перехода на баты в теплоэнергетике // Теплоэнергетика. 2018. № 5. С. 85–92.

32. Andrishunas AM, Kleyn SV. Fuel and energy enterprises as objects of risk-oriented sanitary-epidemiologic surveillance. Health Risk Analysis. 2021;(4):65-73. doi: 10.21668/health.risk/2021.4.07.eng