Пространственный кластерно-приоритизационный анализ распределения комбинаций опасных для здоровья химических веществ в атмосферном воздухе регионов Российской Федерации

Введение. Территория РФ характеризуется значительным количеством промышленных предприятий, осуществляющих выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Изучение пространственного распределения их сочетаний является актуальным для выявления региональных особенностей и территорий высокого риска их распространения и воздействия на здоровье населения.

 Цель исследования: пространственный кластерно-приоритизационный анализ распределения комбинаций опасных химических веществ в атмосферном воздухе регионов Российской Федерации.

 Материалы и методы. Анализ включал кластеризацию субъектов по векторам, определяющим экономическое развитие региона и здоровье населения; установление оптимального количества кластеров и входящих субъектов методом «локтя» и k-средних. Оценка средней динамики нестандартных проб в атмосферном воздухе проведена по данным формы № 18 Росстата за 2014–2024 гг. со сбором и обработкой информации Роспотребнадзором. Критерии приоритизации веществ: 1–2-й класс опасности, направленность биологического действия, доля нестандартных проб.

 Результаты. Выделено 5 кластеров, объединяющих от 2 до 32 регионов со схожими признаками. Масштабное распространение комбинаций веществ в атмосферном воздухе с неравномерными локальными зонами установлено по 59 субъектам, преимущественно третьего и пятого кластеров, с количеством проживающего населения до 66,3 % от общей численности в стране. Максимальное увеличение частоты регистрации нестандартных проб до 6,2 раза установлено по бенз(а)пирену, фтору, оксидам алюминия, меди и марганца в Свердловской, Кемеровской, Челябинской, Иркутской областях, Алтайском, Красноярском и Пермском краях.

 Заключение. Выделены кластеры, включающие 59 регионов с высокой концентрацией численности населения,  с локальными зонами распространения от 2 до 7 комбинаций опасных веществ и существенной долей их нестандартных проб (до 20,9 %). Приоритизировано 7 субъектов, требующих первоочередных мер регулирования для предупреждения и снижения негативных последствий здоровью подверженного населения.

1. Марчук Н.А., Куленцан А.Л. Динамика выбросов загрязняющих атмосферу веществ стационарными и передвижными источниками // Modern Science. 2021. № 12-2. С. 373-376. EDN ZEYCMS.

2. Клепиков О.В. Епринцев С.А., Шекоян С.В. Анализ данных социально-гигиенического мониторинга регионов России, определяющих эколого-гигиеническую безопасность населения // Санитарный врач. 2020. № 1. С. 60-66. doi: 10.33920/med-08-2001-08. EDN GCUFZF.

3. Сковронская С.А., Мешков Н.А., Вальцева Е.А., Ивано ва С.В. Приоритетные факторы риска для здо ровья населения крупных промышленных городов // Гигиена и санитария. 2022. Т. 101. № 4. С. 459-467. doi: 10.47470/0016-9900-2022-101-4-459-467

4. Климов П.В., Андреева Е.С. Оценка уровня загрязнения атмосферного воздуха и аэрогенного риска здоровью населения города Новочеркасска // Безопасность техногенных и природных систем. 2024. Т. 8. № 3. С. 49-56. doi: 10.23947/2541-9129-2024-8-3-49-56

5. Carlin D.J., Rider C.V. Combined Exposures and Mixtures Research: An Enduring NIEHS Priority. Environmental Health Perspectives. 2024. Vol.132 (7). P. 07501-1 –0751-11. doi: 10.1289/EHP14340705

6. Golmohammadi R, Darvishi E. The combined effects of occupational exposure to noise and other risk factors – A systematic review. Noise Health. 2019;21(101):125-141. doi: 10.4103/nah.NAH_4_18

7. Шевляков В.В., Сычик С.И. Особенности комбинированного действия смеси химических аллергенов // Анализ риска здоровью. 2019. № 2. С. 130–137. doi: 10.21668/health.risk/2019.2.15

8. Онищенко Г.Г., Зайцева Н.В., Май И.В. и др. Анализ риска здоровью в стратегии государственного социально-экономического развития: монография : в 2 т.; под общ. ред. Г.Г. Онищенко, Н.В. Зайцевой. 2-е изд., перераб. и доп. М.; Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2024. Т. 2. С. 770-772.

9. Mustafa E, Valente MJ, Vinggaard AM. Complex chemical mixtures: Approaches for assessing adverse human health effects. Curr Opin Toxicol. 2023;34:100404. doi: 10.1016/j.cotox.2023.100404

10. Socianu S, Bopp SK, Govarts E, et al. Chemical mixtures in the EU population: composition and potential risks. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2022;19(10):6121. doi: 10.3390/ijerph19106121

11. Шалина Т.И. Гигиеническая оценка риска здоровью населения в зоне влияния производств алюминия // Сибирский медицинский журнал. 2009. Т. 91. № 8. С. 128–129.

12. Szűcs-Somlyó É., Lehel J., Májlinger K., Lőrincz M., Kővágó C. Metal-oxide inhalation induced fever - Immuntoxicological aspects of welding fumes // Food Chem Toxicol. 2023; 175:113722. doi: 10.1016/j.fct.2023.113722

13. Kővágó C, Szekeres B, Szűcs-Somlyó É, Májlinger K, Jerzsele Á, Lehel J. Preliminary study to investigate the distribution and effects of certain metals after inhalation of welding fumes in mice. Environmental Science and Pollution Research. 2022;29(32):49147-49160. doi: 10.1007/s11356-022-19234-7

14. Venter C, Oberholzer HM, Bester J, van Rooy MJ, Bester MJ. Ultrastructural, confocal and viscoelastic characteristics of whole blood and plasma after exposure to cadmium and chromium alone and in combination: An ex vivo study. Cell Physiol Biochem. 2017;43(3):1288-1300. doi: 10.1159/000481841

15. Shinoda Y, Sadakata T, Yagishita K, et al. Aspects of excitatory/inhibitory synapses in multiple brain regions are correlated with levels of brain-derived neurotrophic factor/neurotrophin-3. Biochem Biophys Res Commun. 2019;509(2):429-434. doi: 10.1016/j.bbrc.2018.12.100

16. Fueldner C, Kohlschmidt J, Riemschneider S, et al. Benzo(a)pyrene attenuates the pattern-recognition-receptor induced proinflammatory phenotype of murine macrophages by inducing IL-10 expression in an aryl hydrocarbon receptor-dependent manner. Toxicology. 2018;409:80-90. doi: 10.1016/j.tox.2018.07.011

17. Fu C, Li Y, Xi H, et al. Benzo(a)pyrene and cardiovascular diseases: An overview of pre-clinical studies focused on the underlying molecular mechanism // Front Nutr. 2022. no. 4(9). P. 978475. doi: 10.3389/fnut.2022.978475

18. Исматулозода С.И., Мурадов А.М., Мурадов А.А Состояние липидного обмена, перекисного окисления липидов, антиоксидантной защиты и эндотелиальной дисфункции при рефрактерной дислипидемии // Вестник Академии медицинских наук Таджикистана. 2020. Т. 10. № 4. С. 349–356. doi: 10.31712/2221-7355-2020-10-4-349-356

19. Ядыкина Т.К., Коротенко О.Ю., Панев Н.И., Семенова Е.А., Жукова А.Г., Михайлова Н.Н. Клинико-экспериментальные исследования сердечно-сосудистых нарушений в условиях фтористой интоксикации организма // Медицина труда и промышленная экология. 2020. Т. 60. № 6. С. 375-380. doi: 10.31089/1026-9428-2020-60-6-375-380

20. Shi C, Wei B, Wei S, Wang W, Liu H, Liu J. A quantitative discriminant method of elbow point for the optimal number of clusters in clustering algorithm. J Wireless Com Network. 2021;31(2021). doi: 10.1186/s13638-021-01910-w

21. Окснер Е.П., Мурашева Е.В. Исследование рынка алюминия: ключевые тенденции, факторы и перспективы // Электронное научное издание «Ученые заметки ТОГУ». 2024. № 15(4). С. 177-185.

22. Кислицина В.В., Суржиков Д.В., Голиков Р.А., Ликонцева Ю.С. Неканцерогенный риск для здоровья населения промышленного города от влияния атмосферных выбросов алюминиевого завода // Ме дицина в Кузбассе. 2024. Т. 23. № 3. С. 32-38. doi: 10.24412/2687-0053-2024-3-32-38

23. Постевая М.А., Слуковский З.И. Анализ атмосферных выбросов в г. Мурманске и их связь с загрязнением городских озер // Вестник МГТУ. 2021. Т. 24. № 2. С. 190-201. doi: 10.21443/1560-9278-2021-24-2-190-201

24. Мещурова Т.А. Оценка загрязнения атмосферного воздуха в городах Пермского края // Вестник НВГУ. 2020. № 1. С. 110-119. doi: 10.36906/2311-4444/20-1/17

25. Долгушина Н.А., Кувшинова И.А. Оценка загрязнения атмосферного воздуха промышленных городов Челябинской области и неканцерогенных рисков здоровью населения // Экология человека. 2019. № 6. С. 17-22. doi: 10.33396/1728-0869-2019-6-17-22

26. Канимбуе Л.С., Толстых Н.Д., Криволуцкая Н.А., Таловина И.В. Особенности морфологии и состава минералов благородных металлов во вкрапленных и массивных рудах центральной части Октябрьского месторождения, Норильский район // Proceedings of Higher Educational Establishments: Geology and Exploration. 2024. № 66(1). С. 88-98. doi: 10.32454/0016-7762-2024-66-1-88-98

27. Aleksandrova T., Nikolaeva N., Afanasova A., Roma shev A., Aburova V., Prokhorova E. Extraction of Low-Dimensional Structures of Noble and Rare Metals from Carbonaceous Ores Using Low-Temperature and Energy Impacts at Succeeding Stages of Raw Material Transformation. Minerals. 2023;13(1):84. doi: 10.3390/min13010084

28. Вира Д.Ю. Перспективы развития рынков медной промышленности России в новых условиях // Вестник Алтайской академии экономики и права. 2024. № 3-3. С. 344-354.

29. Шайхлисламова Э.Р., Каримова Л.К., Волгарева А.Д., Мулдашева Н.А. Медицина труда работников подземных профессий производства добычи полиметаллических медно-цинковых руд // Санитарный врач. 2020. № 5. С. 9–22.

30. Глушакова О.В., Черникова О.П. Влияние предприятий черной металлургии на качество атмосферного воздуха как экологической составляющей устойчивого развития территорий. Сообщение 2 // Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. 2021. № 64(8). С. 561-571. doi: 10.17073/0368-0797-2021-8-561-571