Факторы риска нарушений здоровья от транспортных выбросов двигателей внутреннего сгорания: современное состояние проблемы

Введение. Автомобильный транспорт с дизельными и бензиновыми двигателями внутреннего сгорания (ДВС), выбросы которых представляют актуальную медико-экологическую проблему, является одним из основных источников загрязнения атмосферного воздуха.
Целью исследования является выявление по результатам систематического обзора приоритетных видов загрязняющих веществ в выбросах автотранспорта с двигателями внутреннего сгорания с целью определения общей стратегии по снижению связанных с ними неблагоприятных последствий для здоровья населения.
Методы. Поиск релевантных публикаций осуществлялся по ключевым словам, размещенным в базах данных и информационных системах, в том числе таких электронных базах данных, как РИНЦ, КиберЛенинка, Scopus, WoS. Для анализа были выбраны научные работы, опубликованные за период 2000–2021 гг. По результатам целевого поиска выявлено 103 полнотекстовые публикации, из них 59 полностью соответствуют критериям включения в систематический обзор.
Результаты. Показано, что выбросы ДВС в атмосферу представляют собой сложную агломерацию газов, паров и взвешенных частиц. Химические вещества, присутствующие в выбросах, нарушают кислородтранспортную функцию, подавляя тканевое дыхание, вызывают раздражение слизистых оболочек, проявляют мутагенное и канцерогенное действие, способствуют возникновению кислотных дождей и глобальному потеплению. Биологическое действие взвешенных в воздухе частиц во многом зависит от их размера. Установлено, что увеличение количества частиц с аэродинамическим диаметром менее 10 мкм в воздухе связано с риском воспаления эндотелия, тромбоза, повышения проницаемости клеток, метилирования ДНК. Показано, что увеличение концентрации в воздухе частиц размером менее 2,5 мкм на каждые 5 мкг/м³ приводит к увеличению смертности на 7 %. При этом риски дополнительных случаев смерти от сердечно-сосудистых заболеваний при воздействии этих частиц в 2 раза выше по сравнению с частицами большего размера (PM₁₀).
Заключение. Выбросы автомобилей с дизельными и бензиновыми двигателями внутреннего сгорания являются значительным фактором риска для здоровья населения. Эффективная стратегия предотвращения их неблагоприятного воздействия должна быть направлена на замену тяжелых углеводородных моторных топлив сжатым газом с использованием водородных элементов и электродвигателей для транспортных средств.

1. Монгуш А., Монгуш С. Ч. Влияние транспортного средства на окружающую среду // Техника и технология транспорта. 2021. № 4 (23). Доступно по: http://transport-kgasu.ru/files/N23-24ET421.pdf. Ссылка активна на 17.11.2021.

2. Мусихина С.А., Степанова В.Г., Мусихина Е.А. Санитарно-гигиеническая характеристика атмосферного воздуха основных транспортных магистралей промышленного города. Здоровье населения и среда обитания. 2021. № 1(334). С. 49–53. doi: 10.35627/2219-5238/2021-334-1-49-53

3. Акулов К.А. Воеводин Е.С. Автомобилизация и ее воздействие на экологию Красноярского края // Техника и технология транспорта. 2021. № 2(21). Доступно по: http://transport-kgasu.ru/files/N21-24IT221.pdf. Ссылка активна на 16.05.2022.

4. Ракитский В.Н., Авалиани С.Л., Новиков С.М., Шашина Т.А., Додина Н.С., Кислицин В.А. 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

5. Brook RD, Rajagopalan S, Pope CA 3rd, et al. Particulate matter air pollution and cardiovascular disease: An update to the scientific statement from the American Heart Association. Circulation. 2010;121(21):2331-2378. doi: 10.1161/CIR.0b013e3181dbece1

6. Гироу М., Рейс Ж. Инсульт и загрязнение воздуха как общемировая проблема здравоохранения // Анализ риска здоровью. 2020. № 3. С. 19–22. doi: 10.21668/health.risk/2020.3.02

7. Samarasekera U. New EU health programme comes into force. Lancet. 2021;397(10281):1252-1253. doi: 10.1016/S0140-6736(21)00772-8

8. Graber M, Mohr S, Baptiste L, et al. Air pollution and stroke. A new modifiable risk factor is in the air. Rev Neurol (Paris). 2019;175(10):619-624. doi: 10.1016/j.neurol.2019.03.003

9. RSW. Transport as one of the main causes for environmental pollution. September 30, 2019. Accessed May 16, 2022. https://rsw-systems.com/news/environmental-pollution

10. Allen MR, Frame DJ, Huntingford C, et al. Warming caused by cumulative carbon emissions towards the trillionth tonne. Nature. 2009;458(7242):1163-1166. doi: 10.1038/nature08019

11. Reif K, ed. Dieselmotor-Management im Überblick: Einschließlich Abgastechnik. 2nd ed. Springer Vieweg Wiesbaden; 2014. doi: 10.1007/978-3-658-06555-3

12. U.S. EPA. Health Assessment Document for Diesel Engine Exhaust (Final 2002). U.S. Environmental Protection Agency, Office of Research and Development, National Center for Environmental Assessment, Washington Office, Washington, DC, EPA/600/8-90/057F, 2002. Accessed May 16, 2022. https://cfpub.epa.gov/ncea/risk/recordisplay.cfm?deid=29060

13. Wallington TJ, Sullivan JL, Hurley MD. Emissions of CO2, CO, NOx, HC, PM, HFC-134a, N2O and CH4 from the global light duty vehicle fleet. Meteorol Z. 2008;17(2):109-116. doi: 10.1127/0941-2948/2008/0275

14. Maryland Department of the Environment. Diesel emissions health and environmental effects. Accessed May 15, 2022. https://mde.maryland.gov/programs/air/mobilesources/pages/dieselhealthandenvironmentaleffects.aspx

15. Jiang S, Bo L, Gong C, et al. Traffic-related air pollution is associated with cardio-metabolic biomarkers in general residents. Int Arch Occup Environ Health. 2016;89(6):911-921. doi: 10.1007/s00420-016-1129-3

16. Вильк М.Ф., Сачкова О.С., Леванчук Л.А., Латынин Е.О. Особенности оценки профессионального риска здоровью работников, контактирующих с аэрозолями мелкодисперсных пылевых частиц // Анализ риска здоровью. 2020. № 4. С. 106–112. doi: 10.21668/health.risk/2020.4.12

17. Polichetti G, Cocco S, Spinali A, Trimarco V, Nunziata A. Effects of particulate matter (PM( 10 ), PM( 2.5 ) and PM(1)) on the cardiovascular system. Toxicology. 2009;261(1-2):1-8. doi: 10.1016/j.tox.2009.04.035

18. Künzli N, Kaiser R, Medina S, et al. Public-health impact of outdoor and traffic-related air pollution: a European assessment. Lancet. 2000;356(9232):795-801. doi: 10.1016/S0140-6736(00)02653-2

19. Wang W, Yu T, Ciren P, Jiang P. Assessment of human health impact from PM 10 exposure in China based on satellite observations. J Appl Remote Sens. 2015;9(1):096027. doi: 10.1117/1.JRS.9.096027

20. Калаева С.З., Чистяков Я.В., Муратова К.М., Чеботарев П.В. Влияние мелкодисперсной пыли на биосферу и человека // Известия Тульского государственного университета. Науки о Земле. 2016. № 3. С. 40–63.

21. Berico M, Luciani A, Formignani M. Atmospheric aerosol in an urban area – measurements of TSP and PM 10 standards and pulmonary deposition assessments. Atmos Environ. 1997;31(21):3659-3665. doi: 10.1016/S1352-2310(97)00204-5

22. Powe NA, Willis KG. Mortality and morbidity benefits of air pollution (SO2 and PM10) absorption attributable to woodland in Britain. J Environ Manage. 2004;70(2):119-128. doi: 10.1016/j.jenvman.2003.11.003

23. Health Effects of Particulate Matter. Policy Implications for Countries in Eastern Europe, Caucasus and Central Asia. World Health Organization; 2013. Accessed May 16, 2022 https://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0006/189051/Health-effects-of-particulate-matter-final-Eng.pdf

24. Andronova AV, Iordanskii MA, Trefilova AV, et al. Comparative analysis of pollution of the surface atmospheric layer in such megalopolises as Moscow and Beijin. Izvestiya. Atmospheric and Oceanic Physics. 2011;47(7):819-827. doi: 10.1134/S0001433811070024

25. Чащин В.П., Сюрин С.А., Гудков А.Б., Попова О.Н., Воронин А.Ю. Воздействие промышленных загрязнений атмосферного воздуха на организм работников, выполняющих трудовые операции на открытом воздухе в условиях холода // Медицина труда и промышленная экология. 2014. № 9. С. 20–26.

26. Стреляева А.Б., Лаврентьева Л., Лупиногин В.В., Гвоздков И.А. Исследования запылённости в жилой зоне, расположенной вблизи промышленных предприятий частицами РМ 10 и РМ 2,5 // Инженерный вестник Дона. 2017. № 2(45). С. 164. http://ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_164_Strelyaeva_Lavrentyeva.pdf_079280bd44.pdf

27. Ревич Б.А. Мелкодисперсные взвешенные частицы в атмосферном воздухе и их воздействие на здоровье жителей мегаполисов // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. 2018. Т. 29. № 3. С. 53–78. doi: 10.21513/0207-2564-2018-3-53-78

28. Health and Environmental Effects of Particulate Matter (PM). U.S. Environmental Protection Agency. Accessed May 16, 2022. https://www.epa.gov/pm-pollution/health-and-environmental-effects-particulate-matter-pm

29. Чижова В.С. Оценка влияния различных факторов на интенсивность выделения аэрозольных частиц менее 10 мкм на улично-дорожной сети // Вестник Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ). 2014. № 2 (37). С. 106–110.

30. Yi O, Hong YC, Kim H. Seasonal effect of PM(10) concentrations on mortality and morbidity in Seoul, Korea: a temperature-matched case-crossover analysis. Environ Res. 2010;110(1):89-95. doi: 10.1016/j.envres.2009.09.009

31. Просвирякова И.А., Шевчук Л.М. Гигиеническая оценка содержания твердых частиц РМ 10 и РМ 2.5 в атмосферном воздухе и риска для здоровья жителей в зоне влияния выбросов стационарных источников промышленных предприятий // Анализ риска здоровью. 2018. № 2. С. 14–22. doi: 10.21668/health.risk/2018.2.02

32. Lim JM, Lee JH, Moon JH, Chung YS, Kim KH. Airborne PM 10 and metals from multifarious sources in an industrial complex area. Atmos Res. 2010;96(1):53-64. doi: 10.1016/j.atmosres.2009.11.013

33. Zhang XX, Sharratt B, Chen X, et al. Dust deposition and ambient PM 10 concentration in northwest China: spatial and temporal variability. Atmos Chem Phys. 2017;17(3):1699-1711. doi: 10.5194/acp-17-1699-2017

34. Otorepec S, Podbevšek N, Jereb B. PM 10 risks in countries of European Union. Vestnik SamGUPS. 2014;3(25):9-17. (In Russ.)

35. Soriano A, Pallarés S, Vicente AB, Sanfeliu T, Jordán MM. Assessment of the main sources of PM 10 in an industrialized area situated in a Mediterranean Basin. Fresenius Environ Bull. 2011;20(9):2379-2390.

36. Bernardoni V, Vecchi R, Valli G, Piazzalunga A, Fermo P. PM 10 source apportionment in Milan (Italy) using time-resolved data. Sci Total Environ. 2011;409(22):4788-4795. doi: 10.1016/j.scitotenv.2011.07.048

37. Cozzi L, et al. World Energy Outlook Special Report 2016: Energy and Air Pollution. Paris, France: International Energy Agency; 2016. Accessed May 16, 2022. http://pure.iiasa.ac.at/id/eprint/13467/1/WorldEnergyOutlookSpecialReport2016EnergyandAirPollution.pdf

38. Hennig F, Fuks K, Moebus S, et al. Association between source-specific particulate matter air pollution and hs-CRP: Local traffic and industrial emissions. Environ Health Perspect. 2014;122(7):703-710. doi: 10.1289/ehp.1307081

39. Азаров В.Н., Горшков Е.В., Недре А.Ю., Воробьев В.И. О некоторых мерах по снижению выбросов в атмосферный воздух твердых частиц (РМ 10 и РМ2,5 ) на основе опыта Нидерландов // Вестник Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2011. № 25(44). С. 407-410.

40. Teixeira ACR, Borges RR, Machado PG, Mouette D, Ribeiro FND. PM emissions from heavy-duty trucks and their impacts on human health. Atmos Environ. 2020;241:117814. doi: 10.1016/j.atmosenv.2020.117814

41. Kulick ER, Wellenius GA, Boehme AK, Sacco RL, Elkind MS. Residential proximity to major roadways and risk of incident ischemic stroke in NOMAS (The Northern Manhattan Study). Stroke. 2018;49(4):835-841. doi: 10.1161/STROKEAHA.117.019580

42. Ljungman PL, Mittleman MA. Ambient air pollution and stroke. Stroke. 2014;45(12):3734-3741. doi: 10.1161/STROKEAHA.114.003130

43. Wang M, Beelen R, Stafoggia M, et al. Long-term exposure to elemental constituents of particulate matter and cardiovascular mortality in 19 European cohorts: Results from the ESCAPE and TRANSPHORM projects. Environ Int. 2014;66:97-106. doi: 10.1016/j.envint.2014.01.026

44. Schraufnagel DE. The health effects of ultrafine particles. Exp Mol Med. 2020;52(3):311-317. doi: 10.1038/s12276-020-0403-3

45. Zhang R, Liu G, Jiang Y, et al. Acute effects of particulate air pollution on ischemic stroke and hemorrhagic stroke mortality. Front Neurol. 2018;9:827. doi: 10.3389/fneur.2018.00827

46. Oberdörster G, Sharp Z, Atudorei V, et al. Extrapulmonary translocation of ultrafine carbon particles following whole-body inhalation exposure of rats. J Toxicol Environ Health A. 2002;65(20):1531-1543. doi: 10.1080/00984100290071658

47. Aung HH, Lame MW, Gohil K, et al. Comparative gene responses to collected ambient particles in vitro: endothelial responses. Physiol Genomics. 2011;43(15):917-929. doi: 10.1152/physiolgenomics.00051.2011

48. Chao MW, Kozlosky J, Po IP, et al. Diesel exhaust particle exposure causes redistribution of endothelial tube VE-cadherin. Toxicology. 2011;279(1-3):73-84. doi: 10.1016/j.tox.2010.09.011

49. Fraineau S, Palii CG, Allan DS, Brand M. Epigenetic regulation of endothelial-cell-mediated vascular repair. FEBS J. 2015;282(9):1605-1629. doi: 10.1111/febs.13183

50. Chung JW, Bang OY, Ahn K, et al. Air pollution is associated with ischemic stroke via cardiogenic embolism. Stroke. 2017;48(1):17-23. doi: 10.1161/STROKEAHA.116.015428

51. Beelen R, Raaschou-Nielsen O, Stafoggia M, et al. Effects of long-term exposure to air pollution on natural-cause mortality: an analysis of 22 European cohorts within the multicentre ESCAPE project. Lancet. 2014;383(9919):785-795. doi: 10.1016/S0140-6736(13)62158-3

52. WHO Expert Meeting: Methods and Tools for Assessing the Health Risks of Air Pollution at Local, National and International Level, Bonn, Germany, May 12–13, 2014. World Health Organization; 2014. Accessed May 16, 2022. https://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0010/263629/WHO-Expert-Meeting-Methods-and-tools-for-assessing-the-health-risks-of-air-pollution-at-local,-national-and-international-level.pdf

53. Health Risks of Air Pollution in Europe – HRAPIE Project. Recommendations for concentration–response functions for cost–benefit analysis of particulate matter, ozone and nitrogen dioxide. World Health Organization; 2013. Accessed May 16, 2022. https://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0006/238956/Health_risks_air_pollution_HRAPIE_project.pdf

54. Пискунов И.В., Глаголева О.Ф., Голубева И.А. Альтернативные виды топлив для устойчивого развития транспортного сектора Часть 2. Водородное топливо // Транспорт на альтернативном топливе. 2021. № 5(83). С. 53–62.

55. Клейн С.В., Попова Е.В. Гигиеническая оценка качества атмосферного воздуха г. Читы - приоритетной территории федерального проекта «Чистый воздух» // Здоровье населения и среда обитания. 2020. № 12(333). С. 16–22. doi: 10.35627/2219-5238/2020-333-12-16-22

56. Тищенко В. П. Дисперсные системы и загрязнение атмосферы и гидросферы: [науч. ред. Л.П. Майорова]. Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2017. 204 с.

57. Tsuda A, Henry FS, Butler JP. Particle transport and deposition: basic physics of particle kinetics. Compr Physiol. 2013;3(4):1437-1471. doi: 10.1002/cphy.c100085

58. Landrigan PJ, Fuller R, Acosta NJR, et al. The Lancet Commission on pollution and health. Lancet. 2018;391(10119):462-512. doi: 10.1016/S0140-6736(17)32345-0

59. SINTEF Project. MineHealth – Sustainability of miners well-being, health and work Barents. February 4, 2013. Accessed May 16, 2022. https://www.sintef.no/en/projects/2012/sustainability-of-miners-well-being-health-and-wor/