Введение. Важной проблемой профилактической медицины на современном этапе является выявление риска здоровью населения, связанного с загрязнением среды обитания, поскольку эколого-гигиеническая ситуация в стране продолжает оставаться напряженной. К настоящему времени накоплены многочисленные данные, свидетельствующие о том, что население, проживающее в районе размещения крупных промышленных предприятий, может подвергаться их неблагоприятному влиянию. Согласно многочисленным исследованиям российских и зарубежных авторов, наибольшая антропотехногенная нагрузка приходится на атмосферный воздух [1–4]. Более 50 млн жителей России проживают в условиях загрязнения воздушной среды, обусловленного выбросами от автотранспортных средств и промышленных предприятий, такими как бенз(а)пирен, формальдегид, шестивалентный хром, сероводород, диоксид азота и пыль [5–9]. Превышающие нормативы концентрации токсикантов в окружающей среде приводят к увеличению распространенности острых респираторных инфекций, хронических неспецифических заболеваний органов дыхания, аллергических заболеваний, ишемической болезни сердца, болезней пищеварительной и эндокринной систем, гипертонической болезни, онкологической патологии и врожденных аномалий развития. Загрязнению окружающей среды способствуют недостаточные темпы модернизации заводов и обновления оборудования с истекшим сроком эксплуатации. Остается недостаточно сформированной система объективного контроля выбросов и сбросов загрязняющих веществ. Одним из основных экологических факторов риска для здоровья населения территорий нефтехимии и нефтепереработки является загрязнение атмосферного воздуха. Современным методом оценки возможных эффектов неблагоприятного воздействия факторов окружающей среды является анализ риска здоровью, который учитывает все источники вредных веществ, поступающих в организм из различных объектов среды обитания (атмосферный воздух, почва, питьевая вода, продукты питания). Данные по оценке риска необходимы для принятия на государственном уровне управленческих решений, направленных на улучшение качества среды обитания [10][11]. Антропогенное воздействие на среду обитания населения административно-хозяйственного центра Среднего Поволжья – городcкого округа Самара (г.о. Самара) остается значительным [12–14]. Результатом складывающейся ситуации является присутствие в воздушной среде г.о. Самара широкого спектра химических веществ в концентрациях выше предельно допустимой концентрации (ПДК) [15]. При одновременном присутствии в воздухе различных поллютантов создается неблагоприятный фон комбинированного воздействия на организм, который приводит к развитию экологически обусловленных заболеваний: заболеваний верхних дыхательных путей (риниты, тонзиллиты), заболеваний легких (хронический бронхит и бронхиальная астма), болезней системы кровообращения, кожных покровов, эндокринной и иммунной систем, новообразований [16–19].

Загрязнение объектов среды обитания является важной темой для проведения комплексных исследований по оценке неблагоприятного воздействия вредных химических факторов на здоровье населения с учетом региональных особенностей. Большинство работ по исследованию качества атмосферного воздуха отражает в основном воздействие превышения ПДК по отдельным химическим веществам с учетом источников поступления их в атмосферный воздух [20][21]. Лишь незначительное число работ посвящено комплексной оценке качества атмосферного воздуха с позиций как учета суммарного эффекта поллютантов, так и эффекта потенцирования по отдельным примесям [22].

В литературе представлены результаты многолетней динамики качества объектов среды обитания в городского округа Самара, характеризующие состояние почвы, снегового покрова и питьевой воды [20–22], тогда как качеству атмосферного воздуха уделялось меньшее внимание, при этом отсутствуют расчеты риска здоровью населения на основании полученных данных. В связи с вышеизложенным в настоящее время актуальным является определение приоритетных загрязняющих веществ, аэрогенной оценки риска здоровью, необходимых для разработки мероприятий по уменьшению влияния выявленных факторов.

Цель работы – проведение оценки риска здоровью населения, проживающего на территории с высокой антропотехногенной нагрузкой городского округа Самара.

Задачи:

Методы, объекты и объемы исследований данной работы. Исследование проводилось с 2018 по 2020 год. В качестве объекта исследования выбран атмосферный воздух одного из районов г.о. Самара – Куйбышевского района. Географическое расположение района таково, что предприятия окружают его со всех сторон. Основная их группа, включая предприятия нефтепереработки и нефтехимии, расположены к западу от города. В границах близлежащей жилой застройки Куйбышевского района г.о. Самара находятся предприятия нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, предприятия по производству металлических конструкций, очистные коммунальные сооружения, объекты строительства, характерен постоянный интенсивный автомагистральный поток.

На начальном этапе исследовательской работы для установления особенностей формирования антропотехногенной нагрузки на изучаемой территории проведен скрининг расчетов рассеивания выбросов загрязняющих веществ на близлежащие территории от ведущих промышленных предприятий района с учетом ряда эффектов, влияющих на моделирование рассеяния: конкретного рельеф местности, направления ветра, коррекции приземного и слабого ветра, характера импульсной работы ряда ведущих источников.

Идентификация опасности выполнена в соответствии с «Руководством по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду»1 [23]. За основу при проведении идентификации опасности выбросов были приняты величины суммарных выбросов от ведущих предприятий, расположенных в промышленном узле г.о. Самара, в т/год.

Таким образом, были рассчитаны индексы канцерогенной опасности (HRIc) и индексы сравнительной опасности неканцерогенного действия (HRI), что позволило провести ранжирование и выбрать приоритетные вещества.

На втором этапе работы для определения окончательного перечня приоритетных загрязняющих веществ в атмосферном воздухе определялось их фактическое присутствие в границах действующих предприятий района, на жилой застройке и их пространственное распределение на всей территории в зоне влияния выбросов исследуемых объектов и количественные характеристики путем лабораторных измерений на аналитическом оборудовании методами хроматографического (газовый хроматограф «Кристалл 5000.1», электрохимического и оптронноспектрофотометрического анализа (газоанализатор универсальный ГАНК-4АР). Полученные данные по содержанию загрязняющих веществ по проведенным 7568 исследованиям атмосферного воздуха в районе размещения промышленных объектов подвергались сравнительному анализу по установленным гигиеническим нормативам по предельно допустимым концентрациям в атмосферном воздухе.

Исследования проводились аккредитованными лабораториями и специализированными службами (ООО «Поволжский научно-технический центр охраны труда “САМЭКО”», ФГБУ «Приволжское УГМС», ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии по Самарской области»).

На следующем этапе была проведена оценка риска для здоровья населения, которая осуществлялась по результатам рассеивания, в соответствии с рекомендациями «Руководства по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду»1 [23]. Расчет рисков и их характеристика проводились раздельно для канцерогенных и неканцерогенных эффектов с описанием возможных неблагоприятных влияний на здоровье человека. Полная (базовая) схема оценки риска предусматривала проведение четырех взаимосвязанных этапов: идентификация опасности, оценка зависимости «доза – ответ», оценка экспозиции, характеристика риска.

После проведения анализа риска здоровью были обобщены полученные результаты, сгруппированы уровни канцерогенного и неканцерогенного рисков по путям передачи, органам-мишеням, загрязняющим веществам.

Статистическую обработку полученных данных выполняли с использованием пакета специализированных программ SPSS Statistics 22 и Microsoft Excel 2013. Сравнение вариационных рядов полученных данных осуществляли с помощью однофакторного дисперсионного анализа с использованием критерия Фишера (F). Статистическую значимость (р) принимали менее или равной 0,05.

Результаты исследования. По результатам проведенного анализа выбросов промышленных предприятий нефтепереработки и нефтехимии в изучаемом районе определены приоритетные загрязняющие вещества, обладающие канцерогенными и неканцерогенными эффектами, подлежащие последующей характеристике риска.

Результаты ранжирования веществ по величине индекса сравнительной неканцерогенной опасности показали, что наиболее высокий индекс – у диоксида серы: 250 000, что составляет около 35 % вклада в суммарный индекс. Приблизительно одинаковый вклад в суммарный индекс вносят мазутная зола по ванадию и диоксид азота (индексы составляют 170 000 и 157 200), что равно 23 и 21 % соответственно. Вклад оксида азота в суммарный индекс составляет 71 000 (около 10 %). Углеводороды С1-С5 и С6-С10 вносят совместно 6 % в суммарный индекс опасности (таблица).

В целом данные веществ вносят до 95 % вклада в суммарный индекс неканцерогенной опасности выбросов, а с учетом выброса серной кислоты и сероводорода доля вклада составляет 97 %. Таким образом, на долю вклада остальных 40 веществ приходится только около 3 %.

По результатам ранжирования к основным веществам с неканцерогенным действием, содержащимся в атмосферном воздухе изучаемого района, отнесены диоксиды серы и азота, оксиды углерода и азота, сероводород, смесь углеводородов (С1-С10), аммиак, ароматические углеводороды. К канцерогенам относятся бенз(а)пирен, свинец, бензол, этилбензол, хром (VI), сажа, которые обладают и общетоксическим действием. Выявлена канцерогенная опасность по хрому шестивалентному и бензолу.

Однако с учетом метеорологической и климатической характеристики Куйбышевского района г.о. Самара, режима ветра, способствующего воздействию выбросов предприятий на состав атмосферного воздуха в жилых районах, проведенные натурные исследования выявили наиболее значимые загрязняющие вещества для данной территории. Приоритетными загрязняющими веществами атмосферного воздуха по данным проведенного лабораторного контроля воздушного бассейна изучаемого района в 2019 году являлись сероводород, фенол, углеводороды, диоксид азота, диоксид серы, бензол. В период с июня 2019 года по декабрь 2019 года были зафиксированы превышение ПДК в 16,4 % анализируемых проб: по сероводороду – до 5,6 ПДК, фенолу – до 1,3 ПДК, углеводородам С12-С19 – до 1,6 ПДК. В летний период года с преобладанием западных и северо-западных ветров значительно меньше регистрировались случаи превышения загрязняющих веществ, за исследуемый период они составили 15 % от всех анализируемых проб. В холодный период года при преобладании юго-западного и западного направлений ветра, постоянной смене атмосферного давления чаще регистрируются загрязняющие вещества в атмосферном воздухе, что составило 23,3 % от всех анализируемых проб.

Для оценки связи между изучаемым фактором и нарушениями состояния здоровья человека оценивались токсикометрические параметры приоритетных загрязнителей.

Основные параметры приоритетных загрязнителей, использованные для количественной оценки риска, включали направленность неканцерогенного действия для веществ общетоксического действия и факторы канцерогенного потенциала для веществ, обладающих канцерогенным воздействием. Референтные концентрации острого действия были выбраны согласно соответствующему временному интервалу воздействию, порядка от одного до нескольких часов.

В случае, когда у определяемого загрязнителя референтная концентрация для данного времени воздействия отсутствовала, он не учитывался при расчете типа риска, соответствующего данному времени воздействия, согласно «Руководству по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду»1 [23].

По результатам установления приоритетных загрязнителей, дающих наибольший вклад в загрязнение атмосферного воздуха района с высокой степенью антропотехногенной нагрузки, проводился анализ моделирования рассеяния выбросов и рассчитывались уровни острого и хронического неканцерогенного риска, канцерогенного риска и суммарный риск для здоровья населения. Полученные данные представлены на рисунках 1–5.

Обсуждение. При анализе перечня потенциально вредных химических веществ, содержащихся в атмосферном воздухе изучаемого района, выявлены вещества, обладающие канцерогенными и неканцерогенными эффектами. При лабораторном определении концентрации загрязняющих веществ в исследуемых пробах атмосферного воздуха выявлено, что приоритетными загрязняющими веществами в 2019 году являлись сероводород, фенол, углеводороды. Полученные результаты согласуются с данными исследований качества атмосферного воздуха в различных районах г.о. Самара, проведенных в 2018–2019 гг., в которых отмечался рост уровня загрязнения атмосферы аммиаком, снижение – формальдегидом, хлоридом водорода, диоксидом азота, содержание оксида углерода оставалось стабильным, зафиксированы разовые превышения предельно допустимой концентрации сероводорода в атмосферном воздухе Куйбышевского района. Выявленная зависимость концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе от времени года также согласуется с данными экологических бюллетеней Самарской области за соответствующие месяцы.

Полученные результаты свидетельствуют о значительном уровне загрязнения атмосферного воздуха изучаемой территории и обуславливают вероятность развития неблагоприятных эффектов для здоровья населения.

В настоящее время имеются данные, что на территориях, примыкающих к нефтеперерабатывающим предприятиям, наиболее существенными являются только острые и хронические неканцерогенные риски для органов дыхания и центральной нервной системы [24–28]. Как показали расчеты, острый и хронический неканцерогенный риск как для органов дыхания, так и для центральной нервной системы (ЦНС) имеет величины менее 1, поэтому его можно квалифицировать как приемлемое значение. С учетом того, что рассчитывался суммарный риск от вкладов нескольких загрязнителей, адекватным порогом приемлемости для этого считается риск, равный 3, который также оценивается как приемлемый. Значения риска для органов дыхания и центральной нервной системы сопоставимы. Значительный вклад в риск развития заболеваний для органов дыхания вносит диоксид серы и серная кислота, для ЦНС – в основном предельные углеводороды С1-С5, предельные углеводороды С6-С10, предельные углеводороды С12-С19 (рис. 1–4).

Рассчитанный индивидуальный канцерогенный риск для здоровья населения района с высокой степенью антропотехногенной нагрузки для отдельных загрязняющих веществ, а также суммарный канцерогенный риск представлены на рис. 5. Основной вклад в его формирование вносят бензол, пропилен, хром, этилбензол, бенз(а)пирен (рис. 5).

Канцерогенный риск переходит значение 10–5, но превышений условно принятого допустимого уровня 10–4 нет ни по одному токсиканту и суммарному значению. Соответственно, уровень канцерогенного риска для здоровья населения, подверженного воздействию выбросов промышленных предприятий района, соответствует уровню приемлемого значения. Полученные данные определяют значимость дальнейшего исследования по проведению оценки многосредового риска. Ориентирование на промышленные выбросы отдельных ведущих предприятий района не отражает в полной мере реального их неблагоприятного воздействия с учетом возможной суммации или потенцирования. В связи с этим проведение анализа многосредового риска здоровью с обязательным учетом всех источников загрязнения атмосферного воздуха, почв, вод и снежного покрова способствует получению достоверных данных о вероятности развития заболеваний как в ближайшее время (неканцерогенный риск), так и в отдаленные сроки (канцерогенный риск) [6][19][29].