Состояние загрязнения атмосферного воздуха в расчёте оценки риска здоровья населения

ВВЕДЕНИЕ

Одной из основных характеристик состояния окружающей среды является качество атмосферного воздуха, загрязнение которого является одной из основных причин смертности и заболеваемости во всем мире. Его последствия для здоровья варьируются от роста числа госпитализаций и помещения в отделения неотложной помощи до повышенного риска преждевременной смерти. По данным экспертов пояснили, под высоким загрязнением понимается содержание в атмосферном воздухе одного или нескольких веществ, превышающее предельно допустимую концентрацию в десять и более раз. Такое загрязнение сопровождается визуальными и органолептическими признаками, в том числе появлением устойчивого несвойственного конкретной местности или сезону запаха, выпадением подкрашенных дождей и других атмосферных осадков. Высокие и экстремально высокие загрязнения могут нанести существенный вред окружающей природе и здоровью населения.

В условиях создавшейся на территории г. Воронежа экологической ситуации целесообразно проведение анализа и оценки риска для здоровья населения при воздействии вредных веществ, загрязняющих окружающую среду. Основными элементами анализа риска являются: оценка риска для здоровья, управление риском и информирование о риске. Оценка риска состоит из нескольких этапов: идентификация опасности; оценка зависимости «доза-ответ»; оценка экспозиции; характеристика риска для здоровья населения. Характеристика риска объединяет данные об опасности исследуемых химических веществ, величине экспозиции, параметрах зависимости «доза-ответ» с целью количественной и качественной оценки риска, выявления и сравнения значимости существующих проблем для здоровья населения. Актуальность исследования обусловлена необходимостью принятия управленческих решений в области улучшения состояния атмосферного воздуха и снижения риска для здоровья населения, проживающего вблизи перекрестков автомагистралей города. Основными компонентами выхлопных газов автотранспорта являются взвешенные вещества, диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды, формальдегид и др. [1, 4]. Именно вблизи пересечения автодорог отмечаются наибольшие концентрации загрязняющих веществ, что непосредственно связано с характером и интенсивностью автотранспортных потоков.

При этом следует учитывать, что международная методология оценки риска основывается на двух положениях:

• канцерогенные эффекты при воздействии химических канцерогенов, обладающих генотоксическим действием, могут возникать при любой дозе, вызывающей инициирование повреждений генетического материала;
• для неканцерогенных веществ и канцерогенов с негенотоксическим механизмом действия предполагается существование пороговых уровней, ниже которых вредные эффекты не возникают.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В данной работе использованы данные, предоставленные Воронежским филиалом ФГУ «ЦЛАТИ по ЦФО». Организация наблюдения за уровнем загрязнения атмосферы осуществлялась в соответствии с ГОСТ 17.2.3.01-86 «Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов». В работе с помощью разработанного программного комплекса были рассчитаны риски для следующих веществ: диоксид азота, взвешенные вещества, диоксид серы, оксид углерода, фенол и формальдегид. Практическая значимость разработанного подхода заключается в возможности получения комплексной оценки сложившейся экологической обстановки на перекрестках автотранспортной сети и определении участков, требующих первоочередного принятия управленческих решений для снижения экологической нагрузки на окружающую среду и здоровье населения, проживающего вблизи перекрестков автомагистралей. Для разработки использован пространственный ГИС-анализ и многомерная кластеризация данных мониторинга уровня загрязнения атмосферного воздуха. В программе Statistica 10.0 значения переменных рассчитываются путем вычитания среднего с последующим делением на стандартное отклонение по формуле .

Для того чтобы учесть класс опасности загрязняющих веществ, нормированные значения, полученные после процесса нормировки, умножаются на соответствующие поправочные коэффициенты:

где  – нормированное значение i-го признака, k – коэффициент, величина которого зависит от класса опасности вещества (принимает значения 1; 0,75; 0,5; 0,25 для веществ I, II, III и IV классов соответственно).

Далее проводится кластеризация данных, для чего необходим выбор метрики и метода кластерного анализа. Наиболее часто используемые меры расстояний (метрики) рассмотрены в работах [2, 3, 4]. Одной из самых распространенных метрик является евклидово расстояние, определяемое по формуле

,

где d_e(X_i,X_j) – расстояние между объектами i и j, а X_ik –значение k-ой переменной для i-го объекта.

В данной работе использован метод невзвешенного попарного среднего (Unweighted pair-group average), алгоритм которого заключается в нахождении расстояния между кластерами, определяемого как среднее расстояние между всеми парами объектов в них.

ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В ходе анализа полученных данных установлено, что неканцерогенный риск от загрязнения атмосферного воздуха в г. Воронеж превышает допустимые уровни (HQ > 1). В связи с тем, что при таком значении риска необходимо безотлагательное принятие мер по его снижению, предложен комплекс мероприятий по уменьшению химической нагрузки на население.

Для проведения ГИС-анализа результатов кластеризации пространственных данных создана картограмма (методом значков), на которой показаны места отбора проб атмосферного воздуха на магистральных улицах города Воронежа и уровень комплексного загрязнения.

Для проверки адекватности полученных результатов кластерного анализа рассчитан интегральный показатель загрязнения атмосферы (К_атм) по формуле, предложенной Буштуевой К.А. [3]:

где n – количество веществ; С_n – концентрация i-го вещества; ПДК_сn – предельно допустимая концентрация i-го вещества; N_n – коэффициент, учитывающий класс опасности i-го вещества. Результаты представлены в таблице, из которой следует, что наиболее неблагоприятная экологическая обстановка сложилась в мониторинговых точках № 2 и № 9, где необходимо безотлагательное принятие мер по ее улучшению.

Таблица

Показатели экологической обстановки в мониторинговых точках

Сравнивая результаты предложенного подхода к многомерной классификации данных о состоянии атмосферного воздуха и результаты рассчитанного интегрального показателя, можно сделать вывод, что подход адекватен.

ВЫВОДЫ

В связи со стохастическим характером рисков, длительным латентным периодом, различиями в возрастной чувствительности и другими факторами, значения рисков не следует использовать для проведения каких-либо прямых аналогий между уровнями фактической заболеваемости или смертности и значениями этих рисков.