Журнал "Право и безопасность"

Номер - 1-2 (22-23), Июль 2007

Воздушный бассейн и здоровье населения городов

Безуглая Э.Ю., Смирнова И.В., Главная геофизическая обсерватория им. А.И.Воейкова Росгидромета

Более четырех десятилетий назад создатель гелиобиологической науки Александр Леонидович Чижевский писал: «Мы уделяем больше внимания тому, что мы едим и пьем, однако мы поразительно мало внимания уделяем воздуху, которым дышим». Эти слова не потеряли значение и сегодня. Знания о качестве воздуха, как основной потребности человека, сейчас находятся на одном из последних мест среди информационных приоритетов.

Редко кто знаком с информацией о состоянии проблемы загрязнения атмосферы в городах, почти отсутствует литература, освещающая правильно и детально состояние загрязнения воздуха в каждом городе России, доступная широкому кругу читателей.

Вместе с тем в России существует большая сеть мониторинга загрязнения атмосферного воздуха, она охватывает более 200 городов и имеет почти 700 станций наблюдений за качеством воздуха (рис. 1, 2).

Рис. 1. Количество городов с наблюдениями за загрязнением воздуха (1), в том числе на сети Росгидромета (2).

Огромная армия специалистов работает, чтобы обеспечить получение данных наблюдений за состоянием загрязнения атмосферного воздуха. Ежегодно в Главной геофизической обсерватории им. А.И.Воейкова осуществляется сбор данных, анализ, обобщение, поступающих данных и дается оценка состояния и тенденции загрязнения воздуха городов. Эта информация об уровне и тенденции изменения концентраций вредных примесей в атмосфере городов публикуется в ежегодниках «Состояние загрязнения атмосферы в городах на территории России». Издается также «Обзор состояния окружающей среды». Эти документы говорят о состоянии проблемы загрязнения в целом по городам России, но содержат мало информации о качестве воздуха в конкретных городах. Нет средств на такие публикации. Таким образом, нарушено конституционное право населения на информацию о состоянии качества воздуха.

Рис. 2. Количество станций в городах с наблюдениями за загрязнением воздуха (1), в том числе на сети Росгидромета (2).

Политика государства, направленная на улучшение качества воздуха, ставит на первое место достижение предельно допустимых выбросов (ПДВ) крупными промышленными предприятиями. Это означает, что при данных выбросах от предприятия концентрации примесей в атмосферном воздухе города не должны превышать предельно допустимые концентрации (ПДК) примесей. (ПДК установлены гигиенистами и утверждены Главным санитарным врачом Российской Федерации.)

В России сотни специалистов-экологов рассчитывают максимальные концентрации примесей от каждого предприятия, и устанавливают, достигнут ли уровень ПДК. В этом случае выбросы достигают предельно допустимые (ПДВ). Однако сегодня, к сожалению, известны города, где почти на всех предприятиях достигается уровень ПДВ, но… уровни загрязнения воздуха, по данным сети Росгидромета, далеки от достижения ПДК. Что является причиной такой ситуации: неточные данные о выбросах или учет лишь небольшого числа источников выбросов в городе, сказать трудно. Но это служит причиной сомнений в достоверности сведений о качестве воздуха в городах. Обычно это связано с тем, что при расчетах ПДВ учитываются только самые крупные предприятия, которые могут обеспечить себя очистными технологиями. В городах имеются различные сравнительно небольшие предприятия, максимальные концентрации примесей, ими создаваемые, не определяются и не учитываются из-за их малости, хотя таких источников загрязнения сотни и, естественно, они определяют общий уровень загрязнения, мало схожий с расчетным уровнем от крупных источников выбросов.

При определении значений ПДК гигиенисты учитывали реагирование человеческого организма на воздействие данного вещества. Установлены ПДК более 400 различных веществ. Посмотрим, как соотносятся ПДК и реально наблюдаемые концентрации вредных веществ в атмосфере.

Рис. 3. Средние концентрации примесей в целом по городам России.

1 - взвешенные вещества (227), 2 - диоксид серы (231), 3 - оксид углерода (203), 4 - диоксид азота (237), 5 - сероуглерод (12), 6 - фенол (94), 7 - фторид водорода (31), 8 - хлорид водорода (30), 9 - аммиак (68), 10 - формальдегид (145), 11 - бенз(а)пирен (169). Цифры в скобках указывают количество городов, в которых проводились наблюдения за данной примесью.

На рис. 3 показаны средние по России концентрации наиболее распространенных веществ. Средние значения концентраций большинства веществ не превышают ПДК, но концентрации формальдегида и бенз(а)пирена выше ПДК в 3 и 2,5 раза.

В отдельных городах картина совсем другая. Средние концентрации взвешенных веществ выше ПДК отмечаются в 65 городах, бенз(а)пирена - в 163 городах, диоксида азота - в 92 городах, формальдегида - в 120 городах. Это показывает, что средние концентрации примесей в целом по городам России существенно сглаживают ситуацию.

Средние концентрации одной или нескольких примесей постоянно превышают ПДК более чем в 200 городах в течение 10-летнего периода. И эта картина практически не изменяется (рис. 4). Все привыкли к тому, что ПДК превышены повсеместно, и ситуация не улучшается. Следовательно, меры, предпринимаемые по снижению загрязнения атмосферы, не дают должного эффекта.

Если обратить внимание на конкретные вещества, то можно заметить, что количество городов, в которых концентрации бенз(а)пирена и формальдегида превышают ПДК, растет, а в которых концентрации других веществ - снижается. При этом в одних городах происходит снижение концентраций вредных веществ, в других - наблюдается рост. В результате в среднем характеристики не изменяются.

Рассматривая тенденцию изменения средних по стране концентраций примесей за 10 лет, можно увидеть, что качество воздуха улучшилось (табл. 1). Но если посмотреть отдельно первые и последующие годы, то увидим, что вначале происходило снижение загрязнения воздуха, вызванное снижением производства и закрытием предприятий, а в последнее пятилетие происходит рост загрязнения многими веществами и во многих местах.

Рис. 4. Количество городов, в которых среднегодовые концентрации одного или нескольких веществ превышали ПДК (1), и количество городов, в которых максимальные концентрации превышают 10 ПДК (2).

Таблица 1. Тенденция изменений средних концентраций примесей в городах РФ за 10-летний период 1996-2005 гг.

Для оценки степени загрязнения атмосферы разработан комплексный показатель - индекс загрязнения атмосферы (ИЗА). Он рассчитывается как сумма деленных на ПДК средних за год концентраций веществ, с помощью несложных расчетов приводящих величину ИЗА к величине концентрации диоксида серы. Используя комплексный ИЗА, можно более четко проследить тенденцию изменения уровня загрязнения атмосферного воздуха в городах России (рис. 5)

Рис. 5. Количество городов, в которых уровень загрязнения очень высокий (ИЗА>7) (1), городов в Приоритетном списке (ИЗА>14) (2).

За 10 лет произошло увеличение числа городов с высоким и очень высоким уровнем загрязнения воздуха, что обусловлено ростом концентраций бенз(а)пирена, формальдегида и других веществ во многих городах. Поэтому можно сказать, что нормирование примесей и достижение ПДВ на отдельных предприятиях не привело к снижению уровня загрязнения атмосферного воздуха.

Рассмотрение изменений качества воздуха в городах с крупными источниками выбросов показывает, что ситуация в таких городах также не совсем благополучна. За 10 лет отмечается рост концентраций бенз(а)пирена и оксида углерода в городах с предприятиями нефтеперерабатывающей промышленности на 14% и 22% соответственно, бенз(а)пирена в городах с нефтехимическими предприятиями на 76%, диоксида азота и оксида углерода в городах с химическими предприятиями на 16%. В последние 5 лет особенно заметно увеличились средние концентрации фторида водорода (табл. 2) в городах с алюминиевыми заводами.

Таблица 2. Средние концентрации фторида водорода (мкг/м³) в городах с предприятиями по производству алюминия за 5 лет

Город	2001 г.	2002 г.	2003 г.	2004 г.	2005 г.
Братск	5	2	4	4	7
Волгоград	5	5	4	5	6
Краснотурьинск	4	5	6	5	9
Надвоицы	4	4	5	5	5
Новокузнецк	5	5	5	5	10
Первоуральск	6	6	2	4	5
Шелехов	2	2	5	7	6

Рассматривая загрязнение воздуха в крупнейших городах с населением более 500 тыс., можно также заметить негативную ситуацию. В 15 из 34 крупнейших городов за 10 лет произошел рост концентраций 3 и более загрязняющих веществ. Только в 9 городах загрязнение воздуха несколько снизилось (табл. 3).

Таблица 3. Изменения концентраций примесей в крупнейших городах России за 10 лет

Концентрации возросли			Концентрации снизились
город	вещества		город	вещества
Баранаул		БП, формальдегид, CO, NO2	Владивосток	ВВ, NO, NO2, СО
Волгоград		БП, NO, формальдегид, HF (за 5 лет)	Краснодар	Формальдегид, NO, NO2,СО
Екатеринбург		NO, ВВ, NH3, формальдегид	Липецк	ВВ, формальдегид, NO, NO2,СО
Ижевск		БП, СО, формальдегид	Новосибирск	Формальдегид, NO, NO2
Казань		NO, NO2, ВВ, БП, CO	Москва	NO, NO2,СО
Красноярск		NO, NO2, NH3, ВВ формальдегид,	Омск	(NO, NO2,СО)
Новокузнецк		ВВ, NO, NO2, формальдегид, HF (за 5 лет)	Пермь	NO, NO2,СО
Новосибирск		ВВ, СО, БП	Самара	ВВ, NO, NO2
Ростов-на-Дону		NO, NO2	Хабаровск	ВВ, NO, СО
Санкт-Петербург		NH3, БП, формальдегид
Саратов		NO2, ВВ, формальдегид
Оренбург		ВВ, формальдегид, CO
Тула		NO, NO2, БП, CO
Уфа		ВВ, NO2, NH3
Челябинск		Формальдегид, CO, HF, БП
Примечание. ВВ - взвешенные вещества, БП - бенз(а)пирен.

Примеры изменений концентраций примесей в некоторых городах за 10 лет показаны на рис. 6-9.

Рис. 6. Изменения средних концентраций диоксида азота в 1996-2005 гг. в Барнауле (а) и Кемерово (станция 1; б).

Рис. 7. Изменения средних концентраций аммиака в 1996-2005 гг. в Екатеринбурге (станция 9; а) и Тольятти (станция 2; б).

Рис. 8. Изменения средних концентраций взвешенных веществ в Новокузнецке (а) и Уфе (б) в 1996-2005 гг.

Рис. 9. Средние концентрации бенз(а)пирена, мкг/м³х10³, в Санкт-Петербурге (станция 1; а) и Уфе (станция 14; б) в 1996-2005 гг.

Причин роста загрязнения воздуха в городах несколько. Начавшийся экономический подъем промышленного производства, развитие предприятий энергетики, алюминиевой промышленности, нефтепереработки и нефтехимии и других отраслей промышленности не учитывали требования экологии, не сопровождались соответствующими природоохранными мероприятиями.

Рис. 10. Изменения средних концентраций формальдегида в Барнауле (а) и Волгограде (б) в 1996-2005 гг.

Во многих городах создаются новые предприятия, ведется интенсивное жилищное строительство. Это сопровождается вскрытием почвенного покрова, загрязненного в течение сотен лет. Загрязнения, ранее лежащие в грунте, попадают и рассеиваются в воздушном бассейне города.

Строительство сопровождается значительным использованием различной строительной техники (грузовых автомобилей, тракторов, бульдозеров, экскаваторов), которые создают заметные выбросами от неполного сгорания топлива, что приводит к увеличению концентрации сажи и бенз(а)пирена.

Рост населения городов приводит к появлению вокруг многих из них многочисленных свалок, нередко горящих и выделяющих значительные выбросы. Вместо поступления из окрестностей свежих струй воздуха происходит существенное добавление в атмосферу загрязняющих веществ.

В городах Восточной Сибири развивается промышленность при высоком метеорологическом потенциале загрязнения воздуха без серьезных научных проработок при выборе мест для строительства.

Немалую роль в росте уровня загрязнения воздуха играет происходящее в последнее десятилетие сокращение вокруг городов зеленых зон. Поля совхозов ранее были засеяны овощами и зерновыми культурами. Теперь все это заменяется строительными площадками будущих промышленных предприятий.

В настоящее время города и их пригородные зоны оказались под различным административным началом. Торопливо, без воззрения в будущее, сравнительно дешевые земли пригородных районов занимаются под новые бесчисленные стройки для обеспечения новых рабочих мест. В реальности все это ведет к сокращению зеленых зон, способствующих очищению воздуха города.

Еще недавно вокруг города находились леса. Леса являются легкими города, в которых идет непрерывный процесс очистки, чтобы были голубые небеса, и яркий свет Солнца не затуманивался пеленой сажи. Леса истребляются, сжигаются кострами нашей бездумности. От взвеси сажи и других веществ небо заволакивается плотными облаками. Уже не одно лето происходит выгорание лесов в пригородах. Раньше леса и поля поглощали и перерабатывали вредные выбросы, а дождь вымывал то, что не успело исчезнуть. Теперь возникает серьезная экологическая проблема, поскольку пожары способствуют резкому повышению уровня загрязнения воздуха не только в близлежащих поселках, но и в городе.

Чтобы показать серьезность проблемы, в течение ряда лет проводилось исследование зависимости изменений в показателях заболеваемости населения от изменений загрязнения атмосферы (показатель ИЗА). Замечена тесная зависимость между этими показателями. Иначе и быть не может. Воздушный бассейн окружает человека со всех сторон. Чем хуже качество воздуха, тем сильнее изменяется его энергетика, уменьшается число отрицательных ионов, воздействующих на дыхательные органы, на активную деятельность человека. Если люди вдыхают сильно загрязненный воздух, то у них ослабевает сопротивляемость организма и повышается частота заболеваний.

В период 1986-1990 гг. по данным системы “АГИС-здоровье” проводилось изучение влияния состояния загрязнения атмосферы на здоровье населения. Для оценки степени влияния загрязнения атмосферы на здоровье использованы средние концентрации примесей за каждый год, получаемые из данных наблюдений на сети Росгидромета для 84 городов. (Безуглая Э.Ю., 1994). Изучение показало, что 36-38% изменчивости заболеваемости болезнями органов дыхания и злокачественными заболеваниями связано с загрязнением атмосферы. Коэффициент корреляции между ИЗА и числом случаев заболеваемости взрослых злокачественными новообразованиями равен 0,6, между ИЗА и числом случаев болезней органов дыхания взрослых - 0,56.

При увеличении ИЗА на 2 единицы количество случаев заболеваемости органов дыхания у взрослых возрастает на 14%, у детей - на 12%. При таком повышении ИЗА (в пересчете на диоксид серы на 100 мкг/м³) происходит увеличение случаев заболеваемости злокачественными новообразованиями на 20%. Значительный вклад в высокий уровень городского загрязнения воздуха и заболеваемости создается концентрациями бенз(а)пирена. Для рассматриваемых в исследовании городов вклад бенз(а)пирена в суммарный ИЗА составлял 25-70%. Это означает, что бенз(а)пирен и другие канцерогенные примеси, находящиеся в атмосфере в виде взвешенных частиц, определяют, в основном, заболеваемость злокачественными болезнями.

Для Санкт-Петербурга получена высокая корреляция между индексом загрязнения атмосферы и заболеваемостью системы кровообращения взрослых, а также врожденными аномалиями сердца у детей (рис. 11 и 12).

Рис. 11. Связь между числом случаев заболеваемости системы кровообращения взрослых (СК) и уровнем загрязнения воздуха в Санкт-Петербурге.

Рис. 12. Общая заболеваемость детей (Zd) с врожденными аномалиями сердца и уровень загрязнения воздуха (ИЗА-I) в Санкт-Петербурге.

В настоящее время начаты совместные исследования специалистов Института гриппа и Главной геофизической обсерватории по влиянию качества воздуха на заболеваемость гриппом и ОРЗ по данным из 30 городов за 19 лет. Они также показывают существенное влияние загрязнения воздуха на заболеваемость этими болезнями (рис. 13).

Рис. 13. Средние значения ИЗА (J) и заболеваемости гриппом и ОРЗ (Z) детей 3-6 лет в Якутске (а) и детей 0-2 (Z2), 3-6 лет (Z3) в Улан-Удэ (б).

С.В.Сенотрусова (2005) исследовала влияние окружающей среды на заболеваемость населения промышленных городов Приморского края. Определено, что комплекс веществ, таких как диоксид азота, взвешенные вещества, оксид углерода и углеводороды, поступающие в атмосферу с выбросами промышленных предприятий, оказывают значимое влияние на заболеваемость населения региона язвенной болезнью, хроническим гастритом и общей патологией желудочно-кишечного тракта. Комбинированное влияние выбросов этих веществ, а также диоксида серы способствуют заболеваемости населения болезнями кровообращения, крови и эндокринной системы. Найдены значимые связи между выбросами каждого из указанных веществ и заболеваемостью хроническим бронхитом, пневмонией, болезнями миндалин.

Ежегодно в Главной геофизической обсерватории в результате анализа информации определяется список городов с наибольшим уровнем загрязнения (ИЗА>14), так называемый Приоритетный список городов с очень высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха. По данным 2005 г., такой список включал 41 город (табл. 4). В течение более 5 лет постоянно включались в этот список Братск, Иркутск, Курган, Магадан, Магнитогорск, Новокузнецк, Ростов-на-Дону, Селенгинск, Улан-Удэ, Уссурийск, Хабаровск, Чита и Южно-Сахалинск.

В соответствии с приведенными выше результатами можно сказать, что при ИЗА=14 фиксируются 2 новых случая злокачественных новообразований. Это значение ИЗА принято в качестве критерия для составления Приоритетного списка.

Таблица 4. Города с наибольшим уровнем загрязнения атмосферы и вещества, его определяющие, в 2005 г.

Город	Вещества, определяющие высокий уровень ИЗА
Ангарск	БП, Ф
Балаково	ВВ, NO2, БП, CS2, Ф
Барнаул	БП, ВВ, Ф, NO2
Благовещенск, Амурская обл.	БП, Ф, ВВ
Братск	БП, NO2, HF, Ф
Владимир	БП, ВВ, Ф, фенол
Волгоград	БП, NO2, HF, Ф, фенол
Волгодонск	БП, Ф
Волжский	Ф, БП, ВВ
Зима	БП, Ф
Иркутск	Ф, БП, сажа, NO2
Калининград	БП, Ф, NO2
Комсомольск-на-Амуре	ВВ, Ф, БП, NO2, фенол
Краснотурьинск	БП, Ф, HF, фенол
Красноярск	БП, Ф, ВВ
Кумертау	БП, Ф
Курган	Ф, БП, сажа, NO2
Магадан	БП, Ф, фенол
Магнитогорск	БП, Ф, ВВ, NO2
Набережные Челны	БП, Ф
Назарово	ВВ, Ф, БП
Нерюнгри	БП, Ф, NO2
Нижнекамск	ВВ, БП, Ф
Новороссийск	Ф, БП, NO2, ВВ
Новокузнецк	Ф, БП, ВВ, NO2, HF
Новотроицк	ВВ, СО, NO2, фенол, БП, NH3
Норильск	БП, Ф, фенол
Первоуральск	ВВ, NO2, БП, HF
Петропавловск-Камчатский	Ф, БП
Прокопьевск	БП, ВВ, NO2
Радужный, Югра	Ф
Ростов-на-Дону	NO2, Ф, БП
Рязань	БП, CS2, фенол
Саратов	NO2, БП, Ф
Селенгинск	Ф, БП, фенол, CS2
Улан-Удэ	БП, Ф, ВВ, NO2
Уссурийск	БП, NO2
Хабаровск	БП, Ф, NO2, ВВ
Челябинск	БП, Ф, HF
Чита	ВВ, Ф, БП, NO2
Южно-Сахалинск	БП, сажа, NO2, Ф
Прмечание. Ф - формальдегид, ВВ - взвешенные вещества, БП - бенз(а)пирен. Города Приоритетного списка не ранжируются по степени загрязнения воздуха.

В городах Приоритетного списка проживает 17 млн человек. Из-за очень высокого уровня загрязнения атмосферы в них можно ожидать 34 тыс. случаев возникновения злокачественных заболеваний. Очевидно, эти цифры должны показать необходимость принятия неотложных мер для снижения загрязнения. Вероятно, необходима Государственная программа поэтапного снижения уровней загрязнения атмосферы в городах и установления уровней загрязнения, которые должны быть достигнуты к указанным в Программе срокам.

Литература

1. Безуглая Э.Ю., Завадская Е.К., Расторгуева Г.П., Смирнова И.В. Исследования загрязнения атмосферы и связи с влиянием их на здоровье населения // Современные исследования Главной геофизической обсерватории. К 150-летию со дня основания. Юбилейный сборник. 1999. Т. 1. С. 144-161.

2. Безуглая Э.Ю., Расторгуева Г.П. Смирнова И.В. Влияние лесных пожаров в августе 2002 года на уровень загрязнения воздуха и здоровье населения // Инженерные системы АВОК Северо-Запад. 2003. № 1(9). С. 29-33.

3. Ежегодник состояния загрязнения атмосферы в городах на территории России в 2005 г. М., 2007.

4. ОНД-86 Госкомгидромета. Методика расчета максимальных концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. Л., 1987. 93 c.

5. Сенотрусова С.В. Влияние загрязнения окружающей среды на заболеваемость населения промышленных городов. Автореф. дис. … докт. биол. наук. Владивосток, 2005.

6. Bezuglaya E.Yu., Shchutstaya A.B., Smirnova I.V. Air pollution index and interpretation of measurements of toxic pollutant concentrations // Atmospheric Environment. 1993. Vol. 27A. P. 773-779.

Безуглая Эмма Юрьевна. Доктор географических наук, заведующая лабораторией анализа и оценки загрязнения атмосферы Главной геофизической обсерватории им. А.И.Воейкова, Росгидромет, научный руководитель и редактор ежегодников "Состояние загрязнения атмосферы в городах на территории России".

Смирнова Ирина Витальевна. Старший научный сотрудник, Главная геофизическая обсерватория им. А.И.Воейкова, Росгидромет, составитель ежегодников "Состояние загрязнения атмосферы в городах на территории России".