Загрязнение атмосферы городов Приморского края Уссурийска и Спасска-Дальнего и его влияние на заболеваемость населения

Коломейцева, Олеся Леонидовна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Загрязнение атмосферы городов Приморского края Уссурийска и Спасска-Дальнего и его влияние на заболеваемость населения
ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Загрязнение атмосферы городов Приморского края Уссурийска и Спасска-Дальнего и его влияние на заболеваемость населения"

На правах рукописи

КОЛОМЕЙЦЕВА ОЛЕСЯ ЛЕОНИДОВНА

ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ ГОРОДОВ ПРИМОРСКОГО КРАЯ УССУРИЙСКА И СПАССКА-ДАЛЬНЕГО И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ЗАБОЛЕВАЕМОСТЬ НАСЕЛЕНИЯ

03.02.08-экология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Петрозаводск - 2013

005545351

Работа выполнена на кафедре экологии Школы естественных наук Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Дальневосточный федеральный университет» МОН РФ

Научный руководитель доктор биологических наук, заслуженный деятель науки РФ,

профессор кафедры

Хрнстофорова Надежда Константиновна

Официальные оппоненты: Луканин Владимир Васильевич

доктор биологических наук, профессор,

зав. кафедрой лесного хозяйства ФГБОУ

ВПО «Петрозаводский государственный университет»

Калннкина Наталия Михайловна

доктор биологических наук, профессор, завлабораторией гидробиологии Института водных проблем Севера Карельского научного центра Российской академии наук (ИВПС КарНЦ РАН)

Ведущая организация: Федеральное бюджетное государственное учреждение науки

Тихоокеанский институт географии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТИГ ДВО РАН)

Защита состоится «25» декабря 2013 г. в 14 час. на заседании диссертационного совета Д 212.190.01 при Петрозаводском государственном университете по адресу: 185910, Республика Карелия, г. Петрозаводск, пр. Ленина, 33, эколого-биологический факультет, тел.факс: 8(8142)763864.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Петрозаводского государственного университета, с авторефератом - на сайтах http://vak.ed.gov.ru/ и www.petrsu.ru.

Отзывы на автореферат просим направлять по адресу:

185910, Республика Карелия, г. Петрозаводск, пр. Ленина, 33, ученому секретарю диссертационного совета Дзюбук И.М.

Автореферат разослан «25» ноября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

Дзюбук И.М

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Загрязнение атмосферного воздуха представляет собой реальную нарастающую экологическую угрозу для всего живого на планете. В Приморье, как и во многих регионах страны, растет заболеваемость детей и взрослых по подавляющему числу основных классов болезней, вызванных загрязнением окружающей среды.'

Среди городов Приморского края Уссурийск и Спасск-Дальний (далее Спасск) имеют развитую промышленность, определяющую как характер, так и объем загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу. Уссурийск, с населением свыше 100 тыс. чел., входит в число городов, контролируемых государственной службой мониторинга. Он неоднократно включался в «Перечень самых загрязненных городов РФ» с высокими показателями комплексного индекса загрязнения атмосферы (ИЗА).2 Состояние его воздушного бассейна в значительной степени усугубляется использованием низкокачественного твердого топлива в 326 котельных, расположенных на всей территории города, и высокой концентрацией автотранспорта на основных автомагистралях. Спасск является центром стройиндустрии Приморья и относится к тем небольшим городским территориям России, где наблюдения за уровнем загрязнения атмосферы ограничены или не проводятся совсем и ИЗА в них не определяется.

Оценке состояния окружающей среды Уссурийска посвящено немало работ: изучалось загрязнение природных вод тяжелыми металлами и органическими веществами;' придорожных почв и растительности свинцом;4 приземного воздуха пылью и тяжелыми металлами.5 Анализ динамики загрязнения атмосферы городов Приморского края, в том числе Уссурийска и Спасска, сделан C.B. Сенотрусовой.6 Ею выявлены тренды длительного влияния загрязнения атмосферного воздуха на здоровье населения и дан прогноз развития событий. Однако анализ сделан на основе выбросов основных, или стандартных, компонентов (твердых веществ, СО, NOx, S02, углеводородов). В то же время, в системе регулярного контроля окружающей среды уже более 20 лет ведутся наблюдения за специфическими загрязняющими атмосферный воздух веществами (твердыми, жидкими и газообразными), не менее опасными токсикантами, несмотря их существенно меньшие объемы выбросов.7 В связи с этим предстояло оценить современное состояние загрязнения атмосферного воздуха двух промышленных городов края (крупного и

1 Российский статистический ежегодник. 2012. Росстат. М., 2012. 786 с.

2 Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды РФ в 1996 году» + Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды РФ в 2012 году». URL: http://www.mnr.gov.ru/regulatory.

3 Шишлова Т.М. Химико-экологическая оценка речных вод г. Уссурийска: тяжелые металлы: дис. канд. биол. наук. Уссурийск, 2001. 145 е.; Потенко Е.И. Химико-экологическая оценка речных вод г. Уссурийска: органические вещества: дис. канд. биол. наук. Уссурийск, 2002. 165 с.

4 Соболева Е.В. Свинец в почве и растениях как показатель воздействия автотранспорта на среду г. Уссурийска: дис. канд. биол. наук. Уссурийск, 2003. 137 с.

Никифоров П.А., Чекрыжов И.Ю., Сафроиов П.П. и др. Нано - и микрочастицы металлов в городской атмосфере (на примере городов Владивосток и Уссурийск) // Химия в интересах устойчивого развития. 2013. № 21. С.129-134.

'Сенотрусова C.B. Загрязнение атмосферы и состояние здоровья населения промышленных городов. СПб: Астерион, 2004. 246 е.; Сенотрусова C.B. Загрязнение поверхностных вод рек и заболеваемость населения промышленных городов. М.: РЭФИА, 2005. 120 е.; Сенотрусова C.B. Экологическая обусловленность хронической заболеваемости малых городов // Проблемы региональной экологии. 2010. № 1. С.230-236. Безуглая Э.Ю., Смирнова И.В. Воздух городов и его изменения. СПб: Астерион, 2008. 254 с.

малого), а также выявить зависимость заболеваемости населения этих городов от характера и специфики поступающих в их атмосферу веществ.

Цель работы - исследовать уровень и специфику загрязнения атмосферы двух промышленных городов Приморского края - Уссурийска и Спасска - и оценить его влияние на заболеваемость населения.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Проанализировать динамику суммарных выбросов в атмосферу и определить вклад основных компонентов загрязнения воздуха Уссурийска и Спасска за 1992 - 2012 гг.;

2. Охарактеризовать источники выбросов в атмосферу городов;

3. Сравнить характер и степень загрязнения атмосферного воздуха Уссурийска и Спасска;

4. Изучить заболеваемость взрослого и детского населения исследуемых городов;

5. Выявить связь между компонентами загрязнения атмосферного воздуха и заболеваемостью населения городов по основным классам болезней.

Научная новизна работы. Впервые для Уссурийска и Спасска проведен комплексный анализ экологической ситуации, обусловленной выбросами в атмосферу как стандартных (основных), так и специфических загрязняющих веществ. Выявлены сильные связи между заболеваемостью взрослого и детского населения этих промышленных городов основными классами болезней (болезнями системы кровообращения, органов дыхания, психическими расстройствами, болезнями нервной системы, крови, кроветворных органов и отдельными нарушениями, вовлекающими иммунный механизм) и выбросами в атмосферу основных и специфических твердых, газообразных и жидких поллютантов, летучих органических соединений.

Праю-ическая значимость работы. Анализ ситуации и выявленные связи между загрязнением атмосферного воздуха антропогенными выбросами и заболеваемостью населения промышленных городов Приморья представляют интерес для санитарно-эпидемиологических и природоохранных служб, учреждений здравоохранения, администраций городов и районов края, лиц, принимающих решения в определении стратегии развития региона, условий проживания населения.

Полученные данные используются в лекционном курсе «Региональные экологические проблемы» в Дальневосточном федеральном университете (ДВФУ).

Защищаемые положения:

1. Разница в загрязнении атмосферного воздуха городов основными веществами состоит в преобладании выбросов оксида углерода в Уссурийске, твердых веществ - в Спасске. Среди специфических веществ в Уссурийске преобладают продукты сгорания минерального и органического топлива, в Спасске - полиэлементные компоненты пыли. Основные загрязняющие вещества, оказывающие значимое воздействие на заболеваемость населения в Уссурийске, -летучие органические соединения, в Спасске - твердые вещества.

2. Уровень заболеваемости населения Спасска значительно выше, чем в Уссурийске почти по всем классам болезней из-за более высокой запыленности атмосферного воздуха Хотя Уссурийск почти регулярно оказывается в «Приоритетном списке городов России с наибольшим уровнем загрязнения воздуха», ситуация в нем не столь критична, как в Спасске.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на Научно-практической конференции «Инновационные методы в образовании и производстве в рамках перспектив развития Приморского края» (Находка, 2010); III Международной научной конференции «Современные проблемы регионального развития. Территориальные системы: оценка состояния и обеспечение сбалансированного развития» (Биробиджан, 2010); VI Региональной школе-семинаре молодых ученых «Территориальные исследования: цели, результаты и перспективы» (Биробиджан, 2011); Научно-практических конференцииях «Комплексное развитие юга Дальнего

Востока России» (Уссурийск, 2011) и «Приморские зори - 2012» (Владивосток, 2012); на семинарах кафедры экологии ДВФУ (Владивосток, 2012, 2013).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, из них в журналах, рекомендуемых ВАК, - 3.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы (325 источников, из которых иностранных - 161). Работа изложена на 181 странице, иллюстрирована 25 рисунками и 40 таблицами.

Благодарности. Автор благодарен научному руководителю Н.К. Христофоровой, д.б.н., профессору, заслуженному деятелю науки РФ за ценные советы, доброжелательное и внимательное отношение. Особую благодарность автор выражает В.П. Дмитренко за поддержку в процессе выполнения работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1. Источники и компоненты загрязнения атмосферного воздуха, их биологическое действие (обзор литературы)

В главе сообщается о структуре и функциях атмосферы, составе и свойствах атмосферного воздуха, об естественных и антропогенных источниках физических, химических и биологических агентов, приводящих к нарушению равновесия атмосферы. Приведены характеристики основных загрязняющих веществ воздушного бассейна Земли, источников их эмиссии и степени воздействия на живые организмы и здоровье человека.

СгщсаЕ'Дальний

/У

Рис.1. Район работ

Глава 2. Район работ. Материалы и методы

В главе подробно рассматриваются природные и климатические условия Приморья и двух исследуемых городов края - Уссурийска и Спасска.

Уссурийск (43°48'00"с.ш., 131°57'00"в.д.; переходная территория между прибрежной и континентальной зонами Приморья) и Спасск (44°35'8" с.ш., 132°48'8" в.д.; континентальная часть края) расположены на Приханкайской низменности (рис.1). Уссурийск находится в месте слияния рек Раздольная, Комаровка и Раковка, в межгорной слабопроветриваемой впадине, окруженной сопками, Спасск - в пологоволнистом бассейне рек Кулешовка и Спасовка. Уссурийск по численности постоянного населения (в 2011 г. 183 933 чел.; 9,1% от общего количества жителей Приморья) уступает только столице края Владивостоку. Численность постоянного населения Спасска в 2011 г. составляла 43 666 чел.8

Материалом для исследования состава и объема выбросов загрязняющих веществ в атмосферу городов и их влияния на здоровье людей явились статистические данные НИИ «Атмосфера» (г. Санкт-Петербург); Приморскстата и ФГБУ

1 Приморскстат, 2012.

"Приморское УГМС; годовые отчетные формы № 2-ТП (Воздух) Уссурийска и Спасска; статистические данные по заболеваемости населения на основе годовых отчетных форм №12 Приморского краевого медицинского информационно-аналитического центра.

В работе использован сравнительный анализ, корреляционный анализ, описательный метод и метод инфографики. Для математической обработки данных применялись пакеты прикладных программ Microsoft Office/Excel 2010 и Statistica 2010.

Глава 3. Источники выбросов загрязняющих веществ и состояние окружающей среды в исследуемых городах

Города Приморья имеют в своем подчинении определенные территории, все они представляют собой развитые индустриальные центры с разнообразной промышленной структурой. Специализация каждого из них определяет их экологическое состояние.9

Более половины всех загрязняющих атмосферу веществ в ДВФО приходится на стационарные источники Приморского края.10 Неблагополучное экологическое состояние воздушного бассейна в городах Приморья вызвано устаревшими технологиями производства в промышленности, неэффективными очистными сооружениями, использованием дешевого угля в энергетике." Одной из главных причин высокого уровня загрязнения воздуха является также слишком быстрое увеличение количества и возраста личных транспортных средств, их слабое техническое обслуживание, отсутствие контроля выхлопа автотранспорта. Наблюдение за уровнем загрязнения воздуха ведется на 12 станциях в 7 городах (Артем, Владивосток, Дальнегорск, Находка, Партизанск, Спасск-Дальний, Уссурийск), но из-за недостаточного количества данных или отсутствия измерений в ряде из них ИЗА не определяется.

Уссурийск - административный центр муниципального образования - Уссурийского городского округа. Основной сектор экономики - производство пищевых продуктов (доля в промышленности - ДВП 60%; крупные предприятия отрасли: ЗАО УМЖК «Приморская соя», АО «Приморский сахар», АО «Уссурийский бальзам»). На втором месте находятся производство транспортных средств, машин и оборудования (ДВП 9%; основные предприятия: УЛРЗ -Уссурийский локомотиворемонтный завод, ООО «Завод Океан», частично расформированные военные заводы «25 ЦАРЗ» и «206 БТРЗ»), а также целлюлозно-бумажное и мебельное производства (ДВП 9%; ОАО «Уссурийский картонный комбинат», ОАО «Уссурийскмебель»), Доля текстильного, швейного и обувного производств невелика - ДВП 5%.

Транспорт представлен предприятиями, осуществляющими грузо- и пассажироперевозки, которые занимают важное место в экономике округа. К 2011 г. количество зарегистрированных автотранспортных средств превысило 150 тыс. ед., ежедневно оно дополняется десятками тысяч единиц транзитного автотранспорта.'2

Состояние воздушного бассейна Уссурийска усугубляют отсутствие централизованной ТЭЦ, сотни труб котельных и частных домов, высокая концентрация автотранспорта на основных магистралях. В черте города проходят трассы, ведущие к таможенному переходу и границе с

9 Коломейцева О.Л. Взаимосвязь экологического и экономического развития в аспекте загрязнения окружающей среды промышленными предприятиями // Современные проблемы регионального развития: материалы III Международ, науч. конф. Биробиджан, 22-24 ноября 2010 г. / Под ред. Фрисмана Е.Я. Биробиджан: ИКАРП ДВО РАН - ГОУ ВПО «ДВГСГА», 2010. С.18-19.

10 Российский статистический ежегодник. 2012. Росстат. М., 2012. 786 с.

" Христофорова Н.К. Экологические проблемы региона: Дальний Восток - Приморье. Хабаровск, кн. изд-во, 2005. 304 е.; Коломейцева О.Л. Загрязнение воздушного бассейна малого промышленного города угольной пылью на примере города Уссурийска Приморского края // Инновационные методы в образовании и производстве в рамках перспектив развития Приморского края: материалы науч.-практ. конф. Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2010. С.250-252.

12 Приморскстат, 2012.

Китаем, а также соединяющие центральные и северные районы Приморья. Федеральная трасса Владивосток-Хабаровск до 2012 г. также проходила через город. Особенности рельефа способствуют застою загрязняющих веществ в атмосфере.

Спасск-Дальний - город краевого подчинения, административно-территориальный центр Спасского района и основной центр стройиндустрии Приморья. Наибольшее воздействие на городскую среду оказывает загрязнение атмосферного воздуха промышленными выбросами: цементных заводов (Спасского и Новоспасского - СЦЗ и НСЦЗ), Спасского комбината асбесто-цементных изделий (СКАЦИ) и объектов их инфраструктуры, в частности, прилегающих к ним автомобильных и железных дорог, а также предприятий теплоэнергетики. В связи с розой ветров влиянию заводов в той или иной степени подвержены все районы города.

Рис.2. Динамика выбросов загрязняющих веществ в атмосферу городов: А -суммарных; Б - от стационарных источников на 1 кв.км территории и В -на душу населения

® Уссурийск ^Спзсск-Деяьний

Тонн 0.30

■

0,25 ■ ш ¡¡I

0,20 ,

тшш ^

Общий объем годовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу в Спасске значительно уступает таковому в Уссурийске. В то же время удельные показатели - выбросы от стационарных источников на единицу площади территории города и на душу населения - в Спасске выше, чем в Уссурийске (рис.2). Особенно возросли удельные показатели в Спасске в последние годы в связи с активизацией деятельности цементных заводов, обеспечивавших стройки саммита АТЭС во Владивостоке, состоявшегося в сентябре 2012 г. Однако не только массой пыли на единицу площади и душу населения различаются эти города, но и ее качеством. Если в Уссурийске взвешенные вещества представляют собой преимущественно золу и сажу, то в Спасске - это частицы цементной пыли. Оба типа частиц имеют существенные морфологические отличия и специфическое биологическое действие на организм. Частицы сажи имеют сферическую или уплощенную форму, частицы цементной пыли - удлиненную и веретенообразную, что способствует их более легкому и глубокому проникновению во внутреннюю среду организма, вызывающему необратимые процессы в системах и клетках.1'

13 Cohen A., Ross A., Ostro В., Pandey К., Krzyzanowski M. et al. The global burden of disease due to outdoor air pollution//J Toxicol Environ Health A. 2005. 68. P. 1301-1307; Шмитько E. И., Крылова A. В., Шаталова В. В. Химия цемента и вяжущих веществ. Санкт-Петербург. Изд-во: Проспект науки, 2006. 208 е.; Pope, С.А. III; Dockery, D. W. Health Effects of Fine Particulate Air Pollution: Lines that Connect; J. Air & Waste Management Assoc. 2006. 56. P.709-742.

.тонн

éák

/ / # s / / / #

Тонн

0,30 Б

0,25 I

№ !Î! //////////////

Уровень загрязнения воздуха в Уссурийске за последние годы существенно не изменился. Однако с 2006 г. выбросы от автотранспорта превысили выбросы от стационарных источников, с преобладанием среди основных загрязняющих веществ оксида углерода (рис.3). В Спасске среди основных загрязняющих веществ преобладают твердые вещества, что обусловлено наличием в городе крупных предприятий стройиндустрии.

Тьж, в

ШММШШМШ ННШШШНШ

Рис.3. Источники (А,Б) и основные компоненты (В,Г) выбросов загрязняющих веществ в атмосферу исследуемых городов по данным НИИ«Лтмосфера», г. Санкт-Петербург

Специфические загрязняющие вещества

Среди выбросов твердых специфических веществ в Уссурийске до 2002 г. преобладали несгораемые остатки топлива, содержащиеся в дымовых газах во взвешенном состоянии и образующиеся при сжигании пылевидных углей: угольная зола ТЭС, мазутная зола ТЭС, пятиокись ванадия и сажа; неорганические пыли с содержанием двуокиси кремния > 20% и > 70%. Их доля с 2002 г. уменьшилась, но с 2005 г. объемы пыли и сажи вновь возросли. Очевидно, эти колебания вызваны как качеством используемого топлива, так и активностью цементных предприятий. В Спасске преобладают пыли (неорганическая и цементного производства), сажа и

золы углей, доля которых сократилась в период 2004-2006 гг. и выросла в 2007 г. Центром эмиссии является промышленная зона СЦЗ, НСЦЗ и СКАЦИ. Во всех районах города концентрации пыли превышают ПДК„Р от 1 до 4 раз, и в десятки раз превышают фоновые значения.14

В приоритетном порядке после ванадия, содержащегося в дымовых газах и входящего в состав зол ТЭС, в Уссурийске в последние годы среди выбросов твердых специфических веществ возросла доля соединений меди, марганца, хрома и цинка. Активное рассеивание этих элементов связано со сжиганием минерального топлива, главным образом, угля. Велика доля свинца, поступающего в атмосферу преимущественно от передвижных источников. В меньшей степени воздух загрязнен соединениями никеля, основным источником которого являются ТЭС, работающие на мазуте и каменном угле, и оксидом кальция, соединения, характерного как для продуктов сгорания, так и выбросов целлюлозно-бумажной промышленности (городской источник - «Уссурийский картонный комбинат»),

В Спасске в последние годы для выбросов твердых специфических веществ также характерна высокая доля ванадия, полиэлементного загрязнения соединениями марганца, хрома и свинца. В юго-западной части города их концентрации превышают ПДК и ОДК" в 1,5-4 раза. Максимальное загрязнение пыли тяжелыми металлами наблюдается на территориях, расположенных в 1-2 км от СЦЗ, НСЦЗ и СКАЦИ. С удалением от города содержание химических элементов в пыли уменьшается до фоновых значений. Источники поступления твердых специфических веществ - цементные заводы и объекты их инфраструктуры, а также котельные.16

Динамика с тенденцией роста выбросов газообразных и жидких специфических веществ в Уссурийске неоднородна. Преобладает метан (резкий рост отмечен в 2009 г.), который помимо биогенных источников, образуется в термохимических процессах. Аммиак, выделяющийся при очистке минеральных масел, применяющийся в холодильных установках (городской «Завод Океан» производит холодильное оборудование, бытовую технику), образующийся также при выделке кожи (в городе размещено кожевенно-обувное производство), вблизи мест содержания скота (агропромышленный комплекс является важнейшей составной частью экономики Уссурийского городского округа), Сероводород - газ, тяжелее воздуха, скапливающийся в больших концентрациях в малопроветриваемых низинах. Известным источником являются предприятия по производству сахара (одно из старейших предприятий города - «Приморский сахар»). Присутствуют хлористый водород, хлор, серная кислота и фтористые соединения.

С 2003 г. в Уссурийске возросли объемы выбросов фактически всех летучих органических соединений (ЛОС). Преимущественно это ксилол и толуол, используемые в качестве высокооктанового компонента моторных топлив, уайт-спирит (или нефтяной растворитель), бензин. В меньших количествах в атмосферу поступают бутилацетат, ацетон, этиловый спирт, широко используемые в промышленности и быту как растворители. В воздухе присутствует также бензол, доля которого зависит, в основном, от интенсивности движения автотранспорта; акролеин, поступающий от двигателей внутреннего сгорания, особенно дизелей, электротехнической

,4 Технический отчет по результатам инженерно-экологических изысканий городского округа Спасск-Дальний (район заводов СПАССКЦЕМЕНТ, СКАЦИ). Владивосток. 2008. 91 с.

15 ПДК - предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества в атмосферном воздухе, мг/м'; ОДК - ориентировочно допустимая концентрация загрязняющего вещества в атмосферном воздухе, мг/м3.

16 Коломейцева О.Л. Неблагоприятный эффект влияния тяжелых металлов техногенного происхождения в городах Приморья на живые организмы // Комплексное развитие юга Дальнего Востока России: материалы Межвуз. науч.-практич. конференции. Уссурийск, 17-18 ноября 2011 г. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2012. С.68-72.

промышленности, мыловаренных, консервных заводов, хлебозаводов, где он образуется при сгорании смазочных масел.

В следовых количествах в воздухе находятся уксусная кислота, образующаяся при гниении и брожении, присутствующая в выделениях животных; бутиловый спирт- высокооктановый компонент моторных топлив, компонент тормозных жидкостей и присадок к смазочным маслам. Формальдегид, высокие концентрации которого в городской среде наблюдаются в часы пик или в условиях фотохимического смога. Этилацетат, широко применяемый в кожевенно-обувной и полиграфической промышленности, незаменимый компонент фруктовых эссенций для кондитерских изделий и ликеров в пищевой промышленности. Фенол, поступающий в атмосферу с выбросами от каменноугольных и сланцевых смол; стирол, присутствующий в выбросах автотранспорта, а также выделяющийся при сжигании отходов.'7

Динамика выбросов газообразных и жидких специфических веществ в Спасске более однородна, чем в Уссурийске, тенденция роста наблюдается с 2008-2009 гг. Среди этих веществ в Спасске в приоритетном порядке следуют бензин, ксилол, толуол, этиловый спирт, аммиак, сероводород и уксусная кислота. Статистические данные о выбросах ЛОС в Спасске ограничены, спектр регистрируемых веществ с полноценными динамическими рядами, необходимыми для проведения исследования, значительно уже, чем в Уссурийске.'8

Глава 4. Анализ заболеваемости населения Уссурийска и Спасска-Дальнего и ее обусловленности загрязнением атмосферы

Приморский край - наиболее заселенная территория Дальнего Востока, доля городского населения - 76%. Демографическую ситуацию на протяжении последнего десятилетия определяет низкая рождаемость, высокая смертность, быстрое старение населения и более короткая, чем в среднем по России, предстоящая продолжительность жизни. Коэффициент рождаемости в крае в 2011 г. составил 11,4 на 1000 населения (12,7 в ДФО; 11,9 в РФ). Коэффициент смертности - 14,7 на 1000 населения (13,7 в ДФО; 13,9 в РФ). Среди субъектов округа край находится на первом месте по смертности от новообразований, на втором - от болезней дыхания, на третьем - от болезней системы кровообращения и инфекционных заболеваний. Показатель младенческой смертности в 2011 г. составил 10,5 на 1000 родившихся (9,0 в ДФО; 7,1 в РФ). Ситуацию убыли населения в Приморье усугубляет миграционный процесс - каждый пятый житель ДВФО в период 1991- 2011 гг. сменил место жительства, уехав в западные регионы или за рубеж."

Демографическая и миграционная ситуация в Уссурийске и Спасске аналогична краевой -вследствие отрицательного естественного прироста и интенсивного миграционного оттока начавшийся в 1992 г. процесс депопуляции продолжается, общая численность населения городов постепенно снижается.

В Уссурийске средняя продолжительность жизни мужчин в 2011 г. составила 60 лет (54 в 2008 г.), женщин - 69 лет (68 в 2008 г.). Смертность, особенно преждевременная (людей трудоспособного возраста), превышает рождаемость. Причины смертности неизменны: болезни системы кровообращения (удельный вес в общей совокупности причин смерти - более 55%);

17 Guijar B.R., Molina L.T.,Ojha C.S.P. Air Pollution: Health and Environmental Impacts. CRC Press. 2010. 556 p.; Коломейцева O.Jl. Антропогенные загрязнители атмосферы и их влияние на здоровье населения // Современные проблемы регионального развития: материалы III Международ, науч. конф. Биробиджан, 22-24 ноября 2010 г. / Под ред. Фрисмана Е.Я. Биробиджан: ИКАРП ДВО РАН - ГОУ ВПО «ДВГСГА», 2010. С. 19-20.

18 Коломейцева О.Л., Христофорова Н.К. Сравнительная оценка загрязнения атмосферного воздуха двух промышленных городов Приморского края - Уссурийска и Спасска-Дальнего // Вестник РУДН. Серия "Экология и безопасность жизнедеятельности". 2012. № 3. С.77-84

"Российский статистический ежегодник. 2012. Росстат. М., 2012. 786 с.

внешние причины (15,6%); новообразования (12%). В Спасске естественная убыль в 2011 г. в сравнении с 2010 г. возросла на 28,8%, число родившихся снизилось на 6,1%, число умерших увеличилось на 2,5%. Коэффициент рождаемости - 11,52, коэффициент смертности - 16,74.211

Загрязнение воздуха в промышленных городах - одна из основных экологических проблем здравоохранения, затрагивающая интересы населения всей планеты. По оценкам ВОЗ, более половины ежегодных летальных исходов обусловлены краткосрочным и долгосрочным воздействием аэрополлютантов на здоровье человека, 24% глобального бремени болезней и 23% всех случаев смерти можно отнести на счет экологических факторов. Доля смертей среди детей в возрасте до 14 лет, отнесенная на счет окружающей среды, составляет 36%.2'

В Приморском крае на протяжении многих лет уровень заболеваемости во всех возрастных группах имеет положительную динамику роста.22 Эта тенденция характерна и для исследуемых городов - Уссурийска и Спасска. На основе анализа статистических данных о заболеваемости населения нами установлено, что в обоих городах на первом месте среди общей заболеваемости взрослого населения находятся болезни кровообращения, далее следуют болезни органов дыхания и психические расстройства, среди детского населения - болезни органов дыхания, кожи и подкожной клетчатки, нервной системы, костно-мышечной системы, органов пищеварения. На первом месте среди первичной заболеваемости, как взрослого, так и детского населения, стоят болезни органов дыхания. В Уссурийске среди взрослых высоки показатели болезней мочеполовой системы, кожи и подкожной клетчатки, системы кровообращения, новообразований. В Спасске высокие показатели первичной заболеваемости характерны практически для всех основных классов болезней — кожи и подкожной клетчатки, мочеполовой системы, системы кровообращения и других. Среди детей в Уссурийске высоки показатели болезней кожи и подкожной клетчатки, в Спасске - болезней костно-мышечной системы, кожи и подкожной клетчатки, органов пищеварения. В обоих городах количественные показатели как общей, так и первичной заболеваемости детей по подавляющему числу классов болезней значительно превосходят показатели заболеваемости взрослого населения.

Поскольку на первом месте среди заболеваемости взрослого населения стоят болезни системы кровообращения, а среди детей - болезни органов дыхания, рассмотрим их более детально.

Болезни системы кровообращения. Уровень общей и первичной заболеваемости населения по этому классу болезней на территории края на протяжении многих лет остается высоким. В структуре причин общей смертности на эту патологию, характерную для взрослого населения, приходится более 50%.

Как видно на графиках линий тренда в Спасске наблюдается неуклонный рост данной заболеваемости среди взрослых с резким подъемом в последние годы, в то время как среди детей она снижается. В Уссурийске, напротив, среди взрослых после всплеска в 2007 г. в 2010 г. началось снижение количественных показателей заболеваемости, но среди детей они стали расти.

20 Прморскстат, 2011.

21 Коломейцева О.Л. Здоровье населения как системообразующий фактор в системе «человек -окружающая среда» // Инновационные методы в образовании и производстве в рамках перспектив развития Приморского края; материалы науч.-практ. конф. Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2010. С.264-266

22 Коломейцева О.Л. Загрязнение воздушного бассейна городов Приморского края наноаэрозолями и их влияние на здоровье человека // Территориальные исследования: цели, результаты и перспективы: Тезисы VI регион, школы-семинара молодых ученых, аспирантов и студентов. Биробиджан, 25-27 октября 2011 г. / Под ред. Фрисмана Е.Я. Биробиджан: ИКАРП ДВО РАН -ГОУВПО «ДВГСГА», 2011. С.28-29.

На графике динамики общей заболеваемости видна количественная разница в распространенности патологии в исследуемых городах - в Спасске она выше, чем в Уссурийске (рис.4).

В 40000 О 35000

д зоооо

1 25000 | 20000

1 15000

п 10000 ? 5000

2 о

Взрослая заболеваемость г.Уссурийск

у = -0,0306х5-г 1,7535х'-38,0г3х* + 394,49х5- 2023,9хг + «60,5* * 6359,9 Я1 =0,9181

'Л СО !Л

ет О)

«000 35000 ЗОООО 25000 20000 15000 10000 5000 0

Взрослая заболеваемость г. Спасск

у = 0,0Пхе-0,4534х!+ 3,1569х4 + 86,522х5- 1313хг+ 5598,5x4 920,| =0,9011

Я N М «МП Я

ГЧ ** Ю И

ОТ ОТ ОТ от

о о о о о о сч сч гч гч сч гч

2000 ' 1 200 1 6СС 1400 1200 1000 800 600 ; 400 200 0

Детская заболеваемость г. Уссурийск

у= 0,0006х5-0,0313х5+0,6109х4-5,2119х5 + 18,4«Х2- 8,323вх +151,54 Л2 =0,6209

сч ^ со И Д О! О! СП

2000

X о 1800

о о 1600

3 1400

I 12ГО

л 1000

и 800

о 600

а 400

200

о 0

Детская заболеваемость г. Спасск

у = -0,1429х6+ 2,5 37бх5 - 4,5749х4 -155,05х5 + 1010,8л1 - 1818.8х+ 2064.7 =0,5732

гч гч Г4 гч гч гч гч

гч сч (ч гч гч гч гч

Рис.4. Линии тренда, уравнения регрессии (у =у(х)), величины достоверности аппроксимации (Я2) и динамика оби{ей взрослой и детской заболеваемости на 100 тыс. чел. болезнями системы кровообраи{ения

В Уссурийске наблюдаются сильные связи между общей взрослой заболеваемостью по данному классу болезней и выбросами твердых веществ, оксида углерода (К 0,69), оксидов азота (Л 0,90) и углеводородов (0,98), в Спасске - с оксидом углерода (Я 0,77). Связи между заболеваемостью населения Уссурийска и выбросами твердых специфических веществ наиболее сильны с сажей, оксидами меди, свинцом и никелем и их соединениями, хромом, неорганической пылью, пятиокисью ванадия, марганцем и его соединениями, золами углей ТЭС. В Спасске - с пятиокисью ванадия, сажей, золами углей ТЭС, марганцем и его соединениями (табл.3).

Наиболее высокие значения II между заболеваемостью и выбросами газообразных и жидких специфических загрязняющих веществ в Уссурийске выявлены для аммиака, сероводорода, фтористых соединений, хлористого водорода, хлора (для всех этих веществ И. 0,99).

Меньшие, но значимые величины Я характерны для азотной кислоты, масла минерального, метана и серной кислоты (табл.3).

Таблица 3. Коэффициенты корреляции (Я) между заболеваемостью населения болезнями системы кровообращения и выбросами загрязняющих веществ в Уссурийске и Спасске,

где В - взрослые, Д - дети

Вещество Общая заболеваемость Первичная заболеваемость

Уссурийск Спасск Уссурийск Спасск

В | Д В | Д В ] Д В | Д

Основные загрязняющие вещества

Твердые вещества 0,69

Диоксид серы - Б02 0,67

Оксид углерода - СО 0,69 0,77 0,73

Оксиды азота - ИОх 0,90 0,70 0,70

Углеводороды без ЛОС 0,98 0,92

ЛОС 0,89 0,90 0,89 0,71 0,90 0,79

Твердые специфические вещества

Ванадия пятиокись - У205 0,87 0,93 0,85

Золы углей ТЭС 0,71 0,78

Марганец и его соединения в пересчете на Мп02 0,65 0,77 0,72

Меди оксид в пересчете на Си 0,99

Никель и его соединения в пересчете на N1 0,99

Пыль неорганическая (5Ю2 > 70%) 0,91 0,91 0,71 0,77

Пыль неорганическая (5Ю2 20-70%) 0,84 0,93

Сажа 0,99 0,85 0,87 0,98 0,90 0,92

Свинец и его соединения в пересчете на РЬ 0,99 0,88

Хром шестивалентный - Сг (VI) 0,95 0,99 I

Газообразные и жидкие специфические загрязняющие вещества

Азотная кислота - HNO) 0,76

Аммиак - NH) 0,99 0,80

Водород хлористый - HCl 0,99

Масло минеральное нефтяное 0,71

Метан - СН( 0,71

Серная кислота - H2SOj 0,71

Сероводород - H2S 0,99 0,70

Фтористые соединения 0,99

Хлор - С1 0,99 0,78

Наиболее сильные и часто повторяющиеся связи в обоих городах наблюдаются между заболеваемостью болезнями системы кровообращения и углеводородами, в частности, летучими органическими соединениями (ЛОС). Все эти вещества являются ядами общего, нейро- и гемотоксического действия. Наибольшая взаимосвязь между заболеваемостью взрослых по данному классу болезней в Уссурийске наблюдается для выбросов акролеина, ацетона, бутилацетата, ксилола, толуола, уайт-спирита, фенола, формальдегида, этилацетата и этилового спирта (Я 0,99), бензола (II 0,98) (табл.4).

Таблица 4. Коэффициенты корреляции (Я) между заболеваемостью населения болезнями системы кровообращения и выбросами летучих органических соединений в Уссурийске

Вещество Общая заболеваемость Первичная заболеваемость

Взрослые Дети Взрослые Дети

Акролеин 0,99 0,74

Ацетон 0,99

Бензин 0,85 0,73

Бензол 0,98

Бутилацетат 0,99

Кислота уксусная 0,70

Ксилол 0,99

Толуол 0,99

Уайт-спирит 0,99

Фенол 0,99

Формальдегид 0,99

Этанол 0,99 0,90

Этилацетат 0,99

Болезни органов дыхания. Общая и первичная заболеваемость болезнями органов дыхания взрослого и детского населения Приморья в последние годы неуклонно растет. В 2012 г. болезни органов дыхания в структуре всех заболеваний, с диагнозом, установленным впервые в жизни, занимали первое место, на их долю приходилось у детей - более 60%, подростков - 47%, взрослых - 25% всех обращений за медицинской помощью. В 2012 г. в структуре заболеваемости детей до одного года жизни на болезни органов дыхания приходилось 43,8% от общего числа случаев заболеваний, среди детей возрастной группы 0-14 лет - 54,7% (62,1% - в структуре первичной заболеваемости). Прирост первичной заболеваемости болезнями органов дыхания за период 20072011 гг. среди подростков (15-17 лет) составил 31,6%, среди взрослых - 48,0 %. За последние 12 лет уровень смертности от заболеваний органов дыхания в Приморье вырос на 7%. В 2012 г. он превысил аналогичный показатель в РФ на 32,8 % и на 17,7% в ДВФО. Негативное воздействие на респираторную систему населения Приморского края усиливают биоклиматические факторы: нестабильность температурного режима, высокая влажность, скорость и направление перемещения воздушных масс.23

В Уссурийске и Спасске болезни органов дыхания в структуре первичной заболеваемости, как взрослого, так и детского населения, находятся на первом месте. В структуре общей заболеваемости максимально высокие показатели данной патологии характерны для детей (рис.5).

Среди взрослых в обоих городах преобладают бронхиты и эмфиземы - болезни, спровоцированные длительным раздражением слизистой оболочки бронхов вдыханием запыленного воздуха. В Уссурийске к ним добавляются риниты, назофарингиты, фарингиты и синуситы - заболевания верхних дыхательных путей, вызванные длительным вдыханием дыма и раздражающих веществ. Среди детей, у которых в отличие от взрослых, снижена барьерная функция лимфатических узлов, наиболее распространены хронические болезни миндалин и аденоидов, органов, негативно и сразу реагирующих на внешние раздражения. Как было отмечено ранее,24 высокие показатели заболеваемости хроническими болезнями миндалин выявлены также

21 Кику П.Ф., Горборукова Т.В. Социально-гигиенический анализ влияния факторов среды

обитания на распространение экологозависимых заболеваний. Бюллетень СО РАМН, 2010. Т.30,

№ 1,2010. С.31-35.

" Коломейцева O.J1., Сенотрусова C.B. Функциональная связь между загрязнением среды и хроническими заболеваниями населения // Проблемы региональной экологии. 2010. №6. С.159-165.

в Артеме и Партизанске - двух городах Приморья со сходной хозяйственной специализацией -теплоэнергетикой, основанной на буром угле.

Как видно на графиках линий трендов (рис.5), многолетний рост данной патологии среди взрослых характерен для Спасска. С 2010 г. ситуация меняется как для взрослых, так и для детей -количество заболеваний в обеих возрастных категориях в обоих городах начинает уменьшаться в связи с существенным снижением объемов производств на предприятиях стройиндустрии.

Взрослая заболеваемость г. Уссурийск

18000 16000 14000 12003 10000 80€0 6000 4000 2000

у = -0,0143х4+0,7976х5 - 16,325ч4 4 147,5х5- 515,78х!-438,23*+ 16533 й1 =0,9122

вм ^ ц> оэ а* Л от о>

ГЧ ГЧ ГЧ м гч гч

Детскаязаболеваемость г. Уссурийск

к 18000

Я 16000

312000 110000 1 8000 I 6ССО

| 4000 ? 2000

Взрослая заболеваемость г. Спасск

V = ■0,0289х6 +1,9883х5 - 52,126х4+ 645Дбх3 - 3694.2*1 + 7471,1* + 9192,6

Н!= 0,8904 !/"

гч гч гч гч г^ гч

Детская забол е ва е м ость г. Спасск

200000 180000 160000 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000

у = 0,0983х$-6,0795х!+135,02х4-1314,Бх3+ 5916,7л1- 10682x4 64106 =0,962

гч ^ ш га П Й О! о ОТ ОТ ОТ ОТ

200000 180000 1600Ш 1400Ш 120000 100000 80000 60000 40000 20000 О

у= 57,094хМ725,2х5+20385х4-119169Х3 4 354313хг ■ 470419Х + 297365 К1 =0,995

14 ГЧ ГЧ ГЧ ГЧ ГЧ гч

гч гч гч гч гч гч

Рис.5. Линии тренда, уравнения регрессии (у — у(х)), величины достоверности аппроксимации (Н:) и динамика оби/ей взрослой и детской заболеваемости на 100 тыс. чел. болезнями органов дыхания

В обоих городах сильные и часто повторяющиеся связи наблюдаются между заболеваемостью населения болезнями органов дыхания и некоторыми основными компонентами загрязнения (Я 0,51- 0,95) (табл.5).

Более сильный эффект вызывают специфические твердые вещества в структуре всей заболеваемости населения обоих городов. Максимальные II характерны в них для сажи, хрома,

неорганической пыли. В Уссурийске высокие Я выявлены для оксида меди, свинца, никеля и его соединений. Меньшие, но значимые величины Я характерны для зол углей ТЭС, марганца и его соединений, как в Уссурийске, так и в Спасске.

Таблица 5. Коэффициенты корреляции (Я) между заболеваемостью населения болезнями органов дыхания и выбросами загрязняющих веществ в Уссурийске и Спасске, где В - взрослые, Д - дети

Вещество Общая заболеваемость Первичная заболеваемость

Уссурийск Спасск Уссу )ИЙСК Спасск

В 1 Д В | Д В Д В | Д

Основные загрязняющие вещества

Твердые вещества 0,90

Диоксид серы - 802 0,83

Оксид углерода - СО 0,62 0,64 0,90 0,91 0,70 0,70 0,74 0,91

Оксиды азота - ЫОх 0,57 0,95 0,71

Углеводороды без ЛОС 0,80 0,90 0,59 0,77 0,77

ЛОС 0,68 0,94 0,51

Твердые специфические вещества

Золы углей 0,61 0,74 0,68

Марганец и его соединения в пересчете на Мп02 0,54 0,71 0,71 0,76

Меди оксид в пересчете на Си 0,77 0,71 0,93 0,71

Никель и его соединения в пересчете на № 0,77 0,71 0,93 0,71

Пыль неорганическая (5Ю2 > 70%) 0,92 0,74

Пыль неорганическая (8102 20-70%) 0,79 0,71 0,82 0,71

Сажа 0,77 0,98 0,60 0,68 0,95 0,83 0,60

Свинец и его соединения в пересчете на РЬ 0,79 0,71 0,93 0,71

Хром шестивалентный - Сг (VI) 0,85 0,68 0,71 0,71 0,93 0,71

Газообразные и жидкие специфические загрязняющие вещества

Аммиак - ЫН3 0,92 0,90 0,75 0,94 0,71

Водород хлористый - НС1 0,84 0,71 0,93 0,71

Сероводород -Н25 0,82 0,93 0,97 0,71

Фтористые соединения 0,76 0,70 0,93 0,71

Хлор - С1 0,89 0,67 0,96 0,71

Таблица 6. Коэффициенты корреляции (Я) между заболеваемостью населения болезнями органов дыхания и выбросами летучих органических соединений в Уссурийске

Вещество (аналог названия; эмпирическая формула) Общая заболеваемость Первичная заболеваемость

Взрослые Дети Взрослые Дети

Акролеин 0,69 0,71 0,93 0,71

Ацетон 0,79 0,93 0,93 0,93

Бензол 0,87 0,97 0,93 0,97

Бутилацетат 0,79 0,86 0,93 0,84

Ксилол 0,77 0,91 0,93 0,80

Толуол 0,80 0,86 0,93 0,85

Уайт - спирит 0,80 0,71 0,93 0,71

Фенол 0,77 0,99 0,93 0,97

Формальдегид 0,84 0,71 0,93 0,71

Этанол 0,80 0,71 0,93 0,71

Этилацетат 0,68 0,94 0,93 0,93

Среди газообразных и жидких специфических веществ значимые Я в "Уссурийске получены для сероводорода, хлора, хлористого водорода и фтористых соединений, а также в обоих городах для аммиака. Абсолютно все исследуемые ЛОС имеют сильные связи с болезнями органов дыхания (табл.6).

Особенно высокие Я характерны для детской заболеваемости в Уссурийске с такими веществами, как фенол, бензол, этилацетат, ацетон и ксилол. Для первичной заболеваемости взрослых сильная связь выявлена с бензолом, формальдегидом, этиловым спиртом, толуолом, уайт-спиритом, ацетоном, бутилацетатом, фенолом, ксилолом, акролеином, этилацетатом. Следовательно, эти компоненты ЛОС сильнее сказываются на первичной заболеваемости. Высокие Я являются следствием того, что практически все ЛОС - токсиканты общего действия.

ВЫВОДЫ

1. Суммарные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу Уссурийска имеют тенденцию роста, особенно заметную в последние годы, что вызвано растущим количеством автотранспорта. В Спасске отмечается небольшое снижение суммарных выбросов по сравнению с 90-ми годами, зависящее от активности предприятий стройиндустрии.

2. Различия в загрязнении атмосферного воздуха городов основными веществами состоят в преобладании выбросов оксида углерода в Уссурийске, твердых веществ - в Спасске. Среди специфических веществ в Уссурийске преобладают продукты сгорания минерального и органического топлива, в Спасске - полиэлементные компоненты пыли.

3. Степень загрязнения городской среды в Спасске выше, чем в Уссурийске: суммарное количество аэрополлютантов от стационарных источников, приходящееся на единицу площади в Спасске за период наблюдения в 1,5 - 4,5 раза больше, чем в Уссурийске; на душу населения - в 1,1-2,8 раза.

4. Источниками выбросов в атмосферу, как основных, так и специфических веществ, в Уссурийске являются многочисленные котельные, автотранспорт, вклад которого в последние годы возрос более чем в два раза и технологические отходы промышленных предприятий. В Спасске источниками загрязнения воздушной среды являются предприятия по производству цемента, цементных изделий и других строительных материалов, а также котельные и автотранспорт.

5. Уровень заболеваемости населения Спасска значительно выше, чем в Уссурийске почти по всем классам болезней, что, очевидно, вызвано как более высоким загрязнением городской среды пылью, так и характером пыли. В обоих городах количественные показатели как общей, так и первичной заболеваемости детей по подавляющему числу классов болезней значительно превосходят показатели заболеваемости взрослого населения.

6. Среди специфических веществ, оказывающих значимое воздействие на заболеваемость населения, в Уссурийске являются летучие органические соединения, в Спасске - твердые вещества. В Уссурийске коэффициенты корреляции (Л) между ЛОС и заболеваемостью населения болезнями системы кровообращения составляет преимущественно 0,99, болезнями дыхания - 0,93. В Спасске Я между специфическими твердыми веществами и заболеваемостью населения болезнями системы кровообращения находится в пределах 0,77-0,93, болезнями органов дыхания -0,60-0,76.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах

1. Коломейцева, О. Л. Функциональная связь между загрязнением среды и хроническими заболеваниями населения / О. Л. Коломейцева, С. В. Сенотрусова // Проблемы региональной экологии. -2010. -№ 6. -С. 159- 165.

2. Коломейцева, О. Л. Сравнительная оценка загрязнения атмосферного воздуха двух промышленных городов Приморского края - Уссурийска и Спасска - Дальнего / О. Л. Коломейцева, Н. К. Христофорова // Вестник РУДН. Серия "Экология и безопасность жизнедеятельности". - 2012. - №3. - С. 77 - 84.

3. Коломейцева О.Л. Оценка влияния загрязнения атмосферного воздуха на заболеваемость населения в городах Приморского края / О. Л. Коломейцева // Вестник РУДН. Серия "Экология и безопасность жизнедеятельности". - 2013. - № 4. - С.79-87.

Работы, опубликованные в материалах международных и всероссийских научных конференций

4. Коломейцева, О. Л. Загрязнение воздушного бассейна малого промышленного города угольной пылью на примере города Уссурийска Приморского края / О. Л. Коломейцева // Инновационные методы в образовании и производстве в рамках перспектив развития Приморского края: материалы науч. - практ. конф. - Владивосток: Изд - во ДВГТУ, 2010. - С. 250 - 252.

5. Коломейцева О.Л. Здоровье населения, как системообразующий фактор в системе «человек -окружающая среда» // Там же. - С.264-266.

6. Коломейцева, О. Л. Взаимосвязь экологического и экономического развития в аспекте загрязнения окружающей среды промышленными предприятиями / О. Л. Коломейцева; под ред. Е. Я. Фрисмана // Современные проблемы регионального развития: мат. III Международ, науч. конф. Биробиджан, 22 - 24 ноября 2010 г. - Биробиджан: ИКАРП ДВО РАН - ГОУ ВПО «ДВГСГА», 2010. -С. 18- 19.

7. Коломейцева О.Л. Антропогенные загрязнители атмосферы и их влияние на здоровье населения //Там же.-С. 19-20.

8. Коломейцева, О. Л. Загрязнение воздушного бассейна городов Приморского края наноаэрозолями и их влияние на здоровье человека / О. Л. Коломейцева; под ред. Е. Я. Фрисмана // Территориальные исследования: цели, результаты и перспективы: тезисы VI регион, школы -семинара молодых ученых, аспирантов и студентов. Биробиджан, 25-27 октября 2011 г. -Биробиджан: ИКАРП ДВО РАН - ГОУВПО «ДВГСГА», 2011. - С. 28 - 29.

9. Коломейцева, О. Л. Неблагоприятный эффект влияния тяжелых металлов техногенного происхождения в городах Приморья на живые организмы / О. Л. Коломейцева // Комплексное развитие юга Дальнего Востока России: материалы Межвуз. науч. - практич. конф. Уссурийск, 17 -18 ноября 2011 г. - Хабаровск: Изд - во ДВГУПС, 2012. - С. 68 -72.

10. Коломейцева О.Л. Влияние климатических факторов юга Дальнего Востока на здоровье населения //Там же. - С.64-68.

11. Коломейцева, О. Л. Заболеваемость населения городов Уссурийска и Спасска-Дальнего и ее связь с загрязнением атмосферы / О. Л. Коломейцева, Н. К. Христофорова; под общ. ред. президента ТАНЭБ, д. т. н„ проф. А. И. Агошкова // Приморские зори - 2012: сб. науч. Трудов. -Владивосток: Изд-во ТАНЭБ, 2012. - Вып. 1. - С. 137-142.

12. Коломейцева, О. Л. Загрязнение атмосферы городов Приморского края Уссурийска и Спасска -Дальнего и его влияние на заболеваемость населения. / О. Л. Коломейцева // Городское управление. -2013. -№3. -С. 8-20.

Коломейцева Олеся Леонидовна

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук, 03.02.08 - экология Подписано в печать 20.11.2013. Формат 60x84/16. Тираж 100 экз. Заказ № 158 Отпечатано с авторского оригинал-макета в типографии «Реглет» г. Москва, Ленинский проспект, д.2 (495) 978-66-63, www.reglet.ru

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Коломейцева, Олеся Леонидовна, Владивосток

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный федеральный университет»

На правах рукописи

04201 ««19

КОЛОМЕЙЦЕВА Олеся Леонидовна

Специальность 03.02.08 - Экология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: д-р биол. наук, профессор Христофорова Н. К.

Владивосток - 2013

Оглавление

Введение.......................................................................................................................3

Глава 1. Источники и компоненты загрязнения атмосферного воздуха, их биологическое действие (обзор литературы)............................................................8

Глава 2. Район работ. Материалы и методы...........................................................44

2.1 Район работ.......................................................................................................44

2.1.1 Приморский край.......................................................................................44

2.1.2 Город Уссурийск........................................................................................54

2.1.3 Город Спасск-Дальний..............................................................................60

2.2 Материалы и методы........................................................................................65

Глава 3. Источники выбросов загрязняющих веществ и состояние окружающей среды в исследуемых городах..................................................................................67

3.1. Состояние природных вод и почв..................................................................67

3.2. Состояние атмосферы.....................................................................................72

Глава 4. Анализ заболеваемости населения Уссурийска и Спасска-Дальнего и ее обусловленности загрязнением атмосферы..........................................................101

4.1. Демографическая ситуация..........................................................................101

4.2. Влияние факторов среды на здоровье человека.........................................107

4.3. Болезни системы кровообращения..............................................................124

4.4. Болезни крови, кроветворных органов и отдельные нарушения, вовлекающие иммунный механизм....................................................................130

4.5. Болезни органов дыхания.............................................................................134

4.6. Болезни нервной системы............................................................................139

Выводы......................................................................................................................144

Список сокращений и условных обозначений.....................................................146

Список литературы..................................................................................................147

Введение

Среди городов Приморского края Уссурийск и Спасск - Дальний (далее Спасск) имеют развитую промышленность, определяющую как характер, так и объем загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу. Уссурийск, с населением свыше 100 тыс. чел., входит в число городов, контролируемых государственной службой мониторинга. Он неоднократно включался в «Перечень самых загрязненных городов РФ» с высокими показателями комплексного индекса загрязнения атмосферы (ИЗА).2 Состояние его воздушного бассейна в значительной степени усугубляется использованием низкокачественного твердого топлива в 326 котельных, расположенных на всей территории города, и высокой концентрацией автотранспорта на основных автомагистралях. Спасск является центром стройиндустрии Приморья и относится к тем небольшим городским территориям России, где наблюдения за уровнем загрязнения атмосферы ограничены или не проводятся совсем и ИЗА не определяется.

Оценке состояния окружающей среды Уссурийска посвящено немало работ: изучалось загрязнение природных вод тяжелыми металлами и органическими веществами;3 придорожных почв и растительности свинцом;4

1 Российский статистический ежегодник. 1994: Стат. сб. / Госкомстат России. М., 1995. Российский статистический ежегодник. 2012: Стат. сб. / Росстат. М., 2013.

Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды РФ в 1996 году» Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды РФ в 2012 году». URL: http://www.mnr.gov.ru/regulatory.

приземного воздуха пылью и тяжелыми металлами.5 Динамика загрязнения атмосферы городов Приморского края, в том числе Уссурийска и Спасска, изучалась C.B. Сенотрусовой.6 Ею выявлены тренды длительного влияния загрязнения атмосферного воздуха на здоровье населения и дан прогноз развития событий. Однако анализ сделан на основе выбросов основных компонентов (твердых веществ, СО, NOx, S02, углеводородов). В то же время, в системе регулярного контроля окружающей среды уже более 20 лет ведутся наблюдения за специфическими загрязняющими веществами (твердыми, жидкими и газообразными), не менее опасными токсикантами, несмотря на то, что объемы их выбросов существенно меньше.7 В связи с этим предстояло оценить современное состояние загрязнения атмосферного воздуха двух промышленных городов края (крупного и малого), а также выявить зависимость заболеваемости населения этих городов от характера и специфики поступающих в их атмосферу веществ.

Цель работы: исследовать уровень и специфику загрязнения атмосферы промышленных городов Приморского края - Уссурийска и Спасска и оценить его влияние на заболеваемость населения.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

5 Шишлова H.A. Химико-экологическая оценка приземного воздуха г. Уссурийска: запыленность и тяжелые металлы: дис. канд. биол. наук. Уссурийск, 2009. 193 е.; Голохваст К.С., Соболева Е.В., Никифоров П.А., Чекрыжов И.Ю.. Сафронов П.П. и др. Нано - и микрочастицы металлов в городской атмосфере (на примере городов Владивосток и Уссурийск) // Химия в интересах устойчивого развития. 2013. № 21. С. 129-134.

6 Сенотрусова C.B. Загрязнение атмосферы и состояние здоровья населения промышленных городов. СПб: Астерион, 2004. 246 е.; Сенотрусова C.B. Загрязнение поверхностных вод рек и заболеваемость населения промышленных городов. М.: РЭФИА. 2005. 120 е.; Сенотрусова C.B. Экологическая обусловленность хронической заболеваемости малых городов // Проблемы региональной экологии. 2010. № 1. С. 230-236.

7 Безуглая Э.Ю., Смирнова И.В. Воздух городов и его изменения. СПб: Астерион, 2008. 254 с.

1. Проанализировать динамику суммарных выбросов в атмосферу и определить вклад основных компонентов в загрязнение воздуха Уссурийска и Спасска за 1992 - 2012 гг.;

2. Охарактеризовать источники выбросов в атмосферу городов;

3. Сравнить характер и степень загрязнения атмосферного воздуха Уссурийска и Спасска;

4. Изучить заболеваемость взрослого и детского населения исследуемых городов;

Научная новизна работы. Впервые для Уссурийска и Спасска проведен комплексный анализ экологической ситуации, обусловленной выбросами в атмосферу как стандартных (основных), так и специфических загрязняющих веществ. Выявлены сильные связи между заболеваемостью взрослого и детского населения этих промышленных городов основными классами болезней (болезнями системы кровообращения, органов дыхания, психическими расстройствами, болезнями нервной системы, кожи и подкожной клетчатки и др.) и выбросами в атмосферу основных и специфических твердых, газообразных и жидких поллютантов, летучих органических соединений.

Практическая значимость работы. Анализ ситуации и выявленные связи между загрязнением атмосферного воздуха антропогенными выбросами и заболеваемостью населения промышленных городов Приморья представляют интерес для санитарно-эпидемиологических и природоохранных служб, учреждений здравоохранения, администраций городов и районов края, лиц, принимающих решения в определении стратегии развития региона, условий проживания населения.

Защищаемые положения:

1. Разница в загрязнении атмосферного воздуха городов основными веществами состоит в преобладании выбросов оксида углерода в Уссурийске, твердых веществ - в Спасске. Среди специфических веществ в Уссурийске преобладают продукты сгорания минерального и органического топлива, в Спасске - полиэлементные компоненты пыли. Основные загрязняющие вещества, оказывающие значимое воздействие на заболеваемость населения в Уссурийске, - летучие органические соединения, в Спасске - твердые вещества.

2. Уровень заболеваемости населения Спасска значительно выше, чем в Уссурийске почти по всем классам болезней из-за более высокой запыленности атмосферного воздуха. Хотя Уссурийск почти регулярно оказывается в «Приоритетном списке городов России с наибольшим уровнем загрязнения воздуха», ситуация в нем не столь критична, как в Спасске.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, из них в ведущих рецензируемых научных журналах - 3.

Благодарности. Автор благодарен научному руководителю Н. К. Христофоровой, д.б.н., профессору, заслуженному деятелю науки РФ за постановку задач и ценные советы. Особую благодарность автор выражает В. П. Дмитренко за постоянную поддержку в процессе выполнения работы.

Глава 1. Источники и компоненты загрязнения атмосферного воздуха, их биологическое действие (обзор литературы)

Атмосфера Земли имеет огромное экологическое значение. Она определяет общий тепловой режим поверхности планеты, регулируя сезонные и уравновешивая суточные температурные колебания. Защищает от вредного космического и ультрафиолетового излучения, ударов метеоритов; влияет на все экзогенные процессы литосферы и гидросферы; является проводником процессов фотосинтеза и обмена энергией в биосфере, носителем тепла и влаги, источником дыхания для всего живого на планете.8

Нижняя граница атмосферы совпадает с земной поверхностью, верхняя (высотой до 3000 км) - постепенно переходит в космическое пространство. 99% ее массы сосредоточено в 40 км приземного слоя, 50% - в пределах 5,6 км. Непрерывность движения воздушных масс относительно земной поверхности обеспечивается отклоняющей силой вращения Земли, силами трения и давления. Неоднородность - изменчивыми, как по вертикали, так и по горизонтали, физическими параметрами атмосферы (температурой, плотностью, давлением, составом и влажностью воздуха, содержанием в нем твердых и жидких примесей, скоростью ветра).

Являясь газовой оболочкой Земли с содержащимися в ней аэрозольными частицами, движущимися вместе с Землей в мировом пространстве как единое целое, атмосфера имеет пять ярко выраженных слоев с узкими переходными зонами (паузами), зависящими в первую очередь от особенностей вертикального распределения температуры: тропосферу, стратосферу, мезосферу, ионосферу (термосферу) и экзосферу.

Интенсивность вертикальных потоков воздуха, вызванных нагреванием земной поверхности, определяет высоту тропосферы - нижней и наиболее изученной части атмосферы, содержащей 80% ее массы. На полюсах она ограничена 8 км высоты, в умеренных широтах 10-11 км, а на экваторе 16-18

8 Lütgens F., Tarbuck Е., Tasa D. The Atmosphere. 1 Ith ed. Prentice Hall, 2009. 528 p.

км. На этих рубежах находится средняя граница тропосферы - тропопауза и в этих пределах отмечено закономерное понижение температуры воздуха в среднем на 0,6°С на каждые 100 м снижения высоты. Высотой в 50 - 55 км ограничен следующий слой атмосферы - стратосфера, содержащая около 90% всего озона, пояс которого на высоте от 20 до 30 км (в зависимости от широты) определяет повышение температуры в пределах ее верхних границ и предохраняет поверхность Земли от ультрафиолетовых лучей. До высоты 80 км располагается мезосфера, у верхних границ которой температура резко понижается до -75 - 90°С и фиксируются серебристые облака, состоящие из ледяных кристаллов. Здесь при входе в атмосферу сгорает большая часть метеоров. Мезопауза - самое холодное место на Земле. Ионосфера (термосфера) - располагается до высоты 800 км, где температура существенно повышается (более 1000°С) и под действием ультрафиолетового излучения Солнца газы, находясь в ионизированном состоянии, начинают светиться, образуя полярные сияния. Воздух здесь настолько разрежен, что расстояние между отдельными молекулами огромно (например, между молекулами кислорода до их столкновения 1 км). Далее, до высоты 2000 - 3000 км простирается экзосфера с температурой превышающей 2000°С и скоростью движения газов, приближенной к критической величине, 11,2 км/с. Господствующие здесь атомы водорода и гелия образуют вокруг Земли корону высотой до 20 тыс. км9.

Атмосферный воздух, состав которого сложился в ходе эволюции Земли в результате геологических и геохимических процессов и деятельности живых организмов, имеет неограниченную емкость и играет роль наиболее подвижного, химически агрессивного и всепроникающего агента

9 Флигль Р., Бузингер Дж. Введение в физику атмосферы. М.: Мир, 1965. 467 е.; Верхняя атмосфера высоких широт; под ред. Ю.Г. Шафера. Якутск, 1969. Вып.1. 183 е.; Ратклифф Дж. Введение в физику ионосферы и магнитосферы. М.: Мир, 1975. 296 е.; Матвеев JLT. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы. 2-ое изд. JL: Гидрометеоиздат, 1984. 751 е.; Ahrens C.D. Essentials of Meteorology: An Invitation to the Atmosphere. 6th ed. Thomson Brooks Cole, 2011. 506 p.

взаимодействия вблизи поверхности компонентов биосферы, гидросферы и литосферы.

Неоднородность его состава впервые была доказана в 1754 г. английским ученым Джозефом Блэком. В 1775 г. французский химик Антуан Лавуазье определил в нем азот и кислород, английские ученые Джон Уильям Стретт и Уильям Рамзай в 1894 г. открыли аргон, позже были открыты другие его составляющие.10

Основа химического состава воздуха (95% которого находится в тропосфере) - азот и кислород. Значительно меньше в нем содержание инертного газа аргона, углекислого газа, водяного пара (от 0% в сухом и до 4% во влажном воздухе), в следовых количествах - всех остальных газов (табл. 1.1).11

Таблица 1.1. Процентный состав воздуха на уровне моря при температуре 15°С и давлении

101325 Па

№ Вещество Объемная доля % Массовая доля %

1 Азот N2 78,084 75,5

2 Кислород 02 20,9476 23,15

3 Аргон Ar 0,934 1,292

4 Углекислый газ со2 0,0314 0,046

5 Неон Ne 0,001818 0,0014

6 Метан сн4 0,0002 0,000084

7 Гелий Не 0,000524 0,000073

8 Криптон Кг 0,000114 0,003

9 Водород н2 0,00005 0,00008

10 Ксенон Хе 0,0000087 0,00004

Концентрации газов (за исключением воды и углекислого газа) практически постоянны и варьируют в небольших пределах в зависимости от природных условий и расположения территории Земли относительно уровня моря. Помимо газов воздух содержит примеси земной и космической пыли,

10 Nobel Lectures in Chemistry 1901-1921. World Scientific Publishing Co. Inc., 1999. Vol.1. 426 p.; Johnson G. The Ten Most Beautiful Experiments. New York: Alfred A. Knopf, 2008. P. 45-59.

11 CRC Handbook of Chemistry and Physics; ed.: W.M. Haynes. 92nd ed. Colorado: National Institute of Standards and Technology, 2011. 2656 p.

продуктов горения, капельки воды, кристаллы льда, соли морей и океанов, микроорганизмы.12 '

Метеорологические условия оказывают влияние на перемешивание, перенос и рассеивание всех составляющих атмосферы, вымывание их осадками и осаждение в тумане. Огромное количество научных работ в этом направлении не раскрывает полной картины происходящего и изучаемые в настоящее время

загрязнения являются очень малой частью того, что находится и преобразуется

1 >>

в воздушном бассейне Земли.

Загрязнение атмосферы, под которым понимают п

Информация о работе

Коломейцева, Олеся Леонидовна
кандидата биологических наук
Владивосток, 2013
ВАК 03.02.08

Диссертация

Загрязнение атмосферы городов Приморского края Уссурийска и Спасска-Дальнего и его влияние на заболеваемость населения - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы