CC BY
52
УДК 551.511.42.001.572(571.14)
НАЗЕМНЫЙ И СПУТНИКОВЫЙ МОНИТОРИНГ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СНЕЖНОГО ПОКРОВА ГОРОДА В ОЦЕНКЕ СОСТОЯНИЯ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ
Владимир Федотович Рапута
Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 6, доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник, тел. (383)330-61-51, e-mail: raputa@sscc.ru
Татьяна Владимировна Ярославцева
Новосибирский НИИ гигиены Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Пархоменко, 7, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, тел. (383)330-61-51, e-mail: tani-ta@list.ru
Обсуждаются результаты наземного и спутникового мониторинга загрязнения снежного покрова на территориях г. Искитима Новосибирской области. Выполнена оценка пространственных выпадений взвешенных веществ в окрестностях цементного завода. Анализируются связи между уровнями загрязнения снежного покрова и заболеваемостью населения города злокачественными новообразованиями.
Ключевые слова: пылевое загрязнение, атмосфера, снежный покров, спутниковые снимки.
TERRESTRIAL AND SATELLITE MONITORING OF SNOW COVER POLLUTION OF CITIES TO ASSESS THE HEALTH STATUS OF POPULATION
Vladimir F. Raputa
Institute of Computational Mathematics and Mathematical Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 6 Аkademik Lavrentiev Prospect, D. Sc., chief researcher, tel. (383)330-61-51, e-mail: raputa@sscc.ru
Tatyana V. Yaroslavtseva
Novosibirsk scientific research institute of hygiene of Rospotrebnadzor, 630108, Russia, Novosibirsk, 7 Parhomenko St., Ph. D., researcher, tel. (383)330-61-51, e-mail: tani-ta@list.ru
The results of terrestrial and satellite monitoring of pollution of snow cover on the territory of Iskitim at the Novosibirsk region. Assessment of the spatial deposition of suspended solids in the vicinity of the cement plant was carried out. Relations between the levels of pollution of snow cover and malignant tumors morbidity of the city population are analyzed.
Key words: dust pollution, atmosphere, snow cover, satellite images.
Введение. Обнаружение значимых атмосферных источников канцерогенных примесей, а также полей загрязнения на территориях населенных пунктов является актуальной задачей онкологических исследований, направленных на профилактику злокачественных новообразований (ЗНО) [1]. Следует отметить, что в настоящее время мониторинг газовых и аэрозольных примесей, содержащихся в атмосферном воздухе, не позволяет оперативно устанавливать зоны их влияния в силу ограниченности экономических и технических возможно-
стей. Вследствие этого представляется перспективным использование дополнительных, менее затратных и вполне эффективных способов получения экспериментальной информации о состоянии загрязнения городских территорий, а именно природных планшетов и космического мониторинга [2-6]. С целью изучения связи между распределением заболеваемости ЗНО и уровнями загрязнения на промышленно развитой территории проведено настоящее исследование.
Материалы и методы. Объект исследования - крупный районный центр Новосибирской области, г. Искитим (66 тыс. жителей). По данным Искитим-ской лаборатории мониторинга окружающей среды среднегодовая концентрация бенз(а)пирена (БП) в воздухе на постах Росгидромета составляет 2,5 ПДК (предельно допустимая концентрация), среднезимняя концентрация достигает 5 ПДК. Мониторинг загрязнения снежного покрова БП проводился в разных районах города, включая поселок Ложок, окрестности цементного завода, территории детских садов и жилую зону. По результатам химико-аналитических исследований концентрация БП в снеговых пробах варьировалась в пределах от 20 до 300 нг/кг. Для обнаружения на территории города значимых источников выбросов взвешенных веществ, сажи использовались спутниковые снимки высокого пространственного разрешения.
83°10'0"в. д. 83°20'0"в. д.
Рис. 1. Космоснимок с ИСЗ «Ресурс-П» от 16 февраля 2015 г.
Источник данных о заболеваемости ЗНО - популяционный регистр рака, содержащий информацию обо всех впервые выявленных случаях ЗНО (МКБ-10: С00-С96, 2002-2011 гг., п = 4926) у лиц, постоянно проживающих на территории Искитимского района. Использованы данные искитимской центральной районной больницы о численности и распределении населения.
Результаты исследования. Анализ зимних спутниковых снимков территории города позволил выявить значимые очаги загрязнения снежного покрова. Это, в первую очередь, центральная часть города с расположенными там крупными промышленными предприятиями, район поселка Ложок (асфальто-бетон-ный завод, мелкие угольные котельные) и окрестности крупных автомагистралей. Оцифровка спутниковых снимков позволила получить дифференцированную картину зон загрязнения в оттенках серого цвета для проведения дальнейшего количественного анализа.
Анализ рис. 2, а показывает, что вынос пыли в зимнее время является преобладающим в северо-западном направлении по долине р. Бердь. Выявление территорий с доминирующим влиянием источников выбросов пыли цементного завода позволяет существенно снизить затраты на проведение анализов химического состава проб, упростить процедуру численного построения полей выпадений в окрестностях завода конкретных химических элементов и соединений. На рис. 2, б приведено поле выпадений цинка, полученное путем соответствующей перенормировки поля выпадений пыли.
- положение основных источников взвешенных веществ
Рис. 2. Зоны 1-1У выпадений пыли (кг/км2 в сутки) (а) и цинка (мкг/м2) (б) в окрестностях Искитимского цементного завода для зимнего сезона 2012/13 гг.
Результаты восстановления пространственных выпадений на снеговой покров тяжелых металлов позволяют оценить уровни опасности загрязнения ими атмосферного воздуха и поверхности земли относительно их фоновых значений [7]. Для пыли же согласно положениям раздела 3 методических рекомендаций [7] предложены следующие 4 градации уровней ее выпадений (кг/км2 в сутки): низкий (I) - 100-250; средний (II) - 250-450; высокий (III) - 450-850; очень высокий (IV) - больше 850. На рис. 2, а в соответствии с предложенными в [7] градациями представлены территории с различной степенью опасности пылевого загрязнения окрестностей завода и территорий г. Искитима.
На рис. 3 представлены фрагменты спутникового снимка территорий г. Искитима с указанием в подрисуночной подписи находящихся на них врачебных участков.
Рис. 3. Фрагменты спутникового снимка территорий врачебных участков
г. Искитима:
участки № 11, 12 (а), № 29 (б), № 1, 2 (в), № 5, 16 (г)
На участках 11, 12 интенсивность тона составила 224, на участке 29 интенсивность 176. На участках 1, 2 интенсивность тона 208, на участках 5, 16 интенсивность находится в пределах 160-184. Общая ЗНО на участках 11, 12 составила 353 и 313 0/0000 соответственно. Общая ЗНО на участке 29 - 473 %ооо , ЗНО женская на участках 1, 2 - 373 и 3 6 6 0/0000 соответственно. ЗНО женская на участках 5, 16 - 614 и 786 0/0000 соответственно.
Заключение. На территории г. Искитима заболеваемость ЗНО распределена неравномерно: вблизи промпредприятий она, как правило, выше. Предположение относительно имеющейся связи между заболеваемостью ЗНО и распределением полей загрязнения от промпредприятий, выбросов автомобильного транспорта, продуктов горения печей в определенной степени подтверждается данными наземного и космического мониторинга.
Снеговой покров является вполне надежным индикатором загрязнения атмосферы органическими соединениями, макро и микрокомпонентами. Он может быть использован для оперативного выявления зон высокого загрязнения территорий города и оценок риска здоровью населения. Спутниковые наблюдения позволяют создать экономичную систему мониторинга, существенно дополнить наземные наблюдения при оценке состояния длительного загрязнения атмосферы города в зимнее время.
В настоящее время полное устранение канцерогенов и других вредных веществ - технически неразрешимая задача, Профилактические меры должны включать переход на более чистые технологические процессы, замену твердого топлива на сжиженный природный газ и введение в практику более строгих регламентов атмосферных выбросов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Волкотруб Л. П., Егоров И. М., Лазарев А. Ф. Онкогигиеническая ситуация в Барнауле. - Барнаул : АООТ «Алтайбланкиздат», 1994. - 140 с.
2. Боев В. М., Верещагин Н. Н., Дунаев В. Н. Определение атмосферных загрязнений по результатам исследования снегового покрова // Гигиена и санитария. - 2003. - № 5. -С. 69-11.
3. Василенко В. Н., Назаров И. М., Фридман Ш. Д. Мониторинг загрязнения снежного покрова. - Л. : Гидрометеоиздат, 1985. - 182 с.
4. Прокачева В. Г., Усачев В. Ф. Снежный покров как индикатор кумулятивного загрязнения в сфере влияния городов и дорог // Метеорология и гидрология. - 2013. - № 3. - С. 94-106.
5. Рапута В. Ф., Коковкин В. В., Девятова А. Ю. Сравнительная оценка состояния длительного загрязнения атмосферы и снегового покрова г. Новосибирска на сети стационарных постов Гидрометеослужбы // Оптика атмосферы и океана. - 2010. - Т. 23, № 6. - С. 499-504.
6. Василевич М. И., Щапов В. М., Василевич Р. С. Применение спутниковых методов исследования при оценке загрязнения снежного покрова вокруг промышленных предприятий в тундровой зоне // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. - 2015. - Т. 12, № 2. - С. 50-60.
7. Методические рекомендации по оценке степени загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов металлами по их содержанию в снежном покрове и почве. № 5174-90. -М. : МЗ СССР, 1990. - 15 с.
© В. Ф. Рапута, Т. В. Ярославцева, 2017
