CC BY
247
УДК 629.735
ОЦЕНКА РИСКОВ ЗДОРОВЬЮ НАСЕЛЕНИЯ И ЛЁТНОГО СОСТАВА ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ШУМА И ВЫБРОСОВ
ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
Ю.А. БОЛЬШУНОВ, Б.Н. МЕЛЬНИКОВ, Н.И. НИКОЛАЙКИН
В статье оцениваются риски здоровью населения вблизи аэропортов и профессиональные риски экипажей воздушных судов при воздействии шума и выбросов загрязняющих веществ, являющихся результатом деятельности гражданской авиации.
Ключевые слова: авиация, риск, шум, загрязнение атмосферы.
Экологические факторы среды обитания играют значительную роль не только в обеспечении условий и нормальных процессов жизнедеятельности населения вблизи аэропортов, но и членов экипажей воздушных судов (ВС), состояние здоровья которых непосредственно затрагивает современные аспекты безопасности выполнения авиаперевозок. Многочисленные гигиенические исследования последнего десятилетия, направленные на решение задач, поставленных мировым авиационным сообществом, связаны с оценкой риска здоровью населения, во-первых, от воздействия авиационного шума (АТТТ), во-вторых, от локального и глобального химического загрязнения атмосферы. При этом мировое сообщество прилагает значительные усилия для обеспечения совместимости быстро развивающейся гражданской авиации (ГА) с возрастающими требованиями охраны окружающей среды (ОС).
В принятых недавно резолюциях 37-й Ассамблеи, определяющих политику ИКАО в области охраны окружающей среды А37-18 и А37-19 [1; 2], существенно расширен круг рассматриваемых международным сообществом проблем авиаэкологии, причём важным является произошедшее изменение приоритетов. На первый план выдвигаются вопросы повышения топливной эффективности самолётов новых поколений и снижения за счёт этого выбросов в атмосферу парниковых газов (ПГ), влияющих на климат нашей планеты.
Количественная оценка масштабов неблагоприятного воздействия трех основных факторов на здоровье населения представлена на рис. 1 [3], которая объясняет причину изменения приоритетов в сфере защиты окружающей среды от воздействия международной ГА. Влияние деятельности авиации на изменение климата обусловлено ростом выбросов ПГ авиадвигателями (АД). Для авиации это прежде всего СО2, которые пропорциональны изменению потребления авиатоплива (сгорание 1 кг авиакеросина приводит к выбросу 3,16 кг СО2). Прогноз ИКАО роста общего потребления авиатоплива в начале XXI в. для разных сценариев использования самолётов новых поколений с новыми улучшенными методами их эксплуатации приведён на рис. 2.
Принятые в 2011 г. отечественные методические рекомендации по экономической оценке рисков здоровью населения при воздействии факторов среды обитания [4] используются для стоимостного расчета ущерба здоровью населения от различных факторов среды, включая АТ . Такие оценки, основанные на концепции «затраты-выгоды», повышают результативность принимаемых управленческих решений и эффективность использования ресурсов и средств, оптимизируют управление рисками здоровью, снижают преждевременную смертность населения.
Исходные данные для такой оценки включают:
- виды предполагаемых заболеваний от различных негативных факторов ОС;
- прогнозируемую численность подвергнувшихся различным заболеваниям (включая смертельные случаи) от анализируемых негативных факторов ОС, отнесённую к 1 тыс. человек по каждой возрастной группе, по годам и по местопребыванию;
- прогнозируемое число случаев смерти от негативного влияния факторов среды обитания, отнесённое к 100 тыс. человек по каждой возрастной группе и категории населения на протяжении жизни;
- предполагаемую возможность нарушения репродуктивной функции населения;
- а также иные (менее точные) показатели риска.
Рис. 1. Сравнительная оценка общих затрат, необходимых для снижения последствий от воздействия авиационного шума (1), локального загрязнения атмосферы в аэропортах (2)
и глобального изменения климата (3)
Рис. 2. Прогнозы роста общих объемов потребления авиационного топлива (совместно международные и внутренние перевозки) в период с 2006 по 2050 гг. (результаты смоделированы для 2006, 2016, 2026 и 2036 гг., а затем экстраполированы, применительно к 2050 г.) [5]
Методические рекомендации [4] в 2012 г. получили развитие в рекомендациях Роспотреб-надзора России [6] по оценке риска здоровью населения в сфере воздействия шума различных видов транспорта.
В последнее время специалистами (экспертами) международной ГА подготовлено значительное количество обобщений (обзоров) по материалам научных исследований зарубежных и российских авторов. Анализ ряда многолетних зарубежных публикаций, цитируемых в настоящей статье, а также обобщение аналогичных отечественных материалов по указанной тематике свидетельствуют о заметном вкладе транспортного шума в негативное влияние на здоровье населения.
В практике Евросоюза и Агентства охраны окружающей среды США (US EPA - Environmental Protection Agency), при определении влияния (локального и глобального) на здоровье населения выбросов авиацией загрязняющих атмосферу веществ, а также при расчёте затрат, необходимых для сохранения здоровья, используются расчетные модели, предусматривающие оценку: показателей эмиссии всех наземных источников и АД всех ВС; фонового загрязнения района вблизи заданного аэропорта; изменения показателей загрязнения атмосферы аэропортов за анализируемый период времени; а также зависимости реакции человека от величины концентраций ЗВ и особенности влияния этих веществ на здоровье человека.
В рамках выполнения многолетних научно-исследовательских работ по международной программе PARTNER (Partnership for Air Transportation Noise and Emission Reduction) создан ряд моделей влияния выбросов авиадвигателей ВС на здоровье населения и стоимостной оценки затрат на его поддержание. На рис. 3 показаны элементы используемой в США модели, учитывающей основные «первичные» выбросы, а на рис. 4 - структурная схема, используемая в практике Евросоюза и Агентства охраны окружающей среды США (US EPA), учитывающая параметры загрязнения атмосферы вблизи аэропортов, приведённые в [3].
Комитетом САЕР (Committee on Aviation Environmental Protection - Комитет ИКАО по защите окружающей среды от воздействия авиации) на своем 8-м заседании в 2010 г. были уточнены экологические прогнозы ИКАО на ближайшую четверть века по ряду сценариев, а именно по сценарию № 1, в котором текущее состояние принимается неизменным, и по сценариям №№ 2-4, учитывающим постепенное повышение внедрения разнообразных эксплуатационных и технических усовершенствований.
Рис. 3. Элементы модели стоимостной оценки влияния загрязняющих веществ, выбрасываемых авиацией, на здоровье населения и затрат на его поддержание с учётом первичных выбросов твёрдых частиц (РМ), оксидов азота N0х) и оксидов серы (£Ох) с использованием модели АЕБТ: 1 - удельные затраты на поддержание здоровья, утрачиваемого в результате воздействия загрязняющих веществ (РМ, NOx и SOx); 2 - объёмы выбросов загрязняющих веществ за год;
3 - общие затраты на поддержание здоровья населения
Анализ изменения объемов выбросов в атмосферу загрязняющих веществ с отработавшими газами авиадвигателей воздушных судов (рис. 5) на ближайшие 25 лет [5] выявил перспективу значительного увеличения (с 0,25 млн. т в 2006 г. до 0,52.. .072 млн. т в 2036 г.) объема выбросов оксидов азота ( NOx ) в зоне аэродрома (от поверхности земли до высот 3000 футов или 914 м [7]). Абсолютный прирост объёма выбросов N0:,: составит 208.288%, а среднегодовой прирост за
тока. Аналогичные прогнозы сделаны специалистами САЕР и по выбросам в зоне аэродрома твердых частиц.
Рис. 4. Схема оценки влияния параметров загрязнения атмосферного воздуха вблизи аэропортов на здоровье населения (А) и затрат на его сохранение (Б)
Рис. 5. Изменение объема выбросов оксидов азота (N0%) в зоне аэродрома (до высот 3000 футов или 914 м) в ближайшие 25 лет
На высотах свыше 3000 футов (914 м) увеличение выбросов N0% с 2,5 млн. т в 2006 г. к 2036 г. достигнет 4,6...6,3 млн. т, т.е. абсолютный прирост составит 184-252%, а среднегодовой - 2.3%.
Результаты исследований кумулятивного воздействия выбросов твердых частиц РМ10 (размером 10 микрон) для различных концентраций приведены на рис. 6.
о ----------
О 20 40 60 80 100
Средняя концентрация РМ10 в атмосфере, мг/м3
Рис. 6. Оценка раздражающего действия выбросов твердых частиц как функция их средней концентрации
В последнее десятилетие особое внимание мировой общественности привлекает необходимость уменьшения воздействия шума в ночное время. Снижение качества сна, частые пробуждения, как установлено, вызывают неблагоприятное воздействие и заметное влияние на состояние здоровья человека. Проблема особенно актуальна для авиации в свете новых требований ИКАО, а также Директив Европейского Сообщества 2002/30/ЕС и 202/49 /ЕС [8; 9]. Анализ обширной информации в этой области, полученной в процессе современных национальных исследований в сочетании с известными работами зарубежных специалистов (пример совместных усилий, направленных на достижение общих целей), позволяет реализовать комплексный подход к решению международным сообществом актуальных проблем авиаэкологии [10; 11].
Основными направлениями авиационной деятельности, непосредственно связанными с проблемой сохранения здоровья населения во всём мире, являются:
- регламентация и разработка мер по уменьшению воздействия АШ, создаваемого на местности в районе размещения жилой застройки вблизи аэропортов и вертодромов;
- снижение воздействия АШ в ночное время суток за счёт рациональных приемов землепользования и ограничения полётов;
- защита лётных экипажей от воздействия АШ в кабинах и защита от шума пассажиров авиатранспорта.
На период до 2036 г. в мире (при допущении, что численность населения, проживающего в вблизи аэропорта не будет меняться по отношению к базовому 2006 г.) при любых сценариях использования новых технологий производства авиатехники и всех новых улучшениях процесса эксплуатации ВС прогнозируется [5] увеличение численности населения, подвергаемого воздействию АШ (рис. 7).
Признано, что за это время количество населения, страдающего от авиационного шума в 65, 60 и в 55 БКЬ будет увеличиваться неуклонно, и если в 2006 г. шуму в 55 БКЬ подвергалось около 21,2 млн. человек, то в 2036 г. от шума будет страдать от 26, 6 до 34,1 млн. человек. Значит абсолютный рост составит 25.61%, а средний годовой прирост - 0,7.1,6%, что намного меньше прогнозируемого роста объёмов авиаперевозок.
Сравнительная оценка относительных рисков роста сердечно-сосудистых заболеваний населения, проживающего вблизи крупных аэропортов, обусловленных воздействием авиационного шума, выполненная в работах [12; 13], приведена на рис. 8.
Рис. 7. Прогнозы ИКАО по изменению общей численности населения в мире, подвергающегося воздействию АШ с уровнем БКЬ > 55 дБА на ближайшие 25 лет
2,2
2,0
^ 1,8
- 1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
/ —ф— НУЕМА прс .....Сто кг - т еждун а р. грамма ольм 1
/ —Ж™ Окин —Амсге эеа рдам
- А
—
45
50 55 60 65 70
Эквивалентный уровень шума Ьй^ дБА
75
Рис. 8. Зависимость роста сердечно-сосудистых заболеваний вблизи крупных аэропортов от авиационного шума
Особенностью профессиональной деятельности лётных экипажей при международных полетах на авиалиниях большой протяженности является их длительное пребывание (8-10 часов) в кабине с характерным уровнем шума в самолетах ряда ведущих авиакомпаний, в диапазоне 77.89 дБА, причем в 40% летного времени на экипаж воздействует окружающий шум с уровнем 85 дБА и выше, а в 80% случаев шум достигает и превышает 80 дБА.
Анализ факторов и примеры их практической реализации в условиях длительных полетов самолета В-747 на международных авиалиниях, определяющих взаимосвязь между риском появления усталости членов летного экипажа с учётом показателей нагрузки, сна, суточного температурного минимума поверхности тела, настроения и производительности труда экипажа ВС [14], приведён на рис. 9.
Для предупреждения потери слуха членов летных экипажей (NIHL - Noise Induced Hearing Loss) в качестве исходных обычно используются рекомендации медицинского Руководства ИКАО (док. 894-AN/895, 1985) и Директивы Совета Европейского сообщества от 12 мая 1986 г. (86/188/EC). Современное состояние проблемы и используемые пути ее эффективного решения в авиакомпании British Airways представлены в работе [15].
Рис. 9. Зависимость усталости членов лётного экипажа от факторов условий их труда на международных авиалиниях (SFO- Сан-Франциско, NRT - Нарита (Токио), HNL - Гонолулу, SIN -Сингапур, HKG - Гонконг; GMT Greenwich Mean Time - астрономическое время по Гринвичу)
Для устранения преждевременной усталости членов летных экипажей и повышения за счет этого уровня безопасности полетов используются рекомендации ИКАО [14]. Улучшения достигаются, например, за счет оптимальной организации предполетного отдыха и ночного сна членов экипажа.
Основными механизмами влияния авиационного шума на здоровье населения являются: физиологическое, психологическое, раздражающее воздействия и помехи сну и процессу обучения. Кроме того, при оценке негативности воздействия шума учитываются и такие показатели, как уровень комфорта или качество жизни, время болезни и продолжительность жизни людей, а также состояние здоровья населения в конкретных регионах.
В связи с возникающими трудностями построения «обычных» зон воздействия АШ, где сохраняется нормальный сон населения при ночных полетах самолетов, прежде всего из-за АШ с уровнем, близким к фоновому (обычно в области 50-60 дБА), на практике все чаще используется информация, указывающая на вероятность пробуждения человека в шумных зонах. Пример построения дополнительных специфических зон воздействия шума, определяющих вероятность пробуждения человека от АШ, приведён на рис. 10 [16].
Рис. 10. Зоны воздействия шума в окрестностях аэропорта Франкфурт
Специалистами FAA, NASA с участием представителей транспортного ведомства Канады разработана [3] новая методология расчетной оценки экологического воздействия авиации на глобальном, региональном и локальных уровнях, схема которой показана на рис. 11. Эта методология позволяет на основании входных показателей, определяющих политические, рыночные, технологические и эксплуатационные сценарии воздействия авиации на окружающую среду, определять выходные показатели системы «затраты-выгоды» при использовании различных мер по уменьшению воздействия авиации на различные элементы структуры, включая население.
s ф
2Î ft
3-
I
X
s
Сценарии политики
Ужесточение исходных сертификационных требовании Рыночные меры Контроль в области землепользования Звукоизоляция помещений
Рыночные механизмы
Оценка спроса Цены на топливо Hqdk эксплуатируемых НС Экологические сценарии
Рост потребления топлива и аыоросоа (СО?)
Прогресс в технологии и эксплуатации
Решение проблем cns/atm Долгосрочные технологи ческие прогнозы развития t А
Новая методологии
(FAA+NASA+ Transport Canada)
Эф ф ект ив но сть инвестиций
$/кг снижения МОх
на переселение людей из зоны с уровнем 65 ОМ, $/кг снижения потребления топлива и выбросов (СО:)
Система
"Выгоды-затраты "
Ухудшение здоровья и рост социольнои напряженности Затраты на улучшение бытовых условии ($)
Д и стрибутив ный анализ
Бенефицианты, источник финансирования Потребители А эропорты Авиакомпании Промышленность Население поб воздействием шума и шгрязнеий Особые группы населения Географические регионы
Ъ
о *
ф ъ X
0ï а гг
S g
X S
Рис. 11. Основные элементы новой международной методологии количественной оценки воздействия авиации на окружающую среду
Представленный выше материал свидетельствует, что авиационный шум с характерным эквивалентным суточным уровнем LDN(LDEN)1 около 65.70 дБА, воздействующий на население близи крупных аэропортов РФ и стран ЕС, оказывает значительное воздействие на его здоровье, особенно из-за нарушения сна в ночное время. Для ряда европейских аэропортов АШ риск заболевания увеличивается практически вдвое. Систематическое воздействие АШ повышает кровяное давление, частоту сердцебиений человека, формирует условия для ишемической болезни сердца и предынфарктного состояния.
На основании изложенного анализа негативного воздействия АШ на ОС и на здоровье людей, возникающего при авиаперевозках, целесообразно следующее:
- ускорить внедрение в практику российской ГА санитарных правил, касающихся санитар-но-защитных зон аэропортов, аэродромов и вертодромов;
- обновить требования государственного стандарта по регламентации авиационного шума вблизи российских аэропортов (ГОСТ 22283-88 [17] ) с использованием критерия LDEN, который в соответствии с ГОСТ Р 53187-2008 [18] уже введён в отечественную практику оценки воздействия на население шума любых источников, включая АШ;
- разработать для отечественной ГА практические рекомендации по классификации самолетов на основании характеристик создаваемого ими шума на местности с использованием системы QC с целью определения возможности их эксплуатации в ночное время.
ЛИТЕРАТУРА
1. Док. 9958. Сводное заявление о постоянной политике и практике ИКАО в области охраны окружающей среды. Общие положения, авиационный шум и местное качество воздуха: Резолюция А37-18. - Монреаль: ИКАО, 2011. - Ч. 1. - С. 62-78.
2. Док. 9958. Сводное заявление о постоянной политике и практике ИКАО в области охраны окружающей среды. Изменение климата: Резолюция А37-19. - Монреаль: ИКАО, 2011. - Ч. 1. - С. 78-86.
3. Waitz I.A. Evaluation Environmental Impacts. PARTNER. March 19, 2008, 20 p. по данным док. Partnership for Air Transportation Noise and Emission Reduction (PARTNER). Waitz I.A. Evaluating Environmental Impacts. March 19, 2008.
4. Методические рекомендации к экономической оценке рисков для здоровья населения при воздействии факторов среды обитания: МР 5.1.0029-11: утв. 31.07.2011 г. - М., 2011.
5. Нынешние и будущие тенденции в области авиационного шума и эмиссии авиационных двигателей. Документ ИКАО А37^/26. - Монреаль: ИКАО, 2010.
6. Оценка риска здоровью населения от воздействия транспортного шума: МР 2.1.10.0059-12: утв. 23.03.2012 г. - М., 2012.
7. Николайкина Н.Е., Николайкин Н.И., Матягина А.М. Промышленная экология. Инженерная защита биосферы от воздействия воздушного транспорта. - М.: Академкнига, 2006.
8. Директива Европейского Парламента и Советa 2002/30/ЕС от 26.03.2002 г. // Official Journal of the European Communities, 28.03.2002. L85. P. 40-46.
9. Директива Европейского Парламента и Советa 2002/49/ЕС от 25.06.2002 г. // Official Journal of the European Communities, 18.07.2002. L189. P. 12-25.
10. Док. 9829. Инструктивный материал по сбалансированному подходу к управлению авиационным шумом. AN/451. - Монреаль: ИКАО, 2008. - 2-е изд.
11. Документ ИКАО А37-WP/108. Решение проблемы воздействия авиации на окружающую среду в рамках комплексного подхода. - Монреаль: ИКАО, 2010.
12. Babisch W., van Kamp I. Guidelines for community noise impact assessment and mitigation. Final report, I-INCE Publication №11-1, 2011, March.
13. Jarup L. et al. Hypertension and exposure to noise near airports: the HYENA study (Гипертония и воздействие шума вблизи аэропортов: исследования по программе HYENA).Environ. Health Perspect., 2008, March, v.116, №3, Р. 329-333.
1 LDEN эквивалентный уровень средневзвешенного суточного шума (Европейский показатель DEN - день, вечер, ночь. Американский вариант LDN - день-ночь)
2
Quota Count system - система, используемая в Великобритании и некоторых других странах Европы для снижения шума от ВС в ночное время (например, для лондонских аэропортов с 23:30 до 06:00).
14. Doc. 9966. Руководство ИКАО «Fatigue Risk Management Systems - FRMS. Manual for Regulators». - Монреаль: ИКАО, 2011.
15. Bagshaw M. Hearing loss of the flight desk-origin and remedy. An investigation of unilateral hearing loss amongst professional flight crew (Тугоухость и меры защиты органов слуха членов летных экипажей воздушных судов. Исследования потери слуха у профессионально работающих лиц летного состава), 2001.
16. Samel A. et al. Sleep disturbances: what are adequate descriptions? (Помехи сну: каков адекватный критерий оценки воздействия?) - Istanbul: Inter-Noise 2007, № 434.
17. ГОСТ 22283-88. Шум авиационный. Допустимые уровни шума на территории жилой застройки и методы его измерения. - М.: Изд. стандартов, 1989.
18. ГОСТ Р 53187-2008. Акустика. Шумовой мониторинг городских территорий. - М.: Стандартинформ, 2009.
ESTIMATION OF RISKS TO CIVIL AIRCRAFT CREWS AND POPULATION HEALTH RESULTED FROM NOISE AND EMISSIONS
Bolshunov Yu.A., Melnikov B.N., Nikolaykin N.I.
In article risks to health of population near to the airports and professional risks of aircrafts crews are estimated as a result from influence of civil aviation activity noise and emissions.
Key words: aviation, risk, noise, air pollution.
Сведения об авторах
Большунов Юрий Александрович, 1960 г.р., окончил МИИГА (1983), сотрудник ОАО «Аэрофлот», автор 15 научных работ, область научных интересов - инженерная экология, экологическая безопасность ГА, организация производства на транспорте.
Мельников Борис Николаевич, 1935 г.р., окончил ХАИ (1960), кандидат технических наук, начальник отдела охраны окружающей среды от воздействия авиации ГосНИИ ГА, автор более 200 научных работ, область научных интересов - экологическая безопасность ГА, защита окружающей среды от акустического и химического воздействия авиации.
Николайкин Николай Иванович, 1950 г.р., окончил МИХМ (1972), академик Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности, доктор технических наук, доцент МГТУ ГА, профессор кафедры БП и ЖД МГТУ ГА, автор более 220 научных работ, область научных интересов -инженерная экология, экологическая безопасность ГА, организация производства на транспорте.
