CC BY
54
Системный анализ и управление рисками для здоровья человека на основании данных автоматизированной системы мониторинга
1 1 2 В.И. Чижова , Н.К. Плуготаренко , П.А. Сомов
!Южный федеральный университет, г. Ростов-на-Дону 2 ФГБОУ ВПО«Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет (ЛЭТИ)»
В связи с все чаще возникающими чрезвычайными ситуациями, авариями и катастрофами, которые характеризуются значительными материальными, социальными и экологическими последствиями встала очевидной необходимость в разработке новых подходов к обеспечению безопасности людей и природной среды. Именно поэтому по средствам такой отрасли знаний,как оценка и анализ экологических рисков и управления ими, стали прогнозировать уровень безопасности здоровья населения от воздействия загрязнения окружающей среды в целом и атмосферы в частности.
В рамках проведенной работы на основании данных автоматизированной системы мониторинга производилась оценка риска воздействия загрязнения атмосферного воздуха г. Таганрога на здоровье населения.Исследования проводились в соответствии со специальной методологией рекомендуемой международными организациями (ВОЗ, UNEP) и используемой для анализа риска здоровью населения от загрязнения атмосферного воздуха на территории г. Владимира[1].
Процедура оценки риска оценки риска проведена в четыре этапа [2]:
1 этап. Идентификация опасности. На данном этапе выявлены все потенциально опасные факторы, способные вызывать определенные вредные эффекты у человека при условии загрязнения атмосферы, составлен список приоритетных, индикаторных химических веществ, которые наиболее опасны по своим химическим свойствам и влиянию на критические органы/системы организма человека.
Список химических веществ, включенных в анализ экспозиции и рисков, представлен в таблице 1.
Таблица 1
Список химических веществ, включенных в анализ экспозиции и рисков[3]
№ Вещество ПДКсс, мг/м ПДКмр, мг/м Класс опасности Критические органы/системы
1 Диоксид азота 0,04 0,085 2 Органы дыхания
2 Оксид азота 0,06 0,4 3 Органы дыхания
3 Оксид углерода 3,0 5,0 4 ЦНС, серд.-сос. система, кровь
4 Диоксид серы 0,05 0,5 3 Органы дыхания
5 Взвешенные вещества 0,15 0,5 3 Органы дыхания
2 этап. Оценка зависимости «доза-ответ» - это процесс количественной характеристики и установления связи между воздействующей концентрацией загрязняющего вещества и случаями вредных эффектов. Он принципиально различается для канцерогенов и неканцерогенов. Для оценки канцерогенного риска применяется линейная беспороговая модель, а для расчета риска неканцерогенных эффектов используется экспоненциальная беспороговая модель, дающая оценку вероятности увеличения первичной заболеваемости популяции в ответ на длительное воздействие неканцерогена.Выбранные нами вещества - неканцерогены, поэтому в рамках работы был оценен только неканцерогенный риск хронических и немедленных (острых) эффектов.
Были рассчитаны значения для обычных концентраций загрязнителей, а так же для дальнейшей исследовательской работы по управлению рисками значения при уменьшенных, увеличенных в 2 и в 4 раза концентрациях. Полученные результаты сведены в таблицу 2.
Таблица 2
Максимальные значения концентраций и риска для соответствующих веществ
Величина концентра- ций/Риска Обычная концентрация Уменьш. в 2 раза Увелич.в 2 раза Увелич. в 4 раза
Риск при хронических/ немедленный эффектах
Ш2 0,503 0,501 0,749 1,486
0,551 0,607 0,549 0,603 0,741 0,942 0,964 1
Ш 0,059 0,039 0,122 0,241
0,037 2,38Б-08 0,025 4,97Б-10 0,076 9,4Ш-06 0,144 0,001
SO2 0,152 0,152 0,152 0,152
0,111 9,47^06 0,111 9,47Б-06 0,111 9,47^06 0,111 9^-06
ш 3,571 2,393 7,443 14,768
0,065 0,04 0,047 0,016 0,119 0,157 0,205 0,377
Взвешенные вещества 0,165 0,164 0,165 0,165
0,042 1,69Б-05 0,042 1^-05 0,042 1,69Б-05 0,042 1^-05
Данные зависимостей представлены на рис. 1 и 2.
Неканцерогенный риск хронических эффектов
—♦—.Диоксид азота в—Оксид азота А оксид утлер ода >*. Взвешенные вещества —Ж— Диоксид серы
Концентрация вещества С, мг/мЗ
Рисунок 1 Зависимость «доза-ответ» неканцерогенных рисков хронических эффектов для приоритетных загрязняющих веществ при обычной концентрации
Неканцерогенный риск немедленных эффектов
♦ Диоксид азота ■Щ—Оксид азота А Оксид углер ода X Диоксид серы
е вещества
Концентрация вещества С, мг/мЗ
Рисунок 2 Зависимость «доза-ответ» неканцерогенных рисков немедленных эффектов для приоритетных загрязняющих веществ при обычной концентрации
Этап 3. Оценка экспозиции. На данном этапе определены какими путями, через какие компоненты окружающей среды, на каком количественном уровне, в какое время, при какой периодичности и общей продолжительности имеет место реальное или ожидаемое воздействие конкретного вредного фактора на человеческую популяцию или ее часть с учетом ее численности. Также оценена величина, длительность и частота экспозиции человека загрязнителем и число людей, подвергающихся воздействию химического вещества.
Для г.Таганрога на данном этапе получены следующие данные:
Таблица 3
Сцена рий воздействия
№ Элемент анализа Характеристика
1 Агенты Химические
2 Источники Антропогенные
3 транспортировка/ накопление Воздух
4 Маршрут воздействия Вдыхание воздуха населением
5 Макс.воздействующие концентрации См. табл. 5
6 Пути поступления Ингаляция
7 Продолжительность экспозиции Неканцероген. эффекты -30 лет
8 Частота воздействия Постоянная
9 Г еографический охват г.Таганрог
10 Площадь Таганрога 80 км2
11 Плотность на 1 км 3221,25 чел
Таблица 4
М аксимальные воздействующие концентрации [4]
№ Вещество Концентрация, мг/м3
1 Диоксид азота 0,50250
2 Оксид азота 0,05863
3 Оксид углерода 3,57005
4 Диоксид азота 0,15216
5 Взвешенные вещества 0,16493
Этап 4.Характеристика риска. Как заключительный четвертый этап процедуры оценки риска он интегрирует информацию, полученную на предшествующих этапах, с целью обоснования выводов в количественной, полуколичественной или описательной форме и ее последующего использования.
По завершению работы было установлено, что вероятность развития у человека вредных эффектов при ежедневном поступлении вещества в течение жизни несущественна, и такое воздействие характеризуется как допустимое.
В ходе проведения анализа для определениязависимости риска воздействия загрязнения атмосферы на здоровье населения г. Таганрога от количества транспортных средств были реализованы ряд компьютерных экспериментов по исследованию влияния количества автотранспорта на увеличение/снижение концентрации загрязняющих веществ, а, следовательно, и риска заболеваемости населения (таб. 2). Из полученных данных можно сделать выводы о том, что с уменьшением/увеличением автотранспорта на дорогах г.Таганрога в определенных точках, в зависимости от погодных условий и сценария распространения, а также действия загрязняющих веществ - снижается, /увеличивается риск заболеваемости населения в данных районах. Поэтому вытекает и следующее управленческое решение - перераспределение транспортных потоков с целью
снижения риска заболеваемости населения в исследуемом районе.В ходе компьютерного эксперимента был подтвержден данный факт на примере перераспределения транспортных потоков по ул. Дзержинского на ул. 1 -у Котельную, а по ул. Транспортной на ул. Ломоносова. Этот управленческий прием показал возможность снижения рисков для селитебных зон, прилегающих к особо интенсивным автодорогам.
Таким образом, на основании анализа данных автоматизированной системы мониторинга и управления рисками можно решить задачу о перераспределении источников высоких концентраций, с учетом особенностей метеорологических условий, движения транспортных средств, состояния дорог, что позволит улучшить качество окружающей средыв городе.
Исследование выполнено при поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, соглашение 14.А18.21.2097 «Разработка автоматизированной системы мониторинга для контроля и прогнозирования состояния окружающей среды».
Литература:
1. Т.А. Трифонова Л.А. Ширкин. Оценка и сравнительный анализ рисков для здоровья населения (на примере г. Владимир). - Владимир: ВООО ВОИ ПУ «Рост», 2010, - 80 с.
2. Руководство P 2.1.10.1920-04 «Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду». Москва 2004, - 340с.
3. ГН 2.1.6.1338-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест.
4. Н.К. Плуготаренко, А.Г.Абрамова, В.И.Чижова. Офункционировании подсистемы мониторинга состояния атмосферного воздуха г.Таганрога [Текст] // О состоянии окружающей среды г.Таганрога в 2011 г. / Сборник статей/ - Таганрог, 2012г. -с 47-50.
