Состояние загрязнения и динамика показателей здоровья населения в окрестностях Новосибирского оловокомбината Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

УДК 551.511.61

B.Ф. Рапута, В.В. Коковкин, С.Ю. Артамонова,

C.Н. Богатырёв, Т.Г. Опенко, Г.И. Симонова, М.И. Воевода

ИВМиМГ СО РАН, ИНХ СО РАН, ИГиМ СО РАН, ИТ СО РАМН, Новосибирск

СОСТОЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ И ДИНАМИКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ В ОКРЕСТНОСТЯХ НОВОСИБИРСКОГО ОЛОВОКОМБИНАТА

Обсуждается полидисперсная модель реконструкции полей аэрозольных выпадений от точечного источника. Апробация модели проведена на данных натурных исследований загрязнения почвенного, растительного и снежного покрова в зоне влияния выбросов Новосибирского оловокомбината (НОК). Для различных секторов выноса примесей приведены результаты исследований показателей здоровья населения в окрестностях НОК. Изучена динамика показателей смертности от разных причин и заболеваемости злокачественными новообразованиями.

V.F. Raputa, V.V. Kokovkin, S.Yu. Artamonova,

S.N. Bogatirev, T.G. Openko, G.I. Simonova, M.I. Voevoda

ICM&MG SB RAS, NIIC SB RAS, IG&M SB RAS, IT SB RAMS, Novosibirsk

CONTAMINATION CONDITION AND POPULATION HEALTH FEATURES DYNAMICS FOR NOVOSIBIRSK TIN PLANT ENVIRONS

Aerosol deposition fields reconstruction polydisperse model for point type sourse is discussed. Model testing was performed using the data of soil, plant and snow cover contamination experimental investigation for the Novosibirsk tin plant (NTP) emission influence area. For a variety of impurities transfer sectors, the results of health indicators investigation in the NTP environs are given. Mortality features dynamics from verious causes and incidence of malignant neoplasms was studied.

1. Характеристика источника и результаты экспериментальных исследований. Комбинат находится на левом берегу р. Обь в промзоне Кировского района г. Новосибирска. Деятельность предприятия направлена на производство товарного олова, сплавов, припоев и бабитов на его основе. Токсичными веществами, выделяющимися в воздушную среду во взвешенном состоянии при производстве олова, являются мышьяк, свинец, цинк, окислы серы. Выброс в атмосферу загрязняющих веществ с промплощадки НОК происходит в основном через стометровую трубу с диаметром устья 3,7 м. Скорость выхода из трубы газопылевой смеси может достигать 5-6 м/с, а температура 80-90 оС.

Отбор проб почвы, лиственного и снежного покрова проводился по радиальным относительно трубы маршрутам. С учетом наибольшей повторяемости ветров южных направлений основное количество точек пробоотбора располагалось к северу от промплощадки. Точки отбора проб размещались на удалениях от трубы - 0,4 до 3 км. Это позволило при оценивании полей концентрации выделить ближнюю и дальнюю зону аэрозольных выпадений при значительной дифференциации частиц по дисперсному составу.

Химический анализ проб проводили методами атомной эмиссии с дуговым возбуждением спектров и атомно-абсорбционной спектрометрии после соответствующей пробоподготовки.

2. Модель оценивания аэрозольных выпадений полидисперсной примеси. Предварительный анализ полученных экспериментальных данных наблюдений аэрозольных выпадений примесей в окрестностях НОК показывает, что изменение их концентраций по мере удаления от трубы является весьма значительным. Это позволяет сделать предположение о значительной разнородности состава выпадающих аэрозолей. Для априорного описания распределения вещества примеси по скоростям оседания в атмосфере воспользуемся следующей двупараметрической функцией [1]

т+1

ЛТ а пг - ам> ^ , т /1 \

N м? =----------е , пг>-1, а = —, (I;

Г(т +1) м?т

где параметр характеризует скорость преобладающей по количеству частиц фракции примеси, т - степень однородности распределения частиц примеси по скоростям w, Г (m) - гамма-функция Эйлера.

Исходным моментом для расчета поля выпадений полидисперсной примеси от точечного источника является соотношение [1]

Р= , (2)

где ^ - поле концентрации примеси со скоростью оседания w.

С использованием аналитических решений уравнения турбулентной диффузии для невысоких источников поле концентрации ^ вблизи земли можно представить в виде [2]

Чм,(.х,у) =------ Мс_---------^^ехр(_ £ _ . (3)

2(1 + п)^як0г(\ +С0)х X 4к0х

Здесь ось х ориентирована в направлении ветра, ось у направлена в поперечном ветру направлении, М, Н - мощность и высота источника

примеси, &0 - параметр турбулентного обмена в направлении оси у,

с = 1 ______ , со ---------- , их ,кх ,п - параметры степенных

(1 + п)2к1 кх(\ + п)

аппроксимаций скорости ветра и вертикального турбулентного обмена.

С учётом соотношений (1), (3) выражение (2) можно представить в виде

2 00 в \а

-* 6, с у ТСО 2 ехр(— 01со){ с I ,.ч

р{х,у,0) = — ехр(— ——) |---------------———---------сКо , (4)

х X 4к0х 0 Г{\ + со) -

о

где вх =

м я

т+2

92 -т + 1

03 = л.

(1 + п)а Г(\ + ш)

Оценка неизвестных параметров , 02 , , входящих в соотношение

(4), проводится методом наименьших квадратов с использованием данных измерений плотности выпадений примеси в точках отбора проб снега, растительности, почвы.

3. Численная реконструкция полей выпадений мышьяка и олова. На рис. 1 изображены восстановленные на основе зависимости (4) концентрации мышьяка и олова в различных средах.

15

12

с; 9

1 6 3

0

км

Олово-снег-2005 г

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

6

4.5

|3

1.5 0

км

Мышьяк-снег-2005 г.

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

3

2

1

0

Мышьяк-почва-2004 г.

1,5

1,2

0,9

0,3

0

км

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

км

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

80

60

40

2Ъ

0

км

Олово-листья берёзы- 2004 г.

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

120

90

-560

мг30

0

км

Мышьяк-листья берёзы-2004 г.

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

Рис. 1. Восстановленные поля концентраций олова и мышьяка в снеге, почве, листьях березы с использованием полидисперсной модели на маршруте

пробоотбора. о - опорные точки, • - контрольные точки наблюдений,---------

рассчитанная концентрация

Анализ рис. 1 показывает, что предложенная модель вполне адекватно описывает поля аэрозольных загрязнений мышьяком и оловом снежного, растительного и почвенного покрова в окрестностях НОК. Спектр размеров

частиц, содержащих мышьяк и олово, является достаточно широким, что приводит к относительно высокому загрязнению территории, как непосредственно прилегающей к промплощадке, так и на значительном удалении от нее. Использование дополнительной априорной информации о возможном спектре размеров аэрозольных частиц позволяет восстанавливать в рамках единой модели оценивания поля концентрации в значительном диапазоне расстояний от источника.

4. Анализ показателей заболеваемости и смертности населения по секторам выноса примесей от НОК. Для проведения исследования показателей здоровья населения в окрестностях НОК было рассмотрено три сектора выноса от источника загрязняющих примесей, весьма заметно отличающихся среднегодовой повторяемостью направлений ветра. В сектор I включена частная жилая зона за Бугринской рощей, II - девятиэтажные дома по ул. Мира № 59, 59/1, 59/2, III - ул. Аникина и Оловозаводская. В этих зонах за период времени 1988-2008 гг. была изучена динамика показателей смертности от разных причин (рис. 2).

Для решения задачи получения информации о заболеваемости и смертности от основных хронических неинфекционных заболеваний с учетом особенностей полей доз изучаемых неблагоприятных антропогенных факторов использовались популяционный регистр общей смертности и регистр злокачественных новообразований. Для стандартизации показателей, нивелирующей половозрастные различия и обеспечивающей сопоставимость результатов с аналогичными показателями других регионов, используется прямой метод стандартизации. Расчет относительных коэффициентов смертности проводится с учетом демографической структуры населения районов действия регистра, составленных на основании данных переписи населения.

Для расчета стандартизованных коэффициентов смертности и заболеваемости использован прямой метод стандартизации, в качестве стандарта взята половозрастная структура населения РФ по данным переписи 2002 г. Полученные данные по Новосибирску анализировались за 5-летние временные отрезки 1985-1989 гг., 1990-1994 гг., 1995-1999 гг., 2000-2005 гг., а также в целом за 1985-2007 гг.

Коэффициенты общей смертности и смертности от ССЗ в III зоне, представленной в основном жителями ул. Оловозаводской, были статистически значимо ниже, чем в I зоне, представленной жителями «частного сектора» в районе между Бугринской рощей и ул. Тульской. Коэффициенты смертности от ЗНО в популяции III зоны, представленной в основном жителями ул. Оловозаводской, были статистически значимо ниже, чем в I зоне, представленной жителями «частного сектора» в районе между Бугринской рощей и ул. Тульской только у мужчин. У женщин в сравниваемых зонах не обнаружено значимых различий в коэффициентах смертности от ЗНО. Выявленные особенности показателей смертности в изучаемых зонах, по-видимому, обусловлены преобладанием такого фактора, как повторяемость направлений ветров, в направлении I зоны. Особо следует

отметить высокую частоту заболеваемости лейкозами и лимфомами среди женщин II и III зоны по сравнению с Новосибирском. В связи с этим необходимо проведение как дополнительных химико-аналитических исследований, так и численного моделирования процессов распространения тяжёлых газов от трубы НОК.

а) б)

в)

д)

г)

е)

—О— За н а 1 —Зо н а 2 —Д— Зо н а 3

Рис. 2. Коэффициенты смертности в зонах загрязнения оловокомбината, на 100 000, Российский демографический стандарт: общая - у мужчин (а), у женщин (б); от сердечно-сосудистых заболеваний - у мужчин (в), у женщин (г); от злокачественных новообразований - у мужчин (д), у женщин (е)

Работа выполнена при финансовой поддержке Программы фундаментальных исследований Президиума РАН № 16.4, ИП СО РАН № 84.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Прессман, А.Я. О распространении в атмосфере тяжёлой неоднородной примеси из мгновенного точечного источника / А.Я. Прессман // Инженерно-физич. журн. - 1959. -Т. 2, № 3. - С. 78-87.

2. Берлянд, М.Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнения атмосферы / М.Е. Берлянд. - Л.: Гидрометеоиздат, 1975. - 448 с.

© В.Ф. Рапута, В.В. Коковкин, С.Ю. Артамонова, С.Н. Богатырёв, Т.Г. Опенко, Г.И. Симонова, М.И. Воевода, 2010