CC BY
15УДК 614.7
Кучма В.Ф.
ОАО «Гордезстанция» г Нижневартовск
Уровень факторов загрязняющих атмосферный воздух в крупных городах на территориях с нефтегазодобывающей и перерабатывающей промышленностью в условиях крайнего севера
Гигиеническая оценка состояния окружающей среды, проведенная по приоритетным токсикантам на территории крупных городов Ханты-Мансийского автономного округа - Югры, выявила уровни антропотехногенных загрязнителей: взвешенных веществ (пыль), оксида азота, оксида углерода, диоксида азота, диоксида серы, сажи, фенола, формальдегида. Расчет коэффициентов опасности веществ, индекса опасности комплекса загрязняющих веществ и суммарного канцерогенного риска позволит провести мероприятия, направленные на снижение уровней неблагоприятного воздействия до допустимых величин.
Ключевые слова: антропотехногенные загрязнители, атмосферный воздух, коэффициент опасности, индекс опасности, индивидуальный канцерогенный риск.
Введение. В последнее десятилетие на фоне преобразования социально-экономических условий жизни, особую тревогу вызывают негативные процессы формирования здоровья населения [4, 5]. По данным Г.Г. Онищенко (2008), состояние здоровья населения и прежде всего детей и подростков определяется влиянием ряда факторов, в том числе социально-гигиеническими условиями жизни (25-40%), антропотехногенным загрязнением окружающей среды (более 25%) и другими [5].
Работами некоторых авторов [2,3] показано влияние на состояние здоровья населения факторов окружающей среды, особенно химических веществ, загрязняющих атмосферный воздух. Исследователи, занимающиеся данной проблемой [1,6] считают, что у детей и подростков, проживающих в районах, окружающая среда которых загрязняется химическими веществами, наблюдается более высокая частота поражений различных органов и систем.
Разработка нефтегазовых месторождений в Ханты-Мансийском автономном Округе, приравненном по природно-климатическим условиям к районам Крайнего Севера, негативно сказывается на состоянии окружающей среды и здоровья населения. В Ханты-Мансийском автономном округе ежегодно около 30 % юношей не подлежат призыву в армию по состоянию здоровья [7] . В связи с этим выявление причин ухудшения состояния здоровья и оценка роли факторов окружающей среды в нефтегазодобывающем регионе представляется нам весьма актуальным.
Материалы и методы. Исследования проводились в период с 2001 по 2005 гг. на территории Ханты-Мансийского автономного округа-Югры Тюменской. После типологической выборки территорий с учетом характеристики неблагоприятных факторов окружающей среды, в программу исследований были включены крупные промышленные центры ХМАО-Югры: г. Нижневартовск и г. Сургут. Исследование состояния атмосферного воздуха проводились в аккредитованных испытательно-лабораторных центрах Территориального управления Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Ханты-Мансийскому автономному округу - Югре (г. Нижневартовск - 1899 и г. Сургут - 1921 исследований). При оценке качества атмосферного воздуха были использованы данные Гидрометцентра по округу и ГН 2.1.6.1339-03; ГН 2.1.6.1338-03. Основными этапами работы являлись: гигиеническая оценка состояния окружающей среды и количественные характеристи-
ки ее факторов (среднесуточные и максимальные разовые концентрации веществ). Гигиеническая оценка состояния окружающей среды проведена по приоритетным токсикантам (средних суточных и максимальных разовых концентраций) - взвешенные вещества (пыль), оксид азота, оксид углерода, диоксид азота, диоксид серы, сажа, фенол, формальдегид, включающим в себя показатели качества атмосферного воздуха населенных мест. Для фенола и формальдегида характерно многосредовое поступление веществ, для других только ингаляционное.
Для оценки риска развития не канцерогенных эффектов для отдельных веществ и дальнейшей оценки влияния различных веществ, содержащихся в воздухе, на здоровье призывников, рассчитывали коэффициент опасности (HQ), анализировали продолжительность воздействия (в течение пяти лет), вредные эффекты, источники веществ и лимитирующий признак нормирования [Руководство, Р2.1.10.1920-04].
Щ = АСЖГС (1)
АС - средняя концентрация (мг/м3)
RfC - референтная (безопасная) концентрация (мг/м3).
Так как, в наших исследованиях имеется одновременное действие нескольких токсических веществ, поступающих одним и тем же путем, вычисляли индекс опасности (Н1) [Руководство, Р2.1.10.1920-04].
Н = I (2)
HQi - коэффициент опасности для отдельных компонентов смеси воздействующих веществ.
Веществами, для которых характерно поступление в организм при многосредовом воздействии, в наших исследованиях являются фенол и формальдегид. При одновременном поступлении вещества ингаляционно и перорально индекс опасности рассчитывали по формуле [Руководство, Р2.1.10.1920-04].
ТН1 = С ЖГС + D ЖЮ (3)
а о ^^ '
Са - оцениваемая концентрация вещества в воздухе (мг/ м3) а
Бо - доза получаемая при пероральном пути поступления (мг/кг).
Расчет популяционных канцерогенных рисков и индивидуального канцерогенного риска производился согласно руководству [Руководство, Р2.1.10.1920-04].
Обработка данных и оценка риска проводилась с помощью информационной компьютерной программы «Автоматизированная система учета, анализа состояния населения
Токсикологический вестник №1 (106)
и среды обитания «Социально-гигиенический мониторинг» НПО «Криста». Математическая обработка проводилась с использованием информационно-программных методов в системах управления базами данных «Ассеss» и электронных таблицах «Ехе11».
Результаты и обсуждение.
Наиболее крупными источниками загрязнения в анализируемых городах служат выбросы Сургутской и Нижневартовской ГРЭС, нефте- и газодобывающее производство (факела дожига попутного газа), автотранспорт. С выбросами ГРЭС, работающих на попутном нефтяном газе, в воздух поступают: двуокись серы, оксид углерода, окислы азота, сажа, соединения металлов, зола, бенз(а)пирен и другие вещества.
Основная антропогенная нагрузка воздушной среды в г. Нижневартовске обусловлена наличием предприятий энергетики (тепловая и электрическая энергия, вырабатываемая
на ГРЭС); нефтедобывающей промышленностью, переработкой природного газа, а г. Сургута топливной, энергетической, нефтяной и химической промышленностью, завода железобетонных изделий, трех асфальтобитумных заводов, автотранспортом.
В табл. 1 представлен общий выброс загрязняющих веществ в атмосферу на территории Ханты-Мансийского округа за период 2001-2005 гг.
Из табл. 1 видно, что выброс загрязняющих веществ в атмосферу на территории округа за 2002 г. на 25% больше объемов 2001 г. В 2003 г. выброс веществ выше на 5,4% предыдущего года. Выбросы в 2005г. увеличились по сравнению с предыдущим годом на 2,2%. В динамике за пять лет выброс загрязняющих веществ увеличился на 34%. Наблюдается ежегодное увеличение выбросов, как твердых веществ, так жидких, и газообразных. При этом практически все выбросы загрязняющих веществ осуществляются
Таблица 1
Общий выброс загрязняющих веществ в атмосферу на территории Ханты-Мансийского
округа за период 2001-2005 гг. (тонн)
2001 2002 2003 2004. 2005.
Общий выброс 1752 329,0 2336 321,7 2494 536,0 2586 672,0 2643 862,0
Выброс без очистки 1752 328,6 2335 448,4 2493 808,0 2585 462,4 2642 483,0
Разрешенный выброс 2445 584,7 2207 126,6 2352 779,0 2433 984,0 2442 564,7
Таблица 2
Среднесуточные и максимальные разовые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе г. Нижневартовска
показатель 2001 2002 2003 2004 2005
с.с. м.р. с.с. м.р. с.с. м.р. с.с. м.р. с.с. м.р.
Фенол 0,003 ± 0,0001 0,04 ± 0,004 0,009 ± 0,0001 0,03 ± 0,001 0,003 ± 0,001 1,0 ± 0,02 0,002 ± 0,0005 1,3 ± 0,04 0,003 ± 0,0002 1,2 ± 0,3
Формальдегид 0,004 ± 0,0001 5,5 ± 0,9 0,006 ± 0,0002 1,0 ± 0,3 0,011 ± 0,001 2,0 ± 0,1 0,014 ± 0,004 2,6 ± 0,4 0,015 ± 0,001 2,6 ± 0,5
Оксид азота 0,06 ±0,01 0,17 ±0,2 0,07 ±0,005 0,15 ±0,3 0,03 ±0,02 0,3 ±0,05 0,028 ±0,06 0,4 ±0,04 0,033 ±0,01 0,2 ±0,04
Оксид углерода 1,0 ±0,03 2,5 ±0,6 2,0 ±0,4 5,0 ±0,8 1,0 ±0,1 1,8 ±0,4 2,0 ±0,3 1,0 ±0,4 0,33 ±0,1 2,8 ±0,2
Диоксид азота 0,04 ±0,001 1,2 0,1 0,08 ±0,004 0,2 ±0,08 0,04 ±0,004 0,8 ±0,07 0,039 ±0,006 1,6 ±0,2 0,037 ±0,008 1,1 ±0,1
Диоксид серы 0,003 ± 0,0001 0,01 ± 0,002 0,01 ± 0,005 0,02 ± 0,004 0,001 ± 0,0004 <0,1 ± 0,02 0,004 ± 0,0003 <0,1 ± 0,02 0,004 ± 0,0002 0,01 ± 0,003
Сажа 0,03 ±0,006 0,2 ±0,07 0,02 ±0,008 0,2 ±0,06 0,03 ±0,008 1,2 ±0,1 0,03 ±0,007 1,7 ±0,1 0,02 ±0,005 1,3 ±0,1
Взвешенные вещества 0,3 ±0,10 0,4 ±0,07 0,3 ±0,06 0,6 ±0,04 0,1 ±0,09 0,6 ±0,07 0,3 ±0,05 0,5 ±0,05 0,120 ±0,07 0,3 ±0,01
Примечание. с.с. - среднесуточные, м.р. - максимальные разовые концентрации веществ. Жирным шрифтом выделены показатели, превышающие гигиенические нормативы (ПДК).
Примечание. с.с. - среднесуточные, м.р. - максимальные разовые концентрации веществ. Жирным шрифтом выделены показатели, превышающие гигиенические нормативы (ПДК).
Таблица 3
Среднесуточные и максимальные разовые концентрации загрязняющих веществ
в воздухе г. Сургута
Годы 2001 2002 2003 2004 2005
Показатель с.с. м.р. с.с. м.р. с.с. м.р. с.с. м.р. с.с. м.р.
Фенол 0,001± 0,0002 0,001± 0,0003 0,006± 0,0004 0,8± 0,006 0,002± 0,0005 0,01± 0,002 0,002± 0,0007 0,9± 0,04 0,002± 0,0004 0,8± 0,01
Формальдегид 0,02± 0,001 4,5± 0,8 0,008± 0,0006 0,8± 0,07 0,007± 0,0004 1,0± 0,003 0,011± 0,004 1,3± 0,02 0,007± 0,0001 1,2± 0,004
Оксид азота 0,01± 0,003 0,02± 0,002 0,045± 0,01 0,4± 0,05 0,03± 0,007 0,4± 0,003 0,03± 0,001 0,4± 0,002 0,046± 0,004 0,3± 0,003
Оксид углерода 1,0± 0,3 4,0± 0,2 1,2± 0,3 2,5± 0,05 1,3± 0,2 2,2± 0,3 1,4± 0,5 2,3± 0,3 1,55± 0,06 1,2± 0,08
Диоксид азота 0,04± 0,003 1,2± 0,007 0,05± 0,006 1,1± 0,03 0,04± 0,003 1,2± 0,004 0,03± 0,005 1,4± 0,05 0,038± 0,006 1,1± 0,004
Диоксид серы 0,006± 0,0003 <0,1± 0,0002 0,02± 0,004 <0,1 0,003 0,006± 0,0002 <0,1± 0,002 0,006± 0,0005 <0,1± 0,003 0,006± 0,0005 <0,1± 0,004
Сажа 0,03± 0,004 0,1± 0,005 0,02± 0,004 0,8± 0,006 0,02± 0,006 0,7± 0,03 0,03± 0,003 1,1± 0,005 0,025± 0,0006 0,9± 0,007
Взвешенные вещества 0,1± 0,005 0,2± 0,006 0,11± 0,004 0,3± 0,005 0,08± 0,007 0,1± 0,004 0,12± 0,05 0,2± 0,06 0,076± 0,005 0,3± 0,01
без очистки.
Поскольку общее количество выбрасываемых химических веществ растет с каждым годом, то происходит увеличение загрязнения воздуха всей территории ХМАО-Югры. Повышение выбросов вызвано активным развитием промышленности округа и особенно нефтегазового комплекса (увеличением объемов бурения, прокладкой трубопроводов и увеличение объемов перевозки добываемых и переработанных веществ автомобильным транспортом), увеличением количества автотранспорта и возрастанием мощностей ГРЭС.
В табл. 2 приведены среднесуточные и максимальные разовые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе г. Нижневартовска. Среднесуточная концентрация фенола в атмосферном воздухе за анализируемый период составляет - 0,0040 мг/м3, формальдегида - 0,010 мг/м3; оксида азота - 0,0442 мг/м3; оксида углерода - 1,266 мг/м3; диоксида азота - 0,047 мг/м3; диоксида серы - 0,0044 мг/м3; сажи - 0,026 мг/м3; взвешенных веществ - 0,184 мг/ м3. Максимальные разовые концентрации фенола в атмосферном воздухе - 0,712 мг/м3; формальдегида - 2,74 мг/м3; оксида азота - 0,244 мг/м3; оксида углерода - 2,62 мг/м3; диоксида азота - 0,98 мг/м3; диоксида серы - 0,048 мг/м3; сажи - 0,92 мг/м3; взвешенных веществ - 0,48 мг/м3.
Коэффициенты опасности веществ (HQ), загрязняющих воздух г. Нижневартовска в 2001-2005 гг. составили для фенола - 0,66, формальдегида - 3,33, оксида азота - 0,73, оксида углерода - 0,69, диоксида азота - 1,18, диоксида серы 0,08, сажи 0,56, взвешенных веществ - 2,45. Так как,
Таблица 4
индивидуальный канцерогенный риск для веществ
Вещество Сургут Нижневартовск
формальдегид 0,000092 0,000202
бенз/а/пирен 0,000002 1,11Е-6
сажа 0,000111 0,0000886
свинец 2,76Е-06 -
никель 7,66Е-06 -
Суммарный риск 2,15x10-4 2,91x10-4
имеется одновременное действие нескольких токсичных веществ, поступающих одним и тем же путем, вычисляли индекс опасности (Н1), который составил - 9,68.
В табл. 3 приведены среднесуточные и максимальные разовые концентрации загрязняющих веществ в атмосфер-
Токсикологический вестник №1 (106)
ном воздухе г. Сургута. Среднесуточная концентрация фенола в атмосферном воздухе - 0,0026 мг/м3; формальдегида
- 0,010 мг/м3; оксида азота - 0,032 мг/м3; оксида углерода
- 1,292 мг/м3; диоксида азота - 0,039 мг/м3; диоксида серы
- 0,0088 мг/м3; сажи - 0,025 мг/м3; взвешенных веществ -0,972 мг/м3.
Максимальные разовые концентрации фенола в атмосферном воздухе - 0,502 мг/м3; формальдегида - 1,76 мг/ м3; оксида азота - 0,304 мг/м3; оксида углерода - 2,44 мг/ м3; диоксида азота - 1,2 мг/м3; диоксида серы - <0,1 мг/м3; пыли - 0,52 мг/м3; сажи - 0,72 мг/м3; взвешенных веществ
- 0,22 мг/м3.
Были рассчитаны коэффициенты опасности веществ (HQ), загрязняющих воздух г. Сургута в 2001-2005 гг. Коэффициент опасности фенола составил - 0,33, формальдегида - 3,5, оксида азота - 0,5, оксида углерода - 0,43, диоксида азота - 1,0, диоксида серы - 0,16, сажи - 0,5, взвешенных веществ - 1,2. Индекс опасности (Н1) комплекса загрязняющих веществ составил - 7,29. Учитывая полученные данные индекс опасности комплекса загрязняющих веществ в г. Нижневартовске превышает данные полученные в г. Сургуте на 24,7%.
Из канцерогенных веществ в атмосферном воздухе изучаемых городов определяются: бенз(а)пирен, формальдегид и сажа. В г. Сургуте имеются данные по загрязнению канцерогенными металлами: свинцом и никелем (табл.4). Поэтому следующим этапом нашего исследования было определения канцерогенного риска в городах.
Наиболее высокий канцерогенный риск в г. Сургуте обусловлен наличием в воздухе сажи - достигает уровня 1,11х10"4. Уровень риска, создаваемый формальдегидом, составляет - 10-5, бенз(а)пиреном - 10-6. Риск, создаваемый металлами, также составляет миллионные доли, при этом опасность соединений никеля выше, чем свинца. Суммарный канцерогенный риск в г. Сургуте равен 2,15*10"4, что более чем в 200 раз превышает допустимую величину. В табл. 4 приведен индивидуальный канцерогенный риск определяемых веществ в атмосферном воздухе.
Канцерогенный риск в г. Нижневартовске формируется за счет бенз(а)пирена, сажи и формальдегида. Риск, обусловленный бенз(а)пиреном находится на уровне допустимого - 10-6. Канцерогенный риск, создаваемый формальдегидом, равен 2,02х10-4. Риск от присутствия в воздухе сажи значительно ниже риска от формальдегида и равен 8,86х10-5. Суммарный канцерогенный риск равен 2,91х10-4, и почти в 300 раз превышает безопасный уровень.
Таким образом, во всех изученных городах основная величина канцерогенного риска связана с загрязнением воздуха сажей и формальдегидом. Сравнительный анализ рисков по токсикантам показал, что наибольший риск от формальдегида существует в г. Нижневартовске, от сажи и бенз(а)пирена - в г. Сургуте.
Установленный в городах уровень канцерогенного риска -10-4 представляет значительную величину, и, согласно принятой системе оценки риска, требует проведения специальных мероприятий по снижению концентраций сажи и формальдегида на территории муниципальных образований. Это позволит добиться снижения уровней неблагоприятного воздействия до допустимых величин на уровне 10-6.
Выводы.
По результатам проведенного исследования, характеризующего загрязнение среды обитания в крупных городах ХМАО-Югры, уточнены приоритетные загрязнители. Значительный вклад в загрязнение городов вносит рассеивание и распределение концентраций загрязняющих воздух веществ из районов, где находятся предприятия нефтегазодобывающего и перерабатывающего комплекса.
Высокий уровень загрязнения атмосферы предопределяет возможное загрязнение воды и почвы токсичными химическими элементами.
Проведение дальнейшего анализа загрязнения атмосферного воздуха, воды и почвы позволит оценить влияние факторов окружающей среды на состояние здоровья и заболеваемость населения.
ского благополучия детского населения России // Гигиена и санитария. - 2008. - № 2. - С. 72-77.
6. Здоровье населения и окружающая среда: Методическое пособие. / Под общей редакцией Е.Н. Беляева: Выпуск 3. -Т.1. - М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 1999. - Ч.2: Общие методические подходы к оценке состояния здоровья населения в связи с воздействием факторов окружающей среды. - 544 с.
7. Здоровье населения Ханты-Мансийского автономного округа-Югры и деятельность учреждений здравоохранения в 2005 году: Статистические материалы - Ханты-Мансийск, 2005. - 207 с.
Kuchma V.F.
Dimensions of factors polluting the atmospheric air in cities located in areas with oil-and gas production and refining
industries in Extreme North
Nizhnevartovsk Municipal Disinfection Station
Hygienic assessment of the environment state performed on the basis of priority toxicants in the territory of large cities in the Khanty-Mansi Autonomous Area- Yugra showed up levels of the following anthropogenic pollutants: airborne substances (dust), nitrogen oxides, hydrocarbon oxide, nitrogen dioxide, sulfur dioxide, phenol , soot, formaldehyde. The calculation of hazard coefficients of substances, hazard indices of pollutants combinations and total carcinogenic risk will allow to take measures for bringing down levels of adverse effects to allowable magnitudes.
Материал поступил в редакцию 16.12.2009 r.
1 □ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Боев В.М. Антропогенное загрязнение окружающей среды и состояние здоровья населения Восточного Оренбуржья. -Екатеринбург, 1995. - 52с. 2. Боев В.М. Химические канцерогены среды обитания и злокачественные новообразования. - М.: Медицина, 2002. - 90с. 3. Буштуева К.А. Слученко И.С. Методы и критерии оценки состояния здоровья населения в связи с загрязнением окружающей среды. - М., 1979. - 86 с. 4. Варламова Н.Г., Евдокимов В.Г. Оценка внешнего дыхания у девушек и женщин Европейского севера // Гигиена и санитария. - 2008. - № 1. - С. 16-19. 5. Онищенко Г.Г. Обеспечение санитарно-эпидемиологиче-
