CC BY
11УДК 628.395:656.13:616-006.4:312/571.17)
С.А. Ларин1, А.А. Быков2
ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЙ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА АВТОТРАНСПОРТОМ НА РАЗВИТИЕ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ НОВООБРАЗОВАНИЙ У НАСЕЛЕНИЯ Г. КЕМЕРОВО
'ФГБУН Институт экологии человека СО РАН, пр. Ленинградский, д. 10, г. Кемерово, Россия, 650065 2ФГБУН Институт вычислительных технологий СО РАН, Кемеровский филиал, ул. Рукавишникова, д. 21,
г. Кемерово, Россия, 650025
Для установления взаимосвязей между выбросами от автотранспорта и развитием онкологической заболеваемости среди населения г. Кемерово были выбраны перекрестки и участки автомагистралей с интенсивным транспортным потоком. Сформированы две группы наблюдения среди населения, проживающего в домах, расположенных на перекрестках основных автомагистралей и в домах, расположенных вдоль автомагистралей. В качестве группы контроля было выбрано население, проживающее в домах внутриквартальной застройки.
В результате проведенного исследования установлено, что онкологическая заболеваемость статистически значимо выше среди населения, проживающего в домах, расположенных в непосредственной близости к перекресткам и автомагистралям по сравнению с заболеваемостью населения, проживающего в домах внутриквартальной застройки.
Ключевые слова: бенз[а]пирен, рак легкого (РЛ), рак желудка (РЖ), рак кожи (РК), рак молочной железы (РМЖ), рак щитовидной железы (РЩЖ), загрязнение атмосферы.
S.A. Larin1, A.A. Bykov2. Influence of embient air pollution by automobile transport on malignancies development in population of Kemerovo city
institute of human ecology of the SB RAS, 10, Leningrad Avenue, Kemerovo, Russia;
2FGRUN Institute of computational technologies SB RA.S, Kemerovo branch, 21, Rukavishnikova street, Kemerovo, Russia, 650065
To reveal relationship between automobile transport emissions and oncologic morbidity among Kemerovo population, the authors selected crossroads and parts of highways with intense traffic. Two groups were observed among the residents of houses near the main crossroads and along highways. As a reference group, residents of houses distant from highways were selected.
The study proved that oncologic morbidity is statistically reliably higher among the residents of houses near the crossroads and highways, if compared to that among the residents in houses distant from highways.
Key words: benzpyrene, lung cancer, gastric cancer, skin cancer, breast cancer, thyroid cancer, air pollution.
Введение. За последние десятилетия резкое увеличение количества единиц автотранспорта на территории РФ, в том числе и в Кемеровской области привело к увеличению загрязнения окружающей среды выхлопными газами. В г. Кемерово к 2010 г. число единиц автотранспорта превысило 36200.
При сгорании автомобильного топлива в атмосферный воздух поступает значительное количество токсических и канцерогенных веществ, в том числе, полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). В число ПАУ входит большая группа веществ и соединений с доказанной для человека канцеро-генностью, одним из которых является бенз[а]пи-рен (БП) (И. Р. Голубев., Ю. В. Новиков 1987; В. С. Турусов, 1987) [2,3]. При этом увеличение объема токсичных веществ в атмосферном воздухе напрямую зависит от интенсивности транспортного потока на улицах города и образования на автомагистралях автомобильных пробок.
Также следует отметить отсутствие вдоль магистралей и на перекрестках с интенсивным движением транспорта зеленых насаждений, которые могли бы в какой-то степени оказать влияние на снижение уровня загрязнения токсичными веществами атмосферного воздуха в жилых домах, стоящих как на перекрестках, так и вдоль магистралей.
Заболеваемость злокачественными новообразованиями (ЗН) является признанным объективным биологическим маркером канцерогенного влияния окружающей среды на человека.
Цель настоящей работы — установление взаимосвязей между выхлопными выбросами автотранспорта в атмосферном воздухе и развитием онкологической заболеваемости среди населения, проживающего в г. Кемерово на участках с различной интенсивностью транспортной нагрузки.
Материалы и методы исследования. Были выбраны две группы наблюдения. Первая — население, про-
живающее в домах, расположенных вблизи перекрестков основных автомагистралей, на расстоянии 15-30 м от красной линии. Вторая группа наблюдения — население, проживающее в домах, расположенных вдоль автомагистралей с интенсивным транспортным потоком на наиболее загруженных отрезках (от перекрестка до перекрестка). В качестве групп контроля было выбрано население, проживающее в домах вну-триквартальной застройки на расстоянии от 30 до 150 м от домов групп наблюдения.
Сведения о численности населения, проживающего на обследуемых территориях, были получены в органах системы МВД г. Кемерово.
Данные о годовых среднесуточных концентрациях БП в целом по городу за период с 1989 г. по 2010 г. предоставлены ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Кемеровской области». Информация о количестве выбросов от автотранспорта представлена Кемеровским центром по гидрометеорологии и мониторингу природной среды.
Информация о годовых среднесуточных концентрациях БП на перекрестках, магистралях и внутри квартальной застройки представлена ФГБУН Институт вычислительных технологий СО РАН. Данные показатели являются расчетными и получены с использованием программного комплекса «ЭРА-ВОЗДУХ», где реализована методика [6]. Для расчета использованы климатические годовые распределения определяющих метеопараметров, к которым относятся направление и скорость ветра, безразмерный показатель интенсивности турбулентности. Данные о выбросах участков дорог получены в зависимости от количества единиц различных видов автотранспорта, проходящего по изучаемой территории в среднем за единицу времени. Расчеты проводились по методике [5] в процессе инвентаризации источников для разработки сводного тома предельно допустимых выбросов [1] в 2003-2004 гг.
Информация об онкологической заболеваемости взята из официальных отчетов (форма 7) Областного клинического онкологического диспансера в г. Кемерово за период с 1990 г. по 2010 г. Для оценки уровня и динамики заболеваемости в целом по городу проведен расчет стандартизованных показателей на 1000 населения по приоритетным нозологическим формам (рак легкого (РЛ), желудка (РЖ), кожи (РК), молочной железы (РМЖ), щитовидной железы (РЩЖ)). Расчет проводился прямым методом по общепринятой методике [4]. За стандарт принята возрастная структура населения Кемеровской области в 1998 г.
Для выявления возможных причинно-следственных связей между количеством выбросов от автотранспорта и содержанием БП в атмосферном воздухе с одной стороны, и онкологической заболеваемостью, с другой стороны, проводился корреляционный и регрессионный анализ средствами компьютерной программы «Ехсе1-2007». Статистическая значимость различия интенсивных показателей определялась расчетом доверительных интервалов. Указанные расчеты проведены для доверительной вероятности равной 0,05 (95%) [7].
Расчет коэффициентов корреляции проводился не только по идентичным временным интервалам, но и со сдвигом ряда показателей заболеваемости от фактических концентраций БП и количества выбросов от автотранспорта последовательно на 1 год, 2 года и т. д.
Статистическую значимость различия средних показателей определяли с помощью критерия Манна-Уитни [7].
Обсуждение результатов исследования. Динамика количества выбросов загрязняющих веществ от автотранспорта по г. Кемерово с 1990 по 2010 г. приведена на рис. 1. Видно, что с 1990 по 2010 г. количество выбросов автотранспорта в атмосферу имело тенденцию к снижению с 82 до 49 тыс. т в год (темп тенденции составил 0,22).
ÜJ
и
о
S н rf 90-
ш па 80-
н
Л о 70-
в
и ^ л 60-
н о 50-
ь ä 40-
ш
о и 30-
о
л VO 20-
2 <
п о О - 10-
а ш
В * 0
8 У
Н л <! ь
^ о,
О —I (N
ОО 0\ 0\ Os
о\ о\ о\ о\
m ON ON
-ф
ON ON
1/1 ON ON
чо
ОЧ ОЧ
|>
ОЧ ОЧ
00 ОЧ ОЧ
ОЧ ОЧ ОЧ
о о о
(N
(N
о о
(N
m о о
(N
-ф
о о
(N
1/1 о о
(N
чо о о
(N
ОО Оч о О О О -н CD CD CD CD
<N
Рис. 1. Динамика выбросов загрязняющих веществ в атмосферу г. Кемерово от автотранспорта с 1989 по 2010 г. (тыс. т/год)
Средняя годовая среднесуточная концентрация БП в целом за период 1989-2010 гг. на всех изучаемых перекрестках составила 4,4 нг/м3, вдоль всех указанных выше автомагистралей — 3,0 нг/м3, внутри квартальной застройки (все контрольные территории) — 2,1 нг/м3. Все указанные концентрации превышают ПДК от 2 до 4,5 раз. Однако, показатель контрольных территорий статистически значимо ниже, чем в обеих группах наблюдения (соответственно р = 0,0000001 и 0,000006). Также статистически значимо различаются показатели перекрестков и магистралей (р = 0,0000001).
Средние по представленным на рис. 2 группам точек расчетные концентрации значительно ниже измеренных и составляют вблизи перекрестков 0,467 нг/м3, вдоль автомагистралей — 0,292 нг/м3, внутри квартальной застройки (все контрольные территории) — 0,207 нг/м3. Практически все расчетные значения на порядок меньше измеренных, однако тенденция изменения наблюдаемого и расчетного загрязнения для различных групп точек сохраняется совершенно четко.
Причинами такого расхождения могут являться погрешности расчетной модели, однако по оценкам экспертов они не более 20-40%. Более вероятной причиной является неточность инвентаризации выбросов БП, которая проводится расчетным путем. Известные попытки расчетов загрязнения городов Сибири практически всегда показывают, что измеренные значения концентраций БП существенно превосходят соответствующие расчетные значения.
Заметим также, что в расчете задействованы только выбросы автотранспорта, а в наблюдаемые значения
Среднегодовая среднесуточная концентрация БП, нг/м3
Рис. 2. Среднегодовые измеренные и расчетные концентрации БП на перекрестках, вдоль автомагистралей и внутри квартальной застройки за 1989-2010 г.
включается вклад и других выбросов БП, таких как энергетика и технологические процессы сжигания топлива.
Анализ нозологической структуры онкологической заболеваемости населения города с 1990 по 2010 гг. показал, что в целом за этот период, ведущей локализацией был РМЖ — 21,6%, на втором месте — РК — 13,3%, на третьем — РЛ — 10,6%, на четвертом — РЖ — 9,6%, и РЩЖ — 5,4% соответственно. Опухоли всех других локализаций составили 39,5% (рис. 3).
В связи с тем, что на величину отдельно взятого годового показателя оказывают влияние различные случайные причины, проведено сглаживание динамического ряда заболеваемости по 5-летним интервалам. Анализ полученных данных показал, что заболеваемость РЛ, РЖ и РЩЖ (оба пола) между первым и вторым интервалом имела тенденцию к росту, а во все последующие — к снижению (рис. 4), Вместе с тем, заболеваемость РК и РМЖ в течение всех указанных периодов имела тенденцию к росту (рис. 5).
Для выявления возможных причинно-следственных связей между объемами выбросов от автотранспорта в атмосферный воздух (в сумме по городу) и онкологической заболеваемостью (в целом по городу), проведен расчет коэффициентов линейной корреляции с последующей оценкой их статистической значимости.
Анализ полученных данных показал, что между стандартизованными показателями заболеваемости некоторыми ЗН, с одной стороны, и количеством выбросов от автотранспорта, с другой стороны, существует прямая сильная корреляционная связь — коэффициенты корреляции от 0,72 до 0,87 с лагом во времени от 9 до 14 лет (табл. 1).
В частности, указанная связь выявлена с заболеваемостью раком легкого, раком желудка, раком щито-
Рис. 3. Удельный вес различных локализаций рака в заболеваемости населения г. Кемерово с 1990 по 2010 г. (% от общего числа ЗН)
1 — РМЖ; 2 — РК; 3 — РЛ; 4 — РЖ; 5 — РЩЖ; 6 — другие НЗ
0,700,600,50 -0,400,30 -0,200,10 -0,00 -
Средний стандартизованный показатель на 1000 человек
1990 1994
-»-РЛ
1995 1999
РЖ -
2000 2004
2005 2010
Злокачественное новообразование Загрязнения атмосферного воздуха
От автотранспорта Концентрации БП
r t а r t а
Рак легкого
мужчины 0,82 9 1,0 0,77 14 10,5
женщины 0,87 9 0,3 0,76 7 1,3
Рак желудка
мужчины 0,82 11 1,0 0,84 14 4,3
женщины 0,84 9 0,4 0,73 16 0,9
Рак щитовид-
ной железы
мужчины — — — 0,92 16 1,1
женщины 0,72 14 0,5 0,94 18 2,1
0,700,600,400,200,00
Средний стандартизованный показатель на 1000 человек
1990 1994
1995 1999
2000 2004
2005 2010
■ РЩЖ
Рис. 4. Динамика заболеваемости населения г. Кемерово (оба пола) РЛ, РЖ, РЩЖ по пятилетним периодам (1990-2010 гг.)
Таблица 1
Коэффициенты корреляции (г) при лаге во времени между показателями заболеваемости ЗН (в целом по городу) и загрязнениями атмосферного воздуха (в сумме по городу) и коэффициент уравнения регрессии (а)
-РМЖ — РК
видной железы — у женщин и раком легкого, раком желудка — у мужчин. Корреляционная связь между показателями заболеваемости раком кожи (мужчины и женщины), раком молочной железы, а также раком щитовидной железы (мужчины) с количеством выбросов от автотранспорта не выявлена.
Установлено также, что онкологическая заболеваемость только по трем локализациям (рак легкого, рак желудка, рак щитовидной железы) имеет корреляционную связь со среднесуточными годовыми концентрациями БП. Корреляционная связь между содержанием БП в атмосферном воздухе и показателями заболеваемости раком кожи (мужчины и женщины) и раком молочной железы и не выявлена.
Расчеты, проведенные с помощью уравнений регрессии при оценке количественной зависимости уровней онкологической заболеваемости от среднесуточных годовых концентраций БП в атмосферном воздухе, позволили установить, что если концен-
Рис. 5. Динамика заболеваемости населения г. Кемерово РК (оба пола) и РМЖ по пятилетним периодам (1990-2010 гг.)
трации БП в г. Кемерово будут доведены до уровня ПДК (1 нг/м3), то показатель заболеваемости, в частности раком легкого (оба пола) может снизиться до 25,97%о.
Для изучения злокачественных новообразований среди населения г. Кемерово, проживающего в домах вблизи загруженных перекрестков, вдоль автомагистралей с интенсивным транспортным потоком и внутри квартальной застройки, были выбраны рак легкого, рак желудка и рак щитовидной железы, которые имели сильную корреляционную связь с выбросами от автотранспорта и содержанием БП в атмосферном воздухе. Полученные результаты представлены в табл. 2.
По результатам проведенного исследования установлено, что онкологическая заболеваемость (рак легкого, рак желудка, рак щитовидной железы) статистически значимо выше среди населения, проживающего в домах, расположенных в непосредственной близости к перекресткам и автомагистралям (группы наблюдения) по сравнению с онкологической заболеваемостью среди населения, проживающего в домах внутриквар-тальных застроек (группы контроля).
Выводы. 1. Между объемами выбросов автотранспорта, содержанием БП в атмосферном воздухе и заболеваемостью злокачественными новообразованиями населения (рак легкого, рак желудка, рак щитовидной железы у женщин и рак легкого, рак желудка у мужчин) в г. Кемерово существует прямая сильная корреляционная связь. 2. В изучаемый период показатели заболеваемости раком всех указанных локализаций у населения, проживающего вблизи магистралей и перекрестков статистически значимо выше, чем у населения, проживающего в домах внутриквартальной застройки соответствующих участков. 3. Сравнение расчетных концентраций с измеренными показал, что различие в уровнях загрязнения выделенных в работе мест проживания населения в городах (вблизи перекрестков, вдоль дорог и внутри кварталов) определяется в основном выбросами автотранспорта.
Таблица 2
Заболеваемость РЛ, РЖ, РЩЖ (оба пола) на территориях наблюдения и контроля в г. Кемерово в среднем за период 1990-2010 гг.
Локализация Территория Показатель Группа наблюдения Группа контроля Доверительные интервалы интенсивных показателей
значение показателя наблюдение контроль
Рак легкого перекрестки число проживающих 1645 1930 45,5-27,4 14,2-5,4
число больных 60 19
на 1000 человек 36,4 9,8
магистрали число проживающих 12166 7093 10,7-7,3 7,2-3,8
число больных 110 39
на 1000 человек 9,0 5,5
Рак желудка перекрестки число проживающих 1645 1930 25,4-12,2 8,4-2,0
число больных 31 10
на 1000 человек 18,8 5,2
магистрали число проживающих 12166 7093 9,4-6,2 5,8-2,8
число больных 95 31
на 1000 человек 7,8 4,3
Рак щитовидной железы перекрестки число проживающих 1645 1930 34,5-18,9 4,0-0,007
число больных 44 4
на 1000 человек 26,7 2,0
магистрали число проживающих 12166 7093 7,1-4,5 4,4-1,8
число больных 71 22
на 1000 человек 5,8 3,1
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ажиганич Т.Е., Алексейченко Т.Г., Быков А.А. и др. Проведение сводных расчетов загрязнения атмосферы г. Кемерово для нормирования выбросов и диагностических оценок. В кн. «Экология города. Проблемы. Решения» — труды V городской научно-практич. конф. — Кемерово, 2003. — С. 41-45.
2. Голубев И.Р., Новиков Ю.В. Окружающая среда и транспорт. — М.: Транспорт, 1987.
3. Канцерогенные вещества: справочник МАИР / под ред. В. С. Турусова. — М.: Медицина, 1987. — 333 с.
4. Мерков, А. М. Санитарная статистика / А. М. Мерков, Л. Е. Поляков. — Л.: Медицина, 1974. — 384 с.
5. Методика определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы городов. — НИИ Атмосфера, СПб., 1999.
6. Методика расчета осредненных за длительный период концентраций выбрасываемых в атмосферу вредных веществ (дополнение к ОНД-86). — СПб.: ГГО им. А.И. Воейкова, 2005.
7. Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. (Приложение пакета прикладных программ Sta) / Ctatistica Ю. Реброва — М., МедиаСфера, 2002. — 312 с.
REFERENCES
1. Azhiganich T.E., Alekseychenko T.G., Bykov A.A. et al. Summary calculation of air pollution in Kemerovo city for regulation of releases and diagnostic evaluation. In: «City ecology.
Problems. Solutions». Proc. of V municipal scientific and practical conference. — Kemerovo, 2003. — Р. 41-45 (in Russian).
2. Golubev I.R., Novikov YuV. Environment and transport. — Moscow: Transport, 1987 (in Russian).
3. Turusov V.S., ed. Carcinogenous chemicals: manual MAIR. — Moscow: Meditsina, 1987. — 333 p. (in Russian).
4. Merkov A.M., Polyakov L.E., eds. Sanitary statistics. — Leningrad: Meditsina, 1974. — 384 p. (in Russian).
5. Method detecting automobile transport releases for summary calculation of urban air pollution. — NII Atmosfera, St-Petersburg, 1999 ( in Russian).
6. Method calculating concentrations averaged over long period, of chemical hazards released into atmosphere (addition to OND-86) . — St-Petersburg: GGO im. A.I. Voeykova, 2005 (in Russian).
7. Rebrova O.Yu. Statistic analysis of medical data (Appendix to software STATISTICA) . — Moscow: MediaSfera, 2002. — 312 p. (in Russian).
Поступила 18.03.2015
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Ларин Сергей Анатольевич (Larin S.A.);
ст. науч. сотр. ФГБУН Институт экологии человека СО РАН, канд. мед. наук. larin57@list.ru. Быков Анатолий Александрович (Bykov A.A.);
ст. науч. сотр. Кемеровского фил. Института вычислительных технологий СО РАН, канд. физ.-мат. наук. E-mail: bykov@icc. kemsc.ru.
