Статья: Оценка и прогноз экологической ситуации в Санкт-Петербурге по показателям загрязнения атмосферного воздуха и изменения здоровья населения

Санкт-Петербургский государственный университет

Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН

Оценка и прогноз экологической ситуации в Санкт-Петербурге по показателям загрязнения атмосферного воздуха и изменения здоровья населения

В.Н. Мовчан, П.С. Зубкова, И.К. Калинина, М.А. Кузнецова, Н.А. Шейнерман

Российская Федерация, Санкт-Петербург

Аннотация

На основе данных государственной статистики по загрязнению атмосферного воздуха и заболеваемости населения Санкт-Петербурга оценено изменение экологической ситуации в течение последних 35 лет периода экономических преобразований в России. Выделены два этапа изменений техногенной нагрузки на окружающую среду. На первом (1993-2008 гг.) в 3 раза снизился общий объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух в связи со спадом промышленного производства в городе. Второй (с начала 2009 г.) характеризуется ростом общего объема выбросов более чем в 2 раза, вызванного значительным увеличением роли автотранспорта как загрязнителя атмосферного воздуха. За исследуемый период заметно возросла и заболеваемость населения. Особенно отчетливо это проявилось в 2005-2009 гг., когда первичная заболеваемость населения в Санкт-Петербурге увеличилась в 1,4 раза. За рассматриваемый период существенно изменились показатели заболеваемости населения в административных районах Санкт-Петербурга. В индустриальном Колпинском и в Центральном районах в конце 1990-х гг. резко выросла первичная заболеваемость детей, и по этому показателю указанные районы переместились с 10-го и 11-го мест на первые места в городе. На основе результатов проведенной оценки неканцерогенного риска для здоровья, возникающего при ингаляционном поступлении в организм приоритетных загрязняющих веществ, сделан вывод, что в Центральном районе можно ожидать наибольшую среди всех административных районов города заболеваемость населения, а Колпинский район по этому показателю переместится со 2-го места на 6-е. Наименьший риск развития неканцерогенных эффектов при комплексном воздействии загрязняющих атмосферный воздух веществ -- в Петродворцовом районе. Указывается на необходимость принятия мер по снижению техногенной (транспортной) нагрузки на городскую среду в административных районах с высокими показателями неканцерогенного риска для здоровья. Обосновывается принятие первоочередных мер в Центральном районе Санкт-Петербурга.

Ключевые слова: загрязнение атмосферного воздуха, заболеваемость населения, оценка риска для здоровья.

Annotation

Assessment and forecast of the ecological situation in

St. Petersburg in terms of air pollution and public health indicators

Vladislav N. Movchan1, Polina S. Zubkova1, Irina K. Kalinina2,

Mariya A. Kuznetsova1, Nadezhda A. Sheinerman1

St. Petersburg State University, St. Petersburg, Russian Federation

Scientific-Research Centre for Ecological Safety RAS,

St. Petersburg, Russian Federation

Changes in the ecological situation over the last 35 years, corresponding to the period of economic transformations in Russia, were considered using the data of state statistics on atmospheric air pollution and morbidity of the population in St. Petersburg. Two stages of changes in anthropogenic impact on the environment were highlighted. During the first stage (19932008) the total volume of pollutant emissions in the atmospheric air decreased threefold due to the decline in industrial production in the city. The second stage (from the beginning of 2009) is characterized by an increase in the total amount of emissions more than twofold, caused by a significant growth the role of vehicles as a polluter of the air. During the period under review, the incidence of the population has increased significantly too. This manifested itself especially clearly in the period 2005-2009 when the primary incidence of the population in St. Petersburg increased by 1,4 times. During the period under review, there were significant changes in the incidence of the population in the districts of St. Petersburg. It was demonstrated that in the industrial Kolpinsky and in the Tsentralny districts the primary morbidity of the child population rose sharply in the late 1990s and, according to this indicator, these districts moved from the 10th and 11th places to the first places in the city. Based on the results of the non-carcinogenic health risks assessment associated with the inhalation of priority pollutants into the body, it was concluded that the greatest incidence of the population among the administrative districts of the city could be expected in the Tsentralny district, and the Kolpinsky district will move to the sixth place on this indicator. The lowest risk of development of non-carcinogenic effects during the combined effect of atmospheric pollutants is in the Petrodvortsovy district. It is pointed out the need to take measures to reduce the man-caused (transport) load on the urban environment in districts with high rates of non-carcinogenic health risks. The adoption of priority measures in the Tsentralny District of St. Petersburg is justified.

Keywords: air pollution, morbidity of the population, health risk assessment.

Введение

За последние 30 лет в экономике России произошли существенные изменения, которые не могли не повлиять на экологическую ситуацию и в стране в целом, и в отдельных ее регионах. Эти изменения в первую очередь коснулись крупных городов, для которых характерна высокая насыщенность промышленными предприятиями, транспортом и объектами коммунального обслуживания. В таких городах после так называемого переходного периода, связанного с упадком экономики страны, стали увеличиваться объемы строительства, многие предприятия сменили производственный профиль, на некоторых было модернизировано производство, резко увеличился парк автомобилей. Все это должно было привести к изменению экологической ситуации в городах, а следовательно, и к изменению состояния здоровья городского населения.

Рассмотренные процессы коснулись и Санкт-Петербурга -- одного из крупнейших промышленных, культурных и научных центров России. Некоторые произошедшие изменения в этом городе отрицательно повлияли на условия проживания горожан. Например, при строительстве новых жилых районов значительная часть возведенных ранее в Санкт-Петербурге промышленных предприятий оказалась в непосредственной близости от жилья горожан. В середине 1990-х гг. в крайне неблагоприятных условиях проживали около 250 тыс. человек, в том числе 68 тыс. человек -- на территории санитарно-защитных зон (СЗЗ) предприятий. В 2013 г. число лиц, проживающих в пределах СЗЗ, увеличилось до 153 тыс. человек, а в 2015 г. таковых было 138 тыс. человек, что составляло около 3 % всего населения города (Худолей, 1998; О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия..., 2016). Серьезную экологическую проблему в Санкт-Петербурге создает и стремительно увеличивающийся автомобильный транспорт.

Анализу экологической ситуации в Санкт-Петербурге посвящены ежегодные аналитические обзоры Комитета по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности Санкт-Петербурга, а также ряд научных публикаций. Среди последних -- работы, направленные на экологическую оценку состояния окружающей среды, главным образом Центрального и Василе- островского районов Санкт-Петербурга (Алимов и др., 1999; Слепян и др., 1997), а также работы, посвященные сравнительному анализу экологической ситуации 1990-х гг. в Санкт-Петербурге и в прибалтийских странах (Чистобаев и Семенова, 2012). Вопросам оценки влияния техногенных изменений городской среды на здоровье населения Санкт-Петербурга в многолетний период экономических изменений в научной литературе не уделялось должного внимания.

Цель данного исследования -- анализ произошедших за последние 35 лет изменений качества атмосферного воздуха и оценка влияния этого процесса на актуальные и прогнозные показатели здоровья населения Санкт-Петербурга.

Материал и методы исследования

При оценке качества атмосферного воздуха использованы данные, представленные в государственных докладах «Охрана окружающей среды, природопользование и обеспечение экологической безопасности в Санкт-Петербурге» (Баев и Сорокин, 1997, 1999, 2000; Голубев и Сорокин, 2003, 2004, 2008-2012; Серебрицкий, 2016) и статистическом сборнике (Состояние окружающей среды2010). В качестве актуальных показателей здоровья использованы данные государственной медицинской статистики по общей и первичной заболеваемости населения, приведенные в работе (О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия., 2016) и в отчетах формы № 12 «Сведения о числе заболеваний, зарегистрированных у больных, проживающих в районе обслуживания лечебного учреждения». Чтобы получить прогнозные показатели здоровья горожан, оценен неканцерогенный риск для здоровья населения при ингаляционном поступлении в организм приоритетных загрязняющих веществ по методу, изложенному в нормативе (Р 2.1.10.1920--04., 2004). Данный метод позволяет оценить экологическое состояние окружающей человека среды, а также получить количественные характеристики потенциального и реального ущерба здоровью населения от техногенного загрязнения среды обитания. Одна из отличительных особенностей этого метода -- сравнение содержания загрязняющих веществ не с предельно допустимыми концентрациями (ПДК), а с их референтными (безопасными) концентрациями. Значения референтных концентраций, используемых при вычислении риска воздействия отдельных загрязняющих веществ, приведены в таблице.

Референтные концентрации некоторых загрязняющих веществ при условии их ингаляционного хронического поступления в организм человека

(Р 2.1.10.1920--04., 2004)

Для оценки риска воздействия отдельных загрязняющих веществ на здоровье человека коэффициент опасности наступления указанного эффекта вычисляли по формуле

где HQ -- коэффициент опасности для отдельного компонента (вещества) смеси воздействующих загрязняющих веществ; АС -- средняя концентрация загрязняющего вещества в атмосферном воздухе, мг/м3; К[С -- референтная концентрация в воздухе, мг/м3.

При одновременном поступлении в организм человека нескольких веществ одним и тем же путем индекс опасности развития неканцерогенных рисков рассчитывали по формуле

где HI -- индекс опасности, характеризующий риск развития неканцерогенных эффектов при условии одновременного поступления нескольких загрязняющих веществ одним и тем же путем, например ингаляционным; HQn -- индекс опасности для отдельного пути поступления или отдельного маршрута воздействия нескольких загрязняющих веществ.

Угрозу здоровью оценивали по неравенству

При выполнении условий неравенства признают наличие угрозы для здоровья населения, которая увеличивается с ростом коэффициента.

Индексы опасности возникновения тех или иных заболеваний рассчитываются одновременно с коэффициентами опасности для отдельных компонентов (HQ): каждое вещество вызывает риск возникновения определенных заболеваний. В том случае, когда орган или система организма поражаются несколькими веществами, то индексы опасности развития неканцерогенных рисков суммируются.

Результаты

На протяжении последних нескольких десятилетий объемы выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух год от года существенно менялись. Так, например, в 1982 г. их общий объем составлял 897,5 тыс. т. Далее, вплоть до 1994 г., он снижался, достигнув в конце спада значения 199 тыс. т. В 1996 г. отмечалось увеличение (до 306 тыс. т), а в 2001 г. -- снижение (до 231 тыс. т) объема выбросов загрязняющих веществ. В 2002-2008 гг. объемы выбросов колебались в пределах 235-284 тыс. т в год. В 2009 г. они резко увеличились до 625 тыс. т, а с 2010 по 2015 г. составляли 513-537 тыс. т в год (рис. 1). В целом по рассматриваемому показателю техногенной нагрузки на атмосферный воздух Санкт-Петербурга можно выделить период 1993-2008 гг., когда значительно (в среднем в 3 раза) снизился объем выбросов загрязняющих веществ, а также период с 2009 г., характеризующийся увеличением в среднем более чем в 2 раза общего объема выбросов.

Рис. 1. Выбросы от стационарных источников и от автотранспорта в атмосферный воздух

Значительное снижение выбросов в 1990-е и 2000-е гг. объясняется спадом промышленного производства. По данным Федеральной службы государственной статистики, в Санкт-Петербурге наблюдалось уменьшение числа объектов со стационарными источниками загрязнения атмосферного воздуха. В 2000-2008 гг. их число уменьшилось в 2 раза (от 333 до 171).

Увеличение общего объема выбросов загрязняющих веществ после 2008 г. связано с автомобильным транспортом. Отметим, что в Санкт-Петербурге за последние 35 лет автомобильный транспорт чаще всего становился основным загрязнителем атмосферного воздуха. Так, например, в 1982 г. выбросы от стационарных источников составляли около 296 тыс. т, а от автотранспорта -- 602 тыс. т (67 % общего объема выбросов). В 1987 г. эти значения несколько изменились, и доля выбросов автотранспорта уменьшилась до 59 %. В 1993 и 1994 гг. объем выбросов от автотранспорта еще больше снизился и составил соответственно 102 и 95 тыс. т в год (т. е. 44 и 48 % общего объема выбросов). Период 2009-2015 гг. характеризуется увеличением роли автомобильного транспорта как загрязнителя атмосферного воздуха в Санкт-Петербурге. В эти годы его доля в общем объеме выбросов достигала 91 % (см. рис. 1).

Рассматривая химический состав загрязняющих веществ в атмосферном воздухе города, отметим, что до середины 1990-х гг. основную долю выбросов от стационарных источников составлял диоксид серы. В 1987 г. его доля составила 33 %. На втором месте был оксид углерода (19 %), на третьем -- диоксид азота (16 %), а на четвертом -- углеводороды (8 %). Спустя 10 лет лидером среди загрязняющих атмосферный воздух веществ стал диоксид азота (28 %), а диоксид серы переместился на второе место (23 %). Наибольшее загрязнение воздуха отмечалось по группе суммирования, включающей в себя диоксиды азота и серы, оксид углерода и фенол. По этой группе уровни концентрации в жилых районах иногда достигали 15 ПДК.