Научно-методические основы управления риском здоровью населения в условиях мегаполиса (21.04.2011)

Автор: Фокин Сергей Геннадьевич

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, главы обзора литературы, 4 глав собственных исследований, обсуждения и выводов. Диссертация изложена на 232 страницах машинописного текста, иллюстрирована 26 таблицами 20 и рисункам. Список литературы включает 224 источника, в том числе 141 иностранный.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ И ЕЕ РЕЗУЛЬТАТЫ.

Материалы, методы и объем исследований.

Объектами исследования диссертационной работы являлись:

- анализ состояния качества атмосферного воздуха г. Москвы;

- исследование характеристик компонентов выбросов стационарных источников и автотранспорта на различных территориях столицы;

- моделирование распространения загрязнения от выявленных источников выбросов;

- установление экспозиционных характеристик для населения, проживающего в зонах влияния выбросов стационарных источников и автотранспорта;

- определение количественных связей между уровнем загрязнения атмосферного воздуха и неблагоприятными эффектами у населения;

- изучение пространственного и временного распределения уровней загрязнения атмосферного воздуха и соответствующего канцерогенного и не канцерогенного риска на исследуемых территориях г. Москвы;

- экономический анализ мероприятий по сокращению выбросов с целью снижения риска здоровью населения.

Для адекватной оценки качества воздушной среды анализировались результаты инструментальных измерений в течение нескольких лет ведущих атмосферных загрязнений рядом контролирующих организаций: данные мониторинга атмосферного воздуха, проводимого ГУ «Московский центр по гидрометеорологии и мониторингу состояния окружающей среды», ГУП «Мосэкомониторинг» Департамента природопользования Правительства Москвы и филиалами ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в г. Москве» в административных округах. Результаты исследований анализировались согласно СанПиН 2.1.6.1032-01 «Гигиенические требования к обеспечению качества атмосферного воздуха населенных мест».

Оценка состояния загрязнения атмосферного воздуха также включала качественные и количественные данные о выбросах вредных веществ от различных типов источников (автомагистралей и промышленных предприятий). Оценка достаточности и достоверности этих данных осуществлялась с помощью анализа качественной и количественной характеристики выбросов на основе имеющихся материалов о параметрах выбросов загрязняющих веществ в атмосферу промышленными предприятиями и другими производственными объектами, являющимися источниками загрязнения воздушного бассейна г. Москвы (формы 2ТП- воздух, тома ПДВ, проекты по обоснованию СЗЗ, ОВОС и др.). Особое внимание уделялось полноте спектра вредных веществ, поступающих в атмосферу от источников выделения различного типа.

Для мобильных источников расчет выбросов оксида углерода, диоксида азота, сажевых частиц, диоксида серы, суммы углеводородов от автотранспортных потоков выполнялся по утвержденной Минприроды РФ и Минтрансом РФ методике.

Пробеговые выбросы бензола, формальдегида, бенз(а)пирена и диоксинов/фуранов, а также выбросы тяжелых металлов рассчитывались по методике Европейского Сообщества СOPERT 11. Пробеговые выбросы группы органических веществ (стирол, акролеин, толуол, ксилол и др.) рассчитывались по «Методике проведения инвентаризации выбросов загрязняющих веществ в атмосферу для автотранспортных предприятий», М., 1998г., НИИАТ.

Всего проанализировано до 500000 единиц исследуемой информации.

Для установления уровней экспозиции на основе моделирования рассеивания выбросов стационарных источников и автотранспорта определялись:

- расположение источников выбросов загрязняющих веществ, объемы их эмиссий;

- распространение загрязнителей с помощью моделирования рассеивания в транспортирующей среде (атмосферный воздух) от источников эмиссий до точек воздействия;

- расчетные среднегодовые, среднесуточные и максимальные разовые концентрации в точках воздействия и пути поступления в организм (ингаляционный).

Установлено до 100000 параметров.

Осуществлялся сбор доступной информации о метеопараметрах (устойчивость атмосферы, высота инверсного слоя, взаимодействие факела с осадками и землей).

Для моделирования рассеивания загрязняющих веществ, выбрасываемых автотранспортом, и расчетов среднегодовых концентраций использовалась программа CAL3QHC и на ее основе модель CALINE-3, разработанная по заказу Агентства по охране окружающей среды США (P.Benson, 1989; В.А.Петрухин, В.А.Виженский, Е.В. Пушкарева и др., 2000; M. Krzyzanowski, 2005).

Для расчетов средних значений концентраций загрязняющих веществ в атмосфере по модели CALINE –3 анализировались данные о совместной повторяемости категорий устойчивости атмосферы, высот слоя перемешивания, направлений и скоростей ветра за осредненный период. Для построения таблиц использовались данные, приведенные в «Справочнике по климату СССР», «Научно-прикладном справочнике по климату СССР» и данные метеорологической обсерватории МГУ. Кроме того, были проанализированы данные метеорологических станций Ленино-Дачное, Лосиноостровская, ТСХА, ВДНХ, Немчиновка, МГУ.

Моделирование рассеивания выбросов стационарных источников проводилось, в основном, с помощью гауссовой модели ISC3ST - Industrial Source Complex – Short Term (U.S. Environmental Protection Agency. Guideline on Air Quality Models, 2003). Осуществлялся учет дополнительных модельных факторов, таких, как учет экранирования дисперсии выбросов зданиями и озон-лимитирующая коррекция концентраций диоксида азота. Для каждой точки во времени и в пространстве вычислялись модифицирующие коэффициенты, учитывающие влияние каждого фактора. Для восполнения недостающих данных (в первую очередь, по устойчивости атмосферы) использовались различные модельные оценки. Под эгидой того же Агентства по охране окружающей среды США (EPA) различные исследователи разработали несколько вариантов таких оценок, использующих доступные и в РФ данные: скорость ветра, время суток, инсоляцию и т.д.

). С помощью EHIPS выполнялись также все вспомогательные расчеты: усреднение и агрегация результатов, построение таблиц, карт и графиков, вычисление относительных вкладов и т.д.

При оценке пиковых (не постоянных) выбросов учитывалось, что наиболее неблагоприятным является сочетание момента пикового выброса с неблагоприятными метеоусловиями, и именно оно лежит в основе методики расчета по ОНД-86. Однако такие совпадения в реальной ситуации обычно маловероятны. Их вероятность тем меньше, чем реже события пикового выброса, т.е. чем больше превышение величины этого выброса над среднегодовым. Чтобы корректно учесть взаимодействие двух случайных факторов – величины выброса и характеристики метеоусловий – нужно знать не только распределение вероятности метеоданных (оно имеется в наличии), но и распределение вероятности величины выброса, для которого в томе ПДВ дается только среднее (т/г) и максимальное значение (г/с).

Для оценки вероятности совпадения момента пикового выброса с моментом наиболее неблагоприятных метеоусловий использовался метод Монте-Карло. Чтобы получить более или менее симметричное поле концентраций, эксперимент по методу Монте-Карло повторялся более 100 раз (M.E. Dakins, J.E. Toll, M.J. Small, and K.P. Brand, 1996; U.S. EPA. Guiding Principles for Monte Carlo Analysis, 1997).

В некоторых случаях расчет приземных концентраций загрязняющих веществ выполнялся по программе «Гарант-Универсал» в соответствии с ОНД-86 и «Методическим пособием по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух» (НИИ Атмосфера, СПб, 2005 г.).

В результате были получены карты с пространственным распределением среднегодовых и максимальных разовых концентраций на исследуемой территории.

Для картографического представления расчетные значения концентраций или рисков относились к середине каждой расчетной клетки, используемой при моделировании. Они представляются как вписанным в клетку текстом, так и цветовым кодом. В данной работе в дальнейшем информация, приведенная на всех картах распределения расчетных концентраций и уровней риска на территории исследования, представляется в одной и той же схеме цветового кодирования. Она включает 10 цветовых градаций от значения, соответствующего верхнему пределу, выбранному для нормировки анализируемой информации, до одной десятой доли этого значения (на рис.1 и 2 приведен пример растрового изображения загрязнения территории).

Рисунок 1. Деление исследуемой территории на клетки-рецепторы. Крестиками обозначены расчетные точки – центры клеток.

Рисунок 2. Максимальные разовые концентрации акролеина. Цветокод – красный цвет выше RFCacute

Всего получена информация о загрязнении воздуха в среднем не менее 30 компонентами в 3000 рецепторных точках со стороной квадрата от 50 до 400 метров (около 100000 расчетных измерений).

Для количественной оценки влияния загрязнения атмосферного воздуха на состояние здоровья населения использовалась процедура оценки риска, в рамках которой задействован алгоритм, рекомендованный Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ), другими ведущими международными организациями и в полном соответствии с «Руководством по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду» Р 2.1.10.1920-04, утвержденном Главным государственным санитарным врачом РФ 05.03.2004 г.

Расчет риска проводился отдельно для канцерогенов и веществ, не обладающих канцерогенным действием, во всех рецепторных точках исследуемых территорий.

Обобщенная информация, отражающая характеристику объектов наблюдения, используемые методы и объем исследований, приведена в Табл.1.

Таблица 1

Объекты наблюдения, методы и объем исследований


загрузка...