THE CHARACTERISTISTICS OF ATMOSPHERE POLLUTION BY PRODUCTS OF AUTOMOBILE FUEL COMBUSTION IN THE TERRITORY OF THE ASTRAKHAN REGION IN DYNAMICS FROM 2000 - 2009

Full Text

Атмосферные поллютанты представляют собой химические вещества самых различных классов, отличающихся по составу, механизму действия и степени патогенности. Большое число соединений, особенно продукты неполного сгорания, накапливаются в атмосфере и могут преобразовываться в еще более токсичные вещества. И, хотя каждый ксенобиотик воздействует на организм человека в сравнительно небольших количествах, суммарное их действие может иметь неблагоприятные последствия - как ближайшие, так и отдаленные. На сегодня в России экологические факторы вышли, по мнению многих авторов на одно из первых мест среди других, формирующих здоровье (генетических, климатических, эндемических, эпидемиологических, социальных, биологических) [2, 4, 5, 7]. Значительное техногенное воздействие испытывают практически все компоненты природы (воздух, вода, почва и др.). При этом одним из наиболее важных факторов среды с точки зрения возможного влияния на здоровье населения, остаётся химический состав атмосферного воздуха, так как его необходимость для человека делает этот фактор наиболее значимым среди компонентов среды обитания [1]. Непрерывный рост числа автомобилей на магистралях, многие из которых обладают низкими экологическими характеристиками, сделал автомобиль главным источником загрязнения атмосферного воздуха в крупных городах и вблизи магистралей. Материалы и методы Источником информации являлись мониторинговые данные Астраханского областного центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, а также Федерального бюджетного учреждения здравоохранения «Центр гигиены и эпидемиологии в Астраханской области». Для описания тенденций динамики показателей применялся метод корреляционно-регрессионного анализа. Для описания тенденций динамики показателей применялся метод корреляционно-регрессионного анализа [3, 6]. В качестве аппроксимирующей функции использовалось уравнение типа 73 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, № 4, 2012 г. у = а + Ьх. В этом уравнении наибольший интерес представляет коэффициент регрессии «b» (угловой коэффициент), который показывает направление и величину регрессии изучаемого показателя. Так, если один показатель в динамике растет, а другой снижается, то перед «b» будет знак «-». Если же оба показателя в динамике растут или снижаются, то перед «b» будет знак «+». Основной статистический смысл углового коэффициента состоит в том, что он демонстрирует, на сколько в среднем в каждый интервал изучаемого периода времени (в нашем случае - в среднем за год) изменялась величина показателя в зависимости от показателя времени (год) или любого другого изменяющегося во времени показателя. Так же нами учитывались такие характеристики как коэффициент корреляции «r» и коэффициент детерминации «D». Величина «r» в данном случае позволяет оценить выраженность имеющейся тенденции. Так, если 0,7 > r < 1,0, то тенденция считается выраженной, если 0,3 > r < 0,7, то тенденция считается неустойчивой (формирующейся), а если 0,0 > r < 0,3, то о какой-либо тенденции в динамике показателя говорить нельзя и этот показатель за анализируемый период времени следует считать стабилизированным (в пределах доверительного интервала среднего значения) [3, 8]. Коэффициент детерминации «D» показывает, какая доля (%) вариации изучаемого показателя (у) объясняется (в нашем случае) временным или любым другим фактором (x) изменяющимся во времени. Считается, что если D > 60 %, то это свидетельствует о существенном влиянии фактора времени либо другого фактора, изменяющегося во времени, на динамику исследуемого показателя [6, 9]. Результаты и их обсуждение Отработавшие газы автомобилей с карбюраторными двигателями в числе наиболее токсичных компонентов содержат оксид углерода, оксиды азота, углеводороды, а газы дизелей - оксиды азота, углеводороды, сажу и сернистые соединения. В настоящем исследовании, которое охватывает период с 2000 по 2009 гг., рассмотрим только некоторые из них, содержащиеся в довольно больших концентрациях и оказывающие наиболее вредное влияние на организм: углерода оксид, азота оксид, азота диоксид, формальдегид, серы диоксид, сероводород. Рассчитанный в среднем за весь период наблюдения индекс загрязнения атмосферы изученных веществ составил в целом по Астраханской области 7,7616. Для ранжирования поллютантов необходимо фактическую концентрацию разделить на среднесуточную предельно допустимую концентрацию (ПДКсс) данного поллютан-та. Таким образом, в среднем за весь период наблюдения на первом месте находился серы диоксид (SO2), составляя 0,0482 мг/м3. Второе место занимал азота диоксид (NO2), - 0,0374 мг/м3. На третьем месте находился азота оксид (NO) - 0,0280 мг/м3. Четвертое место занимал сероводород (H2S) - 0,0034 мг/м3. На пятом месте находился углерода оксид (CO) - 1,1164 мг/м3 и шестое место занимал формальдегид (CH2O) - 0,0098 мг/м3 (табл. 1). Таблица 1 Ранжирование концентраций поллютантов в атмосферном воздухе Астраханской области в среднем за период с 2000 по 2009 гг._ Наименование вещества Фактическая концентрация (мг/м3) Отношение фактической концентрации к ПДКсс Серы диоксид 0,0482 0,964 Азота диоксид 0,0374 0,935 Азота оксид 0,0280 0,467 Сероводород 0,0034 0,425 Углерода оксид 1,1164 0,372 Формальдегид 0,0098 0,327 74 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, № 4, 2012 г. Для выявления тенденций динамики концентраций вредных химических веществ в атмосферном воздухе использовался регрессионный анализ (простая регрессия). Для максимального исключения случайных колебаний и выявления тенденций в динамике изученных показателей в качестве аппроксимирующей функции было взято уравнение линейной модели y = a + bx. Анализ полученных данных свидетельствует о том, что три из изученных веществ характеризовались выраженной и статистически достоверной тенденцией к росту показателя концентрации: сероводород (b = + 0,0002; r = + 0,74; D = 54,2%; p = 0,01); азота оксид (b = + 0,002; r = + 0,81; D = 66,2%; p = 0,004); углерода оксид (b = + 0,1127; r = + 0,77; D = 58,7%; p = 0,009). Формирующейся тенденцией к увеличению концентрации в атмосфере характеризовался серы диоксид (b = + 0,008; r = + 0,40; D = 16,8%; p = 0,2) и формальдегид (b = + 0,0011; r = + 0,60; D = 33,4%; p = 0,08). Концентрация азота диоксида была стабилизи рована в динамике (b = - 0,0005; r = - 0,16; D = 2,6%; p = 0,6). Поскольку более половины автомобильного парка приходится на областной центр - г. Астрахань мы сочли целесообразным проведение анализа атмосферного воздуха на предмет загрязнения его химическими соединениями, присущими автомобильному транспорту в г. Астрахани. Рассчитанный в среднем за весь период наблюдения индекс загрязнения атмосферы изученных веществ составил в целом по г. Астрахани 10,1821. В среднем за весь период наблюдения на первом месте находился азота диоксид (NO2), составляя 0,0427 мг/м3. Второе место занимал серы диоксид (SO2) - 0,0508 мг/м3. На третьем месте находился азота оксид (NO) - 0,0314 мг/м3. Четвертое место занимал формальдегид (CH2O) - 0,0145 мг/м3. На пятом месте находился сероводород (H2S) - 0,0038 мг/м3 и шестое место занимал углерода оксид (CO) - 1,2499 мг/м3 (табл. 2). Таблица 2 Ранжирование концентраций поллютантов в атмосферном воздухе г. Астрахани в среднем за период с 2000 по 2009 гг. Наименование вещества Фактическая концентрация (мг/м3) Отношение фактической концентрации к ПДКсс Азота диоксид 0,0427 1,068 Серы диоксид 0,0508 1,016 Азота оксид 0,0314 0,523 Формальдегид 0,0145 0,483 Сероводород 0,0038 0,475 Углерода оксид 1,2499 0,417 Анализ динамики поллютантов показал, что четыре из изученных веществ характеризовались выраженной и статистически достоверной тенденцией к росту показателя концентрации: сероводород (b = + 0,0003; r = + 0,80; D = 64,9%; p = 0,004); азота оксид (b = + 0,0042; r = + 0,76; D = 58,4%; p = 0,01); углерода оксид (b = + 0,1539; r = + 0,77; D = 59,0%; p = 0,009); формальдегид (b = + 0,0013; r = + 0,70; D = 47,5%; p = 0,02). Формирующей ся тенденцией к увеличению концентрации в атмосфере характеризовался серы диоксид (b = + 0,0085; r = + 0,42; D = 18,2%; p = 0,2). Концентрация азота диоксида была стабилизирована в динамике (b = + 0,0007; r = + 0,16; D = 2,7%; p = 0,6). Так как в атмосферном воздухе присутствуют несколько химических веществ, правильнее говорить о комплексном (комбинированном) воздействии загрязнителей на организм. 75 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, № 4, 2012 г. При совместном присутствии в атмосферном воздухе нескольких веществ, обладающих суммацией действия, сумма их концентраций не должна превышать 1 (единицы) при расчете по формуле: С, Со С < 1 ПДК, пдк2 ПДКП где: Ci, С2, ..., Cn - фактические концентрации веществ в атмосферном воздухе; ПДК1, ПДК2, ..., ПДКП - предельно допустимые концентрации тех же веществ. В связи с этим из изученных ранее химических веществ нами были определены вещества обладающие суммацией действия и рассчитаны их суммарные концентрации. Так в среднем за период с 2000 по 2009 гг. из всех изученных нами химических веществ обладающих суммацией действия только сероводород в сочетании с формальдегидом имел суммарную концентрацию по Астраханской области 0,8, а по г. Астрахани 1,0. Суммарная концентрация всех других веществ была больше 1,0 (табл. 3). Таблица 3 Суммарная концентрация загрязняющих веществ в атмосферном воздухе Астраханской области и г. Астрахани в среднем за период с 2000 по 2009 гг. Химические вещества обладающие суммацией действия Коэффициент концентрации Астраханская область Сероводород, формальдегид 0,8 Азота диоксид, азота оксид, серы диоксид 2,4 Азота диоксид, углерода оксид, формальдегид 1,6 Азота диоксид, серы диоксид, углерода оксид 2,3 Азота диоксид, серы диоксид 1,9 Серы диоксид, сероводород 1,4 г. Астрахань Сероводород, формальдегид 1,0 Азота диоксид, азота оксид, серы диоксид 2,6 Азота диоксид, углерода оксид, формальдегид 2,0 Азота диоксид, серы диоксид, углерода оксид 2,5 Азота диоксид, серы диоксид 2,1 Серы диоксид, сероводород 1,5 Анализ динамики погодовых суммарных концентраций вышеперечисленных веществ также показал, что большинство из них превышало 1,0 (единицу) на протяжении всего периода наблюдения с 2000 по 2009 гг. На завершающем этапе нами был проанализирован индекс загрязнения атмосферы (ИЗА), учитывающий несколько примесей. Величина ИЗА рассчитывается по значениям среднегодовых концентраций. Поэтому данный показатель характеризует уровень хронического, длительного загряз нения воздуха. ИЗА учитывает не только концентрации различных веществ, но и вредность их воздействия на здоровье. Он рассчитывается следующим образом: 1 (n) = XI, I = X=1 (qp i / ПДКсс i)Ci, где qcp i - среднегодовая концентрация i-го загрязняющего вещества, ПДКсс i - его среднесуточная предельно допустимая концентрация, Ci - безразмерный коэффициент, позволяющий привести степень вредности i-ого загрязняющего вещества к 76 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, № 4, 2012 г. степени вредности диоксида серы. Значе- венно для 1, 2, 3 и 4 классов опасности ния Ci равны 1,5; 1,3; 1,0 и 0,85 соответст- загрязняющего вещества (табл. 4). Таблица 4 Показатели индекса загрязнения атмосферы в Астраханской области и г. Астрахани в динамике с 2000 по 2009 гг. Годы 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2000-2009 Область 2,779 2,696 5,471 8,379 6,565 13,687 13,281 8,767 7,966 8,011 7,762 Астрахань 2,779 2,697 5,619 8,141 6,578 13,670 13,444 10,940 9,070 9,889 10,182 Как видно из таблицы на протяжении всего периода наблюдения показатели ИЗА в областном центре - г. Астрахани были несколько выше, чем в Астраханской области в целом. Начиная с 2003 г. показатели ИЗА характеризовались как высокие (14 < ИЗА > 7). Выводы 1. Проведенный анализ показал, что как в областном центре - г. Астрахани, так и во всей Астраханской области в целом в динамике за период с 2000 по 2009 гг. происходил существенный и статистически достоверный рост вредных для здоровья населения химических веществ - продуктов сгорания топлива в автомобильных двигателях различного типа. При этом в атмосферном воздухе г. Астрахани концентрации изученных веществ были выше, чем в целом по Астраханской области. 2. Анализ динамики погодовых суммарных концентраций изученных нами химических веществ обладающих суммацией действия показал, что большинство из них превышало 1,0 (единицу) на протяжении всего периода наблюдения с 2000 по 2009 гг. 3. Анализ динамики индекса загрязнения атмосферы (ИЗА) показал, что в г. Астрахани он был выше, чем в Астраханской области в целом. Начиная с 2003 г. как в области, так и в областном центре - г. Астрахани ИЗА характеризовался как высокий.

References

Supplementary files