Проблема загрязнения воздуха неуклонно растет с тех пор, как 300 лет назад началась промышленная революция. Четыре основных фактора усугубляют загрязнение воздуха: растущая индустриализация; увеличение трафика; быстрое экономическое развитие; и более высокий уровень энергопотребления. Имеющаяся информация показывает, что нормы ВОЗ по основным загрязнителям воздуха регулярно превышаются во многих крупных городских центрах. Хотя за последние два десятилетия в решении проблем загрязнения воздуха во многих промышленно развитых странах был достигнут прогресс, качество воздуха, особенно в крупных городах развивающихся стран, ухудшается. Серьезную озабоченность вызывают неблагоприятные последствия для здоровья загрязнителей атмосферного воздуха во многих городских районах, где уровни достаточно высоки, чтобы способствовать повышению смертности и заболеваемости, ухудшению функции легких, сердечно-сосудистым и нейроповеденческим эффектам (Romieu, Weizenfeld and Finkelman 1990; ВОЗ/ЮНЕП). 1992). Загрязнение воздуха внутри помещений продуктами внутреннего сгорания также является серьезной проблемой в развивающихся странах (ВОЗ, 1992b), но она не является частью данного обзора, в котором рассматриваются только источники, распространение и воздействие на здоровье загрязнения атмосферного воздуха, а также приводится тематическое исследование. ситуации в Мексике.
Источник загрязнителей воздуха
Наиболее распространенные загрязнители воздуха в городской среде включают диоксид серы ( SO2), взвешенные твердые частицы (ВЧ), оксиды азота (NO и NO2, вместе именуемые НЕТX), озон (O3), окись углерода (CO) и свинец (Pb). Сжигание ископаемого топлива в стационарных источниках приводит к образованию SO.2НЕТX и твердые частицы, включая аэрозоли сульфатов и нитратов, образующиеся в атмосфере после преобразования газа в частицы. Автомобили, работающие на бензине, являются основным источником NO.X, CO и Pb, в то время как двигатели, работающие на дизельном топливе, выделяют значительное количество твердых частиц, SO2 и нетX. Озон, фотохимический окислитель и основной компонент фотохимического смога, не выбрасывается непосредственно из источников горения, а образуется в нижних слоях атмосферы из NO.X и летучие органические соединения (ЛОС) в присутствии солнечного света (UNEP 1991b). В таблице 1 представлены основные источники загрязнения атмосферного воздуха.
Таблица 1. Основные источники загрязнения атмосферного воздуха
Источники загрязнения
Оксиды серы Сжигание угля и нефти, плавильные печи
Взвешенные твердые частицы Продукты сгорания (топливо, биомасса), табачный дым
Оксиды азота Сжигание топлива и газа
Угарный газ Неполное сгорание бензина и газа
Озон Фотохимическая реакция
Свинец Сжигание бензина, сжигание угля, производство аккумуляторов, кабелей, припоя, краски
Органические вещества Нефтехимические растворители, испарение несгоревшего топлива
Источник: адаптировано из UNEP 1991b.
Рассеивание и перенос загрязнителей воздуха
Двумя основными факторами, влияющими на рассеивание и перенос выбросов загрязнителей воздуха, являются метеорология (включая эффекты микроклимата, такие как «тепловые острова») и топография в связи с распределением населения. Многие города окружены холмами, которые могут действовать как барьер с подветренной стороны, задерживая загрязнение. Термические инверсии усугубляют проблему твердых частиц в умеренном и холодном климате. При нормальных условиях рассеивания горячие загрязняющие газы поднимаются вверх, когда они вступают в контакт с более холодными воздушными массами с увеличением высоты. Однако при определенных обстоятельствах температура может повышаться с высотой, и образуется инверсионный слой, задерживающий загрязняющие вещества вблизи источника выбросов и задерживающий их распространение. Перенос загрязнения воздуха на большие расстояния из крупных городских районов может иметь последствия на национальном и региональном уровнях. Оксиды азота и серы могут способствовать кислотным отложениям на больших расстояниях от источника выбросов. Концентрации озона часто повышены с подветренной стороны от городских районов из-за задержки во времени фотохимических процессов (ЮНЕП, 1991b).
Воздействие загрязнителей воздуха на здоровье
Загрязняющие вещества и их производные могут вызывать неблагоприятные последствия, взаимодействуя с молекулами, имеющими решающее значение для биохимических или физиологических процессов в организме человека, и повреждая их. На риск токсического поражения, связанного с этими веществами, влияют три фактора: их химические и физические свойства, доза материала, которая достигает критических участков ткани, и реакция этих участков на вещество. Неблагоприятное воздействие загрязнителей воздуха на здоровье также может варьироваться в зависимости от группы населения; в частности, молодые и пожилые люди могут быть особенно восприимчивы к пагубным последствиям. Люди с астмой или другими ранее существовавшими респираторными или сердечными заболеваниями могут испытывать обострение симптомов при воздействии (WHO 1987).
Диоксид серы и твердые частицы
В первой половине двадцатого века эпизоды заметного застоя воздуха приводили к чрезмерной смертности в районах, где сжигание ископаемого топлива приводило к очень высоким уровням SO.2 и СМП. Исследования долгосрочных последствий для здоровья также связаны со среднегодовыми концентрациями SO.2 и СМП к смертности и заболеваемости. Недавние эпидемиологические исследования показали неблагоприятное воздействие уровней вдыхаемых твердых частиц (PM10) в относительно низких концентрациях (не превышающих стандартные рекомендации) и показали зависимость доза-реакция между воздействием PM10 и респираторная смертность и заболеваемость (Докери и Поуп, 1994; Поуп, Бейтс и Разиенн, 1995; Баском и др., 1996), как показано в таблице 2.
Таблица 2. Сводная информация о краткосрочной взаимосвязи между воздействием и реакцией ТЧ10 с различными показателями воздействия на здоровье
|
Эффект здоровья |
% изменений на каждые 10 мкг/м3 |
|
|
среднее |
Диапазон |
|
|
Смертность |
||
|
Всего |
1.0 |
0.5-1.5 |
|
Сердечно-сосудистый |
1.4 |
0.8-1.8 |
|
Дыхательный |
3.4 |
1.5-3.7 |
|
болезненность |
||
|
Госпитализация по поводу респираторных заболеваний |
1.1 |
0.8-3.4 |
|
Экстренные визиты при респираторных заболеваниях |
1.0 |
0.5-4 |
|
Обострения симптомов у астматиков |
3.0 |
1.1-11.5 |
|
Изменения пиковой скорости выдоха |
0.08 |
0.04-0.25 |
Оксиды азота
В некоторых эпидемиологических исследованиях сообщалось о неблагоприятном воздействии NO на здоровье.2 включая рост заболеваемости и тяжести респираторных инфекций и усиление респираторных симптомов, особенно при длительном воздействии. Описано также ухудшение клинического состояния лиц с астмой, хронической обструктивной болезнью легких и другими хроническими респираторными заболеваниями. Однако в других исследованиях исследователи не наблюдали побочных эффектов NO.2 на дыхательные функции (WHO/ECOTOX 1992; Bascom et al. 1996).
Фотохимические окислители и озон
Влияние на здоровье воздействия фотохимических оксидантов нельзя отнести только к оксидантам, поскольку фотохимический смог обычно состоит из O.3НЕТ2, кислота и сульфат и другие химически активные вещества. Эти загрязняющие вещества могут оказывать аддитивное или синергетическое воздействие на здоровье человека, но O3 оказывается наиболее биологически активным. Последствия воздействия озона на здоровье включают снижение функции легких (в том числе повышенное сопротивление дыхательных путей, уменьшение потока воздуха, уменьшение объема легких) из-за сужения дыхательных путей, респираторных симптомов (кашель, свистящее дыхание, одышка, боли в груди), раздражение глаз, носа и горла, и нарушение деятельности (например, спортивных результатов) из-за меньшей доступности кислорода (WHO/ECOTOX 1992). В таблице 3 обобщены основные острые последствия воздействия озона на здоровье (ВОЗ, 1990a, 1995). Эпидемиологические исследования показали зависимость доза-реакция между воздействием повышенных уровней озона и тяжестью респираторных симптомов и ухудшением респираторных функций (Bascom et al. 1996).
Таблица 3. Последствия для здоровья, связанные с изменениями пиковой суточной концентрации атмосферного озона в эпидемиологических исследованиях
|
Результат здоровья |
Изменения в |
Изменения в |
|
Обострения симптомов у здоровых детей |
||
|
25% больше |
200 |
100 |
|
50% больше |
400 |
200 |
|
100% больше |
800 |
300 |
|
Госпитализация по поводу респираторных |
||
|
5% |
30 |
25 |
|
10% |
60 |
50 |
|
20% |
120 |
100 |
a Учитывая высокую степень корреляции между 1-часовым и 8-часовым O3 концентрации в полевых исследованиях, улучшение риска для здоровья, связанное с уменьшением 1- или 8-часового O3 уровни должны быть практически одинаковыми.
Источник: ВОЗ, 1995 г.
Угарный газ
Основной эффект CO заключается в снижении транспорта кислорода к тканям за счет образования карбоксигемоглобина (COHb). При повышении уровня COHb в крови могут наблюдаться следующие последствия для здоровья: сердечно-сосудистые эффекты у субъектов с предшествующей стенокардией (от 3 до 5%); нарушение задач на бдительность (> 5%); головная боль и головокружение (≥10%); фибринолиз и смерть (ВОЗ, 1987).
Вести
Воздействие свинца главным образом влияет на биосинтез гема, но также может воздействовать на нервную систему и другие системы, такие как сердечно-сосудистая система (кровяное давление). Младенцы и маленькие дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к воздействию свинца из-за его влияния на неврологическое развитие при уровне свинца в крови, близком к 10 мкг/дл (CDC 1991).
В нескольких эпидемиологических исследованиях изучалось влияние загрязнения воздуха, особенно воздействия озона, на здоровье населения Мехико. Экологические исследования показали увеличение смертности в результате воздействия мелких частиц (Borja-Arburto et al., 1995) и увеличение обращений за неотложной помощью по поводу астмы среди детей (Romieu et al., 1994). Исследования неблагоприятного воздействия озона, проведенные среди здоровых детей, показали увеличение числа пропусков занятий в школе из-за респираторных заболеваний (Romieu et al., 1992) и снижение функции легких как после острого, так и подострого воздействия (Castillejos et al., 1992, 1995). Исследования, проведенные среди детей, страдающих астмой, показали усиление респираторных симптомов и снижение пиковой скорости выдоха после воздействия озона (Romieu et al., 1994) и мелких частиц (Romieu et al., в печати). Хотя кажется очевидным, что острое воздействие озона и твердых частиц связано с неблагоприятными последствиями для здоровья населения Мехико, необходимо оценить хроническое воздействие такого воздействия, в частности, с учетом высоких уровней фотооксидантов, наблюдаемых в Мехико и неэффективность мер борьбы.
Тематическое исследование: Загрязнение воздуха в Мехико
Агломерация Мехико (MAMC) расположена в Мексиканском бассейне на средней высоте 2,240 метров над уровнем моря. Бассейн занимает площадь 2,500 квадратных километров и окружен горами, две из которых имеют высоту более 5,000 метров. Общая численность населения в 17 году оценивалась в 1990 миллионов человек. Из-за особых географических характеристик и слабого ветра вентиляция плохая с высокой частотой термических инверсий, особенно зимой. На более чем 30,000 44 предприятий в MAMC и три миллиона транспортных средств, находящихся в обращении ежедневно, приходится 1986% общего потребления энергии. С XNUMX года проводится мониторинг загрязнения воздуха, в том числе SO2НЕТx, CO, O3, твердые частицы и неметановые углеводороды (HCNM). Основные проблемы загрязнения воздуха связаны с озоном, особенно в юго-западной части города (Ромье и др., 1991). В 1992 г. мексиканская норма содержания озона (часовой максимум 110 частей на миллиард) была превышена в юго-западной части более чем на 1,000 часов и достигла максимума в 400 частей на миллиард. Уровни твердых частиц высоки в северо-восточной части города, недалеко от промышленного парка. В 1992 году среднегодовое количество вдыхаемых твердых частиц (PM10) составила 140 мкг/м3. С 1990 года правительство приняло важные меры контроля для уменьшения загрязнения воздуха, в том числе программу, запрещающую использование автомобилей один день в неделю в зависимости от их номерного знака, закрывающего один из самых загрязняющих окружающую среду нефтеперерабатывающих заводов, расположенных в Мехико. , и введение неэтилированного топлива. Эти меры привели к снижению содержания различных загрязнителей воздуха, в основном SO.2, твердые частицы, НЕТ2, CO и свинец. Однако уровень озона остается серьезной проблемой (см. рис. 1, рис. 2 и рис. 3)..
Рисунок 1. Уровни озона в двух зонах Мехико. Максимум одного часа в день по месяцам, 1994 г.
Рисунок 2. Твердые частицы (PM10) в двух зонах Мехико, 1988-1993 гг.
Рисунок 3. Уровни свинца в воздухе в двух зонах Мехико, 1988-1994 гг.
