Оценка состояния окружающей среды Луганской области

3. Воздействие загрязняющих веществ на окружающую среду и здоровье населения.

Уровень здоровья человека в значительной мере зависит от качества окружающей его  среды. По оценкам многих авторов, факторы  окружающей среды в 18-20% определяют состояние здоровья и находятся  на втором месте после образа жизни.

     Токсичные компоненты вредных выбросов автотранспорта и инфраструктуры непосредственно  воздействуют на население, животных, растительность, которые находятся  в непосредственной близости от источников загрязнения и в фоновой зоне. На основании многочисленных эпидемиологических и токсикологических исследований установлено, что воздействие каждого  из вредных компонентов ведет  к определенным негативным последствиям.

     По  характеру действия загрязняющих веществ  на окружающую среду можно выделить хроническое неспецифическое (провоцирующее) влияние загрязнения, а также  специфическое действие, когда загрязнитель играет роль этиологического фактора. Это влияние определяется следующими симптомами и признаками:

     Оксид углерода (СО время жизни в атмосфере 2…42 мес.) воздействует на нервную систему, вызывает обмороки, так как вступает в реакцию с гемоглобином крови, замещая кислород. В зависимости от концентрации СО в воздухе и времени воздействия степень поражения организма может существенно различаться.

Связанный гемоглобином СО постепенно выделяется в кровь, которая у здорового человека очищается от СО на 50% каждые 3…4 ч.

     СО  легко поглощается кровью через  легкие. Комбинация СО с гемоглобином, в результате которой возникает  карбоксигемоглобин, является на сегодняшний  день наиболее хорошо понимаемым механизмом биологического воздействия СО. Оксид  углерода конкурирует с кислородом за связывающие участки молекул  гемоглобина. Сродство человеческого  гемоглобина с СО приблизительно в 240 раз выше его сродства с кислородом. Формирование COHb имеет два нежелательных  эффекта: он блокирует транспортировку  кислорода, инактивируя гемоглобин, и его присутствие в крови  смещает кривую распада оксигемоглобина  влево так, что ослабляется процесс  высвобождения оставшегося кислорода  в ткани. В связи с последним  воздействием, присутствие COHb в крови  влияет на насыщенность тканей кислородом ткани в значительно большей  степени, чем даже эквивалентное  сокращение концентрации гемоглобина, например, посредством кровотечения. Оксид углерода также связывается  с мышечным гемоглобином с формированием  карбоксимиоглобина, что может воздействовать на метаболизм мышцы, особенно сердечной.

Воздействие СО на центральную нервную систему проявляется в изменении цветовой чувствительности глаз – возрастает вероятность аварий. Максимально-разовая ПДК этого вещества в населенных пунктах составляет 3мг/м³ за 8 ч воздействия.

      Оксид азота (в атмосфере из оксидов азота встречаются, в основном, NO и NO₂) NO является неустойчивым компонентом, который в течение от 0,5…3 до 100 ч (зависит от концентрации в воздухе) окисляется до NO₂. Токсичность NO₂ в семь раз выше токсичности NO.

     На  организм человека NO₂ действует как острый раздражитель при концентрации 15 мг/м³ и может вызвать отек легких при концентрации 200…300 мг/м³ Реагируя с атмосферной влагой, оксиды азота образуют азотную кислоту, вызывающую коррозию металлов, уничтожение растительности и т.д.

     Патологические  эффекты проявляются в том, что NO₂ делает человека более восприимчивым к патогенам, вызывающим болезни дыхательных путей. У людей, подвергшихся воздействию высоких концентраций диоксида азота, чаще наблюдаются катар верхних дыхательных путей, бронхиты, круп и воспаление легких. Кроме того, диоксид азота сам по себе может стать причиной заболеваний дыхательных путей. Попадая в организм человека, NO₂ при контакте с влагой образует азотистую и азотную кислоты, которые разъедают стенки альвеол легких. При этом стенки альвеол и кровеносных капилляров становятся настолько проницаемыми, что пропускают сыворотку крови в полость легких. В этой жидкости растворяется вдыхаемый воздух, образуя пену, препятствующую дальнейшему газообмену. Возникает отек легких, который зачастую ведет к летальному исходу. Длительное воздействие оксидов азота вызывает расширение клеток в корешках бронхов (тонких разветвлениях воздушных путей альвеол), ухудшение сопротивляемости легких к бактериям, а также расширение альвеол. Некоторые исследователи считают, что в районах с высоким содержанием в атмосфере диоксида азота наблюдается повышенная смертность от сердечных и раковых заболеваний.

     Наибольшую  опасность оксиды азота представляют как активный компонент при образовании  фотохимического смога. В Украине установлены следующие экологические стандарты на содержание оксидов азота в атмосферном воздухе населенных мест: для NO₂ максимальная разовая предельно допустимая концентрация (ПДКм.р.) составляет 0,085 мг/м³, а среднесуточная предельно допустимая концентрация (ПДКс.с.) – 0,04 мг/м³; для NO ПДКм.р = 0,4 мг/м³, ПДКс.с = 0,06 мг/м³.

     Оксиды  серы при малых концентрациях (0,001%) вызывают раздражение дыхательных путей, при концентрации 0,01% происходит отравление людей за несколько минут. Наличие в атмосфере сернистых газов препятствует фотосинтезу растений, неблагоприятно воздействует на дыхательные пути человека. При концентрации SO₂ в воздухе более 0,9 мг/м³ происходит изменение процессов фотосинтеза растений; через 5…10 дней хвоя сосны, ели начинает рыжеть и преждевременно опадает. Установлено, что смесь SO₂ и СО при длительном воздействии вызывает нарушение генетической функции организма. ПДК в рабочей зоне составляет 10 мг/м³.

     Пыль – это мельчайшие твердые частицы, способные некоторое время находится во взвешенном состоянии. Пыль характеризуется химическим составом, размерами и формой частиц, их плотностью, электрическими, магнитными и другими свойствами.

     Повреждение слизистой оболочки дыхательных  путей отлагающейся на ней пылью постепенно приводит к хроническому воспалению — «пылевому бронхиту», в развитии которого важную роль играет также микрофлора дыхательных путей. Свойственный силикозу перибронхиальный склероз, сопровождающийся деформацией бронхов, а также изменение физических свойств слизи, связанное с действием SiO₂ на бокаловидные клетки, нарушают нормальный транспорт этой слизи вместе с пылевыми частицами и патогенными микроорганизмами, способствуя дальнейшему развитию эндобронхитического процесса. Таким образом, пылевой бронхит представляет собой комбинированное инфекционно-пылевое поражение с преобладанием роли того или иного компонента. Кроме того, развитие хронического бронхита может наступить и без существенного участия экзогенных раздражителей (на почве повторных простудно-инфекционных заболеваний органов дыхания), а среди раздражителей, безусловно способствующих этому развитию, важная роль принадлежит непрофессиональным (в первую очередь, курению). Однако повышенная распространенность хронического бронхита среди яиц, подвергающихся воздействию различных промышленных пылей, не вызывает сомнения, и поэтому в Казахстане это заболевание официально отнесено к числу профессиональных («хронический пылевой бронхит»). Под воздействием пыли могут возникнуть такие заболевания, как пневмокониозы, экземы, дерматиты, коньюктивиты, аллергия и др. чем мельче пыль, тем опаснее она для человека. Наиболее опасными для человека считаются частицы размером от 0.2 до 0.7 мкм, которые, попадая в легкие при дыхании, задерживаются в них и, накапливаясь, могут стать причиной заболеваний.

     В структуре заболеваний взрослого  населения области преобладают  хронические заболевания – болезни  системы кровообращения, гипертоническая  болезнь сердца, которые имеют  тенденцию роста и по сравнению  с 2000 г. увеличились в 1,2 – 1,4 раза, особенно в городах, то есть там, где большое скопление промышленности (с 58945 до 59750 на 100 тыс. населения). В структуре заболеваемости ведущее место занимают болезни органов дыхания (24462 на 100 тыс. населения), болезни системы кровообращения, новообразования. В таблице 2.3.1. приведена динамика заболеваемости населения по основным заболеваниям на 10 тыс. населения.

     Особого внимания заслуживает состояние  здоровья детского населения, которое  может являться индикатором загрязнения  и степени опасности окружающей среды из-за высокой степени реакции  детского организма.

     В городах с высокой концентрацией  промышленности и недопустимым уровнем  загрязнения атмосферы регистрируется значительно более высокий уровень  заболеваемости детей до 14 лет новообразованиями, болезнями органов дыхания, врожденных аномалий развития, болезней крови, эндокринной  системы.

     В городах Стаханов, Северодонецк, Лисичанск, Луганск общая распространенность заболеваний превышает средне-областной  показатель в 1,2-1,3 раза. Вызывает взволнованность заболеваемость детей заболеваниями органов дыхания, которые в структуре общей заболеваемости находятся на первом месте.

     Таблица 2.3.1. Динамика заболеваемости населения  по основным заболеваниям на 10 тыс. населения.

     Чтобы непосредственно изучить влияние  выбросов загрязняющих веществ в атмосферу на здоровье населения, используем метод корреляционного анализа. Задача корреляционного анализа сводится к установлению направления (положительное или отрицательное) и формы (линейная, нелинейная) связи между варьирующими признаками, измерению ее тесноты и наконец к проверке уровня значимости полученных коэффициентов корреляции. Это делается на основании имеющихся данных без дополнительной экспериментальной работы.

     Корреляционная связь - это согласованное изменение двух признаков, отражающее тот факт, что изменчивость одного признака находится в соответствии с изменчивостью другого.

     В зависимости от коэффициента корреляции различают следующие корреляционные связи:

     - сильная, или тесная при коэффициенте корреляции r>0,70;

     - средняя (при 0,50<r<0,69);

     - умеренная (при 0,30<r<0,49);

     - слабая (при 0,20<r<0,29);

     - очень слабая (при r<0,19).

     Коэффициенты корреляции являются общепринятой в математической статистике характеристикой связи между двумя случайными величинами. Коэффициент корреляции - показатель степени взаимозависимости, статистической связи двух переменных; изменяется в пределах от -1 до +1. Значение коэффициента корреляции 0 указывает на возможное отсутствие зависимости, значение +1 свидетельствует о согласованности переменных.         Линейная связь между переменными X_i и X_j оценивается коэффициентом корреляции:  

где X_i и X_j – исследуемые переменные; mX_i и mX_j – математические ожидания переменных; у_X и у_X – дисперсии переменных.

     По  направлению корреляционная связь может быть положительной ("прямой") и отрицательной ("обратной"). При положительной прямолинейной корреляции более высоким значениям одного признака соответствуют более высокие значения другого, а более низким значениям одного признака - низкие значения другого. При отрицательной корреляции соотношения обратные. При положительной корреляции коэффициент корреляции имеет положительный знак, при отрицательной корреляции - отрицательный знак.

      Выясним с помощью коэффициента корреляции зависимость между объемами выбросов загрязняющих веществ в атмосферу  и заболеваемостью населения. Между выбросами загрязняющих веществ в атмосферу стационарными источниками и заболеваемостью населения коэффициент корреляции равен 0,856, а между выбросами в атмосферу передвижными источниками и заболеваемостью населения – 0,362. Что бы показать,  какая доля вариации результатного показателя связана с вариацией факторных показателей, используем коэффициент детерминации. Для регрессии линейной парной корреляции коэффициент детерминации равен квадрату коэффициента линейной корреляции. Таким образом, если коэффициент линейной корреляции r=0,856, то R²=0,733, то есть различия в значениях заболеваемости населения на 73,3% объясняются различиями в значениях объемов выбросов загрязняющих веществ стационарными источниками в атмосферу. Возможно, такая зависимость получается в связи с тем, что большая часть выбросов загрязняющих веществ (примерно 85%) выбрасывается в атмосферу именно стационарными источниками.