Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Литературный обзор 9
1.1.Понятие об атмосфере. Химический состав воздуха 9
1.2.История изучения атмосферного воздуха в эколого гигиенической литературе 14
1.3. Атмосферные загрязнения и их классификация. Источники атмосферных загрязнений 20
1.4.Нормируемые выбросы и источники выбросов в атмосферу 28
1.5.Изучение влияния качества атмосферного воздуха на здоровье населения 36
Глава 2. Объекты и методы исследований 42
Глава 3. Экологические, социально-экономические условия жизнедеятельности и здоровье населения ивановской области 50
3.1.Эколого-географические особенности ивановской области 50
3.2. Типологические особенности системы расселения в ивановской области 62
3.3.Медико-демографическая ситуация и состояние здоровья населения ивановской области
3.4.Оценка общественного мнения жителей ивановской области по социально-экономическим и экологическим аспектам качества урбоэкосреды региона 73
Глава 4. Оценка качества атмосферного воздуха в Ивановской области 79
4.1.Анализ многолетних данных загрязнения атмосферного воздуха на территории ивановской области 79
4.2. Воздействие автотранспорта на окружающую среду в ивановской области (на примере областного центра г. Иваново) 97
Глава 5. Характеристика взаимосвязи загрязненности атмосферного воздуха и распространенности заболеваний населения Ивановской области 120
5.1.Взаимосвязь загрязненности атмосферного воздуха и распространенности заболеваний 120
5.2. Расчет рисков для здоровья населения ивановской области от загрязнения атмосферного воздуха по экспериментальным данным 128
5.3.Онкопатология как критерий неблагоприятного воздействия антропогенного загрязнения на здоровье населения ивановской области 139
Заключение 147
Список использованной литературы
- Атмосферные загрязнения и их классификация. Источники атмосферных загрязнений
- Типологические особенности системы расселения в ивановской области
- Воздействие автотранспорта на окружающую среду в ивановской области (на примере областного центра г. Иваново)
- Расчет рисков для здоровья населения ивановской области от загрязнения атмосферного воздуха по экспериментальным данным
Введение к работе
Актуальность темы
Экологическая оценка параметров качества жизни населения в современных условиях роста антропогенной деятельности становится все более востребованной и проецируется на широкий круг компонентов среды обитания. Качество атмосферного воздуха является наиболее существенным фактором, влияющим на состояние здоровье человека. Согласно последним гигиеническим и экологическим исследованиям именно антропогенные загрязнения окружающей среды через атмосферный воздух вызывают снижение неспецифической резистентности организма, острые и хронические состояния, изменения показателей развития физических, адаптационных и интеллектуальных возможностей человека. В связи с тем, что работы, посвященные изучению влияния неблагоприятных факторов окружающей среды на здоровье населения Ивановской области, очень немногочисленны и комплексных исследований состояния здоровья населения Ивановской области, проживающего на территориях с разной степенью загрязнения атмосферного воздуха, не проводилось, актуальность и своевременность данного исследования не подлежит сомнению. Заявленная проблема затрагивает область деятельности как специалистов природоохранных органов, так и клиницистов, а также организаторов здравоохранения, является комплексной и поэтому полученные результаты данного исследования, дадут возможность разработать взаимосогласованные природоохранные и лечебно-профилактические мероприятия по улучшению здоровья населения Ивановской области в зависимости от качества и состояния природной среды (в нашем случае, атмосферного воздуха).
Цель исследования - дать комплексную экологическую характеристику атмосферного воздуха и выявить характер влияния его загрязнения на здоровье населения Ивановской области.
Реализация поставленной цели потребовала последовательного и комплексного решения взаимосвязанных задач:
1. Дать экологическую характеристику источников, уровня и динамики атмосферных загрязнений в Ивановской области за многолетний период и провести ранжирование муниципальных образований по индексу загрязнения атмосферного воздуха.
2. Проанализировать экологические и социально-экономические условия жизнедеятельности и здоровья населения Ивановской области.
3. Провести комплексный анализ и дать гигиеническую оценку уровня и динамики заболеваемости населения Ивановской области за рассматриваемый период.
4. Рассмотреть взаимосвязи в системе «окружающая среда-здоровье» между основными загрязняющими веществами атмосферного воздуха и отдельными классами и нозологическими формами болезней среди детского и взрослого населения Ивановской области на основе корреляционного анализа.
5. Количественно оценить риск для здоровья населения с учетом установленных острых и хронических эффектов для областного центра - г. Иваново.
6. Обосновать основные направления оптимизации механизмов экологического
мониторинга химического загрязнения атмосферного воздуха и разработать гигиенические рекомендации по оздоровлению воздушной среды.
Научная новизна работы. В результате проведенного исследования в диссертационной работе сформулированы и обоснованы следующие положения, являющиеся составными элементами научной новизны диссертационной работы:
7. Дана комплексная экологическая характеристика источников, уровня и динамики атмосферных загрязнений в Ивановской области за многолетний период и проведено ранжирование муниципальных образований региона по индексу загрязнения атмосферного воздуха.
8. Впервые комплексно изучено состояние здоровья населения Ивановской области, проживающего на территориях с разной степенью загрязнения атмосферного воздуха, и установлена зависимость общей и первичной заболеваемости в целом, а также отдельных классов и нозологических форм болезней среди детей и взрослых от степени загрязнения атмосферного воздуха.
9. Установлено, что существующий эколого-аналитический контроль качества воздушной среды в Ивановской области не дает возможности адекватно отразить реальные изменения в химическом составе атмосферного воздуха, обусловленные увеличением его основного загрязнителя - городского автотранспорта, и не позволяет в полной мере применить методологию оценки риска для здоровья населения.
10. В областном центре (г. Иваново) выявлен средний уровень канцерогенного риска для здоровья населения, при котором необходимо выделение приоритетных источников загрязнения и их ранжирование по степени канцерогенного риска для решения вопроса о мерах по управлению риском.
11. Проведенное анкетирование населения по проблемам урбоэкосреды региона позволило выбрать из совокупности наблюдаемых социальных беспокойств проблемы-аналоги и проблемы, противоположные экологической обеспокоенности, дает возможность выделить наиболее приоритетные проблемы и на их основе разработать конкретные научно-организационные, технические и информационные мероприятия с целью оптимизации системы экологического мониторинга атмосферного воздуха в Ивановской области.
12. Составлены карты распределения содержания загрязняющих веществ, плотности и заболеваемости населения на территории муниципальных образований Ивановской области с использованием ГИС- технологий (системы ArcView GIS 3.2).
13. Обоснованы основные направления оптимизации механизмов экологического мониторинга загрязнения атмосферного воздуха, и разработаны эколого-гигиенические рекомендации по оздоровлению воздушной среды.
Практическая значимость работы состоит в том, что основные результаты могут быть использованы при разработке мероприятий по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, а именно при создании комплексной программы экологического мониторинга атмосферного воздуха Ивановской области. Предлагаемые в диссертационном исследовании практические рекомендации по снижению риска для здоровья населения региона от воздействия загрязнения атмосферного воздуха дадут возможность:
> контролировать соблюдение государственных и международных стандартов
качества атмосферного воздуха;
информировать население о качестве атмосферного воздуха и его влиянии на
здоровье населения в различных муниципальных образованиях Ивановской
области;
! проводить оценку эффективности природоохранных мероприятий в области
охраны атмосферного воздуха.
Для систематического контроля качества и уровня загрязнения атмосферного воздуха в населенных пунктах региона показана возможность интерпретации данных формы 2ТП-воздух для установления связи с показателями заболеваемости населения, что может иметь прогностическое значение для мониторинга состояния здоровья населения учреждениями Роспотребнадзора Ивановской области и обоснования профилактических и оздоровительных мероприятий. С учетом приоритетных факторов риска и источников загрязнения атмосферы разработаны гигиенически обоснованные мероприятия по охране окружающей среды, рекомендации по рациональному анализу информации об аэрогенном загрязнении среды обитания в рамках программы экологического мониторинга. Создана компьютерная база данных по основным загрязняющим веществам воздуха Ивановской области. Отдельные положения и результаты диссертационного исследования используются в учебном процессе естественно-географического факультета при преподавании дисциплин в ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный университет» (Шуйский филиал): «Эпидемиология», «Геоэкология», «Токсикология», «Экология человека», «Основы безопасности жизнедеятельности», «Экология Ивановской области» и др., а также Мелитопольском государственном педагогическом университете им.' Б. Хмельницкого (Украина, г. Мелитополь). Некоторые результаты диссертационной работы используются в практической деятельности Комитета Ивановской области по природопользованию.
Апробация работы. Основные научные и практические результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных, всероссийских конференциях и семинарах, неоднократно были отмечены дипломами и почетными грамотами: IV Международной научно-практической конференции (Краснодар, 2013), I Международной научно-практической конференции (Самара, 2012), VI Всероссийской научно-практической конференции с международным участием (Саратов, 2013), X международной заочной научно-практической конференции (Москва, 2013), Всероссийской научно-практической конференции (Сибай, 2013), Всероссийской научно-практической конференции-выставки экологических проектов с международным участием (Киров, 2013), IX международной научно-практической конференции (Прага, 2013), Межрегиональной конференции с международным участием (Шуя, 2010-2013), VI Всероссийской научно-практической конференции с международным участием (Ярославль, 2013), V международной научной (заочной) конференции (Владимир, 2013) и др.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 работ, из них 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 187 страницах, включает 16 таблиц и 30 рисунков; состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, включающего 179 наименований (из них 13 на английском языке) и приложений.
Благодарности. Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю доценту кафедры экологии и географии Шуйского филиала ФГБОУ ВПО «ИвГУ» Яковенко Наталии Владимировне за постоянное внимание к работе, ценные советы и рекомендации на всех этапах исследования. Особую благодарность автор выражает родным и близким.
Атмосферные загрязнения и их классификация. Источники атмосферных загрязнений
Атмосферный воздух является одним из важнейших компонентов экологии человека. В процессе своей жизнедеятельности человек постоянно соприкасается со многими факторами внешней среды, в которой он живет, и эти факторы, естественно, оказывают на организм человека определенное влияние. Одним из таких факторов, с которыми человек соприкасается наиболее тесным образом, является воздушная среда. Воздух является самым необходимым компонентом для существования организма человека. Без него человек может просуществовать лишь в течение нескольких минут.
В результате взаимодействия организмов между собой и окружающей средой в биосфере образуются экосистемы, которые связаны между собой обменом веществ и энергии. Важная роль в этом процессе принадлежит атмосфере, являющейся составной частью экосистем. Атмосферный воздух оказывает постоянное и непрерывное действие на организм. Это воздействие может быть прямым и косвенным. Оно связано со специфическими физическими и химическими свойствами атмосферного воздуха, который является жизненно важной средой. Атмосфера регулирует климат Земли, в атмосфере происходят многие явления. Атмосфера пропускает тепловое излучение, сохраняет тепло, является источником влаги, средой распространения звука, источником кислородного дыхания. Атмосфера является средой, которая воспринимает газообразные продукты обмена веществ, оказывает влияние на процессы теплообмена и теплорегуляции. Резкое изменение качества воздушной среды может отрицательно сказаться на здоровье населения, заболеваемости, рождаемости, физическом развитии, показателях работоспособности и т. д. [26].
Итак, Земля окружена газовой оболочкой (атмосферой). Говоря о ее структуре, следует обратить внимание на физический подход к оценке строения. Хотя имеют место и другие подходы, например физиологический, но физический универсален. Его мы и рассмотрим. По своему строению атмосфера с учетом удаления от поверхности Земли делится на тропосферу, стратосферу, мезосферу, ионосферу, экзосферу.
Тропосфера - это наиболее плотные воздушные слои, прилегающие к земной поверхности. Ее толщина над различными широтами земного шара неодинакова: в средних широтах она составляет 10-12 км, на полюсах - 7-10 км и над экватором - 16-18 км.
Тропосфера характеризуется вертикальными конвекционными токами воздуха, относительным постоянством химического состава воздушных масс, неустойчивостью физических свойств: колебанием температуры воздуха, влажности, давления и т. д. Эти явления обусловлены тем, что Солнце нагревает поверхность почвы, от которой нагреваются нижние слои воздуха. Вследствие этого температура воздуха с увеличением высоты снижается, что в свою очередь приводит к вертикальному перемещению воздуха, конденсации водяного пара, образованию облаков и выпадению осадков. С поднятием на высоту температура воздуха снижается в среднем на 0,6 С на каждые 100 м высоты.
На состоянии тропосферы отражаются все процессы, совершающиеся на земной поверхности. Поэтому в тропосфере постоянно присутствуют пыль, сажа, разнообразные токсические вещества, микроорганизмы, что особенно заметно в крупных промышленных центрах [28].
Над тропосферой располагается стратосфера. Она характеризуется значительной разреженностью воздуха, ничтожной влажностью, почти полным отсутствием облаков и пыли земного происхождения. Здесь происходит горизонтальное перемещение воздушных масс, и попавшие в стратосферу загрязнения распространяются на громадные расстояния.
В стратосфере под влиянием космического излучения и коротковолнового излучения Солнца молекулы газов воздуха, в том числе и кислорода, ионизируются и образуют молекулы озона. 60 % атмосферного озона расположено в слое от 16 до 32 км, а максимальная его концентрация определена на уровне 25 км. Воздушные слои, лежащие над стратосферой (80 - 100 км), составляют мезосферу, которая содержит в себе лишь 5 % массы всей атмосферы.
Далее следует ионосфера, верхняя граница которой подвержена колебаниям в зависимости от времени суток и года в пределах 500 -1000 км. В ионосфере воздух сильно ионизирован, при этом степень ионизации и температура воздуха повышаются с увеличением высоты.
Слой атмосферы, лежащий выше ионосферы и простирающейся до высоты 3000 км, составляет экзосферу, плотность которой почти не отличается от плотности безвоздушного космического океана. Еще выше разреженность в магнитосфере, в состав которой входят пояса радиации. По последним данным протяженность магнитосферы по высоте составляет от 2000 до 50 000 км, за верхнюю границу земной атмосферы можно принять высоту 50 000 км над поверхностью Земли. Это толщина газовой оболочки, окутывающей нашу планету. Общая масса атмосферы составляет 5000 трлн. т. 80 % этой массы сосредоточено в тропосфере.
Химический состав воздуха
Воздушная сфера, составляющая земную атмосферу, представляет собой смесь газов. Сухой атмосферный воздух содержит 20,95 % кислорода, 78,09 % азота, 0,03 % диоксида углерода. Кроме того, в атмосферном воздухе содержатся аргон, гелий, неон, криптон, водород, ксенон и другие газы. В небольшом количестве в атмосферном воздухе присутствуют озон, оксид азота, йод, метан, водяные пары. Кроме постоянных составных частей атмосферы, в ней содержатся разнообразные загрязнения, вносимые в атмосферу производственной деятельностью человека. Важной составной частью атмосферного воздуха является кислород, количество которого в земной атмосфере составляет около 1,18x1015 т. Постоянное содержание кислорода поддерживается за счет непрерывных процессов обмена его в природе. Кислород потребляется при дыхании человека и животных, расходуется на поддержание процессов горения и окисления, а поступает в атмосферу за счет процессов фотосинтеза растений. Наземные растения и фитопланктон океанов полностью восстанавливают естественную убыль кислорода. Они ежегодно выбрасывают в атмосферу 0,5x106 млн. т кислорода. Источником образования кислорода является также 3 фотохимическое разложение водяных паров в верхних слоях атмосферы под влиянием УФ-излучения Солнца. Этот процесс играл главную роль в генерации кислорода до возникновения жизни на Земле. В дальнейшем основная роль в этом отношении перешла к растениям [26].