Влияние метеорологических условий на загрязнение атмосферного воздуха г. Гомеля

Климат является одной из важнейших составляющих природно-биологической среды и существенно влияет на условия жизни и здоровье населения. Физиологические функции организма человека, интенсивность обменных и биохимических процессов, физическое развитие и трудоспособность во многом зависят от климатических условий [1]. Воздействие погоды на людей может быть как благоприятным, так и неблагоприятным, в основе которого лежат так назы­ваемые метеотропные реакции сердечно-сосудистой системы, органов дыхания, нервно-психической сферы [2]. По оцен­кам ВОЗ, климатические изменения в настоящее время являются причиной примерно 150 тыс. преждевременных смертей в мире и 5,5 млн лет нетрудоспособности в год (0,3% от общего числа смертей и 0,4% лет нетрудоспособности соответ­ственно) [3] Интерес ученых и практиков возрастает ввиду происходящего в настоящее время глобального потепления, увеличения числа случаев погодных аномалий, влекущих за собой ряд еще недостаточно изученных последствий. Одним из наиболее неблагоприятных последствий глобального потепления авторы считают случаи аномальных погодных явле­ний. Так, во Франции в 2003 г. в течение августовской полосы сильной жары отмечено превышение среднестатистического числа смертей на 14000 Согласно данным Всемирной метеорологической организации за XX в. общее повышение темпе­ратуры приземного атмосферного слоя составило 0,6 °С [4,5]. Повышение температуры воздуха приводит также к росту концентрации в нем загрязняющих веществ. Чрезвычайно важны оценка и прогнозирование эффективности сокращения выбросов парниковых газов. Снижение эмиссии этих газов приводит к уменьшению уровня наиболее распространенных и вредных для здоровья человека веществ; была выявлена связь между величиной выбросов парниковых газов и степенью различных рисков для здоровья населения [6].

Комплекс метеорологических факторов (температура и влажность воздуха, скорость и направление ветра, атмос­ферное давление, интенсивность солнечной радиации) может влиять на процессы рассеивания выбросов промышленных предприятий и выхлопных газов в атмосферном воздухе. Известно, что существует тесная взаимосвязь между способно­стью атмосферного воздуха к самоочищению и содержанием в воздухе вредных веществ. Высокие уровни загрязнения возникают в случаях определенного сочетания метеорологических параметров, приводящих к накоплению токсических соединений в приземном слое атмосферы. Такие ситуации принято называть неблагоприятными метеорологическими условиями (НМУ). Величина вклада метеорологических условий в формирование среднего уровня загрязнения атмосфе­ры иногда может составлять от 30 до 50%

Для воздушного бассейна г. Гомеля характерно загрязнение как основными загрязняющими веществами (оксид углерода, диоксид азота, твердые частицы недифференцированная по составу пыль/аэрозоль, диоксид серы), так и спец­ифическими примесями (формальдегид, фенол, аммиак, фтористый водород, серная кислота).

По данным регулярных наблюдений на стационарных постах ГУ «Гомельоблгидромет» за 2011 г. в целом по городу среднегодовые концентрации контролируемых загрязняющих веществ не превышали гигиенических нормативов По срав­нению с предыдущим годом концентрация формальдегида увеличилась с 8,0 до 10,7 мкг/м³; аммиака — с 24,0 до 35,5 мкг/ м³, диоксида серы — с 7,5 до 16,9 мкг/м³, диоксида азота — с 16,7 до 20,2 мкг/м³, оксида азота — с 4,2 до 5,8 мкг/м³, фенола — с 1,1 до 2,5 мкг/м³; уменьшилась концентрация твердых частиц (недифференцированная по составу пыль/аэрозоль) с 52,0 до 44,8 мкг/м³, оксида углерода с 496,4 до 444,1 мкг/м³ [7].

Для г. Гомеля как крупного инду стриального центра и транспортного узла Беларуси изменчивость погоды в сочета­нии с загрязнением атмосферного воздуха может оказывать существенное влияние на развитие метеопатичееких реакций и здоровье населения в целом.

Цель работы — провести гигиеническую оценку влияния метеорологических условий на загрязнение атмосферного воздуха г. Гомеля.

Материал и методы. Материалом исследования явились данные официального учета метеорологических по­казателей бюллетеней Гомельского областного гидрометеорологического центра за 2003 2011 гг., данные архива погод официального сайта Республиканского метеорологического центра, данные официального учета показателей загрязнения атмосферного воздуха в г. Гомеле за 2011 г областного гидрометеорологического центра.

Учитывались следующие метеорологические показатели: почасовая температура воздуха в течение суток, скорость ветра, среднесуточная относительная влажность и атмосферное давление с последующим расчетом суточного и междусу­точного изменений температуры воздуха и атмосферного давления, облачность, количество дней с туманами. Для оценки степени загрязнения атмосферного воздуха были проанализированы основные загрязняющие вещества г Гомеля твердые частицы (недифференцированная по составу пыль/аэрозоль); диоксид серы; диоксид углерода; диоксид азота; фенол; ам­миак; формальдегид.

Объектом исследования являлись метеорологические элементы (температура, влажность, скорость движения ве­тра, атмосферное давление, облачность, штили, туманы) и атмосферный воздух Объем исследования составлял: 3291 по­казатель температуры; 108 показателей влажности; 108 — скорости движения воздуха, 108 — облачности, 3291 показатель атмосферного давления, 516 частных рассчитанных индексов, 9 индексов патогенности погоды (ИПП), рассчитанных за 2003-2011 г. и 24 ИПП, рассчитанных за каждый месяц 2010 г. и 2011 г.; 2189 дней (со скоростью движения ветра: 0-1 м/с, более 6 м/с, туманами, осадками); 12 коэффициентов самоочищения атмосферного воздуха; 84 концентрации семи загряз­нителей атмосферного воздуха, 163 дня с максимальным уровнем загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.

Оценка ногоды г. Гомеля проводилась с использованием клинической классификации погоды Г.П. Федорова с рас­пределением 3291 дня с 2003-2011 гг. на оптимальную, клинически раздражающую и острую погоду. Дня расчета измен­чивости погоды г. Гомеля за 2010-2011 гг. использовался индекс патогенности погоды Г.Д. Латышева и В.Г. Бокша, который служит количественной оценкой степени раздражающего действия погодных факторов на организм человека, слагаемый из частных индексов, отражающих динамику погоды суток по температуре воздуха, влажности, скорости ветра, облачно­сти, изменчивости атмосферного давления, температуры.

Для расчета влияния комплекса метеорологических факторов на загрязнение атмосферного воздуха г. Гомеля ис­пользовался нами примененный коэффициент самоочищения атмосферного воздуха (Km), который представляет собой отношение значений повторяемости метеорологических величин и явлений, ведущих к накоплению выбросов загрязняю­щих веществ, к метеорологическим параметрам, способствующим их рассеиванию

Проанализированы метеорологические показатели дней с максимальным уровнем загрязняющих веществ в ат­мосферном воздухе. Статистические методы применяли для оценки интенсивных и экстенсивных показателей, средних величин, установления статистической значимости результатов и их отклонений. Оценка соответствия распределения изучаемых количественных признаков нормальному закону проводилась с использованием критерия Шапиро-Уилка. Так как распределение большинства параметров отличалось от нормального, для статистической обработки результатов при­меняли непараметрические методы и критерии. Анализ взаимосвязи проводили с использованием коэффициента корре­ляции по Спирмену.

Обработка данных проводилась с помощью статистическо-прикладных программ: Microsoft Office Excel 2007, Statistica 6.0.

Результаты и их обсуждение. При проведении гигиенической оценки погоды г. Гомеля но клинической класси­фикации Федорова за 2003-2011 гг. выделены два типа погоды оптимальная и раздражающая. В 2003 г. в 13,2% случаев отмечается раздражающая погода, оптимальная — в 86,9%; в 2004 г. раздражающая погода — в 8,8%, оптимальная – в 91,2% случаев: в 2005 г. раздражающая — в 13,4%, оптимальная — в 86,6%; в 2010 г. в 22,2% случаев отмечена раздражающая и в 77,8% — оптимальная, в 2011 г — в 33,1% раздражающая и в 66,9% оптимальная (рисунок 1)

В связи с наибольшим количеством дней с раздражающим типом погоды в 2010 и 2011 гг. был рассчитан ИПП каждого месяца. Оптимальный ИПП в 2010 г. регистрировался в следующих месяцах: январь (8,9), апрель (6,7), май (7,1), июнь (9,0), сентябрь (8,8), октябрь (7,0). Июль занимает пограничное положение, ближе к раздражающим условиям (9,5). Наиболее раздражающими являлись следующие месяцы: февраль (13,7), март (11,2), август (18,6), ноябрь (14,4), декабрь (16,3) (рисунок 2).

Наиболее высокий ИПП набтюдался в августе, что связано с периодом аномальной жары в этом месяце с 04.08 2010 по 14.08.2010 В 2011 году оптимальные условия отмечены в следующих месяцах: май (8,6), июнь (4,9), июль (7,4), август (5,9); ближе к раздражающим условиям относится январь (9,4); раздражающие условия были в марте (12,3), сентябре (10,7), октябре (14,6), ноябре (15,8), декабре (13,7). Отмечено 2 мес. с острым типом погоды: февраль (29,1), что связано с резким перепадом температур и сильными ветрами в этом месяце и апрель (26,5), что обусловлено перепадами атмосфер­ного давления и повышенной облачностью (рисунок 2).

За 2011 год зарегистрировано 163 дня с максимальным уровнем загрязняющих веществ в атмосферном воздухе. При анализе метеорологических показателей дней с максимальным уровнем загрязняющих веществ в атмосферном возду­хе отмечается преобладание либо сочетание штилей 62% (101 день) и северо-западного направления ветра 54.6% (83 дня). Особенно выделяются дни (64 дня), когда регистрируется максимальные концентрации сразу нескольких загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.

Основными причинами изменчивости загрязнения воздуха в городе являются колебания количества выбросов и метеорологические условия. При одних и тех же параметрах выбросов загрязненность воздуха сильно колеблется в зави­симости от комплексных характеристик, которые соответствуют определенной метеорологической ситуации.

При проведении корреляционного анализа между среднемесячными концентрациями загрязняющих веществ ат­мосферного воздуха за 2011 г. и отдельными метеорологическими факторами установлена прямая умеренная связь содер­жания в воздухе диоксида азота и тумана (R=0,64, р=0,0248), диоксида серы и тумана (R=0,6, р=0,035), фенола и тумана (R=0,58, р=0,044). а также обратная умеренная связь между оксидом углерода и влажностью (R= – 0,615, р=0,033), сильная прямая связь между температурой и формальдегидом (R=0,88, р=0,0002) и аммиаком (R=0,78, р=0,0026), обратная умерен­ная связь между скоростью ветра и аммиаком (R= – 0,697, р=0,0118) и формальдегидом (R= – 0,71, р=0,009).

Расчеты коэффициента самоочищения атмосферного воздуха показали, что в целом наблюдаются неблагоприят­ные условия для удаления загрязняющих веществ из атмосферного воздуха. В 2009-2010 гг отмечены неблагоприятные условия для удаления вредных веществ из атмосферного воздуха (Km < 0.8). В теплое время года в 2006 г. наблюдались крайне неблагоприятные условия для удаления вредных веществ из атмосферного воздуха (Km < 0,3), что связано с боль­шим количеством повторяемости дней со штилем и туманами. В 2007-2011 гг. в теплое время года наблюдались неблаго­приятные условия для удаления загрязняющих веществ из атмосферного воздуха (таблица).

Таблица — Значение коэффициента самоочищения атмосферного воздуха г. Гомеля 2006-2011 гг.

Выводы:

1. В последнее десятилетие наблюдалось увеличение количества дней в году с раздражающим типом погоды, в 2011 г. такая погода составляла одну треть всего времени. Клинически острой погоды в г Гомеле за указанный период не отмечалось. В 2011 г регистрировался острый тип погоды — наиболее опасный для здоровья населения.
2. Неблагоприятные метеорологические условия оказывают влияние на концентрацию загрязняющих веществ в атмосферном воздухе и степень их воздействия на организм человека. Комбинированное действие загрязняющих ве­ществ может сопровождаться эффектом синергизма и, следовательно, должно учитываться при решении задач эколого­гигиенического нормирования и охраны воздушной среды от химического загрязнения
3. Анализ изменений метеорологических параметров за 2006-2011 гг. показывает, что в г. Гомеле наметились небла­гоприятные с эколого-гигиенической позиции тенденции, а именно, снижение коэффициента, отражающего способность атмосферного воздуха города к самоочищению от загрязняющих веществ, особенно в теплое время года, что при уста­новившемся режиме выбросов вредных веществ может играть важную роль в формировании экологического состояния воздушного бассейна. В такой ситуации концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе даже ниже гигиени­ческих нормативов могут представлять опасность для здоровья населения.

Литература

1. Буцык, М.И. Изменения климата / М.И. Булык. — Л.: Гндрометеокздат, 1974. — С. 189-216.
2. Андронова, Т.И. Гелиометеотропные реакции здорового и больного человека/ Т.И. Андронова, Н.Р. Деряпа, А.П. Соломатин. — Л.: Медицина, 1982. — 248 с.
3. Ревич, Б А. О необходимости защиты здоровья населения от климатических изменений / Б.А. Ревич // Гигиена и санитария. — 2009. — № 5. — С.60-64.
4. Climate Change: Impacts, Adaptation and Vulnerabillity. Contribution of Working Group 11 to the Fourth Assessment Report of IPCC / M.L. Parry [et ai.]. — Cambridge, 2007.
5. Гудинова, Ж.В. Изменение климата н гигиеническая оценка метеоусловий в Омске и Омской области / Ж.В. Гудинова, И.С. Аки­мова, А.В. Клочихнна II Гигиена и санитария. — 2010. — № 6. — С. 18-20.
6. Измеров, Н.Ф., Ревич Б.А., Коренберг Э.И. /Медицина труда и пром. экол. — — № 4. — С. 1-6.
7. Обзор состояния загрязнения атмосферного воздуха в г. Гомеле за 2011 г. Оолгидрометеоиздат, 2012. — 33с.

Автор: М.Л. Чайковская
Источник: Здоровье и окружающая среда: сборник научных статей / М-во здравоохр. Респ. Беларусь; гл. ред. Г. Е. Косяченко. — Минск: РНМБ, 2013. — Вып. 23. — С. 247-250.