1 Елфимова Т.А. 1 Єфімова Н.В. 1
1 ФГБНУ «Східно-Сибірський інститут медико-екологічних досліджень»
Мета дослідження - розробити та апробувати методику оцінки змін якості атмосферного повітря і захворюваності населення, які відбуваються під впливом емісій від масових лісових пожеж. У статті представлені розрахункові дані, що дають прогноз змін якості атмосферного повітря і здоров'я населення, що відбуваються під впливом емісій від лісових пожеж, які пройшли на території м Братська восени 2011 р За проведеними розрахунками встановлено, що за час горіння лісового горючого матеріалу на території г . Братськ в атмосферне повітря були виділені наступні поллютанти: оксид вуглецю - 2637 т, завислі речовини - 1290 т, РМ2,5 - 645 т, сажа - 206 т, ацетальдегід - 184 т. Розрахунок прогностичного коефіцієнта, що враховує площа пожежі, напрямок і швидкість вітру, відстань від вогнища лісової пожежі, коефіцієнт, що відображає обертаність населення за швидкою медичною допомогою, дозволяє очікувати приросту зверненнями населення за швидкою медичною допомогою з приводу хвороб органів дихання на 15-30% відносно фонових рівнів. Ретроспективний аналіз фактичних даних показав приріст зверненнями населення на 41-64%. Оперативна оцінка наслідків лісових пожеж представляється необхідним заходом, особливо коли лісові пожежі сягають масштабів надзвичайної ситуації, що вимагає оперативних рішень.
якість атмосферного повітря
ризики для здоров'я населення
звернення по швидкою медичною допомогою
лісові пожежі
1. Маленко О.О. Динаміка горимо лісів півдня Західного Сибіру / А.А. Маленко, А.А. Малиновських, А.С. Чиканов // Вісник Алтайського державного аграрного університету. - 2015. - № 6 (128). - С. 68-72.
2. Новиков С.М., Іваненко А.В., Волкова І.Ф. Оцінка збитку здоров'ю населення Москви від впливу зважених речовин в атмосферному повітрі / С. М. Новіков, А. В. Іваненко, І.Ф. Волкова, А.П. Корнієнко, Н.С. Скворцова // Гігієна і санітарія - 2009. - № 6. - С. 41-43.
3. Рукавишников В.С., Єфімова Н.В., Елфимова Т.А. Вивчення ризику здоров'ю при короткочасної інгаляційної експозиції в умовах лісових пожеж / В.С. Рукавишников, Н.В. Єфімова, Т.А. Елфимова // Гігієна і санітарія - 2013. - №1. - С. 50-52.
4. Рукавишников В.С., Елфимова Т.А., Єфімова Н.В., Забуга Г.А. Патент на винахід «Спосіб експрес-прогнозу зверненнями населення за швидкою медичною допомогою з приводу хвороб органів дихання в період масових пожеж соснових лісів» // Винаходи. Корисні моделі. Офіційний бюлетень федеральної служби з інтелектуальної власності, патентам і товарним знакам. - 2016. - № 9. - С. 1-8.
5. Ситнов С. А. Аналіз супутникових спостережень аерозольних оптичних характеристик і газових домішок атмосфери над центральною районом Російської Федерації в період аномально високих літніх температур і масових лісових пожеж 2010 г. / С. А. Ситнов // Оптика атмосфери і океану. - 2011. - Т. 24. № 7. - С. 572-581.
6. Тараненко Н.А., Дорогова В.Б., Количева І.В. Оцінка хімічного фактора при пожежах / Н.А. Тараненко, В.Б. Дорогова, І.В. Количева, В.А. Верзун // Гігієна і санітарія. - 2004. - № 1. - С. 37-39.
7. Dockery, D. Particles in our air. Concentrations and health effects / D. Dockery, A. Pope; ed. by R. Wilson, J. Spengler. - Boston, 1996. - P. 123-148.
На якість середовища проживання населення впливають не тільки фактори антропогенного походження, а й різного роду стихійні лиха. Лісові пожежі в Росії є одним з найбільш поширених небезпечних природних явищ, що стоять в одному ряду з такими стихійними лихами, як повінь, штормовий вітер, землетрус.
У Росії висока горимо лісів визначається переважанням в їх складі хвойних порід (75% лісового фонду) та сприятливими умовами для виникнення лісових пожеж. Поряд з високою горимо лісів в РФ, обумовленої їх породним складом, в останні десятиліття спостерігається стійка тенденція до збільшення кількості та інтенсивності лісових пожеж, тривалості пожежонебезпечних сезонів. Недавні дослідження динаміки лісових пожеж на півдні Сибіру за період з 1950 по 2014 рр. показали, що на даних лісових територіях горимо має тенденцію до збільшення. У великій мірі це пов'язано з посиленням впливу антропогенного чинника і встановленням посушливих періодів, що призводять до зростання пожежної небезпеки [1].
Підвищена горимо не тільки є небезпекою для існування самих лісових екосистем, а й стає причиною серйозних екологічних наслідків, до числа яких відноситься перш за все зміна якості атмосферного повітря [5]. Дослідженнями показано, що при забрудненні атмосферного повітря на сельбищних територіях відбувається погіршення здоров'я населення [2, 3]. У дослідженнях С.М. Новикова, О.В. Іваненко та інших з оцінки збитків здоров'ю населення м Москва від впливу зважених речовин було показано, що при середньорічній концентрації дрібнодисперсних фракцій зважених речовин (РМ2,5) 0,0252 мг / м3 загальна смертність, пов'язана з концентрацією дрібнодисперсних частинок, була зафіксована на рівні 219 випадків на 100 тис. населення, що оцінювалося в 134 495 недожітих років. У дослідженнях Н.А. Тараненко, В.Б. Дорогова та інших [6] за оцінкою хімічного фактора при пожежах показано, що пожежники, які перебувають в осередку пожежі, піддаються впливу значної дози комплексу токсичних речовин, і при тривалій роботі на пожежах без засобів індивідуального захисту можуть виникнути отруєння, подразнення верхніх дихальних шляхів, порушення серцевої діяльності.
Мета дослідження - розробити та апробувати методику оцінки змін якості атмосферного повітря і показників здоров'я населення, які відбуваються під впливом емісій від масових лісових пожеж.
матеріали та методи
Іркутська область відноситься до числа найбільш пожежонебезпечних територій Російської Федерації. Федеральним агентством лісового господарства для досліджень були представлені дані про лісові пожежі, які пройшли на території Іркутської області за одинадцятирічний період (2003-2011 рр.). В ході роботи була дана гігієнічна оцінка якості атмосферного повітря і оцінка ризиків втрат здоров'я населення в період впливу емісій від лісових пожеж розрахунковими способами. Дослідження проведено на прикладі лісових пожеж, які пройшли на території міста Братська (Іркутська область) і його передмість восени 2011 р
Для визначення мас і концентрацій полютантів, що виділилися при горінні лісового матеріалу, були використані дані Федерального агентства лісового господарства про лісові пожежі, які пройшли на території Іркутської області в період з 2003 по 2011 рр. і території Братського району (Падунском лісництво і міське лісництво р Братськ) в період з 17 вересня по 6 жовтня 2011 р Дані про лісові пожежі включали в себе інформацію про площу загоряння, тривалості горіння, вигляді пожежі.
Оцінка впливу речовин, що виділилися при горінні, на якість атмосферного повітря проводилась в два етапи. На першому етапі був проведений розрахунок підсумкової маси речовин, що виділилися від лісових пожеж. Маси речовин визначали за «Методикою визначення та розрахунку викидів забруднюючих речовин від лісових пожеж», що включає: площа лісових пожеж (га), коефіцієнт повноти згоряння, коефіцієнт емісії, запас пального матеріалу (кг / м2). Другий етап включав розрахунок концентрацій забруднюючих речовин і побудова карт розсіювання. Концентрації шкідливих речовин визначалися на основі розрахункових даних про маси виділилися речовин за допомогою програми УПРЗА «Еколог - 3.0» (ОНД-86). В ході визначення концентрацій полютантів вогнища лісових пожеж були прийняті за неорганізовані майданні джерела викиду речовин.
Оцінка можливих несприятливих ефектів на здоров'я населення також проводилася в два етапи. Перший етап включав оцінку ризику для здоров'я населення за коефіцієнтами (HQ) і індексам (HI) небезпеки відповідно до «Керівництва з оцінки ризику для здоров'я населення при впливі хімічних речовин, що забруднюють навколишнє середовище». При розрахунку HQ сажі використана референтна концентрація хронічного впливу, так як для даної речовини референтна концентрація гострого впливу не визначена. Другий етап супроводжувався прогнозом рівнів зверненнями населення за швидкою медичною допомогою (СМП) з приводу хвороб органів дихання (БОД). На даному етапі було застосовано метод експрес-прогнозу зверненнями населення за СМП в період масових лісових пожеж [4]. Був обчислений прогностичний індекс (Z), за яким в залежності від його величини визначено можливий приріст зверненнями за СМП. Так, якщо розрахований індекс Z входить в інтервал від 1 до 50, то можливий приріст зверненнями населення з приводу хвороб органів дихання (БОД) за швидкою медичною допомогою складе 15-30% щодо фонового рівня зверненнями; якщо Z буде рівним 51-100, то приріст складе 31-70%; якщо Z увійде в інтервал 101-180, то приріст зверненнями щодо фонового рівня складе 71-110%; якщо Z буде дорівнює 181-300, приріст складе 111-200%; якщо Z складе значення більше 300, то очікуваний приріст зверненнями складе більше 200%. При розрахунку Z використовувалися дані про площі пожежі, коефіцієнт відхилення вітру від осі «осередок лісової пожежі - селитебная зона», відстань від вогнища пожежі до сельбищної зони, швидкість вітру, коефіцієнт, що враховує обертаність населення за медичною допомогою. Оскільки дитяче населення є найбільш екосенсітівной групою населення, розрахунок індексу Z орієнтований на прогноз зміни рівня зверненнями серед осіб у віці 0-18 років.
На закінчення отримані розрахункові дані порівнювалися з результатами «натурних» досліджень, проведених у м Братськ в цей же пожежонебезпечний період 2011 р .: розрахункові концентрації забруднюючих речовин порівнювалися з даними моніторингу за станом атмосферного повітря; прогноз втрат здоров'я населення - з результатами аналізу втрат здоров'я населення м Братська в «критичний період» лісових пожеж із застосуванням середнього квадратичного відхилення (σ).
результати
За аналізований період в Іркутській області лісові пожежі пошкоджували від 7214 до 194 000 га лісових територій. В середньому щорічно в даний період лісовими пожежами була охоплена площа в 61 000 га. Щорічно в результаті лісових пожеж в атмосферне повітря Іркутської області виділялися оксид вуглецю - 11 230 т, оксид азоту - 33,6 т, сажа - 915 т, завислі речовини - 4 575 т.
Одним з найбільш пожежонебезпечних періодів був 2011 р цей рік в Іркутській області лісові пожежі покрили площу в 142 000 га. Найтриваліший і масовий лісова пожежа (МЛП) зафіксований в Братському районі в м Братськ (з 17 вересня по 6 жовтня 2011 року), в результаті чого на даній території з 30 вересня був введений режим надзвичайної ситуації. У розглянутий період було зареєстровано 99 МЛП на загальній площі 6 928 га, які торкнулися землі як лісового, так і міського фонду. Площа горіння лісових земель склала 73,3% від загальної площі, пройденої лісовими пожежами, на НЕ лісових землях - 18,7%, міських лісів - 7,9%. За проведеними розрахунками встановлено, що за час горіння лісового горючого матеріалу (ЛГМ) на території Братського району та м Братськ в атмосферне повітря були виділені наступні поллютанти: оксид вуглецю - 2 637, завислі речовини - 1 290, РМ2,5 - 645 т, сажа - 206, ацетальдегід - 184 т.
Оскільки період підвищеної горимости лісових територій тривав 20 днів і площі вогнищ лісових пожеж коливалися від 10 га до тисяч гектарів, був детально розглянутий модельний випадок лісової пожежі на території м Братськ з двома вогнищами площею по 24 га і тривалістю горіння 1 добу. Перший осередок ЛП розташовувався на території Центрального району, на землях міської лісництва. Другий осередок розташовувався на території лісового фонду Падунском лісництва (малюнок).
Розташування осередків лісової пожежі на території м Братська
В результаті горіння лісової рослинності у відповідному регіоні в атмосферне повітря були виділені такі забруднюючі речовини: ацетальдегід - 0,6, завислі речовини - 4,5, оксид вуглецю - 9,1, зважені частинки, з розмірами менше 2,5 мкм (РМ2, 5) - 2,2, сажа - 0,7 т. Отримані підсумкові маси речовин дозволили встановити потужність джерела, розрахувати концентрації і побудувати карти розсіювання речовин. У зоні вогнища лісової пожежі концентрації були максимальними, в середньому кратності перевищення ПДКм.р. становили: ацетальдегід - 80,3 ± 10,7, РМ2,5 - 15,2 ± 1,8, завислі речовини - 9,7 ± 1,2, сажа - 5,1 ± 0,6, оксид вуглецю - 1, 9 ± 0,24 разів. Максимальні перевищення ПДКм.р в зоні вогнища досягали наступних величин: ацетальдегід - 327, РМ2,5 - 54, завислі речовини - 34, сажа - 18, оксид вуглецю - 7 разів.
Селітебні території Центрального району і п. Гідробудівельник, що знаходяться на відстані 3-17 км від вогнищ лісових пожеж, увійшли в експоновану зону з підвищеним вмістом полютантів. Середнє значення кратності перевищення ПДКм.р. в експонованої зоні становило від 0,17 до 6,6 раз. Максимальні перевищення досягали: ацетальдегіду - 159, РМ2,5 - 35, зважених речовин - 22, сажі - 11, оксиду вуглецю - 4 рази (табл. 1). Щодо зони вогнища лісової пожежі на сельбищних територіях зміст поллютантов в атмосферному повітрі знизилося в 11-12 разів.
Таблиця 1
Концентрації забруднюючих речовин в атмосферному повітрі, що виділилися від лісової пожежі, на експонованої території м Братськ
речовина
Концентрація речовини, мг / м3
Кратність перевищення ПДКм.р.
Середнє значення
Максимальне значення
Середнє значення
Максимальне значення
ацетальдегід
0,1 ± 0,005
1,6
6,6 ± 0,5
159
РМ2,5
0,2 ± 0,02
5,7
1,3 ± 0,1
35,6
Зважені речовини
0,4 ± 0,03
11,4
0,8 ± 0,07
22,8
сажа
0,1 ± 0,006
1,7
0,4 ± 0,04
11,9
Оксид вуглецю
0,8 ± 0,07
23,3
0,17 ± 0,01
4,6
Речовиною, що характеризується найбільшими концентраціями, за розрахунковими даними був ацетальдегід. В силу своїх фізико-хімічних властивостей ацетальдегід розподілився від вогнищ лісових пожеж більш ніж на 20 км. Зважені речовини та РМ2,5 розсіювалися в підвищених концентраціях в радіусі 5-10 км. Доведено, що зважені речовини і особливо їх дрібнодисперсні фракції негативно впливають на респіраторну систему [2, 7].
Для визначення відповідності проведених розрахунків концентрацій полютантів були проаналізовані результати вимірів на постах гідрометеорологічної служби (ДМС) м Братська. У період з 30 вересня по 6 жовтня 2011 року в місті був оголошений режим надзвичайної ситуації у зв'язку з горінням лісових матеріалів, і на постах ГМС основна увага була приділена визначенню змісту в атмосферному повітрі оксиду вуглецю. За результатами інструментальних замірів встановлено, що концентрація оксиду вуглецю перевищувала максимально разову ГДК в 5 разів в Центральному районі; в 1,2 - в гідробудівники. Отримані нами по розрахунковим точкам перевищення ПДКм.р. оксиду вуглецю в експонованої зоні знаходилися в межах: Центральний район 0,9-4,6, п. Гідробудівельник 0,7-4,0.
Оцінка потенційного ризику для здоров'я населення при впливі хімічних речовин свідчить, що в зоні вогнища лісової пожежі коефіцієнти небезпеки знаходилися в діапазоні від 0,4 до 37. У експонованої зоні на території житлової забудови міста коефіцієнти небезпеки були менше в десятки разів, але тим не менше перевищували 1, що свідчило про підвищений ризик для здоров'я населення м Братськ (табл. 2).
Таблиця 2
Середні коефіцієнти небезпеки (HQAc) і общетоксические індекси небезпеки (HIAc) в період лісової пожежі в м Братськ
речовини
HQAc
Зона вогнища лісової пожежі
Зона підвищеного вмісту полютантів
ацетальдегід
6,9 ± 0,9
0,61 ± 0,06
РМ2,5
37,4 ± 4,6
3,3 ± 0,3
Зважені речовини
16,2 ± 2,0
1,4 ± 0,1
сажа
15,3 ± 1,9
1,4 ± 0,1
Оксид вуглецю
0,4 ± 0,05
0,04 ± 0,003
HI загальнотоксичну
76,2 ± 8,4
6,7 ± 0,6
Результати проведених розрахунків очікуваних рівнів зверненнями населення за швидкою медичною допомогою з приводу БОД в період лісових пожеж показали ймовірність збільшення захворюваності населення. Прогнозний коефіцієнт Z розрахований для трьох варіантів метеорологічних умов: штиль, швидкість вітру 4 м / с, швидкість вітру 2 м / с. Отримані значення Z на території Центрального району коливалися в межах значень 12,8-34,2, на території п. Гідробудівельник - 3,4-38,9. Прогнозний коефіцієнт для обох призначених для забудови територій м Братська дозволяє очікувати приросту зверненнями населення за швидкою медичною допомогою з приводу БОД на 15-30% відносно початкових рівнів.
Отриманий прогноз БУВ порівняній з результатами ретроспективного АНАЛІЗУ рівнів Звернення населення м Братського в период масових лісовіх пожеж 2011 р встановлен, что в период МЛП на территории Центрального району состоялся Приріст Звернення за СМП на 41% относительно фонових рівнів, на территории п. Гідробудівельнік на 64% . Прогнозний рівень приросту Звернення немного нижчих реальних рівнів Звернення за СМП, но НЕ виходе за Межі ± 1,5 σ. Наші результати відображають негативні ефекти, характерні при впливі на людину хімічних речовин, що утворилися при МЛП, що збігається з даними досліджень, виконаних на інших територіях [2, 3].
Таким чином, запропонований методичний підхід, що включає розрахункові методи оцінки забруднення атмосферного повітря і захворюваності населення в період масових лісових пожеж, при порівнянні з реальними даними показав достатню точність прогнозних результатів і може бути використаний при експрес-оцінці в період надзвичайних ситуацій для оптимізації діяльності органів практичного охорони здоров'я.
бібліографічна посилання
Елфимова Т.А., Єфімова Н.В. Апробація МЕТОДИКИ ОПЕРАТИВНОЇ ОЦІНКИ НАСЛІДКІВ ЛІСОВИХ ПОЖЕЖ ДЛЯ ЗДОРОВ'Я експонувалися НАСЕЛЕННЯ // Сучасні проблеми науки та освіти. - 2016. - № 6.;
URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=25634 (дата звернення: 29.06.2019).
Пропонуємо вашій увазі журнали, что видають у видавництві «Академія природознавства»
(Високий імпакт-фактор РИНЦ, тематика журналів охоплює всі наукові напрямки)
Ru/ru/article/view?
