Cause-and-effect relationships between air pollution and health conditions in population

Cover Page

Abstract


Objectives – to reveal cause-and-effect relationships in the system "air pollution – morbidity of the population" in a large industrial city.

Material and methods. The dynamics of the pollutants concentration, such as formaldehyde and benzopyrene, through the period of 2015–2017 was analyzed in relation to the indicators of the morbidity of the respiratory system in the population of Samara. In particular, the study focused on the ratio of allergic rhinitis and asthma cases and the concentration of the formaldehyde and benzopyrene.

Results. The incidence of respiratory diseases and the general morbidity increased both among children (by 46.7%) and adults (by 11.4%). There was the causal correlation between the effect of benzopyrene on the development of allergic rhinitis and bronchial asthma in children
(r = 0.57 and r = 0.76) and in adults (r = 0.45 and r = 0.51) in Samara. The significant differences between the level of the pollutants and the frequency of the respiratory system diseases were registered in children and adults in different areas of Samara.

Discussion. As a result of the increase of the maximum allowable concentration (MAC) of formaldehyde in atmospheric air, this pollutant has now ceased to be a priority. The revealed negative correlations point to the absence of an adverse effect of formaldehyde on the development of allergic rhinitis and bronchial asthma in both children and adults in Samara.

Conclusion. According to the results of the study, the preventive measures aimed at reducing the impact of main air pollutants on the health of children and adults in Samara were suggested. Their implementation is possible by the immediate informing of the executive authorities to ensure they can make timely management decisions to improve the quality of the environment.


Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Охрана здоровья населения от неблагоприятного воздействия факторов окружающей среды и обеспечение санитарно-эпидемиологического благополучия населения относятся к числу приоритетных задач социально-экономического развития России. Современные условия жизни в крупных промышленных городах характеризуются высоким уровнем загрязнения окружающей среды выбросами поллютантов промышленными предприятиями и автотранспортом. Это вызывает ухудшение состояния объектов среды обитания и причиняет вред здоровью населения, формируя острые социальные и гигиенические проблемы, имеющие важное экономическое значение [1]. В настоящее время ведущая роль загрязнения воздушной среды как детерминанты риска здоровью населения является общепризнанной [2]. По данным государственного фонда социально-гигиенического мониторинга, в течение последних трех лет уровень загрязнения воздушной среды в некоторых регионах России в местах постоянного проживания значительного количества населения не соответствует санитарным требованиям. На территории городов в 11 субъектах Российской Федерации уровень загрязнения внешней воздушной среды значительно выше, чем в среднем по России [3]. По результатам исследований качества атмосферного воздуха российскими и зарубежными авторами была установлена закономерность между неудовлетворительным качеством среды обитания и увеличением летальности, а также патологий неинфекционной этиологии (острых и хронических заболеваний верхних дыхательных путей, сердечно-сосудистой системы, центральной нервной системы, органов кроветворения, метаболических расстройств, злокачественных новообразований) [4–8].

 ЦЕЛЬ

Установление причинно-следственных связей в системе «загрязнение атмосферного воздуха – заболеваемость населения» в крупном промышленном городе (на примере Самары).

 МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Материалом исследования послужили данные по контролю загрязнения атмосферного воздуха на стационарных постах в г. Самаре за период 2015–2017 гг., полученные из ФГБУ «Приволжское УГМС». Нами рассчитаны среднегодовые концентрации вредных примесей с ранжированием их в порядке превышения значений ПДКс.с. для последующего определения приоритетности, исходя из дополнительных критериев: класса опасности, величины стандартного индекса, вклада в общий уровень индекса загрязнения атмосферы.

Заболеваемость населения г. Самары оценивали по данным статистической отчетности по форме 12 «Сведения о числе заболеваний, зарегистрированных у больных, проживающих в районе обслуживания медицинской организации», предоставленной Самарским областным медицинским информационно-аналитическим центром (МИАЦ).

Статистическую обработку данных осуществляли с применением программ Microsoft Excel 2007 и Statistica 10 Enterprise 10.0.1011.6.

 РЕЗУЛЬТАТЫ

В г. Самаре в последнее время происходит сокращение количества стационарных постов по контролю загрязнения атмосферы: до 2015 года их было 15 (по 1–2 поста в каждом из девяти внутригородских районов), в 2015 году произошло закрытие постов № 8 и 13, в 2016 году – постов № 9 и 15. Связано это главным образом с оптимизацией сети Приволжского УГМС – структурно-функционального подразделения Росгидромета в Приволжском федеральном округе, выполняющего мониторинг качества атмосферного воздуха в городах ПФО. Другой причиной является улучшение состояния атмосферного воздуха, несмотря на рост промышленного производства и количества автотранспорта.

В течение 2015–2017 гг. отмечались незначительные превышения концентраций диоксида азота, формальдегида и бенз(а)пирена в пределах 1,1–1,5 ПДКс.с. Тенденция к улучшению индекса загрязнения атмосферы (ИЗА) положительная: отмечается стабильное снижение показателя на протяжении изучаемого периода в среднем на 17,6%. Достоверные различия в концентрациях приоритетных примесей (бенз(а)пирена и формальдегида) выявлены по трем внутригородским районам (Промышленному, Кировскому и Железнодорожному) при уровне статистической значимости p < 0,01.

Внутригородской район

Бенз(а)пирен

Формальдегид

Уровень статистической значимости

t-критерий Стьюдента

U-критерий Манна – Уитни

t-критерий Стьюдента

U-критерий Манна – Уитни

Промышленный

12,8746

8,2367

9,4589

7,6532

p < 0,01

Кировский

17,9732

12,2315

11,5479

9,9742

p < 0,01

Железнодорожный

15,4842

10,6532

13,7648

11,8563

p < 0,01

Таблица 1. Достоверность различий по концентрациям вредных веществ во внутригородских районах г. Самары по сравнению со среднегородскими за период 2015–2017 гг.

Table 1. The significant differences between the levels of the pollutants concentrations in several districts of Samara compared to the average city level for the period 2015–2017

Внутригородской район

Детское население

Взрослое население

Уровень статистической значимости

t-критерий Стьюдента

U-критерий Манна – Уитни

t-критерий Стьюдента

U-критерий Манна – Уитни

Промышленный

13,8754

11,7632

6,8702

5,7832

p < 0,01

Кировский

9,9876

7,1276

8,4712

7,8218

p < 0,01

Железнодорожный

10,8764

9,1398

14,9826

10,5821

p < 0,01

Таблица 2. Достоверность различий частоты аллергического ринита во внутригородских районах г. Самары по сравнению со среднегородскими за период 2015–2017 гг.

Table 2. The significant differences between the occurrence of allergic rhinitis in several districts of Samara compared to the average city level for the period 2015–2017

Внутригородской район

Детское население

Взрослое население

Уровень статистической значимости

t-критерий Стьюдента

U-критерий Манна – Уитни

t-критерий Стьюдента

U-критерий Манна – Уитни

Промышленный

8,9265

8,0436

12,6893

11,5789

p < 0,01

Кировский

11,3269

9,1723

14,6574

12,6582

p < 0,01

Железнодорожный

8,1258

7,9865

10,7823

8,6782

p < 0,01

Таблица 3. Достоверность различий по бронхиальной астме во внутригородских районах г. Самары по сравнению со среднегородскими за период 2015–2017 гг.

Table 3. The significant differences between the occurrences of bronchial asthma in several districts of Samara compared to the average city level for the period 2015–2017

Как видно из таблицы 1, концентрации бенз(а)пирена отличаются от среднегородских в Кировском районе, формальдегида – в Железнодорожном. Связано это прежде всего со средней повторяемостью ветра («розы ветров») в восточном и юго-западном направлениях, с которой установлена сильная корреляционная связь – 0,68 и 0,74 соответственно.

Заболеваемость детского и взрослого населения г. Самары достоверно различается по болезням органов дыхательной системы (таблицы 2, 3). За изучаемый период зарегистрировано 34 656 случаев бронхиальной астмы и 17 653 случая аллергического ринита среди детей до 18 лет. Больше всего случаев наблюдалось в Промышленном районе (48%), меньше всего – в Самарском районе (18%).

При проведении корреляционного анализа между значениями концентраций формальдегида и бенз(а)пирена и уровнями заболеваемости органов дыхания детского и взрослого населения г. Самары нами установлены причинно-следственные связи негативного воздействия факторов окружающей среды (загрязнение атмосферного воздуха) на здоровье населения (развитие болезней дыхательной системы). На графиках (рисунки 1–4) представлена трехлетняя динамика значений концентраций загрязняющих веществ и заболеваемости детского и взрослого населения г. Самары.

Сильные положительные корреляционные связи свидетельствуют о возможном факторе развития аллергического ринита и бронхиальной астмы как у детского, так и у взрослого населения от присутствия бенз(а)пирена в атмосферном воздухе. При этом отрицательные корреляционные связи по формальдегиду являются подтверждением того, что это вредное вещество не приводит к развитию аллергического ринита и бронхиальной астмы среди населения г. Самары.

 ОБСУЖДЕНИЕ

По данным исследований многих авторов [2, 5, 7, 9, 10], проблема загрязнения атмосферного воздуха среди всех объектов среды обитания в России имеет приоритетное значение. Уровни наиболее высокого загрязнения

Рисунок 1. Причинно-следственная связь между концентрацией бенз(а)пирена и заболеваемостью органов дыхания детского населения г. Самары.

Figure 1. The correlation between the concentration of benzopyrene and respiratory diseases in the child population of Samara.

Рисунок 2. Причинно-следственная связь между концентрацией формальдегида и заболеваемостью органов дыхания детского населения г. Самары.

Figure 2. The correlation between the concentration of formaldehyde and respiratory diseases in the child population of Samara.

Рисунок 3. Причинно-следственная связь между концентрацией бенз(а)пирена и заболеваемостью органов дыхания взрослого населения г. Самары.

Figure 3. The correlation between the concentration of benzopyrene and respiratory diseases in the adult population of Samara.

Рисунок 4. Причинно-следственная связь между концентрацией формальдегида и заболеваемостью органов дыхания взрослого населения г. Самары.

Figure 4. The correlation between the concentration of formaldehyde and respiratory diseases in the adult population of Samara.

Вредное химическое вещество

Заболеваемость детского населения

Заболеваемость взрослого населения

Аллергический ринит

Бронхиальная астма

Аллергический ринит

Бронхиальная астма

Бенз(а)пирен

0,57

0,76

0,45

0,51

Формальдегид

-0,86

-0,47

-0,65

-0,84

Таблица 4. Корреляционные связи между концентрациями вредных химических веществ и заболеваемостью органов дыхания детского и взрослого населения г. Самары за период 2015–2017 гг.

Table 4. The correlations between the concentration of pollutants and occurrence of respiratory diseases in the child and adult population of Samara in 2015–2017

атмосферного воздуха, согласно официальным статистическим данным за 2017 год, были зафиксированы в городах регионов Сибирского федерального округа.

Так, в Республике Хакасия, Красноярском крае, Забайкальском крае, Иркутской области и Республике Бурятия наблюдались высокие показатели загрязненности воздушной среды (более 5 ПДКс.с.) [3]. Основными причинами высокого загрязнения атмосферного воздуха стали выхлопы автотранспорта, а также металлургические, горно- и нефтедобывающие предприятия и предприятия тепловой энергетики, выбрасывающие в окружающую среду приоритетные поллютанты: пыль, бенз(а)пирен, формальдегид, азота диоксид, углерода оксид, серы диоксид.

Данные вещества по классификации ВОЗ относятся к наиболее распространенным и опасным загрязнителям окружающей среды, присутствие которых в атмосфере может приводить к развитию негативных эффектов со стороны наиболее чувствительных (восприимчивых) систем и органов. По результатам исследований, проводимых российскими и зарубежными авторами, получены аналогичные выводы по влиянию вредных химических веществ (в данном случае формальдегида и бенз(а)пирена) на возникновение заболеваний органов дыхательной системы [4, 11, 12].

В некоторых регионах РФ (г. Кемерово) проводился анализ уровня содержания бенз(а)пирена в атмосферном воздухе и онкологической заболеваемости населения города [13]. Источником поступления в атмосферный воздух канцерогенных веществ являлись предприятия угольной промышленности, а также теплоэнергетики. В данной работе показаны связи между развитием рака легкого и уровнем антропотехногенной нагрузки на окружающую среду [13]. Авторы прогнозируют рост заболеваемости населения раком легкого при нарастающем техногенном загрязнении воздушной среды.

Аналогичные результаты по определению причинно-следственных связей между загрязнением атмосферного воздуха и органами дыхательной системы, полученые различными авторами и нами, подтверждают необходимость разработки мероприятий по уменьшению антропотехногенной нагрузки на атмосферу крупных городов РФ.

 ВЫВОДЫ

  1. Установлена причинно-следственная связь влияния бенз(а)пирена на развитие аллергического ринита и бронхиальной астмы как у детского, так и у взрослого населения г. Самары.
  2. Выявлены достоверные различия как по загрязняющим веществам, так и по частоте заболеваний дыхательной системы детского и взрослого населения в различных районах г. Самары.
  3. Полученные отрицательные корреляционные связи являются подтверждением факта отсутствия неблагоприятного воздействия формальдегида на развитие аллергического ринита и бронхиальной астмы как у детского, так и у взрослого населения г. Самары.

About the authors

I. I. Berezin

Samara State Medical University

Email: artemsergeev1@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7559-2862

Russian Federation, Samara

PhD, Professor, Head of the Department of Hygiene

Yu. Yu. Eliseev

Saratov State Medical University named after V.I. Razumovsky

Email: artemsergeev1@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6507-476X

Russian Federation, Saratov

PhD, Professor, Head of the Department of Hygiene and Ecology

A. K. Sergeev

Samara State Medical University

Author for correspondence.
Email: artemsergeev1@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6630-5585

Russian Federation, Samara

assistant of the Department of Hygiene

References

Supplementary files

Supplementary Files Action
1.
Figure 1. The correlation between the concentration of benzopyrene and respiratory diseases in the child population of Samara.

Download (73KB) Indexing metadata
2.
Figure 2. The correlation between the concentration of formaldehyde and respiratory diseases in the child population of Samara.

Download (74KB) Indexing metadata
3.
Figure 3. The correlation between the concentration of benzopyrene and respiratory diseases in the adult population of Samara.

Download (74KB) Indexing metadata
4.
Figure 4. The correlation between the concentration of formaldehyde and respiratory diseases in the adult population of Samara.

Download (71KB) Indexing metadata

Statistics

Views

Abstract - 54

PDF (Russian) - 18

Cited-By


Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX

Dimensions

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2020 Berezin I.I., Eliseev Y.Y., Sergeev A.K.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies