Проблема загрязнения воздуха стала постоянной с тех пор, как 300 лет назад началась индустриальная революция. Четыре главных фактора усилили загрязнение воздуха: рост индустриализации, рост транспортной активности, ускоренное экономическое развитие и более высокие уровни потребления энергии. Имеющаяся информация показывает, что нормы ВОЗ для основных загрязнителей воздуха постоянно превышаются во многих крупных городах. Хотя во многих развитых странах за последние два десятилетия достигнут прогресс в предотвращении проблем промышленного загрязнения воздуха, качество воздуха (особенно в крупных городах развивающихся стран) ухудшается. Главным образом это касается вредных воздействий на здоровье загрязнителей атмосферного воздуха во многих городских зонах, где уровни загрязнения достаточно высоки, чтобы внести свой вклад в увеличение смертности и заболеваемости, развитие легочной недостаточности, сердечно-сосудистые, неврологические и социальные последствия (Romieu, Weizenfeld and Finkelman 1990; WHO/UNEP 1992). Загрязнение воздуха помещений бытовыми продуктами сгорания также является основной проблемой в развивающихся странах (WHO 1992b), но это не включено в данный обзор, который рассматривает только источники, распространение и последствия загрязнения воздуха вне помещений и включает в себя исследование заболеваемости, связанной с загрязнением воздуха в Мехико.
Источники загрязнителей воздуха Наиболее распространенные загрязнители окружающей среды в городах - это двуокись серы , взвешенные частицы, оксиды азота (и , вместе называемые ), озон , окись углерода (CO) и свинец (Pb). Сжигание полезных ископаемых ведет к высвобождению , и взвешенных частиц, в состав которых входят аэрозоли сульфатов и нитратов, образовавшиеся в атмосфере вследствие превращения газа в частицы. Автомашины, использующие бензин в качестве топлива, являются главными источниками , CO и Pb, тогда как дизельные машины высвобождают значительные количества взвешенных частиц, и . Озон, фотохимический окислитель и основная составляющая часть фотохимического смога, не высвобождается прямо из источников сгорания, но он образуется в нижних слоях атмосферы из и летучих органических соединений в присутствии солнечного света (UNEP 1991b). В табл. 53.3 представлены основные источники загрязнителей атмосферного воздуха.
Таблица 53.3 Основные источники загрязнителей воздуха вне помещений
Загрязнители Источники Оксиды серы Сгорание угля и нефти, места выплавки руды Взвешенные частицы Продукты сгорания (топлива, биомассы), табачный дым Оксиды азота Сгорание топлива и газа Окись углерода Неполное сгорание бензина и газа Озон Фотохимическая реакция Свинец Сгорание бензина, сгорание угля, производство батарей, кабеля, припоя, краски Органические вещества Нефтехимические растворители, испарение несгоревшего топлива
Распространение и перенос загрязнителей воздуха Два основных фактора, влияющие на распространение и перенос выбросов загрязнителей воздуха,-это метеорология (включая влияния микроклимата, такие как "тепловые островки") и топография по отношению к распределению населения. Многие города окружены горами, которые могут создавать препятствия движению ветра, мешая распространению загрязнения и скапливая загрязнение внутри города. Тепловая инверсия вносит вклад в проблему распространения взвешенных частиц в местах с умеренным и холодным климатом. В нормальных условиях распространения, горячие газы-загрязнители поднимаются вверх, вступая в контакт с более холодными воздушными массами с повышением высоты. Однако при определенных обстоятельствах температура может увеличиваться с увеличением высоты, и формируется инверсионный слой, скапливая загрязнители вблизи источника выбросов и задерживая их диффузию. Крупномасштабное распространение загрязнения воздуха из крупных городских зон может оказывать воздействие, проявляющееся как в рамках страны, так и в рамках региона. Оксиды азота и серы могут вносить свой вклад в кислотные осадки на больших расстояниях от источника выбросов. Концентрации озона часто увеличиваются по направлению ветра от городских зон из-за того, что задержка по времени вносит свой вклад в фотохимические процессы (UNEP 1991b).
Воздействие загрязнителей воздуха на здоровье Загрязнители и их производные могут вызывать неблагоприятные последствия, взаимодействуя между собой и вызывая повреждения молекул, играющих ключевую роль в биохимических или физиологических процессах в организме человека. Три фактора влияют на риск токсического повреждения этими веществами: их химические и физические свойства, доза материала, полученная участками ткани, особо подверженными воздействию, и реакция этих участков на вещество. Неблагоприятные воздействия загрязнителей воздуха на здоровье могут также различаться среди групп населения: дети и пожилые люди могут быть особенно чувствительны к вредным воздействиям. Астматики или страдающие другими заболеваниями органов дыхания или сердечно-сосудистой системы, подвергаясь влиянию загрязнения воздуха, могут испытывать симптомы ухудшения (WHO 1987).
Двуокись серы и взвешенные частицы В течение первой половины двадцатого века случаи выраженного застоя вредного воздуха явились результатом повышенной смертности в местах, где сжигание твердого топлива приводило к высоким уровням и взвешенных частиц в воздухе. Исследования долговременных воздействий на здоровье также соотносили среднегодовые концентрации и взвешенных частиц с заболеваемостью и смертностью. Современные эпидемиологические исследования выдвинули предположение о неблагоприятном воздействии уровня вдыхаемых взвешенных частиц при относительно низких концентрациях (не превышающих стандартные нормы) и показали зависимость "доза-эффект" между воздействием и заболеваемостью и смертностью, связанной с органами дыхания (Dockery and Pope 1994; Pope, Bates and Razienne 1995; Bascom et al. 1996), см. табл. 53.4.
Оксиды азота Некоторые эпидемиологические исследования сообщают о вредном воздействии на здоровье, вызывающем рост заболеваемости респираторными инфекциями, усиление их тяжести и симптоматики, особенно при долговременном воздействии. Также было описано ухудшение клинического состояния больных астмой, хроническим загрязнением легких и другими хроническими заболеваниями органов дыхания. Однако в других работах исследователи не наблюдали неблагоприятных воздействий на дыхательные функции (WHO/ECOTOX 1992; Bascom et al. 1996).
Фотохимические окислители и озон Воздействия на здоровье фотохимических окислителей не может быть отнесено только к собственно окислителям, так как фотохимический смог обычно состоит из , , кислотных, сульфатных и других реактивных агентов. Эти загрязнители могут аддитивно влиять на здоровье человека, но из них оказался наиболее биологически активным . Воздействия озона на здоровье включают ухудшение легочной функции (включая уменьшение проходимости легких, уменьшение количества вдыхаемого воздуха и уменьшение объема легких) из-за сужения воздушных путей, ряд дыхательных симптомов (кашель, хрипы, учащение дыхания, боли в груди), раздражение слизистых оболочек глаз, носа и горла и нарушение деятельности (что было продемонстрировано на выполнении физических упражнений) из-за меньшей доступности кислорода (WHO/ECOTOX 1992). Табл. 53.5 суммирует основные острые воздействия озона на здоровье (WHO 1990a, 1995). Эпидемиологические исследования установили зависимость "доза-эффект" между воздействием увеличения уровня озона в воздухе и тяжестью дыхательных симптомов и ухудшением дыхательных функций (Bascom et al. 1996).
Таблица 53.5 Результаты воздействия на здоровье, связанные с изменениями концентрации озона в окружающей среде по данным эпидемиологических исследований
Результат воздействия на здоровье
Изменения средней концентрации озона за 1 час
Изменения средней концентрации озона за 8 часов
Ужесточение симптоматики среди здоровых детей и взрослых, или астматическая реакция здоровых
25%-ное усиление
200
100
50%-ное усиление
400
200
100%-ное усиление
800
300
Увеличение количества обращений на прием в больницу по причинам, связанным с органами
5%
30
25
10%
60
50
20%
120
100
высокой степени корреляции между средними концентрациями озона за 1 час и за 8 ч, уменьшение опасности для здоровья, связанной с уменьшением уровня озона за 1 час или за 8 часов должно быть почти одинаковым.
Окись углерода Основное воздействие CO - уменьшение транспорта кислорода к тканям из-за образования карбоксигемоглобина (COHb). С увеличением уровня COHb в крови могут наблюдаться следующие воздействия на здоровье: сердечно-сосудистые эффекты у больных стенокардией (3-5%); ухудшение внимания (>5%); головная боль и головокружение (10%); фибринолиз и смерть (WHO 1987).
Свинец Свинец в основном воздействует на биосинтез гема, но также может воздействовать на нервную систему и другие системы, например, на сердечно-сосудистую систему (кровяное давление). Подростки и дети младше 5 лет особенно чувствительны к воздействию свинца, потому что он оказывает воздействие на развитие нервной системы при уровнях свинца в крови, близких к 10 мкг/дл (CDC 1991).
Несколько эпидемиологических исследований изучили воздействия загрязнения воздуха, особенно озона, на здоровье населения г. Мехико. Экологические исследования показали увеличение смертности, связанной с воздействием мельчайших взвешенных частиц (Borja-Arburto et al. 1995), рост числа пропусков школьных занятий из-за болезней органов дыхания (Romieu et al. 1992) и ухудшение легочной функции при острых и подострых воздействиях (Castillejos et al. 1992, 1995). Исследования, проводимые на детях-астматиках, показали усиление дыхательных симптомов и уменьшение максимальной проходимости легких во время выдоха после воздействия озона (Romieu et al. 1994) и мельчайших взвешенных частиц (Romieu et al., in press). Хотя кажется ясным, что острое воздействие озона и взвешенных частиц вызывает неблагоприятные последствия для здоровья у населения Мехико, необходимо оценить отдаленные последствия такого воздействия, особенно учитывая высокие уровни фотохимических окислителей, наблюдаемые в Мехико, и неэффективность мер защиты .
Исследования заболеваемости: загрязнение воздуха в Мехико
Метрополис Мехико-сити (ММС) расположен в бухте Мексиканского залива на высоте в среднем 2240 м. Площадь бухты - 2500 кв. м, она окружена горами, две из которых имеют высоту более 5000 м. Общее население Мехико оценивалось в 1990 г. как 17 млн. чел. Из-за географических особенностей и легких ветров вентиляция города слабая, часты тепловые инверсии, особенно зимой. Более 30000 промышленных производств в ММС и 3 млн. ежедневно циркулирующих автомашин охватывает 44% общего потребления энергии. С 1986 г. проводится мониторинг загрязнения воздуха, включая ,, CO, , взвешенные частицы и углеводороды (кроме метана). Основные проблемы загрязнения воздуха относятся к озону, особенно в юго-западной части города (Romieu et al. 1991). В 1992 г. мексиканская норма для озона (часовой максимум 110 молекул) была превышена в юго-западной части города на протяжении более чем 1000 часов регистрации и достигала максимума 400 молекул. Уровни взвешенных частиц высоки в северо-восточной части города, вблизи индустриального парка. В 1992 г. среднегодовая концентрация вдыхаемых взвешенных частиц составила 140 . С 1990 г. правительством были введены важные меры по защите воздуха от загрязнения, включая программу, запрещающую использование некоторых машин один день в неделю, в зависимости от окончания номера на машине, закрытие очистительного завода в Мехико-сити - одного из наиболее сильных загрязнителей воздуха - и внедрение топлива без свинцовых добавок. Эти меры привели к снижению в воздухе концентрации различных загрязнителей, главным образом, , взвешенных частиц, , CO и свинца. Однако уровень озона остается одной из главных проблем (см. рис. 53.4, рис. 53.5 и рис. 53.6).
, взвешенные частицы, оксиды азота (
и 
, вместе называемые 
), озон 
, окись углерода (CO) и свинец (Pb). Сжигание полезных ископаемых ведет к высвобождению 
, 
и взвешенных частиц, в состав которых входят аэрозоли сульфатов и нитратов, образовавшиеся в атмосфере вследствие превращения газа в частицы. Автомашины, использующие бензин в качестве топлива, являются главными источниками 
, CO и Pb, тогда как дизельные машины высвобождают значительные количества взвешенных частиц, 
и 
. Озон, фотохимический окислитель и основная составляющая часть фотохимического смога, не высвобождается прямо из источников сгорания, но он образуется в нижних слоях атмосферы из 
и летучих органических соединений в присутствии солнечного света (UNEP 1991b). В табл. 53.3 представлены основные источники загрязнителей атмосферного воздуха.
и взвешенных частиц в воздухе. Исследования долговременных воздействий на здоровье также соотносили среднегодовые концентрации 
и взвешенных частиц с заболеваемостью и смертностью. Современные эпидемиологические исследования выдвинули предположение о неблагоприятном воздействии уровня вдыхаемых взвешенных частиц 
при относительно низких концентрациях (не превышающих стандартные нормы) и показали зависимость "доза-эффект" между воздействием 
и заболеваемостью и смертностью, связанной с органами дыхания (Dockery and Pope 1994; Pope, Bates and Razienne 1995; Bascom et al. 1996), см. табл. 53.4.
и различными показателями
на 10 
на здоровье, вызывающем рост заболеваемости респираторными инфекциями, усиление их тяжести и симптоматики, особенно при долговременном воздействии. Также было описано ухудшение клинического состояния больных астмой, хроническим загрязнением легких и другими хроническими заболеваниями органов дыхания. Однако в других работах исследователи не наблюдали неблагоприятных воздействий 
на дыхательные функции (WHO/ECOTOX 1992; Bascom et al. 1996).
, 
, кислотных, сульфатных и других реактивных агентов. Эти загрязнители могут аддитивно влиять на здоровье человека, но из них 
оказался наиболее биологически активным . Воздействия озона на здоровье включают ухудшение легочной функции (включая уменьшение проходимости легких, уменьшение количества вдыхаемого воздуха и уменьшение объема легких) из-за сужения воздушных путей, ряд дыхательных симптомов (кашель, хрипы, учащение дыхания, боли в груди), раздражение слизистых оболочек глаз, носа и горла и нарушение деятельности (что было продемонстрировано на выполнении физических упражнений) из-за меньшей доступности кислорода (WHO/ECOTOX 1992). Табл. 53.5 суммирует основные острые воздействия озона на здоровье (WHO 1990a, 1995). Эпидемиологические исследования установили зависимость "доза-эффект" между воздействием увеличения уровня озона в воздухе и тяжестью дыхательных симптомов и ухудшением дыхательных функций (Bascom et al. 1996).
высокой степени корреляции между средними концентрациями озона за 1 час и за 8 ч, уменьшение опасности для здоровья, связанной с уменьшением уровня озона за 1 час или за 8 часов должно быть почти одинаковым.
10%); фибринолиз и смерть (WHO 1987).
,
, CO, 
, взвешенные частицы и углеводороды (кроме метана). Основные проблемы загрязнения воздуха относятся к озону, особенно в юго-западной части города (Romieu et al. 1991). В 1992 г. мексиканская норма для озона (часовой максимум 110 
молекул) была превышена в юго-западной части города на протяжении более чем 1000 часов регистрации и достигала максимума 400 
молекул. Уровни взвешенных частиц высоки в северо-восточной части города, вблизи индустриального парка. В 1992 г. среднегодовая концентрация вдыхаемых взвешенных частиц 
составила 140 
. С 1990 г. правительством были введены важные меры по защите воздуха от загрязнения, включая программу, запрещающую использование некоторых машин один день в неделю, в зависимости от окончания номера на машине, закрытие очистительного завода в Мехико-сити - одного из наиболее сильных загрязнителей воздуха - и внедрение топлива без свинцовых добавок. Эти меры привели к снижению в воздухе концентрации различных загрязнителей, главным образом, 
, взвешенных частиц, 
, CO и свинца. Однако уровень озона остается одной из главных проблем (см. рис. 53.4, рис. 53.5 и рис. 53.6).
в воздухе в двух зонах Мехико, 1988-1993
