СПОСОБ ОЦЕНКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Российский патент 2000 года по МПК G01N33/00 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в экологии и гигиене для повышения объективности оценки экологического состояния окружающей среды и санитарно-эпидемиологического надзора.

Проблема влияния факторов окружающей среды на состояние здоровья населения приобретает все большую актуальность в связи с увеличением степени загрязнения, ростом хронизации болезней. Анализ экологической ситуации последних лет в России показал, что, несмотря на спад производства, загрязнение окружающей среды остается высоким. Индустриализация городов и химизация сельского хозяйства ведут к постоянному увеличению в окружающей атмосферной среде и почве высокотоксичных веществ.

В современных условиях экологическое воздействие на человека обусловлено не одним, двумя факторами, а характеризуется комбинированным влиянием на организм комплекса неблагоприятных факторов. Необходимо принимать во внимание, что высокий уровень загрязнения окружающей среды является фактором риска по формированию хронических заболеваний у детей и взрослых.

Одной из актуальных проблем современной экологии и гигиены является поиск способов оценки экологического состояния окружающей среды.

Аналогами заявляемого способа являются оценка загрязнения атмосферного воздуха по суммарному показателю загрязнения атмосферы (1), по уровню загрязнения почв металлами (2).

К. А. Буштуева с соавт. (1985) [1] предложила оценивать загрязнение атмосферного воздуха по суммарному показателю загрязнения атмосферы (K_сум), который рассчитывается по формуле

где K_сум - суммарный показатель загрязнения атмосферного воздуха;
C₁ ^м и C_n ^м - концентрации отдельных загрязнителей, присутствующих в атмосферном воздухе, мг/м³;
ПДК_c1 и ПДК_cn - нормируемые предельно допустимые концентрации содержащихся в воздухе веществ, мг/м³;
N - коэффициент, величина которого зависит от класса опасности вещества
Описанный способ гигиенической оценки учитывает влияние на организм человека вредных веществ, содержащихся только в атмосферном воздухе, и не определяет степень этого влияния.

А.Н.Поляков с соавт.(1997) [2] применения в качестве индикатора загрязнения атмосферного воздуха уровень загрязнения почв металлами. Гигиеническая оценка влияния веществ определяется по формуле

где Z_c - суммарный показатель загрязнения атмосферного воздуха;
K_c - коэффициент концентрации, рассчитываемый как отношение содержания элемента в пробе к его среднему фоновому содержанию, мг/м³;
n - число учитываемых элементов.

Авторы выделили и уровни шкалы опасности загрязнения атмосферного воздуха: допустимый (Z_с до 16 ед. ), умеренно опасный (Z_с = 16 - 32 ед.), опасный (Z_с = 32 -128 ед.) и чрезвычайно опасный (Z_с > 128 ед.).

Указанный способ не учитывает сочетанное воздействие на человека других вредных факторов, в связи с чем не представляется возможным получить объективную картину степени загрязнения среды.

Прототипом заявляемого способа явилась гигиеническая оценка окружающей среды для выявления зон экологического неблагополучия, проведенная С.Н. Малыхиным (1998) [3].

Автор рассчитывал гигиенический ранг территорий с раздельным количественным учетом суммарных коэффициентов загрязнения атмосферного воздуха, питьевой воды, почвы, показателей здоровья.

Неблагоприятное воздействие антропогенных химических веществ, выбрасываемых в атмосферу, оценивалось путем расчета предиктивного риска, для чего использовался так называемый биологический эквивалент выбросов в атмосферу (БЭВ). Величина БЭВ измеряется в условных единицах, рассчитываемых для отдельных химических веществ путем деления их валового выброса в атмосферу на ПДК, а затем суммирования их для отдельных территорий.

Суммарный показатель химического загрязнения воды (K_вода) вычислялся путем суммирования отношений фактических концентраций каждого из присутствующих в питьевой воде веществ к их ПДК.

Оценка риска ущерба здоровью населения города от вредных химических веществ, содержащихся в почве, проводилась по кратности превышения ПДК с расчетом ранжированного риска и суммарного коэффициента загрязнения почв (Z_с).

Таким образом, в указанном техническом решении имеют место многочисленные предварительные вычисления, что значительно затрудняет и снижает точность способа оценки экологического воздействия на население.

Целью предлагаемого способа является повышение точности оценки экологического состояния окружающей среды территорий.

Задачи:
1. Повысить точность оценки экологического состояния территорий по уровню загрязнения окружающей среды;
2. Провести ранжирование территорий по интегральному индексу экологического загрязнения среды;
3. Оценить влияние высокого уровня экологического загрязнения окружающей среды на формирование хронической патологии у населения.

4. Разработать рекомендации по осуществлению контроля за мерами по охране окружающей среды.

Сущность изобретения заключается в том, что определяют загрязняющие факторы: количество техногенных выбросов в атмосферу, внесенных в почву пестицидов и загрязняющих веществ в составе сточных вод и при условии значений в год выбросов в атмосферу от 5,0 до 999,0 т, пестицидов от 0 до 1,0 кг/га, загрязняющих веществ в сточных водах от 0 до 1,0 тыс.т идентифицируют первый уровень загрязнения, при условии значений в год выбросов в атмосферу от 1000 до 10000 т, пестицидов от 1,1 до 2,0 кг/га, загрязняющих веществ в сточных водах от 1,1 до 100 тыс.т идентифицируют второй уровень загрязнения, при условии значений в год выбросов в атмосферу более 10000 т, пестицидов более 2,0 кг/га, загрязняющих веществ в сточных водах более 100 тыс.т идентифицируют третий уровень загрязнения, затем выявляют интегральный индекс экологического загрязнения окружающей среды по формуле

где ИИЭЗ - интегральный индекс экологического загрязнения;
K_ji - уровень загрязнения в i-м году по j-му фактору;
m=3 - число учитываемых факторов загрязнения;
n - число лет изучения загрязнения региона,
причем при значениях ИИЭЗ 1,00 - 1,20 определяют экологически благоприятное состояние региона, при значениях ИИЭЗ 1,26 -1,53- условно экологически благоприятное состояние региона, при значениях ИИЭЗ 1,60 - 3,00 - экологически неблагоприятное состояние региона.

Способ осуществляют следующим образом. Сначала определяют уровни экологического загрязнения окружающей среды через соответствие абсолютных значений количественных величин выбросов техногенных веществ в атмосферу, внесенных в почву пестицидов, загрязняющих веществ в составе сточных вод вышеуказанным пределам идентификации (табл. 1).

Затем выявляют по формуле ИИЭЗ окружающей среды и по его значениям определяют экологическое состояние территорий (табл.2).

Например, для расчета ИИЭЗ нужно сложить последовательно предварительно определенные уровни загрязнения, полученные за 5 лет по трем изучаемым факторам, и разделить на произведение числа лет и факторов.

Пример 1. г. Горячий Ключ Краснодарского края.

В соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями по правилам ГОСТа одновременно отбирались пробы из атмосферного воздуха, почвы и сточных вод в течение 1993-1997 г.г. на содержание в них техногенных выбросов в атмосферу, внесенных пестицидов и загрязняющих веществ в составе сточных вод. Определили количество техногенных выбросов в атмосферу за указанные годы от 5,0 до 173,4 т, внесенных пестицидов от 0,00 до 0,64 кг/га, загрязняющих веществ в составе сточных вод от 0,00 до 0,04 тыс.т (табл. 1).

Выявили, что по трем указанным факторам уровень загрязнения окружающей среды первый. Далее по формуле рассчитывали ИИЭЗ.

Таким образом, экологическое состояние окружающей среды города Горячий Ключ благоприятное.

Пример 2. Лабинский район Краснодарского края.

В пробах атмосферного воздуха в 1994, 1995 и 1997 годах определили 914,4 т, 843,3 т и 999,0 т техногенных выбросов соответственно, что идентифицирует 1-й уровень загрязнения, в 1993 - 1078,0 т и 1996 г. - 1037,8 т, что соответствует 2-му уровню загрязнения. В пробах почвы в 1993 г. определили 1,08 кг/га внесенных пестицидов, с 1994 г. по 1997 г. - от 0,77 до 1,00 кг/га пестицидов, что соответствует 2-му уровню загрязнения в 1993 г. и 1-му уровню в последующие годы. Количество загрязняющих веществ в пробах сточных вод составило от 0,20 тыс. т до 1,00 тыс.т с 1993 по 1997 г., что соответствует 1-му уровню загрязнения. Далее по формуле рассчитывали ИИЭЗ Лабинского района.

Таким образом, экологическое состояние окружающей среды Лабинского района благоприятное.

Пример 3. Апшеронский район Краснодарского края.

В пробах атмосферного воздуха в 1994, 1996-97 годах определили 947,9 т, 984,9 т и 945,8 т техногенных выбросов, что идентифицирует 1-й уровень загрязнения, в 1995 - 1000,0 т и 1993 г. - 4434,3 т выбросов, что соответствует 2-му уровню загрязнения окружающей среды. Количество внесенных в почву пестицидов в пробах составило в 1993 г. - 1,1 кг/га, начиная с 1994 г. по 1997 г. - количество пестицидов уменьшилось до 0,13; 0,03; 0,03; 0,04 кг/га соответственно, что определяет 2-й уровень загрязнения почв в 1993 г. и 1-й уровень загрязнения в последующие годы. Количество загрязняющих веществ в пробах сточных вод в 1993 г. составило 1,10 тыс.т, что идентифицирует 2-й уровень загрязнения, с 1994 по 1997 г.г. - от 0,06 тыс.т до 0,13 тыс.т, что соответствует 1-му уровню загрязнения.

Далее рассчитывали ИИЭЗ Апшеронского района.

Таким образом, экологическое состояние окружающей среды Апшеронского района условно благоприятное.

Пример 4. Крымский район Краснодарского края.

В пробах атмосферного воздуха с 1993 по 1997 г.г. определили от 1129,8 т до 10000 т техногенных выбросов, что соответствует 2-му уровню загрязнения. В пробах почвы на содержание пестицидов их количество составило в 1993 г. 2,00 кг/га, что идентифицирует 2-й уровень загрязнения, а с 1994 по 1997 г. г. их количество уменьшилось до 0,30 кг/га. Это соответствует 1-му уровню загрязнения. Количество загрязняющих веществ в пробах сточных вод в 1993, 1995 и 1997 г.г. составило 0,20 тыс. ; 0,15 тыс.т; 0,03 тыс.т, соответствующие 1-му уровню загрязнения. В 1994 г. их количество - до 63,03 тыс.т. Это идентифицирует 2-й уровень загрязнения.

Далее рассчитывали ИИЭЗ Крымского района.

Таким образом, экологическое состояние окружающей среды Крымского района условно благоприятное.

Пример 5.

В пробах атмосферного воздуха содержание техногенных выбросов менялось от 15020,7 т (1993 г.), 4937,7 т (1994), 4968,4 т (1995), 4101,1 т (1996) до 986,6 т (1997), что идентифицирует 3, 2, 2, 2, 1 уровни соответственно. В пробах почвы количество внесенных пестицидов также было неоднозначным: от 2,08 кг/га (1993), 1,80 (1994), 0,90 кг/га (1995), 1,00 кг/га (1996), до 1,04 кг/га (1997), что соответствует 3, 2, 1, 1 и 2 уровням загрязнения в вышеуказанные годы. В пробах сточных вод количество загрязняющих веществ составило от 0,01 до 0,08 тыс.т с 1993 по 1997 г.г., что соответствует 1-му уровню загрязнения.

Далее рассчитывали ИИЭЗ Выселковского района.

Таким образом, экологическое состояние окружающей среды Выселковского района неблагоприятное.

Пример 6. Краснодар.

В пробах атмосферного воздуха содержание техногенных выбросов с 1993 по 1997 г. г. составило от 10965,4 т до 31233,6 т, что идентифицирует 3-й уровень загрязнения. В пробах почвы количество внесенных пестицидов за эти годы также менялось от 2,33 кг/га до 4,05 кг/га, что соответствует 3-му уровню загрязнения. В пробах сточных вод количество загрязняющих веществ составило от 107594 тыс.т до 441201 тыс.т за 1993-1997 г.г., что также соответствует 3-му уровню загрязнения.

Далее рассчитывали ИИЭЗ г. Краснодара.

Таким образом, экологическое состояние окружающей среды города Краснодара неблагоприятное.

Заявляемый способ оценки экологического загрязнения позволяет проранжировать любое количество регионов по ИИЭЗ среды. Примером является ранговое распределение 47 территорий Краснодарского края и оценка их экологического состояния (табл. 3).

Общепринято рассматривать антропогенные факторы, как факторы риска, способные привести к росту заболеваемости. В качестве примера количественной оценки "вклада" высокого уровня загрязнения окружающей среды в заболеваемость можно привести результаты сравнения распространенности ряда социально-значимых болезней у детей, проживающих в регионах с разным уровнем загрязнения Краснодарского края. Установлено, что в условиях более высокого уровня комплексной антропогенной нагрузки на детский организм выше степень риска заболеваемости (табл. 4).

Заявляемый способ оценки экологического загрязнения позволяет проводить контроль за осуществлением мер по охране окружающей среды. Примером является динамика экологического состояния окружающей среды в Белореченском районе Краснодарского края (табл. 5). С 1993 по 1995 г.г. экологическое состояние в данном регионе оценивалось как неблагоприятное (ИИЭЗ = 2,67 - 1,66). В 1996 году после закрытия химического и масло-экстрационного завода по переработке клещевины в городе Белореченске экологическое состояние территории стало условно экологически благоприятным (ИИЭЗ = 1,33), а в 1997 году - экологически благоприятным (ИИЭЗ = 1,00).

Медико-социальная эффективность заключается в:
- более точном и объективном определении уровней экологического загрязнения окружающей среды;
- возможности ранжирования территорий по интегральному индексу экологического загрязнения;
- возможности прогнозирования неблагоприятного влияния факторов внешней среды на состояние здоровья населения;
- выделении высокого уровня загрязнения окружающей среды в значимый фактор риска по формированию хронической патологии у населения;
- контроля за осуществлением мер по охране окружающей среды.

ЛИТЕРАТУРА
1. К.А. Буштуева, Д.П. Парцеф, А.А. Беккер, Б.А. Ревич. Выбор зон наблюдения в крупных промышленных городах для выявления влияния атмосферных загрязнений на здоровье населения // Ж. Гигиена и санитария. - М., Медицина. - 1985. - N1. - С. 4-6.

2. А.Н. Поляков, P.P. Шиляев, В.Л. Стародумов. Соли тяжелых металлов как экологический фактор и здоровье населения // Экологические проблемы педиатрии. - М., 1997. - с. 90-98.

3. С.Н. Малыхин. Гигиеническая оценка окружающей среды и состояние здоровья населения для выявления зон экологического неблагополучия на примере г. Новочеркасска // Автореф. дис... канд.мед.наук. - Ростов-на-Дону, 1998. - 23 с.

Изобретение относится к экологии. Определяют количество техногенных выбросов в атмосферу, внесенных в почву пестицидов и загрязняющих веществ в сточных водах. Идентифицируют количество загрязнений по уровням. Выявляют интегральный индекс экологического загрязнения окружающей среды. Изобретение позволяет повысить объективность оценки экологического состояния окружающей среды и санитарно-эпидемиологического надзора. 5 табл.

Способ оценки экологического состояния окружающей среды регионов, включающий определение уровней их загрязнения, отличающийся тем, что определяют загрязняющие факторы: количество техногенных выбросов в атмосферу, внесенных в почву пестицидов и загрязняющих веществ в составе сточных вод и при условии значений в год выбросов в атмосферу 5,0 - 999,0 т, пестицидов 0 - 1,0 кг/га, загрязняющих веществ в сточных водах 0 - 1,000 т идентифицируют первый уровень загрязнения, при условии значений в год выбросов в атмосферу 1000 - 10000 т, пестицидов 1,1 - 2,0 кг/га, загрязняющих веществ в сточных водах 1,1 - 100000 т идентифицируют второй уровень загрязнения, при условии значений в год выбросов в атмосферу более 10000 т, пестицидов более 2,0 кг/га, загрязняющих веществ в сточных водах более 100000 т идентифицируют третий уровень загрязнения, затем выявляют интегральный индекс экологического загрязнения ИИЭЗ окружающей среды по формуле

где K_ji - уровень загрязнения в i-м году по j-му фактору;
m = 3 - число учитываемых факторов загрязнения;
n - число лет изучения загрязнения региона, причем при значениях ИИЭЗ = 1,00 - 1,20 определяют экологически благоприятное состояние региона, при значениях ИИЭЗ = 1,26 - 1,53 - условно экологически благоприятное состояние региона, при значениях ИИЭЗ = 1,60 - 3,00 - экологически неблагоприятное состояние региона.