medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.18821/0016-9900-2019-98-2-142-147medlit-266Research ArticleГИГИЕНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫENVIRONMENTAL HYGIENEМелкодисперсные частицы (PM2,5 И PM10) в атмосферном воздухе крупного промышленного региона: проблемы мониторинга и нормирования в составе производственных выбросовFine-disperse particles (PM2.5 AND PM10) in atmospheric air of a large industrial region: issues related to monitoring and standardization of suspended particles in industrial emissionshttps://orcid.org/0000-0002-6357-1949ЗагородновСергей ЮрьевичZagorodnovSergey Yu.

Старший науч. сотр. отдела системных методов санитарно-гигиенического анализа и мониторинга ФБУН «ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», 614045, г. Пермь.

e-mail: zagorodnov@fcrisk.ru

MD, senior researcher, Department of System Methods of Sanitary and Hygienic Analysis and Monitoring, Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies, Perm, 614045.

e-mail: zagorodnov@fcrisk.ru

zagorodnov@fcrisk.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0976-7016МайИ. В.MayI. V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2284-1631КокоулинаА. А.KokoulinaA. A.noemail@neicon.ruФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человекаFederal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies201914102020982142147Copyright © Загороднов С.Ю., Май И.В., Кокоулина А.А., 20202020Загороднов С.Ю., Май И.В., Кокоулина А.А.Zagorodnov S.Y., May I.V., Kokoulina A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjhas.ru/jour/article/view/266Введение

Введение. Для Российской Федерации актуальна проблема учёта РМ10 и РМ2,5 в составе промышленных выбросов, мониторинга этих частиц в атмосферном воздухе, оценки их влияния на здоровье населения. Инструменты государственного контроля РМ10 и РМ2,5 в атмосфере созданы, но для задач управления рисками здоровью применяются недостаточно.

Материал и методы

Материал и методы. Массовые концентрации выбрасываемой пыли от источников предприятий и содержание РМ2,5 и РМ10 в составе выбросов определяли гравиметрическим методом и методом лазерного анализа.

Результаты

Результаты. Подтверждено наличие мелкодисперсных частиц в выбросах различных производств: в машиностроении - до 13% РМ2,5, до 40% РМ10; в чёрной металлургии - до 79% РМ2,5, до 84% РМ10; в цветной металлургии - до 43% РМ2,5, до 88% РМ10; в горнодобывающей промышленности - до 21% РМ2,5, до 49% РМ10; при переработке горных отходов - до 57%РМ2,5, до 59% РМ10. Концентрации PM2,5 и PM10 в атмосферном воздухе в зонах влияния предприятий нередко превышают установленные гигиенические нормативы. Зоны влияния выбросов мелкодисперсных частиц как правило перекрывают зоны влияния выбросов «взвешенных веществ». Контроль загрязнения воздуха без учёта дисперсности приводит к недооценке рисков здоровью населения.

Выводы

Выводы. Для эффективного управления качеством атмосферного воздуха в России необходимы: пересмотр методик определения дисперсного состава выбросов; совершенствование методической и/или нормативной базы учёта PM2,5 и РМ10 при ведении производственного контроля; включение мелкодисперсных частиц в государственные программы мониторинга качества атмосферного воздуха; накопление данных о дисперсном составе выбросов и уровнях концентраций РМ2,5 и РМ10 в атмосфере; расширение практики оценки риска для здоровья населения при воздействии PM2,5 и РМ10.

Introduction

Introduction. For the Russian Federation, the problem of accounting PM10 and PM2.5 in industrial emissions, monitoring these particles in ambient air and assessing their impact on public health is relevant. State control of PM10 and PM2.5 in the atmosphere is provided, but not sufficiently applied for health risk management tasks.

Material and methods

Material and methods. Mass concentrations of dust emissions from enterprises and the content of PM2.5 and PM10 in the emissions were determined by a gravimetric method and a method of laser analysis.

Results

Results. The presence of fine particles in the emissions of various industries was confirmed: in mechanical engineering - up to 13% of PM2.5, up to 40% of PM10; in ferrous metallurgy - up to 79% of PM2.5, up to 84% of PM10; in nonferrous metallurgy - up to 43% of PM2.5, up to 88% of PM10; in the mining industry - up to 21% of PM2.5, up to 49% of PM10; in the processing of mountain waste - up to 57% PM2.5, up to 59% PM10.

Discussion

Discussion. The impact of concentrations of PM2.5 and PM10 in the atmosphere of enterprises zones often exceeds the established hygienic standards. The zones of emissions influence of fine particles usually overlap the zones of emissions influence of dust. Control of air pollution without its dispersion leads to an underestimation of the health risk.

Conclusion

Conclusion. The effective air quality management in Russia needs the revision of methods for determining the dispersion of emissions; improvement of the methodological and/or regulatory basis for PM2.5 and PM10 accounting; inclusion of PM2.5 and PM10 in government programs of air quality monitoring; accumulation of data on the dispersion of emissions and PM2.5 and PM10 concentrations in the atmosphere; expanding the practice of health risk assessment when exposed to PM2.5 and PM10.

пылевые выбросывзвешенные веществадисперсностьфракционный составРМ10PM25нормирование выбросовмониторинг атмосферного воздухаdust emissionssuspended substancesdispersityfractional structureРМ10PM2.5standardization of emissionsatmospheric air monitoringReferencesHealth effects of particulate matter final (Rus) - WHO/Europe. Influence exerted by suspended particles on health and its importance for development of policies in the eastern European, Caucasian, and Central Asian countries [Vozdeistvie vzveshennykh chastits na zdorov’e. Znachenie dlya razrabotki politiki v stranakh Vostochnoi Evropy, Kavkaza i Tsentral’noi Azii]. World Health Organization. 2013: 20 (in Russian).Health effects of particulate matter final (Rus) - WHO/Europe. Influence exerted by suspended particles on health and its importance for development of policies in the eastern European, Caucasian, and Central Asian countries [Vozdeistvie vzveshennykh chastits na zdorov’e. Znachenie dlya razrabotki politiki v stranakh Vostochnoi Evropy, Kavkaza i Tsentral’noi Azii]. World Health Organization. 2013: 20 (in Russian).Putaud J.-P., Van Dingenen R., Alastuey A., Bauer H., Birmili W., Cyrys J., Flentje H., Fuzzi S., Gehrig R., Hansson H.C., Harrison R.M., Herrmann H., Hitzenberger R., Hüglin C., Jones A.M., Kasper-Giebl A., Kiss G., Kousa A., et al. A European aerosol phenomenology - 3: Physical and chemical characteristics of particulate matter from 60 rural, urban, and kerbside sites across Europe. Atmospheric Environment. 2010; 44 (10): 1308-1320. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2009.12.011Putaud J.-P., Van Dingenen R., Alastuey A., Bauer H., Birmili W., Cyrys J., Flentje H., Fuzzi S., Gehrig R., Hansson H.C., Harrison R.M., Herrmann H., Hitzenberger R., Hüglin C., Jones A.M., Kasper-Giebl A., Kiss G., Kousa A., et al. A European aerosol phenomenology – 3: Physical and chemical characteristics of particulate matter from 60 rural, urban, and kerbside sites across Europe. Atmospheric Environment. 2010; 44 (10): 1308–1320. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2009.12.011Bai N., Khazaei M., van Eeden S.F., Laher I. The pharmacology of particulate matter air pollution-induced cardiovascular dysfunction. Pharmacology & Therapeutics. 2007; 113 (1): 16-29.Bai N., Khazaei M., van Eeden S.F., Laher I. The pharmacology of particulate matter air pollution-induced cardiovascular dysfunction. Pharmacology & Therapeutics. 2007; 113 (1): 16–29.Polichetti G., Cocco S., Spinali A., Trimarco V., Nunziata A. Effects of particulate matter (PM10, PM2,5 and PM1) on the cardiovascular system. Toxicology. 2009; 261 (1-2): 1-8. https://doi.org/10.1016/j.tox.2009.04.035Polichetti G., Cocco S., Spinali A., Trimarco V., Nunziata A. Effects of particulate matter (PM10, PM2,5 and PM1) on the cardiovascular system. Toxicology. 2009; 261 (1-2): 1–8. https://doi.org/10.1016/j.tox.2009.04.035Янин Е.П. Пылевые выбросы предприятий как источник загрязнения городской среды кадмием. Экология урбанизированных территорий. 2009; 1: 30-5.Yanin E.P. The industrial dust discharge as a source of cadmium pollution in the urban environment. Ekologiya urbanizirovannykh territoriy. 2009; 1: 30–5 (in Russian).Загороднов С.Ю. Пылевое загрязнение атмосферного воздуха города как недооцененный фактор риска здоровью человека. Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. 2018; 2 (30): 124-33.Zagorodnov S.Yu. Dust contamination of the atmospheric air of the city as an undervalued risk factor to human health. Vestnik Permskogo natsional’nogo issledovatel’skogo politekhnicheskogo universiteta. Prikladnaya ekologiya. Urbanistika. 2018; 2 (30): 124–33 (in Russian).Онищенко Г.Г., Новиков С.М., Рахманин Ю.А., Авалиани С.Л., Буштуева К.А. Основы оценки риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду. М.: НИИ ЭЧ и ГОС; 2002: 408.Onishchenko G.G., Novikov S.M., Rakhmanin Yu.A., Avaliani S.L., Bushtueva K.A. Grounds of population health risk assessment under exposure to chemicals that contaminate the environment [Osnovy otsenki riska dlya zdorov’ya naseleniya pri vozdeistvii khimicheskikhveshchestv, zagryaznyayushchikh okruzhayushchuyu sredu]. Moscow, NII ECh i GOS Publ. 2002: 408 (in Russian).Айдинов Г.Т., Марченко Б.И., Синельникова Ю.А. Многомерный анализ структуры и долевого вклада потенциальных факторов риска при злокачественных новообразованиях трахеи, бронхов и легкого. Анализ риска здоровью. 2017; 1: 45-55. https://doi.org/10.21668/health.risk/2017.1.02Aydinov G.T., Marchenko B.I., Deryabkina L.A., Sinelnikova Yu.A. Chemical factors of soil polution in taganrog as population health risk factors. Health Risk Analysis 2017; 1: 45–55. https://doi.org/10.21668/health.risk/2017.1.02.engРыжаков С.А., Зайцева Н.В., Май И.В., Алексеев В.Б., Подлужная М.Я., Кирьянов Д.А. Макроэкономический анализ потерь здоровья, вероятностно обусловленных эмиссиями загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Пермский медицинский журнал, 2009; 26 (3):139-43.Ryzhakov S.A., Zaytseva N.V., May I.V., Alekseev V.B., Podluzhnaya M.Ya., Kir’yanov D.A. Macroeconomic analysis of health losses, probabilistically caused by emissions of pollutants into the air [Makroekonomicheskiy analiz poter’ zdorov’ya, veroyatnostno obuslovlennykh emissiyami zagryaznyayushchikh veshchestv v atmosfernyy vozdukh]. Permskiy meditsinskiy zhurnal, 2009; 26 (3):139–43 (in Russian).Zhang B., Liang S., Zhao J., Qian Z., Bassig B.A., Yang R., Zhang Y., Hu K., Xu S., Zheng T., Yang S. Maternal exposure to air pollutant PM2,5 and PM10 during pregnancy and risk of congenital heart defects. J. Expo. Sci. Environ. Epidemiol. 2016; 26(4): 422-7. https://doi.org/10.1038/jes.2016.1Zhang B., Liang S., Zhao J., Qian Z., Bassig B.A., Yang R., Zhang Y., Hu K., Xu S., Zheng T., Yang S.. Maternal exposure to air pollutant PM2,5 and PM10 during pregnancy and risk of congenital heart defects. J. Expo. Sci. Environ. Epidemiol. 2016; 26(4): 422–7. https://doi.org/10.1038/jes.2016.1Kowalska M., Kocot K. Short-term exposure to ambient fine particulate matter (PM2,5 and PM10) and the risk of heart rhythm abnormalities and stroke. Postepy. Hig. Med. Dosw. (Online). 2016; 70: 1017-25.Kowalska M., Kocot K. Short-term exposure to ambient fine particulate matter (PM2,5 and PM10) and the risk of heart rhythm abnormalities and stroke. Postepy. Hig. Med. Dosw. (Online). 2016; 70: 1017–25.Кошкина В.С. Патологоанатомические и гистологические аспекты причин смерти лиц, проживающих в промышленном городе с развитой отраслью черной металлургии. Актуальные вопросы современной науки. 2009; 6-1: 43-52Koshkina V.S. Pathological and histological aspects of the causes of death of persons living in an industrial city with a developed branch of ferrous metallurgy [Patologoanatomicheskie i gistologicheskie aspekty prichin smerti lits, prozhivayushchikh v promyshlennom gorode s razvitoy otrasl’yu chernoy metallurgii]. Aktual’nye voprosy sovremennoy nauki. 2009; 6-1: 43–52 (in Russian).Polichetti G., Cocco S., Spinali A., Trimarco V., Nunziata A. Effects of particulate matter (PM10, PM2.5 and PM1) on the cardiovascular system. Toxicology. 2009; 261 (1-2):1-8.Polichetti G., Cocco S., Spinali A., Trimarco V., Nunziata A. Effects of particulate matter (PM10, PM2.5 and PM1) on the cardiovascular system. Toxicology. 2009; 261 (1-2):1–8.Air quality guidelines - global update 2005. Public Health and Environment (PHE). Available at: http://www.who.int/phe/health_topics/outdoorair/outdoorair_aqg/en/ (accessed: 15.05.2018).Air quality guidelines - global update 2005. Public Health and Environment (PHE). Available at: http://www.who.int/phe/health_topics/outdoorair/outdoorair_aqg/en/ (accessed: 15.05.2018).Трескова Ю.В. Оценка степени опасности мелкодисперсных частиц в атмосферном воздухе и целесообразность их нормирования. Молодой ученый. 2016; 7: 291-4. Available at: https://moluch.ru/archive/111/27390/ (дата обращения: 15.05.2018).Treskova Yu.V. Assessment of the degree of fine particles danger in ambient air and the appropriateness of their normalization. Molodoy uchenyy 2016; 7: 291-4. Available at: https://moluch.ru/archive/111/27390/ (accessed: 15.05.2018) (in Russian).Карелин А.О., Ломтев А.Ю., Мозжухина Н.А., Еремин Г.Б., Никонов В.А. Методические проблемы мониторинга мелкодисперсных частиц в атмосферном воздухе населенных мест. Гигиена и санитария. 2016; 95(10): 985-8.Karelin A.O., Lomtev A.Yu., Mozzhukhina N.A., Eremin G.B., Nikonov V.A. Methodical problems of monitoring of fine particulate matters in atmospheric air of residential areas. Gigiena i sanitariya. 2016; 95(10): 985–8 (in Russian).Ambient air pollution. Global Health Observatory (GHO) data. Available at: http://www.who.int/gho/phe/outdoor_air_pollution/en/ (accessed: 15.05.2018).Ambient air pollution. Global Health Observatory (GHO) data. Available at: http://www.who.int/gho/phe/outdoor_air_pollution/en/ (accessed: 15.05.2018).Public health, environmental and social determinants of health (PHE). WHO Global Urban Ambient Air Pollution Database. Available at: http://www.who.int/phe/health_topics/outdoorair/databases/cities/en/ (accessed: 15.05.2018).Public health, environmental and social determinants of health (PHE). WHO Global Urban Ambient Air Pollution Database. Available at: http://www.who.int/phe/health_topics/outdoorair/databases/cities/en/ (accessed: 15.05.2018).Липатов Г.Я., Адриановский В.И. Выбросы вредных веществ от металлургических корпусов медеплавильных заводов. Санитарный врач. 2013; 8: 41-3.Lipatov G.Ya., Adrianovskiy V.I. Hygienic estimation of harmful substances emissions from metallurgical units of copper plants. Sanitarnyj vrach. 2013; 8: 41–3. (in Russian)Янин Е.П. Пылевые выбросы предприятий как источник загрязнения городской среды кадмием. Экология урбанизированных территорий. 2009; 1: 30-5.Yanin E.P. The industrial dust discharge as a source of cadmium pollution in the urban environment. Ekologiya urbanizirovannykh territoriy. 2009; 1: 30–5 (in Russian).Загороднов С.Ю., Кокоулина А.А., Попова Е.В Изучение компонентного и дисперсного состава пылевых выбросов предприятий металлургического комплекса для задач оценки экспозиции населения. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2015; 17 (5): 451.Zagorodnov S.Yu., Kokoulina A.A., Popova E.V. Studying of component and disperse structure of dust emissions of metallurgical complex enterprises for problems of estimation the population exposition. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiyskoy akademii nauk. 2015; 17 (5): 451 (in Russian).Ielpo P., Paolillo V., de Gennaro G., Dambruoso P.R. PM10 and gaseous pollutants trends from air quality monitoring networks in Bari province: principal component analysis and absolute principal component scores on a two years and half data set. Chem. Cent. J. 2014; 8(1):14. https://doi.org/10.1186/1752-153X-8-14Ielpo P., Paolillo V., de Gennaro G., Dambruoso P.R. PM10 and gaseous pollutants trends from air quality monitoring networks in Bari province: principal component analysis and absolute principal component scores on a two years and half data set. Chem. Cent. J 2014; 8(1):14. https://doi.org/10.1186/1752-153X-8-14Zagorodnov S.Y., Kokoulina A.A., Klein S.V. Сomponent, disperse and morphological composition of ambient air dust contamination in the zones of mining-processing enterprises. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science 8. Сер. «8th International Conference on Environmental Science and Technology, ICEST 2017». 2017: 012004.Zagorodnov S.Y., Kokoulina A.A., Klein S.V. Сomponent, disperse and morphological composition of ambient air dust contamination in the zones of mining-processing enterprises. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science 8. Сер. «8th International Conference on Environmental Science and Technology, ICEST 2017». 2017: 012004.Voukantsis D., Karatzas K., Kukkonen J., Räsänen T., Karppinen A. Intercomparison of air quality data using principal component analysis, and forecasting of PM10 and PM2,5 concentrations using artificial neural networks, in Thessaloniki and Helsinki. Sci. Total. Environ. 2011; 409(7): 1266-76. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2010.12.039Voukantsis D., Karatzas K., Kukkonen J., Räsänen T., Karppinen A. Intercomparison of air quality data using principal component analysis, and forecasting of PM10 and PM2,5 concentrations using artificial neural networks, in Thessaloniki and Helsinki. Sci. Total. Environ. 2011; 409(7): 1266–76. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2010.12.039Бурлаченко О.В., Семенова Е.А., Сергина Н.М., Гвоздков И.А. Анализ особенностей формирования качественного и количественного состава выбросов в атмосферный воздух городской среды от источников электросталеплавильных цехов. Современная наука и инновации. 2015; 4 (12): 81-6.Burlachenko O.V., Semenova E.A., Sergina N.M., Gvozdkov I.A. The analysis of features of formation of qualitative and quantitative structure of emissions in atmospheric air of the urban environment from sources of electrosteel-smelting shops. Sovremennaya nauka i innovatsii. 2015; 4 (12): 81–6 (in Russian).Кошкарев С.А., Белоножко М.В., Димитренко М.В., Тагаева А.О., Слободчикова А.Д., Кошкарев К.С. Особенности качественного и количественного состава выбросов в производстве строительных материалов. Инженерный вестник Дона. 2016; 4 (43): 143.Koshkarev S.A., Belonozhko M.V., Dimitrenko M.V., Tagaeva A.O., Slobodchikova A.D., Koshkarev K.S. Features of qualitative and quantitative composition of emissions in the production of building materials. Inzhenernyy vestnik Dona. 2016; 4 (43): 143 (in Russian).Филимоненко Е.А., Таловская А.В., Язиков Е.Г., Чумак Ю.В., Ильенок С.С. Минералогия пылевых аэрозолей в зоне воздействия промышленных предприятий г. nомска. Фундаментальные исследования. 2013; 8-3: 760-5.Filimonenko E.A., Talovskaya A.V., Yazikov E.G., Chumak Yu.V., Il’enok S.S. Mineral composition of solid aerosols particles in impact zones of Tomsk’s industrial enterprises. Fundamental’nye issledovaniya 2013; 8-3: 760–5 (in Russian).Власов Д.В., Касимов Н.С., Кошелева Н.Е. Геохимия дорожной пыли (восточный округ Москвы). Вестник Московского университета. Серия 5: География. 2015; 1: 23-33.Vlasov D.V., Kasimov N.S., Kosheleva N.E. Geochemistry of the road dust in the Eastern district of Moscow. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 5: Geografiya. 2015; 1: 23–33 (in Russian).Орлов Р.В., Стреляева А.Б., Барикаева Н.С. Оценка взвешенных частиц рм 10 и рм 2.5 в атмосферном воздухе жилых зон. Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. 2013; 12 (134): 39-41.Orlov R.V., Strelyaeva A.B., Barikaeva N.S. Evaluation of suspended particle PM10 and PM2.5 in atmospheric air of residential areas. Mezhdunarodnyy nauchnyy zhurnal Al’ternativnaya energetika i ekologiya. 2013; 12 (134): 39–41 (in Russian).Разяпов А.З., Воронич С.С., Пахомов Д.Е., Гребёнкин Н.Н., Зайцев Д.А., Роева Н.Н. Исследование состава аэрозольных загрязнений в атмосфере города Москвы. Экологические системы и приборы. 2016; 3: 3-9.Razyapov A.Z., Voronich S.S., Pakhomov D.E., Grebenkin N.N., Zaytsev D.A., Roeva N.N. The study of the aerosol pollution in the atmosphere of the city of Moscow. Ekologicheskie sistemy i pribory. 2016; 3: 3–9 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.