Особенности химического состава мелкодисперсных взвешенных частиц в атмосферном воздухе селитебно-промышленных зон города Сибая Республики Башкортостан

Введение. Атмосферные взвеси как негативный фактор среды обитания могут представлять значительную опасность в зависимости от размеров частиц, морфометрических и физико-химических характеристик.

Цель работы – исследовать и оценить элементный состав мелкодисперсных взвешенных частиц в атмосферном воздухе селитебно-промышленных зон горнорудного центра Башкирского Зауралья — города Сибая.

Материалы и методы. Проботбор воздуха проводили на пяти территориях селитебно-промышленных зон Сибая с помощью автоматического трёхканального аспиратора воздуха АВА-3-240/180-01 на фильтры АФА-ВП-20. Микроскопирование образцов и определение элементного состава пылевых выбросов осуществляли в междисциплинарном центре «Аналитическая микроскопия» КФУ (Казань) на универсальном аналитическом комплексе сканирующей автоэмиссионной электронной микроскопии Merlin (Carl Zeiss).

Результаты. На электронных микрофотографиях идентифицированы частицы различных размеров, в основном округлой формы, с чёткими краями, расположенные одиночно. В автоматическом режиме обработки спектров проводили автораспознавание пиков элементов в спектре и их идентификацию. Основными химическими компонентами твёрдых частиц, встречающихся во всех точках отбора проб, являются углерод, кислород, кальций, железо, кремний, калий, алюминий, медь, сера, натрий и магний. Цинк присутствует в пыли, отобранной в трёх точках, скандий, титан, кобальт, барий и марганец — только в одной точке. Обсуждается возможность связи между содержанием мелкодисперсных частиц в воздухе и повышенной заболеваемостью населения Сибая сердечно-сосудистыми, бронхолёгочными болезнями, в том числе астмой.

Ограничения исследования. Изучение элементного состава мелкодисперсной пыли в Сибае проведено с использованием проб атмосферного воздуха, отобранных в пяти точках, находящихся в селитебно-промышленных зонах.

Заключение. Повышенное содержание мелкодисперсных частиц в атмосферном воздухе территории Сибая увеличивает риски возникновения болезней органов дыхания и сердечно-сосудистой системы, а также других отклонений в состоянии здоровья у населения, постоянно проживающего вблизи промышленных зон. Полученные данные о параметрах пылевых частиц являются основой для оценки долевого вклада промышленных предприятий в загрязнение воздуха и принятия управленческих решений по улучшению экологической ситуации в промышленном центре горнорудного региона.

Соблюдение этических стандартов. Исследование не требует представления заключения комитета по биомедицинской этике или иных документов.

Участие авторов:
Рафиков С.Ш. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, написание текста, редактирование;
Сулейманов Р.А. — концепция и дизайн исследования, обработка материала, редактирование;
Семенова И.Н. — концепция и дизайн исследования, обработка материала, редактирование;
Рафикова Ю.С. — концепция исследования, редактирование;
Валеев Т.К. — редактирование;
Рахматуллин Н.Р. — редактирование;
Рахматуллина Л.Р. — редактирование.
Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила: 10.06.2022 / Поступила после доработки: 06.10.2023 / Принята к печати: 19.06.2024 / Опубликована: 17.07.2024

1. Wilson R., Spengler J., eds. Particles in Our Air: Concentrations and Health Effects. Cambridge, MA: Harvard University Press; 1996.

2. Laden F., Schwartz J., Speizer F.E., Dockery D.W. Reduction in fine particulate air pollution and mortality: Extended follow-up of the Harvard Six Cities study. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2006; 173(6): 667–72. https://doi.org/10.1164/rccm.200503-443oc

3. Lepeule J., Laden F., Dockery D., Schwartz J. Chronic exposure to fine particles and mortality: an extended follow-up of the Harvard Six Cities study from 1974 to 2009. Environ. Health Perspect. 2012; 120(7): 965–70. https://doi.org/10.1289/ehp.1104660

4. Фатхутдинова Л.М., Тафеева Е.А., Тимербулатова Г.А., Залялов Р.Р. Риски здоровью населения от загрязнения атмосферного воздуха мелкодисперсными взвешенными частицами. Казанский медицинский журнал. 2021; 102(6): 862–76. https://doi.org/10.17816/KMJ2021-862 https://elibrary.ru/jftzqz

5. Макоско А.А., Матешева А.В. Россия в ХХI веке в условиях глобальных вызовов: проблемы управления рисками и обеспечения безопасности социально-экономических и социально-политических систем и природно-техногенных комплексов. В кн.: Сборник материалов всероссийской научно-практической конференции. Том 1. М.; 2020: 65–70. https://elibrary.ru/hzxyre

6. Европейские рекомендации по профилактике сердечно-сосудистых заболеваний в клинической практике (пересмотр 2016). Российский кардиологический журнал. 2017; 22(6): 7–85. https://elibrary.ru/yttvav

7. WHO global air quality guidelines. Particulate matter (PM2.5 and PM10), ozone, nitrogen dioxide, sulfur dioxide and carbon monoxide. Geneva: World Health Organization; 2021.

8. Голохваст К.С. Атмосферные взвеси городов Дальнего Востока. Владивосток; 2013.

9. Безуглая Э.Ю., ред. Состояние загрязнения атмосферы в городах на территории России за 2020 г. Ежегодник. СПб.; 2021.

10. Новиков С.М., Иваненко А.В., Волкова И.Ф., Корниенко А.П., Скворцова Н.С. Оценка ущерба здоровью населения Москвы от воздействия взвешенных веществ в атмосферном воздухе. Гигиена и санитария. 2009; 88(6): 41–4. https://elibrary.ru/kyyzgp

11. Холодов А.С., Кириченко К.Ю., Задорнов К.С., Голохваст К.С. Влияние твердых взвешенных частиц атмосферного воздуха населенных пунктов на здоровье человека. Вестник Камчатского государственного технического университета. 2019; (49): 81–8. https://doi.org/10.17217/2079-0333-2019-49-81-88 https://elibrary.ru/tezqau

12. Семенова И.Н., Рафикова Ю.С., Суюндуков Я.Т., Рафиков С.Ш., Биктимерова Г.Я. Региональные эколого-гигиенические особенности окружающей среды и состояние здоровья населения Башкирского Зауралья. Сибай; 2017.

13. Абакумов Е.В., Суюндуков Я.Т., Пигарева Т.А., Семенова И.Н., Хасанова Р.Ф., Биктимерова Г.Я. и др. Биологическая и санитарная оценка отвалов Сибайского карьера Республики Башкортостан. Гигиена и санитария. 2016; 95(10): 929–34. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2016-95-10-929-934 https://elibrary.ru/xdmutr

14. Бакиров А.Б., Валеев Т.К., Сулейманов Р.А., Рахматуллин Н.Р., Бактыбаева З.Б. Проблемы эндогенных пожаров при разработках рудных месторождений и опыт гигиенической оценки аварийной ситуации, связанной с выбросами серосодержащих соединений. Гигиена и санитария. 2019; 98(9): 917–22. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-9-917-922 https://elibrary.ru/ahyubs

15. Хасанова Р.Ф., Семенова И.Н., Рафикова Ю.С., Суюндуков Я.Т., Ильина И.В. Оценка эколого-геохимического состояния почв и запыленности атмосферного воздуха в селитебной зоне центра горнорудной промышленности. Самарский научный вестник. 2018; 7(4): 138–44. https://doi.org/10.24411/2309-4370-2018-14124 https://elibrary.ru/yppggl

16. 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 РАН. 2015; 17(5–2): 451–6. https://elibrary.ru/vyzmjd

17. Зайцева Н.В., Май И.В., Макс А.А., Загороднов С.Ю. Анализ дисперсного и компонентного состава пыли для оценки экспозиции населения в зонах влияния выбросов промышленных стационарных источников. Гигиена и санитария. 2013; 92(5): 19–23. https://elibrary.ru/rkrxgl

18. Dockery D.W., Pope C.A. 3rd, Xu X., Spengler J.D., Ware J.H., Fay M.E., et al. An association between air pollution and mortality in six U.S. cities. N. Engl. J. Med. 1993; 329: 1753–9. https://doi.org/10.1056/NEJM199312093292401

19. Pope C.A. 3rd, Thun M.J., Namboodiri M.M., Dockery D.W., Evans J.S., Speizer F.E., et al. Particulate air pollution as a predictor of mortality in a prospective study of U.S. adults. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 1995; 151(3 Pt. 1): 669–74. https://doi.org/10.1164/ajrccm/151.3_Pt_1.669

20. Miller K.A., Siscovick D.S., Sheppard L., Shepherd K., Sullivan J.H., Anderson G.L., et al. Longterm exposure to air pollution and incidence of cardiovascular events in women. N. Engl. J. Med. 2007; 356(5): 447–58. https://doi.org/10.1056/NEJMoa054409

21. Dockery D.W., Stone P.H. Cardiovascular risks from fine particulate air pollution. N. Engl. J. Med. 2007; 356(5): 511–3. https://doi.org/10.1056/NEJMe068274

22. Ścibor M., Malinowska-Cieślik M. The association of exposure to PM10 with the quality of life in adult asthma patients. Int. J. Occup. Med. Environ. Health. 2020; 33(3): 311–24. https://doi.org/10.13075/ijomeh.1896.01527

23. Duan R.R., Hao K., Yang T. Air pollution and chronic obstructive pulmonary disease. Chronic Dis. Transl. Med. 2020; 6(4): 260–9. https://doi.org/10.1016/j.cdtm.2020.05.004

24. Bontinck A., Maes T., Joos G. Asthma and air pollution: recent insights in pathogenesis and clinical implications. Curr. Opin. Pulmon. Med. 2020; 26(1): 10–9. https://doi.org/10.1097/mcp.0000000000000644

25. Guarnieri M., Balmes J.R. Outdoor air pollution and asthma. Lancet. 2014; 383(9928): 1581–92. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(14)60617-6