Введение

В настоящее время пристальное внимание уделяется оценке риска для здоровья населения территорий накопленного экологического ущерба [1‒3]. В частности, многочисленные исследования посвящены изучению загрязнения объектов окружающей среды ртутью и оценке последствий для здоровья населения в зоне размещения крупных химических производств, использующих ртуть в технологическом процессе [4‒8]. В период активной эксплуатации химического предприятия цех ртутного электролиза был источником загрязнения окружающей среды парами металлической (элементарной) ртути, представляющей по сравнению с другими её формами наибольшую угрозу для здоровья населения [9‒14]. Размещение индустриально-энергетических комплексов на ограниченных территориях объединённых промышленных площадок способствует поступлению загрязнителей в их воздушную среду от различных предприятий, в том числе не связанных единым процессом производств. Это может приводить к воздействию на человека не только химических факторов, обусловленных технологическими процессами данного предприятия, но и расположенных рядом [15, 16].

Ртуть относится к токсическим веществам 1-го класса опасности, что обусловлено устойчивой структурой химических связей, переносом на большие расстояния и высокой токсичностью большинства соединений Pb [17]. Долгосрочные последствия для здоровья человека (развитие, обострение болезней) отмечаются через годы после прекращения трудовой деятельности и контакта с ртутью [18].

Оценка нестахостических эффектов при воздействии факторов производственной среды [19], загрязнения почвы и питьевой воды химическими веществами [20, 21], контаминантов в продуктах питания [22, 23] осуществляется, как правило, на популяционном и групповом уровнях. Особое внимание в последнее время уделяют оценке риска исходя из различных сценариев [24‒26]. Преимущественно рассматривают реальное (существующее) положение и модели процесса при изменении выбросов предприятий. Вместе с тем практически отсутствуют работы, представляющие сценарии для наиболее экспонированных групп при длительном воздействии. Традиционно изучают влияние факторов среды обитания на экосенситивные группы (дети, беременные, лица старшего возраста). Особенности экспозиции мужчин трудоспособного возраста остаются вне внимания, хотя негативные эффекты воздействия комплекса факторов, проявляющиеся стойкими и необратимыми потерями здоровья, характерны именно для этой группы [9, 12]. Отдельного внимания требует категория мужчин, не работающих во вредных условиях, то есть напрямую не контактирующих с опасными факторами производственной среды. Вышеизложенное определило интерес к изучению риска, обусловленного многолетним ингаляционным воздействием малых доз ртути, для людей, трудовая деятельность которых исключает прямой контакт с ртутью.

Цель исследования – апробировать подходы к оценке экспозиционной нагрузки в условиях долгосрочного воздействия ртути, поступающей из окружающей и производственной среды.

Материалы и методы

Рассматривался сценарий экспозиции, предполагающий длительное ингаляционное поступление ртути в организм с атмосферным воздухом и воздухом промплощадки. Исходя из сценария, создана информационная база данных «Индивидуальная ингаляционная экспозиция и коэффициенты опасности для здоровья взрослого населения г. Усолье-Сибирское при воздействии металлической ртути (1972‒2023 годы)» (свидетельство государственной регистрации № 2025622120 от 22.05.2025 г.), содержащая карту зонирования территории города, временну́ю схему экспозиции, использованные формулы для расчёта индивидуальной нагрузки, дозы и коэффициенты опасности; рассчитанные индивидуальные показатели опасности. Для расчёта величин экспозиции в качестве модельной территории использован город, на территории которого долгое время функционировало предприятие, применяющее технологию ртутного электролиза. Проведено зонирование территории города с учётом удалённости места жительства от объединённой промышленной площадки химического предприятия: I зона – до 3 км; II зона – 3–5 км; III зона – более 5 км.

Необходимость сценарных расчётов при оценке воздействия на различные группы населения в зонах влияния прежней хозяйственной деятельности промышленных предприятий отмечена в ряде работ [1, 2, 27]. Отсутствие достаточно надёжных данных о содержании поллютантов в объектах среды обитания, в том числе производственной, сложность реконструкции полного профессионального маршрута и вероятность смены места жительства делает практически невозможным точную оценку экспозиции, что определяет целесообразность использования моделей для сценарных расчётов.

Сценарием исследования определены группы экспонированного населения: мужчины 20; 40 и 60 лет, в том числе работающие на химических предприятиях, расположенных на территории объединённой промплощадки, но не занятые в цехе ртутного электролиза, и мужчины, работающие на предприятиях, расположенных за пределами промышленной зоны градообразующих предприятий. С учётом достаточной изученности риска для здоровья рабочих цеха ртутного электролиза, в том числе проведённых на модельном предприятии, в сценарий эти лица не включены [28, 29]. Приняты значения стандартной продолжительности экспозиции ртутью при атмосферном воздействии и в период трудовой деятельности на предприятии, размещённом на объединённой промплощадке, или предприятии, расположенном за её пределами (табл. 1).

Периоды исследования определены в соответствии с этапами деятельности цеха ртутного электролиза химического комбината, рассматриваемого в качестве модели прежней хозяйственной деятельности: до 2000 г. – период активной эксплуатации; 2000–2006 гг. – переходный период, связанный с демонтажем оборудования цеха ртутного электролиза; 2007–2023 гг. – постэксплуатационный период.

Загрязнение атмосферного воздуха зоны жилой застройки оценивали по данным мониторинга Управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, определявшего среднегодовые концентрации ртути в атмосферном воздухе селитебной зоны города в 1973–2003 гг. Начиная с 2001 г. ртуть в пробах не определялась, в последующие годы измерения ртути в воздухе не проводили, поэтому концентрация ртути в 2001–2023 гг. условно принята равной нулю. Концентрация ртути оценивалась относительно ПДКа.в. 0,0003 мг/м³ в атмосферном воздухе селитебной зоны¹.

Для расчёта содержания ртути в воздухе объединённой промплощадки использовали данные санитарно-промышленной лаборатории предприятия, представленные в [30]. Согласно рекомендации Руководства по расчёту загрязнения воздуха промышленных площадок², при оценке загрязнения следует использовать величину, равную ⅓ предельно допустимой концентрацией в воздухе рабочей зоны (ПДКр.з.). Такой подход был отменён в период подготовки статьи, поэтому определено следующее допущение. При расчёте нагрузки в производственных условиях концентрация ртути в воздухе рабочей зоны на предприятиях, размещённых на территории объединённой промплощадки, составляет ⅓ от концентрации в цехе ртутного электролиза – источнике данного поллютанта. Исходя из среднесменной величины ПДКр.з. 0,005 мг/м³ оценивали концентрацию ртути в воздухе промплощадки¹. На предприятиях, размещённых в черте селитебной зоны, концентрация ртути принята равной содержанию в атмосферном воздухе.

Оценка хронической экспозиции проведена по методическому документу Р 2.1.10.3968‒23³. При расчёте использованы величины факторов экспозиции, рекомендуемые в руководстве в качестве стандартных: скорость ингаляции взрослого человека – 20 м³/сут; масса тела (взрослый, 18 и более лет) – 70 кг. За продолжительность экспозиции при определении среднегодовой дозы до 2000 г. принимали число лет от даты рождения, в период 2000‒2006 гг. – 6 лет, в период 2007‒2023 гг. – 17 лет.

Таким образом, для всех рассматриваемых периодов использовали два документа: СанПиН 1.2.3685‒21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания» и Р 2.1.10.3968‒23 «Руководство по оценке риска здоровью населения при воздействии химических веществ, загрязняющих среду обитания».

Рассчитаны показатели HQ при загрязнении парами металлической ртути атмосферного воздуха и воздуха промышленной площадки предприятия, использующего технологию ртутного электролиза, по формуле (1):

HQ = ΣDсреднегод. / RfDch,     (1)

где ΣDсреднегод. – суммарная среднегодовая доза в течение всего периода исследования; RfDch – референтная среднегодовая доза при хроническом воздействии ртути¹.

Для расчёта среднегодовой дозы определяли суммарную дозу за три периода – до 2000 г., 2000‒2006 и 2007‒2023 гг. Суммарная доза за каждый период рассчитана как сумма дозы ртути, поступившей с атмосферным воздухом и воздухом промплощадки.

Среднегодовая доза при хроническом ингаляционном воздействии ртути рассчитана по формуле:

Dсреднегод. = ΣЭ / BW · ED,     (2)

где ΣЭ – суммарная экспозиционная нагрузка за три периода: до 2000 г., 2000‒2006 и 2007‒2023 гг. (мг/кг массы); BW – масса тела (мг/кг); ED – продолжительность воздействия, лет.

ΣЭ = ΣЭдо 2000 г. + ΣЭ2000‒2006 гг. + ΣЭ2007‒2023 гг.    (3)

Суммарная экспозиционная нагрузка за каждый период исследования (Эi) представляет собой сумму экспозиции ртути, поступившей с атмосферным воздухом и воздухом промплощадки:

ΣЭi = Эатм i + Эпп i,       (4)

Эатм = V (Сатм · Tатм) · ED,     (5)

где V – скорость ингаляции (м³/день); Сатм – концентрация ртути в атмосферном воздухе (мг/м³); Tатм – время, проводимое в контакте с атмосферным воздухом (16 ч); ED – продолжительность воздействия, лет.

Эпп = V (Tстаж · Спп · Tпп),     (6)

где V – скорость ингаляции у мужчин (м³/день); Tстаж – продолжительность трудового стажа в период исследования (лет); Спп – концентрация ртути в воздухе объединённой промышленной площадки с учётом расчётного периода (мг/м³); Tпп – время, проводимое в контакте с воздухом промплощадки (8 ч).

Референтная среднегодовая доза при хроническом воздействии ртути (RfDchr) рассчитана по формуле (7):

RfDchr = RfC · V,      (7)

где RfC – референтная концентрация при хроническом ингаляционном воздействии ртути (0,0003 мг/м³); V – скорость ингаляции взрослого человека (м³/сут)¹.

Статистическая обработка материалов исследования выполнена с использованием программы Microsoft Excel. Вычисляли среднюю арифметическую концентрацию паров металлической ртути и доверительный интервал M [95% CI].

Результаты

Проведена оценка среднегодовых концентраций паров металлической ртути в атмосферном воздухе селитебной зоны и воздухе объединённой промышленной площадки в различные периоды деятельности химического предприятия (в том числе цеха ртутного электролиза): активная деятельность; переходный период (демонтаж оборудования); постэксплуатационный период.

Установлено, что в атмосферном воздухе в период активной деятельности предприятия (до 2000 г.) среднегодовые концентрации металлической ртути в I зоне жилой застройки составили 1,8 ПДКа.в. (0,00054 мг/м³) с колебаниями показателя 1,5‒2 ПДКа.в. (0,00045‒0,00061 мг/м³), во II зоне – 1,5 ПДКа.в. (0,00046 мг/м³) с изменениями показателя от 1,3‒1,8 ПДКа.в. (0,00039‒0,00053 мг/м3), в III зоне содержание ртути в указанный период было существенно ниже величины ПДКа.в. и составляло 0,000008 мг/м³ с колебаниями в пределах 0,0000072‒0,0000088 мг/м³. В 2000‒2006 гг. в период демонтажа оборудования среднегодовые значения концентраций ртути в атмосферном воздухе города значительно снизились и достигали 0,0000001 мг/м³ с колебаниями в пределах 0,00000002‒0,0000009 мг/м³. Начиная с 2007 г. ртуть в атмосферном воздухе селитебной зоны не обнаружена и условно принята как нулевая (табл. 2).

Среднегодовые концентрации ртути в воздухе предприятий, расположенных на территории объединённой промплощадки, в период до 2000 г. превышали ПДКр.з. в 1,6 раза (0,008 мг/м³) с колебаниями показателя 1,58‒1,62 ПДКр.з. (0,0079‒0,0081 мг/м³). В связи с демонтажем оборудования цеха ртутного электролиза отмечено значительное увеличение концентраций ртути в переходный период – до 1,86 ПДКр.з. (0,0093 мг/м³) с колебаниями 1,4‒3,22 ПДКр.з. (0,0070‒0,0161 мг/м³). К долгосрочным последствиям деятельности цеха ртутного электролиза относятся сосредоточение вторичных источников загрязнения в пределах объединённой промплощадки (в том числе под корпусом бывшего цеха ртутного электролиза) и утилизация или захоронение ртутьсодержащих отходов, ликвидация ртутьсодержащих отходов [6, 31]. В постэксплуатационный период (2007‒2023 гг.) среднегодовые концентрации ртути в воздухе объединённой промплощадки были ниже ПДКр.з. (0,0043 мг/м³) с колебаниями до 1 ПДКр.з. (0,0034‒0,0052 мг/м³) (см. табл. 2).

С учётом среднегодовых концентраций ртути в атмосферном воздухе города и воздухе объединённой промплощадки в различные периоды деятельности предприятия рассчитаны величины суммарной среднегодовой дозы и коэффициента опасности для мужчин 20; 40 и 60 лет.

Согласно сценарию экспозиции, у мужчин 20 лет (2003 года рождения) в 2000‒2006 гг. экспозиционная нагрузка ртутью, связанная с атмосферным воздухом (Эатм), составила 0,0001 мг/м³. В 2007‒2023 гг. поступление ртути в организм было обусловлено только работой на предприятиях, расположенных на территории объединённой промплощадки, Эпп = 1,05 мг/м³. При работе на предприятиях, находящихся за пределами объединённой промплощадки, в соответствии с нулевыми значениями концентраций ртути в атмосферном воздухе, Эпп = 0 мг/м³. С учётом массы тела для 20-летних мужчин, работающих в условиях объединённой промплощадки и за её пределами, доза ртути составила 0,0007 мг/кг и 7,1 · 10−⁸ мг/кг соответственно, коэффициенты опасности ‒ 0,12 и 0,00001. По классификации уровней риска величины HQ соответствуют минимальному уровню¹.

У мужчин 40 лет в период эксплуатации цеха ртутного электролиза (до 2000 г.) поступление ртути в организм было обусловлено атмосферным воздействием и колебалось в зависимости от места проживания: максимальное значение среднегодовой дозы определено для I зоны, минимальное – для III зоны (табл. 3). Суммарная экспозиция в этот период исследования равнозначна величине Эатм. В период демонтажа оборудования в цехе ртутного электролиза Эатм многократно уменьшилась (0,0002 мг/м³), а поступление ртути с воздухом объединённой промплощадки в связи с началом трудовой деятельности увеличилось. Так, у работающих на предприятиях, расположенных на объединённой промплощадке, Эпп увеличился в 1,7 раза по сравнению с предшествующим периодом. В 2007‒2023 гг. в результате продолжительной трудовой деятельности у мужчин, работающих на объединённой промплощадке, независимо от места жительства произошло увеличение Эпп в 2,6 раза по сравнению с периодом активной эксплуатации цеха ртутного электролиза и в 1,6 раза по отношению к Эпп в 2000‒2006 гг. При этом у мужчин, занятых на производствах, расположенных за пределами объединённой промплощадки, величина Эпп была нулевой. Кратность превышения Эпп при работе на территории объединённой промплощадки по отношению к экспозиции за её пределами для лиц, проживающих в I зоне, составила 5,3, во II зоне – 6,1, в III зоне – 291,8. HQ у мужчин, работающих на предприятиях объединённой промплощадки, проживающих в I зоне, соответствует настораживающему уровню, во II и III зонах – допустимому (приемлемому) уровню. Величина HQ у мужчин, работающих на предприятиях за пределами объединённой промплощадки, соответствует минимальному уровню.

Согласно сценарию, у мужчин 60 лет наибольшее ингаляционное поступление ртути приходится на период активной работы цеха ртутного электролиза (см. табл. 3). Максимальная величина Эатм установлена для мужчин, проживающих в I зоне, минимальная – для проживающих в III зоне. Так как вклад экспозиции от пребывания на объединённой промплощадке значительно выше, чем от атмосферного воздуха, среднегодовая Эпп у мужчин, работающих на территории объединённой промплощадки и проживающих в I‒III зонах, не имела различий. У мужчин, работающих на предприятиях, расположенных за пределами объединённой промплощадки, величина ΣЭдо 2000 г. была меньше, чем у мужчин, работающих на территории объединённой промплощадки: в 3,3 раза для проживающих в I зоне, в 3,8 раза ‒ для проживающих во II зоне, в 169 раз ‒ для проживающих в III зоне. В 2000‒2006 гг. значение Эатм снизилось у мужчин независимо от места жительства и места размещения производства до 0,0002 мг/м³. Величина Эпп у мужчин, работающих на территории объединённой промплощадки, имела максимальное значение и была одинаковой независимо от места жительства – 5,65 мг/м³.

Была определена суммарная среднегодовая экспозиция за весь период исследования у мужчин 60 лет, работающих на предприятиях объединённой промплощадки. Кратность превышения Эпп у мужчин, работающих на территории объединённой промплощадки, по отношению к величине Эпп у мужчин, работающих за её пределами, с учётом места жительства составила в I зоне – 5,4, во II зоне – 6,1, в III зоне – 311,4. Рассчитанные дозы ртути у 60-летних мужчин, работающих на объединённой промплощадке, достигали максимальных значений и колебались в пределах 0,0081‒0,0098 мг/кг массы тела, у работающих на предприятиях вне границ объединённой промплощадки ‒ 0,00002‒0,0018 мг/кг массы тела. Величины HQ у мужчин 60 лет, работающих на предприятиях объединённой промплощадки и проживающих в I, II и III зонах, соответствует настораживающему уровню риска для здоровья, в то время как у 60-летних мужчин, работающих на предприятиях за границей территории объединённой промплощадки, ‒ минимальному уровню.

Обсуждение

При ликвидации накопленного экологического вреда окружающей среде большое значение имеют установление объёма загрязняющих веществ⁴ и оценка риска воздействия объектов НВОС (объекты, оказывающие негативное воздействие на окружающую среду) на здоровье населения этих территорий. Для достижения этих целей используются стандартные походы: идентификация опасности, работа с базами данных о токсичности при оценке зависимости дозы от эффекта, перенос при оценке воздействия, характеристика риска и характеристика неопределённости [27, 32]. Одним из подходов является рассмотрение различных сценариев воздействия с учётом общей и пространственной характеристики объекта [33‒35].

Исследования состояния здоровья населения территорий, подвергавшихся крупномасштабным и долговременным промышленным загрязнениям, проводятся и за рубежом [4, 5, 27]. Результаты сценарных расчётов, проведённых Zhang Y. и соавт. (2021), показали, что накопленные последствия для здоровья, связанные с воздействием ртути в прогнозный период 2010–2050 гг., составляют 19 трлн долларов США (95%-й ДИ: 4,7–54). Авторы доказывают возможность существенного увеличения глобальных расходов на здравоохранение, если действия по сокращению выбросов ртути будут отложены; комплексный подход к моделированию позволил оценить эффективность контроля выбросов ртути, как того требует Минаматская Конвенция [36].

Проведённые нами сценарные расчёты позволили определить на уровне индивидуума вклад поступления ртути из воздушной среды объединённой промплощадки. Оценка загрязнения воздуха объединённой промышленной площадки химического предприятия и атмосферного воздуха селитебной зоны модельного города в периоды активной деятельности цеха ртутного электролиза, демонтажа оборудования и в постэксплуатационный период позволила выявить тенденцию к снижению концентраций ртути. В период с 2001 г. ртуть в воздухе селитебной зоны не выявлена. Таким образом, наибольшая опасность для здоровья населения обусловлена концентрациями ртути в воздушной среде объединённой промплощадки и селитебной зоны в период до 2000 г. и в 2000–2006 гг.

Результаты исследований показали, что для мужчин в возрасте 20 лет (родившихся после прекращения деятельности предприятия – источника поступления ртути) за весь период жизни не формируется уровней экспозиции, опасных для здоровья взрослого человека. Что касается других возрастных групп, то в 40 лет настораживающий уровень риска установлен для мужчин, работающих на предприятиях, размещённых на территории объединённой промплощадки и проживающих в I зоне. У мужчин данной группы величина суммарной среднегодовой дозы в период до 2000 г. определяется атмосферным воздействием ртути на 18,7%, в 2000–2006 и 2007–2023 гг. – поступлением ртути с воздухом объединённой промплощадки (на 31,6 и 49,7% соответственно). Следовательно, у мужчин 40 лет, работающих в условиях промплощадки, настораживающий уровень риска обусловлен атмосферным воздействием ртути в период активной работы цеха ртутного электролиза и работой на предприятии, расположенном на территории объединённой промплощадки, в переходном и постэксплуатационном периодах. Заслуживает внимания тот факт, что для мужчин, работающих в условиях объединённой промплощадки, но проживающих на расстоянии более 3 км от источников загрязнения, уровень риска является допустимым и минимальным.

По результатам проведённого исследования группой наибольшего риска являются мужчины 60 лет, работавшие на предприятии, размещённом на территории объединённой промплощадки, независимо от места жительства (I–III зоны). Наибольший вклад в величину суммарной среднегодовой дозы обусловлен поступлением ртути в период активной работы цеха ртутного электролиза в I зоне – на 62,2%, во II зоне – на 61,2%, в III зоне – на 54,3%. Отметим, что концентрации ртути в атмосферном воздухе на территории III зоны находились в пределах ПДК. В последующие периоды (2000–2006 и 2007–2023 гг.) величина суммарной среднегодовой дозы полностью определялась поступлением ртути с воздухом объединённой промплощадки.

Размещение на единых промплощадках нескольких предприятий определяет экспозицию для лиц, не занятых непосредственно на особо опасных производствах. Формирование таких зон, которые можно рассматривать как крупный площадной источник загрязнения сложнейшим комплексом загрязнителей, связано в первую очередь с экономическими причинами. Лица, принимающие управленческие решения на муниципальном и корпоративном уровнях, заинтересованы в приближении производств к источникам энергии, сокращении протяжённости городских инженерных коммуникаций, максимальном использовании трудовых ресурсов и городских земель [37, 38]. С учётом биокумуляции ртути в организме и отсроченных последствий для здоровья необходимо осуществлять динамическое наблюдение за здоровьем населения, подвергавшегося воздействию на различных уровнях. С позиции персонализированной медицины важно определить индивидуальную принадлежность к группе риска развития отдалённых последствий воздействия ртути на здоровье населения территорий НВОС. Это заставляет обратить особое внимание на программы периодических медицинских осмотров и диспансеризации населения на территориях размещения крупных промышленных агломераций и возможность переноса поллютантов в пределах больших территорий.

Ограничения исследования. Использование в сценариях стандартных условий воздействия, не учитывающих индивидуальных особенностей суточной экспозиции и профессионального маршрута, неполные данные о фактических уровнях содержания поллютанта в воздушной среде объединённой промышленной площадки и селитебной зоны в течение рассматриваемого периода вносят неопределённости в представленные оценки. Применение неполных данных мониторинга и схем размещения ртутного производства в «модельном» городе ограничивают экстраполяцию результатов на другие группы населения. Кроме того, в сценариях не рассматривалась группа мужчин, работавших в цехе ртутного электролиза в различные периоды функционирования предприятия.

Заключение

Исследование многолетней ингаляционной хронической экспозиции при поступлении ртути с выбросами химического предприятия в приземные слои атмосферного воздуха с учётом двадцатилетнего постэксплуатационного периода показало, что к группе с настораживающим уровнем риска относятся мужчины 60 лет, не имеющие прямого контакта с ртутью, но работающие на предприятиях, расположенных на территории объединённой промплощадки.

Предложенный подход оценки многолетней экспозиции при различных функциональных режимах действия предприятия – источника поступления токсиканта в воздушную среду после устранения основных неопределённостей количественной оценки экспозиции может быть использован при прогнозировании величины накопленного вреда для здоровья населения, обосновании мер профилактики, а также при разработке планов социально-экономического развития регионов.

¹СанПиН 1.2.3685‒21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания».

²Руководство по расчёту загрязнения воздуха на промышленных площадках. Одобрено и рекомендовано к изданию Главпромстройпроектом Госстроя СССР 2 декабря 1975 г. доступно: https://docs.cntd.ru/document/1200100012 10.05.2025

³Р 2.1.10.3968‒23 «Руководство по оценке риска здоровью населения при воздействии химических веществ, загрязняющих среду обитания».

⁴Об охране окружающей среды: Федеральный закон от 10.01.2002 г. № 7-ФЗ (ред. от 25.12.2023 г.). Принят Государственной Думой 20.12.2001 г., одобрен Советом Федерации 26.12.2001 г. (ст. 80.1).