Влияние смога городов и других загрязнений воздуха на здоровье
Воздух над такими городами, как Лос-Анджелес и Хьюстон, содержит первичные и вторичные загрязняющие вещества, аэрозоли и газы. В 1955 г. во время сильной жары, длившейся 1 нед, умирало более 247 человек в день вследствие атмосферных и географических условий в котловине Лос-Анджелеса; высокие горные кряжи препятствуют движению потоков свежего воздуха через эту местность.
Слой сильной температурной инверсии привел к снижению высоты смешивания загрязняющих веществ, что обусловило повышенную концентрацию загрязнителей в воздухе.
Высокая температура и выброс углеводородов из автомобильных выхлопных труб приводят к образованию фотохимического смога. При минимальном ветре воздух становится неподвижным, что обусловливает высокую плотность смога. Устойчивая теплая погода способствует повышению концентраций загрязнителей, которые в сочетании с солнечным светом создают фотохимический смог.
Как правило, это кратковременные и спорадические эпизоды. Легкий туман, образуемый углеводородами, диоксидом серы и оксидами азота, делает загрязнение воздуха видимым глазу. Химические окислители имеют неприятный запах; большинство людей могут обнаружить диоксид азота в концентрациях порядка 0,42 ppm.
- Действие на здоровье. Оценка прямого острого воздействия фотохимического смога на здоровье затруднительна. Часто отмечается раздражение глаз. Повышенную смертность выявить не так легко, поскольку существуют циклические изменения в концентрациях различных загрязняющих веществ, а другие факторы (например, время года, высокие температуры, быстрые колебания температур, праздничные дни, день недели) оказывают более сильное воздействие на уровень смертности, чем степень загрязненности.
При современном уровне загрязненнрсти воздуха фотохимический смог может увеличить риск приступов астмы у восприимчивых больных, вызвать ослабление легочной функции после долговременной экспозиции, раздражение слизистых оболочек и кашель и помешать проведению спортивных состязаний. Однако он, по-видимому, не приводит к повышению смертности или к серьезным заболеваниям.
- Нефотохимический смог. Высокие концентрации окиси углерода, оксидов серы и твердых частиц в сочетании с небольшим количеством вторичных загрязняющих веществ чаще отмечаются на северо-востоке США и в некоторых странах Европы. Высокая плотность близко расположенных городов повышает исходную концентрацию загрязняющих веществ. С увеличением подветренной территории города (например, в городах, расположенных в длинных и узких долинах) повышается и концентрация загрязняющих веществ.
- Маас (Meuse Valley), Бельгия (1936). В результате значительных выбросов двуокиси серы при сжигании угля на заводах при незначительном ветре отмечено несколько тысяч случаев раздражения легких и 65 смертных случаев (главным образом вследствие сердечной недостаточности у пожилых больных).
- Донора, Пенсильвания (1948). Высокие концентрации твердых примесей и выбросы двуокиси серы с промышленным дымом в сочетании с плохим перемешиванием загрязняющих веществ в воздухе привели к катастрофическому загрязнению воздуха. Зарегистрировано превышение числа смертных случаев на двадцать, почти у половины жителей города развились конъюнктивит и раздражение верхних дыхательных путей, а также желудочно-кишечные симптомы. У этих пациентов позднее отмечались повышенная частота респираторных заболеваний и повышенный уровень смертности.
- Лондон (1952). Высокие концентрации твердых частиц и двуокиси серы в неподвижном воздухе привели к увеличению числа смертных случаев на 4000.
б) Влияние на здоровье человека. Влияние загрязненности воздуха на здоровье человека зависит от концентрации загрязняющих веществ, продолжительности экспозиции и наличия основного сердечно-легочного заболевания. Экспозиция может привести как к возникновению острых симптомов, так и к осложнению хронических болезней, но сложные переменные, учитываемые при проведении крупных эпидемиологических исследований, затрудняют выявление поражений и установление пределов экспозиции (пороговых величин концентраций).
Чувствительность к загрязненности городского воздуха наблюдается у недоношенных детей, новорожденных, пожилых, у лиц с хроническими сердечными и легочными заболеваниями, у некоторых гипертоников и заядлых курильщиков.
Предполагается, что загрязняющие вещества вызывают следующие токсические эффекты: пониженную скорость выдоха, воспаление дыхательных путей, усиление кашля и выделение мокроты, ослабление сопротивляемости легочным инфекциям, пониженную переносимость физических нагрузок у лиц с сердечными заболеваниями, неблагоприятные изменения ЭКГ, ухудшенный транспорт кислорода в крови, преходящее раздражение глаз и повышенный коэффициент смертности. Отмечено явное снижение физической выносливости. Экспозиция к 0,5 ppm озона снижает спортивную активность на 50 %. Это в наибольшей степени проявляется на второй день после экспозиции и в наименьшей степени — к пятому дню. Применение антиоксидантов, например витамина Е, не смягчает симптомы и не предупреждает их возникновение.
Ниже дан перечень эффектов отдельных загрязняющих веществ при существующих уровнях загрязненности. Воздействию высоких доз посвящены специальные разделы.
- Двуокись серы. И сульфаты, и двуокись серы в совокупности с твердыми частицами и фотохимическими загрязнителями вызывают обострение хронических легочных болезней и повышают риск развития острых и хронических респираторных болезней. Эти соединения ухудшают очищение мерцательного эпителия легких, главным образом у пациентов с ранее существовавшим заболеванием легких, что, вероятно, обусловлено отложением ионов водорода на бронхиальной выстилке.
Крупнейшие катастрофические загрязнения воздуха бывают обусловлены двуокисью серы. В населенных пунктах с высокой экспозицией (в местах, где средний удельный уровень двуокиси серы составляет 45 мкг/м3 за 5 лет) как курильщики, так и некурящие страдают от упорного кашля и выделения мокроты в большей степени, чем контрольные населенные пункты с низкой экспозицией. Курение остается наиболее важным параметром, определяющим распространенность упорного кашля с выделением мокроты.
- Озон. Озон вызывает раздражение глаз и индуцирует развитие бронхита, вызывает обострение хронической обструктивной болезни легких и, возможно, повышает риск возникновения острых и хронических легочных заболеваний, мутагенеза и фототоксичности. Озон поражает ткани посредством быстрого окисления тиолсодержащих соединений и ненасыщенных жирных кислот.
Раздражение дыхательных путей и пониженный форсированный объем выдоха в единицу времени отмечаются при экспозициях выше 0,3 ppm, но при интенсивных физических нагрузках эти симптомы появляются при более низких уровнях экспозиции. Кратковременная экспозиция животных к фоновым концентрациям озона в окружающей среде (ниже 1 ррт) показывает, что озон подавляет способность организма убивать внутрилегочные микроорганизмы и способствует размножению гнойных бактерий, но применимость этих моделей к человеку остается невыясненной.
- Окислы азота. После интенсивной экспозиции к двуокиси азота выявляются интерстициальный отек, пролиферация эпителия и — после воздействия высоких концентраций — фиброз и эмфизема. При современных уровнях загрязненности окислы азота менее токсичны, чем озон, и кратковременная экспозиция, по-видимому, не приводит к сердечно-легочным заболеваниям.
- Пероксиацетилнитрат. Наблюдаются слезотечение и раздражение легких.
- Альдегиды. Примеры — акролеин и формальдегид. Экспозиция к концентрациям, присутствующим в атмосфере, индуцирует раздражение легких и бронхоспазм.
- Углеводороды. При концентрациях, присутствующих в воздухе, неблагоприятных эффектов для здоровья, вероятно, не возникает, но при соединении этих веществ с первичными загрязняющими веществами и под воздействием солнечного света образуются оксиданты и туман.
- Твердые примеси. Твердые частицы воздействуют на функцию легких у детей.
- Окись углерода. Высокие концентрации подавляют транспорт кислорода; в задымленные смогом дни это может оказать неблагоприятное воздействие на людей с сердечными заболеваниями, но в целом при существующих уровнях загрязненности на здоровых людей это не оказывает никакого влияния.
