CC BY
78
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2013 УДК 614.7:312.6
У.И. Кенесариев, А.Е. Ержанова, М.К. Амрин, Д.У. Кенесары, А.Т. Досмухаметов, А.А. Баймухамедов
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ НАСЕЛЕНИЯ РЕГИОНА КАРАЧАГАНАКСКОГО МЕСТОрОЖдЕНИЯ
КазИМУ, Казахский национальный медицинский университет им. С.Д. Асфендиярова Минздрава РК (РГП на правах хозяйственного ведения), 050012, Алма-Ата, Казахстан
Состояние загрязнения объектов окружающей среды в районе действия Карачаганакского нефтегазоконденсатного месторождения зависит от состояния освоения и эксплуатации объектов нефти и газа. По данным анализа ретроспективных исследований, периоды повышения загрязнения воздушного бассейна имеют два пика, приходящиеся на 1990 и 1997 гг. Однако эти негативные экологические моменты существенно различны. В 1990 г. в связи с резким увеличением добычи углеводородного сырья, а также низкой эффективностью газоочистительных устройств загрязнение воздуха значительно возросло. Второй период характеризовался незначительным повышением лишь концентрации диоксида азота, что непосредственно связано с внедрением новых технологий, снижающих загрязнение окружающей среды. В то же время средний уровень заболеваемости населения пос. Березовка составляет 336,8 случая на 1000 обследованных, что ниже аналогичных данных контрольного поселка в 1,6 раза. Ведущее место в структуре заболеваемости занимают болезни органов пищеварения, болезни органов дыхания и болезни нервной системы, болезни глаза и его придатков, болезни мочеполовой системы, болезни системы кровообращения, на которые приходится 87,6% всех болезней среди обследованных жителей пос. Березовка. Показана многомерная модель зависимости общей заболеваемости населения п. Березовка от концентрации в воздушной среде SO2 и NO2. Также найдены зависимости влияния концентраций HJS, SO2 и NO2 в атмосферном воздухе на показатели заболеваемости населения региона по основным классам болезней.
Ключевые слова: Карачаганакское нефтегазоконденсатное месторождение; окружающая среда; заболеваемость населения; мониторинг; новые технологии
U. I. Kenesariev, A. E. Erzhanova, M. K. Amrin, D. U. Kenesary, A. T. Dosmukhametov, A. A. Baymukhamedov —
HYGIENIC EVALUATION AND PREDICTION OF POPULATION MORBIDITY IN THE REGION OF THE KARACHAGANAK FIELD
Kazakh National Medical University named after S. D. Asfendiarov, 050012, Almaty, Kazakhstan
The state ofpollution of the environment in the area of operation of the Karachaganak oil and gas field depends on the development and operation of oil and gas objects. According to the analysis of retrospective studies, periods of the increase in air pollution have two peaks occurring in 1990 and 1997. However, these negative environmental moments are significantly different. In 1990, due to a sharp increase in the production of hydrocarbon crude, as well as the low efficiency of gas cleaning devices air pollution has increased significantly. The second period was characterized by a slight increase in the concentration of nitrogen dioxide only that was directly connected to the introduction of new technologies reducing environmental pollution. At the same time, the average population morbidity rate in settlement Berezovka is 336.8 cases per 1,000 surveyed, which is lower in 1.6 times than the reference data in the control townships. The leading place in the structure of morbidity are taken by digestive diseases, respiratory diseases and diseases of the nervous system, diseases of the eye and its appendages, diseases of the genitourinary system, diseases of the circulatory system, accounting for 87.6% of all diseases of the surveyed residents of settlement Berezovka. There was shown a multi-dimensional model of the dependence of general population morbidity in settlement Berezovka on the concentration of SO2 and NO2 in air. Also found depending on the influence of the concentrations of H2S, SO2 and NO2 in the air on the population on basic classes of diseases.
Key words: Karachaganak oil and gas field; the environment; population morbidity; monitoring and new technologies
Карачаганакское нефтегазоконденсатное месторождение (КнГКМ) является одним из наиболее крупных в Республике Казахстан. на месторождении добыча углеводородного сырья была начата в 1984 г., первоначально на трех скважинах, но по мере расширения производства неуклонно возрастала. Освоение нефтедобывающего региона осуществляется высокими темпами. Всего на КнГКМ уже к 2002 г. было пробурено 266 скважин, кроме того, ежегодно предусматривается бурение до 15 новых скважин. Основная масса производственных выбросов приходится на сернистый ангидрид (60%), окись углерода (35-40%) и двуокись азота (3-5%). Сте-
для корреспонденции: Ержанова Ая Ералывна, aya.er@ mail .ru.
пень комплексности использования нефтегазовых ресурсов имеет непосредственную связь с экологической ситуацией. Проблемой глобального масштаба является загрязнение окружающей среды экологически опасными компонентами отработанных нефтепродуктов. Указанные обстоятельства выдвигают экологические проблемы нефтегазового комплекса в ряд важнейших, требующих глубокого и всестороннего изучения, а главное - неотложного решения. Во многих промышленных городах Казахстана, где атмосферный воздух загрязнен выбросами промышленных предприятий, сохранение здоровья является вопросом первостепенной важности. Одним из таких регионов является Карачаганакское месторождение.
Цель исследования была ретроспективно изучить качество атмосферного воздуха и показатели заболевае-
83
[гиена и санитария 5/2013
мости населения региона Карачаганакского нефтегазоконденсатного месторождения.
Материалы и методы
Эпидемиологические исследования состояния здоровья населения проводились в пос. Березовка, который расположен ближе всех других населенных пунктов (на расстоянии 4-5 км) к КНГКМ. Более того, пос. Березовка находится по уровню ниже месторождения и с подветренной стороны и может быть оптимальной моделью для изучения влияния КНГКМ на качество объектов окружающей среды и состояние здоровья населения. Контрольным населенным пунктом выбран пос. Александровка, расположенный на юго-восточной стороне месторождения и удаленный от него на расстояние 50 км. По климатогеографической ситуации, социальноэкономическому укладу, этническому составу населения пос. Александровка идентичен исследуемому населенному пункту, но не подвержен влиянию месторождения.
Результаты и обсуждение
С начала эксплуатации КНГКМ до 1990 г. уровни сероводорода и диоксида серы в атмосферном воздухе пос. Березовка не превышали среднесуточных концентраций. В 1990 г., когда за год было введено в эксплуатацию 38 новых скважин и общее количество их достигло 136, загрязнение атмосферного воздуха резко возросло. Так, в 19901991 гг. в атмосферном воздухе п. Березовка содержание сероводорода превышало среднесуточные ПДК до 17,2, диоксида серы - до 11,2 и диоксида азота - до 42,5 раза (табл. 1).
В 1993 г. добыча нефти и газа на месторождении резко сократилась, и в связи с этим, концентрации основных загрязняющих веществ в 1995-1996 гг. значительно снизились. С 1997 г. на месторождении снова возросла добыча углеводородного сырья, однако концентрации основных загрязняющих веществ, характерных для этого процесса, в атмосферном воздухе не выходили за пределы санитарно-гигиенических нормативов, за исключением сероводорода и диоксида азота в 1998 г., концентрации которых стали возрастать в атмосфере пос. Березовка, незначительно превышая ПДК. Из табл. 1 видно, что в последующие годы концентрации основ-
Таблица 1
Концентрация основных загрязняющих веществ в атмосферном воздухе пос. Березовка (в мг/м3)
Год Контролируемые вещества
H2S so2 no2 CO
1991 0,1376 0,5641 1,70 1,6
1996 0,0008 ± 0,11441 0,015 ± 0,0014 0,03 ± 0,0015 -
1997 0,0004 ± 0,00011 0,021 ± 0,0006 0,042 ± 0,0314 -
1998 0,01 ± 0,00008 0,01 ± 0,0006 0,055 ± 0,0019 0,098 ± 0,02826
1999 0,0018 ± 0,00013 0,019 ± 0,0015 0,054 ± 0,0013 0,654 ± 0,01073
2000 0,0013 ± 0,00014 0,021 ± 0,0010 0,033 ± 0,0014 1,2 ± 0,01024
2001 0,0015 ± 0,00015 0,022 ± 0,0001 0,031 ± 0,0005 1,558 ± 0,00262
2002 0,0016 ± 0,00024 0,02 ± 0,0008 0,029 ± 0,0008 1,44 ± 0,00509
2003 0,002 ± 0,001 0,022 ± 0,001 0,032 ± 0,004 1,6 ± 0,100
2004 0,001 ± 0,0001 0,002 ± 0,0001 0,018 ± 0,002 1,56 ± 0,00306
2005 0,002 ± 0,0001 0,019 ± 0,0022 0,026 ± 0,003 1,4 ± 0,004806
2006 0,002 ± 0,0001 0,021 ± 0,003 0,028 ± 0,0014 1,2 ± 0,01024
2007 0,002 ± 0,0002 0,021 ± 0,001 0,030 ± 0,004 1,1 ± 0,00905
2008 0,0014 ± 0,0001 0,02 ± 0,001 0,028 ± 0,004 1,0 ± 0,00815
2011 0,002 0,059 0,028 1,5
ПДК 0,008 0,05 0,04 3,0
ных загрязняющих веществ оставались на одном уровне, не превышая санитарно-гигиенических нормативов. Это положительное явление можно объяснить внедрением новых природоохранных мероприятий на месторождении.
Начиная с 1998 г. на КНГКМ началось внедрение новых природоохранных технологий: «Суперзеленая горелка», прогрессивная технология для сбора избыточного газа, установка регенерации метанола, компрессор выветривания газов, система внутрипромысловых трубопроводов, обратная закачка избыточного и кислого газов [1]. Перечисленные выше мероприятия способствуют и будут способствовать в дальнейшем существенному снижению загрязнения воздуха на месторождении и за его пределами. Об этом свидетельствуют представленные материалы, с 2000 г. качество атмосферного воздуха в поселке полностью соответствовало санитарным стандартам. Кроме того, из данных табл. 2 следует, что
Таблица 2
лабораторный контроль за уровнем загрязнения атмосферного воздуха в пос. Березовка
2008 г. 2009 г. 2010 г.
исследовано проб обнару- жено % обнаружения выше ПДК исследовано проб обнару- жено %. обнаружения выше ПДК исследовано проб обнару- жено % обнаружения выше ПДК
Диоксид азота
36 33 92 39 39 100 Сернистый ангидрид 30 25 83
36 33 92 - 39 39 100 Сероводород - 30 28 93
36 27 75 - 39 39 100 Оксид углерода - 30 24 80
36 36 100 - 39 39 100 - 30 30 100
84
за 2008-2010 гг. ни в одной пробе концентрации загрязняющих веществ не превышали ПДК.
Состояние здоровья населения является индикатором загрязненности природной среды. Один из главных критериев состояния здоровья населения - заболеваемость. Заболеваемость - это объективное массовое явление возникновения и распространения патологии среди населения в результате его взаимодействия с окружающей средой, проявляющееся в различных формах в конкретных условиях существования общества. Результаты сравнительного анализа заболеваемости дают возможность прийти к выводу, что высокие уровни заболеваемости наблюдались до 1995 г. А начиная с 2000 г. показатели заболеваемости населения пос. Березовка имеют тенденцию к снижению. Эти тенденции заболеваемости населения полностью совпадают с показателями контрольного пос. Александровка (табл. 3).
Приведенные показатели значительно ниже аналогичных по региону испытательных полигонов Западного Казахстана (от 1,2 до 1,55 раза), а по региону химической промышленности - до 1,44 раза. В структуре заболеваемости населения пос. Березовка ведущее место занимают болезни органов пищеварения - 834,9%о (23,6%), на втором месте находятся болезни органов дыхания и болезни нервной системы с показателями 436,7 на 1000 населения (или 12,3%). Третье место среди выявленных случаев заняли болезни глаза и его придатков (419,8%, или 11,9%), четвертое - болезни мочеполовой системы (317,9%, или 8,9%) и пятое - болезни системы кровообращения (313,3%, или 8,8%). На данные пять классов приходится 78,9% всех причин заболеваний. Среди причин заболеваемости населения пос. Алексан-дровка основными являются болезни органов дыхания (556,5%), болезни системы кровообращения (459,7%), болезни нервной системы (435,5%), болезни мочеполовой системы (346,8%), болезни уха и сосцевидного отростка (282,3%). На долю данных заболеваний приходится 64,8% от общего количества (рис. 1).
В литературных источниках указывается, что подход к оценке состояния здоровья населения или его отдельных групп всегда должен быть комплексным. Комплексная оценка должна носить прогностический характер с целью создания воз- „
можности предусматривать те или иные мероприятия на перспективу [2].
Значительный интерес представляют факторные модели, описывающие влияние на прогнозируемую величину не одного, а ряда факторов, зависимость которых может быть выражена уравнением множественной корреляции или уравнением множественной линейной регрессии. Поэтому система уравнений - одна из наиболее эффективных прогнозных моделей.
Нами с целью изучения влияния на уровень заболеваемости населения КНГКМ (моделируемый признак Y) ряда факторов (факторные признаки - Xj, X Х3 и Х4), в качестве аппарата математической модели был использован множественный корреляционно-регрессионный анализ между показателями заболеваемости населения и концентрациями загрязняющих веществ атмосферно-
Таблица 3
Сравнительная характеристика общей заболеваемости населения двух поселков (на 1000 человек населения)
Год пос. Березовка пос. Александровка
1990 1917,0 1813,6
1991 2295,0 2040,8
1995 2040,8 1930,4
2000 1451,5 948,0
2002 1225,0 714,1
2007 775,5 690,6
2008 224,3 454,9
2009 259,1 485,9
2010 336,8 530,1
го воздуха в пос. Березовка. В нашей модели: Y - зависимая переменная - показатель заболеваемости населения; Xj - Х4 - независимые переменные, а именно: Х1 - концентрация H2S; Х2 - концентрация SO2; Х3 - концентрация NO2; Х4 - концентрация CO.
Перед построением моделей были выполнены предварительные преобразования, а именно показатели заболеваемости были прологарифмированы для стабилизации дисперсии. Расчеты проводились в универсальной статистической программе Statistica 6,0 для Windows с использованием модуля «множественная регрессия» и метода пошаговой регрессии. В наших расчетах полученная модель характеризуется высокой надежностью и достоверностью (F расчетное больше значимости F) и высокой точностью предсказания (табл. 4), т. е. модель хорошо описывает явление (R2 > 0,9).
Значение коэффициентов детерминации можно интерпретировать следующим образом: построенная регрессия для пос. Березовка - 90,4% разброса значений относительно среднего. Для оценки значимости полученных коэффициентов регрессионного уравнения использовался /-критерий Стьюдента. После пошагового определения
н
Болезни органов пищеварения Болезни органов дыхания Болезни нервной системы Болезни глаза и его придатков Болезни мочеполовой системы Болезни системы кровообращения Прочие
Болезни органов дыхания Болезни системы кровообращения Болезни нервной системы Болезни мочеполовой системы Болезни уха и сосцевидного отростка Прочие
Рис. 1. Структура заболеваемости населения (в % к итогу).
85
[гиена и санитария 5/2013
Рис. 2. Модель зависимости общей заболеваемости населения п. Березовка от концентрации SO2 и NO2 в атмосферном воздухе.
достоверных переменных и исключения незначимых прогнозная математическая модель приняла следующий вид: Y = 6,9 + 34,0 • Х2 + 10,2 • Х3. То есть на показатель общей заболеваемости населения исследуемого поселка существенное влияние оказывают концентрации Х2 и Х3 (концентрации SO2 и NO2). Таким образом, многомерная модель зависимости общей заболеваемости населения пос. Березовка от концентрации в воздушной среде SO2 и NOвыглядит следующим образом (рис. 2).
Так, увеличение концентрации SO2 на каждые 0,01 мг/м3 (20% ПДК) будет способствовать повышению показателя общей заболеваемости в 1,4 раза, и увеличение концентрации NO2 также на 0,01 мг/м3 (25% ПДК) повысит заболеваемость в 1,1 раза.
Далее, используя множественный корреляционнорегрессионный анализ, были найдены зависимости влияния концентраций HS, SO2 и NO2 в атмосферном воздухе на показатели заболеваемости населения региона по основным классам болезней. Данные вычисления представлены в виде уравнений множественной линейной регрессии. Нами установлено, что на заболеваемость населения болезнями глаза и его придатков оказывают статистически достоверное влияние только концентрации SO2 (R = 0,9; R2 = 0,7; р < 0,05). Зависимость имеет вид: заболеваемость глаза = Exp (4,9 + 84,9 концентрация SO_n его придатков в воздухе, мг/м3).
Это означает, что при увеличении концентрации SO2 в воздухе на 0,01 мг/м3 (20% ПДК) заболеваемость глаза и его придатков повысится в 2,3 раза.
Доказано статистически достоверное влияние только концентрации SO2 (R = 0,8; R2 = 0,7; р < 0,05) на заболеваемость населения болезнями органов дыхания:
Заболеваемость органов дыхания = Exp (5,8 + 83,7 концентрация SO2 в воздухе, мг/м3).
То есть при повышении концентрации SO2 в воздухе на 0,01 мг/м3 (20% ПДК) заболеваемость органов дыхания увеличится в 2,3 раза. нам удалось определить статистически достоверное (R = 0,8; R2 = 0,6; р < 0,05) влияние на заболеваемость системы кровообращения концентраций H2S и NO2:
Заболеваемость системы кровообращения = Exp (6,0 + 13,4 - конц. H2S + 31,2 - концентрация NO2, мг/м3).
Из этого следует, что при увеличении концентрации H2S на 0,001 мг/м3 (12,5% ПДК) и NO2 на 0,01 мг/м3 (25% ПДК) заболеваемость системы кровообращения повысится в 1,1 и 1,4 раза соответственно.
Таблица 4
Показатели регрессионной статистики и дисперсионного анализа
Населенный пункт Коэффициент Критерий Фишера, F
множественной корреляции, R детерминации, R2 F расчетное значимость F
Березовка 0,951 0,904 7,08 0,07
Также мы получили статистически достоверное (R = 0,8; R2 = 0,7; р < 0,05) влияние концентрации SO2 на заболеваемость мочеполовой системы:
заболеваемость мочеполовой системы = Exp (4,6 + 108,9 - концентрация SO2 в воздухе, мг/м3).
Это значит, что при увеличении концентрации SO2 в воздухе на 0,01 мг/м3 (20% ПДК) заболеваемость мочеполовой системы повысится в 2,9 раза.
нами установлено, что на заболеваемость населения болезнями кожи и подкожной клетчатки оказывают статистически достоверное влияние только концентрации SO2 (R = 0,8; R2 = 0,7; р < 0,05). Зависимость имеет вид: заболеваемость кожи и подкожной клетчатки = Exp (4,3 + 46,4 - концентрация SO2 в воздухе, мг/м3).
Это означает, при увеличении концентрации SO2 в воздухе на 0,01 мг/м3 (20% ПДК) заболеваемость кожи и подкожной клетчатки повысится в 1,1 раза.
Анализ полученных сведений дает основание определить атмосферное загрязнение в качестве одного из важнейших факторов риска для здоровья населения. Состояние здоровья населения является индикатором загрязненности природной среды. Как убедительно свидетельствуют представленные материалы, внедрение новых технологий на КНГКМ уже способствует и будет способствовать в дальнейшем существенному снижению загрязнения атмосферного воздуха на месторождении и за его пределами, что может отразиться на снижении заболеваемости по некоторым классам, таким как заболеваемость органов дыхания, кожи и подкожной клетчатки, глаза и его придатков.
Литер атура
1. Кенесариев У.И., Адильгирейулы З., Амрин М.К., Досмухаметов А.Т., Ержанова А.Е., Баймухамедов А.А. Мониторинг качества объектов окружающей среды в регионе Карачаганакского нефтегазоконденсатного месторождения. Здоровье семьи - XXI век. Электронное научное издание (Пермь). 2011; 4.
2. Дерстуганова Т.М., Кузьмин С.В., Малых О.Л., Кочнева Н.И., Вараксин А.Н., Ярушин С.В. Математическое моделирование оценки факторов риска на здоровье населения. В кн.: Материалы XI Всероссийского съезда гигиенистов и санитарных врачей. т. 1. М.; 2012: 419-20.
Reference s
1. Kenesariev U.I., Adil’gireyuly Z., Amrin M.K., Dosmukhametov A.T., Yerzhanova A.E., Baimukhamedov A.A. Monitoring the quality of the environment in the region of Karachaganak oil and gas field. Periodical electronic publication. Zdorov’e sem’i - XXI vek. 2011; 4 (in Russian).
2. Derstuganova T.M., Kuz’min S.V., Malykh O.L., Kochneva N.I., Varaksin A.N., Yarushin S.V. Mathematical modeling of the risk assessment on the human health. In.: Proceedings of the IX AllRussian Congress of hygienists and sanitary inspectors. M.; 2012; 1: 419-20 (in Russian).
Поступила 15.02.13
86
