Иван Шилов ИА REGNUM
Озон

Авторы: С.Н.Котельников, научный сотрудник, Е.В.Степанов, доктор физико-математических наук, профессор, зав. отделом экологических и медицинских проблем; И.А.Щербаков, доктор физико-математических наук, академик РАН, директор (Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН); В.Т.Ивашкин, доктор медицинских наук, академик РАН, заведующий кафедрой (Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова РАН).

В связи с происходящими климатическими изменениями и ростом загрязнения атмосферы окислами азота, летучими углеводородами, угарным газом человечество столкнулось с неожиданной проблемой — значительным ростом содержания озона в приземной атмосфере. Оказывается, перечисленные выше загрязнители являются предшественниками озона, из которых он образуется под действием солнечного излучения, причем интенсивность образования увеличивается с ростом температуры и интенсивности солнечной радиации.

Хорошо известно, что молекулярный озон является очень активным химическим окислителем, который пагубно действует на живые организмы и растительность, способствует разрушению и деградации материалов. При вдыхании он вызывает в организме оксидативный стресс, то есть лавину цепных реакций, приводящих к образованию свободных радикалов и продуктов окисления липидов, наносящих непоправимый ущерб всем системам организма и, прежде всего, дыхательной и сосудистой системам.

Рост содержания озона в приземной атмосфере значительно увеличивает риски для здоровья людей, которые все чаще и интенсивнее подвергаются пагубному воздействию этого химически активного соединения. В частности, в Европейских странах и США, где проблеме тропосферного озона уделяется большое внимание уже на протяжении последних 40−50 лет, с озоном связывают ежегодную преждевременную смерть десятков тысяч людей (в Европе более 20 тысяч в год).

Вклад повышенных концентраций приземного озона в дополнительную глобальную смертность оценивается в 375 тысяч смертей в год, прежде всего, за счет смертности от сердечно сосудистых и респираторных заболеваний. Эта величина зависит от уровня концентраций озона, сезона, географии региона и ряда других особенностей. В странах ЕС повышенные концентрации приземного озона приводят к 21 400 дополнительных смертей и 14 000 госпитализаций с респираторными заболеваниями в год. В документах Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), посвященных проблемам загрязнения атмосферного воздуха, озон отнесен к наиболее токсичным воздушным загрязнителям, которые отрицательно влияют на здоровье населения Европы и других континентов планеты. На правительственном сайте США (http://www.epa.gov) публикуются результаты многочисленных исследований, посвященных влиянию приземного озона на здоровье населения, технологии защиты от его вредного влияния и много другой полезной информации как для ученых, так и для самых широких слоев населения.

В связи с наблюдаемыми в последние годы климатическими изменениями потери по вине озона такого же или даже большего масштаба следует ожидать и в России. Так, мощная тепловая волна летом 2010 года привела к образованию высоких концентраций приземного озона на территории нашей страны. В Московском регионе среднечасовые концентрации приземного озона превышали величину 500 мкг/м3 (при таком уровне озона в условиях лабораторного эксперимента 17% крыс умирают в течение одного часа).

Несмотря на все более возрастающую опасность складывающейся ситуации, эти научные факты остаются практически неизвестными в России, причем ни широкой общественности, в том числе и научной, ни специалистам, которые по роду своей деятельности должны сталкиваться с последствиями вредного влияния тропосферного озона (медикам, экологам, растениеводам, санитарным и государственным службам и многим другим).

Кроме того, опыт европейских стран и Соединенных Штатов Америки в осознании и решении проблемы тропосферного озона также мало кому известен в России в настоящее время. Вместе с тем широко распространено мнение о полезности озона, что обусловлено его применениями в терапии, а также той положительной ролью, которую играет стратосферный озон, защищающий нашу планету от ультрафиолетового излучения Солнца.

Сложившаяся ситуация связана с тем, что значительное загрязнение атмосферного воздуха в результате стремительного роста количества автомобилей в городах — относительно новая проблема для России, а контроль качества атмосферного воздуха и управление качеством окружающей среды находится у нас в крайне запущенном и примитивном состоянии. Не будет большим преувеличением сказать, что исследования тропосферного озона и его пагубного влияния на окружающую среду и человека ведутся в нашей стране горсткой ученых-энтузиастов, возможности которых весьма ограничены. Силы и ресурсы, которые направлены на ее решение в нашей стране, явно не соответствуют важности и остроте складывающейся ситуации.

Как показывают новые данные, нам еще только предстоит осознать всю серьезность для России проблемы влияния повышенных концентраций приземного озона, масштабы людских и материальных потерь, которые несет страна. Для осознания проблемы необходимо не только тщательно в течение многих лет и во множестве географических точек страны контролировать содержание озона в приземной атмосфере в режиме регулярного мониторинга, регистрировать и фиксировать эпизоды превышения предельно допустимых концентраций. Чрезвычайно важно также убедительно продемонстрировать прямую взаимосвязь между уровнем озона в приземной атмосфере и состоянием здоровья населения, распространенностью ряда заболеваний, смертностью, состоянием экологических систем и лесов, урожайностью сельскохозяйственных культур, вплоть до оценки экономических потерь государства и бизнеса, обусловленных возрастанием содержания озона в тропосфере.

Совсем недавно, в 2010—2012 годах, в России удалось впервые продемонстрировать наличие очень сильной взаимосвязи между повышением заболеваемости и смертности в ряде регионов нашей страны с ростом уровня содержания озона в приземном слое атмосферы. Детальное изучение этой взаимосвязи, выяснение действующих биохимических механизмов и закономерностей проявления в виде различных патологий требует проведения сложных мультидисциплинарных исследований, к которым должны быть привлечены специалисты из различных областей.

В первую очередь необходимо иметь как можно более полную и достоверную информацию о содержании тропосферного озона на территории России, в наиболее густонаселенных районах, где по климатическим условиям наиболее вероятно повышенное до опасных уровней содержание озона (Центральный район, Поволжье, Ставрополье и Краснодарский край, регионы Сибири, Северный Кавказ, Крым). В силу специфики образования озона и для объективной оценки ситуации, сеть станций для его мониторинга должна быть достаточно густой и должна охватывать не только территории, где в больших количествах продуцируются предшественники озона, но и пригородные и малоурбанизованные районы.

Кроме создания современной сети станций мониторинга тропосферного озона крайне необходимы:

исследования в области фундаментальной медицины и биологии;

исследования в области клинической медицины;

анализ и оценка складывающейся ситуации;

сопоставление с санитарными и эпидемиологическими данными;

поиск и фиксация закономерностей;

информирование населения и органов управления и администрации;

прогнозирование и моделирование процессов;

разработка методов и подходов к снижению рисков;

действия по снижению рисков;

просвещение и обучение.

В этом смысле показательна ситуация в Москве, где имеется единственная в России государственная сеть из нескольких станций мониторинга приземного озона, принадлежащих ГПУ «Мосэкомониторинг». Функционирование этой сети имеет исключительно важное значение для решения проблемы загрязнения атмосферного воздуха. Данные измерений выкладываются в сеть и доступны для любого пользователя. В течение последних нескольких лет в весенне-летний период в различных районах Москвы этими станциями фиксируются уровни содержания приземного озона, значительно превышающие предельно допустимые концентрации. Однако, судя по общению с широким кругом московских медиков, биологов и экологов, существующая и кричащая проблема тропосферного озона им совершенно не знакома. К сожалению, уникальная информация, получаемая на сети станций Мосэкомониторинга, не достаточно широко представлена в средствах массовой информации. Эпизоды превышения отечественных стандартов по содержанию озона и другая важнейшая информация становится известной только узкому кругу специалистов и остается без внимания санитарных служб, служб по чрезвычайным ситуациям, городских органов управления и администрации.

При существующем положении дел не приходится удивляться, что мало кому знаком «парадокс тропосферного озона», когда его концентрации в пригородах и в рекреационных зонах, могут в несколько раз превышать содержание в самом мегаполисе. А ведь знание об этом явлении существенно влияет на выбор тактики и стратегии снижения рисков.

То, что проблема тропосферного озона не знакома нашим врачам общей практики и исследователям в области биомедицины, подтверждается еще двумя конкретными фактами. Оба они связанны с эпизодом резкого ухудшения экологической ситуации в Москве летом 2010 года, когда наблюдались аномальная жара и сильное загрязнение атмосферного воздуха выхлопами автотранспорта и продуктами горения от пожаров на подмосковных торфяниках. Повышенную смертность, наблюдавшуюся в этот период в Москве, специалисты связали в первую очередь с комбинированным воздействием на людей высокой температуры, мелких частиц дыма и повышенного содержания угарного газа. Профилактические меры, которые медики предлагали для снижения заболеваемости и смертности в тот момент, были направлены в основном на борьбу с отравлением угарным газом и оказались малоэффективными. Фактор воздействия приземного озона, уровень которого в этот период превышал все безопасные нормы (среднечасовые максимальные концентрации приземного озона в Московском регионе в этот период превышали значения в 500 мкг/м3), остался незамеченным. Позже, в попытках осмыслить события 2010 года в Москве был даже поставлен эксперимент по исследованию воздействия на здоровье людей длительного пребывания в условиях повышенного содержания угарного газа в воздухе и высокой температуры. Результаты данного эксперимента не позволили объяснить наблюдавшийся рост смертности и заболеваемости, особенно пневмонией, в летнее время. Главная причина такого результата — игнорирование главного фактора повышения заболеваемости и смертности — влияния приземного озона.

В то же время зарубежные специалисты давно знают, что повышенные концентрации озона вызывают воспалительные процессы в дыхательном тракте человека, особенно в летний период. Для решения проблем, связанных с повышением содержания озона в приземной атмосфере, требуется серьезная научная, просветительская и организационная работа. Одна из возможностей, которые могли бы быть использованы для этого, — обращение к опыту других стран, который, в частности, суммируется в докладах Всемирной организации здравоохранения.

В заключении отметим наиболее важные аспекты проблемы тропосферного озона, требующие, по мнению ВОЗ (http://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0005/78647/E91843.pdf), проведения активных исследований и разработок.

Оценка опасности озона для условий России. Исследование токсикокинетики озона, острых реакций и хронического воздействия на людей его повышенных концентраций. Определение токсического воздействия как коротковременных концентраций озона (среднечасовых, среднесуточных), так и хронических (месяц, год), определение групп риска и возникающих у них проблем со здоровьем.

Источники предшественников озона. Исследование механизмов образования и транспорта озона в атмосфере. Определение источников эмиссии предшественников озона и оценка тренда эмиссии предшественников в будущем. Определение взаимосвязи эмиссии предшественников озона с другими проблемами окружающей среды.

Контроль озона в приземной атмосфере. Накопление и сбор результатов мониторинга, изучение наблюдаемых трендов озона. Разработка методов моделирования и прогноза. Изучение влияния озона на изменения климата.

Прогнозирование воздействия озона на население. Моделирование и прогноз воздействия различных концентраций приземного озона на население.

Оценки рисков. Исследование влияния озона на смертность и оценка влияния на заболеваемость. Исследование влияния на здоровье и анализ цены выигрыша. Выявление переносимости воздействия в популяциях, определение групп риска и способов обратимости ущерба для здоровья.

Внедрение и применение индикаторов влияния озона на здоровье населения. К таким индикаторам могут быть отнесены: снижение лёгочной функции, количество потерянных рабочих дней, дни с применением медицинских препаратов, количество вызовов скорой помощи, увеличение приступов астмы, количество госпитализаций, количество дополнительной смертности и другие факторы.

Меры, снижающие риски. Уменьшение выбросов предшественников озона трудно себе представить технически в ближайшее время, кроме того, это не устраняет проблему в мегаполисах. К снижению рисков воздействия озона могут приводить кондиционирование помещений и очистка воздуха, тотальный мониторинг и информирование населения о ситуации, обучение мерам снижения воздействия с помощью доступных средств. Кроме того, могут быть эффективны коррекция поведенческих стереотипов, работа с группами риска (дети, пожилые люди, больные), повышение резистентности организма за счет изменения диеты и образа жизни. Также актуальным является повышение резистентности сельскохозяйственных культур.

Снижение опасности тропосферного озона — мультидисциплинарная проблема. Для ее успешного решения требуются организация современной сети станций и материально техническое обеспечение ее функционирования, организация сбора и обработки данных, организация информационной среды, моделирование и прогнозирование. Должны быть проведены соответствующие эпидемиологические исследования, обучение специалистов, персонала и населения. Должны быть разработаны и применены меры для снижения отрицательного воздействия повышенных концентраций на здоровье населения, а полученные знания и разработанные методы применены в практической медицине.

Проблема тропосферного озона является мультидисциплинарной проблемой, требующей проведения исследований в области физики и химии атмосферы, биологии, фундаментальной и клинической медицины, анализа и оценки складывающейся ситуации, сопоставления с санитарными и эпидемиологическими данными, поиска и фиксации закономерностей, разработки методов и технологий информирования населения и органов управления и администрации, прогнозирования и моделирования процессов, разработки методов и подходов к снижению рисков, действий по снижению рисков, работы в области просвещения и обучения.

Таким образом, загрязнение воздуха озоном — существенная опасность для здоровья населения и природы нашей страны. Есть доказательства прямой взаимосвязи между уровнем озона в приземной атмосфере и состоянием здоровья населения, смертностью, состоянием экологических систем и лесов, урожайностью сельскохозяйственных культур. Поэтому создание государственной системы контроля содержания озона в приземной атмосфере в режиме постоянного мониторинга и свободного доступа к этой информации населения является безотлагательной задачей. Без подобной системы, давно функционирующей в развитых странах, невозможно понять истинные масштабы человеческих потерь и экономического ущерба, обусловленных возрастанием содержания озона в приземном слое атмосферы.