Ecologoepidemiological connection of lung cancer morbidity with atmospheric air pollution by carcinogens in petrochemical profile regions

Full Text

Введение

В третьем тысячелетии в структуре онкологических заболеваний населения России и Башкирии рак легкого (РЛ) по-прежнему занимает второе место, а среди мужского населения – первое [4, 7, 8]. Среди внешних факторов риска возникновения РЛ ведущее значение уделяется загрязнению атмосферного воздуха химическими веществами, которые в последующем загрязняют почву и открытые водоисточники [3, 9]. Новое тысячелетие ознаменовалось тенденцией к оздоровлению среды обитания и прежде всего снижением уровня содержания вредных веществ в атмосферном воздухе. По данным Управления Роспотребнадзора по Республике Башкортостан (РБ), удельный вес проб атмосферного воздуха с превышением предельно допустимой концентрации (ПДК) химических веществ за период с 2010 по 2016 г. в целом по РБ снизился более чем в 3 раза, при этом доля проб с кратностью превышения более 5 ПДК снизилась в 7 раз. Наряду с этим сохраняется высокий уровень заболеваемости РЛ. Моделирование методом случайных чисел зависимостей заболеваемости населения РБ от загрязнения окружающей среды [10] позволило получить по данным на 2010 г. следующие корреляционные характеристики [1]. Так, в структуре общей онкологической заболеваемости населения пяти городов 51 случай из 100 заболеваний обусловлен канцерогенным загрязнением объектов окружающей среды на фоне воздействия других причин и обстоятельств, в заболеваемости раком легких – соответственно 38 случаев из 100. Анализ зависимостей онкологической заболеваемости и рассчитанных показателей канцерогенной опасности также выявил различные приоритетные объекты среды обитания в плане их онкогенной опасности для населения каждого из пяти городов. Одной из причин столь неадекватного результата является отсутствие унифицированной исходной информации в официальных материалах социально-гигиенического мониторинга [1] – различное количество и наименование онкогенов, контролируемых в атмосферном воздухе, воде, почве и продуктах питания (без учета региона их происхождения), и использование в расчетах разных уровней их содержания в объектах окружающей среды – от референтных (безопасных) доз и концентраций, принятых на международном уровне, до фактических доз и концентраций, безопасность которых оценивается соответствующими отечественными гигиеническими нормативами.

Цель исследования – изучить динамику заболеваемости РЛ населения пяти городов РБ за период с 2010 по 2016 г. и структуру промышленных выбросов для обоснования адекватного интегрального показателя, сопряженного с заболеваемостью РЛ, и принятия соответствующих управленческих решений при разработке конкретных профилактических мероприятий по снижению заболеваемости злокачественными новообразованиями.

Материалы и методы исследования

Исследование проводилось в пяти городах РБ – Уфе, Стерлитамаке, Салавате, сосредоточивших крупные производства нефтехимического профиля, и Октябрьском и Нефтекамске с развитой машиностроительной отраслью. Структура валовых выбросов промышленных предприятий и эколого-гигиеническая оценка атмосферного воздуха проводились по материалам государственных докладов «О состоянии окружающей природной среды Республики Башкортостан» и формы 2 ТП воздух «Сведения об охране атмосферного воздуха» за 2010– 2016 гг. В структуре валовых выбросов контролировалось содержание 19 канцерогенов, из которых 7 по классификации, изложенной в Р. 2.1.10.1920-04 [9], относятся к первой группе (сажа, бензопирен, бензол, кадмий, мышьяк, хром (+6), масла минеральные нефтяные), 3 (кобальт, свинец, формальдегид) к 2А-группе и 9 (акрилонитрил, бензин нефтяной, винилбензол, 1,2-дихлорэтан, гексахлорциклогексан, никель, тетрахлорметан, трихлорметан, этилбензол) – к 2В-группе. Изучение заболеваемости РЛ (по МКБ-10 С 33 и С 34) на указанных территориях проводилось по материалам учетных форм № 7 и № 35 Республиканского клинического онкологического диспансера за период 2010–2017 гг. Для оценки влияния валовых выбросов на заболеваемость РЛ использовали метод моделирования, адекватный панельному анализу данных пространственно-динами ческих структур [2, 11, 12].

Результаты и их обсуждение

Заболеваемость РЛ на исследуемых территориях за период наблюдения с 2010 по 2017 г. стабильно занимает второе место с удельным весом в структуре злокачественных новообразований от 7,5 до 13,7 % (рис. 1). Наибольшая заболеваемость РЛ отмечается в Уфе, Стерлитамаке и Салавате с тенденцией снижения на первых двух территориях соответственно с 36,0 до 32,5 и с 36,1 до 25,3 %₀₀₀. Наряду с этим в Салавате, Октябрьском и в целом по РБ отмечается стабильный рост заболеваемости РЛ соответственно с 42,9 до 45,7; 30,2–36,8 и с 33,4 до 35,1 %₀₀₀. Самая низкая заболеваемость с тенденцией к снижению отмечается в Нефтекамске с 30,5 до 23,9 %₀₀₀.

По результатам анализа материалов социально-гигиенического мониторинга в РБ за период с 2010 по 2016 г. наиболее загрязненный атмосферный воздух отмечался в городах Уфе, Салавате, Стерлитамаке, Туймазах и Благовещенске. Города Октябрьский и Нефтекамск, отобранные ранее в многолетнюю мониторинго-исследовательскую программу по заболеваемости РЛ, в этот перечень не вошли и, следовательно, могут служить своего рода контрольными территориями. В целом по РБ и отдельным городам за указанный период наблюдения отмечается стабильное снижение уровня загрязнения атмосферного воздуха соответственно в 3,26; 2,7; 2,0; 3,25; 2,73 и 1,27 раза. Сравнительные данные по снижению удельного веса проб атмосферного воздуха с превышением ПДК представлены на рис. 2. Удельный вес проб с превышением до 2 ПДК сократился во всех пяти городах в среднем в 2,43 раза, тогда как кратность превышения проб от 2 до 5 ПДК сократилась в 3,23 раза. Наибольшие результаты в плане оздоровления атмосферного воздуха достигнуты в существенном снижении проб с превышением более 5 ПДК, их доля сократилась в 4,18 раза. При этом за весь период наблюдения не зафиксировано ни одной пробы с превышением более 5 ПДК в Туймазах и Благовещенске, а в Салавате и Стерлитамаке в 2014 и 2015 гг.

 

Рис. 1. Динамика первичной заболеваемости раком легких в городах и Республике Башкортостан за 2010–2017 гг.

 

Результаты мониторинга удельного веса проб атмосферного воздуха с превышением ПДК по канцерогенам в городах РБ за период с 2010 по 2016 г. представлены в табл. 1. За весь период наблюдения из 19 канцерогенов, включая семь первой группы, во всех городах наблюдалось превышение до 2 ПДК от 1 до 6 веществ, включая два канцерогена 1-й группы, превышение до 5 ПДК от 1 до 3 веществ, включая 1-ю группу. Превышение более 5 ПДК зафиксировано в Уфе по двум канцерогенам, в том числе 1-й группы, и в Салавате и Стерлитамаке по одному веществу второй группы. Из всех канцерогенов наиболее стабильное и существенное загрязнение атмосферного воздуха в течение всего периода наблюдения отмечается этилбензолом и формальдегидом в Уфе, Стерлитамаке и Салавате. Между тем загрязнение этилбензолом в целом по РБ снизилось более чем в 6 раз – с 9,5 % положительных проб в 2010 г. до 1,55 % в 2015 г., особенно в концентрациях более 5 ПДК – с 1,88 до 0,05 % – в 37,6 раза, а количество положительных проб с формальдегидом снизилось в 25,5 раза – с 1,02 до 0,04 %, в интервале концентраций от 1 до 2 ПДК – в 13,25 раза – с 0,53 до 0,04 %. В Уфе, кроме того, выявлены положительные пробы с этенилбензолом, которые с 2013 г. уменьшились в 1,8 раза – с 3,67 до 2,0 %. Наряду со снижением уровня загрязнения атмосферного воздуха различными токсикантами, включая канцерогены (по степени превышения ПДК), в течение этого периода отмечается стабильный рост валовых выбросов токсикантов с одновременным ростом удельной весомости канцерогенов (рис. 3), включая вещества с доказанной для человека канцерогенной опасностью – 1-й группы по классификации Международной ассоциации исследователей рака (МАИР). Так, валовый выброс токсикантов в целом по РБ вырос на 18,91 %, в том числе канцерогенов 1-й группы на 57,73 %, в Уфе и Салавате соответственно на 14,12 и 3,78 %; 14,71 и 180,99 %. В Стерлитамаке на фоне общего сокращения валового выброса на 19,11 % увеличен выброс канцерогенов 1-й группы на 24,57 %. В городах машиностроительного профиля Нефтекамске и Октябрьском зафиксировано резкое увеличение как валовых выбросов соответственно на 7,85 и 214,7 %, так и канцерогенов 1-й группы на 211,43 и 214,93 %. Структура канцерогенов и динамика роста их выбросов в атмосферный воздух по РБ представлены в табл. 2.

 

Рис. 2. Динамика проб атмосферного воздуха с превышением ПДК в 2010–2016 гг., %

 

Таблица 1. Загрязнение атмосферного воздуха городов Республики Башкортостан канцерогенами в 2011–2016 гг.

Город	Канцероген	2010			2011			2012			2013			2014			2015			2016
		1–2 ПДК	2–5 ПДК	>5 ПДК	1–2 ПДК	2–5 ПДК	>5 ПДК	1–2 ПДК	2–5 ПДК	>5 ПДК	1–2 ПДК	2–5 ПДК	>5 ПДК	1–2 ПДК	2–5 ПДК	>5 ПДК	1–2 ПДК	2–5 ПДК	>5 ПДК	1–2 ПДК	2–5 ПДК	>5 ПДК
Уфа	Бенз(а)пирен1 Бензол1 Сажа1 Формальдегид2А Свинец2А Этилбензол2В Этенилбензол2В Бензин нефтяной2В	- - - + - + - -	- - - - - - - -	- - - - - - - -	- - - + - + + +	- - - - - - - -	- - - - - - - -	- - - + - + - -	- - - + - + - -	- - - - - + - -	- - - - - + + -	- - - - - + + -	- - - - - + - -	- + - + + + + +	- - - - - + + -	- - - - - + - -	- - + + - + + -	- - - + - + + -	- - - - - + - -	- + - + - + + +	- - - - - + + +	- + - - - + - -
Стерлитамак	Бензол1 Формальдегид2А Этилбензол2В	- - +	- - -	- - -	- + +	- - -	- - -	- + +	- + +	- - +	- + +	- + +	- - -	- + +	- + -	- - -	+ + +	- - +	- - -	+ - +	- - +	- - +
Салават	Бензол1 Формальдегид2А Этилбензол2В	- - +	- - -	- - -	- - +	- - -	- - -	+ + +	+ - +	- - +	+ - +	+ - +	- - +	+ - +	- - +	- - -	+ - +	+ - +	- - -	+ + +	- + +	- - +
Благовещенск	Бензин нефтяной2В Этилбензол2В	- +	- -	- -	+ +	- -	- -	- +	- -	- -	+ +	- +	- -	- +	- -	- -	- +	- -	- -	- +	- -	- -
Туймазы	–	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-

 

Таблица 2. Динамика выбросов канцерогенов в атмосферный воздух по РБ, т

Канцероген	2010	2011	2012	2013	2014	2015	2016	% ±
Бензопирен1	0,040	0,033	0,027	0,028	0,044	0,046	20,914	5128,5
Бензол1	1033,4	1028,8	1056,2	1054,1	1104,2	1101,0	1538,6	48,88
Кадмий1	0,013	0,013	0,010	0,010	0,020	0,019	0,026	100,0
Минеральное масло нефтяное1	103,07	101,65	156,72	170,15	171,12	145,05	174,14	68,95
Мышьяк1	–	–	–	0,003	0,005	0,008	0,004	33,33
Сажа1	1771,7	2315,4	3184,2	4290,6	3723,2	3235,0	2852,3	60,99
Хром (+6)1	1,274	1,123	1,056	0,666	0,700	0,601	3,767	276,71
Кобальт2А	0,167	0,097	0,114	0,183	0,126	0,142	0,142	–14,98
Свинец2А	0,288	0,229	0,380	0,297	0,333	0,267	4,705	1533,68
Формальдегид2А	15,681	16,245	39,726	42,871	41,642	48,658	40,149	156,03
Акрилонитрил2В	0,032	0,070	0,072	0,007	0,018	0,003	0,006	–81,25
Бензин нефтяной2В	37886,8	38499,9	12756,0	13311,5	13745,6	1625,8	13004,6	–65,68
1,2-дихлорэтан2В	157,223	154,806	159,913	50,841	49,01	55,83	159,96	1,74
Нафталин2В	0,140	0,140	0,140	0,140	1,565	4,862	6,791	4750,71
Никель2В	–	–	–	–	–	0,001	0,009	800,0
Тетрахлорметан2В	0,465	0,409	0,917	1,457	1,587	2,012	2,428	422,15
Трихлорметан2В	–	–	–	–	–	–	–	–
Этенилбензол2В	36,00	88,30	75,26	114,56	92,97	118,55	166,64	362,88
Этилбензол2В	28,049	21,858	27,091	23,658	38,794	34,003	45,028	58,04

 

В структуре валовых выбросов канцерогенов 1-й группы в целом по РБ наибольший удельный вес приходится на сажу, минеральное масло нефтяное и бензол, выброс которых за 7-летний период наблюдения увеличился соответственно на 60,99; 68,95 и 48,88 %. Из трех канцерогенов группы 2А наиболее приоритетным является формальдегид, объем выбросов которого увеличился на 156,03 %. Из 9 канцерогенов группы 2В наибольший удельный вес приходится на бензин нефтяной, дихлорэтан, этенилбензол и этилбензол, выбросы которых, за исключением бензина нефтяного (выброс снижен почти в 3 раза – на 65,68 %), возросли соответственно на 1,74; 362,88 и 60,53 %. Ранее выполненные исследования [4–6] в аналогичных регионах за период с 1977 по 2011 г. посвящены влиянию на заболеваемость РЛ общих валовых выбросов и референтных (безопасных) концентраций 9 канцерогенов, что позволило авторам провести ранжирование исследуемых территорий и определить индивидуальные канцерогенные риски развития РЛ. Аналогичное исследование [2] по влиянию атмосферных выбросов на смертность от РЛ сельского населения РБ позволило выделить 7 территориальных кластеров и выявить определенные периодически повторяемые пространственно-временные зависимости. Настоящее исследование, в отличие от предыдущих, посвящено изучению определенной зависимости влияния валовых выбросов канцерогенов и уровней их содержания в атмосферном воздухе, превышающем соответствующие гигиенические регламенты, на заболеваемость РЛ. Анализ приведенных материалов (рис. 1, 2; табл. 1) свидетельствует об отсутствии или малой вероятности традиционной корреляции между заболеваемостью РЛ и уровнем загрязнения атмосферного воздуха (по превышению ПДК) отдельными веществами общетоксического и специфического канцерогенотропного действия. Однако стабильный и существенный прирост валовых выбросов канцерогенов, в том числе канцерогенов 1-й группы, а также отдельных канцерогенов – бензола, минерального масла нефтяного, сажи, формальдегида, этенилбензола и этилбензола (рис. 3, табл. 2), наглядно подтверждает наличие такой корреляции. Если канцерогенную опасность промышленных выбросов в атмосферный воздух оценивать не по отдельным канцерогенам, а с учетом их комбинированного эффекта как вещества однонаправленного действия, то зависимость высокого уровня заболеваемости РЛ от суммарного воздействия канцерогенов становится еще более очевидной.

С учетом изложенного повторно рассмотрим табл. 1. Здесь уместно обратить внимание на особенность представления официальных данных – не в виде конкретных концентраций, а в ранговых величинах с градацией в пределах 1–2 ПДК, 2–5 ПДК и более 5 ПДК. Условно, для конкретизации сведений, усредним эти значения и получим соот-ветственно следующую градацию – 1,5 ПДК; 3,5 ПДК и 5 ПДК. С учетом этих преобразований и суммации усредненных данных по каждому канцерогену в течение года получим следующую информацию (табл. 3), которая наглядно демонстрирует влияние перечисленных семи канцерогенов (см. табл. 1) на заболеваемость РЛ. Суммарная оценка комбинированного действия семи канцерогенов, превышающих допустимый уровень содержания в атмосферном воздухе, определяет высокую заболеваемость РЛ в Уфе, Стерлитамаке и Салавате. Естественно, соответствующий вклад в канцерогенную опасность вносят и другие 12 канцерогенов, уровень содержания которых в атмосферном воздухе не превышает соответствующие ПДК.

Высокий уровень заболеваемости РЛ в Нефтекамске и Октябрьском, где официально не зафиксировано превышение соответствующего гигиеническим регламентам содержания в атмосферном воздухе ни одного из 19 канцерогенов, допустимо объяснить их суммарным комбинированным эффектом и возрастающим валовым выбросом в атмосферу (см. рис. 3).

Анализируя заболеваемость РЛ за сорокалетний период (рис. 4), следует отметить, что 2010 г. в этом плане явился знаковым. В целом по РБ с 1977 по 2010 г. отмечалось снижение заболеваемости РЛ, тогда как на всех мониторинговых территориях наблюдался ее стабильный рост. За период с 2010 по 2017 г. ситуация изменилась – наметился рост в РБ, продолжился в Салавате и Октябрьском, а в Уфе, Стерлитамаке и Нефтекамске проявилась тенденция к снижению заболеваемости РЛ. Отмеченная динамика заболеваемости РЛ не связана с активной ранней выявляемостью РЛ, напротив, начиная с 2010 г. отмечается снижение выявляемости РЛ 1–2-й степени с 29 до 26,2 % и рост выявления запущенных случаев 3-й и 4-й степени с 71 до 73,8 %, в том числе 4-й степени с 29,2 до 38,0 %.

 

Рис. 3. Динамика: а – суммарных выбросов канцерогенов; б – выбросов канцерогенов 1-й группы в Республике Башкортостан за 2010 и 2016 гг., т

 

 

Рис. 4. Динамика первичной заболеваемости раком легких в городах и Республике Башкортостан за 1977–2017 гг.

 

Таблица 3. Оценка канцерогенной опасности промышленных выбросов, ПДК, с учетом их комбинированного действия

Город РБ	2010	2011	2012	2013	2014	2015	2016
Уфа	3,0	6,0	5,8	5,8	11,8	9,8	13,1
Стерлитамак	1,5	3,0	5,8	5,0	4,0	5,5	4,8
Салават	1,5	1,5	7,3	5,8	4,0	5,0	7,3
Благовещенск	1,5	3,0	1,5	4,0	1,5	1,5	1,5
Туймазы	–	–	–	–	–	–	–

 

 Отмеченная динамика заболеваемости РЛ на изучаемых территориях сопряжена с валовыми выбросами в атмосферный воздух канцерогенов, особенно 1-й группы, и суммарным комбинированным эффектом их действия. В этой связи в случаях отсутствия сведений о превышении ПДК по конкретным канцерогенам динамика выбросов канцерогенов, включая вещества 1-й группы, наиболее характерных для отдельных территорий, является важным критерием сопряжения с изменением заболеваемости РЛ.

Выводы

1. Высокая заболеваемость РЛ в городах РБ сопряжена с высоким валовым выбросом в атмосферный воздух 19 канцерогенов, включая вещества групп 1 и 2А, и их суммарным комбинированным эффектом как токсикантов однонаправленного действия.
2. Для снижения заболеваемости РЛ необходимо на всех промышленных объектах Республики Башкортостан сократить валовые выбросы канцерогенов групп 1 и 2А и конкретных веществ, превышающих содержание ПДК в атмосферном воздухе наблюдаемых территорий. Прежде всего, нужно сократить валовые выбросы бензола, формальдегида и этилбензола в Уфе, Салавате и Стерлитамаке, а в Уфе дополнительно этенилбензола и бензина нефтяного.
3. При отсутствии сведений о превышении ПДК в атмосферном воздухе по конкретным канцерогенам в качестве интегрального критерия влияния атмосферных загрязнений на заболеваемость раком легкого может служить информация о валовых выбросах канцерогенов и их структура.

About the authors

G. G. Maksimov

Bashkir State Medical University

Author for correspondence.
Email: maksimov.40@list.ru

доктор медицинских наук, профессор кафедры медико-профилактического дела Института дополнительного профессионального образовании

Russian Federation, 450008, Ufa, Lenin street, 3

Yu. G. Aznabaeva

Bashkir State Medical University

Email: maksimov.40@list.ru

кандидат медицинских наук, доцент кафедры пропедевтики внутренних болезней

Russian Federation, 450008, Ufa, Lenin street, 3

E. V. Kirillova

Republican Oncological Dispensary

Email: maksimov.40@list.ru

врач-радиолог

Russian Federation, 73/1, avenue Oktyabrya, Ufa, 450054

O. N. Lipatov

Bashkir State Medical University

Email: maksimov.40@list.ru

доктор медицинских наук, профессор, заведующий курсом онкологии и патологической анатомии Института дополнительного профессионального образования

Russian Federation, 450008, Ufa, Lenin street, 3

V. M. Akhmetov

Bashkir State Medical University

Email: maksimov.40@list.ru

кандидат медицинских наук, доцент кафедры мобилизационной подготовки здравоохранения и медицины катастроф

Russian Federation, 450008, Ufa, Lenin street, 3

References

Supplementary files