Применение спутниково-модельных приземных концентраций загрязняющих веществ для оценки риска здоровью населения в Рязанской области

Пространственная оценка загрязнения атмосферного воздуха необходима для социально-гигиенического мониторинга и выбора приоритетов наблюдения. Ограниченная сеть наземных постов затрудняет оценку экспозиции за пределами наблюдаемых территорий. Цель исследования - получить спутниково-модельные оценки приземных концентраций, рассчитать скрининговые показатели риска здоровью населения Рязанской области.

Исследование охватывало двенадцать крупных населенных пунктов региона за период с 2019 по 2025 год. Использованы продукты Sentinel-5P/TROPOMI (Veefkind et al., 2012) [4], поля состава атмосферы CAMS (Inness et al., 2019) [3], метеорологические параметры ERA5 (Hersbach et al., 2020) [2], вертикальные профили GEOS-CF и MERRA-2 GMI, а также наземные измерения загрязняющих веществ атмосферного воздуха в г. Рязани. Оценивались диоксид азота, оксид углерода, диоксид серы, озон, формальдегид и метан. Приземные концентрации получены расчетным путем с использованием спутниковых, модельных и наземных данных.

Сопоставлены базовый химико-транспортный расчет, прямая оценка CAMS, пространственная коррекция с сезонной поправкой и профильный ансамблевый фильтр Калмана. Основной ряд сформирован авторским эмпирическим методом Spatial+bias. Исходная приземная концентрация CAMS уточнялась по месячному спутниковому столбу над населенным пунктом относительно среднего по региональной сетке. Затем вводилась месячная поправка для каждого вещества по наземным данным Рязани.

Для оценки хронической экспозиции использовано трехлетнее окно с 2023 по 2025 год. В качестве расчетной концентрации принята верхняя доверительная граница среднего с уровнем доверия 95 процентов.

Коэффициенты опасности рассчитаны отношением концентраций к референтным значениям для хронического ингаляционного воздействия согласно руководству Р 2.1.10.3968-23 (Руководство, 2023) [1]. Респираторный индекс опасности получен суммированием коэффициентов диоксида азота, озона, диоксида серы и формальдегида. Средний по населенным пунктам индекс составил 1,587; коэффициент озона был равен 1,032 и формировал около 65 процентов суммы. Средний скрининговый канцерогенный риск формальдегида составил 0,0000103 при непрерывной пожизненной экспозиции взрослого массой 70 килограммов с объемом дыхания 20 кубических метров в сутки. Дозовый фактор канцерогенного потенциала переведен в единичный ингаляционный риск по указанному руководству.

По расчетной концентрации диоксида азота выделялись Рязань, Пронск и Кораблино. Наиболее высокие респираторные индексы получены для Рязани, Пронска, Ряжска, Кораблино и Новомичуринска. Основной вклад в расчетный респираторный индекс вносит озон. Карты концентраций и риска помогают выбирать территории и вещества для дополнительного наземного мониторинга, включая измерения озона в теплый сезон и проверку формальдегида и диоксида азота.

Таким образом, спутниковые и модельные данные позволяют оценивать пространственные различия загрязнения воздуха и дополняют наземный мониторинг.

Полное описание исследования принято к публикации в журнале «Наука молодых (Eruditio Juvenium)».