Загрязнение среды и здоровье людей
Связь общих показателей состояния здоровья с загрязненностью окружающей среды. К общим показателям состояния здоровья населения относят общую и детскую заболеваемость, общую и детскую смертность, первичную инвалидность от всех причин, объем трудопотерь по временной нетрудоспособности. В общей заболеваемости могут быть выделены крупные группы нозологии, например, инфекционно-паразитарные болезни, заболевания сердечно-сосудистой системы, злокачественные новообразования, репродуктивные нарушения и т.п. При изучении динамики этих показателей их обычно стандартизуют в соответствии с половозрастным составом населения.
На величину заболеваемости влияет множество социально-экономических, гигиенических и экологических факторов. Они в свою очередь зависят от совокупности природных условий и социально-экономического статуса той или иной территории. Из множества действующих факторов очень нелегко количественно выделить влияние техногенного загрязнения. Большинство значений имеет характер экспертных оценок. По данным экспертов ВОЗ, здоровье населения, или популяционное здоровье, в среднем на 50-52% зависит от экономической обеспеченности и образа жизни людей, на 20-25% - от наследственных факторов, на 7-12% - от уровня медицинского обслуживания и на 18-20% - от состояния окружающей среды. Существуют и другие оценки, в которых влиянию качества среды отводится уже 40-50% причин заболеваний.
Наиболее надежные количественные оценки влияния качества среды на здоровье населения получены при сравнении заболеваемости жителей разных районов одного города, различающихся по уровню техногенного загрязнения. Так, общая заболеваемость детей и взрослых в Кировском районе Санкт-Петербурга (данные 1989 г.) в 2,3 раза больше, чем в Приморском районе, где масса выбросов промышленности и транспорта в 9 раз меньше, чем в Кировском районе. В Центральном районе г. Тольятти, прилегающем к промзоне крупных химических заводов, болезни легких, кожи и онкологические заболевания регистрируются на 55-125% чаще, чем в более чистом Автозаводском районе. В сильно загрязненном заводском районе г. Кемерово заболеваемость хроническими бронхитами в 2,7 раза, а рождение недоношенных детей в 2,1 раза больше, чем в менее загрязненном районе на другом берегу р. Томь. Онкологическая заболеваемость мужчин в наиболее загрязненном районе Магнитогорска в 1,5-2,3 раза больше, чем в менее загрязненном районе.
Сравнение разных городов и регионов в этом отношении дает менее определенные результаты, так как влияние загрязнения маскируется другими различиями условий жизни. Но и в этом случае различия выявляются достаточно отчетливо. В 66 городах России, где постоянно регистрировались значительные, в 10 и более раз, превышения ПДК вредных веществ в воздухе, уровень общей заболеваемости среди 40 миллионов их жителей был выше среднего по городам страны в 1,6-2 раза. При общем уровне онкологической заболеваемости в России в 1989 г. - 196 случаев на 100 тысяч - заболеваемость раком всего городского населения составляла 268, а в экологически неблагополучных городах намного больше: в Нижнем Новгороде - 405, Архангельске - 414, Новочеркасске - 463, Норильске - 485, Екатеринбурге - 502, Кургане - 612. Заболеваемость раком легких в промышленных центрах с наличием предприятий черной и цветной металлургии на 75% больше, чем в среднем по городам страны.
Жизнь четверти городского населения России протекает в экологически неблагополучной обстановке, связанной с загрязнением воздушного бассейна городов, а 3% городских жителей живут в условиях чрезвычайно опасного уровня загрязнения. Постоянное трехчетырехкратное превышение предела опасности, обусловленного ПДК важнейших поллютантов, приводит к переходу от эпизодической экопатологии к хронизации многих экогенных заболеваний и к проявлениям так называемых «эндоэкологических эпидемий», когда длительной экопатологией охватываются значительные контингенты людей.
Специфические техногенные экопатологии. В отличие от острых отравлений, техногенные патологии развиваются в результате хронического воздействия малых, субкритических и обычно неощутимых доз техногенных загрязнителей. В той части биоты биосферы, которая преобразована человеком, микроорганизмы, растения, животные и люди в той или иной степени отравлены промышленными ядами. Установлено, например, что скелет современного американца содержит свинца в 1000 раз больше, чем кости аборигенов Мексики в середине первого тысячелетия. В молоке женщин многих стран обнаружены следы ДДТ. Волосы, ногти и молочные зубы детей в промышленных районах Земли содержат свинец, кадмий, а иногда и следы стронция-90. В большинстве случаев это так называемое «досимптомное» отравление. Сегодня еще не ясно, существует ли и насколько велик его вклад во многие дефекты здоровья современных человеческих популяций. Однако все чаще возникают ситуации, когда обнаруживаются более или менее ясные симптомы специфических патологий, обусловленных
хроническим действием малых концентраций техногенных поллютантов. Это действие тесно связано с переносом вредных веществ из внешней среды во внутреннюю среду организма с последующей более или менее длительной задержкой части этих веществ и их постепенным накоплением. Такая биоаккумуляция какого-нибудь агента оценивается коэффициентом накопления:
т.е. отношением стабилизированной концентрации вещества в организме к концентрации его в окружающей среде (табл. 7.2).
Таблица 7.2
Коэффициенты накопления для некоторых опасных веществ
(Быков, Мурзин, 1997)
| Вещество | Коэффициенты накопления для систем | |||
| почва - растения | вода - рыба | корм коровы - | ||
| мясо | молоко | |||
| Радионуклиды Cs-137 | 0,002 | 0,03 | 0,005 | |
| Sr-90 | 0,2 | 0,0003 | 0,0015 | |
| Пестицид ДДТ | 0,0026 | 0,028 | 0,011 | |
| Ксенобиотик диоксин | 0,0013 | 0,055 | 0,01 | |
| Дизельное топливо | 0,057 | - | - | |
| Промзагрязнитель мышьяк | 0,01 | 0,0015 | 0,003 |
Наиболее серьезную потенциальную биологическую и экологическую | опасность представляют тяжелые металлы, нитраты и нитриты, органические ксенобиотики, различные аллергены.
Тяжелые металлы (ТМ) - это в основном политропные яды, которые с относительно небольшой избирательностью накапливаются в разных органах и тканях и дают широкий спектр патологических симптомов. Их варианты обусловлены сочетаниями с действием других патогенных агентов. Особенно опасно попадание ТМ в организм на ранних стадиях онтогенеза.
Свинец при определенном уровне накопления способен поражать систему j кроветворения, нервную систему, печень, почки. Хронические отравления | свинцом известны с глубокой древности в форме «сатурнизма» - слабости, | малокровия, кишечных колик, нервных расстройств. Широкое распространение свинца в современной техносфере (промышленные эмиссии, выхлопы автомобилей, краски, изделия и т.п.) и невозможность вторичного использования его значительной части создает многочисленные свинцовые аномалии в селитебной среде. Поступая в организм с водой, вдыхаемым воздухом или пищей, свинец образует соединения с органическими веществами.
Многие из этих соединений нейротропны и способны вызывать поражения нервной системы и головного мозга. Особенно опасны скрытые хронические отравления свинцом у детей, проявляющиеся в виде неврологических расстройств, нарушений психомоторики, внимания и т.п.
Ртуть из почвенных и водных аномалий проходит по трофическим цепям и попадает в организм человека с пищей или другим путем. При массированных разливах металлической ртути наиболее опасно вдыхание ее паров. Она сильнее всего накапливается в печени и почках, приводя к нарушениям обмена веществ и выделительной функции. Ртуть в результате деятельности микроорганизмов легко метилируется и связывается с сульфгидрильными группами белков. Эти соединения также нейротропны. Найдено, что повышенное содержание метилртути в теле беременных женщин приводит к явлениям церебрального паралича и задержке психомоторной активности у родившихся детей.
В середине 50-х годов у жителей рыбачьих поселков на берегу бухты Минамата в Японии возникло заболевание, выражавшееся в нарушениях органов чувств и поведения («болезнь Минамата»). Более 60 человек умерли. Из деревень исчезли кошки. Позднее было установлено, что первичной причиной болезни была метилртуть, попадавшая в морскую воду со стоками химической фабрики. Соединение накапливалось в морских организмах и рыбе, потребляемых жителями. Лишь в 1997 г. был снят карантин с бухты Минамата.
Кадмий по механизму внедрения в организм сходен с ртутью, но задерживается в органах намного дольше. Он вытесняет кальций и замещает цинк в составе биомолекул. Накапливаясь в печени и почках, кадмий вызывает почечную недостаточность и другие нарушения. В 40-60-х гг. сильное техногенное загрязнение кадмием воды и почвы рисовых полей в одном из районов Японии вызвало массовое заболевание местных жителей, выражавшееся в сочетании острого нефрита с размягчением и деформациями костей (болезнь «итай-итай»). У детей хроническое отравление кадмием вызывает нейропатии и энцефалопатии, сопровождающиеся, в частности, нарушениями речи.
Мышьяк является сильным ингибитором ряда ферментов в организме и способен вызывать острые отравления. Совокупность симптомов, обусловленных постепенным отравлением людей соединениями мышьяка в коксохимическом производстве Италии, получила в 60-х годах название болезни «чизолла». Хроническое действие малых доз соединений мышьяка способствует возникновению рака легких и кожи, так как мышьяк сильно повышает чувствительность слизистых к другим канцерогенам, а кожных покровов - к ультрафиолетовым лучам. Тератогенные эффекты мышьяка вызывают нарушения репродуктивной функции организма и проявляются в расщеплении нёба («волчья пасть»), микроофтальмии, недоразвитии мочеполовой системы.
Таллий, как и мышьяк, поражает периферическую нервную систему, что проявляется в нарушениях нервной трофики, мышечной слабости и изменении кожной чувствительности. Симптомы хронического отравления таллием выражаются в повышенной нервозности, нарушениях сна, быстрой утомляемости, суставных болях, выпадении волос.
Сходные патологические проявления наблюдаются при хроническом отравлении и другими тяжелыми металлами. Все они при определенном уровне накопления в организме обладают мутагенным (связанным с нарушением генетического кода) и эмбриотоксическим действием, а некоторые соединения свинца, кадмия, мышьяка и хрома - канцерогенным эффектом.
Асбест, широко применяемый в строительстве и технических изделиях, также вошел в число опасных канцерогенов, хотя связанные с его присутствием в воздухе заболевания раком легких регистрируются в основном в сфере профзаболеваний.
Нитраты, и нитриты, поступающие в организм в избыточных количествах с водой или пищей, могут быть источником серьезных поражений. Часть нитратов также преобразуются в нитриты. Повышенная концентрация сильного окислителя нитрит-иона вызывает метгемоглобинемию, сопровождающуюся нарушением кислородо-транспортной функции крови и особенно опасную в детском возрасте. Кроме этого соединение нитритов с некоторыми лекарственными аминами и производными мочевины может приводить к образованию М-нитрозаминов - сильных канцерогенов и мутагенов.
Техногенные органические ксенобиотики. В эту очень большую группу различных опасных веществ входят агенты, которые при локальном влиянии относительно высоких концентраций, связанном с авариями или военными действиями, могут вызывать острые отравления и гибель людей (диоксины, полихлорбифенилы, некоторые фосфороорганические соединения). Рассеянное присутствие их в среде в микроколичествах вызывает при хроническом действии целый спектр экопатологий. Кроме указанных супертоксинов в эту группу входят пестициды, полициклические и полихлорированные ароматические углеводороды, некоторые мономеры пластмасс, полимерные материалы и другие синтетические органические вещества.
Большинство из них - это стабильные и высококумулятивные агенты. Обладая сродством к органическим компонентам живых организмов, они легко передаются по трофическим цепям со значительными коэффициентами накопления. Поскольку многие из них гвдрофобны (плохо растворяются в воде), они накапливаются преимущественно в жировой ткани и фосфолипидах клеток, присоединяют активные радикалы, некоторые способны вторгаться в структуру ДНК. Этим обусловлены их кацерогенные, мутагенные и эмбриотоксические эффекты.
Пестициды настолько широко распространились в биосфере, чтоихследы постоянно присутствуют в среде и пище людей, но, как правило, не оказывают видимого негативного действия. Однако в районах особенно широкого применения пестицидов (зоны массированной обработки агроценозов, в частности, районы хлопкосеяния в Латинской Америке, Индии, Средней Азии) в 60-70-х гг. наблюдались эпидемические проявления. Гербициды и инсектициды, в структуру которых входят эпоксидные, фосфатные и диазорадикалы, вызывали многочисленные случаи эмбриотоксического действия - гибель эмбрионов на ранних стадиях, выкидыши, преждевременные роды, высокую смертность новорожденных и детей до 1 года, уродства.
Полициклические (конденсированные) ароматические углеводороды (ПАУ) - группа веществ, среди которых как раз есть сильные канцерогены прямого действия. В первую очередь это очень широко распространенный бензопирен, а также ряд дибензпиренов и другие вещества, являющиеся побочными продуктами нефтехимии, производства синтетического каучука. Во многих исследованиях показана высокая корреляция между присутствием в среде бензопирена и ряда сходных соединений с заболеваемостью различными формами рака, в особенности рака легких.
Полихлорированные ароматические углеводороды - полихлорбенифины (ПХБ), хлорированные бензофураны и др., попадавшие в следовых количествах в пищевое рисовое масло в Японии в 1968 г. и на Тайване в 1979 г. вызывали эндоэкологические эпидемии, сопровождавшиеся поражениями печени и почек (болезнь Юшо) и ростом злокачественных новообразований во внутренних органах.
Аллергены. Выбросы в атмосферу многих техногенных загрязнителей, в том числе и некоторых из перечисленных выше, а также микроэмиссии ряда полимерных и других материалов в быту могут вызывать массовые аллергические заболевания, часто переходящие в хронические формы астмы, бронхитов, ринитов, дерматитов. В этом отношении особенно опасны выбросы предприятий микробиологической промышленности, содержащие белки, глюкопротеиды и другие высокомолекулярные органические соединения. Некоторые такие выбросы, даже если они не превышают допустимых норм, при длительном действии могут приводить к обострению патологий другого происхождения. Так, слабые загрязнения воздуха аммиаком и ароматическими углеводородами усиливают полинозы и микозы - аллергические заболевания, вызываемые пыльцой растений или микроскопическими грибками.
Радиационные поражения вызываются внешним ионизирующим облучением и попаданием источников радиации внутрь организма. В зависимости от величины и состава поглощенной дозы облучения различают степени радиационного поражения, тяжести лучевой болезни и отдаленных последствий облучения. При больших дозах кратковременного
облучения порядка 600-800 Р и выше наблюдается крайне тяжелая форма острого лучевого поражения, приводящая, как правило, к летальному исходу (Хиросима и Нагасаки; случаи при испытании ядерного оружия с участием людей, находившихся в зоне поражения; группа персонала и пожарников в первые часы аварии на ЧАЭС).
Тяжелые формы лучевой болезни при сублетальных дозах у человека и животных имеют следующие проявления: поражается кроветворная система костного мозга, в крови быстро снижается число нейтрофильных лейкоцитов и тромбоцитов; развивается геморрагический синдром, обусловленный ломкостью, увеличением проницаемости капилляров и пониженной свертываемостью крови; нарушение процессов всасывания и кровоизлияния слизистой резко ухудшают работу кишечника; развивается! радиационная геморрагическая пневмония, расстраивается дыхание и работа сердца; при попадании в организм радиоактивного йода нарушается работа щитовидной железы, особенно у детей. Чрезвычайно опасно респираторное или пероральное попадание в организм «горячих частиц», являющихся источником a-излучения.
Пострадиационные эффекты включают различные некротические явления, нарушения иммунитета, гормональных и репродуктивных функций. Возникают эндогенные радиотоксины, вызывающие развитие аллергических реакций. Все эти симптомы в той или иной степени сопровождают и более легкие формы радиационного поражения, включая хронические. Их последствия часто выступают как медленно текущие вторичные патологии, связанные с развитием лейкозов, злокачественных опухолей, бесплодия, нервными и психическими расстройствами и повышенной смертностью от совокупности этих нарушений. Как раз все эти проявления характерны для тысяч «ликвидаторов» - людей, принимавших участие в ликвидации последствий аварии на ЧАЭС.
Наследование генетических изменений, вызванных радиационными поражениями людей, потребовало пересмотра представлений о порогах и предельно допустимых дозах облучения. В соответствии с рекомендациями Международной комиссии по радиационной защите принята линейная беспороговая зависимость между дозой и вероятностью возникновения пострадиационных генетических и онкогенных эффектов. В этой связи следует упомянуть высказывание А.Д.Сахарова (1990): «Непороговые биологические эффекты ставят нас перед нетривиальной моральной проблемой... Все произошедшие за последние десятилетия испытательные взрывы дают малую относительную добавку к смертности и болезням от других причин. Но так как людей на Земле очень много, а через некоторое время, в течение периода распада радиоактивных веществ, их станет еще больше, то абсолютные цифры ожидаемого числа поражений и гибели крайне велики, чудовищны...»
Поражения, обусловленные физическим загрязнением. Действие вибрации на организм человека зависит от ее физических параметров, дозы, места приложения, а также от биомеханических свойств человеческого тела как колебательной системы. Особенно опасны вибрации, резонансные с отдельными частями или органами тела. Они оказывают неблагоприятное действие на нервную и сердечнососудистую системы, нарушают обмен веществ, вызывают изменения в вестибулярном аппарате. Длительное влияние интенсивных вибраций в сочетании с сопутствующими неблагоприятными факторами (охлаждение, шум, большие мышечные нагрузки и нервно-эмоциональное напряжение) может приводить к стойким патологическим нарушениям в организме человека и развитию опасного, трудно излечимого заболевания - виброболезни.
Воздействие шума носит комплексный характер. Шум угнетает центральную нервную систему, повышает утомляемость и снижает умственную активность, приводит к психологическим стрессам, неврозам, возникновению гипертонии, ослаблению иммунитета, ухудшению зрения. Обследование детей младшего школьного возраста, проведенное в районах аэропортов, выявило ухудшение умственной работоспособности на 10-46%, увеличение заболеваемости органов дыхания на 6-13%, нервной системы - на 26-27%.
Инфразвуковые колебания также оказывают неблагоприятное действие. При частотах порядка 6-10 Гц и при уровнях звукового давления от 110 до 150 дБ наблюдаются как неприметные субъективные ощущения, так и реактивные изменения в центральной нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной системах. Известно влияние инфразвука на вестибулярный анализатор и снижение слуховой чувствительности. Кроме того, возникает утомление, снижаются внимание и работоспособность, отмечаются жалобы на сонливость, головные боли и головокружение; может появиться чувство растерянности и страха.
Все большие контингенты населения охватываются неблагоприятными воздействиями электромагнитных полей. Особенно сильные изменения в электромагнитной среде человека, получившие название микроволнового смога, связаны с мощными источниками радиоизлучений сверхвысокочастотного диапазона - радиолокационными и радиорелейными станциями. Кратковременное воздействие на живые организмы ЭМП радиочастотного диапазона связано в основном с их тепловым и аритмическим эффектом. Тепловой эффект возникает вследствие поглощения энергии ЭМП. В случае превышения теплового порога (при ППЭ > 10 мВт/см2) организм не справляется с отводом избыточной теплоты, и температура тела повышается. Хроническое действие ЭМП небольшой интенсивности (ППЭ <1 мВт/см2), не дающее явного теплового эффекта, приводит к различным нервным и сердечно-сосудистым расстройствам (головная боль, быстрая утомляемость, ухудшение самочувствия, изменение пульса и кровяного давления). На ранних стадиях нарушения здоровья носят, как правило, обратимый характер. Однако многолетнее постоянное воздействие высокочастотного ЭМП вызывает серьезные хронические заболевания с поражениями нервной, сердечно-сосудистой и кроветворной систем.
Повторим, что большая часть людей на Земле живет под постоянным и все более ощутимым прессом огромной совокупности техногенных воздействий, совместное влияние которых на здоровье человека изучено крайне недостаточно.