Экологические проблемы и здоровье человека
Человек является главным объектом происходящих в биосфере изменений. Жизнь, благополучие и здоровье человека зависят от состояния окружающей среды.
Опасные для здоровья промышленные загрязнения стали накапливаться в окружающей среде с наибольшей интенсивностью и в угрожающе высоких концентрациях на протяжении всего лишь последних 60-90 лет, что в сравнении с длительностью существования биосферы, равной 4-4,5 млрд лет, составляет ничтожную долю. В результате возникло резкое несоответствие между сложившейся природной рекреационно-восстановительной деятельностью экосистемы с одной стороны, и необычайно высокими темпами загрязнения окружающей среды – с другой. Человек являясь представителем животного мира биосферы, тесно связанный с ней посредством обменно-трофических и рекреационных связей, подвергается мощному воздействию вредных факторов окружающей среды на фоне ограниченных возможностей адаптационных механизмов человеческого организма и их неготовностью к столь быстрым изменениям.
В процессе биологической эволюции развивалась и закреплялась надежность адаптационных механизмов организма в основном по отношению к острым экстремальным воздействиям неблагоприятных факторов окружающей среды, в случае хронических стрессорных воздействий адаптивные и особенно восстановительные реакции эволюционировали и закреплялись в значительно меньшей степени. В эпоху системного экологического кризиса и возрастающего загрязнения окружающей среды организм современного человека сталкивается в основном с хроническими воздействиями вредных химических поллютантовна фоне эволюционно закрепленной недостаточности реакций восстановления. Патоморфологическая картина нарушения пластического обеспечения функций при хроническом воздействии различных вредных экологических факторов, получивших название синдрома регенераторно-пластической недостаточностибыла подробно описана на примере сердца, печени, органов пищеварения, дыхательной и выделительной систем. В основе регенераторно-пластической недостаточности лежит нарушение биосинтеза белков, что способствует развитию атрофических, дистрофических изменений в клетках, декомпенсации жизненно важных функций органов и формированию хронических патологических процессов.
Нарушение сбалансированнности взаимодействия «организм – окружающая среда» предрасполагает к развитию экологически обусловленной латентной патологии современного человека. Характерно, что в последнее время наряду с изменением структуры заболеваемости многие болезни во всех возрастных группах, начиная от периода новорожденности и кончая пожилым возрастом стали отличаться затяжным и хроническим течением, протекать в нетипичных формах и проявлениях.
В связи с ростом воздействия вредных факторов промышленного производства и загрязнений окружающей среды возрастает частота многих хронических заболеваний органов и систем организма, которые в основном выполняют барьерные функции на границе раздела внешней и внутренней среды организма, то есть это заболевания дыхательной, пищеварительной, иммунной, лимфатической и выделительной систем, кожи и печени.
В промышленно загрязненных регионах установлено более раннее и ускоренное развитие хронических гепатитов, циррозов печени, заболеваний системы желчевыделения, заболеваний сердечно-сосудистой системы, в том числе артериальной гипертонии, ишемической болезни сердца, инфаркта миокарда, «омоложение» хронических болезней и признаки преждевременного старения.
Необходимо учитывать экологические закономерности миграции высокотоксичных химических соединений таких как тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, никель), пестициды, полихлорированные дифенилы, диоксины, радионуклеиды и другие по пищевым цепям, благодаря которым происходит многократное возрастание их концентрации по мере перехода от начальных звеньев пищевых цепей с растительными и животными продуктами питания, с водой к человеку.
Пестициды, ДДТ, полихлорированные дифенилы обнаруживаются в жировой клетчатке, крови, грудном молоке; тяжелые металлы в высоких концентрациях обнаруживаются в крови, моче и волосах взрослых и детей. Накапливаются и длительно сохраняются в организме фтор, радионуклеиды и плутоний.
Токсическое действие химических соединений может проявляться в последующих поколениях, так как многие токсиканты сохраняются в водной среде в течение многих месяцев и лет, в почвах – десятки и даже сотни лет. Длительность обнаружения их в организме человека может достигать 7-11 лет.
Основным местом метаболизма чужеродных веществ в организме человека является печень, в которой осуществляется целый ряд химических преобразований ксенобиотиков, в результате чего последние теряют свою активность и могут быть выведены из организма. В настоящее время все большее значение приобретает проблема распространенности острых и хронических поражений печени химической этиологии. По данным ВОЗ частота токсических поражений печени с 1960 г. увеличилась в мире в 6-8 раз, а продолжающееся увеличение поступления ксенобиотиков в окружающую среду все больше способствует дальнейшему росту поражений печени. Организм человека приспосабливается к токсическому действию чужеродных веществ, используя сформировавшиеся в процессе эволюции барьерные ферментативные механизмы биотрансформации и дезинтоксикации, которые обеспечиваются за счет функционирования мембранно-связанных монооксигеназ печени. Однако хроническое напряжение биотрансформационных механизмов печени со временем может приводить к их декомпенсации, следствием чего может стать развитие предболезненных состояний и нарушение основных функций печени.
Большинство реакций биотрансформации в печени связано с процессами окисления, где главным ферментом является цитохром Р450, который в ферментативном каскаде многоцелевых оксидаз играет ключевую роль в активации кислорода, используемого для окисления метаболизируемых поллютантов. Цитохром Р450 может защитить человека от многих существующих токсических веществ, а также и от тех, которые будут синтезированы в будущем.
Эндогенные субстраты, обладающие высоким сродством к цитохрому Р450, могут вступать в конкурентные отношения за него с поступающими извне ксенобиотиками, что может приводить к незавершенному метаболизму последних, накоплению в организме токсических и аллергогенных соединений, вызывающих поражение других органов и систем организма.
Вследствие развивающихся нарушений функционального состояния печени снижается активность микросомальных барьерных ферментов гепатоцитов, что приводит к неполному обезвреживанию поступающих в организм химических веществ, накоплению в органах и тканях организма токсических соединений и более частому развитию общих интоксикационных и аллергических реакций. От полноценности функционирования обезвреживающих механизмов печени, нарушение которых приводит к накоплению промежуточных продуктов незавершенного метаболизма, в т.ч. обладающих мутагенными и канцерогенными эффектами, в значительной мере зависит степень проникновения химических веществ к генетическому аппарату клетки. Повреждение генетических структур клеток химическими веществами, возрастание темпа и количества мутаций в генах и хромосомах и накопление груза отрицательной генетической информации в популяциях людей, постоянно проживающих в районах с неблагоприятной экологической обстановкой, с одной стороны, ведут к возрастанию полигенной предрасположенности к хроническим заболеваниям, с другой - способствуют ускорению старения и сокращению продолжительности жизни.
С индивидуальными особенностями ферментативных реакций чужеродных химических веществ в печени связывают развитие ряда экологически обусловленных патологических процессов, в т.ч. синдром хронической усталости, повышенную индивидуальную чувствительность к химическим загрязнителям.
Нарушение функционального состояния печени отмечается у работающих на производстве стирола и метилметакрилата, акрилонитрильного каучука, в условиях повышенных концентраций сероуглерода на нефтехимических предприятиях, а также в сельском хозяйстве у лиц, контактирующих с кормовыми добавками, с пестицидами и ядохимикатами. В районах интенсивного применения пестицидов у 40% населения выявляются нарушения функционального состояния печени, возрастают показатели заболеваемости хроническим гепатитом.
Система иммунитета является частью общей системы охраны чистоты внутренней среды организма, которая также обеспечивает метаболизм химических веществ, попадающих в организм. При этом в процессе защиты организма от чужеродных химических соединений могут возникать сопряженные ответные реакции двух типов: индукция синтеза микросомальных монооксигеназ печени и индукция синтеза специфических антител, связывающих ксенобиотики.
Существует тесная функциональная взаимосвязь двух важнейших барьерных систем организма: биотрансформационных обезвреживающих реакций печени и иммунологических механизмов защиты внутренней среды от воздействия загрязняющих чужеродных веществ, поступающих из окружающей среды. Химические вещества, подвергающиеся метаболическим превращениям в печени, могут приобретать свойства гаптенов, вызывая при этом реакции повышенной иммунологической чувствительности и развитие иммунопатологических процессов.
Под влияние загрязняющих веществ развивается иммунологическая недостаточность, что сопровождается снижением общей резистентности организма и ростом заболеваемости болезнями верхних дыхательных путей и легких. В индустриальных странах на протяжении последних 40 лет отмечается рост заболеваемости бронхиальной астмы. Симптомы астмы в большей степени коррелируют с увеличением концентрации основных загрязнителей (СО2, SO2, NO2, пыль, фенол, формальдегид) в атмосферном воздухе, чем с проявлением инфекции.
Большинство используемых пестицидов вызывают стойкое подавление активности иммунной системы, даже при действии малых нетоксичных доз, отсроченное действие пестицидов на организм может приводить к увеличению заболеваемости аутоиммунными болезнями.
В развитии патологии органов дыхания долевой вклад экологического неблагополучия составляет 40-60%. Во многих странах выявлена четкая взаимосвязь между подъемами заболеваемости верхних и нижних дыхательных путей и увеличение концентрации основных загрязнителей атмосферного воздуха. Установлена достоверная корреляция между ростом показателей смертности от респираторных заболеваний, хронического бронхита и рака легких и высоким уровнем загрязнений атмосферного воздуха в промышленных городах. Отчетливый всплеск показателей смертности больных и лиц пожилого возраста достоверно регистрировался в дни резкого увеличения загрязненности воздуха пылью и SO2 , NO2 , NO и СО.
В России анализ корреляционной зависимости между загрязнением окружающей среды и распространенностью заболеваний органов дыхания, проведенный в 84 городах, позволил установить, что дополнительное загрязнение атмосферного воздуха на каждые 100 мкг/м3дает прирост заболеваемости на 14%.
В районах интенсивного применения пестицидов, в промышленных центрах выявляется возрастание патологии органов мочевыделения. Наиболее часто отмечается возрастание дизметаболических нефропатий, аномалий органов мочевой системы, патологических изменений в анализах мочи, нарушений обмена пуринов, щавелевой кислоты, кальция. Повышенное накопление в организме кадмия и свинца приводит к развитию нефропатии и других заболеваний почек. Нефротоксический эффект отмечен при действии урана, сицилия, некоторых органических растворителей.
За последние годы накопилось немало фактов о вредном влиянии химических веществ на эндокринную систему. Даже чрезвычайно малые концентрации пестицидов способны имитировать функциональные эффекты эстрогенов, что ведет к нарушениям репродуктивных возможностей организма, аномалиям развития и гормонально-зависимым опухолям. Пестициды, повышенные концентрации свинца, марганца и ртути вызывают патологические нарушения щитовидной железы. Длительное воздействие на организм фтористых соединений, выбрасываемых в окружающую среду в процессе производства алюминия, способствует развитию гипотиреоза и нарушению регуляции в системе гипофиз-щитовидная железа.
Исследования проводившиеся в разных странах выявили, что риск развития сахарного диабета может определяться повышенными концентрациями нитратов в питьевой воде, увеличением содержания кальция, сицилия, магния и фтора в основных объектах окружающей среды. Т.е. в результате длительного воздействия на организм человека экстремальных экологических факторов может наступать истощение резервных возможностей гипофиза и снижение функциональной активности эндокринной системы.
Учитывая важную барьерную роль кожи, отмечается ее вовлеченность в экологически обусловленные нарушения здоровья населения, проживающего на территориях, подвергающихся промышленным загрязнениям. Отдаленные и ретроспективные исследования здоровья населения в регионах, загрязненных диоксинами, гербицидами, дефолиантами зарегистрировали рост злокачественных новообразований кожи. В городах, загрязненных различными химическими веществами, тяжелыми металлами, продуктами переработки нефти отмечается возрастание показателей заболеваемости населения хроническими дерматозами, экземой, атопическим дерматитом, токсидермией.
С высоким уровнем загрязнения ОС связан рост заболеваний сердечно-сосудистой системы. Показана высокая корреляция между значениями комплексных показателей загрязнения атмосферного воздуха и увеличением числа случаев сердечно-сосудистых заболеваний. Доказана роль фтористых соединений, пестицидов, свинца в развитии атеросклероза, которые нарушают холестериновый обмен, вызывают липопротеинемию, дистрофию миокарда. Во время эпизодов смога и резкого одномоментного возрастания загрязнения атмосферного воздуха в городах возрастает смертность от сердечно-сосудистых заболеваний и обращаемость за скорой и неотложной помощью по поводу указанных болезней.
Загрязнение окружающей среды вызывает нарушения психического здоровья. Повышенные концентрации NO2 и СО коррелировали с количеством госпитализированных пациентов по поводу психозов. При длительном воздействии SO2 и тяжелых металлов развиваются раздражительность, слабость, головные боли, депрессия. Особенно заметно отрицательное влияние свинца, которое приводит к росту психических расстройств, проявлений энцефалопатии и снижению индекса интеллектуального развития. При воздействии пестицидов на организм человека выявляются различные нарушения психики и пограничные нервно-психические расстройства, такие как снижение памяти, внимания, проявления депрессивного синдрома, астено-вегетативного синдрома.
На фоне резкого роста загрязнения ОС вредными химическими веществами накопилось большое количество данных, свидетельствующих об увеличении числа случаев заболевания раком, что доказывает связь канцерогенеза с воздействием на организм различных химических загрязнителей атмосферного воздуха, воды, почвы и пищевых цепей. Долевой вклад вредных химических факторов окружающей среды в развитии онкопатологии составляет примерно 70-90%. Отмечен очень высокий риск онкологических заболеваний в связи с загрязнением окружающей среды полициклическими ароматическими углеводородами, нитрозаминами, асбестом, радоном, мышьяком и пестицидами. С вредным влиянием на организм человека пестицидов, диоксинов и других химических загрязнителей атмосферного воздуха связывают возникновение различных опухолевых поражений почек, горла, щитовидной железы, мягких тканей, костей, пищевода, кожи, печени, желчного пузыря, а также развитие лимфом и миеломы. Эксперты ВОЗ утверждают, что в случае прекращения поступления в окружающую среду канцерогенов и предотвращения контакта с ними человека можно достичь снижение заболеваемости раком почти на 70%.
Вредному воздействию химических соединений особенно подвержены дети. Причем рост экологозависимых заболеваний среди детей отчетливо регистрируется в большом числе крупных промышленно загрязненных регионов и городов и характеризуется выраженными патологическими изменениями в органах системы дыхания, мочевыделения, кровообращения, желудочно-кишечного тракта, кроветворения, в ЛОР-органах, кожных покровах; нарушениями нервной, эндокринной и иммунной систем; замедлением физического и психического развития; увеличением показателей онкозаболеваемости и смертности.
Высокая чувствительность к повреждающему действию загрязнений окружающей среды отмечается и у беременных женщин, что проявляется в выраженных нарушениях репродуктивной функции, развития плода и формирования детского организма. Увеличение частоты перинатальной патологии и смертности отмечено в случае загрязнения атмосферного воздуха тяжелыми металлами (свинцом, ртутью, кадмием, стронцием), продуктами сгорания и нефтепереработки.
С учетом сохраняющейся неблагоприятной экологической ситуации генетическую и экологическую составляющие, которые вносят вклад в нарушение здоровья и сокращение лет предстоящей жизни, следует рассматривать в тесном взаимодействии и синергизме. Если генетические особенности определяют потенциальную продолжительность жизни организма, то неблагоприятные экологические факторы влияют на фактическую продолжительность жизни.
В целом химическая составляющая причин, ведущих к сокращению продолжительности жизни, в настоящее время достигла весьма существенных значений. В отношении детской смертности влияние химических загрязнителей определяется прежде всего выраженным мутагенным и эмбриотропным действием и учащением врожденных пороков развития, что вносит весьма существенный вклад в сокращение продолжительности предстоящей жизни. Экологически обусловленная гипотрофия и снижение веса плода могут способствовать увеличению показателей смертности новорожденных почти в 30 раз.
Установлен геронтогенный эффект различных химических веществ, который проявляется в ускоренном старении сердечно-сосудистой системы и биологических тканей вообще.
Все это подтверждает значительный вклад вредных факторов окружающей среды в возникновении, хронизации и распространении основных заболеваний современного человека.
заключение
Человек, когда-то тесно связанный в своей жизни с природой и зависящий от нее, в настоящее время оказывает на природу воздействие, сопоставимое с геологическими катаклизмами.
Поэтому очень актуально звучат слова, сказанные Ж.Б. Ламарком почти триста лет назад: «Можно, пожалуй, сказать, что предназначение человека состоит в том, чтобы уничтожить свой род, предварительно сделав земной шар непригодным для обитания».
Те глобальные изменения на планете, которые произвел человек за все время своего существования на Земле, и в первую очередь, в течение последнего века, угрожают сегодня самому человеку. Однако существует и другой путь развития, о котором писал В.И. Вернадский: «В геологической истории биосферы перед человеком открывается огромное будущее, если он поймет это и не будет употреблять свой разум и свой труд на самоистребление».
литература
Основная:
1. Николайкин Н.И. Экология: Учеб. для вузов / Н.И. Николайкин, Н.Е., Николайкина, О.П. Мелехова. – 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Дрофа, 2003. – 624 с.
2. Карлович И.А. Геоэкология: Учеб. для высшей школы. М.: Альма Матер, 2005. – 511 с.
3. Алексеев С.В., Пивоваров Ю.П. Экология человека. М.: ГОУ ВУНМЦ МЗ РФ, 2001. – 639 с.
Дополнительная:
1. Дольник В.Р. Непослушное дитя биосферы. Санкт-Петербург: Паритет, 2003. – 317 с.
2. Казначеев В.П., Кисельников А.А., Мингазов И.Ф. Ноосферная экология и экономика человека. Новосибирск, 2005. – 447 с.