Здоровье человека
При нормировании воздействий на природные системы определяющей особенностью поведения загрязняющих веществ в окружающей среде является возможность их значительного накопления в отдельных зонах природных сред и превращения в новые, более токсичные формы в результате геофизических, геохимических и биологических процессов. При этом возможно проявление синергического эффекта в результате превращения из двух и более вредных веществ одного со значительным усилением токсичности.
Огромное значение имеет нормирование максимальных допустимых нагрузок на человека. В реальных условиях человек подвергается комбинированному, комплексному и одновременному действию химических, физических и биологических факторов окружающей среды.
Под комбинированным действием понимают одновременное действие ряда химических или биологических факторов внешней среды. Однако человек может подвергаться неблагоприятному влиянию не только различных комбинаций химических веществ, одновременно поступающих из какого-либо одного объекта среды, но и воздействию одного вещества, проникающего из различных объектов (воды, воздуха, пищевых продуктов). Действие вещества, поступающего в организм одновременно разными путями, принято называть комплексным.
Считается, что фактическое загрязнение окружающей среды выражается в виде реальной нагрузки воздействия химических, биологических и физических факторов. Именно эта реальная нагрузка определяет возможные изменения состояния здоровья населения. В основу понятия "максимальная допустимая нагрузка" (МДН) должны быть положены те же принципы, которые использованы при определении понятий "предельно допустимые концентрации" (ПДК), "предельно допустимые дозы" (ПДД), "предельно допустимые уровни" (ПДУ) тех или иных факторов окружающей среды. Следовательно, МДН - это такая максимальная интенсивность воздействия всей совокупности факторов окружающей среды, которая не оказывает прямых или косвенных вредных влияний на организм человека и его потомство и не ухудшает санитарных условий жизни.
Мерой МДН не могут быть обычно принятые единицы измерения содержания или уровней тех или иных факторов в окружающей среде (мг/м3, мг/кг, мг/л, Вт/см2 и т. д.). Мера МДН должна быть тесно связана с этими единицами и быть их производной. Только в таком случае она будет критерием качества среды.
В качестве размерности МДН используют относительные единицы, выражаемые в долях от ПДК, ПДД и ПДУ различных факторов окружающей среды. В связи с этим проводят сложную работу по установлению биологической эквивалентности указанных показателей. Для решения теоретических и методических проблем МДН с использованием принципа биологической эквивалентности важно определить количественные закономерности взаимодействия организма и различных факторов окружающей среды, тип зависимости, интенсивность воздействия (время-эффект) и др.
Нормирование критериев качества окружающей среды позволяет обеспечить регулирование степени загрязнения окружающей среды вредными веществами и излучениями путем ограничения их выбросов, и тем самым представляется возможным управление качеством окружающей среды. Для оздоровления окружающей среды разрабатывается и реализуется комплекс мероприятий, направленных на снижение уровней определенных химических, физических и биологических факторов. После реализации намеченных мер проводится дифференцированная оценка среды по тем или иным ее параметрам и при необходимости разрабатываются дополнительные оздоровительные мероприятия.
Дифференцированная система управления качеством окружающей среды по различным объектам и факторам имеет важнейшее значение в деле практического решения проблемы охраны здоровья населения. Однако более эффективное управление качеством окружающей среды наряду с дифференцированным требует интегрального подхода, так как в реальных условиях человек может подвергаться комбинированному, комплексному и одновременному действию химических, физических и биологических факторов.
Управление качеством окружающей среды по интегральному принципу (схема) позволяет использовать такую систему, при которой фактическое загрязнение различных сред будет выступать как реальная нагрузка воздействия, учитывающая возможность влияния не только отдельного вещества из одной среды, но и других веществ, поступающих в организм различными путями, а также биологических и физических факторов. Установление реальной нагрузки воздействия позволяет выявить возможные изменения в состоянии здоровья населения. Изменение реальной нагрузки оценивается с помощью комплексных, установленных с учетом МДН воздействий и количественных показателей здоровья населения и состояния окружающей среды. Зная состояние окружающей среды и уровень реальных нагрузок воздействия различных факторов, представляется возможным прогнозировать состояние здоровья населения.
Таким образом, установление гигиенических нормативов по отдельным факторам среды недостаточно. Необходимо установление МДН воздействия, отражающего всю сложность взаимодействия организма и среды.
Теоретическое и экспериментальное обоснование максимально допустимых нагрузок воздействия как интегральных гигиенических критериев качества окружающей среды непосредственно связано с проблемой определения реальных нагрузок на человека с учетом конкретных условий. В качестве примера можно привести химическую нагрузку на человека в условиях жилых и общественных зданий. Источником химического загрязнения воздушной среды жилых и общественных зданий являются строительные и отделочные элементы и детали конструкций, изготовленные из полимерных материалов. В последнее время в спортивных сооружениях все более широко используются отечественные и импортные полимерные материалы в качестве искусственных покрытий для беговых дорожек или игровых площадок, при изготовлении спортивного инвентаря и т. д. Эти материалы в условиях закрытых помещений могут выделять в воздушную среду токсические вещества в концентрациях, нередко превышающих их предельно допустимое количество для атмосферного воздуха. Другим важным источником химического загрязнения воздушной среды закрытых помещений большой вместимости являются продукты жизнедеятельности человека, образующиеся в процессе метаболизма (антропотоксины). При помощи газохроматографического метода было обнаружено, что только в выдыхаемом воздухе идентифицировали 400 веществ. При этом было установлено, что особое значение в формировании состава атмосферы закрытых помещений имеют оксиды углерода, алифатические углеводороды, аммиак, амины, кетоны, фенол, ацетон, сернистый водород, спирты, жирные кислоты.
Концентрации антропотоксинов в помещениях обратно пропорциональны величине воздухоподачи. Относительно невысокие концентрации большого количества токсических веществ небезразличны для человека и могут влиять на его самочувствие, работоспособность и здоровье. Кроме того, в общественных зданиях токсические вещества действуют на организм человека не изолированно, а в сочетании с различными факторами: температурой, влажностью воздуха, ионоозонным режимом помещений.
В результате проведенных исследований была установлена много- компонентность загрязнения воздушной среды, идентифицировано около 100 химических соединений, в том числе такие токсичные вещества, как фенол, формальдегид, бензол, толуол, ксилол, ацетальдегид, этилбензол, хлороформ, диметиламин. В ряде случаев концентрации ацетальдегида, ацетона, этилбензола, ксилола, фенола, формальдегида, аммиака, диметиламина, метилэтилбензола, амилового спирта, диоксида азота превышали ПДК, установленные для атмосферного воздуха.
Результаты физико-химических исследований показали, что многие определяемые вещества присутствуют также и в атмосферном воздухе, но в значительно меньших концентрациях. Так, содержание ацетальдегида, ацетона, этилового спирта, толуола, этилбензола, диметилэтилбензола и других веществ в воздушной среде помещений превышало таковое в атмосферном воздухе. В административных зданиях обнаружены в значительных количествах этилбензол, ксилол, пропилбензол, диметилэтилбензол, этилдиметилбензол, бутилбензол, формальдегид, что, по-видимому, является следствием большой насыщенности помещений полимерными материалами. В воздушной среде спортивных сооружений обнаружены вещества, отсутствующие в воздухе административных зданий: сероводород, триметиламин, амиловый спирт, амилацетат. Концентрации диметиламина, изобутилового спирта, этилацетата, аммиака, оксида углерода, ацетона в спортивных сооружениях превышают ПДК для атмосферного воздуха. Данные вещества являются продуктами жизнедеятельности человека, которые при физической нагрузке выделяются в значительно больших количествах.
Одной из важнейших характеристик воздушной среды, имеющей существенное гигиеническое значение, является ее ионизация. При отсутствии в воздухе легких ионов у людей понижается трудоспособность, ухудшается самочувствие, появляются головные боли, недомогание. Наиболее наглядным свидетельством присутствия в воздухе посторонних веществ является высокая величина ионного фактора загрязненности (отношение концентрации тяжелых ионов к легким - R). Эта величина в отдельных случаях достигает значительного уровня (37,8 в административных зданиях и 20,7 в спортивных сооружениях) по сравнению с таковым в наружном воздухе (8,9). Коэффициент загрязненности выше в помещениях с высокими суммарными и условными показателями и сравнительно меньшей воздухоподачей.
Проведенные исследования позволили установить химическую нагрузку на человека с учетом загрязнения воздушной среды в различных условиях, вида деятельности и интенсивности дыхания при ее осуществлении. Максимальная химическая нагрузка для служащих приходится на рабочее время (34,5 - 35,0 %), далее необходимо учитывать часы сна (25,4 - 25,5 %), домашнюю работу (22,2 - 23,4 %), поездки на транспорте (5,0 - 5,1 %), культурные мероприятия (3,4 - 3,7 %). Химическая нагрузка при пребывании на воздухе составляет 2,1 - 3,0 %. Для домашней хозяйки максимальная химическая нагрузка приходится на домашнюю работу (33,0 - 33,1 %), часы сна (24,8 - 27,3 %), домашний отдых (14,5 - 14,7 %), посещение магазинов (9,0 - 9,2 %). При пребывании на воздухе химическая нагрузка составляет 5,8 - 8,3 %. Для студента максимальные химические нагрузки приходятся на учебу в институте (29,5 - 33,5 %), часы сна (22,7 - 24,7 %), занятия спортом (13,1 - 13,5 %), поездки на транспорте (6,3 - 6,6 %). При пребывании на воздухе химическая нагрузка составляет 3,0 - 4,1 %.
В абсолютных единицах суммарная химическая нагрузка на служащего составляет по суммарному показателю 36,7 ПДК/сут, для студента - 38,1 ПДК/сут. Таким образом, независимо от вида деятельности химическая нагрузка на городского жителя (не занятого на производстве) примерно одинакова.
Учитывая необходимость оценки воздействия окружающей среды на здоровье населения И.Р. Голубев и др. в 1981 г. предложили создать организационную информационную систему "здоровье населения - окружающая среда" ЗН - ОС. Данные ее могут собираться через государственную статистическую отчетность.
Задача государственной информационной системы ЗН - ОС заключается в сборе данных о загрязнении окружающей среды, состоянии здоровья населения. С учетом численности и состава населения эти данные будут подвергаться соответствующей обработке.
Государственная информационная система ЗН - ОС может состоять как бы из трех самостоятельных информационных подсистем, организуемых различными по ведомственной принадлежности учреждениями. Так, сбор информации о состоянии здоровья населения (подсистема "здоровье населения") будет осуществляться органами здравоохранения (в поликлиниках, больницах, диспансерах, консультациях и др.); о численности и составе населения (подсистема "численность населения") - органами территориального (городского и т.д.) статистического управления; о загрязнении окружающей среды (подсистема "окружающая среда") - совместно органами санитарной службы и Госкомгидромета. Вся информация от указанных ведомств может поступать на территориальную санэпидстанцию, где будет подвергаться обработке и анализу.
Анализ информации может осуществляться на разных уровнях организации информационной системы: на уровне города, области, республики и на уровне всей страны.
Организация государственной системы ЗН - ОС может осуществляться постепенно, в несколько этапов, которые будут различаться сроком внедрения и количеством регистрируемых показателей как состояния здоровья, так и загрязнения окружающей среды.
Материалы о состоянии здоровья населения, изменяющемся в связи с загрязнением окружающей среды, и информация о характере этого загрязнения позволят более обоснованно, чем в настоящее время, управлять качеством окружающей среды с целью охраны и укрепления здоровья населения города (региона, области и др.).
Я. И. Звиняковский в 1979 г. предложил методику оценки многофакторного влияния реальной окружающей среды населенных мест на здоровье людей. Один из основных принципов разработанной методики заключается в том, что изучение ведется не от фактора к здоровью, а от здоровья к фактору, т. е. исследования начинаются с выявления различий в показателях здоровья, а затем изучается роль факторов, сопровождающих это различие. Работа проведена в 27 городах основных экономико-географических регионов Украины.
Рассмотрена сложная система, на входе которой - факторы окружающей среды, на выходе - показатели здоровья населения. Показателями здоровья населения считали "накопленную" заболеваемость на основании материалов обращаемости за 3 года по различным группам и формам патологии и суммарный показатель заболеваемости (характеристика здоровья, основанная на группировке лиц в зависимости от характера и числа заболеваний). При комплексном исследовании влияния среды на здоровье во всех случаях изучению подлежит какой-то конкретный комплекс факторов (одна из подсистем системы) при обоснованном исключении других. Это природные и антропогенные факторы среды, существенно различавшиеся в количественном отношении в изучаемых городах, в частности среднегодовая температура воздуха, индекс солнечности погоды, повторяемость ветров разных направлений, количество осадков, индекс изменчивости погоды, уровень микроэлементов в почве, суммарный показатель загрязнения атмосферного воздуха, уровень уличного шума, качество питьевой воды, радиационная обстановка, поступление пестицидов в организм человека с пищей и др. (всего 36 факторов окружающей среды). К факторам окружающей среды, оказывающим большое влияние на здоровье не в индивидуальном плане, а в плане воздействия на значительные контингенты, характерные для данного населенного пункта, относятся также производственные условия. С целью исключения фактора производственной вредности сравнение показателей заболеваемости проводили в идентичных профессиональных группах. Следовательно, имея на выходе системы показатели здоровья идентичных профессиональных групп, можно считать фактор производственной вредности общим для всех изучаемых городов.
Система функционирует с целью улучшения показателей здоровья населения путем повышения качества окружающей среды населенных мест. "Управление" окружающей средой проводится органами санитарной службы по типу прямой управляющей связи: своим влиянием на соответствующие ведомства гигиенисты стремятся скорректировать отклонения в количественной выраженности тех или иных факторов до гигиенических нормативов. Обратная управляющая связь до настоящего времени либо вообще не функционировала, либо действовала лишь в исключительно редких случаях резкого ухудшения здоровья населения и была направлена на устранение острой причины, вызвавшей его. Для того чтобы обратная связь (через здоровье населения) начала функционировать постоянно и активно помогала корректировать вредные хронические воздействия окружающей среды, необходимо знать законы поведения системы. Эти законы изучали с помощью математического моделирования.
На основании проведенных расчетов построены уравнения регрессии, позволяющие с определенной степенью достоверности прогнозировать уровни заболеваемости населения как по отдельным нозологическим формам и группам болезней, так и по суммарному показателю заболеваемости в зависимости от количественной характеристики факторов окружающей среды. Построенные уравнения регрессии позволяют также выявить приоритетность каждого из рассмотренных факторов в их влиянии на вошедшие в модель показатели здоровья населения. Для этого подставляют в полученные уравнения регрессии те значения факторов, которые характеризуют их фактическое состояние в интересующем нас населенном пункте. После этого меняют попеременно количественные значения каждого из этих факторов и исследуют, каким образом это отражается на изученном показателе здоровья населения. В результате устанавливается, изменение какого фактора может привести к наибольшему снижению или соответственно наибольшему повышению уровня исследуемого показателя здоровья. Таким образом можно оценивать приоритетность факторов в их влиянии на различные показатели здоровья населения.
Большое значение имеет защита генетического аппарата от воздействия различных факторов окружающей среды. Ген - единица наследственности. Генетический аппарат - материальная основа наследственности.
Взаимоотношения живого и среды всегда были непростыми. В течение продолжительного исторического промежутка времени человек и все вокруг него адаптировались к окружающей среде, которая изменялась очень и очень редко. Причем изменения эти носили в основном плавный характер, и процесс развития живого, эволюционный процесс, успевал приспособиться к ним. Затем темпы научно-технического прогресса и эволюции стали несопоставимыми. Глубокие изменения биосферы происходят стремительнее, чем темпы эволюционного процесса. Поэтому в отлаженном тысячелетиями механизме взаимоотношений организма и среды, связанном с характером и уровнем защитных функций организма, может возникнуть дисбаланс.
Одна из главных причин дисбаланса - введение в окружающую среду большого количества новых факторов, не свойственных биосфере вообще и обладающих опасными для генетического аппарата свойствами.
Во всем мире проводятся широкие исследования по выявлению мутагенов - вредных для организма веществ, содержащихся в окружающей среде и вызывающих поражения генетического аппарата живых существ. Идет массовое изучение возможного их влияния на наследственность. Делается это для того, чтобы найти этим компонентам безопасную замену. Пока по генетическим параметрам изучено лишь менее 1 % веществ, имеющихся в биосфере, однако и этот один процент - тысячи мутагенов, опасных для человека.
Ясно, что на протяжении определенного исторического промежутка времени, хотим мы этого или нет, человечество будет сталкиваться с генотоксическими продуктами. Наиболее реальным представляется путь нейтрализации генетических последствий загрязнения среды - антимутагенез, т. е. профилактика и снижение последствий токсичного влияния среды.
Важное значение для решения проблемы имеют вещества, преимущественно растительного происхождения, которые снижают генетический эффект загрязнений, нивелируют влияние токсинов. Некоторые растения, "воспитанные" в экстремальных условиях, уже от природы имеют высокую генетическую устойчивость. Химический анализ показал содержание в них большого количества некоторых веществ, например токоферола - витамина Е. Весьма сильным защитником генетического аппарата является и аскорбиновая кислота - витамин С.
В процессе эволюции организм сам выработал способность защищать себя по многим системам, в том числе и генетически. В нашем организме, например, есть система репарации, т. е. ремонта, восстановления. Если возникают какие-либо изменения в ДНК - основном носителе наследственной информации, то репарацией эти изменения устраняются. Системы эти многократно дублированы. Если не срабатывает одна, то подключается другая система ремонта. От надежности функционирования данной системы зависит устойчивость организма. Суть проблемы в том, чтобы повысить надежность ее в соответствии с новым экологическим окружением.