Воздействие антропогенных факторов
НА ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА
Виды антропогенного загрязнения окружающей природной среды в результате хозяйственной деятельности человека многообразны. Они обусловливают химическое, физическое, механическое, акустическое, тепловое, ароматическое и визуальное изменения качества природной среды, превышающие установленные нормативы вредного воздействия. В итоге создается угроза здоровью населения, а также состоянию растительного, животного мира и накопленным материальным ценностям.
Многочисленные антропогенные загрязнители окружающей среды всегда потенциально опасны для человека. Экспериментальными и натурными исследованиями установлено, что экопатогенное влияние зависит от уровня и качества загрязнителя, его экспозиции – так называемый эффект «доза - вещество – время». Изменения в состоянии здоровья зависят от возраста людей, их профессиональной деятельности, исходного уровня здоровья, а также от индивидуально-поведенческой ориентации и социально-гигиенических условий жизни. [1, 83]
Химические загрязнители.Наиболее изучено воздействие на здоровье человека химических факторов окружающей среды – около 80 химических элементов необходимо для построения определенных компонентов собственных клеток, построения гормонов, ферментов, для поддержания нормального обмена веществ и т.д. Проблема химического загрязнения объектов биосферы рассматривается как проявление глобального экологического кризиса. Перечень известных химических соединений приближается к 20 млн. наименований, из них десятки тысяч высокотоксичны, а у современного поколения людей не выработан механизм защиты от их агрессивного воздействия на организм. Ежегодная техногенная нагрузка на все объекты биосферы – сотни миллионов тонн химических веществ, являющихся отходами производственной, сельскохозяйственной и транспортной деятельности. Наиболее опасны для здоровья человека химические соединения, которые повсеместно распространены, устойчиво сохраняются в объектах окружающей среды, мигрируют по экологическим цепочкам, поступая в организм с воздухом, водой, продуктами питания. В перечне таких веществ – основные загрязнители атмосферного воздуха большого города (оксиды азота, серы, углерода, взвешенные вещества), тяжелые металлы, полихлорированные бифенилы, пестициды, полиароматические углеводороды и многие другие. Большинство из них высокотоксичны (1-2-й классы опасности), обладают политропным и специфическим действием на организм человека, вызывая самые тяжелые и отдаленные по времени мутагенные и канцерогенные эффекты. [1, 91-92]
Оксиды, взвешенные частицы. В атмосферном воздухе повсеместно присутствуют твердые взвешенные частицы, оксиды серы, азота, углерода, фенол, формальдегид. Оксиды серы SO2, SO3, азота NO, NO2, монооксид углерода СО – «кислые» газы со специфическим, относительно однотипным характером влияния на органы дыхания. Вследствие образования слабых кислот при соприкосновении со слизистыми оболочками дыхательных путей они раздражают и прижигают слизистые, вызывая тем самым начальные морфологические повреждения эпителия и угнетение местного иммунитета. Чем менее растворимы газы, тем глубже они проникают в дыхательные пути. Оксиды, прежде всего диоксид серы, адсорбируются на твердых взвешенных частицах, глубина проникновения которых в организм зависит от их размеров: чем мельче частицы, тем больше их поступает в бронхи и альвеолы. Раздражение сопровождается выбросом гистаминов, что может приводить к бронхоспазмам, а в дальнейшем – к формированию астмоидного бронхита и бронхиальной астмы. [1, 92-93]
Кислые аэрозоли повреждают не только органы дыхания. Тонкая эпителиальная пленка слизистой дыхательных путей с обильным кровоснабжением не препятствует быстрому всасыванию загрязнителей в кровь и их распространению внутри организма. Повсеместное загрязнение атмосферного воздуха оксидами серы, азота, углерода – одна из причин гипоксии организма, поскольку поллютанты быстро соединяются с гемоглобином крови, образуя сульфагемоглобин, метгемоглабин, карбогемоглабин, блокируют тем самым доставку кислорода к органам и тканям. На фоне гипоксии угнетаются окислительно-восстановительные процессы в головном мозге, внутренних органах (сердце, печени), мышцах тела. Практически все указанные оксиды оказывают полиморфное неблагоприятное действие на морфофункциональное состояние нервной, сердечно-сосудистой системы, органов пищеварения, органов зрения и слуха, они оказывают также гонадотропное и эмбриотоксическое действие. [1, 93]
Нитриты и нитраты, поступая в организм, оказывают расширяющее действие на сосуды, вызывают понижение артериального давления. Выраженное нейротропное действие монооксида углерода при хроническом воздействии вызывает астено-вегетативные явления, нарушение психики, токсическое поражение ткани щитовидной железы, может способствовать ее гиперплазии. Постоянное воздействие на население оксидов углерода, серы, азота и других загрязнителей создает предпосылки для снижения общей резистентности, работоспособности и в целом к хроническому популяционному утомлению, особенно в крупных промышленных городах. [1, 93]
Диоксины. Это обширная группа высокотоксичных полихлорпроизводных соединений, стойких и широко распространенных загрязнителей окружающей среды. Источниками диоксинов являются многие отрасли народного хозяйства: химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная, металлургическая промышленность, производство трансформаторов, конденсаторов, теплообменников, пестицидов и пр. Диоксины образуются при высокотемпературных процессах переработки хлорсодержащей продукции. Они отличаются термической устойчивостью, резистентностью к химическому разложению, слабой растворимостью в воде. Расширение масштабов производства ряда химических соединений, их использование в военных целях сопровождается опасностью воздействия диоксинов не только на лиц, профессионально контактирующих с ними, но и на население. [1, 93-94]
Основное депо накопления диоксинов – верхние слои почвы, где их период полуразложения превышает 10 лет; в водной среде этот период составляет более года; в воздухе – 24 дня. Длительное сохранение диоксинов во всех объектах природной среды способствует тому, что они активно переносятся по цепям питания и, таким образом, постоянно действуют на живые организмы. Подвижность диоксинов в природной среде увеличивают содержащиеся в ее объектах органические растворители, нефтепродукты и другие органические вещества. [1, 94]
Диоксины являются наиболее сильными синтетическими ядами, по отношению к которым у человека эволюционно не сформированы естественные механизмы защиты. Основной мишенью воздействия диоксинов является печень, где происходит не только кумуляция, но и обезвреживание диоксинов ферментами монооксигеназной системы печени; производные этого метаболизма выделяются из организма с желчью и мочой. В результате токсического действия ядов происходит дегенерация паренхиматозных печеночных клеток, фиброзные изменения, что проявляется через биохимические параметры и разнообразные дисфункции печени. [1, 94]
Специфические диоксиновые заболевания – хлоракне и масляная болезнь Юшо-Ю-Ченг. Хлоракне (хлористые угри) – рецидивирующее воспаление сальных желез кожи. Заболевание длится годами, практически не поддается медикаментозному лечению, приводит к образованию рубцов на коже, ее обезображиванию и пигментации. Масляная болезнь Юшо-Ю-Ченг - массовые пищевые отравления диоксинами населения японской провинции Юшо в 1968 г. и тайваньской Ю-Ченг в 1979 г. Пострадали тысячи жителей из-за употребления риса, загрязненного несколькими соединениями из группы диоксинов. Кроме кожных проявлений у пострадавших выявлены тяжелые поражения печени, внутренних органов, нервной системы. [1, 94-95]
Диоксиновое отравление характеризуется медленным развитием и проявляется выраженной утомляемостью, раздражительностью, расстройствами сна и головными болями, нарушениями пищеварения и эндокринной системы, болями в мышцах, суставах, слабостью в нижних конечностях, потерей массы тела. С подавлением иммуно-ферментных систем организма, а также выраженной активацией диоксинами перекисного окисления липидов связывают ускоренное старение организма людей, подвергшихся воздействию диоксинов, раннее появление заболеваний, характерных для пожилых людей, и преждевременную смерть. В перечне опасных эффектов, вызываемых диоксинами, - нарушение репродуктивной функции. Диоксины 2,4Д и 2,4,5Т вызывают аборты, мертворождения и патологию новорожденных. Большинство диоксинов, попав в материнский организм, могут проникнуть через плаценту и явиться причиной гибели плода, уродства новорожденных, отставания в росте, умственного недоразвития младенцев, появления опухолей. [1, 95]
Тяжелые металлы. Из 108 элементов Периодической системы Д.И.Менделеева более трех четвертей составляют металлы, играющие важную роль в жизнедеятельности не только человека, но и всей биоты. К легким относят металлы с плотностью менее 4,5 г/см3 –плотности железа, которая принята за эквивалент. Это калий, натрий, алюминий, бериллий и др. Тяжелые металлы – цинк, медь, хром, свинец, кадмий, ртуть, таллий, селен и многие другие. Мышьяк (полуметалл) обычно причисляют к тяжелым металлам. [1, 96]
Большинство металлов являются эссенциальными, т.е. жизненно необходимыми. Они не синтезируются в организме и должны поступать из окружающей среды. Многие эссенциальные металлы необходимы в малых дозах – это микроэлементы, которые действуют как координаторы ферментов, витаминов в организме: кобальт – витамин В12, хром обеспечивает толерантность глюкозы, железо и медь участвуют в образовании гемоглобина, цинк – компонент многих ферментов. Элементы, используемые организмом в относительно больших количествах, называют макроэлементами: натрий, кальций, фосфор и пр. [1, 96]
Некоторые металлы (цинк, хром, никель, медь, железо, марганец и др.) проявляют не только эссенциальное, но и токсическое действие на организм в зависимости от концентрации. Свинец, кадмий, ртуть, таллий, алюминий являются токсичными для организма элементами, хотя не исключается вероятность их использования организмом в микродозах в процессе жизнедеятельности, однако убедительных доказательств этому не имеется (приложение 4). [1, 96]
Поступление тяжелых металлов в окружающую среду связано с активной деятельностью человека. Их основные источники – промышленность, автотранспорт, котельные, мусоросжигающие установки и сельскохозяйственное производство. К отраслям промышленности, загрязняющим окружающую среду тяжелыми металлами, относятся черная и цветная металлургия, добыча твердого и жидкого топлива, горнообогатительные комплексы, стекольное, керамическое, электротехническое производство и др. Свинец широко используется в производстве аккумуляторов, оболочек электрических кабелей, медицинской техники, хрусталя, оптического стекла, красок, многочисленных сплавов и т.д., не говоря уже о производстве, связанном с его получением. В сельскохозяйственном производстве загрязнение почвы тяжелыми металлами связано с использованием удобрений и пестицидов. Транспорт является источником более половины всех выбросов в атмосферу. Котельные, работающие на твердом и жидком топливе, загрязняют окружающую среду не только тяжелыми металлами, но и различными оксидами. Сжигание мусора сопровождается поступлением в биосферу целого ряда тяжелых металлов: кадмия, ртути, свинца, хрома и др. Попавшие в окружающую среду соединения тяжелых металлов загрязняют атмосферный воздух, воду, почву, попадают в растения и организмы животных, населяющих данную местность. Соединения тяжелых металлов поступают в организм преимущественно через желудочно-кишечный тракт с пищевыми продуктами, водой, медикаментами, в меньшей степени – через органы дыхания. [1, 96-98]
Тяжелые металлы влияют практически на все системы организма, оказывая токсическое, аллергическое, канцерогенное, гонадотропное действие. Доказано эмбриотоксическое действие тяжелых металлов через фетоплацентарную систему, а также их мутагенный эффект. Многие тяжелые металлы обладают тропностью – избирательно накапливаются в определенных органах и тканях, структурно и функционально нарушая их. Выбор тропного органа зависит также от дозы и пути поступления тяжелых металлов в организм. [1, 98-99]
Мутагенные и канцерогенные вещества. Многочисленные эпидемиологические, лабораторные и клинические наблюдения свидетельствуют о наличии причинно-следственных связей между загрязнением окружающей среды и повреждением генетической информации организма человека.
Мутаген – это фактор окружающей среды или факторэндогенной природы, способный нарушать генетические программы клеток и вызывать в организме изменения наследственных свойств. Мутагенной активностью обладают многочисленные и широко распространенные загрязнители химической и физической природы, а также вирусы, бактерии и пр. Обширная группа наследственных болезней обусловлена либо отклонениями от нормального содержания хромосом, либо генетическими дефектами в результате мутаций в отдельных участках хромосом. [1, 104]
Опасность для генетического аппарата половых и соматических клеток представляют радионуклиды, которые могут провоцировать наследственные заболевания и злокачественные новообразования. На сегодняшний день радиация является наиболее полно изученным мутагенным фактором риска здоровью человека. Все большее признание получает модель допорогового влияния мутагенов на организм, особенно в период активного роста и созревания. Одной триллионной доли грамма диоксина достаточно, чтобы нарушить работу иммунной системы человека, внести искажения в его генетический аппарат. Мутагенной активностью обладают и низкие допороговые дозы радиационных загрязнителей. Мутагены, действуя в минимальных допороговых дозах и концентрациях загрязнителя, снижают общую резистентность организма, что вызывает разнообразные биологические эффекты. [1, 104]
По происхождению химические мутагены можно разделить на три основные группы:
· органические и неорганические соединения естественного происхождения (оксиды азота, нитриты, нитраты, алкалоиды и др.);
· продукты переработки природных соединений на энергоемких производствах (полициклические ароматические углеводороды, соли тяжелых металлов и др.);
· продукты химического синтеза, прежде не встречавшиеся в природе, а потому очень опасные для здоровья, так как к ним не выработаны естественные эволюционные механизмы защиты: пестициды, полихлорбифенилы, некоторые лекарственные препараты. В частности, печально известный талидомид в результате массового применения беременными женщинами вызвал у новорожденных тяжелые врожденные пороки развития. (гигиена, 105)
Канцерогенным называется вещество (фактор), воздействие которого достоверно увеличивает частоту возникновения доброкачественных и/или злокачественных опухолей в популяции человека и/или сокращает период развития этих опухолей. Главным критерием канцерогенной опасности вещества для человека являются наличие контакта с этим веществом, экспериментально полученные данные о его канцерогенности, результаты эпидемиологических исследований, проведенных по методу «случай-контроль», или когортных исследований. [1, 106]
Международное агентство по изучению рака (МАИР) ранжирует изученные соединения по 4 группам:
Группа 1 – вещества, роль которых в возникновении опухолей у человека безусловно доказана. В эту группу включено 66 веществ, в том числе мышьяк, никель, асбест, хром, винилхлорид, бензол, радон и продукты его распада.
Группа 2 разделена на две подгруппы:
к подгруппе 2А отнесено 60 веществ, канцерогенный эффект которых для животных имеет высокую степень доказательства, а для человека - ограниченные доказательства (например, бензапирен, бериллий и его соединения, формальдегид, кадмий);
к подгруппе 2В отнесено свыше 230 веществ, с определенной степенью вероятности вызывающих рак у человека, т.е. их канцерогенность для человека убедительно не доказана при отсутствии свидетельств, полученных в результате опытов на животных (кобальт, ацетальдегид, бензин атомобильный, четыреххлористый углерод и др.).
К группе 3 относятся вещества, которые не могут быть классифицированы в отношении их опухолеродной активности для человека.
К группе 4 относятся неканцерогенные для человека вещества. [1, 106-107]
Многочисленные исследования свидетельствуют о высоком уровне содержания канцерогенных веществ химической природы в объектах окружающей среды. Полициклические ароматические углеводороды, нитрозамины и их предшественники, тяжелые металлы, винилхлорид, формальдегид, бензол и иные канцерогенные соединения являются основными загрязнителями атмосферного воздуха в городах с развитой химической и нефтехимической промышленностью. На этих территориях определены высокие антропогенные нагрузки фактических концентраций канцерогенных веществ на разные группы населения с учетом характеристики места проживания, профессиональных факторов вредности, вредных привычек. [1, 109]