5.2 Экологически обусловленные изменения в здоровье детей
В экологически неблагополучных населенных пунктах в результате постоянного влияния целого комплекса различных загрязнителей наиболее часто отмечают экологически спровоцированные нарушения здоровья детей:
1) снижение уровня, нарушение гармоничности физического и нервно-психического развития;
2) предболезненные симптомы повреждения различных органов и систем;
3) повышенный уровень обшей и впервые выявленной заболеваемости;
4) увеличение числа хронических заболеваний;
5) появление длительно, тяжело и атипично протекающих заболеваний, с трудом поддающихся лечению традиционными методами;
6) увеличение числа злокачественных новообразований;
7) рост числа младенцев с врожденными пороками развития;
8) массовое появление «необычных заболеваний», а также «омоложение» болезней, более типичных для взрослого населения (язвы желудка, гипертонии, ишемической болезни сердца, сахарного диабета и др.);
9) увеличение числа инвалидов детства, а также прогрессирование процесса инвалидизации детей в результате хронической патологии и травм.
Распространенность вышеперечисленных экологически обусловленных нарушений здоровья детей связана с количественными и качественными региональными особенностями антропогенного загрязнения биосферы, природно-климатическими и геохимическими характеристиками территорий.
У нарушений состояния здоровья может быть множество причин, в т.ч. их биологическая и социальная обусловленность.
Даже на заведомо неблагополучных экологически территориях наблюдается низкая выявляемость экопатогенных эффектов, что чаще всего объясняется трудностями их диагностики у отдельного ребенка.
Более подробную информацию о состоянии здоровья детей дают их углубленные осмотры. Для выявления экопатогенных нарушений в здоровье важны специальные исследования качества природной среды, которые заключаются в определении суммарных и реальных экологических нагрузок, приходящихся на конкретную микротерриторию постоянного пребывания детей.
Признание патогенного эффекта низких концентраций ксенобиотиков не только расширяет изучение процессов повреждения органов и тканей, но и стимулирует разработку новых адекватных эндоэкологических методов восстановления поврежденных структур и функций растущего организма.
Большое внимание уделяется изучению анатомо-физиологических особенностей детей, которые повышают их чувствительность к загрязнению природной среды. Онтогенез — непрерывный процесс, который условно делится на этапы созревания, зрелого возраста и старения. Начальный этап онтогенеза, когда новорожденный постепенно становится взрослым человеком, характеризуется интенсивно протекающими процессами роста и развития.
Рост — увеличение продольных, поперечных и объемных размеров тела человека и отдельных его частей (количественные изменения). Развитие — постепенное усложнение морфологического строения, а также функций органов и тканей, их приближение к таковым у взрослого человека (качественные изменения). Третьим компонентом онтогенеза является формообразование, т.е. изменение строения тела и отдельных его частей. В результате сложного взаимодействия описанных процессов роста и созревания большеголовый, коротконогий ребенок с длинным туловищем становится малоголовым, длинноногим, с коротким туловищем.
В ходе онтогенеза рост и формообразование — преимущественно количественные характеристики, а структурно-функциональная перестройка — качественный показатель.
Обмен веществ у детей более интенсивный, чем у взрослых. Если основной обмен у взрослого составляет 23 ккал/кг массы тела в сутки, то у новорожденного — 38–42 ккал/кг, а к 1,5 годам он достигает 60 ккал/кг. С возрастом обмен веществ постепенно снижается и приближается к показателям взрослого человека. У детей преобладают процессы ассимиляции – процессы образования новых тканей, функционального совершенствования органов и систем. Ведущую пластическую функцию в организме выполняют белки. Поэтому в период интенсивного роста и развития у детей отмечается положительный баланс азота, когда количество поступающего с пищей азота превышает общее количество азота, выводимого из организма. В разные возрастные периоды интенсивность роста и дифференцирования органов и тканей различны. В периоды усиленного роста организма обычно наблюдается некоторое замедление процессов структурного дифференцирования, и наоборот. Неравномерность развития в ходе онтогенеза заметна по годовым прибавкам длины, массы тела и многим другие параметрам. Важнейшей закономерностью является гетерохронность (неодновременность) роста и созревания отдельных органов и систем. Медленно созревают нервная, гормональная и иммунная системы, играющие ведущую роль в нервно-гуморальной регуляции.
Выделяют экозависимые нарушения роста и развития. Экопатогенное влияние на соматометрические показатели физического развития детей может осуществляться по типу акселерации и ретардации. Эффект акселерации проявляется увеличением доли детей с повышенными и высокими показателями длины и массы тела относительно возрастно-половых нормативов развития. У этих детей наблюдается дисгармоничное развитие в связи с избыточным жироотложением, что специалисты часто рассматривают как разновидность эндокринопатий. Эффекты ретардации заключаются в увеличении доли детей с задержками физического развития, низкими показателями длины тела, дефицитом массы тела, нарушениями остеогенеза и пр. Специалисты считают, что причины этих явлений – экологические.
Возрастание числа детей с описанными полярными вариантами развития имеет эколого-социальную обусловленность, как и подавляющее большинство экопатогенных эффектов.
На начальном этапе онтогенеза происходит морфологическое и функциональное формирование нервной системы детей, идет активная постнатальная миелинизация нервных волокон, наблюдается высокая проницаемость гематоэнцефалического барьера. Все это обусловливает высокую чувствительность растущего организма к нейротропным воздействиям окружающей среды.
Глобальное загрязнение природной среды свинцом специалисты рассматривают как одну из причин снижения интеллектуального потенциала человеческого общества в целом. Обнаружены причинно-следственные связи между загрязнением свинцом биосферы, организма детей и нарушениями их нервно-психического здоровья. Концентрация свинца в крови детей свыше 10 мкг/дл указывает на возможность задержки психического развития.
Выраженное нейротропное действие на организм оказывает ртуть, что проявляется в виде астено-вегетативного синдрома, психических нарушений. Астено-вегетативный синдром – комплекс симптомов без видимых патологических нарушений структурной части вегетативной нервной системы. Это состояние характеризуется раздражительностью, слабостью, повышенной утомляемостью (организм не восстанавливается даже после продолжительного отдыха), неустойчивым настроением, расстройством сна, зябкостью, потливостью, учащением пульса. Астено-вегетативный синдром иногда развивается долгие годы и может быть начальным проявлением многих психических заболеваний. Отравление органическими соединениями ртути (болезнь Минамата) приводит к развитию энцефалопатии, мозжечковой атаксии, нарушению зрения и слуха.
Задержки физического и психического развития детей вплоть до кретинизма могут быть обусловлены дефицитом йода на геоаномальных природных территориях.
Предотвращение нарушений нервно-психического развития детей от экотоксикантов — задача государственной важности, реализующаяся на основе специально разрабатываемых федеральных программ.
Помимо нарушений физического и психического развития у детей наблюдаются многочисленные неспецифические проявления «нездоровья» у детей, которые чаще всего возникают на территориях высокого экологического риска. По мнению академика Ю. Е. Вельтищева, их следует рассматривать как синдромы экологической дезадаптации и интоксикации:
1) синдром бронхиальной гиперреактивности (неспецифические реакции дыхательных путей на различные загрязнители – взвешенные вещества, сажу, оксиды азота, серу, углерод, асбест, формальдегид и пр.);
2) вторичные иммунодефициты, парааллергии;
3) синдром раздраженного кишечника.
Чаще всего выявляемые у детей отклонения в состоянии здоровья являются обратимыми состояниями, хотя у некоторых из них (в силу индивидуальной гиперчувствительности к загрязнителям и наличия других факторов риска) формируются хронические заболевания.
5.3 Химические загрязнители и их экотоксические эффекты
Химическое загрязнение биосферы – одно из проявлений глобального экологического кризиса. В перечень известных химических соединений входит примерно 20 млн наименований. Из них десятки тысяч высокотоксичны, а у современного поколения людей пока не выработано действенного механизма защиты. Отходы производственной, сельскохозяйственной и транспортной деятельности, поступающие в биосферу, это сотни миллионов тонн химических веществ. Происходит рассеивание химических веществ, и это не только меняет природный химический состав воздуха, воды, почвы и растений, но и вызывает загрязнение внутренней среды организма, что вызывает многочисленные экопатогенные эффекты в здоровье населения. Группы химических загрязнителей, наиболее опасных для здоровья населения, оценивают по совокупности параметров, которые вытекают из физико-химических свойств веществ (токсичность, мутагенные, канцерогенные и модифицирующие свойства, аллергическое и иммунотоксическое действие и пр.).
Наибольшую опасность для здоровья человека представляют те химические соединения, которые повсеместно распространены, устойчиво сохраняются в объектах окружающей среды, мигрируют по экологическим цепочкам и поступают в организм с воздухом, водой и пищей. К таким веществам относятся 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 и вызывают самые тяжелые и отдаленные по времени мутагенные и канцерогенные эффекты. Наибольшего внимания заслуживают оксиды, взвешенные частицы, диоксины и тяжелые металлы.
5.3.1 Оксиды и взвешенные частицы
В атмосферном воздухе повсеместно присутствуют твердые взвешенные частицы, оксиды серы, азота, углерода, фенол, формальдегид. Эти химические соединения находятся под постоянным контролем стационарных постов гидрометеослужбы, которые оценивают их среднесуточные и максимальные концентрации в сравнении с соответствующими предельно допустимыми концентрациями. По содержанию в атмосферном воздухе 5—7 соединений из этого перечня рассчитывают индекс загрязнения атмосферы в жилой зоне населенных пунктов, осуществляя мониторинг этого показателя. Оксиды серы S02, S03, азота NO, N02, монооксид углерода СО — «кислые» газы со специфическим, относительно однотипным характером влияния на органы дыхания. При соприкосновении со слизистыми оболочками дыхательных путей они раздражают и прижигают слизистые, отчего возникают начальные морфологические повреждения эпителия и угнетение местного иммунитета. Это происходит вследствие образования слабых кислот. Чем менее растворимы газы, тем глубже они проникают в дыхательные пути. Чем мельче частицы оксидов, тем больше их поступает в бронхи и альвеолы. Раздражение сопровождается выбросом гистаминов, что может приводить к бронхоспазмам, а в дальнейшем — к формированию бронхиальной астмы.
Кислые аэрозоли повреждают не только органы дыхания. Тонкая эпителиальная пленка слизистой оболочки 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 вещества химических загрязнителей быстро соединяются с гемоглобином крови, образуя сульфагемоглобин, метгемоглобин, карбогемоглобин и этим блокируют поступление кислорода к органам и тканям. На фоне гипоксии угнетаются окислительно-восстановительные процессы в головном мозге, внутренних органах (сердце, печени), мышцах тела. Все вышеперечисленные оксиды оказывают неблагоприятное воздействие на морфофункциональное состояние нервной, сердечно-сосудистой, пищеварительной, половой систем, органов зрения и слуха, кожных покровов. Нитриты и нитраты, поступая в организм, расширяют сосуды и понижают артериальное давление. Монооксид углерода при постоянном воздействии вызывает астено-вегетативные явления, нарушения психики, поражение щитовидной железы. Постоянное воздействие на население оксидов углерода, серы, азота и других загрязнителей может стать причиной снижения общей резистентности, работоспособности населения (особенно в крупных промышленных центрах).
При определенных погодных условиях (например, безветрие) снижается потенциал загрязнения атмосферы, в приземном слое атмосферы резко возрастает содержание «кислых» газов – прежде всего диоксида серы. Это природно-антропогенное явление названо токсическими смогами, токсическими туманами. В этих условиях резко возрастает число людей с заболеваниями органов дыхания и сердечно-сосудистой системы, особенно хронически больных, отмечается увеличение смертности населения. Токсические туманы с определенной периодичностью, преимущественно в осенне-зимние сезоны, регистрируются повсеместно и рассматриваются как временная чрезвычайная экологическая ситуация для здоровья населения.
5.3.2 Диоксины
Диоксины – обширная группа высокотоксичных полихлорпроизводных соединений, которые являются стойкими и широко распространенными загрязнителями окружающей среды. Источниками диоксинов являются химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная, металлургическая промышленность, а также 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. Они накапливаются в верхних слоях почвы, где их период полуразложения превышает 10 лет; в водной среде этот период составляет более года; в воздухе — 24 дня. Длительное сохранение диоксинов в природной среде способствует их активному распространению в цепях питания и постоянному воздействию на живые организмы.
Диоксины – наиболее сильные синтетические яды, начало применения которых пришлось на 30—60-е годы XX столетия. Поэтому по отношению к ним у человека нет естественных защитных механизмов. Основная доля диоксинов (98–99%) поступает в организм с пищей, и лишь незначительная часть — с воздухом и водой. В организме диоксины обнаруживаются во многих органах и тканях: в печени, почках, надпочечниках, яичниках, лимфатических узлах, легких, но основным депо диоксинов является жировая ткань — подкожный, брюшной жир. Высокие концентрации диоксинов обнаруживали в грудном молоке. Главным образом диоксины воздействуют на печень, где они не просто сосредотачиваются, но и обезвреживаются печеночными ферментами. Конечные продукты этого процесса выделяются из организма с желчью и мочой. В результате токсического действия ядов происходит дегенерация паренхиматозных печеночных клеток, возникают фиброзные изменения, что приводит к дисфункции печени.
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. 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. Разнообразные и многочисленные болезненные симптомы возникают в результате подавления иммуно-ферментных систем организма. С этим связывают ускоренное старение организма людей, подвергшихся воздействию диоксинов, раннее появление заболеваний, характерных для пожилых людей, и преждевременную смерть. Получены научные данные о более высоком уровне заболеваемости и смертности от злокачественных новообразований среди людей, имевших контакт с диоксинами. Одно из соединений диоксинов — дибензодиоксин — включено в группу весьма вероятных канцерогенов для человека.
Опасным эффектом диоксинов является нарушение репродуктивной функции. Диоксины вызывают аборты, мертворождения и патологию новорожденных. Большинство диоксинов, попав в материнский организм, могут проникнуть через плаценту и стать причиной гибели плода, уродства новорожденных, их отставания в росте, умственного недоразвития, появления опухолей. На загрязненных диоксинами территориях их обнаруживают в крови беременных женщин, тканях плода и материнском молоке. Из организма кормящей матери с молоком выводится диоксин, который накапливался годами. В свою очередь это становится причиной хронической интоксикации младенцев с проявлениями масляной болезни, а также заболевания крови новорожденных в результате угнетения свертываемости крови – из-за снижения содержания в ней витамина К.
Профилактика диоксиновых отравлений заключается в закрытии диоксиновых производств, модернизации технологий, очистке территорий, уменьшении потребительского спроса на товары с хлорсодержащими веществами. В 1995 г. в России утверждена федеральная целевая программа «Защита окружающей природной среды и населения от диоксинов и диоксиноподобных токсикантов». Первоочередной задачей программы является проведение мониторинговых исследований и разработка бездиоксиновых технологий.
5.3.3 Тяжелые металлы
Металлы составляют более 75% от общего числа элементов Периодической системы Д.И.Менделеева (108 элементов всего). Они имеют большое значение в жизнедеятельности не только человека, но и всей биоты. К легким относятся металлы с плотностью менее 4,5 г/см3 — плотности железа, которая принята за эквивалент (калий, натрий, алюминий, бериллий и др.). Цинк, медь, хром, свинец, кадмий, ртуть, таллий, селен и многие другие относятся к тяжелым металлам. Мышьяк (полуметалл) обычно относят к тяжелым металлам.
Большинство металлов – эссенциальны (жизненно необходимы). Они не синтезируются в организме и подразделяются на микроэлементы (должны поступать из внешней среды в малых дозах) и макроэлементы (используются организмом в относительно больших количествах). Микроэлементы действуют как координаторы ферментов, витаминов в организме: кобальт – витамин цианкобаламин; хром обеспечивает толерантность глюкозы; железо и медь участвуют в образовании гемоглобина, цинк — компонент многих ферментов. Макроэлементы – натрий, кальций, фосфор и др.
Некоторые металлы (цинк, хром, никель, медь, железо, марганец) оказывают не только эссенциальное, но и токсическое действие на организм – в зависимости от их концентрации. Свинец, кадмий, ртуть, таллий, алюминий это токсичные для организма элементы. Существует предположение, что они используются организмом в микродозах, но убедительных доказательств этому пока нет.
Тяжелые металлы поступают в окружающую среду в результате деятельности человека. Их основные источниками являются промышленность, автотранспорт, котельные, мусоросжигающие установки и сельскохозяйственное производство. Такие отрасли промышленности, как черная и цветная металлургия, добыча твердого и жидкого топлива, горнообогатительные комплексы и комбинаты, стекольное, керамическое, электротехническое производство, являются крупными загрязнителями окружающей среды тяжелыми металлами. Например, свинец широко используется в производстве аккумуляторов, оболочек электрических кабелей, медицинской техники, хрусталя, оптического стекла, красок, многочисленных сплавов. Загрязнителем является и само производство свинца. В сельскохозяйственном производстве загрязнение почвы тяжелыми металлами происходит в процессе использования удобрений и пестицидов. Более половины всех выбросов в атмосферу осуществляет транспорт. 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.
В окружающей среде крупных многопрофильных индустриальных центров присутствуют целые ассоциации тяжелых металлов, способных оказывать комбинированное действие на организм. По материалам немецких исследователей, в городском воздухе по сравнению с чистым воздухом горных районов кадмия содержится больше в 10 раз, мышьяка — в 7,5 раза, хрома — в 48 раз, меди — в 12,7 раза, ртути — в 5 раз, кобальта — в 46 раз.
Соединения тяжелых металлов, попадая в окружающую среду, загрязняют атмосферный воздух, воду, почву, поступают в растительные и животные организмы. По данным Государственных докладов «О санитарно-эпидемиологической обстановке в России» каждая третья проба почвы на участках дошкольных учреждений на содержание солей тяжелых металлов не отвечает гигиеническим нормативам.
Миграция металлов в биосфере объясняет пути их поступления в организм человека (рис. 5.1).
Рисунок 5.1 – Схема миграции тяжелых металлов в природной среде
^7
Соединения тяжелых металлов поступают в организм в основном с пищей, водой, медикаментами, в меньшей степени — через органы дыхания. Тяжелые металлы поступают и через кожу во время контакта с загрязненными средами – воздухом, водой, парфюмерией и т.д. Поступление в организм тяжелых металлов через пищевые продукты и питьевую воду диктует необходимость осуществления их тщательного токсикологического контроля, который должны обеспечивать соответствующие службы – станции защиты растений, агрохимлаборатории, центры государственного санэпиднадзора. На цену пищевой продукции должна влиять система экологической сертификации, при этом экспертиза должна быть максимально доступной.
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, т.е. избирательно накапливаются в определенных органах и тканях, вызывая в них структурно-функциональные нарушения. Выбор тропного органа во многом зависит от дозы тяжелых металлов и пути их поступления в организм.
Свинец (вещество первого класса опасности) оказывает политропное действие на организм. До 90 % свинца сосредотачивается в костях. У детей свинец может аккумулироваться в мозге, в то время как у взрослых он накапливается в кроветворной ткани или почках. Действие на организм зависит от концентрации загрязнителя в окружающей среде и соответствующего содержания его в крови. При свинцовом токсикозе поражаются органы кроветворения, следствием чего является анемия, а также нервная система ( следствие – энцефалопатия и нейропатия), органы чувств, почки (нефропатия), пищеварительная ц сердечно-сосудистая системы. Наиболее восприимчивы к свинцу кроветворные органы, особенно у детей. Достаточно хорошо изучено влияние свинца на нейропсихическое развитие детей. Например, дети 5—12 лет с умеренно повышенным уровнем свинца в крови имеют сниженную память, низкую умственную работоспособность и двигательную активность по сравнению с детьми контрольной группы. Хроническое воздействие свинца на развивающийся организм может вызывать эмоционально-поведенческие нарушения. Свинец снижает активность гормонов, что отрицательно отражается на физическом развитии детей. Установлено повреждающее действие свинца на зрительные зоны коры большого мозга. Американские исследователи обнаружили зависимость в отставании длины и массы тела детей от уровня воздействия свинца на матерей в период беременности. Доказано также, что свинец снижает реакцию иммунной системы на чужеродные антигены.
Другим элементом первого класса опасности является кадмий. Он обладает тератогенным действием, проникает через плацентарный барьер и нарушает поступление к плоду необходимых элементов. Свинец усиливает эмбриотоксическое действие кадмия, проявляя суммирующий эффект.
Кадмий ингибирует активность ряда ферментов, нарушая деятельность многих органов и систем, и может вызвать: ринит с потерей обоняния; нефропатию с типичной протеинурией (наличие белка в моче); остеомаляцию (болезнь «итай-итай»); нейротоксический синдром; обструктивные процессы в легких с развитием легочной недостаточности. Есть данные о роли кадмия в развитии рака легкого. Кадмий оказывает выраженное действие на обмен многих микроэлементов, что проявляется на уровне ферментативных процессов, всасывания, отложения и выведения элементов, а также на функции целого организма.
В программе глобального мониторинга одним из опасных загрязнителей окружающей среды признан никель. Если его концентрация в организме повышена, никель проявляет себя как токсичный и канцерогенный элемент. Токсическое действие никеля выражается в снижении активности многих ферментов, нарушении синтеза белка, ДНК и РНК. Никель, поступающий с атмосферным воздухом в высоких концентрациях, снижает жизнеспособность альвеолярных макрофагов, что приводит к уменьшению содержания лизоцима. При длительном вдыхании никелевая пыль раздражает слизистые оболочки дыхательных путей, вызывает носовые кровотечения, гиперемию зева, развитие пневмокониоза. Избыток никеля в организме приводит к выраженным повреждениям многих органов и тканей. Тяжелыми исходами хронической никелевой интоксикации являются диспластические, метапластические и неопластические процессы. Морфологическим выражением последних считаются никелевый рак легкого, почек и саркома. Установлена также эмбриотоксичность никеля.
Если происходит избыточное поступление в организм хрома, он может оказывать канцерогенный и аллергический эффект, вызывая поражения кожи (дерматиты и экземы), а также астматические бронхиты, реже — бронхиальную астму. При длительном контакте возможно заболевание раком легкого. Кроме специфических эффектов, контакт с соединениями хрома предрасполагает к более частому развитию гастритов, гепатита, невротических расстройств.
5.3.4 Тяжелые металлы как биомаркеры экологической ситуации на территории конкретной жилой зоны
Значимость тяжелых металлов как биомаркеров экологической ситуации обусловлена масштабным загрязнением объектов природной среды токсическими тяжелыми металлами, полиморфностью вызываемых ими нарушений в состоянии здоровья и доступностью обнаружения их в организме человека.
Биологический маркер — количественная характеристика содержания поллютанта (т.е. агента, загрязняющего окружающую среду) или его производных в биосубстратах (прижизненных индикаторных средах) организма, с которой можно связать биохимические, физиологические, морфологические, клинические и другие нарушения здоровья человека.
Биологический мониторинг — периодический или систематический отбор биопроб у человека и других биологических объектов с целью проведения анализа концентрации загрязнителя, продуктов обмена и биотрансформации. Результаты биомониторинга используют для выявления ранних признаков риска для здоровья человека и применения мер по его защите и коррекции.
Тяжелые металлы обнаруживаются во многих биосубстратах. К ним относятся: кровь, лимфа, моча, кал, пот, волосы, ногти, зубы, материнское молоко. Большинство из них являются экскреторными биосубстратами.
Содержание элементов в индикаторных средах связано с таковым в различных объектах окружающей среды. Это позволило установить физиологические, допустимые и критические уровни. Физиологический уровень соответствует фоновому содержанию элементов в организме человека, не имеющего с ними профессионального контакта. Допустимым уровнем накопления принято количество вещества в индикаторных средах, которое при постоянном его содержании не вызывает видимых изменений в здоровье. Критический уровень содержания элементов вызывает напряжение адаптации, биохимические и прочие изменения в организме.
Допустимые уровни содержания элементов в индикаторных средах не гарантируют отсутствия неблагоприятных изменений в здоровье. Биологическое взаимодействие экзотоксиканта с организмом чрезвычайно сложно, до конца не изучено, и возможно индивидуальное патогенное воздействие ничтожно малых концентраций, особенно на растущий организм. Однако, принятие допустимых и критических уровней воздействия химических веществ на организм на популяционном уровне обеспечивает проведение реальной природоохранной деятельности и эндоэкологической защиты населения.
При исследовании биосубстратов важнее выбирать те из них, которые являются более клеточными, чем жидкостными, и при этом – метаболически активными. Большинству этих требований отвечают волосы. Они являются второй по порядку метаболической активности тканью после костного мозга, кроме того, с определенной динамикой роста. Они вырастают на 0,2–0,5 мм в день и содержат «запись» не только того, что происходило с обменом веществ в ближайшем прошлом, но и информацию о его состоянии в более отдаленном периоде. Уникальным свойством волос является то, что они могут хранить информацию о процессах метаболизма – например, минерального обмена. Имеющиеся данные показывают, что содержание элементов в волосах отражает элементный статус организма в целом.
Превышение физиологического уровня содержания металлов в волосах указывает на неблагоприятную экологическую обстановку в данной местности и является показателем экологической экспозиции. Отбор пробы волос не травмирует человека, они могут храниться длительный срок. Волосы — доступный материал при массовых осмотрах населения в обычных условиях при проведении экологических исследований. Самым низким порогом восприятия загрязнителей обладают дети и пожилые люди, но на людях пожилого возраста сложно проследить воздействие именно экологического фактора. Поэтому исследование волос у детей более доказательно: дети основное время проводят на территории, не выходящей за границы района проживания; не имеют профессионального контакта с тяжелыми металлами; меньше подвержены вредным привычкам и у них более интенсивный обмен веществ — абсорбция токсичных элементов протекает более активно, чем у взрослых. Содержание элементов в биосубстратах оценивается путем сопоставления с нормативами. |
