Текст книги "Экология человека. Курс лекций"

3. Специфические техногенные экопатологии

В отличие от острых отравлений специфические техногенные экопатологии развиваются в результате хронического воздействия малых, субкритических и обычно неощутимых доз техногенных загрязнителей. Вся биота экосферы, особенно той ее части, что преобразована человеком – микроорганизмы, растения, животные, люди, – в той или иной степени отравлены промышленными ядами. Установлено, например, что скелет современного американца содержит свинца в 1000 раз больше, чем содержали кости аборигенов Мексики в середине первого тысячелетия. В молоке женщин многих стран обнаруживаются следы ДДТ. Волосы, ногти и молочные зубы детей в промышленных районах содержат свинец, кадмий, а иногда и следы стронция 90. В большинстве случаев это, так называемое «досимптомное» отравление. Сегодня еще неясно, существует ли и насколько велик его вклад во многие дефекты здоровья современных человечески 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:

К_ав = С_орг / С_ср,

С_орг – концентрация агента в организме,

С_ср – концентрация агента в окружающей среде.

Коэффициенты накопления связаны с биофильностью элементов или их соединений и сильно зависят от сходства или различий фазовых состояний внешней и внутренней среды. Обращает на себя внимание чрезвычайно высокая концентрирующая способность по отношению к ксенобиотикам водных организмов.

Тяжелые металлы – 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 сочетанием с действием других патогенных агентов. Особенно опасно попадание тяжелых металлов в организм на ранних стадиях онтогенеза.

Свинец при определенном уровне накопления способен поражать систем кроветворения, нервную систему, печень, почки. Хронические отравления свинцом известны с глубокой древности в форме «сатурнизма» – слабости, малокровия, кишечных колик, нервных расстройств. Свинец может накапливаться в скелете, замещая кальций. Широкое распространение свинца в современной техносфере (промышленные эмиссии, выхлопы автомобилей, краски) 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, в основном – тетраметилсвинец. Эти соединения нейротропны и способны вызывать энцефало– и нейропатологии. Особенно опасны скрытые хронические отравления свинцом у детей, проявляющиеся в виде неврологических расстройств, нарушений психомоторики и деконцентрации внимания.

Ртуть из почвенных аномалий проходит проходит по трофическим цепям и попадает в организм человека с пищей или другим путем. Она сильнее всего накапливается в печени и почках, приводя к нарушениям обмена веществ и выделительной функции. Ртуть легко метилируется и связывается с сульфгидрильными группами белков. Эти соединения также нейротропны. Найдено, что повышенное содержание метилртути в теле беременных женщин приводит к явлению церебрального паралича и задержки психомоторной активности у детей.

В середине 1950-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, потребляемой жителями. Лишь в 1997 году 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, что приводит к нарушению важных энзиматических реакций. Токсичность кадмия снижается в присутствии ионов цинка. Накапливаясь в печени и почках, кадмий вызывает почечную недостаточность и другие нарушения. Из организма кадмий выводится очень медленно. В 1940 – 60-х годах 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 деформацией костей (болезнь «итай-итай») у детей хроническое отравление кадмием вызывает невропатии и энцефалопатии, сопровождающиеся, в частности, нарушениями речи.

Мышьяк является сильным ингибитором ряда ферментов в организме и способен вызвать острые отравления. Совокупность симптомов, обусловленных постепенным отравлением людей соединениями мышьяка в коксохимическом производстве Италии получила в 1960-х годах название болезни «чизолла». Хроническое действие малых доз соединений мышьяка способствует возникновению рака легких и кожи, т.к. мышьяк сильно повышает чувствительность слизистых оболочек к другим канцерогенам, а кожных покровов – к ультрафиолетовым лучам. Тератогенные эффекты мышьяка проявляются в расщеплении неба (волчья пасть) микроофтальмии, недоразвитии мочеполовой системы и др.

Таллий, как и мышьяк, поражает дистальные отделы периферической нервной системы, что проявляется в нарушениях нервной трофики, мышечной слабости и изменения 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 и эмбриотоксическим действием, а некоторые соединения свинца, кадмия, мышьяка и хрома – канцерогенным эффектом.

Асбест – широко применяется в строительстве и технических изделиях материал – 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 нитраты и нитриты могут быть источником серьезных поражений. Часть нитратов также преобразуется в нитриты. Повышенная концентрация сильного окислителя нитрит-иона вызывает метгемоглобинанемию, сопровождающуюся нарушением кислородно-транспортной функции крови особенно опасную в детском возрасте. Кроме этого, соединение нитритов с некоторыми лекарственными аминами и производными мочевины может приводить к образованию N-нитрозаминов – сильных канцерогенов и мутагенов. Установлено, например, что однократное введение N-нитрозо-метилмочевины в концентрации 1:10 000 в 24 раза увеличивает число хромосомных перестроек в эмбриональных фибробластах человека.

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, полихлорбифенолы, некоторые фосфорорганические соединения). Рассеянное присутствие их в среде в микроколичествах, как и других органических ксенобиотиков, при хроническом воздействии вызывает целый спектр экопатологий. Кроме указанных супертоксинов в эту группу входят пестициды, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), хлорированные фенолы и ПАУ, ароматические амины, некоторые мономеры пластмасс, полимерные материалы и другие синтетические органические вещества.

Большинство из них – это стабильные и высококуммулятивные агенты. Обладая большим сродством к органическим компонентам живых организмов, они легко передаются по трофическим цепям со значительным коэффициентом накопления. Поскольку многие из них гидрофобны (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 канцерогенные, мутагенные и эмбриотоксические эффекты.

Пестициды настолько широко распространены в экосфере, что их следы постоянно присутствуют в среде и пище людей, но, как правило, не оказывают негативного действия. Однако в районах особенно широкого применения пестицидов зоны массированной обработки агроценозов, в частности, в районах хлопкосеяния (в Латинской Америке, Индии, Средней Азии), в 1960 – 70-х годах наблюдались эпидемические проявления. Гербициды и инсектициды, в структуру которых входят эпоксидные, фосфатные и диазорадикалы, вызывали многочисленные случаи эмбриотоксического действия – гибель эмбрионов на разных стадиях развития, выкидыши, преждевременные роды, высокую смертность новорожденных детей до 1 года, уродства.

По данным экспериментов на животных многие пестициды обладают высокими индексами мутагенности. На основании исследований ядер клеток человека с достаточной надежностью установлена мутагенность ряда пестицидов – линдана, хлортена, купрозана и др. Рост раковых заболеваний обычно не связывают с распространением и с прямым действием пестицидов, но установлено, что некоторые пестициды в организме способствуют образованию канцерогенных N-нитрозаминов.

Полициклические (конденсированные) ароматические углеводороды (ПАУ) – группа веществ, среди которых есть сильные канцерогены прямого действия. В первую очередь это широко распространенный бензпирен, а также ряд дибензпиренов, некоторые бензфенантрены, фураны и другие вещества, являющиеся побочными продуктами нефтехимии, производства синтетического каучука. Во многих исследованиях показана высокая корреляция между присутствием в среде бензпирена и ряда сходных соединений с заболеваемостью различными формами рака, в особенности легких. Полихлорированные ароматические углеводороды – ПХБ, хлорированные бензфураны и другие вещества этой группы, попадавшие в следовых количествах в пищевое рисовое масло в Японии в 1968 году и на Тайване в 1979 году, 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 вызвать 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 выбросы химических предприятий, даже если они и не превышают допустимых норм, при длительном воздействии 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.

4. Радиационные поражения

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 лучевого поражения, приводящая к летальному исходу (Хиросима и Нагасаки; случаи при испытании ядерного оружия с участием людей, находящихся в зоне поражения; группа персонала и пожарников в первые часы аварии на ЧАЭС).

Тяжелые формы лучевой болезни при летальных дозах имеют следующие проявления: поражается кроветворная система костного мозга, в крови быстро снижается количество нейтрофильных лейкоцитов и тромбоцитов; развивается геморогический синдром, обусловленный ломкостью капилляров и пониженной свертываемостью крови; нарушение процессов всасывания и кровоизлияния слизистой резко ухудшают работу кишечника; развивается радиационная геморогическая 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 α-излучения.

Пострадиационные эффекты включают различные некротические нарушения иммунитета, гормональных и репродуктивных функций. Возникают эндогенные радиотоксины, вызывающие развитие ауталлергических реакций. Практически 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. Все эти проявления характерны для тысяч ликвидаторов – людей принимавших участие в ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС.

Наследование негативных генетических изменений, вызванных радиационными поражениями людей, потребовало пересмотра прежних представлений о порогах и предельно допустимых дозах облучения. В соответствии с рекомендуемыми Международной комиссией по радиационной защите принята линейная беспороговая зависимость между дозой и вероятностью возникновения пострадиационных генетических и онкологических эффектов.

5. Поражения, обусловленные физическим загрязнением

Действие вибрации на организм человека зависит от ее физических параметров, дозы, места приложения, а также от биохимических свойств человеческого тела как колебательной системы. Особенно опасны вибрации, вступающие в резонанс с отдельными частями или органами тела. Общая вибрация оказывает неблагоприятное действие на нервную и сердечно-сосудистую системы, нарушает обмен веществ, вызывает 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 на организм. 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 аппарат 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 большее количество людей подвергается воздействию электромагнитных полей (ЭМП). 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 организм электромагнитных полей радиочастотного диапазона связано в основном с их тепловым и аритмическим эффектом. Тепловой эффект возникает вследствие поглощения энергии ЭМП. В случае превышения теплового порога организм не справляется с отводом избыточной теплоты и температура тела повышается. Хроническое действие ЭМП небольшой интенсивности, 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 поражением нервной, сердечно-сосудистой и кроветворной систем. Изменения со стороны центральной нервной системы в одних случаях квалифицируют как астеновегетативный синдром, в других – как гипоталамические расстройства в виде диэнцефального синдрома. В сердечно-сосудистой системе изменения часто имеют характер нейроциркулярной дистонии гипертонического типа с прогрессирующей коронарной недостаточностью. В картине периферической крови наблюдается уменьшение числа лейкоцитов и тромбоцитов.

Сказанное позволяет сделать вывод, 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.

Вопросы для самоконтроля

Какое место в формировании здоровья человека занимает образ жизни?

Как загрязнение окружающей среды влияет на здоровье человека?

Какие факторы географической среды могут вызывать нарушение нормальной жизнедеятельности организма человека? В чем такие нарушения проявляются?

Каким образом происходит выявление действия техногенного загрязнения на здоровье населения?

С чем связана аккумуляция опасных веществ в живых организмах?

Как влияют тяжелые металлы, ксенобиотики, нитраты и нитриты, ароматические углеводороды на организм человека?

Как действует физическое загрязнение на организм человека?

Вопросы для самостоятельной работы

Эпидемиологические последствия различных форм преобразования природы (земледелие, эксплуатация лесов и лесоустроительные работы, сооружение искусственных водохранилищ, орошение засушливых территорий, осушение переувлажненных и заболоченных регионов, интенсификация животноводства, строительные работы).

Пути предупреждения негативных эпидемиологических последствий преобразования природы.

Темы для дискуссий

В супергородах (с населением более 1 млн человек) люди находятся, как в микроволновой печи, – под воздействием мощного техногенного электромагнитного излучения, которое в 30 – 70 тысяч раз превышает естественное излучение в природе. В крупных городах измерения по частотным характеристикам, показывают, что широкодиапазонное техническое электромагнитное излучение находится во взаимодействии с природным электромагнитным излучением. Эти частоты не только соответствуют частотам электрического тока – 50 и 60 Гц. Возникает преломление и дефицит частот, и таким образом они могут увеличиваться или уменьшаться от сотых долей герца и до 400 Гц. Сейчас в крупных городах регистрируется настолько мощное частотное перекрытие всех тех диапазонов, на которых работает организм человека, что техногенное излучение может достигать наркотических эффектов, т.е. воздействовать как наркотическое вещество. Последние исследования распределения электрического напряжения по территории г. Новосибирска вскрыли интересный факт. Оказалось, что в кварталах с максимальным электропроизводством и электропотреблением проживает минимальное число наркоманов. Обнаруженный эффект большинство исследователей воспринимают как положительный. Но, если вдуматься, то оказывается, что, по существу, городские жители все, от мала до велика, подвергаются своеобразной наркотизации – не героиновой, так электромагнитной. Есть ли выход из создавшегося техногенного тупика? Ваше мнение?

Физические условия Земли меняются. В Сибири сегодня складывается уникальная обстановка. За счет Восточно-Сибирской магнитной аномалии постоянно нарастает магнитная напряженность. Нарастание идет и в связи с тем, что со стороны Канады в направлении на Восточно-Сибирскую магнитную аномалию смещается истинный Северный магнитный полюс. Причем нарастание магнитного поля происходит с такой интенсивностью и частотами, которые являются жизнеутверждающими. В организме человека магниточувствительной субстанцией является кровь, а кровеносная система выступает в роли магнитной антенны. Ответственно за это свойство – железо крови, имеющее здесь определенную молекулярную структуру и делающее кровь магнитовосприимчивой. Сибирские врачи замечают, что сейчас рождается много детей с ураганным снижением количества железа в крови. Попытка восстановить содержание железа приводит к очень сложным заболеваниям ребенка и даже к смерти. Более того, лавинообразно растет число детей с массой нестандартных показателей для новорожденных. Ученый-геофизик А.Н.Дмитриев замечает, что эти дети являются представителями новой расы людей для грядущих новых физических условий. Могли бы вы прокомментировать этот факт?