12.3. Здоровье – интегральный критерий, характеризующий взаимоотношение человека и окружающей среды. Экологические факторы и здоровье человека.

Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха в индустриальных районах являются промышленные предприятия, транспортные средства, тепловые электростанции.

Выхлопные газы – смесь примерно 200 веществ. В них содержатся углеводороды – несгоревшие компоненты топлива, для которых резко возрастает, если двигатель работает на малых оборотах или в момент увеличения скорости при старте, т.е. во время заторов и у сигналов светофора. В момент форсирования двигателя несгоревших частиц выбрасывается в 10 раз больше. К несгоревшим газам относят окись углерода. В выхлопных газах нормально работающего двигателя содержится в среднем 2,7% окиси углерода. При снижении скорости эта доля увеличивается до 3,9, а на малом ходу – до 6,9%.

Окись углерода и другие компоненты выхлопных газов, как правило, тяжелее воздуха и скапливаются у земли, в зоне дыхания человека. Окись углерода, прежде всего, кровяной яд. Соединяясь с гемоглобином крови, он мешает нести ему кислород в ткани организма. В выхлопных газах содержатся даже альдегиды, обладающие резким запахом и раздражающим действием. Особенно сильным действием отличается формальдегид, относящийся ко 2 классу опасности.

Из-за неполного сгорания топлива в двигателе часть углеродов превращается в сажу, содержащую смолистые вещества и полициклические углеводороды, среди которых особенно опасен бенз-а-пирен, обладающий выраженным канцерогенным действием.

Весьма опасным компонентом выхлопных газов являются соединения неорганического свинца, образующегося при сгорании антидетонаторной добавки бензина - тетраэтилсвинца.

Воздействие атмосферных загрязнений на человека во многом зависит от того, какие концентрации вредных веществ формируются в атмосфере и длительности воздействия вредного фактора.

Атмосферные загрязнения и природные примеси подвергаются сложным процессам превращения, взаимодействия, вымывания и т.д.

Время «жизни» взвешенных веществ в атмосфере зависит от их физико-химических свойств, а также от некоторых метеорологических параметров. Примерная скорость осаждения частиц зависит от из размера. Наличие ветра может изменить скорость осаждения частиц. Для населенных мест основное значение имеют взвешенные вещества промышленного происхождения с радиусом частиц 0,1-10 мкм. Многочисленными исследованиями установлено, что в легкие попадают частицы размером 0,3 мкм, а фильтрующая роль носовых путей имеет значение для частиц 1-5 мкм в диаметре. Таким образом, промыш-ленные загрязнения атмосферы находятся в том диапазоне распреде-ления частиц по размерам, который является биологически активным.

Более сложен вопрос поведением и «временем жизни» газообразных загрязнений. Срок «жизни» в атмосфере сернистого газа от нескольких часов дл 1,5 дней. Он может образовывать серную кислоту. Большую роль в этом процессе играет влажность воздуха. Большинство реакций газообразных загрязнений в атмосфере связано с термическим окислением. Основной причиной фотохимических превращений в приземном слое атмосферы современных городов является высокая степень загрязнения воздуха органическими веществами и окислами азота. В этих условиях пусковым моментом для начала реакции является действие ультрафиолетового спектра солнечной радиации с длиной волны более 290 нм.

Совместное окисление углеводородов и окислов азота приводит к образованию пероксиацилнитратов (ПАН) и пероксибензолнитратов (ПБН), обладающих сильным токсическим действием. В результате таких реакций происходит непрерывное образование озона. Условием, способствующим образованию фотохимического тумана при высоком уровне загрязнения воздуха, является обилие солнечной радиации, малая скорость ветра, температурная инверсия.

Температурная инверсия как метеорологический процесс играет существенную роль в накоплении вредных веществ в приземном слое при любых условиях. В обычных условиях температура воздуха снижается в зависимости от высоты строго закономерно. Этот процесс способствует более быстрому переходу загрязнений в более высокие слои атмосферы и последующему рассеиванию. Бывают случаи, когда за счет быстрого охлаждения приземного слоя над поверхностью земли, на относительно небольших высотах образуются теплые слои воздуха, достаточно мощные, чтобы не выпускать загрязнения. Создается купол, который способствует накоплению загрязнений в приземном слое, создавая повышенную опасность для населения. В Омской области повторяемость приземных инверсий в различные сезоны колеблется в среднем от 35 до 45%. Это достаточно неблагоприятный показатель в гигиенической оценке состояния атмосферного воздух города и его влияния на здоровье населения.

Воздействие атмосферных загрязнений на здоровье людей может быть острым и хроническим.

Первым сигналом возможного отрицательного действия атмосферных загрязнений на здоровье населения явились так называ-емые токсические туманы – случаи острого влияния загрязнений, кон-центрации которых возрастали при неблагоприятных метеороло-гических условиях. Первый такой случай официально зарегистрирован в 1930 г., в долине р. Маас, Бельгия (погибло 63 человека); 1952 г., Лон-дон (3000). Аналогичные случаи наблюдались в Лондоне и в после-дующие годы, а также в городах США (Нью-Йорк, Детройт), Япония (Осака), Нидерландов (Роттердам). В СССР такой статистики не было.

Все случаи токсического тумана обладали общими чертами: они имели место в периоды неблагоприятных метеорологических условий (шторм, туман, инверсия), сопровождались резким подъемом сернистого газа и взвешенных веществ. Первые смертельные случаи наблюдались к 3-му дню тумана и продолжались некоторое время после его прекращения, страдали, в основном, дети и лица старше 55 лет.

Причиной токсического действия явилась способность сернистого газа в присутствии взвешенных частиц глубоко проникать в легкие, создавая высокие местные концентрации. Следует показать, что концентрация сернистого газа (до 4) сами по себе не могли вызвать такой токсический эффект, поскольку этот газ легко нейтрализуется влагой слизистых оболочек и не проникает глубоко в легкие. Но взвешенные частицы, тем более влажные адсорбируют на себя сернистый газ и играет роль проводника. В легких происходит освобождение газа, проявляются его токсические свойства.

Массовые острые воздействия на население отмечаются и при втором виде смога – фотохимическом тумане. Фотохимический туман может возникать при более низких концентрациях загрязнителей, чем лондонский смог, и для него характерна желто-зеленая или синяя дымка, а не сплошной туман. При смоге появляется неприятный запах, резко ухудшается видимость. Погибают домашние животные, главным образом собаки и птицы. У людей появляется раздражение глаз, слизистых оболочек носа и горла, симптомы удушья, обострение легочных и других хронических заболеваний.

Учитывая, что в городе Омске уровень автомобилизации растет достаточно быстро, несовершенна транспортная сеть города, достаточно высокая солнечная активность, имеются условия для температурных инверсий, возможно возникновение фотохимических смоговых ситуаций классического типа и нечто подобное этому уже наблюдалось.

Большую тревогу вызывает действие на организм человека более низкий концентраций, но действующих длительное время.

В последние десятилетия во многих странах мира, особенно развитых в промышленном отношении, отмечены изменения в структуре заболеваемости населения, в частности, фиксируется рост числа хронических неспецифических заболеваний. неспецифическая заболеваемость характеризуется тем, что является прямым следствием экологического фактора. Фактор действует опосредованно, снижая адаптационные возможности организма, его иммунитет. На этом фоне могут возникать или обостряться хорошо известные заболевания сердечнососудистой системы, желудочно-кишечного тракта, особенно системы дыхания.

Среди хронических неспецифических заболеваний существенно значение приобретает атеросклероз и связанные с ним заболевания сердца, а также онкологические заболевания легких, хронические бронхиты, эмфизема, бронхиальная астма. Существуют данные, свидетельствующие о наличие «городского градиента» в структуре заболеваемости населения: при относительно низких показателях заболеваемости и смертности от некоторых хронических заболеваний сельского населения имеет место возрастание этих показателей в городе, при том, чем больше город, тем выше показатели заболеваемости и смертности. Совершенно естественно, что роль загрязнения воздуха в данном случае не единственный фактор и может быть не ведущий, но то, что уровень загрязнения атмосферы коррелирует с величиной города – установленный факт.

Более четко прослеживается зависимость уровня загрязнения атмосферного воздуха и легочных заболеваний. Убедительным свидетельством этому являются данные изучения заболеваемости детей, проведенные в различных регионах. На группе школьников, которые жили в разных областях с разным уровнем загрязнения воздуха, было отмечено повышение уровня заболеваемости дыхательной системы лиц, живущих в загрязненных районах.

Наряду с повышением уровня неспецифической заболеваемости среди населения все больше факторов, свидетельствующих о наличии специфических изменений в организме, когда тот или иной загрязнитель действует напрямую, вызывая свойственные только ему изменения. Так, загрязнение воздуха фтором вызывает у населения явления флюороза, свинцом – специфическую свинцовую, а ртутью – ртутную интоксикацию. На Украине, еще в 60-е гг., ученые обнаруживали стойкие фиброзные изменения в легких школьников, проживающих в зоне предприятий черной металлургии. Такие изменения характерны для рабочих, долго работающих в шахтах, в цехах со значительными пылевыделениями. Аналогичные изменения обнаруживались и у взрослых людей, никогда не работавших на цементном производстве, но живущих в населенном пункте, загрязняемом его выбросами.

В конце 60-х – начале 70-х гг., многие исследователи доказали возможное таратогенное, эмбриотоксическое и мутагенное действие многих загрязнителей атмосферы.

Воздух, которым мы дышим, может быть переносчиком живых и мертвых, твердых и жидких микроскопических частиц, которые могут действовать как аллергены. Аллергические заболевания можно разделить на две большие группы: реакции немедленного типа (например, бронхиальная астма) и реакции замедленного типа (контактный дерматит).

В связи с развитием микробиологической промышленности следует сказать о том, что аллергенами являются также микроорганизмы, используемые в качестве биологически активных веществ. Большое количество спор грибков-продуцентов выделяется в воздух при изготовлении ферментных препаратов. При получении кормовых дрожжей в атмосферу могут выпадать жизнеспособные дрожжевые клетки. Особенно много их выделяется в производстве белково-витаминных концентратов (БВК) из углеводородов нефти.

Аллергенными свойствами обладают не только продукты природного происхождения. Известно много химических соединений, синтезированных человеком. Среди них – ароматические амины, эпоксидные смолы, соединения кобальта, никеля, анилин, антибиотики и др. Обладает аллергенными свойствами и столь распространенный сернистый газ.

Среди последствий загрязнения атмосферного воздуха следует отметить неблагоприятное влияние на санитарные условия жизни населения. Известно, что находящиеся в воздухе частицы пыли поглощают солнечную радиацию, особенно в части ультрафиолетового спектра – наиболее биологически активного. Эти потери достигают 30% и более.

Загрязнение атмосферного воздуха оказывает влияние на изменение его электрических свойств, меняет ионный состав воздуха. Установлено, что в легких ионов меньше там, где имеются предприятия, загрязняющих атмосферный воздух. Тяжелых ионов, наоборот, в 7-17 раз больше в атмосфере промышленных зон. Специалисты предложили так называемый ионный коэффициент загрязненности, который представляет собой отношение тяжелых ионов к легким. Если, например, на территории металлургического комбината этот коэффициент равен 71, то на расстоянии 0,5км – 55, 3км - 36. таким образом, по характеру ионизации можно судить о том, в какой мере загрязнен атмосферный воздух.

Роль водного фактора в формировании здоровья населения.

В результате использования воды для хозяйственно-бытовых целей и нужд производства образуется огромное количество сточных вод, которые содержат минеральные, органические соединения, сильно загрязненные бактериальной флорой. Загрязнение сточных вод органическими веществами достигает 58%, минеральными – 42%. Бактериальное загрязнение водоемов может происходить в результате сброса сточных вод боен, мясокомбинатов, кожевенных заводов, заводов по переработке шерсти, в результате сброса хозяйственно-бытовых и фекальных вод.

Микробное загрязнение таких вод по коли-индексу достигает . Коли-индекс – это количество кишечных палочек в 1 л воды. Являясь условно-патогенной и очень устойчивой во внешней среде, кишечная палочка – основной индикатор загрязнения. Ее количество в воде свидетельствует о фекальном загрязнении и возможности наличия патогенных бактерий и вирусов, таких, как дизентерия, брюшной тиф, холера, вирусы инфекционного гепатита, энтеровирусы.

Опасность заражения людей через воду определяется тем, что перечисленные микроорганизмы могут длительное время сохраняться в воде, не снижая своих свойств. Так, например, брюшно0тифозные бактерии сохраняются 10-15 суток, микробы туляремии – до 90, возбудители холеры -7-15 дней.

Крупные водные вспышки перечисленных заболеваний были зарегистрированы во многих странах мира. Во время эпидемии, вызванной загрязнением системы водоснабжения в Индии в 1985 г., было зарегистрировано около 39 тыс. случаев вирусного гепатита. В США заболеваемость вирусным гепатитом водного происхождения наблюдается с периодичностью 7-11 лет. Крупные водные вспышки брюшного тифа зарегистрировались во многих городах России, в том числе в Омске.

По данным Всемирной организации здравоохранения каждая пятая койка в больницах нашей планеты занята лицами, которые заболели в результате употребления необеззараженной воды.

Загрязнения, которые со сточными водами поступают в водоемы, могут вызвать изменение физических свойств воды, т.е. прозрачности и окраски, появление посторонних запахов и привкусов, наличие плавающих веществ и пленок на поверхности воды. Такое положение существенно ограничивает нормальное водоиспользование, вызывает негативные психологические реакции населения, косвенно влияя на самочувствие населения. К этим веществам относятся хлориды, сульфаты, железо, марганец, нефтепродукты, толуол и др.

Многие химические вещества, попадая в водоем, изменяют его природные свойства, нарушают естественные процессы самоочищения. Этим в значительной степени может усиливаться длительность вредного действия тех веществ, которые обладают прямым токсическим действием. К этим веществам относятся азот аммиака, цинк, капролактам и некоторые другие.

Самая многочисленная группа химических веществ относится к санитарно-токсикологическому признаку действия. Принципы действия токсикологических веществ, поступающих в водоемы со сточными водами, на население такие же, как при действии атмосферных загрязнений. Острые поражения могут наблюдаться, когда концентрации вредных веществ существенно нарушают нормативные уровни. Отмечались случаи, когда по цепи вода – фитопланктон – рыба – человек производные ртути становились причиной гибели людей в Японии. У отравившихся ртутью матерей дети рождались с деформи-рованными конечностями, отличались низким умственным развитием.

Однако чаще всего на население действуют вредные вещества в относительно малых концентрациях, но все, же превышающие предельно допустимые уровни. В этих случаях наблюдается неспецифическое действие, когда за счет снижения сопротивления организма, ослабления его иммунной системы усиливается общий фон заболеваемости.

Почва, как элемент окружающей среды, является средой, накапливающей загрязнения. В почве значительно медленнее, чем в атмосферном воздухе и в водоемах, протекают процессы самоочищения.

Даже при отсутствии антропогенных изменений в естественных условиях почва может оказать неблагоприятное действие на человека. Ведущую роль в этом играют патогенные микроорганизмы, для которых почва является средой обитания.

Большинство почвенных микроорганизмов – сапрофаги, живут и размножаются в почве, не принося животным организмам. Вместе с ними в почве обитают постоянно или временно болезнетворные микроорганизмы, возбудители тяжелых инфекционных заболеваний. Некоторые из них образуют споры, обеспечивая длительную выживаемость даже в самых неблагоприятных условиях. К ним относятся возбудители таких опасных заболеваний, как сибирская язва, газовая гангрена, столбняк, ботулизм и др.

Из числа микроорганизмов, обитающих в почве, большую группу составляют возбудители кишечных инфекций (брюшного тифа, паратифов, дизентерии, холеры), бруцеллеза, туляремии, чумы, которые попадают в почву только при определенных условиях (с выделением больных людей или животных). В благоприятных условиях они могут сохраняться в почве от нескольких суток до нескольких месяцев.

Чаще всего заражение человека происходит через загрязненные овощи. Большую опасность для человека также представляют подземные или поверхностные воды, в которые загрязнение поступило из почвы. Часто микроорганизмы могу распространяться в атмосферном воздухе с почвенной пылью. Особенно велика роль почвы в распространении гельминтозов – группы паразитарных болезней, вызываемых внедрением в организм человека червей – паразитов – гельминтов. У таких распространенных гельминтов, как акарида и власоглав дозревание яиц идет в почве. Заражение происходит через грязные руки, загрязненные овощи, ягоды. Другая группа гельминтов, к которой относятся цепной и бычий цепень, также проходит через почву, но механизмы заражения человека связаны с домашними животными, являющимися промежуточным хозяином.

Почва является также средой, где развиваются насекомые (муха), являющиеся переносчиками кишечных инфекций.

Совершенно естественно, что эпидемиологическая опасность усиливается в процессе искусственного загрязнения почвы. Количество бытовых отходов в крупных городах достигло 1 /год на одного жителя. Их отличает значительный удельный вес органических веществ и бактериальная загрязненность.

Следует отметить, что в почве, загрязненной бытовыми отходами, патогенные микроорганизмы сохраняются значительно дольше, чем в чистой.

Большое значение в формировании здоровья населения имеют микроэлементы почвы, которые играют роль катализаторов многих биологических процессов в растительном и животном мире. Избыток или недостаток некоторых элементов в почве может оказывать прямое или косвенное влияние на организм человека. При этом, как правило, микроэлементы поступают в организм человека по цепочке: почва – растение – организм человека или почва - вода – организм человека.

Академик А. П. Виноградов создал учение об естественных биогеохимических провинциях, которые характеризуются отсутствием либо избытком некоторых важных для человека микроэлементов. В таких районах наблюдаются массовые, эпидемические болезни. В районах, где в почве, а соответственно и в воде. И в растениях, отмечается дефицит йода, у населения наблюдается заболевание, носящее название эндемический зоб. такие ситуации характерны для подзолистых почв подтаежных и таежных зон, в том числе в северных районах Омской области.

Низкое содержание в почве и водных объектах фтора способствует развитию кариесы зубов, а его избыток – флюороза – общего тяжелого заболевания с преимущественно заболеванием костной ткани.

Высокое содержание в почве и подземных водах нитратов естественного происхождения способствует развитию водонитратной метгемоглобинемии, преимущественно поражающей детей раннего возраста.

При складировании промышленных отходов предприятий машиностроения почва загрязняется медью, свинцом, цинком, хромом, никелем. В осадках кожевенных заводов обычно много хрома (до 3000 мг/кг), химических заводов – фосфора (до 10000 мг/кг), марганца (до 2000 мг/кг), никеля (до 800 мг/кг) и других веществ. В районе расположения промышленных предприятий из загрязненной атмосферы могут оседать вредные вещества. Так, в районе расположения предприятий цветной металлургии в почве на расстоянии 2-3 км обнаружены свинец, мышьяк, цинк, медь. Они же выявлены в растениях. Например, в растениях выращенных на расстоянии 5 км, свинец обнаружен в 5-109 раз больше, чем в контрольных районах, в клубнях картофеля – в 12-166 раз больше, мышьяк – соответственно в 2-15 и 2-39 раз.

Исследования, проведенные в Омске, показали, что в снеговых пробах содержание пыли превышало в 20-30 раз фоновое. Даже на расстоянии 10 км от промышленных предприятий количество смолистых веществ в 10-15 раз превышало контрольное, а фенолов и сульфатов – до 30 раз.

Результаты, полученные при изучении почвы, показали, что под влиянием многолетних загрязнений выбросами и отходами предприятий верхний слой почвы существенно трансформировался. В щелочную сторону изменилась реакция почвы, резко, по сравнению с контролем, изменилась концентрация азотосодержащих веществ. Максимальные значения аммиака достигали 6,9 мг/кг, нитратов – до 1,3 мг/кг. Содержание сульфатов более чем в 30 раз превышало фоновое. Во всех пробах обнаруживались летучие фенолы, превышая фон до 32 раз.

В последние годы большое внимание привлекают проблемы роста злокачественных новообразований. Известно, что существует определенный «фон» содержания в почве полициклических углеводородов, обладающих выраженным канцерогенным действием, в частности бенз-а-пирена. Исследования показали, что в большинстве загрязненных районов бенз-а-пирен не превышает 1-2 мкг/кг почвы.

Установлено, что на территориях и в районе расположения нефтеперерабатывающих нефтехимических предприятий, асфальто-бетонных заводов, аэродромов, автомагистралей концентрации бенз-а-пирена в десятки и сотни раз превышают фоновые. В Омске, даже на расстоянии 5 км он нефтеперерабатывающего комбината, концентрации бенз-а-пирена в ряде проб в 30 раз превышали фоновые. Отмечено также загрязнение более глубоких слоев почвы. Наряду с загрязнением пахотного слоя более чем в половине проб бенз-а-пирен выявлен на глубине 75-100 см.

Большое значение имеет охрана почвы в сельской местности, поскольку источники ее загрязнения также многообразны, как в городах. Больше того, здесь появляются дополнительные источники: широкое применение минеральных удобрений, пестицидов.

Пестициды могут вызывать острые и хронические отравления, аллергические заболевания, изменять иммунобиологическую реактивность организма, негативно влиять на потомство и др.

Внесение высоких доз минеральных удобрений при определенных условиях (низкая влажность почвы и воздуха, высокая температура почвы, несбалансированность элементов) может привести к накоплению нитратов в растениях. Содержание нитратов в растениях выше 0,5% представляет опасность отравления животных.

Для человека сами по себе нитраты не представляют серьезной опасности. Однако под действием некоторых видов кишечных бактерий могут переходить в нитриты, обладающих высокой степенью токсичности. В последнее время появились исследования, свидетельствующие, что, в конечном счете, в организме образуются нитрозамины, обладающие канцерогенным действием. Кроме того, нитраты, соединяясь с гемоглобином крови, переводят часть его в метгемоглобин, который препятствует переносу кислорода. Может развиваться заболевание, получившее название метгемоглобинемия. Особенно опасно это для детей раннего возраста.

Загрязнение среды фосфором из-за небольшой подвижности этого элемента невелико, и практически концентрации его в природных водах не возрастают. Однако при многолетнем применении больших доз фосфорных удобрений в почве могут накапливаться содержащиеся в них тяжелые металлы: уран, тори и их дочерние продукты. Особенно много таких примесей в суперфосфате. Кроме перечисленных, в нем содержатся стронций, фтор и редкоземельные элементы.

Определенную опасность представляет собой также внесение необоснованно высоких доз калийных удобрений. Увеличение их концентрации может привести к изменению массового соотношения калия и натрия к массе кальция и магния, что в свою очередь, влияет на ход обменных процессов в организме.