Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук

Методические основы гигиенической оценки факторов, формирующих здоровье детского населения, проживающего на урбанизированной и сельской территориях

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. В период выраженного демографического спада, переживаемого Россией, сохранение здоровья детей имеет первостепенное значение и является важнейшим условием развития любого цивилизованного общества (Измеров Н.Ф., 2004; Величковский Б.Т., 2005; Баранов А.А., Кучма В.Р., 2006). Особую важность в этом плане приобретает проблема антропогенного химического загрязнения среды обитания как городских, так и сельских детей.

В настоящее время исследования по оценки состояния здоровья детского населения в зависимости от загрязнения окружающей среды имеют достаточно широкое распространение. Однако, они часто не ориентированы на предупреждение угрозы здоровью, а служат лишь для подтверждения роли загрязнений в развитии заболеваний или преморбидных состояний. В результате профилактическая направленность гигиенических исследований подменяется задачей выявления причинно-следственных связей между уровнями загрязнений (уже превысившими нормативы) и изменениями показателей здоровья. Такая практика эффективна для ранжирования проблемных ситуаций и прогнозирования социально-экономических последствий, но основополагающий гигиенический принцип - предупреждение угрозы здоровью - при этом не реализуется (Онищенко Г.Г., Рахманин Ю.А., 2003,2004).

Складывающееся положение обуславливает комплексное многокомпонентное, многофакторное воздействие окружающей среды на здоровье детского населения и определяет методические трудности комплексной оценки ее качества, что требует разработки новых методических подходов в интегральной оценки качества окружающей среды и степени адаптации организма в конкретных условиях его обитания. Именно интегральная оценка качества среды обитания позволит ранжировать и классифицировать территории по их безопасности. Особенно актуальными эти вопросы для детского населения, поскольку последние находятся в процессе биологического развития, социальной и психологической адаптации, что и обусловливает их чрезвычайную чувствительность к неблагоприятным воздействиям факторов среды обитания с развитием «синдрома дезадаптации» (Воронцов П.В., 1994; Баранов А.А., 2001).

Оценка влияния антропогенных факторов химической природы на здоровье детского населения является очень сложной и наукоемкой проблемой, требующей проведения весьма объемных исследований. В связи с этим практически во всех странах мира и международных организациях концепция оценки риска рассматривается в качестве главного механизма оценки потенциального воздействия на состояние здоровья населения (Авалиани С.А., 1996; Кисилев А.В., Фридман К.Б., 1997; Онищенко Г.Г., Новиков С.М., Рахманин Ю.А., 2002). При этом следует отметить, что основные исследования в этом направлении проводились лишь в крупных промышленных центрах, а воздействию факторов окружающей среды на детские популяции в условиях сельской местности и малых городов уделяется мало внимания (Полянский В.В., 2000). Между тем, для сел малых городов, составляющих в России большинство населенных пунктов, значимость высоких уровней антропогенной нагрузки относительно невелика и детское население испытывает в основном влияние факторов малой интенсивности. Поэтому такие населенные пункты могут служить относительным естественным «экологическим стандартом» при проведении сравнительных исследований эколого-гигиенических факторов на здоровье детского населения в условиях естественного гигиенического эксперимента. Однако для методологической отработки критериев «экологического стандарта» медико-экологических исследований проведенных исследований в малых городах и сельских населенных пунктах с различным уровнем антропотехногенной нагрузки недостаточно. Более того, организация санитарно-эпидемиологического контроля в малых городах и селах за состоянием окружающей среды количественно и качественно отличается от мониторинга крупного промышленного города; здесь как правило, ниже и уровень медицинского обслуживания детского населения (Максимова Т.М., 2000; Деларго В.В., 2001). В связи с этим первостепенную важность приобретает поиск достоверных информационных критериев, позволяющих выделять детей группы риска на снижение уровня здоровья до появления функциональных и, тем более, органических изменений, с последующей дифференцированной коррекцией отклонений.

В то же время комплексных исследований по количественной оценке рисков, связей и зависимости между загрязнением объектов окружающей среды и здоровьем детского населения, научному обоснованию направлений профилактики заболеваемости на урбанизированных и сельских территориях выполнено мало. Остаются недостаточно изученными такие вопросы, как закономерности формирования загрязнений объектов окружающей среды в связи с трансформацией, миграцией и депонированием вредных веществ, экспозиционных доз вредных веществ для различных возрастных групп в связи с комбинированным и комплексным воздействием, канцерогенные и неканцерогенные риски заболеваемости детей, обусловленные влиянием вредных веществ, обоснованием биомаркеров, которые могут быть использованы при идентификации опасности, оценке воздействия и устранения связи между первичной реакцией и вероятностью возникновения патологии; проблемы возрастающего распространения заболеваний, носящих обобщенное название «синдром множественной химической чувствительности» (Сидоренко Г.И. и соавтор, 1999).

В настоящее время сложились условия, когда здоровье детей в условиях химического воздействия может быть сохранено только при соблюдении допустимых физико-химических параметров не только окружающей его среды, но и внутренней среды его организма, что не стало пока предметом специальных гигиенических исследований. Вместе с тем, идет целенаправленный поиск генов (или их аллельных состояний), контролирующих предрасположенность ко многим заболеваниям у детей с определением генетически детерминированной индивидуальной чувствительности и риска ее возникновения при контакте с различными загрязнителями окружающей среды.

Недостаточно исследованы вопросы функционального зонирования урбанизированных и сельских территорий по критериям взаимосвязи «антропогенная нагрузка - здоровье детского населения», ограничено проработаны вопросы управления санитарно-эпидемиологическим благополучием детского населения в системе социально-гигиенического мониторинга с применением ГИС - технологий, требуют существенного уточнения вопросы организации и проведения медико-экологической реабилитации территорий и населения, находящихся в зоне воздействия комплекса антропогенных загрязнителей.

Указанный комплекс нерешенных проблем определяют актуальность предпринятого исследования.

Цель исследования: научно обосновать методические подходы к оценке нарушений в организме городских и сельских детей при комплексном воздействии антропогенных химических факторов, на основании чего разработать систему профилактических мероприятий по охране здоровья детей, основанную на учете и характеристике уровня, экспозиции и оценке канцерогенного и неканцерогенного риска воздействия.

Задачи исследования:

1. Установить закономерности формирования состава, уровней и пространственно-временных особенностей загрязнения атмосферного воздуха, почвы, питьевой воды на урбанизированных и сельских территориях Оренбургской области.

2. На основе комплексного эколого-гигиенического тестирования объектов окружающей среды провести сравнительную токсиколого-гигиеническую оценку и ранжирование объектов окружающей среды по степени биологической опасности с учетом уровней загрязнения и вероятности воздействия на детское население.

3. Оценить риск для здоровья детского населения при многосредовом воздействии химических загрязнителей.

4. Оценить содержание химических загрязнителей и особенности их метаболизма в организме детей, проживающих на урбанизированных и сельских территориях.

5. Провести анализ ассоциаций полиморфизма генов ферментов биотрансформации, анти- и прооксидантной защиты у городских и сельских детей с экологозависимой бронхолегочной патологией.

6. Выявить закономерности и особенности формирования биологической адаптации городских и сельских детей в условиях многокомпонентного воздействия химических факторов среды обитания.

7. Изучить связи и зависимости в современных социально-экономических условиях между уровнем загрязнения окружающей среды урбанизированных и сельских территориях и состоянием здоровья детей.

Научная новизна исследований. Разработан ряд теоретических, методических и практических аспектов важной гигиенической проблемы - профилактики многокомпонентного и разнонаправленного воздействия химических загрязнителей урбанизированной и сельской среды обитания на организм детей.

Впервые установлены приоритетные региональные химические факторы урбанизированных и сельских территорий, оказывающих неблагоприятное влияние на физическое развитие, функциональное состояние органов и систем, распространенность и выраженность индикаторной и экологически обусловленной патологии.

На основе корреляционного и факторного анализа, характеризующих связи и зависимости между показателями здоровья и химическими факторами среды обитания, дана дифференциальная и интегральная оценка последних, определена структура их вкладов в формирование резервов биологической адаптации детей, а также величины риска возможного развития заболеваемости.

Показано, что поддержание химического гомеостаза организма детей при антропогенном химическом воздействии осуществляется с помощью взаимосвязанных механизмов ферментативных и неферментативных антиоксидантов, надежность которых определяет характер и течение компенсаторно-приспособительных процессов у детей.

Научно обоснованы некоторые звенья механизма индивидуальной чувствительности детей к воздействию антропогенных химических загрязнителей путем анализа ассоциаций полиморфизма генов, ферментов биотрансформации анти- и прооксидантной защиты.

Впервые исследованы и научно обоснованы мультипараметрические критерии медикобиологического ответа детского организма на комплексное воздействие химических факторов урбанизированной и сельской среды обитания на донозологическом уровне.

На основе принципов этапной информационно-аналитической экспертизы степени и характера антропогенной химической нагрузки, оценки величины неканцерогенного риска для детей; регистрации показателей здоровья детей, в том числе на донозологическом уровне с использованием биомаркеров обоснована концептуальная модель социально-гигиенического мониторинга здоровья детского населения, проживающего на урбанизированных и сельских территориях.

Практическая значимость работы. Полученные результаты по способности антропогенных химических факторов, в том числе и малой интенсивности, снижать адаптационные возможности детского организма, приводить к дисбалансу микроэлементов и изменениям функционирования органов и систем на клеточном, системном и организменном уровнях, расширяют знания в области гигиены, способствуя пониманию механизмов формирования донозологических состояний и резервных возможностей у детей.

Практическая ценность работы характеризуется научным обоснованием методических подходов к разработке интегрального показателя - индекса физиологического дисбаланса (ИФД), позволяющего количественно оценить степень мультипараметрического взаимодействия иерархически взаимосвязанных функциональных систем в ответ на комплексное воздействие химических факторов окружающей среды.

Результаты исследования являются основанием для формирования единой геоинформационной системы показателей здоровья детского населения на урбанизированных и сельских территориях области, оптимизации региональной системы социально-гигиенического мониторинга с его нормативно-методическим обеспечением, позволяющим оценить риск возникновения заболеваний, устанавливать причинно-следственные связи, анализировать санитарно-эпидемиологические ситуации, определять адекватный перечень лабораторных исследований в условиях бюджетирования, ориентированного на конечный результат при финансовом планировании в Федеральной службе по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека.

Реализация результатов исследования. По результатам исследования разработаны методические рекомендации «Организация и проведение социально-гигиенического мониторинга здоровья детского населения урбанизированных и сельских территорий» - М.2003; «Неинвазивные методы в донозологической оценке здоровья детского населения при влиянии факторов среды обитания».-М.2006. Предложенные в них рекомендации по интегральной оценке состояния здоровья детей и снижению степени влияния неблагоприятных химических факторов среды обитания используются в работе Министерства здравоохранения Оренбургской области (акт внедрения от 20.12.2007), Министерства образования и науки Оренбургской области (акт внедрения от 12.12.2007), а также Управления Роспотребнадзора по Оренбургской области при реализации системы социально-гигиенического мониторинга здоровья детского населения (акт внедрения от 15.10.2007).

Материалы диссертационного исследования реализованы в следующих документах: постановление главы администрации Оренбургской области «О развитии региональной системы социально-гигиенического мониторинга в Оренбургской области» №267-п от 15.09.2005 г.; распоряжение главы администрации Оренбургской области «О региональном плане действий по гигиене окружающей среды Оренбургской области на 2002-2006 гг.» №186 р от 17.04.2002 г.; постановление Правительства Оренбургской области «О неотложных мерах по приведению к нормативным требованиям санитарно-защитных зон предприятий, сооружений и иных объектов»; постановление главного государственного санитарного врача по Оренбургской области «О порядке применения методологии оценки риска для здоровья населения Оренбургской области»; приказы Управления Роспотребнадзора по Оренбургской области от 15.06.2005 г. №60/72п «О порядке ведения социально-гигиенического мониторинга в Оренбургской области»; от 27.02.2006 г. №38; «О сборе данных для формирования Федерального информационного фонда социально-гигиенического мониторинга за 2005 год»; от 21.07.2006 №140; «Об установке и обучении пользователей автоматизированной системы социально-гигиенический мониторинг»; от 04.12.2006 г. №241 «О подготовке и сдаче годовых статистических отчетов за 2006 год»; от 20.02.2007 г. №25-о.д./25-п «О подготовке государственных докладов»; от 04.04.2007 г. №59-о.д. «Об осуществлении деятельности с помощью АС СГМ»; от 11.04.2007 г. №68-о.д. «О координации деятельности по ведению социально-гигиенического мониторинга»; с Министерством здравоохранения Оренбургской области от 07.11.2006 г. №930/148-о.д. «О порядке регистрации острых отравлений химической этиологии»; «Об областной программе неотложных мер по обеспечению санитарно-эпидемиологического благополучия, профилактики инфекционных и неинфекционных заболеваний на 2005-2010 годы» от 18.08.2004 г. №1455; «О программе «Обеспечение населения Оренбургской области питьевой водой на 2003-2010 годы» от 23.10.2002 №314.

Результаты исследований использованы при составлении ежегодных государственных докладов «О санитарно-эпидемиологической обстановке и состоянию здоровья населения Оренбургской области» (Оренбург 2002-2007 гг.) и при разработке рекомендаций депутатских слушаний «Состояние и пути оздоровления экологической обстановки в Оренбургской области» комитетом Законодательного Собрания Оренбургской области по вопросам собственности природопользования и строительства (акт внедрения от 3.03.07.).

Материалы диссертации включены в программу преподавания разделов коммунальной гигиены и гигиены детей и подростков на медико-профилактическом, педиатрическом и последипломном факультетах в ГОУ ВПО «Оренбургская государственная медицинская академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» (акт внедрения от 18.12.07.).

По материалам диссертации опубликована монография «Неинвазивные методы оценки здоровья населения» под редакцией академика РАМН Ю.А. Рахманина.-М.2006; Атлас «Здоровье населения Оренбургской области». Оренбург, 2006.

Апробация диссертации. Основные результаты исследования доложены и обсуждены на международных, республиканских и региональных конференциях, симпозиумах, съездах и конгрессах: Всероссийской научно-практической конференции «Среда обитания и здоровье детского населения» (Оренбург, 2003); пленумах научного совета по экологии человека и гигиене окружающей среды РАМН МЗ РФ (Москва, 2003-2007 гг.), региональной научно-практической конференции «Социально-гигиенический мониторинг среды обитания и здоровья населения» (Оренбург, 2004); XVI Международном форуме «Медико-экологическая безопасность, реабилитация и социальная защита населения» (Москва, 2004); Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы оценки риска здоровью населения от воздействия факторов окружающей среды» (Москва, 2004); Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Окружающая среда и здоровье» (Суздаль, 2005); Республиканской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Вопросы теоретической и практической медицины» (Уфа, 2005); X Всероссийском конгрессе «Экология и здоровье человека» (Самара, 2005); I Международной конференции «Безопасность технологии управления» (Тольятти, 2005); IX Международной научной конференции «Здоровье семьи-XXI век» (Далянь. Китай, 2005); научно-практической конференции «Обеспечение санитарно-эпидемиологической безопасности населения в градостроительных решениях: проблемы, достижения, перспективы» (Москва, 2006); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Профессиональное гигиеническое обучение. Формирование здорового образа жизни детей, подростков и молодежи» (Москва, 2006); II Международной научно-практической конференции «Биоэлементы» (Оренбург, 2007); Международном научно-практическом форуме «Великие реки-2007» (Нижний Новгород, 2007); II Всероссийской научно-практической конференции молодых ученных и специалистов (Рязань, 2007); X Всероссийском съезде гигиенистов и санитарных врачей (Москва, 2007); VII Межрегиональной научно-практической конференции с международным участием «Актуальные проблемы обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения» (Омск, 2007); на заседании проблемной комиссии «Гигиена, экология и эпидемиология Оренбургской государственной медицинской академии Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию Российской Федерации» (Оренбург, 2007).

Публикации: Основные положения диссертации опубликованы в 60 работах, среди них 12 статей в журналах, рецензируемых ВАК.

Личный вклад автора состоит в планировании, организации, руководстве и проведении исследований по всем разделам диссертации, включая постановку цели и задач, обоснования направлений, разработку программы исследования, выбор объектов и методов исследований, определение их объема, сбор информации, проведение статистической обработки, анализ и интерпретацию результатов, разработку методических рекомендаций, внедрение в практику. Участие автора в сборе материала составляет 80%, в анализе и внедрении результатов-100%.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 365 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, методов исследования, собственных исследований, заключения и выводов, практических рекомендаций. Диссертация иллюстрирована 85 таблицами, 86 рисунками, 5 схемами. Библиогафический указатель включает 368 отечественных 96 зарубежных источников.

Связь работы с научными программами.

Диссертационное исследование выполнено в ГОУ ВПО «Оренбургская государственная медицинская академия Федерального агенства по здравоохранению и социальному развитию согласно плана НИР по комплексной программе (№ государственной регистрации 0 120. 0510222).

Основные положения, выносимые на защиту:

Загрязнение среды обитания детей, проживающих на урбанизированных и сельских территориях характеризуется вариабельностью экспозиционных доз при многосредовом воздействии химических элементов, что обуславливает комплексное воздействие многокомпонентного состава контаминированной среды на организм детей и значительные уровни риска развития заболеваний у городских детей.

Качественный и количественный характер антропогенного химического загрязнения урбанизированных и сельских территорий определяет развитие элементного дисбаланса, параметры физического развития и особенности функционального состояния основных органов и систем организма детей, проживающих на этих территориях.

Характер и особенности развития адаптационно-компенсаторных процессов в организме детей при длительном воздействии ксенобиотиков определяется различным уровнем возникающих нарушений функций защитной детоксирующей системы.

Основанием для разработки системы профилактических мероприятий, направленных на безопасное развитие урбанизированных территорий и повышение резервных возможностей организма детей, является прямая корреляционная связь между уровнем химических загрязнителей и показателями индивидуального и популяционного здоровья детей.

Содержание работы

химический загрязнитель метаболизм прооксидантный

Программа, материалы и методы исследования. В основу работы положены исследования, проведенные методом естественного гигиенического эксперимента в динамике 5 лет (2002-2006 гг.) на урбанизированных и сельских территориях Оренбургской области. Для решения поставленных задач использован комплекс современных гигиенических, эпидемиологических, физиологических, биохимических, генетических и статистических методов исследования. В работе использовались данные региональной системы социально-гигиенического мониторинга Управления Роспотребнадзора по Оренбургской области; данные официальных статистических форм Управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды; управления природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР РФ по Оренбургской области, Комитета государственной статистики, Министерства здравоохранения Оренбургской области.

Объектом исследования явилось детское население в возрасте от 7 до 11 лет, проживающее на урбанизированных (1-я группа) и сельских территориях (2-группа) Оренбургской области.

При гигиенической оценке окружающей среды, формирующейся в реальных условиях проживания, исследовано содержание химических веществ, загрязняющих воздушную среду, питьевую воду, почву. Характеристика источников загрязнения атмосферного воздуха проведена с учетом особенностей выбросов крупных промышленных предприятий по данным государственной статистической отчетности - форма 2-ТП «Воздух». Анализ загрязнения атмосферного воздуха проведен по данным стационарных и маршрутных наблюдений (более 20 тысяч исследований воздушной среды) в соответствии с ГОСТом 17.2.3.01 -86 и РД52. - 04.186-89.

Дополнительно для оценки аэрогенного загрязнения проанализировано содержание вредных веществ в аккумулирующих средах (почва). Всего исследовано 520 проб почвы, отобранных в разных точках городских и сельских территорий (данные ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Оренбургской области). Анализ проведен в соответствии с «Методическими указаниями по оценке степени загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов металлами по их содержанию в снежном покрове и почве» №5174-90; «Методическими указаниями по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими веществами» №4266-87 и МУ2.1.7.730-99 «Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест».

Качество питьевой воды (2680 проб) оценивалось по 26 показателям на соответствии требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01.

На основании полученных данных рассчитаны комплексные показатели, суммарные уровни загрязнения исследуемых объектов окружающей среды; определены территории повышенного риска в соответствии с методическими рекомендациями «Совершенствование методической схемы гигиенического прогнозирования влияния комплекса факторов окружающей среды на здоровье городского населения» (М., 1990) и «Комплексное определение антропотехногенной нагрузки на водные объекты, почву, атмосферный воздух в районах селитебного освоения» - №01-19/17-17 от 26.02.96. (М., 1996).

Оценка риска здоровью произведена в соответствии с руководством Р 2.1.10.1920-04 (М., 2004). Анализ показателей популяционного здоровья городских и сельских детей, проведен по данным управления статистики и учреждений здравоохранения согласно «Методическим указаниям по вопросам сбора, обработки и порядка представления данных об изменениях состояния здоровья населения, связанных с загрязнением окружающей среды» №3861-85. Классификация и шифровка заболеваний осуществлялась на основе «Руководства по международной статистической классификации болезней, травм и причин смерти X пересмотра». Согласно данных листа уточненных диагнозов определялись группы здоровья, как интегрального показателя состояния здоровья городских и сельских детей.

Биоаккумуляция и особенности метаболизма химических загрязнителей в организме определен у 50 детей, проживающих в г. Оренбурге и у 48 детей, проживающих на территории Оренбургского сельского района путем определения содержания микроэлементов в волосах методами ИСП-АЭС и ИСП-МС (№ гсэн.ru.цоа. 311) в ЦБМ (г. Москва) гемоглобина крови, проницаемости эритроцитарных клеточных мембран по В.А. Калмыкову (1986), перекисной резистентности эритроцитов по А.А. Покровскому, А.А. Абрамову (1964), а также активности аспартат- и аланинаминотрансфераз. Учитывая, что именно в области изменения донозологического состояния в условиях воздействия факторов окружающей среды формируется будущая патология и происходит нарушение процессов адаптации, нами определены адаптационные резервы организма детей двух исследуемых групп (1-я группа городские дети-1980 человек; 2-я группа сельские-1860 человек) путем оценки функционального состояния сердечно-сосудистой системы в покое и при ортостазе, центральной нервной и дыхательной систем, физического развития. Физическое развитие детей исследуемых групп было оценено по саматометрическим (рост, масса, окружность грудной клетки) при помощи центильного метода с определением гармоничности (В.Р. Кучма, 1996). Исследование функционального состояния сердечно-сосудистой системы определяли по данным вариационной пульсометрии с использованием автоматизированного кардиоритмографического комплекса ORTO Expert (2003), в основе работы которого лежит принцип статистического, автокорреляционного и спектрального анализа вариабельности сердечного ритма, используя методологические подходы и принципы, разработанные Р.М. Баевским, А.П. Берсеньевой (1984).

Анализ статистических характеристик вариационных рядов временных показателей данного метода позволил определить следующие показатели: исходный вегетативный тонус, степень напряжения регуляторных систем, реакцию сердечно-сосудистой системы на ортопробу, функциональные резервы организма.

Функциональное состояние центральной нервной системы (ЦНС) изучено с помощью вариационной хронорефлексометрии по методике М.П. Мороз (2001 г.), реализованной в форме компьютерной программы. Анализ статистических характеристик вариационных рядов временных показателей позволил рассчитать следующие критерии: функциональный уровень нервной системы (ФУС); устойчивость нервной реакции (УР), уровень функциональных возможностей сформированной функциональной системы (УФВ). Полученные данные сравнивались с нормативными показателями вариационной хронорефлексометрии для здоровых детей семи - десяти лет (Мороз М.П., 2003).

Соответствие среды обитания детей их адаптационным возможностям проведена с использованием оценочной шкалы переходных состояний «здоровье - болезнь»; удовлетворительная адаптация (норма), напряжение адаптационных механизмов (донозологическое состояние), неудовлетворительная адаптация (преморбидное состояние) и срыв адаптации со снижением функциональных возможностей и симптоматикой тех или иных заболеваний (патология) (Баевский Р.М., 1984).

Учитывая, что в настоящее время имеются данные о том, что существуют гены или их аллельные состояния, которые контролируют предрасположенность ко многим заболеваниям и определяют риск их возникновения при контакте с некоторыми химическими факторами окружающий среды (Ревазова Ю.А., Аксенова М.Г. и др., 2006), проведена оценка генетически детерминированной индивидуальной чувствительности городских и сельских детей к действию генотоксикантов, являющихся загрязнителями среды обитания с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) с определением ферментов 1 фазы детоксикации - цитохрома (CVP1A1), ферментов 2 фазы детоксикации-глутатион-S-трансферазы M1 и T1 (GSTT1 и GSTM1) и ферментов анти- и прооксидантной защиты - каталазы и миелопероксидазы (САТ и МРО) на базе генетической лаборатории ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН.

Для установления причинно-следственных связей в звеньях среда обитания - состояние здоровья детей, проживающих на урбанизированной и сельской территориях, был применен многофакторный анализ, который выполнялся методом главных компонент с последующим varimax вращением. Общая дисперсия равнялась числу признаков, взятых для исследования. Значительное число главных признаков усложняло анаметическое описание факторных структур исследуемой системы признаков. В связи с этим было проведено допустимое данным методом дальнейшее их преобразование путем суммирования идентичных признаков в данном комплексе (Миндлин Я.С., 1991). Всего в ходе исследований статистически обработано и проанализировано более 80 тысяч первичных данных гигиенических, медико-демографических, физиологических и лабораторных исследований.

Статистическая обработка данных проводилась на персональном компьютере / ВМ РС/АТ с использованием пакета прикладных программ «Statistika, 511; Microsoft Exel - XP, АС «СГМ» Эколог 3.0 с расчетным блоком риска. Для выявления статистически значимых различий в сравниваемых группах были использованы параметрический критерий Стьюдента и непараметрический критерий Манна-Уитни.

Результаты исследования и их обсуждение.

В результате проведенных исследований установлено, что основными источниками загрязнения урбанизированной среды Оренбургской области являются крупная многоотраслевая промышленность и топливно-энергетический комплекс, в которых выделяются металлургическая, нефтегазовая, химическая, машиностроительная отрасль, автотранспорт, объекты электроэнергии и теплофикации; на сельских территориях - сельскохозяйственные и перерабатывающие промышленности, объекты теплофикации и электроэнергии. Как видно из рис. 1. удельный вес суммарного выброса в промышленных городах в 5,8 - 6,5 раз выше, чем в сельских населенных пунктах.

Рис. 1. Удельный вес суммарного выброса в промышленных городах и сельских населенных пунктах области

При этом в структуре выбросов вредных веществ по ингредиентам за последние пять лет ведущими являются диоксид серы, оксид углерода, окислы азота и далее в порядке убывания взвешенные вещества, формальдегид, фенол, сероводород, бенз(а) пирен, различные металлы.

Выявлено, что наиболее высокая аэрогенная нагрузка на единицу населения и единицу площади выявлены на урбанизированной территории по сравнению с сельской. При этом оба эти показателя среди основных промышленных городов, объединяющихся в урбанизированной среды распределены следующим образом: г. Орск (1,9 т. на 1км² и 886 т. на 1 жителя) г. Медногорск (1,01 т. на 1 км² и 4,2 т. на 1 жителя), г. Новотроицк (1,7 т. на 1 км² на 1,2 т. на 1 жителя), г. Оренбург (450 кг. на 1 км² и 270 кг. на 1 человека), г. Гай (345 кг. на 1 км² и 190 кг на 1 жителя).

При качественном анализе многокомпонентного загрязнения атмосферного воздуха урбанизированных территорий установлено, что в г. Новотроицке концентрации взвешенных веществ превышают ПДК с.с. в 2 раза, а ПДК м.р. в 4,6 раза; фенол в 5,3 раза ПДК м.р. и в 1,6 раза ПДК с.с., диоксид азота в 1,3 раза, аммиак в 2,1 раза. Средние годовые концентрации в атмосферном воздухе г. Орска пыли и фенола достигали 1,7 ПДК; максимально разовые концентрации диоксида азота, сероводорода и фенола были на уровне 5 ПДК. В г. Оренбурге отмечались превышении ПДК с.с. в атмосферном воздухе формальдегида в 1,6 раза, диоксида азота в 1,4 раза, бенз(а) пирена в 2,8 раза. В г. Медногорске концентрация диоксида азота составляла 2,6 ПДК с.с. и 6,8 ПДК м.р., фторида водорода 2 ПДК с.с. В г. Гае концентрации формальдегида в атмосферном воздухе превышает ПДК с.с. в 3,6 раза, диоксид азота в 1,7 раза, диоксид серы в 1,4 раза. Для комплексной гигиенической характеристики состояния атмосферного воздуха проведен анализ содержания металлов по результатам временных постов наблюдения в г. Орске, Новотроицке, Медногорске. Показано, что в структуре загрязнения атмосферного воздуха металлами в целом на этой урбанизированной территории наибольший вклад вносит никель (28,3%), медь (21,4%), свинец (19%), кадмий (17%), хром (11,3%), марганец (2%) и цинк (1%). Приоритетными загрязнителями атмосферного воздуха сельских территорий являются взвешенные вещества, диоксид азота, диоксид серы, оксид углерода, которые в своем большинстве не превышают нормируемых величин.

Известно, что микроэлементы, в том числе загрязнители, попадая в почвенный слой, сохраняются там значительно дольше, чем в других средах. Поэтому состояние почвенного слоя - накопителя загрязняющих веществ, наиболее достоверно характеризует общий уровень загрязнения территории проживания. Сравнительный анализ содержания поллютантов в почве урбанизированных и сельских территорий позволил выявить особенности аккумулирования поллютантов. Так, в почве исследуемой урбанизированной территории 5 промышленных городов обнаружены 7 приоритетных поллютантов, которые составили основную массу веществ, загрязняющих почву: содержание никеля составило 35,8% от общего загрязнения почвы, свинца 20,2%, марганца 9,1%, хрома 8,8%, цинка 7,7%, меди 6,2%, кадмия 1,8%.

В почве сельских территорий идентифицированы 6 поллютантов, из них содержание никеля формировало 43,5% антропогенной нагрузки на почву, вклад свинца - 9,6%, ванадия - 14,7%, марганца - 10,4%, цинка - 6,2%, медь - 6,4% от всей нагрузки соответственно, что, вероятно, обусловлены территориальными нагрузками минеральных удобрений и пестицидов и согласуется с данными Я.М. Грушко (1987), В.В. Быстрых, В.М. Боев и др. (1999) о том, что применение минеральных удобрений и пестицидов является дополнительным источникам эмиссии в почву ряда металлов. При этом в почве исследуемых сельских территорий превышение ПДК в 2,5 раза выявлено только по никелю; в почве исследуемых городов содержание никеля было выше ПДК в 2,6 раза и свинца в 1,5 раза.

В питьевой воде, которой пользуются дети, проживающие на урбанизированной территории, идентифицированы 8 поллютантов (нитраты, хлориды, железо, медь, цинк, сульфаты, свинец, фториды), при этом только по содержанию железа отмечалось превышение ПДК в 1,6 раза. В питьевой воде, которой пользуются дети, проживающие на сельской территории также идентифицированы 7 поллютантов, хотя их содержание не превышало нормируемых величин. При сравнительной характеристике санитарно-гигиенических показателей питьевой воды в городской и сельской местности выявлено, что в питьевой воде, которой пользуется городское детское население относительно питьевой воды сельской местности имеет место увеличенного содержания кобальта в 2 раза, никеля в 5,7 раза, поверхностно-активных веществ в 2,2 раза, нефтепродуктов в 14 раз и сниженная концентрация меди в 1,05 раза, цинка в 1,8 раза, бария в 2,9 раза, аммиака в 4,2 раза, нитритов в 1,4 раза, нитратов в 3,9 раза, сульфатов в 1,4 раза, окисляемости в 1,2 раза, жесткости в 1,2 раза.

Оценка величины антропогенной нагрузки на организм детей, определенная концентрация загрязнения атмосферного воздуха, почвы и воды в исследуемых территориях представлена на рис. 2. и свидетельствует о том, что суммарное воздействие комплекса загрязнителей на детское население на урбанизированной территории (в среднем по 5 промышленным городам) в 4,9 раза выше, чем на сельской местности.

Рис. 2. Суммарные показатели загрязнения урбанизированных и сельских территорий

При этом следует отметить, что комплексная нагрузка на обоих исследуемых территориях от 30% до 45% сформирована за счет загрязнения почвы, которая являясь депонирующий средой, обеспечивает длительное воздействие антропогенного загрязнения, однако прямое воздействие на организм детей ее незначительно (исключая случаи сильных ветров, когда частицы верхнего почвенного слоя попадают в воздух). Поэтому с целью определения непосредственного влияния загрязнителей в атмосферном воздухе и питьевой воде как приоритетных фактор загрязнении урбанизированной среды, на здоровье детского населения, проведена оценка последствий для здоровья от загрязнения атмосферного воздуха, обусловленного выбросами стационарных и мобильных источников на территории промышленных городов г. Медногорска, Орска, Оренбурга и Оренбургском и Сакмарском сельских районов. Показано, что с учетом рассчитанных суммарных индексов опасности наибольший вклад в риск развития неонкологических заболеваний в г. Медногорске вносят медь (HQ = 6,6), серная кислота (HQ = 3,4), диоксид азота (HQ = 1,54), диоксид серы (HQ = 1,49), сумма взвешенных веществ (HQ = 2,9); в г. Орске - серная кислота (HQ = 10,2), диоксид азота (HQ = 1,94), фенол (на = 1,76) и взвешенные вещества (HQ = 2,82); в г. Оренбурге соответственно сероводород (HQ = 2,5), оксид никеля (HQ = 1,65), марганец (HQ = 1,06) и взвешенные вещества (HQ = 1,1); при этом на сельской территории индекс опасности (HQ) диоксида азота составил 0,15; диоксиду серы 0,19; фтористого водорода 0,03; оксида углерода 0,07; сероводорода 0,21; формальдегида 0,46; бензола соответственно 0,09.

При оценке риска развития неканцерогенных эффектов на определенные органы и системы, которые в большинстве случаев являются мишенями для загрязнителей, рассчитаны суммарные индексы опасности. Анализ данных, представленных в таблице 1 свидетельствует о том, что суммарный неканцерогенный риск от загрязнителей, содержащихся в атмосферном воздухе, был выше для детей, проживающих на урбанизированной территории от 5,4 раз до 12,9 раз, чем для сельских детей. Неканцерогенный же эффект от загрязнителей, содержащихся в питьевой воде был выше для сельских детей, чем городских.

Таблица 1. Суммарные индексы опасности для критических органов и систем организма

Самые высокие суммарные риски на исследуемых территориях были от загрязнителей, влияющие на органы дыхания, которые на урбанизированной территории в 8,4 - 20,3 раза выше, чем на сельской. При оценке риска развития неканцерогенных эффектов на отдельные органы выявлено, что наибольший риск от воздействия веществ на органы дыхания, на урбанизированной территории составляли серная кислота (очень высокий риск), сероводород, фенол, диоксид серы, диоксид азота, взвешенные вещества (средний уровень риска), тогда как на сельской территории - сероводород, формальдегид, диоксид серы, диоксид азота с низким уровнем риска.

Учитывая, что диоксид азота является приоритетным загрязнителем на всех исследуемых территориях, нами рассчитан прирост случаев заболеваний нижних дыхательных путей и появление симптомов со стороны верхних дыхательных путей на основании зависимости «доза - ответ» у детей, которые представлены в таблице 2 и свидетельствует о том, что наибольшее число дополнительных случаев заболеваний нижних и верхних дыхательных путей от действия диоксида азота зарегистрировано у детей г. Оренбурга, 2-ое ранговое место в г. Орска, 3 - у детей г. Медногорска и 4 - ранговое место у детей, проживающих в сельской местности.

Таблица 2. Прирост заболеваемости нижних дыхательных путей и появление симптомов со стороны верхних дыхательных путей у детей исследуемых территории от воздействия диоксида азота

С учетом рассчитанной дозы ингаляционного поступления химических веществ, определен канцерогенный риск для каждого вещества при поступлении с атмосферным воздухом (табл. 3).

Таблица 3. Суммарный индивидуальный и популяционный канцерогенный риск для детского населения, проживающего на урбанизированных и сельских территориях

Как следует из представленных в таблице 3 данных суммарный канцерогенный индивидуальный риск в течение всей жизни в промышленных городах достигает величины на уровне 10^-3 и расценивается как высокий, в то время как на сельской территории на уровне 10^-4, т.е. средний уровень канцерогенного риска. При этом наибольший вклад в суммарный индивидуальный канцерогенный риск в г. Орске вносит хром (65%), в г. Медногорске и г. Оренбурге бенз(а) пирен (91,5% и 61% соответственно). На сельской территории средний индивидуальный риск сформирован на 44,3% за счет концентраций мышьяка и свинца в питьевой воде. Такая же тенденция сохраняется и рассчитывается показателями популяционного канцерогенного риска, свидетельствующие о том, что дополнительное количество случаев рака над фоном в год в г. Орске может составлять 72 случая, в г. Оренбурге - 104 случая, в Медногорске - 5,9 случая; а в сельской местности соответственно 8 случаев.

В настоящее время при организации социально-гигиенического мониторинга индивидуального и популяционного здоровья на сельских и урбанизированных территориях необходим принципиально новый методический подход к сбору, переработке и представлению данных о состоянии здоровья детей и среде их обитания с использованием географических информационных систем (ГИС), имеющих территориальную привязку и позволяющих накапливать, обрабатывать и анализировать большие объемы разнородной информации. Для апробации изложенного тезиса на примере компактно расположенных промышленного города Гая были выбраны 10 рецепторных точек; проведена идентификация маршрутов воздействия от источников выброса с населением, которым являются ОАО «Гайский горно-обогатительный комбинат», вносящий около 70% загрязнителей атмосферного воздуха (хром (60), формальдегид, мышьяк), завод «Сплав» - 20% вклада загрязнителей, остальные загрязнители определял ТЭЦ (рис 3.).

Рис. 3. Расположение рецепторных точек при оценке риска для здоровья детского населения промышленного города Гая

Анализ данных, представленных в таблице 4, свидетельствует о том, что во всех 10 микрорайонах города установлены различные уровни индивидуального пожизненного канцерогенного риска (ICR), суммарного популяционного канцерогенного риска.

Таблица 4. Показатели канцерогенного риска в различных микрорайонах г. Гая для детского населения.

* в расчете не учитывался риск от свинца и его соединений

Суммарный канцерогенный индивидуальный риск в течение всей жизни во всех микрорайонах достигал опасных значений и был на уровне от 1,89 до 9*10^-3; при этом максимальный уровень зарегистрирован в 4-ой, 3-ей, 1-ой рецепторной точке. Первое место по уровню популяционного риска занимал 7-ой и далее 4-ый, 9-ый, 1-ый и 5-ый микрорайоны. Расчет суммарных канцерогенных рисков в рецепторных точках города показал, что приоритетным канцерогенном является хром шестивалентный, который вносит наибольшую долю в риск, в 6-ой точке 71%, в 7-ой 61,5%, в 9-ой и 10-ой соответственно 57% и 58%, в 5-ой и 2-ой по 45%, в других точках наряду с хромом в суммарной риск вносят вклад мышьяк, формальдегид, никель и кадмий. Из неспецифических загрязнении атмосферного воздуха превышение референтных уровней воздействия отмечено для ТSР суммы взвешенных веществ и РМ 10 в 5-ом и 7-ом микрорайонах из 10-ти обследованных. Наиболее неблагополучными в отношении риска развития неканцерогенных эффектов с учетом рассчитанных индексов опасности является 3-ий, 4-ый и 1-ый микрорайоны, где выявлены наибольший суммарный НI, а также НI по влиянию на респираторную систему, ЦНС, кровь, характеризующий системные эффекты и задержку в развитии (табл. 5). При этом в 3-ем микрорайоне основной вклад до 60% вносит формальдегид, хром - 15%, медь - 12% и 2-3% - диоксид азота. В 4-ом микрорайоне основной вклад в суммарный индекс опасности вносят три компонента: 60% формальдегида, 20% диоксид азота и 15% мышьяк. В 1-ом же микрорайоне причиной риска развития неонкологических заболеваний являются: мышьяк (20%); формальдегид (60%), медь (5%) и сероводород (5%).

В следующей группе микрорайонов, занимающих 4-6-ое ранговые места, основной вклад в не канцерогенный риск вносят: формальдегид, мышьяк, медь, сероводород и оксид (2-ый микрорайон); те же вещества и марганец, диоксид азота с суммой взвешенных частиц (5-ий микрорайон); в 7-ой микрорайоне те же вещества и дополнительно диоксид серы. В 9-ом микрорайоне 60% риска обусловливает медь, следующие места по вкладу занимают мышьяк, диоксид азота, марганец, никель оксид и сумма взвешенных частиц. В 6-ом микрорайоне ведущими загрязнителями являются: медь, марганец, сероводород, мышьяк, никель оксид; в 10-ом же микрорайоне - медь, диоксид азота, мышьяк, никель оксид и TSP.

Таблица 5.

Суммарные индексы опасности для критических органов и систем организма детей, проживающих в различных микрорайонах г. Гая.

Наибольший прирост случае заболеваемости нижних дыхательных путей и появление симптомов со стороны верхних дыхательных путей у детей можно ожидать в 4-ом, 5-ом, 9-ом, 2-ом и 1-ом микрорайонах; в остальных точках города риск данного эффекта от воздействия диоксида азота существенно ниже. Таким образом, полученные данные свидетельствуют о том, что использование современных методов ГИС-технологий позволяют в режиме реального времени сформировать базу данных по состоянию здоровья и среды обитания детей в едином формате, «привязывая» анализируемые явления к конкретной точке на местности, что позволяет используя этот методический прием ранжировать территории для принятия управленческих решений и реализации адекватных оздоровительных мероприятий.

Для определения группы риска здоровью детей в условиях различного уровня воздействия антропогенных загрязнителей нами исследована частота генов, участвующих в биотрансформации ксенобиотиков у 46 детей, проживающих на урбанизированной территории (1 группа) и у 50 детей на сельской территории (2 группа). Уст...