Автореферат и диссертация по медицине (14.02.01) на тему:ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВНЕШНЕСРЕДОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ МАРГАНЦА, НИКЕЛЯ, ХРОМА НА ПРОЦЕССЫ АДАПТАЦИИ У ДЕТЕЙ

На правах рукописи

ЗВЕЗДИН Василий Николаевич

ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВНЕШНЕСРЕДОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ МАРГАНЦА, НИКЕЛЯ, ХРОМА НА ПРОЦЕССЫ АДАПТАЦИИ

У ДЕТЕЙ

14.02.01 - Гигиена

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

г 8 МАР 2013

Пермь «2013

005051004

Работа выполнена в Федеральном бюджетном учреждении науки «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» г. Пермь.

Научный руководитель

доктор медицинских наук, доцент

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор доктор медицинских наук,

Землянова Марина Александровна

Ухабов Виктор Максимович Хорошавин Виктор Алексеевич

Ведущая организация: Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н. И. Пирогова» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Защита диссертации состоится "5" марта 2013 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 208.067.04 при ГБ ОУ ВПО «Пермская государственная медицинская академия имени академика Е.А. Вагнера» Минздрава России (614990, г. Пермь, ул. Петропавловская, 26).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГБОУ ВПО «Пермская государственная медицинская академия имени академика Е.А. Вагнера» Минздрава России (г. Пермь, ул. Петропавловская, 26) и на сайте www.psma.ru с авторефератом.

Автореферат разослан « О-/ » 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор медицинских наук, профессор

Сандакова Елена Анатольевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из приоритетных задач современной гигиены и профилактической медицины является поиск объективных методов и информативных способов оценки состояния здоровья и среды обитания с целью предупреждения нарушения процессов адаптации и перехода донозологических состояний в стадию болезни (Г.Г. Онищенко, 2007-2011; А.И. Потапов, 2006-2010; Ю.А. Рахманин, 2005-2008; Н.В. Зайцева, 2003-2011).

Установлено, что у детей в промышленных регионах с преимущественным размещением металлургических и машиностроительных производств, являющихся основными источниками загрязнения объектов среды обитания (атмосферного воздуха и водных объектов) металлами, регистрируются элементы напряжения и истощения адаптационных реакций в 63-65% случаев, дезадаптации - в 30% случаев (H.A. Агаджанян, JI.T. Сушкова, 2007; A.A. Баранов, В.Р. Кучма, 2008; А.П. Голощапов, 2012). Следствием нарушений процессов адаптации к внешнесредовому воздействию металлов может являться рост заболеваемости детского населения, в том числе болезнями органов дыхания с аллергическим компонентом, нервной системы по типу вегетативных дисфункций (Л.И. Привалова и соавт., 2003, 2007; A.A. Баранов, 2008; J1.A. Щеплягина, 2007-2009). Распространенность заболеваний по данным классам болезней у детей в зонах расположения металлургических производств в 1,2-1,5 раза выше, чем в среднем по России (A.A. Акатова, 2010; Е.В. Коськина, 2012).

Основными звеньями механизма нарушения компенсаторно-приспособительных реакций, обуславливающих адаптацию организма к факторам внешней среды, является истощение ресурсов антиоксидантной защиты в результате избыточного образования кислородных метаболитов, нарушение функции Т-лимфоцитов и продукции антител, гиперактивация симпатических отделов вегетативной нервной системы, что в значительной степени проявляется при воздействии марганца, никеля, хрома, обладающих иммунотокси-ческим, цитотоксическим, сенсибилизирующим эффектами действия (В.А. Черешнев, 2006-2010; М.С. Авдеева, 2009; И.С. Гущин, 2005; Т.В. Юдина, 2006-2010).

Вопросы количественной оценки адаптационных реакций у детей при внешнесредовом поступлении металлов представлены в исследованиях Ю.Г. Вельтищева, 2007; Н.П. Сетко и соавт. 2005-2011; О.Ю. Катульской, 2008; Р. Kakkar с соавт., 2005; Т. Biala, 2012.

Вместе с тем, недостаточно изучены особенности внешнесредовой экспозиции металлов, детально не исследованы причинно-следственные связи для обоснования маркерных показателей воздействия и эффекта при комплексном поступлении марганца, никеля, хрома. Особую актуальность приобретают вопросы обоснования недействующих уровней содержания металлов в крови детей в условиях устойчивой внешнесредовой экспозиции для задач

повышения эффективности планирования надзорных мероприятий, проведения санитарно-эпидеми-ологических экспертиз и расследований по установлению причинно-следственных связей между факторами среды обитания и здоровьем населения.

Вопросы оценки нарушений адаптационно-приспособительных реакций у детей при внешнесредовом воздействии металлов приобретают особую значимость в условиях Пермского края, где машиностроение и металлургия относятся к ключевым отраслям промышленности. В зонах размещения профильных производств стабильно отмечается неудовлетворительное качество атмосферного воздуха и питьевой воды источников централизованного водоснабжения, формирующее опасность развития дезадаптации, что может вызвать рост заболеваемости детского населения (М.А.Землянова, О.В.Долгих, 2010-2012; О.Ю. Устинова, 2010-2012).

Вышеизложенное послужило основанием для постановки цели и задач настоящего исследования.

Цель исследования: Гигиеническая оценка внешнесредового воздействия марганца, никеля хрома на процессы адаптации у детей.

Задачи исследования:

1. Выполнить количественную оценку хронической экспозиции марганца, никеля, хрома при поступлении с атмосферным воздухом и питьевой водой на территориях исследования, установить экспонируемую субпопуляцию и приоритетный путь поступления.

2. Обосновать маркеры экспозиции марганца, никеля, хрома и дать их количественные характеристики при хроническом комплексном поступлении в организм детей.

3. Обосновать маркеры неканцерогенных эффектов металлов по стадиям нарушения адаптации на основании оценки причинно-следственных связей на молекулярном, клеточном и системном уровнях.

4. Установить реперные концентрации марганца, никеля, хрома в крови детей как критерии гигиенической безопасности.

5. Разработать рекомендации по санитарно-гигиеническим и профилактическим мероприятиям, направленным на предупреждение и устранение вредного воздействия металлов.

Научная новизна

• на основе параметризованных математических моделей, отражающих зависимость «экспозиция - маркер экспозиции», показано, что маркерами внешнесредовой экспозиции марганца, никеля, хрома являются их концентрации в крови, превышающие референтные уровни в 1,8-10,0 раз;

• обоснованы маркеры неканцерогенных эффектов, характеризующие структурный уровень и степень выраженности нарушения процесса адаптации: стадия тренировки - по-

вышение ^Е общего, гидроперекиси липидов (молекулярный уровень); стадия напряжения -снижение цАМФ, СиМп-СОД, повышение ^Е специфического к металлам, МДА (молекулярный уровень), эозинофилов и базофилов (клеточный уровень), повышение показателя симпатического тонуса (системный уровень); стадия истощения - повышение кортизола и АКТГ, снижение АОА, ^А секреторного (молекулярный уровень), снижение С04*-лимфоцитов и фагоцитарного числа (клеточный уровень), снижение показателя симпатического тонуса и показателей энерготрофной активности, повышение показателей парасимпатического тонуса (системный уровень);

• научно обоснованы методические подходы к установлению реперных концентраций токсичных веществ в крови детей и определены параметры для марганца, никеля, хрома как критериев гигиенической безопасности в условиях хронической экспозиции;

• обоснованы принципы санитарно-гигиенических и медико-профилактических мероприятий, направленных на предупреждение и устранение вредного воздействия металлов на процессы адаптации у детей.

Практическая значимость работы.

Результаты выполненных исследований использованы при реализации программных и подготовке информационных документов:

- Городской целевой программы «Комплексная экологическая программа г. Перми на 2008-2010 гг.», раздел «Оценка и управление рисками для здоровья населения г. Перми при негативном воздействии окружающей среды» (решение Пермской городской Думы от 27.11.2007 №285);

- Экспертных заключений «Санитарно-гигиеническая оценка воздействия факторов среды обитания на здоровье детского населения Чусовского городского поселения» (Предписание Управления Роспотребнадзора по Пермскому краю № 262 от 15.02.2011; № 206 от 07.02.2012).

- информационно-аналитического обзора «Перспективные неинвазивные способы оценки энерготрофных функций и регуляторных систем организма в условиях воздействия факторов производственной и окружающей среды» (утв. Ученым советом ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана 10.12.2010 г., протокол № 7);

При разработке научно-методических документов и гигиенических нормативов содержания металлов в биологических средах:

- методических указаний «Установление предельно допустимых концентраций (ПДК) тяжелых металлов в крови детей по критериям риска для здоровья при многосредовой экспозиции» (находятся на экспертизе в Лабораторном совете Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека);

- предельно допустимых концентраций марганца, никеля, хрома в крови детей при внешнеередовой экспозиции находятся на экспертизе в Лабораторном совете Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека).

С участием автора разработан способ ранней диагностики нарушений адаптации у детей в условиях воздействия вредных химических факторов среды обитания (Патент на изобретение РФ № 2419795 от 08.12.2009); способ определения токсического действия марганца на организм детей, проживающих в условиях техногенной нагрузки среды обитания (Патент на изобретение РФ № 2437095 от 07.06.2010).

Результаты проведенных научных исследований используются Управлением Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Пермскому краю при планировании контрольно-надзорной деятельности, при организации системы социально-гигиенического мониторинга и проведении санитарно-эпидемиологических исследований и экспертиз по установлению причинно-следственных связей между факторами среды обитания и здоровьем населения в гг. Чусовом, Перми (акт внедрения от 27.06.2012 г.); Управлением по охране окружающей среды Министерства природных ресурсов Пермского края при разработке и внедрении в практику природоохранных мероприятий на экологически неблагополучных территориях Пермского края (акт внедрения от 11.09.2012 г.); ФБУН «ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» при разработке и реализации программ по оказанию специализированной медицинской помощи детям, проживающим на территориях с повышенным техногенным воздействием (акт внедрения от 11.05.2012 г.). Материалы исследований используются в учебном процессе при преподавании дисциплины «Общая гигиена» на медико-профилактическом факультете ГБОУ ВПО «Пермская государственная медицинская академия имени академика Е.А. Вагнера» Минздрава России (акт внедрения от 17.09.2012 г.); при преподавании дисциплин «Экология человека», «Оценка последствий воздействия техногенной среды на человека», «Окружающая среда и здоровье», «Профилактика последствий техногенных воздействий на человека» на биологическом факультете Пермского государственного национального исследовательского университета (акт внедрения от 04.12.2012 г.).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Повышенные уровни содержания в крови марганца, никеля, хрома, обусловленные внешнеередовой комплексной экспозицией, являются маркерами этой экспозиции.

2. Маркерами неканцерогенных эффектов являются: на стадии тренировки процесса адаптации изменение показателей общей сенсибилизации и окислительного метаболизма, на стадии напряжения - показателей специфической сенсибилизации, антиоксидантной защиты,

нейрогуморальной регуляции, симпатического тонуса, на стадии истощения - показателей клеточного и гуморального иммунитета, парасимпатического тонуса, энерготрофной активности.

3. Принципиальные основы предупреждения и устранения вредного воздействия металлов на процессы адаптации у детей должны базироваться на взаимосвязанных мероприятиях санитарно-гигиенического (экспертизы, расследования, надзор) и медико-профилактического профиля (индивидуальная, групповая профилактика).

Апробация материалов диссертации. Диссертация апробирована на заседании Ученого совета ФБУН «ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» 22 ноября 2012 г.

Результаты исследования доложены и обсуждены на XIV Международной экологической студенческой конференции «Экология России и сопредельных территорий. Проблемы изучения и состояния биосистем, методы биоэкологических исследований» (Новосибирск, 2009), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Научные основы и медико-профилактические технологии обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения» (Пермь, 2009), научно-практической конференции с международным участием «Гигиенические и медико-профилактические технологии управления рисками здоровью населения в промышленно развитых регионах» (Пермь, 2010, 2011), «Современные технологии обеспечения биологической безопасности» (Оболенск, 2010, 2011), Юбилейной научно-практической конференции, посвященной 120-летию основания ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» (Москва, 2011).

Личный вклад автора. При планировании, организации и проведении исследований по всем разделам работы доля личного участия составила 80%. Анализ фактического материала и обобщение результатов полностью проведены автором работы.

Публикации. По результатам исследования опубликовано 22 печатных работы, в том числе 6 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Работа изложена на 206 страницах машинописного текста, содержит 24 таблицы, 22 рисунка. Состоит из введения, аналитического обзора литературы, главы материалов и методов, 4 глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, библиографического указателя, включающего 171 отечественных и 90 зарубежных источников, 4 приложения.

ОБЪЕКТЫ, ОБЪЕМ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Работа выполнена в рамках отраслевой научно-исследовательской программы «Гигиеническая безопасность России: проблемы и пути обеспечения (2006-2010 гг.)» и «Гигиеническое обоснование минимизации рисков для здоровья населения России» (2011-2015 гг.).

Объектами исследования являлись источники металлургического и машиностроительного производств в Пермском крае, загрязняющие среду обитания металлами; качество атмосферного воздуха и воды разводящей сети централизованных источников хозяйственно-питьевого водоснабжения; состояние процессов адаптации у детей в возрасте 3-7 лет, проживающих в зонах экспозиции металлами и в условиях отсутствия экспозиции металлами.

Предметом исследований являлись причинно-следственные связи и зависимости, возникающие при внешнесредовом воздействии металлов, обладающих иммунотоксическим, цитотоксическим, сенсибилизирующим эффектами, на процессы адаптации у детей.

Материалы, методы и объем исследования. Применялись санитарно-гигиенические, эпидемиологические и статистические методы, в том числе оценка риска неканцерогенных эффектов, методы математического моделирования причинно-следственных связей. Комплексная оценка состояния процессов адаптации у детей включала методы углубленного обследования. Основные направления, объекты и объем исследований представлены в табл. 1.

Гигиеническая оценка качества атмосферного воздуха, питьевой воды (по 3 металлам -Мп, №, Сг) на территориях исследования за период 2008-2011 гг. выполнена по материалам мониторинговых наблюдений Управления Роспотребнадзора по Пермскому краю, ГУ «Пермский ЦГМС» по данным натурных исследований ФБУН «ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», выполненных согласно РД 52.04.186-89 «Руководство по контролю загрязнения атмосферы» за период 20092011 гг. Информация обобщена в соответствии с ГН 2.1.6.1338-03, СанПиН 2.1.4.1074-01.

Пространственно-временное моделирование распространения химических веществ в атмосферном воздухе от изучаемых производственных объектов при длительном загрязнении атмосферы выбросами выполнено с использованием программы УПРЗА «Эколог 3,0», «Эколог-средние», реализующей методику ОНД-86. Уточнение данных по качеству атмосферного воздуха проведено методом сопряжения и аппроксимации модельных и натурных данных. Полученные поля концентраций металлов, верифицированные данными натурных наблюдений позволили выделить по 3 зоны экспозиции каждого металла на исследуемых территориях (зоны 1, 4, 7 - до 0,5 ПДКс.с., зоны 2, 5, 8 - 0,5-1,0 ПДКс.с., зоны 3, 6, 9 >1 ПДКс.с). Оценка риска неканцерогенных эффектов выполнена в зонах экспозиции по коэффициенту опасности с расчетом средней суточной дозы хронической экспозиции при различных воздействующих средах в соответствии с «Руководством по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих среду обитания» Р.2.1.10.1920-04.

Таблица 1 - Объекты, материалы, методы и объем исследований

Объекты и материалы Методы анализа Объем исследований

Стационарные источники выбросов в атмосферный воздух на территориях Пермского края с размещением объектов металлургического и машиностроительного производств, масса выбросов по базам данных Минприродных ресурсов и госинспекции по экологии и природопользованию ПК - 2ТП-воздух (106 источников выбросов); ГУ «Пермский ЦГМС» - формы «ТЗА». Качество атмосферного воздуха, питьевой воды па данным Управления Роспотребнадзора по ПК -протоколы лабораторных испытаний проб атмосферного воздуха, питьевой воды; по результатам натурных замеров ФБУН «ФНЦ МПТ УРЗН» Санитарно-гигиеническая оценка и визуализация методами пространственно-временного анализа в среде ГНС АКСС15. Математическое моделирование распространения вредных веществ в атмосферном воздухе; методика ОНД-86 с использованием программы УПРЗА «Эколог», «Эколог - средние». Инструментальные исследования: газовая и высокоэффективная жидкостная хроматография Гигиеническая оценка на соответствие отечественным и международным критериям. Расчет суммарной суточной дозы и коэффициентов опасности (НО) для 3 веществ при различных путях поступления и уровнях хронической экспозиции 2 территории исследования: 1 - с размещением объекта металлургического производства, 2 - объекта машиностроительного производства; 1 территория контроля -без размещения объектов изучаемых производств. 9 информ. баз данных; 12 моделей распространения загрязнений в атмосфере; 18 коэффициентов опасности, 18 средних и 9 суммарных суточных доз, усредненных на годовую экспозицию.

Уровень и динамика распространенности заболеваний у детей по данным Пермского краевого медицинского информационно-аналитического центра - форма 12-здрав.; обращаемость за медицинской помощью за 2 года по данным Пермского краевого ФОМС. Эпидемиологический анализ с расчетом отношения рисков. Прогнозирование заболеваемости построением трендовой модели с динамическим экспоненциальным сглаживанием. Обращаемость за медицинской помощью 12650 детей из зон экспозиции, 1560 детей -вне экспозиции металлов. 6 показателей КЯ, 8 прогнозных моделей заболеваемости. Всего 5736 ед. инф.

9 групп наблюдения - 720 детей 37 лет из 3-х зон экспозиции марганца, никеля, хрома (по 80 человек в группе), 1 группа контроля - 150 детей, проживающих на территории с отсутствием экспозиции Анкетирование родителей (15 вопросов), Клиническое обследование (по 20 параметров), функциональное обследование - КИГ с оценкой медленных колебаний гемодинамики по вариабельности ритма сердца с нагрузочными пробами (11 параметров) 870 карт клинического обследования; 870 протоколов КИГ, включающих параметры волнового спектра. 870 анкет опросников Всего 15429 ед. инф.

Биосреды: кровь Химико-аналитические методы -атомно-абсорбционный анализ - 3 металла. Математические моделирование зависимости «экспозиция -маркер экспозиции» при различных уровнях экспозиции 2610 элементоопределе-ний; 3 достоверных математических моделей.

Биосреды: сыворотка крови, плазма крови, слюна Биохимические (35 показателей), иммунологические (8 показателей), гематологические (20 показателей) методы Всего 59160 исследований по 63 показателям

Маркеры экспозиции (концентрации металлов в крови). Маркеры неканцерогенных эффектов (иммунологические, биохимические, гематологические показатели). Реперные концентрации Математическое моделирование зависимостей. Линейный и нелинейный регрессионный анализ с расчетом отношения шансов, с оценкой достоверности моделей по критериям Фишера, Стьюдента 149 достоверных моделей. 3 реперных концентрации Всего 2670 ед. информации.

Эпидемиологическая оценка заболеваемости детей выполнена по деперсонифициро-ванным данным ФОМС, которые через адресный реестр были оперативно связаны с векторной картографической основой, выполненной в среде ГИС ARCGIS, версия 9.3. Использовали метод сплошной выборки обращений детей 3-7 лет, постоянно проживающих в зонах экспозиции и на территории сравнения с расчетом отношения рисков. Анализ распространенности заболеваний у детского населения исследуемых территорий выполнен по данным государственной статистической отчетности за 10-летний период (2000-2011 гг.). Прогнозирование заболеваемости выполнено построением трендовой модели с динамическим экспоненциальным сглаживанием (Е.М. Четыркин, 1977).

Углубленным обследованием охвачено 720 детей в возрасте 3-7 лет (девочки - 51%, мальчики - 49% от общего числа детей), проживающих и посещающих не менее 1 года детские организованные учреждения, расположенные в селитебной застройке в зонах экспозиции (в зоне 1, 4, 7 - на расстоянии 0,7-2,4 км к северу и к востоку от изучаемых источников воздействия; в зоне 2, 5, 8 - 0,5-1,2 км; в зоне 3, 6, 9 - 0,5-0,7 км) (9 групп наблюдения), и 150 детей 3-7 лет, проживающих на территории с отсутствием экспозиции металлов (группа контроля). Дети, включенные в выборки, относились к I-II группам здоровья. Обследование выполнено в период 2009-2011гт. с соблюдением этических норм, изложенных в Хельсинкской декларации 1975 года с дополнениями 1983 года.

Стадию адаптации устанавливали по базовому критерию активности симпатического и парасимпатического тонуса вегетативной нервной системы (P.M. Баевский, 1980) методом стандартной кардиоинтервалографии с помощью программно-аппаратного кардиоинтервало-графа «Нейро-МВН-Нейро-Софт» с исследованием медленных колебаний гемодинамики по вариабельности ритма сердца с нагрузочными пробами (А.Н. Флейшман, 1999). Оценка волнового спектра включала: показатель симпатического (LF волн) и парасимпатического тонуса (HF волн), энерготрофного влияния (VLF волн); расчет вагосимпатического индекса, показатель подобия и различия волн (DFA, энтропия), суммарной мощности регуляторных воздействий по спектральной плотности мощности.

Иммунологические, гематологические, биохимические показатели исследованы унифицированными методами (В.В.Меньшиков, 2003, B.C. Камышников, 2004; В.А. Ткачук, 2008; Mancini et al., 1965 и др.). Для уточнения стадий адаптации (по Л.Х. Гаркави, 1996), их детальной характеристики с учетом токсикологического профиля изучаемых металлов (И.И. Балаболкин, 2001; J. Middlebrooks, 2008; D. Christiani, 2011 и др.) выполнена оценка неспецифической и специфической сенсибилизации по содержанию IgE общего и IgE специфических к марганцу, никелю, хрому в сыворотке крови (Патент на изобретение РФ № 2185626 от 20.07.2002). Оценка клеточного иммунитета выполнена по показателям субпо-

пуляций СГ)4+-лимфоцитов, фагоцитарной активности нейтрофилов крови; гуморального иммунитета - по содержанию ^С, 1§А в сыворотке крови, 1сА секреторного в слюне1, базо-филов, эозинофилов в цельной крови. Оценка нейрогуморальной регуляции выполнена по активности ц-АМФ, ц-ГМФ, кортизола, АКТГ в сыворотке крови. Активность окислительного метаболизма оценена по содержанию МДА в плазме крови и гидроперекисей липидов в сыворотке крови; антиоксидантной защиты - по показателю общей АОА плазмы крови, активности Си/7п-С0Д в сыворотке крови.

Химико-аналитические исследования содержания в крови никеля, хрома, марганца выполнено методом атомно-абсорбционного анализа в соответствии с МУК 4.1.777-99, МУК 4.1.2106-062. В качестве критериев оценки содержания металлов в крови использованы референтные уровни (Н. Тиц, 2003). Сравнение групп по количественным признакам проводили с использованием двухвыборочного критерия Стьюдента.

Обоснование маркеров экспозиции металлов выполнено на основании установленных достоверных связей концентрации металлов в крови с экспозицией. Значимые связи описывали с помощью модели нелинейной логистической регрессии (Е.М. Четыркин, 1977). Оценка параметров моделей выполнена с использованием пакета прикладных программ 81аи51юа 6.0 и специальных программных продуктов, сопряженных с приложениями МЯ-ОГПсс.

Обоснование маркеров неканцерогенных эффектов выполнено по расчету показателя отношения шансов (ОЯ), характеризующего связь концентрации металлов в крови с показателями ответных реакций у детей. Наличие связи оценивали по критерию ОН>1 (Р. Флетчер, 1998). Установление реперных (недействующих) концентраций металлов в крови выполнено моделированием зависимости «отношение шансов - маркер экспозиции» методом построения регрессионной модели с оценкой адекватности модели по критерию Фишера с 95% уровнем достоверности и коэффициенту детерминации (С. Гланц, 1998). В качестве реперно-го уровня металла в крови принимали верхнюю 95%-ю доверительную границу полученной модели исходя из условия 01{=1 (признак наличия связи «концентрация металла в крови -маркер эффекта»)3.

1 Исследования выполнены в отделе иммунобиологических методов диагностики (зав. отделом, д.м.н. О.В. Долгих).

" Исследования выполнены в отделе химико-аналитических методов исследования (зав. отделом, д.б.н. Т.С. Уланова).

3 Исследования выполнены в отделе математического моделирования систем и процессов (зав. отделом к.т.н. Д.А. Кирьянов).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Количественная характеристика хронической экспозиции марганца, никеля, хрома при внешнесредовом поступлении.

Исследуемые территории характеризуются размещением промышленного объекта металлургического профиля с полным технологическим циклом выпуска чугуна и металла, металлопродукции для машино- и судостроения и размещением объекта машиностроительного профиля, осуществляющего изготовление наукоемкой авиационной и моторостроительной продукции с применением в технологической цепочке литейных, гальванических, механосборочных операций. Процессы производства и переработки металлов обеспечивают стабильное поступление ряда металлов - марганца, никеля, хрома (до 14 тонн/год или до 0,8 грамм в секунду) от 106 источников в виде газо-аэрозольных смесей, пылевых частиц в среду обитания.

Оценка качества атмосферного воздуха в жилой застройке территорий исследования по данным мониторинговых наблюдений и натурных замеров свидетельствует о том, что средняя суточная концентрация марганца, никеля, хрома в течение последних 3 лет составляла: в зонах 1, 4, 7 - 0,2-0,4 ПДКс.с., в зонах 2, 5, 8 - 0,7-1,1 ПДКс.с., в зонах 3, 6, 9 - 1,1-2,2 ПДКс.с. (рис. 1, 2). В атмосферном воздухе контрольной территории средняя суточная концентрация металлов за аналогичный период составила 0,02-0,07 ПДКс.с.

Рисунок 1 - Зоны экспозиции марганца и его Рисунок 2 - Зоны экспозиции никеля и его соединений на территории с размещением соединений на территории с размещением объекта металлургического производства объекта машиностроительного производства

Экспонируемой субпопуляцией является около 140 тыс. населения, в том числе 12 тыс. детей в возрасте от 0 до 14 лет. При этом в зонах экспозиции 1, 4, 7 проживает около 2 тыс. детей, в зонах 2, 5, 8 - 4 тыс. детей, в зонах 3, 6, 9 - 6 тыс. детей.

Нейтрализованное хозяйственно-питьевое водоснабжение населения исследуемых территорий обеспечивается из поверхностных водных источников (река Чусовая). По результатам

мониторинговых наблюдений качество воды водоисточников не отвечает гигиеническим требованиям, предъявляемым к водным объектам хозяйственно-питьевого и санитарно-бытового водопользования. По данным Управления Роспотребнадзора по Пермскому краю в 2009-2010 гг. зарегистрировано превышение гигиенических нормативов по марганцу до 5-7ПДК, уровень хрома достигал 0,5ПДК. В воде, прошедшей предварительную подготовку и поступающей в разводящую сеть, отмечались превышения нормативов по марганцу в 5,9% проб до 2,2 ПДК при стабильном присутствии в концентрациях 0,1-0,3 ПДК, регистрировалось наличие никеля в концентрациях до 0,2 ПДК, хрома до 0,04 ПДК. Анализ качества питьевой воды разводящей сети контрольной территории выявил наличие исследуемых металлов на уровне 0,01-0,05 ПДК.

Оценка экспозиции на исследуемых территориях показала, что изучаемые металлы поступают в организм одновременно с атмосферным воздухом и питьевой водой (табл. 2). При этом суммарная суточная доза при хроническом воздействии складывается из дозы металла, поступающего преимущественно ингаляционным путем (долевой вклад составляет 90,0-95,8%).

Таблица 2 - Суммарная средняя суточная доза, усредненная на годовую экспозицию, и коэффициенты опасности (НО) хронической экспозиции металлов для здоровья детей

Фактор экспозиции Зоны экспозиции Атмосферный воздух Питьевая вода Суммарная средняя суточная доза, мг/ (кгдень)

Средняя суточная концентрация, мг/м3 (М±ш) Доли ПДК,«, Средняя суточная доза, мг/ (кгдень) НО Концентрация среднегодовая, мг/дм3 (М±ш) Доли ПДК Средняя суточная доза, мг/ (кгдень) но

Марганец 1 0,0004±0,00001 0,4 3,9-10ч 8,0 0,01 ±0,002 0,1 5,5-10"5 0,0004 0,0004

2 0,0011 ±0,0003 1,1 9,0'10ч 22,0 0,02+0,003 0,2 1,1-Ю"4 0,0007 0,001

3 0,0022±0,0006 2,2 1,8-Ю"3 44,0 0,03±0,002 0,3 2,0-10"4 0,001 0,002

Никель 4 0,0004+0,0001 0,4 3,7-Ю"4 8,0 0,01 ±0,003 0,1 5,5-Ю"5 0,003 0,0004

5 0,0008±0,00002 0,8 7,4-10"4 16,0 0,01 ±0,002 0,1 5,5-10"5 0,003 0,0008

6 0,0011 ±0,0003 1,1 1,0'10"3 22,0 0,02±0,004 0,2 1,1-Ю"4 0,006 0,0011

Хром 7 0,0003±0,0002 0,2 2,5-10'5 3,0 0,001 ±0,0002 0,02 5,5-10"6 0,002 0,00003

8 0,0010±0,0003 0,7 1,2-10ч 10,0 0,002±0,0004 0,04 1,1105 0,004 0,00013

9 0,002±0,0001 1,2 2,3-10" 20,0 0,002±0,0004 0,04 1,1-Ю"5 0,004 0,00024

По результатам оценки риска для здоровья показано, что для детского населения в зонах экспозиции среднегодовые концентрации марганца и никеля при аэрогенном воздействии формируют неприемлемый риск в отношении органов дыхания, центральной и вегетативной нервной системы (НО = 8-44 при допустимом уровне < 1,0); хрома - в отношении органов дыхания (НО = 3-20). Коэффициенты опасности при пероральном поступлении металлов с питьевой водой не превышают референтный уровень (ЯГО). Приоритетной средой воздействия является атмосферный воздух, ведущий путь поступления в организм - ингаля-

ционный. На территории сравнения коэффициенты опасности не превышают допустимый уровень.

Результаты исследования обращаемости за медицинской помощью (данные фонда обязательного медицинского страхования за 2009-2010 гг.), подтвердили: у детей, проживающих в зонах экспозиции, вероятность заболеть болезнями органов дыхания (на примере бронхиальной астмы) в 2,5-8,1 раза выше, чем на территории сравнения (табл. 3). Вероятность дополнительной заболеваемости бронхиальной астмой у детей данной возрастной категории составила 75 случаев на 1000 детей.

Таблица 3 - Концентрация металлов в крови детей исследуемых групп

Металл Группа исследования в зонах экспозиции Концентрация (М±ш), мг/дм3 Референтный предел (RL), мг/дм3 Доли RL Достоверность различий (р<0,05)

с группой контроля с референтным пределом

Марганец Группа контроля 0,010±0,002 0,011 ±0,002 0,9 - 0,065

Группа наблюдения 1 0,020±0,04 1,8 0,002 0,001

2 0,042±0,00б 3,8 0,001 0,0001

3 0,059±0,008 5,4 0,0001 0,0001

Никель Группа конт1 золя 0,021+0,009 0,028±0,004 0,7 - 0,085

Группа наблюдения 4 0,109±0,021 3,9 0,0001 0,002

5 0,210±0,042 7,5 0,0001 0,001

6 0,281 ±0,036 10,0 0,0001 0,0001

Хром Группа конт1 эоля 0,006±0,001 0,008±0,002 0,8 - 0,745

Группа наблюдения 7 0,015±0,003 1,9 0,002 0,003

8 0,026+0,004 3,3 0,001 0,002

9 0,038+0,009 4,8 0,001 0,0001

Анализ уровня и динамики заболеваемости по данным государственной статотчетности подтверждают реализацию опасности на популяционном уровне. Распространенность бронхиальной астмы у детей исследуемых территорий за последние 10 лет увеличилась практически в 1,5 раза и стабильно превышала в 1,9-2,7 раза аналогичный показатель у детей территории сравнения. Прогнозируется увеличение распространенности бронхиальной астмы на 12% в год.

Таким образом, проведенная комплексная гигиеническая оценка показала, что детское население исследуемых территорий находится в условиях преимущественно аэрогенной экспозиции марганца, никеля, хрома, обуславливающей риск и его реализацию в виде заболеваний органов дыхания и нервной системы, что является результатом срыва процесса адаптации, проявляющимся в форме болезни.

Обоснование маркеров экспозиции марганца, никеля, хрома при хроническом комплексном поступлении в организм детей.

Углубленными исследованиями показано, что у детей групп наблюдения выявлены существенные различия содержания металлов в крови с показателями контрольной группы и референтными пределами (1ЧЬ). Установлено достоверное превышение средней концентрации в крови марганца на уровне 1,8-5,4 КЦ никеля - 3,9-10,0 КЦ хрома - 1,9-4,8 ЯЬ (р=0,0001-0,003) (табл. 3). Среднее содержание концентрации металлов в крови детей групп наблюдения превышала показатели в контрольной группе в 2,0-13,0 раза (р=0,0001-0,002).

Выявление и оценка параметров зависимости «суммарная средняя суточная доза поступления металла при хронической экспозиции - концентрация металла в крови» позволили получить адекватные модели (Б>3,96, р<0,05) зависимости между средней суточной концентрацией марганца, никеля и хрома в крови от суммарной средней суточной дозы при ингаляционном и пероральном поступлении в организм (в диапазоне исследованных концентраций за одинаковый период наблюдений) (Р=2055,12-=-2720,18, К2=0,64^0,76, р=0,0001) (рис. 3,4).

0,0432 У у + ^0.7569-7982,3х

i О 1 1 i

1 «1 , J 1

' Л * i" г; ------

: !. • : lia

----

. » _______ L—-

* 1 ---г--- ----

0,001 0.0015 0,002 0,0025

Доза, иг/(кг'сутJ

Рисунок 3 - Зависимость концентрации марганца в крови детей от суммарной дозы марганца при хронической комплексной экспозиции на территории с размещением металлургического производства

о 0,00005 0,0001 0,00015 0,0002 0,00025 0,0003 0,00035 0,0004 Доза, мг/(яг 'сут)

Рисунок 4 - Зависимость концентрации хрома в крови детей от суммарной дозы хрома при хронической комплексной экспозиции на территории с размещением машиностроительного производства

На основании полученных достоверных зависимостей концентрации металлов в крови, превышающие для марганца 0,017 мг/дм3 (1,5 КЬ), никеля - 0,10 мг/дм3 (3,6 ИЬ) и хрома -0,012 (1,5 КЬ), обоснованы в качестве маркеров хронической внешнесредовой экспозиции.

Обоснование маркеров неканцерогенных эффектов у детей (по стадиям процесса адаптации) при хронической экспозиции металлов.

Результаты углубленного исследования состояния процесса адаптации позволили разделить всех детей на 4 группы (по стадиям адаптации), которые достоверно отличались по совокупности количественных показателей молекулярно-клеточного и системного уровня,

характеризующих состояние сенсибилизации, окислительного метаболизма и антиоксидант-ной защиты, клеточного и гуморального иммунитета, нейрогуморальной регуляции вегетативной нервной системы. Спектр и выраженность отклонений показателей отражали стадию адаптации. На основании расчета показателя отношения шансов обоснованы маркеры неканцерогенных эффектов по стадиям адаптации.

У детей с эффективной адаптацией концентрация в крови марганца составила 0,009-0,013 мг/дм3, никеля - 0,03-0,06 мг/дм3, хрома - 0,005-0,008 мг/дм3. Иммунологические и биохимические показатели в среднем не имели достоверных различий от показателей контрольной группы.

У детей с состоянием процесса адаптации на стадии тренировки концентрация в крови марганца составила 0,016-0,024 мг/дм3, никеля - 0,09-0,13 мг/дм3, хрома - 0,012-0,018 мг/дм3. Отмечается повышение неспецифической чувствительности организма - ^Е общий в сыворотке крови (103,2±15,6 МЕ/см3) в 1,3 раза выше показателя в контрольной группе (р=0,0001). Отношение шансов для марганца в крови составило 1,24, никеля - 1,47, хрома -1,4. Установлена начальная активация процесса метаболического окисления - уровень гидроперекисей липидов в сыворотке крови (362,11±8,6 мкмоль/дм3) в 1,2 раза выше показателя у детей контрольной группы (р=0,02, ОЯм„=1,24; ОЯ№=1,27; ОЯСг=1,32). Маркерами эффектов являются: повышение ^Е общего, гидроперекисей липидов в сыворотке крови (молекулярный уровень) (рис. 5).

У детей со стадией напряжения процесса адаптации концентрация в крови марганца составила 0,036-0,048 мг/дм3, никеля - 0,168-0,252 мг/дм3, хрома - 0,020-0,029 мг/дм3. Зарегистрировано нарастание сенсибилизации с формированием специфической антигенной стимуляции: 1§Е специфический к марганцу (1,9±0,08 у.е., ОЯ=1,82, р=0,002), к никелю (2,2±0,08 у.е.; 01*=1,75, р=0,002) и к хрому в сыворотке крови (1,44±0,08 у.е.; ОЯ=1,51, р=0,001) в 1,2 раза выше относительно показателей в контрольной группе. Выявлено изменение активности внутриклеточных регуляторных посредников. Активность ц-АМФ в сыворотке крови (5,5±0,11 мкмоль/дм3) в 1,4 раза ниже относительно показателя контрольной группы (р=0,005) и имеет связь с содержанием марганца (ОЯ=1,43) и никеля в крови (ОЯ=1,55).

Характерно развитие окислительно-антиоксидантного дисбаланса в организме. Содержание МДА в плазме крови (3,37±0,12 мкмоль/см3) в 1,3 раза выше показателя контрольной группы (ОЯм„=1,45; ОЯ№=1,54; ОЯСг= 1,69, р=0,002), активность Сийп-СОД в сыворотке кро- ви (52,02±0,92 нг/см3) в 1,4 раза ниже относительно показателя контрольной группы (ОЯСг=1,57, ОК\,= 1,65, р=0,0001).

Маркеры внешнесредовон экспозиции металлов - концентрация металлов в крови детей выше 1,5-3,6 Ш. (мг/дм )_

Стадия тренировки

Мп=0,017-0,024 N¡=0,10-0,131

* ~

Сг=0,012-0,018

Маркеры эффекта на молекулярном уровне

1еЕ общий. Гидроперекиси липидов 1£Е общий. Гидроперекиси липидов 1§Е общий. Гидроперекиси липидов 1^=0.35-0,63__._К2=0,27-0,45__ 112=0.35-0,44_

Стадия напряжения

Мп=0,036 - 0,048 N¡=0,168 - 0,252_Сг=0,020 - 0,029

Маркеры эффекта на молекулярном уровне

МДА. цАМФ. к'Ь специф. 1<2=0,63-0,71 МДА. цАМФ. СОД, 1§Е специф. R~0.45-0.56 СОД. МДА. ^Е специф. К3=0.44-0,61

+ + ♦

Маркеры эффекта на клеточном уровне

*

Эозинофилы. Базофилы. И =0.35-0,44 Эозинофилы. Базофилы. И =0.38-0.61 Эозинофилы. Базофилы. Я =0.35-0,48

Маркеры эффекта на системном уровне

II

К2=0.48-0.5б

и

К2=0.25-0.34

К2=0А5-0,51

Мп=0,051 - 0,067

Стадия истощения

№=0,257-0,317

Сг=0,030- 0,047

Маркеры эффекта на молекулярном уровне

V *

АОА. Кортизол. АКТГ АОА. Кортизол. АКТГ АОА. 1еА секреторный

112=0.66-0,68 Я2=0,54-0,60 Я =0,49-0,58

* ♦ +

Маркеры эффекта на клеточном уровне

ОМ'-лкмфоцитм, ФЧ

Я2=0.49-0.65

. С04+-лимфоциты. ФЧ 1?2=0.б 1-0.71

. С04+-лимфоциты. ФЧ И2=0.55-0,61

Маркеры эффекта на системном уровне

ЬК УЬН. НН. СПМ. Энтропия _1^=0.56-0.72_

и. У1_К Ш-'.ОЕА. Энтропия _[*2=0,68-0,75_

1.Р. УЬЕ №. К2=0.44-0.51

Общая и специфическая сенсибилизация

Дисбаланс окислительных и антиоксидантных процессов

Нарушение клеточного и гуморального иммунитета Нарушение нейрогуморальной регуляции

У

Рисунок 5 - Маркеры неканцерогенных эффектов по стадиям процесса адаптации у детей с повышенным уровнем марганца, никеля, хрома в крови

У детей со стадией истощения процесса адаптации концентрация в крови марганца составила 0,051-0,067 мг/дм3, никеля - 0,253-0,317 мг/дм3, хрома - 0,030-0,047 мг/дм3. Установлено нарушение регуляторных механизмов гуморального звена процесса адаптации. Активность кортизола (673,21+25,66 мкмоль/дм3) и активность АКТГ в сыворотке крови (31,25±2,77 мкмоль/дм3) в 1,8 раза и в 1,9 раза соответственно выше аналогичных показателей в контрольной группе (для кортизола (ЖМп=1,87; (Ж№=3,69; для АКТГ СЖМп=1,54; ОК№=3,42. р=0,005-0,033). Установлено угнетение гуморального звена иммунитета: содержание секреторного ^А в слюне (0,702±0,024 г/дм3; СЖс,=1,45), в 1,7 раза ниже показателя в контрольной группе (р=0,004). Зарегистрировано истощение ресурсов антиоксидантой защиты. Общая АОА плазмы крови 28,01±1,бЗ%; (01*м„=2,35; 01^=2,67; 01*0=3,51) в 1,5 раза ниже относительно показателя в контрольной группе (р=0,001). Установлена тенденция угнетения клеточного звена иммунитета: содержание С04+-лимфоцитов в крови (34,45±2,38%) снижено относительно показателя в контрольной группе (39,28±1,96%, р=0,04), что имеет связь с повышенным содержанием в крови марганца (ОЯМп=1,94), никеля (ОНх,=2,31) и хрома (01*0=2,55). Уровень фагоцитарного числа (0,707±0,04 у.е.) в 1,5 раза ниже показателя в контрольной группе (ОКСг=2,22, р=0,003). Установлено снижение симпатического тонуса вегетативной нервной системы по понижению показателя спектра волн и в 1,5 раза (р=0,0001) (ОКмп=3,46; ОЯ№=4,24; 01*0=2,62, р=0,0001), нарастание парасимпатического тонуса по повышению спектра волн НИ в 1,5 раза (р=0,0001) (01*м„=1,57; ОЯ№=1,71) относительно контроля. Выявлено истощение энерготрофного обеспечения адаптации: спектр волн УЫ7 снижен в 2,1 раза (01*м„=2,36; 01*№=2,54; ОЯс,=5,62, р=0,0001), СПМ - в 1,3 раза (ОЯмп=1,43; 01*№=1,37; р=0,001-0,003), показатель энтропии - в 1,4 раза (ОЯм„=2,75; 0я№=3,50; р=0,0001), показатель подобия волн (ЭРА) повышен в 1,4 раза (ОЯМп=1,75; ОК№=3,12). Маркерами эффектов являются: повышение кортизола, АКТГ, снижение ^А секреторного, АОА (молекулярный уровень), содержания СЕ>4+-лимфоцитов и фагоцитарного индекса (клеточный уровень), снижение показателя симпатического тонуса (спектра волн 1Т0, повышение показателей парасимпатического тонуса (спектра волн НИ), снижение показателей энерготрофного влияния (спектра волн У1Л% СПМ, ОРА, энтропии) (системный уровень).

Пространственный анализ распределения обследованных детей с различной стадией процесса адаптации, показал, что в зонах наибольшей экспозиции металлов (средняя суточная концентрация при хронической экспозиции> 1 ПДКс.с) наиболее часто регистрируется у детей стадия напряжения (28%) и стадия истощения (68% случаев) при 8-10% случаев в контрольной группе. В зонах наименьшей экспозиции (< 0,5 ПДКс.с.) частота регистрации данных стадий отмечается до 4 раз меньше (рис. 6).

Рисунок 6 - Структура стадий адаптации у обследованных детей

Таким образом, реализация связи «экспозиция - концентрация металла в крови - стадия адаптации - вероятность развития заболеваний» позволяет рассматривать концентрацию металлов в крови в качестве критерия гигиенической безопасности.

Обоснование реперных концентраций марганца, никеля, хрома в крови детей как гигиенических критериев безопасности.

Построение математических моделей и оценка параметров зависимости «маркер экспозиции - отношение шансов изменения показателя ответных реакций» позволило установить достоверные связи (р<0,05) концентрации марганца, никеля, хрома в крови детей с показателями отношения шансов для маркеров неканцерогенных эффектов. На основе анализа более 60 достоверных экспоненциальных зависимостей (1^=0,27-0,75) установлены реперные концентрации в сыворотке крови для марганца 0,015 мг/дм3, никеля - 0,08 мг/дм3, хрома -0,01 мг/дм3 по критерию повышения ^Е общего. При соблюдении реперных концентраций металлов в крови уровень сенсибилизации по ^Е специфическому к марганцу, никелю и хрому будет соответствовать физиологической норме (0 - 1,81 МЕ/ см3).

Обоснование рекомендаций по санитарно-гигиеническим и профилактическим мероприятиям, направленным на предупреждение и устранение вредного воздействия металлов на процессы адаптации у детей.

Полученные результаты гигиенической оценки внешнесредового воздействия металлов на процессы адаптации обосновывают принципиальные основы предупреждения и устранения вредного воздействия факторов риска, которые должны базироваться на взаимосвязанных мероприятиях санитарно-гигиенического и медико-профилактического профиля.

Обосновано, что на территориях с размещением металлургических и машиностроительных производств надзорные мероприятия, в первую очередь, должны быть направлены на объекты, являющиеся источниками поступления марганца, никеля, хрома в объекты среды обитания. При контроле качества атмосферного воздуха целесообразно учитывать ре-

19

зультаты оценки риска здоровью детского населения, обусловленного ингаляционным поступлением металлов, в том числе в границах санитарно-защитных зон. При санитарно-эпидемиологических расследованиях особое внимание необходимо уделять ситуациям, связанным с неудовлетворительным качеством атмосферного воздуха, обусловленного металлами и увеличением уровня заболеваемости детского населения вследствие срыва процессов адаптации. Гигиеническая экспертиза по установлению причинно-следственных связей между факторами среды обитания и здоровьем населения должна учитывать ситуации, связанные с жалобами населения на неудовлетворительное качество атмосферного воздуха, обусловленного факторами риска.

Обоснованы принципы построения профилактических технологий нарушения процессов адаптации у детей в зонах размещения металлургического и машиностроительного производств, которые должны быть направлены на предупреждение и устранение вредного воздействия металлов, и учитывать стадию адаптационного процесса:

• на стадии тренировки адаптации:

1) снижение уровня избыточного содержания металлов в крови мерами элиминацион-ного воздействия и активации ферментов, обеспечивающих конъюгацию и выведение металлов из организма;

2) снижение неспецифической сенсибилизации мерами элиминации;

3) мембранопротективное действие алиментарным восполнением структурных компонентов мембран клеток;

4) восстановление митохондриальных функций по утилизации кислородных метаболитов и профилактика снижения энерготрофного обеспечения;

• на стадии напряжения адаптации дополнительно предусматривается:

1) снижение повышенной чувствительности иммунокомпетентных клеток к первично секретированному ^Е за счет стабилизации мембран;

2) восстановление физиологического уровня антиоксидатной функции препаратами, обладающими антигипоксантным действием и повышающими активность ферментов анти-оксидантной защиты;

3) нормализация соотношения симпатического и парасимпатического тонуса вегетативной нервной системы препаратами, восстанавливающими баланс возбуждающих и тормозящих аминокислот в условиях избыточного окислительного метаболизма;

• на стадии истощения адаптации дополнительно необходимо:

1) восстановление уровня энерготрофного обеспечения адаптации препаратами, повышающими эффективность окислительного фосфорилирования на клеточном уровне.

2) восстановление симпато-адреналовой активности вегетативной нервной системы и повышение неспецифической резистентности организма применением адаптогенов.

Реализация предлагаемых технологий позволит снизить количество дополнительных случаев нарушения процессов адаптации у детей и профилактировать развитие заболеваний органов дыхания с аллергическим компонентом и вегетативных дисфункции.

ВЫВОДЫ

1. В зонах размещения объектов металлургических и машиностроительных производств отмечается систематическое превышение гигиенических нормативов в атмосферном воздухе селитебных территорий концентраций марганца до 2,2 ПДКс.с., никеля и хрома - до 1,1-1,2 ПДКс.с и содержание в питьевой воде марганца и хрома до 0,03-0,04 ПДК, никеля - до 0,2 ПДК. Хроническая экспозиция характеризуется суммарной средней суточной дозой марганца до 0,002 мг/(кг-день), никеля - до 0,001 мг/(кгдень), хрома - до 0,00024 мг/(кгдень). Приоритетный путь поступления металлов ингаляционный (долевой вклад в суммарную суточную дозу составляет 90,0-95,8%). Экспонируемой субпопуляцией является 140 тыс. населения, в том числе 12 тыс. детей в возрасте от 0 до 14 лет.

2. Внешнесредовая хроническая экспозиция металлов обуславливает риск развития заболеваний органов дыхания, центральной и вегетативной нервной системы при ингаляционном поступлении марганца и никеля, органов дыхания - при ингаляционном поступлении хрома, превышающий приемлемый уровень (НО<1) в 8-44 раза.

3. Маркерами внешнесредовой комплексной экспозиции марганца, никеля, хрома являются их концентрации в крови, превышающие референтные пределы в 1,8-10,0 раз (р<0,0001-0,002).

4. Маркерами неканцерогенных эффектов (сенсибилизации, дисбаланса оксидантно-антиоксидантных процессов, нарушения клеточного и гуморального иммунитета, нейрогу-моральной регуляции), характеризующих состояние процесса адаптации на молекулярном, клеточном и системном уровне, являются: на стадии тренировки - повышение ^Е общего до 118,6 МЕ/см3, гидроперекисей липидов до 370,7 мкмоль/дм3 (ОЯ= 1,24-1,47, р=0,0001-0,02); на стадии напряжения - снижение цАМФ до 5,4 мкмоль/дм3, Си/Хп-СОД до 51,3 нг/см3, повышение ^Е специфического к металлам до 2,28 у.е., МДА до 3,49 мкмоль/см3 (ОК=1,43-1,82, р=0,001-0,002); повышение эозинофилов и базофилов до 391,36' 109/дм3 (011=1,74-3,21, р=0,001), показателя симпатического тонуса до 97,44 Гц (СЖ= 1,79-2,77, р=0,0001); на стадии истощения - повышение кортизола до 698,87 мкмоль/дм3 и АКТГ до 34,03 мкмоль/дм3, снижение АОА до 26,38% и 1яА секреторного до 0,678 г/дм3 (011=1,54-3,69, р=0,005-0,033); снижение С04+-лимфоцитов и фагоцитарного числа до 32,07% (ОЯ= 1,94-4,24, р=0,04);

снижение показателей симпатического тонуса и энерготрофной активности в 2,1 раза, повышение показателей парасимпатического тонуса в 1,4 раза (OR=l,43-5,62, р=0,0001-0,003).

5. Реперными концентрациями в крови детей по критерию повышения IgE общего являются: для марганца - 0,015 мг/дм3, никеля - 0,08 мг/дм3, хрома - 0,01 мг/дм3. При соблюдении реперных концентраций металлов в крови уровень сенсибилизации по IgE специфическому к марганцу, никелю и хрому будет соответствовать физиологической норме (0-1,81 МЕ/см3).

6. На территориях с размещением объектов металлургических и машиностроительных производств мероприятия санитарно-гигиенического (первоочередное снижение выбросов металлов в атмосферный воздух до уровней, обеспечивающих отсутствие неприемлемого риска для здоровья) и медико-профилактического профиля (элиминационные, мембрано-протективные, иммунокоррегирующие и восполнительные меры) должны быть взаимосвязаны и направлены на предупреждение и устранение вредного воздействия марганца, никеля, хрома на процессы адаптации у детей.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Полученные результаты исследований позволили обосновать следующие рекомендации:

а) Специалистам Органов Роспотребнадзора:

- для оценки эффективности комплекса санитарно-гигиенических мероприятий на территориях с размещением объектов металлургических и машиностроительных производств в качестве критериев гигиенической безопасности целесообразно использовать величины реперных уровней марганца, никеля, хрома в крови, что позволит оценить реальную экспозицию населения;

- при проведении санитарно-эпидемиологических экспертиз и расследований по установлению причинно-следственных связей между факторами среды обитания и здоровьем населения целесообразно учитывать маркеры внешнесредовой экспозиции марганца, никеля и хрома - их повышенные концентрации в крови и маркеры негативных эффектов, характеризующих нарушение процесса адаптации - изменение показателей сенсибилизации, окси-дантно-антиоксидантных процессов, клеточного и гуморального иммунитета, нейрогуморальной регуляции.

б) Специалистам лечебно-профилактических учреждений Федерального и регионального уровня, оказывающим специализированную медицинскую помощь детям на территориях с загрязнением атмосферного воздуха и питьевой воды металлами (НИУ Роспотребнадзора, НИИ профилактической медицины и пр.):

- при разработке и реализации диагностических и лечебно-профилактических мероприятий, направленных на предупреждение и устранение вредного воздействия металлов на процессы адаптации у детей, учитывать особенности загрязненности среды обитания и уровни риска в отношении возможных неблагоприятных ответов;

- для предупреждения и устранения негативных последствий воздействия металлов на процессы адаптации у детей территориальные программы профилактики должны включать элиминационные, мембранопротективные, иммунокоррегирующие и восполнительные технологии, объем и направленность которых должен учитывать стадию нарушения адаптационного процесса.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Звездин В.Н. Гигиеническая оценка воздействия техногенных химических факторов среды обитания на развитие дезадаптации у детей (на примере г. Пермь) / М.А. З&шяноеа, В.Н. Звездин // Здоровье населения и среда обитания. - 2009. - № 12. - С. 43-46.

2. Звездин В.Н. Гигиеническая оценка воздействия техногенных химических факторов среды обитания на развитие донозологических изменений иммунной и антиоксидантной систем у детей / М.А. Землянова, В.Н. Звездин, Т.С. Лыхина, Ю.В. Городнова // Здоровье населения и среда обитания. - 2010. - № 3. - С. 21-25.

3. Звездин В.Н. Результаты эпидемиологического анализа заболеваемости хроническими болезнями ЛОР-органов детей в условиях техногенной химической нагрузки среды обитания / М.А. Землянова, В.Н. Звездин, Ю.В. Городнова // Фундаментальные исследования. - 2010. - № 10.-С. 145-149.

4. Звездин В.Н. Действие никеля на активность антиоксидантных процессов у детей /

B.Н. Звездин, Ю.В. Городнова И Здравоохранение Российской Федерации. - 2011. - №5. -

C. 57-58.

5. Звездин В.Н. Результаты эпидемиологического анализа заболеваемости болезнями нижних дыхательных путей детского населения, проживающего в условиях аэрогенного воздействия химических факторов / В.Н. Звездин I/ Успехи современного естествознания. -2011,-№6. -С. 52-54.

6. Звездин В.Н. Оценка биохимического статуса детей, проживающих в условиях комплексного аэрогенного воздействия промышленных выбросов металлургических производств / М.А. Зелаянова, С.Г. Щербина, В.Н. Звездин, О.В. Пустовалова И Медицинский альманах. - 2012. -№ 2. - С. 212-215.

Публикации в других изданиях

7. Звездин В.Н. Гигиеническая оценка нарушения адаптации у детей, проживающих в условиях воздействия техногенных химических факторов (на примере г. Пермь) / В.Н. Звездин, О.В. Пустовалова, Е.В. Стенно // Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития '2009: Мат. междун. науч.-практ. конф. - Одесса, 2009.-Т. 15.-С. 35-39.

8. Звездин В.Н. Гигиеническая оценка воздействия техногенных химических факторов среды обитания на развитие дезадаптации у детей (на примере г. Перми) / В.Н. Звездин // Экология России и сопредельных территорий: Мат. XIV междун. эколог, студ. конф. - Новосибирск, 2009. - С. 208-209.

9. Звездин В Н. Нарушение окислительно-восстановительных процессов в организме детей при воздействии техногенных химических факторов среды обитания (на примере г. Перми) / М.А. Землянова, В.Н. Звездин, О.В. Пустовалова, Ю.В. Городнова // Научные основы и медико-профилактические технологии обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения: Мат. Всеросс. науч.-практ. конф. - Пермь, 2009. - С. 260-269.

10. Звездин В.Н. Научное обоснование маркеров экспозиции и биохимических маркеров нарушений состояния билиарной системы у детей в условиях воздействия техногенных химических факторов среды обитания / Н.В. Зайцева, М.А. Землянова, О.В. Пустовалова. -М.: ВНТИЦ, № гос. per. 02201053106.

11. Звездин В.Н. Обоснование безопасных уровней контаминации биосред тяжелыми металлами по критериям риска нарушения адаптации у детей / В.Н. Звездин, О.В. Пустовалова, Ю.В. Городнова II Мат. IV междун. конф. молодых ученых. - Курск, 2010. - С. 417-421.

12. Звездин В.Н. Влияние ароматических углеводородов на патогенетические особенности вегето-сосудистой дистонии у детей / В.Н. Звездин, О.В. Пустовалова, Е.Р. Комлева II Сибирский медицинский журнал. - 2010. - Томск. - Т. 25. -№ 2. - С. 145-146.

13. Звездин В.Н. Оценка нарушения окислительно-восстановительных процессов в организме детей при воздействии техногенных химических факторов среды обитания / В.Н. Звездин, М.А. Землянова, О.В. Пустовалова, Ю.В. Городнова II Вестник Пермского университета. - 2010. - № 2. - С. 71-74.

14. Звездин В.Н. Оценка эффективности схемы медицинской профилактики нарушения адаптации у детей, проживающих в условиях аэрогенного воздействия тяжелых металлов и ароматических углеводородов / В.Н. Звездин, Ю.В. Городнова, О.В. Пустовалова, К.П. JJy-жецкий II Гигиена, организация здравоохранения и профпатология: Мат. XLV науч.-практ. конф. с междун. участием. - Новокузнецк, 2010. - С. 109-112.

15. Звездин В.Н. Гигиеническая оценка изменения показателей адаптации у детей в условиях аэрогенного воздействия тяжелых металлов и ароматических углеводородов /

B.Н. Звездин, Ю.В. Городнова // Современные технологии обеспечения биологической безопасности: Мат. конф. молодых ученых и специалистов. - Оболенск: ФГУН ГНЦПМБ, 2010. -

C. 52-54.

16. Звездин В.Н. Определение токсического действия марганца на организм детей, проживающих в условиях техногенной химической нагрузки среды обитания / В.Н. Звездин, М.А. Землянова, Ю.В. Городнова II Социально-гигиенический мониторинг здоровья населения: Мат. конф. - Рязань, 2010. - С. 286-288.

17. Звездин В.Н. Определение маркеров ответных реакций организма детей, проживающих в условиях техногенной среды обитания (на примере г. Перми) / В.Н. Звездин, Ю.В. Городнова, Д.Л. Михайлова // Современные проблемы управления риском: Мат. меж-дун. заочной науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. - Пермь, 2010. -С. 218-222.

18. Звездин В.Н. Определение токсического действия хрома на кислородпереносящую и антиоксидантную системы детей, проживающих в условиях техногенной химической нагрузки среды обитания / М.А. Землянова, В.Н. Звездин, Ю.В. Кольдибекова II Экология и медицина: современное состояние, проблемы и перспективы: Мат. междун. науч.-практ. конф. - М., 2010. - С. 10-11.

19. Звездин В.Н. Научное обоснование предельно-допустимой концентрации хрома, никеля, марганца в крови / Н.В. Зайцева, М.А. Землянова, С.Г. Щербина. - М.: ВНТИЦ, № гос. per. 02201150769.

20. Звездин В.Н. Характеристика гуморальной регуляции адаптации у детей к оксида-тивному стрессу в условиях внешнесредового цитотоксического воздействия тяжелых металлов / В.Н. Звездин // Мат. 111 студенческого регионального конкурса инновационных проектов по программе У.М.Н.И.К. - Пермь, 2011. - С. 54-56.

21. Звездин В.Н. Результаты эпидемиологического анализа заболеваемости детей болезнями нижних дыхательных путей, проживающих в условиях аэрогенного воздействия тяжелых металлов / В.Н. Звездин // Мат. III науч.-практ. школы-конференции молодых ученых и специалистов научно-исследовательских организаций Роспотребнадзора. - Оболенск,

2011.-С.419-423.

22. Звездин В.Н. Гигиеническая индикация биомаркеров эффекта у детей при внешне-средовом воздействии химических факторов / М.А. Землянова, В.Н. Звездин, Ю.В. Кольдибекова, С.Г. Щербина II Мат. XI Всеросс. съезда гигиенистов и санитарных врачей. - М„

2012. - Т. 3.-С. 360-363.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВСИ - вагосимпатический индекс ГИС - геоинформационная система

ПДКс.с. - предельно допустимая концентрация средняя суточная

АКТГ - адренокортикотропный гормон

АОА - антиоксидантная активность

МДА - малоновый диальдегид

Cu/Zn-СОД - Cu/Zn-супероксид-дисмутаза

СПМ — спектральная плотность мощности

цАМФ - циклический аденозинмонофосфат

гГМФ - циклический гуанозинмонофосфат

ФОМС - фонд обязательного медицинского страхования

IgE - иммуноглобулин Е

HQ - коэффициент опасности

RL - референтный уровень (reference level)

OR - отношение шансов

RR - отношение рисков

Подписано в печать 30.01.2013. Формат 60x90/16. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 6/2013.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии издательства «Книжный формат» Адрес: 614000, г. Пермь, ул. Пушкина, 80.

Одной из приоритетных задач современной гигиены и профилактической медицины является поиск объективных методов и информативных способов оценки состояния здоровья и среды обитания с целью предупреждения нарушения процессов адаптации и перехода донозологических состояний в стадию болезни [58, 92, 94, 97, 97, 101, 106, 108, 113, 114].

Установлено, что у детей в промышленных регионах с преимущественным размещением металлургических и машиностроительных производств, являющихся основными источниками загрязнения объектов среды обитания (атмосферного воздуха и водных объектов) металлами, регистрируются элементы напряжения и истощения адаптационных реакций в 63-65% случаев, дезадаптации - в 30% случаев [5, 14, 22, 35, 34, 46, 60, 117, 119, 122, 211]. Следствием нарушений процессов адаптации к внешнесредовому воздействию металлов может являться рост заболеваемости детского населения, в том числе болезнями органов дыхания с аллергическим компонентом, нервной системы по типу вегетативных дисфункций [23, 28, 109, 110, 224, 225, 227, 228, 232, 235-237, 287, 261, 242]. Распространенность заболеваний по данным классам болезней у детей в зонах расположения металлургических производств в 1,21,5 раза выше, чем в среднем по России [6, 72, 141, 173, 178, 180, 184, 193, 194].

Основными звеньями механизма нарушения компенсаторно-приспособительных реакций, обуславливающих адаптацию организма к факторам внешней среды, является истощение ресурсов антиоксидантной защиты в результате избыточного образования кислородных метаболитов, дисбаланс содержания внутриклеточных регуляторных факторов, нарушение функции Т-лимфоцитов и продукции антител, гиперактивация симпатических отделов вегетативной нервной системы, что в значительной степени проявляется при воздействии марганца, никеля, хрома, обладающих иммунотоксическим, цитотоксическим, сенсибилизирующим эффектами действия [17, 33, 37, 51, 54, 57, 59, 65, 67, 74, 116, 251].

Вопросы количественной оценки адаптационных реакций у детей при внешнесредовом поступлении металлов представлены в исследованиях отечественных и зарубежных авторов [14, 18, 20, 48, 66, 70, 89, 128-130, 135, 139, 169-171, 213]. Вместе с тем, недостаточно изучены особенности внешнесредовой экспозиции металлов, детально не исследованы причинно-следственные связи для обоснования маркерных показателей воздействия и эффекта при комплексном поступлении марганца, никеля, хрома. Особую актуальность приобретают вопросы оценки показателей процессов адаптации на молекулярно-клеточном - наиболее раннем уровне структурной организации, вопросы обоснования недействующих уровней содержания металлов в крови детей в условиях устойчивой внешнесредовой экспозиции для решения задач повышения эффективности планирования надзорных мероприятий, проведения санитарно-эпидемиологических экспертиз и расследований по установлению причинно-следственных связей между факторами среды обитания и здоровьем населения.

Вопросы оценки нарушений адаптационно-приспособительных реакций у детей при внешнесредовом воздействии металлов приобретают особую значимость в условиях Пермского края, где машиностроение и металлургия относятся к ключевым отраслям промышленности. В зонах размещения профильных производств стабильно отмечается неудовлетворительное качество атмосферного воздуха и питьевой воды источников централизованного водоснабжения, формирующее опасность развития дезадаптации, что может вызвать рост заболеваемости детского населения [47, 56, 62, 59, 60, 79, 147].

Вышеизложенное послужило основанием для постановки цели и задач настоящего исследования.

Цель исследования: Гигиеническая оценка внешнесредового воздействия марганца, никеля, хрома на процессы адаптации у детей.

Задачи исследования:

1. Выполнить количественную оценку хронической экспозиции марганца, никеля, хрома при поступлении с атмосферным воздухом и питьевой водой на территориях исследования, установить экспонируемую субпопуляцию и приоритетный путь поступления.

2. Обосновать маркеры экспозиции марганца, никеля, хрома и дать их количественные характеристики при хроническом комплексном поступлении в организм детей.

3. Обосновать маркеры неканцерогенных эффектов металлов по стадиям нарушения адаптации на основании оценки причинно-следственных связей на молекулярном, клеточном и системном уровнях.

4. Установить реперные концентрации марганца, никеля, хрома в крови детей как критерии гигиенической безопасности.

5. Разработать рекомендации по санитарно-гигиеническим и профилактическим мероприятиям, направленным на предупреждение и устранение вредного воздействия металлов.

Научная новизна

• на основе параметризованных математических моделей, отражающих зависимость «экспозиция - маркер экспозиции», показано, что маркерами внешнесредовой экспозиции марганца, никеля, хрома являются их концентрации в крови, превышающие референтные уровни в 1,8-10,0 раз;

• обоснованы маркеры неканцерогенных эффектов, характеризующие структурный уровень и степень выраженности нарушения процесса адаптации: стадия тренировки - повышение 1§Е общего, гидроперекиси липидов (молекулярный уровень); стадия напряжения - снижение ц-АМФ, Си/7п-СОД, повышение 1§Е специфического к металлам, МДА (молекулярный уровень), эозинофилов и базофилов (клеточный уровень), повышение показателя симпатического тонуса (системный уровень); стадия истощения - повышение кортизола и АКТГ, снижение АОА, 1§А секреторного (молекулярный уровень), снижение СБ4+-лимфоцитов и фагоцитарного числа (клеточный уровень), снижение показателя симпатического тонуса и показателей энерготрофной активности, повышение показателей парасимпатического тонуса (системный уровень);

• научно обоснованы методические подходы к установлению реперных концентраций токсичных веществ в крови детей и определены параметры для марганца, никеля, хрома как критериев гигиенической безопасности в условиях хронической экспозиции;

• обоснованы принципы санитарно-гигиенических и медико-профилактических мероприятий, направленных на предупреждение и устранение вредного воздействия металлов на процессы адаптации у детей.

Практическая значимость работы

Результаты выполненных исследований использованы при реализации программных и подготовке информационных документов:

- Городской целевой программы «Комплексная экологическая программа г. Перми на 2008-2010 гг.», раздел «Оценка и управление рисками для здоровья населения г. Перми при негативном воздействии окружающей среды» (решение Пермской городской Думы от 27.11.2007 № 285);

- экспертных заключений «Санитарно-гигиеническая оценка воздействия факторов среды обитания на здоровье детского населения Чусовского городского поселения» (Предписание Управления Роспотребнадзора по Пермскому краю № 262 от 15.02.2011; № 206 от 07.02.2012).

- информационно-аналитического обзора «Перспективные неинвазивные способы оценки энерготрофных функций и регуляторных систем организма в условиях воздействия факторов производственной и окружающей среды» (утв. Ученым советом ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана 10.12.2010 г., протокол № 7);

При разработке научно-методических документов и гигиенических нормативов содержания металлов в биологических средах:

- методических указаний «Установление предельно допустимых концентраций (ПДК) тяжелых металлов в крови детей по критериям риска для здоровья при многосредовой экспозиции» (находятся на экспертизе в

Лабораторном совете Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека);

- методических указаний «Установление предельно допустимых концентраций марганца, никеля, хрома в крови детей при внешнесредовой экспозиции» (находятся на экспертизе в Лабораторном совете Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека).

С участием автора разработан способ ранней диагностики нарушений адаптации у детей в условиях воздействия вредных химических факторов среды обитания (Патент на изобретение РФ № 2419795 от 08.12.2009); способ определения токсического действия марганца на организм детей, проживающих в условиях техногенной нагрузки среды обитания (Патент на изобретение РФ № 2437095 от 07.06.2010).

Результаты проведенных научных исследований используются Управлением Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Пермскому краю при планировании контрольно-надзорной деятельности, при организации системы социально-, гигиенического мониторинга и проведении санитарно-эпидемиологических исследований и экспертиз по установлению причинно-следственных связей между факторами среды обитания и здоровьем населения в гг. Чусовом, Перми (акт внедрения от 27.06.2012 г.); Управлением по охране окружающей среды Министерства природных ресурсов Пермского края при разработке и внедрении в практику природоохранных мероприятий на экологически неблагополучных территориях Пермского края (акт внедрения от 11.09.2012 г.); ФБУН «ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» при разработке и реализации программ по оказанию специализированной медицинской помощи детям, проживающим на территориях с повышенным техногенным воздействием (акт внедрения от 11.05.2012 г.). Материалы исследований используются в учебном процессе при преподавании дисциплины «Общая гигиена» на медико-профилактическом факультете ГБ ОУ ВПО «Пермская медицинская академия им. акад. Е.А. Вагнера» Минздрава (акт внедрения от 17.09.2012 г.); при преподавании дисциплин «Экология человека», «Техногенно-обусловленная патология», «Оценка последствий воздействия техногенной среды на человека», «Окружающая среда и здоровье», «Профилактика последствий техногенного воздействия техногенной среды на человека» студентам бакалавриата, специалитета и магистратуры биологического факультета ПГНИУ по направлению «Экология и природопользование» (акт внедрения от 04.12.2012).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Повышенные уровни содержания в крови марганца, никеля, хрома, обусловленные внешнесредовой комплексной экспозицией, являются маркерами этой экспозиции.

2. Маркерами неканцерогенных эффектов являются: на стадии тренировки процесса адаптации изменение показателей общей сенсибилизации и окислительного метаболизма, на стадии напряжения - показателей специфической сенсибилизации, антиоксидантной защиты, нейрогуморальной регуляции, симпатического тонуса, на стадии истощения - показателей клеточного и гуморального иммунитета, парасимпатического тонуса, энерготрофной активности.

3. Принципиальные основы предупреждения и устранения вредного воздействия металлов на процессы адаптации у детей должны базироваться на взаимосвязанных мероприятиях санитарно-гигиенического (экспертизы, расследования, надзор) и медико-профилактического профиля (индивидуальная, групповая профилактика).

Апробация материалов диссертации. Диссертация апробирована на заседании Ученого совета ФБУН «ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» 22 ноября 2012 г.

Результаты исследования доложены и обсуждены на XIV Международной экологической студенческой конференции «Экология России и сопредельных территорий. Проблемы изучения и состояния биосистем, методы биоэкологических исследований» (Новосибирск, 2009), Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Научные основы и медико-профилактические технологии обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения» (Пермь, 2009), научно-практической конференции с международным участием «Гигиенические и медико-профилактические технологии управления рисками здоровью населения в промышленно развитых регионах» (Пермь, 2010, 2011), конференции «Современные технологии обеспечения биологической безопасности» (Оболенск, 2010, 2011), Юбилейной научно-практической конференции, посвященной 120-летию основания ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» (Москва, 2011).

Личный вклад автора. При планировании, организации и проведении исследований по всем разделам работы доля личного участия составила 80%. Анализ фактического материала и обобщение результатов полностью проведены автором работы.

Публикации. По результатам исследования опубликовано 22 печатных работы, в том числе 6 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. и

ВЫВОДЫ

1. В зонах размещения объектов металлургических и машиностроительных производств отмечается систематическое превышение гигиенических нормативов в атмосферном воздухе селитебных территорий концентраций марганца до 2,2 ПДКс.с., никеля и хрома - до 1,1-1,2 ПДКс.с и содержание в питьевой воде марганца и хрома до 0,03-0,04 ПДК, никеля - до 0,2 ПДК. Хроническая экспозиция характеризуется суммарной средней суточной дозой марганца до 0,002 мг/(кгдень), никеля - до 0,001 мг/(кгдень), хрома - до 0,00024 мг/(кгдень). Приоритетный путь поступления металлов - ингаляционный (долевой вклад в суммарную суточную дозу составляет 90,0-95,8%). Экспонируемой субпопуляцией является 140 тыс. населения, в том числе 12 тыс. детей в возрасте от 0 до 14 лет.

2. Внешнесредовая хроническая экспозиция металлов обуславливает риск развития заболеваний органов дыхания, центральной и вегетативной нервной системы при ингаляционном поступлении марганца и никеля, органов дыхания - при ингаляционном поступлении хрома, превышающий приемлемый уровень (HQ<1) в 8-44 раза.

3. Маркерами внешнесредовой комплексной экспозиции марганца, никеля, хрома являются их концентрации в крови, превышающие референтные пределы в 1,8-10,0 раз (р<0,0001-0,002).

4. Маркерами неканцерогенных эффектов (сенсибилизации, дисбаланса оксидантно-антиоксидантных процессов, нарушения клеточного и гуморального иммунитета, нейрогуморальной регуляции), характеризующих состояние процесса адаптации на молекулярном, клеточном и системном уровне, являются: на стадии тренировки - повышение IgE общего до 118,6

П 'у

ME/см , гидроперекисей липидов до 370,7 мкмоль/дм (OR=1,24-1,47, р=0,0001-0,02); на стадии напряжения - снижение цАМФ до 5,4 мкмоль/дм ,

Cu/Zn-СОД до 51,3 нг/см , повышение IgE специфического к металлам до 2,28 у.е., МДА до 3,49 мкмоль/см3 (OR=l,43-l,82, р-0,001-0,002); повышение эозинофилов и базофилов до 391,36'109/дм3 (OR= 1,74-3,21, р=0,001), показателя симпатического тонуса до 97,44 Гц (OR= 1,79-2,77, р=0,0001); на стадии истощения - повышение кортизола до 698,87 мкмоль/дм и АКТГ до 34,03 мкмоль/дм3, снижение АОА до 26,38% и IgA секреторного до 0,678 г/дм3 (OR= 1,54-3,69, р=0,005-0,033); снижение CD4+-лимфоцитов и фагоцитарного числа до 32,07% (OR= 1,94-4,24, р=0,04); снижение показателей симпатического тонуса и энерготрофной активности в 2,1 раза, повышение показателей парасимпатического тонуса в 1,4 раза (OR=l,43-5,62, р=0,0001-0,003).

5. Реперными концентрациями в крови детей по критерию повышения

3 3

IgE общего являются: для марганца - 0,015 мг/дм , никеля - 0,08 мг/дм , хрома - 0,01 мг/дм3. При соблюдении реперных концентраций металлов в крови уровень сенсибилизации по IgE специфическому к марганцу, никелю и хрому будет соответствовать физиологической норме (0 - 1,81 МЕ/ см ).

6. На территориях с размещением объектов металлургических и машиностроительных производств мероприятия санитарно-гигиенического (первоочередное снижение выбросов металлов в атмосферный воздух до уровней, обеспечивающих отсутствие неприемлемого риска для здоровья) и медико-профилактического профиля (элиминационные, мембранопротектив-ные, иммунокоррегирующие и восполнительные меры) должны быть взаимосвязаны и направлены на предупреждение и устранение вредного воздействия марганца, никеля, хрома на процессы адаптации у детей.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Полученные результаты исследований позволили обосновать следующие рекомендации: а) Специалистам органов Роспотребнадзора:

- для оценки эффективности комплекса санитарно-гигиенических мероприятий на территориях с размещением объектов металлургических и машиностроительных производств в качестве критериев гигиенической безопасности целесообразно использовать величины реперных уровней марганца, никеля, хрома в крови, что позволит оценить реальную экспозицию населения;

- при проведении санитарно-эпидемиологических экспертиз и расследований по установлению причинно-следственных связей между факторами среды обитания и здоровьем населения целесообразно учитывать маркеры внешнесредовой экспозиции марганца, никеля и хрома - их повышенные концентрации в крови и маркеры негативных эффектов, характеризующих нарушение процесса адаптации - изменение показателей сенсибилизации, оксидантно-антиоксидантных процессов, клеточного и гуморального иммунитета, нейрогуморальной регуляции. б) Специалистам лечебно-профилактических учреждений Федерального и регионального уровня, оказывающим специализированную медицинскую помощь детям на территориях с загрязнением атмосферного воздуха и питьевой воды металлами (НИУ Роспотребнадзора, НИИ профилактической медицины и пр.):

- при разработке и реализации диагностических и лечебно-профилактических мероприятий, направленных на предупреждение и устранение вредного воздействия металлов на процессы адаптации у детей, учитывать особенности загрязненности среды обитания и уровни риска в отношении возможных неблагоприятных ответов;

- для предупреждения и устранения негативных последствий воздействия металлов на процессы адаптации у детей территориальные программы профилактики должны включать элиминационные, мембранопротективные, иммунокоррегирующие и восполнительные технологии, объем и направленность которых должен учитывать стадию нарушения адаптационного процесса.