Автореферат и диссертация по медицине (14.00.07) на тему:Гигиеническая значимость тяжелых металлов в оценке состояния здоровья населения Крайнего Севера

На правах рукописи

КИРИЛЮК Лариса Ивановна

ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ОЦЕНКЕ СОСТОЯНИЯ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ КРАЙНЕГО СЕВЕРА

14.00.07 - гигиена

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Надым - 2006

Работа выполнена в лаборатории физико-химических исследований ГУ НИИ медицинских проблем Крайнего Севера РАМН (г. Надым, Ямало-Ненецкий автономный округ)

Научный консультант:

член-корреспондент РАМН, доктор медицинских наук,

профессор Буганов Анатолий Алексеевич

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук,

профессор Малышева Алла Георгиевна

доктор биологических наук,

профессор Юдина Татьяна Васильевна

доктор медицинских наук Скальная Маргарита Геннадиевна

Ведущая организация:

ГОУ ВПО Российский государственный медицинский университет

Защита состоится <&0»ноя5Ря 2006 года в 1100 на заседании диссертационного совета Д.001.009.01 в Государственном учреждении Научно-исследовательском институте экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН по адресу: 119992, г. Москва, ул. Погодинская, 10/15.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН

Автореферат разослан «06» мая 2006 года

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук

Беляева Наталия Николаевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последнее время экологические проблемы всё больше привлекают внимание ученых и специалистов различных направлений, поскольку в результате технического прогресса и нерационального использования природных ресурсов, антропогенное загрязнение окружающей среды приобрело такие размеры, что стало угрожать здоровью человека (E.H. Беляев, 1999; H.A. Агаджанян, 1997; Н.Ф. Измеров, 2000; Б.А.. Ревич, 2000; Ю.А. Рахманин, 2001, 2005; A.A. Буганов, 2003; Ю.П. Пивоваров и др., 2004; Н.В. Русаков и др., 2005). Негативные тенденции в изменении показателей здоровья населения и состояния среды обитания человека ставят эту проблему в разряд наиболее приоритетных задач государственной политики (Г.Г. Онищенко, 2002). С позиций существующей профилактической медицины обоснованное назначение оздоровительных мероприятий невозможно без учета всего диапазона доз и концентраций химических веществ, поступающих комплексно в организм человека под воздействием факторов окружающей среды (Г.И. Сидоренко, 1998; С.М. Новиков и др., 2001; Ю.А. Ревазова и др., 2002; В.М. Боев, 2003).

Известно, что как избыток, так и недостаток микроэлементов в окружающей среде оказывает влияние на химический гомеостаз организма и может привести к возникновению различных патологий, в том числе эндемических (А.П. Авцын, 1972, 1985; Ю.А. Рахманин, 2001; P.C. Гильденскиольд, 2003; A.B. Скальный, 2000). Изучение значимости тяжелых металлов в формировании здоровья населения предполагает использование методологии оценки риска и последовательного, системного рассмотрения всех аспектов воздействия экологических факторов на здоровье человека, включая количественную и качественную характеристику вредных эффектов, способных развиться в результате воздействия факторов среды обитания человека на конкретную группу людей при специфических условиях экспозиции. Методология оценки риска здоровью населения занимает в настоящее время ведущее положение в системе химической безопасности и гигиены окружающей среды (Т.В. Юдина и др., 1997; Г.Г. Онищенко, 2005; Ю.А. Рахманин и др., 2005; C.JI. Авалиани и др., 2005; Г.Н Красов-ский, H.A. Егорова 2005; JI.JI. Палько, С.М. Новиков, 2005; М.А. Пи-нигин, 2005; В.Ф. Демин, С.И. Иванов, 2005; А.Г. Малышева, 2005).

Химические элементы, поступающие комплексно в организм человека, аккумулируются в биосредах и, следовательно, позволяют использовать их количественные значения в качестве биологических маркеров экспозиции и в диагностике микроэлементозов и экологиче-

ски обусловленных заболеваний (С.И. Савельев и др., 2005; А.Н. Михайлов, Н.П. Сетко, 2005). Для определения элементов в биосубстратах и разработки нормативных показателей необходим учет региональных особенностей микроэлементного статуса у жителей анализируемых территорий (Б.А. Ревич, 2001; В.М. Боев, 2003, С.И. Иванов и др., 2004; Н.В. Зайцева и др., 2004; В.Г. Маймулов и др., 2005).

Современный период экономического развития Ямало-Ненецкого автономного округа (ЯНАО) связан с интенсификацией нефтегазодобывающей промышленности, всевозрастающей урбанизацией и увеличением объемов используемых природных ресурсов. На территории ЯНАО открыто более 200 месторождений углеводородного сырья и на сегодняшний день значительная часть из них находится в эксплуатации. Антропогенное вмешательство неизбежно приводит к истощению естественного потенциала региона, образованию искусственных ландшафтов и поступлению вредных веществ в биосферу (В.Н. Андреев, 1977; В.Д. Ермиков, В. Дучинский, 1980; С.П. Пасхальный, 2005). Природные биогеоценозы Севера отличаются особой уязвимостью, низкой способностью к самоочищению и естественной регенерации. Это приводит к быстрой аккумуляции природных и техногенных загрязнителей в почве и водоисточниках (A.B. Павлов, 197980). Все эти негативные экологические аспекты являются дополнительными факторами, способствующими развитию на Севере тех или иных заболеваний.

По данным управления природных ресурсов по ЯНАО (2003 г.), наиболее приоритетными экотоксикантами региона являются тяжелые металлы (ТМ), а загрязнение окружающей среды вносит значительный вклад в развитие заболеваемости, инвалидности и смертности населения различных возрастных групп. Выраженные нарушения микроэлементного фона снижают не только физиологические резервы организма, приводя к хроническому напряжению функциональных систем, но и развитию целого ряда хронических заболеваний (А.Ц. Лясковик, 2003). Это требует современных подходов диагностики и профилактики экологозависимых патологий с учетом природообусловленных и антропогенных факторов на региональном уровне.

Вместе с тем, отсутствие единых методов к выявлению экологически обусловленных расстройств здоровья, полной информации о содержании вредных веществ в воздухе, воде и почве не позволяют своевременно и в полном объеме обеспечить охрану здоровья и организовать необходимую медико-социальную помощь населению в условиях развивающегося нефтегазового комплекса Ямальского региона.

Более того, недостаточное внедрение медико-экологических исследований для определения уровня интегрального взаимодействия населения промышленных территорий и районов геохимических эндемий не дает возможности правильно определять приоритетные направления региональной политики в области охраны здоровья от техногенного влияния и микроэлементного дисбаланса.

Для большинства химических показателей более высокие уровни загрязнения характерны для урбанизированных территорий крупных промышленных центров России. В то время как, северные районы с развитым нефтегазовым комплексом и сравнительно низкой плотностью населения являются периферийными в отношении определения критериев экологического благополучия или остаются вне зоны действия комплексного медико-экологического исследования. Обозначенный перечень нерешенных вопросов и необходимость разработки практических рекомендаций определяет актуальность и своевременность проведения комплексного медико-экологического исследования.

Целью работы явилась оценка влияния загрязнения окружающей среды на содержание тяжелых металлов в биосредах и состояние здоровья населения ЯНАО и разработка на этой основе методов профилактики экопатологий.

В соответствии с целью поставлены следующие задачи:

1. Провести качественный и количественный анализ содержания Ag, Си, Мп, Бе, Со, Сг, N1, Сс1 и РЬ в атмосферном воздухе, питьевой воде, снежном и почвенном покровах, грибном и растительном материалах и выявить степень техногенной нагрузки по районам Ямальского региона.

2. Провести на репрезентативной выборке анализ содержания А& Си, Ъа, Мп, Бе, Со, Сг, N1, Сс1 и РЬ в волосах взрослого населения ЯНАО и изучить особенности их микроэлементного статуса в зависимости от воздействия экзогенных и эндогенных факторов.

3. Провести корреляционный анализ между содержанием тяжелых металлов в объектах окружающей среды и микроэлементным составом волос жителей ЯНАО и выделить наиболее приоритетный путь поступления элементов в организм человека на Крайнем Севере.

4. Установить связь между уровнем содержания ТМ в волосах и заболеваемостью населения ЯНАО.

5. Оценить частоту избытка и дефицита тяжелых металлов и провести ранжирование территории Ямальского региона по медико-биологическим и гигиеническим показателям.

Научная новизна. В результате исследования дана комплексная эколого-гигиеническая оценка количественного и качественного микроэлементного состава окружающей среды по территориально-экономическим районам Ямальского региона с максимальными показателями нагрузки на среду в индустриально развитом Пуровском районе, обусловленной антропогенным характером происхождения загрязнений; на территории Надымского района впервые обозначена биогеохимическая провинция, аномальная по изучаемым тяжелым металлам. Установлено, что из 23 исследованных видов растений северного фитоценоза в качестве биоиндикаторов можно рассматривать только иву (8а1ех й^Шэ) и кедр (Ртия Б^тса), причем уровень накопления свинца в растениях имеет зависимость от загрязнения почвы согласно формулам: у=0,13х и у=0,154х (соответственно).

Впервые в исследуемом регионе проведен анализ миграции химических элементов из внешней среды в организм человека по их накоплению в диагностических биосредах населения и выделены характерные микроэлементы: для Приуральского района - Си; Надымского - Ёе, Мп, РЬ; для Пуровского района - N1, Со, Сг. Впервые на репрезентативной выборке жителей исследуемого региона установлена взаимосвязь между частотой заболеваний ЛОР-органов, сердечнососудистой системы, острыми респираторными инфекциями, аллергическими заболеваниями и выраженным дисбалансом с повышением содержания Сс1, РЬ, Сг, N1 и более низким уровнем Хп, Си, Ag в волосах обследованного населения.

Впервые проведено сравнение микроэлементного статуса жителей ЯНАО с аналогичными общероссийскими показателями, установлен дисбаланс микроэлементов для жителей Надымского района по пяти показателям, для Приуральского — по четырем, и менее выраженный в Приуральском районе — по трем элементам. Выделены экзогенные причины (ландшафтно-геохимические особенности региона, условия производственной сферы, образ жизни человека в целом), обусловливающие изменения в элементном статусе населения Крайнего Севера. Обоснованы синергетические взаимодействия (эндогенный фактор) между Бе и Мп, С<1 и РЬ, а также антагонистическое влияние Ёе и РЬ на Хп и Си, основанные на химических свойствах микроэлементов и ведущие к микроэлементному дисбалансу у жителей региона в конкретных условиях экспозиции. Учитывая особенности микроэлементного статуса, определены средние величины содержания тяжелых металлов в волосах населения ЯНАО.

Практическая значимость. Материалы диссертационной работы внедрены в виде следующих документов:

- Методические указания по изучению влияния химического состава воды на здоровье населения, М., 2000. - 86 с. (Утверждены председателем Межведомственного Научного Совета по экологии человека и гигиене окружающей среды РФ академиком РАМН Ю.А. Рахмани-ным, 25 сентября 2000 г.).

- Научный проект «Концепция формирования экологической инфраструктуры малых северных городов», Надым. - 2006. - 36 с. (Утвержден председателем проблемной комиссией НС по проблемам экологии человека и гигиены окружающей среды МЗ й СР России и РАМН академиком РАМН Ю.А. Рахманиным, 20 апреля 2006 г.).

- Методические рекомендации «Экологический риск развития заболеваний у жителей Ямальского региона», Надым. - 2006. - 24 с. (Акт внедрения от 7 апреля 2006 г., Федеральная служба по надзору в сфере прав потребителей и благополучия человека по ЯНАО).

- Методические рекомендации «Микроэлементный статус: референтные величины для жителей Ямальского региона», Надым. — 2006. - 24 с. (Акт внедрения №111 от 27 апреля 2006 г., ТО Территориального управления Роспотребнадзора по ЯНАО).

- Методические рекомендации «Экологическая оценка содержания тяжелых металлов в снежном и почвенном покровах на территории Ямальского Севера», Надым. - 2006. - 28 с. (Акт внедрения №013/1 от 24 января 2006 г., УТКиЭ ООО «Надымгазпром»).

- Методические рекомендации «Применение биологически активной добавки «Цыгапан» в профилактическом питании лиц с артериальной гипертонией в условиях высоких широт», Надым. - 2006. -24 с. (Акт внедрения №118 от 18 апреля 2006 г., МУЗ ЦРБ г. Надыма; акт внедрения №11 от 20 марта 2006 г., Уренгойская ЦРБ).

Материалы диссертационной работы внедрены в практику учебного процесса в филиале Московского психолого-социального института Министерства образования и науки РФ (акты внедрения от 16 января и 6 февраля 2006 г.).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Микроэлементный состав окружающей среды в регионе с развитой нефтегазодобывающей промышленностью ЯНАО.

2. Взаимосвязь между заболеваемостью жителей и уровнем содержания тяжелых металлов в волосяном покрове населения региона.

3. Корреляционный анализ содержания ТМ в объектах окружающей среды и биосубстратах населения. Приоритетность алиментарного пути поступления тяжелых металлов в организм человека.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на Окружном совещании «День главного врача» (г. Надым, 2003), Международной конференции «Экология и здоровье» (Пермь-Казань, 2003), научной конференции «Вопросы сохранения и развития здоровья населения Севера и Сибири» (г. Красноярск, 2003, 2005), Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы профилактики неинфекционных заболеваний» (г. Москва, 2003), Пленумах Научного Совета ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН (Москва, 2003-2005), VI Российском научном форуме «Ключи к диагностике и лечению заболеваний сердца и сосудов» (г. Москва, 2004), I съезде кардиологов сибирского федерального округа (г. Томск, 2005), III Общероссийской конференции «Новейшие технологические решения и оборудование» (г. Кисловодск, 2005), VIII Международной конференции «Современные технологии восстановительной медицины» (г. Сочи, 2005), Российском национальном конгрессе кардиологов (г. Москва, 2005), XI Российской гастроэнтерологической неделе (г. Москва, 2005), симпозиуме «Императивы экологии человека XXI века» и Международном конгрессе «Артериальная ги-пертензия — от Короткова до наших дней» (г. Санкт-Петербург, 2005).

Публикации. По диссертации опубликовано 50 научных работ, из которых одна монография, шесть статей в центральных рецензируемых журналах списка ВАК и пять методических рекомендаций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, 5 глав собственных исследований, заключения, выводов и приложения. Текст изложен на 279 страницах машинописи, иллюстрирован 41 таблицей и 63 рисунками. Указатель литературы содержит 397 источника, из них 285 отечественных и 112 иностранных авторов.

ОБЪЕМ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектом исследования явилась территория ЯНАО, дифференцированная для сравнения на три территориально-экономические зоны: Надымский, Пуровский и Приуральский районы, сходные между собой по природно-климатическим условиям, характеризующиеся низкой плотностью населения, но имеющие различную направленность производственной инфраструктуры: первые два - отличаются наличием нефтегазодобывающего комплекса и относительно развитой

степенью урбанизации, в то время как, Приуральский район с преимущественно сельским типом хозяйствования.

Отбор анализируемого материала осуществлялся в ходе проведения одномоментных эпидемиологических экспедиций: пос. Аксарка и г. Лабытнанги на территории Приуральского района; пос. Ныда и г. Надым Надымского района; пос. Губкинский и г. Муравленко Пуров-ского района. При этом, были исследованы особенности накопления тяжелых металлов - Ag, Cu, Сг, Со, Ni, Fe, Mn, Cd, Zn, Pb - в биологических средах человека (волосы) и объектах окружающей среды (атмосферный воздух, природная и питьевая вода, почва, снеговой покров, растительный и грибной материал, продукты питания). Общий объем исследований составил 2190 исследований объектов окружающей среды и обследовано 1730 человека в возрасте 20-59 лет (средний возраст - 40,4±0,31), проживающих на территории ЯНАО, из которых 368 (21,3%) коренных жителей (ненцы, ханты и коми) и 1341 (78,6%) человек из числа пришлого населения.

Комплексное исследование по накоплению ТМ в объектах окружающей среды и организме человека проводилось с привлечением современного аналитического оборудования, основанного на принципах атомной абсорбции («Spectr АА-50В» фирмы «Varían», Австралия) согласно методическим рекомендациям (Методические рекомендации по спектральному определению тяжелых металлов в биологических материалах и объектах окружающей среды. М., 1986. 52 е.). При контроле качества анализа волос использовался стандартный образец человеческих волос GBW09101, производства Шанхайского института ядерных исследований (Китай).

Для расчета комплексной нагрузки на среду обитания использовались следующие показатели (Е.Н. Беляев, 1999): коэффициент концентрации, отражающий превышение концентраций элементов над соответствующими ПДК; суммарный показатель, показывающий превышение концентраций элементов, накопленных в аномалиях. Комплексная нагрузка на среду представляет собой сумму превышений концентраций элементов, накопленных в аномалиях по каждой из анализируемых сред.

При расчете дозы веществ, поступивших в организм человека ингаляционно, учитывался суточный объем потребления воздуха (Увозд). Среднесуточное потребление тяжелых металлов с питьевой водой определялось из расчета общего объема потребления воды -VBo4. =1,5 л/сут. При расчете дозы веществ, поступивших алиментарным путем нами использовалось суточное потребление продуктов в

соответствии с примерными нормами их потребления взрослым населением в сутки (E.H. Беляев, 1999). Расчет дозы, поглощенной организмом, осуществлялся при помощи коэффициентов поглощения веществ из объектов окружающей среды (Кпогл ), дифференцированных для каждого элемента и пути поступления. Суммарная поглощенная доза рассчитывалась как сумма доз, поглощенных различными путями поступления.

При оценке микроэлементного статуса жителей представленных районов за «норму» были приняты показатели A.B. Скального (2000). Дисбаланс микроэлементов (Dm) в волосяном покрове жителей ЯНАО рассчитывался нами по 2-х балльной системе, где «0» — отсутствие отклонения от нормативных требований, «1» - избыток или недостаток микроэлемента. В дальнейшем суммированием полученных показателей и отношением к общему количеству исследуемых ТМ.

Экологический риск заболеваний измерялся величиной относительного риска (А.Б. Хилл, 1958; A.M. Большаков и др., 1999), который представляет собой отношение показателя заболеваемости конкретной болезнью людей, подверженных действию фактора риска, к показателю заболеваемости этой болезнью людей, не подверженных действию вредного фактора, и показывает, во сколько раз увеличивается вероятность заболеть при его наличии.

Статистическая обработка данных осуществлялась с применением программного пакета Macrosoft Exell в соответствии с правилами вариационной статистики. В процессе работы были использованы: анализ по Стьюденту, критерий соответствия хи-квадрат, коэффициент корреляции Пирсона (г) и ранговой корреляции Спирмена (rs). Показатели считались значимыми при р<0,05.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Анализ факторов окружающей среды в отношении тяжелых металлов на территории Ямальского Севера

По выявленным количественным различиям концентраций ТМ в атмосферном воздухе каждого из районов Ямальского региона можно судить о неоднородности формирования аэрогенной нагрузки на данной территории. Наиболее благоприятной ситуация по уровню загрязнения тяжелыми металлами атмосферного воздуха в округе оказалась в Приуральском районе (суммарный показатель - 2,1) с преимущественно сельским типом хозяйствования, на территории которого нет размещения объектов нефтегазодобывающей отрасли региона, а влияние местной транспортной сети и трансграничного переноса загрязнё-

ний можно признать минимальными. По возрастанию коэффициента загрязненности атмосферного воздуха в Надымском (2,9), и, особенно, в Пуровском районе (11,4) и установленным различиям во вкладе тяжелых металлов в его количественные значения можно констатировать об увеличении аэрогенной нагрузки в отношении РЬ и Сг от имеющих здесь место передвижных источников загрязнения. Повышение концентраций в атмосферном воздухе Пуровского района Си (4,8ПДК), Со (2,6ПДК) и № (1ПДК), возможно, является причиной аэрогенного переноса выбросов близлежащих металлургических комбинатов Урала, а в отношении РЬ, Сс1 и Сг вероятен вклад местной транспортной сети, усугубленный возрастанием темпов промышленного производства нефтегазового промысла и сопряженным в связи с этим ростом урбанизации.

В среднем - 31,2% проб воздуха превышали ПДК по РЬ. Наибольший удельный вес проб, превышающих допустимые концентрации по определяемым поллютантам в атмосферном воздухе г. Надыма ежегодно в анализируемом периоде, приходился на результаты проб, отобранных вблизи автомобильных дорог города - 61,4±7,0%, на втором месте — пробы, отобранные в селитебной зоне - 36,2±6,1%, пробы с превышением ПДК с территории природных ландшафтов — 2,4±4,1%.

Данные элементного анализа атмосферных осадков, выпавших в виде дождя в теплое время года (май-сентябрь) за период 2003-2005 гг. свидетельствуют о достоверном повышении Ъа на 20,9% и РЬ на 33,3% (р<0,001 в обоих случаях), Со на 16,7% и С<1 на 66,7% (р<0,01), N1 на 28,6% и Сг на 30,0% (р<0,05), а также о статистически значимом снижении уровня Бе на 35,7% и А§ на 25,5% (р<0,05 в обоих случаях).

По результатам исследований ТМ в почвенном покрове ЯНАО, установлено, что их содержание в почве входит в допуск нормативных требований (ПДК) и экологических условий (с учетом кларка). Установленный уровень концентрирования микроэлементов не превышает значения естественного экологического баланса. Почвы всех рассматриваемых районов содержат высокие концентрации Ре, причем отмечается следующее варьирование показателей от 1,30+0,17 - Приуральском районе до 7,60±1,99 мг/кг — в Надымском. В течение всего периода наблюдений значения по марганцу остаются на уровне выше 1,0±0,10 мг/кг. Значения суммарного показателя загрязнения почвы, рассчитанного по отношению к соответствующим предельно-допустимым концентрациям, для Надымского и Пуровского районов

находились на одном уровне (3,0 в обоих случаях), и превышали аналогичный показатель для почв Приуральского района (1,0).

Таким образом, по итогам установленной неоднородности распространения ТМ на территории Ямальского региона и выявленным различиям суммарного показателя загрязненности почвы с его увеличением в Надымском и, особенно, в Пуровском районах, можно предположить, что основным поставщиком в почву региона токсичных металлов служит автомобильный транспорт местной транспортной сети. Повышенное содержание в анализируемых пробах почвы N1 и Со отмечается в Пуровском районе, что, возможно, является причиной воздушного переноса данных металлов с территории металлургической зоны Южного Урала. Причем, степень загрязнения почвы, как источника вторичного загрязнения, может выступать в качестве индикатора состояния атмосферного воздуха.

Среди факторов окружающей среды, оказывающих влияние на состояние здоровья, одно из главных мест занимает качество питьевой воды (Ю.А. Рахманин и др., 1998; Г.Н. Красовский и др., 2000, 2004, 2005; Н.А. Егорова, 2002). Из депонирующих сред микроэлементы попадают в поверхностные и грунтовые воды, а в организм человека химические элементы могут попасть водно-алиментарным путем.

При сравнении полученных средних значений ТМ в пробах питьевой воды по районам исследования выявлено, что количественные значения Ре в воде Ямальского региона варьируют в широких пределах (от 3,7ПДК до 27,ЗПДК в Надымском районе), в то время как средние концентрации Мп в воде исследуемых районов изменяются не значительно (от 1,1 ПДК до 2,0ПДК). Достоверное повышение в воде Приуральского района отмечается в отношении Си по сравнению с аналогичными значениями по Надымскому и Пуровскому районам (0,1310,008 мг/л против 0,03±0,002 и 0,03±0,002 мг/л, р<0,001 в обоих случаях). В пробах питьевой воды Пуровского и Надымского районов получено достоверное увеличение концентраций N1, Сс1 и РЬ по сравнению со значениями аналогичных металлов в воде Приуральского района, однако, в целом, не превышали нормативных требований.

Загрязнение питьевой воды в виде суммарного коэффициента превышения гигиенических нормативов тяжелыми металлами в Надымском районе составило 7,7, в возрастании значений которого вероятен вклад железа (3,7ПДК) и марганца (2,0ПДК), а в меньшей степени никеля (0,7ПДК) и свинца (0,5ПДК). Данное обстоятельство объясняется внутрирайонными различиями элементного состава потребляемой воды, выражаемое негативными тенденциями ее загрязнения в

пос. Ныда, где в качестве водоисточников используются поверхностные воды, подвергающиеся более значительному воздействию с поверхности земли, чем подземные. Второе место по уровню загрязнения воды питьевого водоснабжения занимает Пуровский район (5,7), увеличение суммарного показателя при этом происходит за счет N5, Со и Сг; наиболее благоприятное положение складывается в Приуральском районе.

Рассматривая динамику содержания ТМ в питьевой воде исследуемого региона, установлено, что в период с 2003 по 2005 гг. наметилась тенденция к росту концентраций железа (с 0,68±0,05 до 1,0±0,1 мг/мл, р<0,01) и марганца (с 0,12±0,007 до 0,2±0,01 мг/мл, р<0,001). В 2005 году количество некачественных проб воды по представленным элементам повысилось на 4,2% по сравнению с 2003 годом и на 4,5% — с 2004 годом.

Расчет величины комплексного показателя нагрузки (Кн) на окружающую среду Приуральского, Надымского и Пуровского районов проведен сложением соответствующих суммарных показателей накопления ТМ атмосферного воздуха, питьевой воды и почвы (рис. 1).

«

о я

8

ю

& и

о.

о ГЗ я к И

I £

I &

и я И Я

2

о «

я

25 20 15 10 5

20,1

13,6

ЬТ

_:

Приуральский р-он; Надымский р-он; Пуровский р-он.

¡воздух

НО вода

□ почва

Рис. 1. Показатель комплексной нагрузки на окружающую среду

ЯНАО

Максимальный уровень нагрузки отмечен в Пуровском районе -Кн=20,1, где основной вклад в увеличении значений данного показателя принадлежит атмосферному воздуху (56,7%); второе место занимает Надымский район - Кн= 13,6, при этом возрастание Кн происходит за счет питьевой воды (56,6%); наиболее благоприятной обстановка оказалась в Приуральском районе - Кн=6,1.

Для установления происхождения элементных загрязнений проведено сравнение кратности превышения содержания ТМ относительно гЬонового уоовня в снеговом поклове. отоажаюшем аэоогенную на-

грузку, и в почве, которая характеризуется не только определенным элементным составом природного происхождения, но и является аккумулирующей средой (рис. 2-4).

2п Си Ее Мп N1 Со Сё Сг РЬ

□ Снег; ■ Почва

Рис. 2. Сравнительная характеристика кратности превышения фоновых значений ТМ снегового покрова и почвы в Приуральском районе

Хп Си Ре Мп № Со Сс1 Сг РЬ

□ Снег; В Почва

Рис. 3. Сравнительная характеристика кратности превышения фоновых значений ТМ снегового покрова и почвы в Надымском районе

Хп Си Ре Мп № Со Сс1 Сг РЬ

□ Снег; Я Почва

Рис. 4. Сравнительная характеристика кратности превышения фоновых значений ТМ снегового покрова и почвы в Пуровском районе

Однотипный микроэлементный состав снежного покрова и почвы по среднемноголетним данным свидетельствует о сформировав-

шопуикиирр^лй ппломиины п пплмиттгпринп Г^Я^RИ-

тых районах с высоким уровнем содержания в окружающей среде Си, Ni, Со - в Пуровском, а так же Cd, Мп и Cr - в Надымском районах. На территории Ямальского региона установлена определенная сопряженность микроэлементов в депонирующих средах, что доказывает их природное происхождение. Происхождение аномальных зон с повышенным содержанием микроэлементов в депонирующих средах на территории Пуровского района обусловлено антропогенными факторами, в то время как в Приуральском районе вклад антропогенных источников загрязнения минимальный; в Надымском - отмечается значительное превышение фона по пяти элементам в депонирующих средах, что определяет формирование здесь аномальной геохимичекой зоны.

По результатам элементного анализа растений, произрастающих на разнородных по уровню экологической нагрузки территориях исследуемого региона, установлено, что коэффициент аккумуляции растениями некоторых металлов (Си, Fe, Со) не превышает единицы, поэтому их можно рассматривать в качестве биоиндикаторов только для групп металлов-токсикантов; однако, существует видовая специфичность растений к избирательному накоплению микроэлементов, обусловленная биогенным характером и особенностями метаболизма растений. Представители вида Betula выделяются лучшей способностью накопления цинка (21,0±1,2 мг/кг), выраженными концентраторами свинца являются Pinus sibirica (0,6±0,1 мг/кг) и Salix fragilis (1,1±0,2 мг/кг), произрастающие на урбанизированной территории.

Изучение особенностей микроэлементного статуса жителей региона на основе анализа волос

В последние годы в работах многих отечественных (A.B. Скальный, 1999-2005; Б.А. Ревич и др., 2004) и зарубежных (S.B. M'Baku et ai., 1982; N.I. Ward, N.M. Spyrou, 1986; G. V. Iyengar, 1998; Bertram, 1999) ученых показано, что исследование биосубстратов при скринин-говой оценке микроэлементного статуса на индивидуальном и, особенно, популяционном уровнях вполне обеспечивает получение необходимой информации для изучения функционального состояния организма человека в связи с действием внешних и внутренних факторов.

Известно так же, что для большинства исследованных жителей в тех или иных регионах характерны особенности элементного статуса, связанные не только с общефизиологическими изменениями в процессе онтогенеза, но и экологическими условиями и биохимическими характеристиками местности (Б.А. Ревич, 1990; В.М. Боев, 1998). Выяв-

ление такого рода изменений стало возможным через исследование состава волос и сопоставление полученных данных с рекомендованными в качестве верхней и нижней границы физиологической нормы персентильным интервалом (от 25 до 75) (С.А Гланц, 1998). Для характеристики разброса количественных значений тяжелых металлов в волосах жителей региона были отброшены значения до 25 и свыше 75% результатов измерений (табл. 1).

Таблица 1

Диапазон колебаний концентраций тяжелых металлов (мкг/г) в образцах волос обследованных жителей Ямальского региона

Металл Данные по ЯНАО (0,25-0,75 персентиль) Данные по России (0,25-0,75 персентиль) Диапазон «нормы»

Zn 79,3-135,0 145,0-206,0 100-200

Си 2,7-7,0 9,0-4,0 7,5-20

Fe 12,0-22,0 11,0-22,0 10-25

Mn 0,6-1,7 0,31-1,29 0,2-1,0

Ni <0,1 0,14-0,53 0,1-2,0

Со 0,02-0,75 0,02-0,16 0,1-0,5

Cd 0,03-0,13 0,02-0,13 0,05-0,25

Pb 0,02-0,1 0,38-1,67 0,1-5,0

Cr 0,1-0,4 0,2-0,96 0,1-2,0

Ag <0,001 - 0,005-0,2

1римечание: нормативный диапазон и общероссийские значения приведены

согласно данным A.B. Скального (1999,2000).

С этих позиций элементный статус обследованных жителей Ямальского региона, независимо от возраста и пола, оказался сходным с диапазоном железа и кадмия референтных величин A.B. Скального (1999) по 25 и 75 персентилю. При этом диапазон концентраций цинка, меди, свинца и хрома в волосах жителей ЯНАО имел существенные различия с заметным смещением показателей в сторону снижения нижней и верхней границ физиологической нормы. При сравнении диапазона марганца с общероссийскими данными наблюдается противоположная картина, при этом для жителей ЯНАО характерно смещение в сторону повышения нижней границы нормы с естественным увеличением верхней.

В ходе проведения исследовательской работы впервые установлены средние величины содержания 10 тяжелых металлов в волосах жителей Ямальского региона, которые составили для Zn - 109,2±1,1; Си - 5.27±0.09; Fe - 28,9±1,5; Mn - 2,09±0,12; Ni - 0,54±0,06; Со -

0,15±0,008; Сё - 0,11±0,004; РЬ - 0,4±0,03; Сг - 1,4±0,05 и -0,0002±0,0002 мкг/г.

Дисбаланс микроэлементов в волосяном покрове жителей Ямальского региона представлен следующими формулами:

Т Ре, Мп

Элементный статус жителей ЯНАО =

| 2п, Си, Со, М

т ---------

Элементный статус населения Приуральского района —

I Со, N1, Аё | Ре, Мп

Элементный статус населения Надымского района = -

4 2п, Си, Аё

| Ре, Мп

Элементный статус населения Пуровскогорайона = -

I Си, Аё

Максимальный дисбаланс микроэлементного состава биосред (волос) относительно нормативного диапазона установлен у жителей Надымского (Бм=0,5), а также Пуровского районов (0м=0,4), характеризующийся пониженным содержанием 7л, Си, Ад и повышенным уровнем Бе, Мп. У населения наиболее благоприятного в экологическом аспекте Приуральского района - дисбаланс менее выражен (Бм=0,3). Однако, при увеличении содержания в биосубстратах Бе наблюдается снижение Хп и Си, вызванное конкурентными взаимодействиями ионов, обладающих сходными физико-химическими характеристиками (эндогенный фактор).

В результате проведенного исследования установлены межрайонные особенности элементного статуса жителей ЯНАО, связанные, прежде всего, с эколопо-биогеохимическими условиями среды обитания. Нам представляется, что причиной избытка этих элементов в нашем регионе, вероятно, являются месторождения железных и марганцевых руд, разрабатываемых на Полярном Урале. Недостаток Ag, а также ¿п и Си может быть обусловлен как природными причинами -низким содержанием их в почве, воде, продуктах питания местного производства, так и влиянием антагонистов — Ре и Мп.

Между тем, на фоне специфических изменений в элементном статусе человека, обусловленных геохимическими факторами, нами констатировался и целый ряд внутригрупповых отличий, в том числе

связанных с полом обследованных, что в полной мере согласуется с результатами исследований А.П. Авцына (1991) и других ученых (М.Г. Скальная и др., 2001; A.B. Скальный, А.Т. Быков, 2003). Согласно полученным данным (табл. 2), элементный состав волос женщин достоверно отличается от такового у мужчин повышенным содержанием цинка (на 4,5%; р<0,05), меди (на 8,1%; р<0,05), никеля (на 36,6%; р<0,05) и более низким уровнем железа, кобальта (на 22,2%; р<0,05), кадмия (на 69,5%; р<0,001) и свинца (на 71,4%; р<0,001).

Таблица 2

Сравнительный анализ накопления тяжелых металлов (М±т, мкг/г) в волосах мужчин и женщин, проживающих в ЯНАО и г.Москва

Металл Ямальский регион (п=1732) г. Москва (п=14255)

Жен. (п=1286) Муж. (п=446) Жен. (п=9873) Муж.(п=4382)

Zn 111,1±1,20* 108,0±2,3 191,6±0,59* 174,2±0,84

Си 5,43±0,11* 4,99±0,17 12,6±0,09* 11,9±0,13

Fe 28,7±1,65 30,22±3,44 18,7±0,18 24,1±0,33*

Мп 2,15±0,12 1,94±0,29 1,04±0,03 0,89±0,04

Ni 0,6±0,07* 0,38±0,03 0,63±0,02 0,63±0,03

Со 0,14±0,01 0,18±0,03* данных нет данных нет

Cd 0,07±0,003 0,23±0,014*** 0,19±0,01 0,26±0,01*

РЬ 0,22±0,03 0,77±0,1*** 1,34±0,08 2,11±0,12*

Примечание: * - р<0,05; ** - р<0,01; ***-р<0,001.

Для сравнения также приведены данные исследований М.Г. Скальной, проведенные в 2005 году по г. Москва. Анализируя полученные результаты, можно отметить, что для женщин Ямальского региона характерны достоверно более высокие показатели содержания в волосяном покрове Хп, Си и N1 (р<0,05 во всех случаях) по сравнению с мужчинами, при этом, по двум первым элементам прослеживается данная закономерности и по г.Москва. Повышенное содержание в организме мужчин металлов-поллютантов РЬ и Сё, вероятно, является следствием как более частых производственных и бытовых контактов с ними, особенностей питания, курением (экзогенный фактор), так и более низкого физиологического уровня элементов-антагонистов токсичных химических элементов - Ъа. и Си.

Для более глубокого изучения элементного гомеостаза у жителей Ямальского региона нами было проведено исследование по изучению действия производственных факторов на формирование микро-

элементного статуса взрослого населения. Для оценки влияния условий производственной среды на элементный статус человека были выделены группа служащих, занятых в непроизводственной сфере (администрация, бухгалтерия, преподаватели и т.д.) и группа рабочих промышленных и автотранспортных предприятий (слесари, механики, водители, сварщики, операторы котельной и др.). Все профессиональные группы были разделены по полу (табл. 3).

Таблица 3

Сравнение содержания тяжелых металлов (М±ш, мкг/г) в волосах мужчин и женщин различных профессиональных групп

Металл Мужчины Женщины

рабочие (п=205) служащие (п=70) рабочие (п=571) Служащие (п=388)

Zn 110,44±3,63 116,71±5,0 109,98±],97 113,38±1,97

Си 5,04±0,27 *5,88±0,24 5,0±0,15 5,82±0,2

Fe 29,09±4,66 19,54±1,79 26,12±2,03 22,54±2,79

Мп 2,26±0,44 1,15±0,14 *2,36±0,18*** 1,55±0,17

Ni 0,451±0,05 0,445±0,07 0,63±0,0 7** 0,4±0,03

Со 0,224±0,03 0,184±0,045 0,161±0,014* 0,122±0,01

Cd 0,17±0,01** 0,112±0,015 0,073±0,004 0,064±0,004

Cr 0,55±0,06** 0,22±0,01 *0,47±0,05 0,20±0,02***

РЬ 1,1±0,14*** 0,23±0,07 0,24±0,04 0,17±0,03

Примечание: слева * - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001 при сравнении служащих мужчин и рабочих женщин; справа -* - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001 — сравнение между мужчинами и отдельно между женщинами разных профессиональных групп.

Как видно из таблицы, внутри профессиональных групп, в целом, сохраняются выявленные общефизиологические особенности в соотношениях содержания ТМ в волосах мужчин и женщин. Например, в волосах служащих мужчин достоверно больше Сг, Сс!, РЬ, а в волосах женщин — Си, Мп и Со. В то же время, сравнение содержания химических элементов в волосах мужчин и женщин, относящихся к разным производственным группам, нередко демонстрирует обратные результаты. Так, содержание Мп и Сг в волосах женщин-рабочих в 2 раза выше (р<0,05 в обоих случаях), чем в волосах мужчин-служащих, в то время как, содержание Си в волосах женщин, работниц промышленных предприятий ниже (на 15%; р<0,05), чем в волосах служащих мужчин. Приблизительно одинаковым оказался уровень накопления РЬ у служащих мужчин и «работающих» женщин.

В связи с тем, что элементный статус населения формируется под влиянием целого комплекса факторов, включая биохимические и климатогеографические особенности местности, уровень экологической нагрузки на окружающую среду, неблагоприятные условия производственной деятельности, а также образ жизни людей в целом (характер питания, вредные привычки, традиции и т.д.), нам представилась возможность оценить накопление ТМ у коренных (ненцы, коми, ханты) и пришлых жителей ЯНАО. Согласно полученным данным (табл. 4), элементный состав волос представителей коренной национальности достоверно отличается от такового у пришлых жителей повышенным содержанием Си (на 2,1%), Ре (на 34,7%) и Мп (на 33,3%), а также более низким уровнем Сс1 (на 42,5%) и РЬ (на 71,4%). Возможно, полученные различия являются необходимым условием нормальной адаптации коренных жителей к природным условиям Севера, характеризующейся совокупностью социально-биологических особенностей, необходимых для устойчивого существования в конкретной экологической окружающей среде. Данный аргумент высказан еще Р.З. Меерсоном(1981).

Таблица 4

Сравнительный анализ накопления тяжелых металлов (М±ш, мкг/г) в волосах коренных (п=3б8) и пришлых (п=1362) жителей ЯНАО

Население Си Fe Мп Cd РЬ

коренное 6,14±0,25*** 40,03±3,81*** 2,85±0,28*** 0,23±0,06 0,22±0,03

пришлое 5,09±0,09 26,13±1,60 1,90±0,13 0,40±0,04* 0,77±0,1*

Примечание: * - р<0,05; ***- р<0,001.

С позиции теории адаптации, взаимосвязь микроэлементного гомеокинезиса среди коренных жителей и объектами внешней среды генетически детерминирована. При этом, Fe имеет взаимный антагонизм с Zn, возможно поэтому у коренных жителей выявлен его дефицит. Кроме этого, Fe обнаруживает синергетическую взаимосвязь с Мп, что частично объясняет высокую концентрацию Мп как у коренных, так и пришлых жителей. При этом, микроэлементный статус пришлых жителей значительно приближен к «микроэлементному портрету» коренных жителей Севера, что указывает на успешное течение адаптивного процесса. Полученные данные по классификации А.П. Авцына и A.A. Жаворонкова (1985) можно отнести к природным экзогенным, которые не связаны с деятельностью человека и приурочены к определенным географическим локусам.

Учитывая выявленный дисбаланс химических элементов, нами предпринята попытка экстраполяции данных нормального и измененного уровня содержания эссенциальных элементов в волосах на всю изученную популяцию. Задачей данного раздела работы явилось установление частоты встречаемости случаев избытка и недостатка микроэлементов у жителей ЯНАО в целом и в разных населенных пунктах путем стандартизации показателей. На рисунке 5 показан нормальный и измененный уровень тяжелых металлов в волосах жителей ЯНАО.

100% 80% 60% 40% 20% 0%

В

Ре

Мп

№

гл

са

РЬ

Си

Со

□ "норма" □ низкий уровень

■ высокий уровень

Рис. 5. Соотношение нормального и измененного уровней накопления тяжелых металлов (%) в волосах жителей ЯНАО

Так, подавляющее большинство обследованных, лиц имеет нормальный и повышенный уровень в отношении Бе (65,0 и 21,0%) и Мп (55,0 и 44,0%), относительно Си, Хп, Со, РЬ и № - нормальный и пониженный. Среди обследованных лиц отмечено наличие части населения с повышенным уровнем накопления Сс1 (9,0%) и Со (12,0%).

Оценка суммарного влияния тяжелых металлов на здоровье обследованных жителей Ямальского Севера

Изучение влияния недостатка или избытка элементов в среде обитания на обмен веществ, адаптацию организмов к различным экологическим условиям, а также на возникновение эндемий представляется возможным с позиций биохимической экологии (В.В. Ермаков, 1999). Доказано, что от химического элементного состава окружающей среды зависит морфологическая и физиологическая изменчивость, рост и развитие организмов. Поэтому нарушение баланса микроэлементов в среде, как это происходит в биогеохимических провинциях, вызывает патологические изменения в организме человека (Л.И. Жук, А.А. Кист, 1990). Становится очевидным, что, наряду с биогео-

химическими эндемиями природного происхождения, следует изучать те или иные заболевания, являющиеся реакцией на аномальный состав природной среды, измененной техногенной деятельностью человека.

По многочисленным литературным данным, природа многих заболеваний полиэтиологична (Л.Г. Кузьменко и др., 1999; A.B. Скальный и др., 2001; М.Г. Скальная, 2005). Поэтому задача выявления связи между воздействием одного из факторов, которые могут рассматриваться как причинные (избыток токсичных тяжелых металлов, дефицит эссенциальных элементов), и состоянием здоровья на индивидуальном и популяционном уровнях является очень сложной.

Наибольшее применение анализы волос на содержание ТМ нашли в гигиенической, донозологической диагностике (A.B. Скальный и др., 2001). В то же время считается, что для клиники наиболее показательным является анализ крови, тем не менее, в последнее время увеличился интерес к анализу волос, как методу оценки обменных процессов у больных, о чем свидетельствуют работы Б.А. Ревича (2004), A.B. Скального (2004) и С.В. Нотовой (2005).

До настоящего времени как в отечественной, так и в зарубежной литературе, в основном представлены данные о взаимосвязи отдельных нозологий и содержания одного - двух химических элементов в волосах (Ю.Р. Теддер, 1992; Н. Mohan et al., 1997; J.Y. Lee et al., 2000). Комплексные исследования, в которых рассматриваются связи между отдельными нозологиями и элементным статусом человека, встречаются значительно реже (М.Г. Скальная, 2005). Высказано предположение о том, что уровень содержания химических элементов в волосах отражает нагрузку на организм токсичными, а также уровень обеспеченности эссенциальными микроэлементами.

Описаны заболевания и синдромы, возникающие при грубых избытках и дефицитах многих элементов. Учитывая, что диапазон референтных значений для некоторых химических веществ составляет несколько порядков, изменения внутри этого диапазона, в совокупности с другими признаками, тоже могут свидетельствовать о нарушении гомеостаза и об изменении функционирования тех или иных органов и систем, предрасположенности к отдельным заболеваниям, состояниях предболезни и болезни. Такие состояния требуют коррекции элементного статуса, в качестве этиологического или патогенетического этапа лечения (А.П. Авцын и др., 1991).

Для установления связи содержания тяжелых металлов в волосах с заболеваемостью отдельными классами болезней человека, нами

проведено исследование многоэлементного состава волос пациентов с хроническими заболеваниями вне стадии обострения.

Среди заболеваний выделены наиболее распространенные на территории ЯНАО. В структуре общей заболеваемости взрослого населения на первом месте стоят заболевания органов дыхания (29,0%) (Здоровье населения..., 2003), основная доля которых приходится на острые респираторные инфекции (ОРИ) верхних дыхательных путей (ВДП) (нами рассмотрена группа, так называемых, «часто и длительно болеющих»), В следующую группу вошли пациенты с сердечнососудистыми заболеваниями (диагноз верифицирован врачами клиники Института). Третью категорию составили жители региона с различными видами аллергических реакций, возникновение которых, по мнению ряда исследователей, обусловливается действием факторов внешней среды, поэтому аллергию относят к группе экопатологиче-ских заболеваний. В качестве группы сравнения («Контроль») выступали практически здоровые лица (табл. 5).

Таблица 5

Содержание тяжелых металлов в волосах (М±ш, мкг/г) обследованного населения ЯНАО с различными заболеваниями

Металл Заболевания CCC (n=246) Заболевания JlOP-органов (n=202) Аллергические заболевания (n=195) ОРИ ВДП (n=344) Контроль (n=155)

Zn 107,0±1,2*** 115,0±2,1 118,2±1,5 117,0±1,8*** 136,0±1,49

Си 2,61±0,15* 2,93±0,2 2,42±0,2 2,22±0,14** 3,76±0,82

Fe 29,6±3,0 24,4±1,2 27,0±2,2 48,4±4,85 33,6±3,44

Мп 3,4±0,9 3,1±1,31 3,7±1,1 5,4±0,6* 3,2±0,60

Ni 0,37±0,2 0,35±0,2 1,0±0,2*** 0,89±0,2* 0,26±0,03

Со 0,26±0,05 0,86±0,09*** 0,3±0,1 0,34±0,11 0,25±0,04

Cd 0,24±0,01 0,26±0,01* 0,26±0,02 0,38±0,05* 0,15±0,06

Cr 0,32±0,12 0,33±0,1 1,1±0,25** 0,68±0,14 0,29±0,15

Pb 0,45±0,04 ** 0,34±0,02 0,33±0,03 0,42±0,1 0,28±0,05

Ag 0,001±0,0001 0,0001±0,0001 0,0001±0,0001 0,0001±0,0001 0,002±0,0002

Примечание: * - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001 при сравнении с контролем.

При оценке содержания ТМ в волосах пациентов с различными хроническими заболеваниями выявлено, что при респираторных инфекциях верхних дыхательных путей повышены значения марганца (на 35,3%, р<0,05), кадмия (на 60,5%, р<0,05) и никеля (на 70,8%, р<0,05), а также понижены показатели по цинку (на 21,3%, р<0,001) и меди (на 30,6%, р<0,01) в сравнении с группой контроля. В волосах

обследованных жителей с заболеваниями ЛОР-органов отмечено достоверное повышение концентраций кобальта (на 70,9%, р<0,001) и кадмия (на 42,3%), а концентрации хрома (на 74,0%, р<0,01) и никеля (на 73,6%, р<0,001) повышены у лиц, подверженных аллергическим заболеваниям. Независимо от рассматриваемых нозологий существует тенденция к повышению кадмия в волосах и снижению меди и цинка. Дефицит серебра проявляется при развитии всех изученных классов заболеваний. Установлено, что наиболее часто избыточное накопление свинца (37,8%, р<0,01) и недостаток меди (на 30,6%, р<0,05) и цинка (21,3%, р<0,001) отмечены в волосах обследованных лиц с болезнями ССС по сравнению с группой контроля.

По данным М.Г. Скальной (2005), избыточное поступление в организм РЬ, Сс1 и N1 может провоцировать развитие заболеваний органов дыхания, а также эндокринной и нервной систем. Дефицит Ре, Си и Ъп связан с риском развития практически всех классов заболеваний. Недостаток химических элементов не согласуется лишь с увеличением частоты болезней кожи и подкожной клетчатки.

В отношении аллергогенного действия Сг и N1 наши данные согласуются с утверждениями В.М. Боева и др. (2003) и С.В. Нотовой (2005). При содержании токсичных и потенциально опасных элементов (Сф наблюдается понижение метаболической активности при хронических заболеваниях и недостаток биолигандов, то есть может рассматриваться как показатель неспособности организма выводить ТМ.

Объяснить факт относительного снижения Ag у пациентов, страдающих тем или иным заболеванием, достаточно сложно, так как данные о клинических проявлениях пониженного содержания Ag в организме отсутствуют. Можно предположить, что элемент наделен определенными эссенциальными свойствами (А.В. Скальный, 2004) и терапевтический эффект при лечении некоторых заболеваний объясняется его антисептическими и противовоспалительными функциями.

Снижение содержания 2л\ и Си при некоторых заболеваниях, возможно, объясняется их влиянием на окислительно-восстановительные процессы (1.О. ВакиНп ег а1., 2004). Наиболее выраженное снижение эссенциальных микроэлементов наблюдается при острых респираторных заболеваниях (Л.Г. Кузьменко и др., 1999), а при аллергических заболеваниях — повышенное содержание в волосах элементов с невыраженным биогенным характером (В.М. Боев, 2003).

По данным большого числа исследователей, при воздействии соединений РЬ на организм человека поражаются органы ССС и крове-

творения (раннее развитие артериальной гипертензии и атеросклероза, анемия) (А.В. Скальный и др., 1997; В.Г. Артамонова и др., 1998). Кроме того, РЬ является антагонистом целого ряда элементов, необходимых для нормального функционирования организма человека (Л.Ф. Панченко, 2004). Поэтому, возможно, при заболеваниях ССС наблюдается пониженное содержание Си и Zn.

Так как природные и техногенные микроэлементозы могут выступать факторами риска хронических заболеваний у населения, то проведение одновременного изучения химического состава окружающей среды и биосред населения, проживающего в различных по уровню экологической нагрузки регионах, а также установление степени влияния среды на элементный статус организма будет способствовать разрешению вопросов укрепления здоровья, качества и продолжительности жизни человека. Для установления степени взаимосвязи микроэлементного состава факторов окружающей среды и биосред организма, методом Пирсона были рассчитаны коэффициенты корреляции. Корреляционный анализ выявил наличие средней и сильной прямой связи между содержанием Zn и Си в воде и волосах (г=0,42; 0,87), средней - Сг в почве и волосах (г=037), менее значимой - Со в снеге и волосах (г=0,30) в Приуральском районе. В Надымском районе выраженная взаимосвязь между содержанием Fe и Мп в воде и волосах (г<0,84; <0,73, соответственно), РЬ в снеге и волосах (г=0,75), менее значимая в воздухе, почве, воде и волосах (г=0,51; =0,59; =0,62). В Пуровском районе между содержанием Ni и Со в воздухе, воде и волосах (г=0,98; =0,75 и г=0,78; =0,65), Сг в воздухе, воде, снеге и волосах (г=0,81; =0,71; =0,77), РЬ и Cd в почве и волосах (г более 0,7 в обоих случаях), Мп и Fe в воде, почве и волосах (г<0,7). Наиболее тесная связь отмечена между содержанием РЬ в окружающей среде и биосубстратах (исключение составляет только отношение «волосы - вода» в Приуральском районе — г=0,24); высокий коэффициент корреляции между содержанием Мп и Fe в воде, почве и волосах объясняется, возможно, большей химической активностью по сравнению с другими ТМ за счет увеличения восстановительных свойств.

В связи с тем, что уровень накопления тяжелых металлов в волосах жителей региона коррелирует с содержанием исследуемых элементов в объектах окружающей среды (воздух, питьевая вода, почва), нами предпринята попытка, используя методы линейной регрессии, спрогнозировать уровень аккумуляции каждого металла в биосредах населения в зависимости от их предельно-допустимых концентраций по каждой из анализируемых сред. Для этого учитывались количест-

венные значения исследуемых металлов в воздухе, питьевой воде и почве, а также их уровень накопления в волосах обследованных лиц в конкретный период времени. Анализу были подвергнуты лишь данные с достоверной аппроксимацией (R2>0,58; n=115): Fe — с почвой; Мп и Zn - с питьевой водой; Си, Со, Cr, Cd и РЬ - с атмосферным воздухом. Так, в зависимости от ПДК металлов в анализируемых средах установлены уровни их накопления в волосах, которые составили: Fe - 61,2 мкг/г (у=10,2х); Мп - 1,67 мкг/г (у=16,7х); Zn - 320,0 мкг/г (у=64х); Си - 27,7 мкг/г (у=25000х-2,70); Сг - 1,10 мкг/г (у=736,2х); Cd - 0,50 мкг/г (у=1638х); Со - 1,99 мкг/г (у=3970х); Ni - 2,61 мкг/г (у=2610х) и РЬ - 0,55 мкг/г (у=1844х).

Учитывая тот факт, что сами по себе высокие концентрации металлов, обнаруженные в биосубстратах человека, еще не свидетельствуют о состоянии его здоровья, они лишь подтверждают возможность проявления патологических процессов, связанных с действием факторов среды (Ю.А. Рахманин и др., 2001). Поэтому наряду с биомаркерами воздействия следует рассматривать и биомаркеры эффекта. К ним могут быть отнесены практически все методы, используемые в традиционной диагностике специфических и неспецифических эффектов влияния загрязнений окружающей среды, включая функциональную и лабораторную диагностику.

Современные литературные данные свидетельствуют об участии МЭ в биохимических процессах (А.В. Скальный, 2005). В результате того, что в экстремальных условиях Крайнего Севера в организме человека происходит перестройка метаболизма (северный метаболический тип), основу которого составляет белково-жировой обмен (Л.Е. Панин, 1980), стало очевидным изучение биотического участия элементов в процессах липидного обмена. Нами использована электронная база данных Лаборатории эпидемиологической профилактики хронических неинфекционных заболеваний Института. На рисунке 6 отражено влияние микроэлементов на основные биохимические параметры крови, принимающих участие в ионном и липидном обменах.

Таким образом, установлено наличие прямой связи средней силы между: содержанием в волосах кобальта и магния в крови (г=0,39; р<0,05), кадмия и кальция (г=0,41; р<0,001), свинца и тригдицеридов (г=0,40; р<0,001), железа и бета-липопротеидов (г=0,33; р<0,01), хрома и бета-липопротеидов (г=0,46; р<0,001). Кроме этого, выявлена обратная связь между содержанием: цинка в волосах и кальция в крови (г=-0,33; р<0,05), цинка и бета-липопротеидов (г=-0,37; р<0,05), меди и бета-липопротеидов (г=-0,30; р<0,01), никеля и бета-липопротеидов

(г=-0,39; р<0,05). В отношении остальных взаимосвязей, представленных на рисунке, наметилось установление влияний на уровне тенденций (р<0,06). Все это свидетельствует о том, что МЭ участвуют в биохимических процессах и могут быть использованы в качестве биологических маркеров неблагоприятного влияния факторов окружающей среды на организм человека.

Рис. 6. Корреляционные взаимосвязи между содержанием МЭ в волосах и основными биохимическими показателями крови (кальций, магний, холестерин, альфа-холестерин, бета-липопротеиды, триглицериды): -► прямая связь; ------► обратная связь

Далее проведен анализ содержания ТМ в системе: «воздух — снег - почва - вода - человек» и рассмотрены возможные пути миграции элементов в организм с учетом корреляционного анализа. Так, концентрация Си в волосах отражает ее естественное содержание в окружающей среде (в воздухе, депонирующих средах и воде). При этом фиксируется выраженная взаимосвязь между содержанием Си в волосах жителей и среде обитания (табл. 6).

Таблица 6

Приоритетные микроэлементы в объектах окружающей среды и воло-

сах населения Ямальского региона

Анализируемые среды Приуральский район Надымский район Пуровский район

Атмосферный воздух Си Ее, Мп, РЬ, Хп гп, Си, М, Со, Сг, Сс1, РЬ

Снег Си, Со Ее, Мп, РЬ, Сс1, Сг N1, Со, Сг, РЬ, Сс!

Почвенный покров Си Ее, Мп, РЬ, С<1 Хп, Си, Ре, Мп, Со, Сг, са, РЬ

Питьевая вода Си, Ъа. Ее, Мп, РЬ, Сс1 Ре, Мп, Со, Сг

Волосы гп, Си Ее, Мп, РЬ, С<1, Сг N1, Со, Сг, РЬ

Содержание Хп в волосах населения несколько выше средних региональных значений. Накопление его в организме происходит из-за отсутствия чрезмерной аккумуляции Бе, как наиболее выраженного антагониста цинка. Минимальный уровень концентрации Со и № в волосах жителей Приуральского района отражает естественно низкое содержание данных элементов в объектах окружающей среды и, вероятно, их недостаточное поступление извне. Лишь содержание Со в снеговом покрове превышает региональный уровень, однако, сила связи с накоплением его в волосах жителей не значительная (г <0,30), а миграция по остальным анализируемым средам - воздух, почва, вода - не прослеживается. Низкий уровень концентрации Хп и Си в волосах жителей Надымского района отражает не только естественно низкое содержание данных элементов и их недостаточное поступление из объектов окружающей среды, но и чрезмерное накопление Ре, Мп и РЬ, которые обусловливают внутренний дисбаланс микроэлементов. Содержание Сг в волосах превышает фоновый уровень, что объясняется естественными причинами, так как в почве установлен высокий уровень содержания Сг, также повышены концентрации элемента в снеговом покрове, установлена тесная связь между его содержанием в воде и волосах (г=0,74). Надымский район также характеризуется увеличением содержания Сс1 в депонирующих средах примерно в 1,8 раза, в биосредах населения тоже несколько выше региональных значений (в 1,7 раза), по наличию средней корреляционной связи между содержанием элемента в почве и волосах (г=0,71) можно судить о смешанном происхождении элемента. Не исключена роль дополнительных экзогенных факторов в отношении накопления С<1 в волосах жителей региона. Важным фактом является и то, что наряду с превышением естественного фона по содержанию N1 в объектах окружающей среды Пуровского района, в волосах жителей региональный уровень превышен более чем в 2 раза. Возможно, решающее значение имеет не только его значительное поступление с питьевой водой и атмосферным воздухом, о чем свидетельствуют данные корреляционного анализа о наличие сильной связи между содержанием никеля в воде, почве и волосах (г=0,78; 0,80), но и низкое содержание 2а, как наиболее выраженного антагониста N1. Концентрации Сг и РЬ в волосах превышают фоновый уровень, что объясняется повышенным содержанием данных элементов в анализируемых средах, так в почве установлены максимальные их значения, также повышены концентрации элементов в воде и снеговом покрове. При этом, установлена тесная связь между их содержанием в воздухе и волосах (г=0,81 и

г=89, соответственно). Отмечена средняя положительная связь между содержанием Хп в снеге и волосах (г=0,63), более выражено влияние воздуха и почвы (г=0,93; =0,73). Вероятно, более низкие концентрации Ъл в волосах по сравнению с Приуральским районом обусловлены максимальным накоплением являющимся его антагонистом.

Так, для жителей наиболее благоприятного в экологическом аспекте Приуральского района, где вклад антропогенных источников загрязнения минимален, характерен допустимый уровень накопления Си в волосах, как одного из характерных микроэлементов окружающей среды, обусловленный смешанным типом происхождения. Для населения Надымского района выявлен особый приоритет накопления в волосяном покрове пяти металлов (Бе, Мп, РЬ, Сс1 и Сг), что в полной мере отражает естественный баланс их нахождения в среде обитания; отмечен дефицит А§, 7л\ и Си из-за их низких количественных значений в анализируемых средах и эндогенных влияний элементов-антагонистов (Ре и РЬ). Для жителей Пуровского района с максимальным уровнем антропогенной нагрузки на окружающую среду характерно чрезмерное накопление в биосубстратах Со, Сг и РЬ при естественной нехватке К%, Хп и Си и усугубляемой конкурентными микроэлементными взаимодействиями.

Нагрузка тяжелыми металлами на население, как правило, обусловлена одновременным поступлением в организм поллютантов различными путями и из разных объектов окружающей среды, причем их биологическое действие может модифицироваться под влиянием самых разнообразных факторов и условий. В связи с этим, на следующем этапе исследования была проведена оценка комплексного поступления элементов ингаляционным, водно-алиментарным и алиментарным путями в организм человека и выделены наиболее приоритетные из них. С этой целью был произведен расчет теоретического поступления различных ТМ с вдыхаемым воздухом, питьевой водой и продуктами питания (Е.Н. Беляев, 1999). Долевые дозовые нагрузки для жителей региона представлены в таблице 7.

Таблица 7

Долевые нагрузки (%) поступления тяжелых металлов с воздухом, питьевой водой и продуктами питания для жителей ЯНАО

Си Со N1 Бе Мп Ъп Сс1 РЬ Сг

Воздух 32,1 74,1 44,7 0,9 4,6 18,0 80,8 41,0 51,8

Вода 0,7 1,4 2,6 3,0 8,0 1,3 0,4 0,3 6,8

Продукты 67,2 24,5 52,6 96,1 87,4 80,7 18,8 58,7 41,4

Как видно из таблицы, основная масса микроэлементов поступает в организм алиментарным путем. Это характерно для меди, железа, марганца, цинка и свинца. Исключение составляют кадмий, кобальт и хром, для которых характерен ингаляционный путь поступления. Для никеля, свинца и меди поступление с воздухом является вторым по значимости путем. Наряду с этим, для марганца и железа водный путь был также вторым по значимости. Так, для продуктов питания характерен относительно наибольший удельный вес поставки эссенциаль-ных микроэлементов, а увеличение доли поступления токсикантов в организм человека наблюдается из атмосферного воздуха.

Сравнивая полученные данные о приоритетности того или иного пути поступления микроэлементов в организм человека с результатами аналогичных исследований, проведенных в других регионах России (В.М. Боев, 2002; М.Г. Скальная, 2005; C.B. Нотова, 2005) установлено, что суточное поступление химических элементов с продуктами питания представляет собой наиболее значимый фактор. Авторы отмечают недостаточное поступление жизненно необходимых элементов с питьевой водой и возрастание роли токсичных металлов с атмосферным воздухом.

Для более адекватной оценки значимости поступления микроэлементов в организм человека необходимо учитывать фактический уровень потребления продуктов питания, а также проводить регулярный контроль за изменением качества окружающей среды, накоплением химических веществ в диагностических биосубстратах человека, оказывающих общетоксическое действие, склонных к депонированию и материальной кумуляции.

Доказано, что от химического элементного состава среды обитания организмов зависит их морфологическая и физиологическая изменчивость, размножение, рост и развитие. Поэтому нарушение баланса химических элементов в среде, как это происходит в биогеохимических провинциях, вызывает патологические изменения в организме человека (Л.И. Жук, A.A. Кист, 1990; Ю.Г. Покатилов, 1993; Экогеохимия Западной Сибири..., 1996).

Для оценки основных показателей здоровья жителей региона в зависимости от микроэлементного состава среды обитания, нами проведено сопоставление различий содержания ТМ в объектах окружающей среды, накопления их в диагностических биосубстратах населения с распространением основных классов заболеваний у жителей рассматриваемых районов Ямальского региона. Кроме этого, чтобы оценить негативные последствия загрязнения окружающей среды токсич-

ными элементами и недостатком эссенциальных для здоровья населения был произведен расчет величины экологического риска, который выражался показателем относительного риска. Количественное выражение позволяет оценить, во сколько раз вероятность изучаемого фактора (избыток или дефицит микроэлементов в среде обитания) увеличивает фоновую вероятность заболеть тем или иным заболеванием.

Так, анализируя общую заболеваемость в отношении нозологической группы болезней крови и иммунных нарушений (Кр/Им) мы выявили, что в Приуральском районе показатели заболеваемости в 3,5 раза превышают аналогичные значения Надымского района (20,8 и 6,4 на 1000 населения), что при прочих равных условиях позволяет предположить альтеративную роль дефицита Со и N1 в формировании данных форм патологии. Известно, так же, влияние N1 на гемопоэз, а следовательно на созревание иммунных клеток. Для жителей Приуральского района содержание данных элементов отмечено на уровне минимальных значений. В то же время в Надымском районе указанный показатель заболеваемости несколько ниже, однако, вдвое превышает аналогичную заболеваемость в Пуровском районе (13,9 на 1000 населения). Величина относительного риска развития заболеваний крови для жителей Приуральского района составляет 17,2; аналогичный показатель для Надымского района — 5,1 (рис. 7).

Рис. 7. Величина экологического риска развития заболеваний у жителей Приуральского (I), Надымского (II) и Пуровского (III) районов

Весьма неблагополучным выглядит Надымский район при сравнительной оценке заболеваемости болезнями нервной системы - НС (73,8 случаев на 1000 населения), которые намного превышают аналогичные показатели в Приуральском и Пуровском районах (41,3 и 48,9 на 100 населения, соответственно). Естественно, что подобные значи-

тельные различия невозможно объяснить без учета экологической нагрузки на анализируемую территорию, поскольку именно по содержанию токсичных ТМ - Cd, Сг и Pb - отличаются Надымский и сравниваемые районы, которые при суммарном поступлении крайне негативно влияют на состояние НС. Риск развития заболеваний нервной системы у жителей индустриальных Надымского и Пуровского районов в зависимости от действия токсичных элементов, способных накапливаться в организме, составляет соответственно 1,94 и 1,1. Подобная ситуация складывается с новообразованиями (НО), на развитие которых основное влияние оказывают токсические металлы с выраженным канцерогенным эффектом. Риск развития новообразований для на-дымчан выше (2,4), чем для жителей Пуровского района (1,5).

Иная ситуация складывается с болезнями кровообращения (КрО), которые являются основной причиной смертности среди взрослого трудоспособного населения Ямальского региона. В частности, в Пуровском районе - заболеваемость максимальная (95,0 случаев на 1000 населения), несколько ниже указанный показатель в Надымском районе - он составляет 81,0 случая на 1000 населения. Наиболее благоприятной ситуация складывается в Приуральском районе (57,1 на 1000 населения). Указанные различия мы связываем, прежде всего, с высокой чувствительностью ССС к влиянию токсичного РЬ и экологически обусловленного дисбаланса Zn и Си. Популяционные исследования по оценке элементного статуса пациентов с различными хроническими заболеваниями подтвердили данный аргумент. Величина относительного риска развития заболеваний кровообращения для жителей Надымского района составляет — 1,02; аналогичный показатель для Пуровского района несколько выше (1,29).

При оценке показателей костно-мышечной системы (KMC) нами выявлено, что заболеваемость в Надымском и Пуровском районах практически в 2 раза превышает рассматриваемый показатель в Приуральском районе автономного округа (128,7 и 142,4 против 65,3 на 1000 населения, соответственно). Подобные различия могут быть связаны с особенностями микроэлементного состава среды обитания, оказывающей влияние на накопление тех или иных металлов в организме человека. Одним из таких элементов является Мп, чрезмерное поступление которого с питьевой водой (что характерно для Надымского и Пуровского районов) и постепенное его накопление способствует негативному влиянию на костную и соединительную ткань. Кроме этого, сравниваемые районы отличаются от Приуральского по содержанию РЬ, наиболее выраженного антагониста кальция — важнейшего макро-

элемента в функционировании мышечной и костной ткани. Риск развития заболеваний костно-мышечной системы для населения Надымского и Пуровского районов составляет соответственно 1,64 и 1,46.

Бесспорно, что мочевыделительная система особо чувствительна к воздействию ТМ вследствие повышенной нагрузки экскреторной и фильтрационной функции почек. Репродуктивная система крайне уязвима именно к дефициту ряда жизненно-важных элементов (2п). Максимальный показатель заболеваемости мочеполовой системы отмечен нами в Пуровском районе (143,2 на 1000 населения), но достаточно велика она и в Надымском районе (127,6 на 1000 населения). Приуральский район характеризуется более низкими показателями. Величина относительного риска развития заболеваний мочевыделительной системы для жителей Надымского района составляет - 1,37; аналогичный показатель для Пуровского района несколько выше (1,61).

Как известно, состояние кожи является менее подверженным воздействию элементного состава окружающей среды. В данном случае существенных различий по заболеваемости жителей Пуровского и Приуральского районов (55,7 и 56,0 на 100 населения) не выявлено. В то же время Надымский район характеризуется более неблагоприятной ситуацией в отношении данных заболеваний. Величина относительного риска развития заболеваний кожи и подкожной клетчатки для населения рассматриваемых районов находилась на уровне 1,0-1,3.

По некоторым данным, функционирование желудочно-кишечного тракта и органов пищеварения в целом могут выступать одним из признаков характеризующие воздействие экологической обстановки и в частности влияние токсичного РЬ (Б.И. Маневская, 1975; И.М. Трахтенберг, 2000). Рассматриваемые районы имеют характерные различия уровня накопления данного металла в объектах окружающей среды и биосредах жителей, заключающиеся в увеличении нагрузки на территории индустриальных районах, при чем для Пуровского района отмечен наиболее выраженный вклад антропогенных источником загрязнения. Величина относительного риска развития заболеваний органов пищеварения для жителей Надымского района составляет - 1,28; аналогичный показатель для Пуровского района в 2 раза выше и равен 2,52.

Таким образом, по результатам проведенной работы можно сделать аргументированные выводы о том, что не только избыток токсичных элементов в объектах окружающей среды может влиять на развитие тех или иных экологически обусловленных заболеваний, но и недостаток физиологически необходимых. Так, для жителей района наи-

более благоприятного в экологическом аспекте - Приуральского -максимальным оказался риск развития болезней крови, что связано в основном с дефицитом эссенциальных элементов. В распространении остальных заболеваний у населения промышленно развитых районов Ямальского региона — Надымского и Пуровского - вероятен вклад токсичных металлов окружающей среды, способных не только влиять на возникновение и течение ряда основных патологий, но и обусловливающих микроэлементный дисбаланс в организме человека.

Учитывая влияние дисбаланса ТМ на заболеваемость, нами предпринята попытка экстраполяции данных допустимого уровня токсичных и пределов нормального содержания эссенциальных элементов в волосах на всю изученную популяцию взрослого населения ЯНАО. В наши задачи входило установление частоты встречаемости случаев избытка и недостатка ТМ у жителей в разных районах округа.

Относительный показатель вычислялся как соотношение числа лиц с отклонениями от указанных величин (группа риска) ко всему исследованному населению. Однако тождественность средних значений содержания элементов в волосах жителей и данных частоты их дефицита или избытка не всегда отмечалась. Поэтому нами использовался, предложенный М.Г. Скальной (2005), суммарный показатель (М), отражающий сумму найденного места по абсолютному значению содержания химического элемента - М(А0 и относительной величине — М(Ш) (частоте встречаемости дефицита или избытка ТМ). Этот подход позволил выявить районы округа, в которых население в наибольшей степени испытывало неблагоприятное воздействие совокупности избытка и дефицита токсичных (табл. 8) и эссенциальных металлов (табл.9). В связи с тем, что распределение токсичных и эссенциальных элементов неравномерно, рассчитанный суммарный показатель позволяет совокупно ранжировать территорию исследуемого региона. При этом, население Приуралья в большей степени подвергается неблагоприятному воздействию Сё, и испытывает дефицит Со; жители Надымского района страдают от недостатка Тп и Си, а так же от избытка Бе и Мп; для проживающих в Пуровском районе выявлено негативное влияние № и РЬ.

Далее нами была предпринята попытка сопоставления рангов дефицита и избытка микроэлементов в волосах жителей региона с уровнем нагрузки ТМ на среду обитания (рис. 8). Так, первое место в ранжировании суммарных показателей обеспеченности популяции необходимыми элементами и избытка токсичных ТМ отмечено в зоне аномальной геохимической провинции - в Надымском районе (1/1).

Таблица 8

Ранжирование по суммарному показателю избытка тяжелых металлов у населения по районам исследования

0,75 персен- Приуральский Надымский Пуровский

Металл тиль (мкг/г) район район район

% ранг % ранг % ранг

РЬ 0,1 7,9 3 9,0 2 11,1 1

Cd 0,13 10,8 1 9,9 2 4,3 3

Ni 0,1 12,0 3 22,3 2 22,6 1

Fe 22,0 2,0 3 16,2 1 7,9 2

Mn 1,7 0,9 3 11,5 1 11,4 2

33,6 3 68,9 1 57,3 2

Таблица 9

Ранжирование по суммарному показателю недостатка тяжелых металлов у населения по районам исследования

0,25 персен- Приуральский Надымский Пуровский

Металл тиль (мкг/г) район район район

% ранг % ранг % ранг

Со 0,02 29,6 1 15,4 2 13,8 3

Zn 79,3 2,1 3 12,1 1 9,4 2

Си 2,7 3,2 3 11,3 1 9,5 2

Z 34,9 2 38,8 1 32,7 3

[33- m'n Кн; Щ - шах Кн; gg- аномальная геохимическая зона Рис. 8. Ранжирование суммарных показателей избытка (в числителе) и недостатка микроэлементов (в знаменателе) у населения Приуральского (ПУ), Надымского (HP) и Пуровского (ПР) районов в зависимости от уровня комплексной нагрузки на среду (Кн)

Таким образом, в результате проведенных исследований апробирована система элементного анализа для оценки обеспеченности популяции необходимыми МЭ и нагрузки токсичными ТМ. Для обеспечения условий безопасности в области гигиены ранжирование может выступать как способ эколого-гигиенической градации территории по установлению степени влияния неблагоприятных факторов окружающей среды на особенности элементного статуса населения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Интенсивное промышленное освоение регионов Крайнего Севера отрицательно сказывается на состоянии окружающей природной среды и, как следствие этого, может негативно отражаться на здоровье населения. При широкомасштабной индустриализации ЯНАО наметился целый ряд антропоэкологических факторов среды, которые создают серьезную угрозу для здоровья жителей региона. Поэтому проблема освоения Севера не может быть успешно решена без научно-обоснованной базы в области экологии человека, охраны и укрепления его здоровья, построенной на обосновании сложных взаимодействий в системе «окружающая среда — человек». Проведенные исследования микроэлементного состава воздуха, воды, депонирующих сред и аккумуляции ТМ в организме населения ЯНАО позволили установить формирование здесь биогеохимической провинции, на образование которой оказали влияние не только природные факторы - геологические породы, климатические особенности, а также целый ряд техногенных факторов (выбросы промышленных предприятий индустриальных районов, интенсификация нефтегазодобывающего комплекса и автотранспорт). Рассматривая динамику загрязнения тяжелыми металлами исследуемого региона, установлено, что в период с 2003 по 2005 гг. наметилась тенденция к росту концентраций свинца в атмосферном воздухе на 12,2% (р<0,05). За аналогичный период количество проб воды с превышением соответствующих ПДК по железу (р<0,01) и марганцу (р<0,001) возросло на 4,5%.

В результате элементного анализа растений, произрастающих на разнородных по уровню экологической нагрузки территориях, установлено, что коэффициент аккумуляции растениями некоторых металлов (Си, Fe, Со) не превышает единицы, поэтому их можно рассматривать в качестве биоиндикаторов только для групп металлов-токсикантов. Отмечена видовая специфичность растений Pinns sibirica (0,6±0,1 мг/кг) и Salix fragilis (1,1 ±0,2 мг/кг) к избирательному накоплению свинца.

Результаты исследования показали неоднородный микроэлементный состав не только факторов окружающей среды, но и биосубстратов населения в различных территориально-экономических зонах региона. Максимальный дисбаланс ТМ в биосредах (волос) относительно нормативного диапазона установлен у жителей Надымского (Бм=0,5) и Пуровского районов (0м=0,4), характеризующийся пониженным содержанием цинка, меди, серебра и повышенным уровнем железа, марганца. У населения наиболее благоприятного в экологическом аспекте Приуральского района - дисбаланс менее выражен (0м=0,3). Кроме этого, элементный состав волос женщин достоверно отличается от такового у мужчин повышенным содержанием Тп, Си, N1 и более низким уровнем Бе, Со, Сс1 и РЬ. Однако, сравнение состояния микроэлементного гомеостаза без учета особенностей производственной деятельности не дает объективного результата в выявлении половых закономерностей. Так, содержание в волосах женщин-рабочих Си ниже, а Мп и Сг в 2 раза выше, чем в волосах мужчин-служащих. Элементный состав волос коренных жителей достоверно отличается от такового у пришлых - повышенным содержанием Си, Бе и Мп, а также более низким уровнем С<1 и РЬ.

Сравнительный анализ качественного и количественного состава факторов среды и наличие корреляционных связей показывают наличие сильной прямой связи между содержанием большинства ТМ в объектах окружающей среды и волосах жителей региона. Анализ доли вклада веществ, поступающих в организм из объектов окружающей среды (воздух, вода, продукты питания) выявил, что основная масса Ре, Мп, Ъа, Си, РЬ и N1 поступает в организм алиментарным путем, для Сё, Со и Сг приоритетен ингаляционный путь поступления.

При оценке содержания тяжелых металлов в волосах пациентов с различными хроническими заболеваниями выявлено, что при острых респираторах инфекциях верхних дыхательных путей повышены значения Мп, Сс1 и N1, при избыточном накоплении в волосах Со и Сс1 возрастает частота заболеваний ЛОР-органов, у лиц, подверженных аллергии наблюдается повышение Сг и а наиболее часто избыточная аккумуляция РЬ и недостаток Си и Хп в волосах взрослого населения ассоциируется с болезнями ССС. Установлено, что не только избыток токсичных металлов в объектах окружающей среды может влиять на развитее тех или иных экологически обусловленных заболеваний, но и недостаток физиологически необходимых.

ВЫВОДЫ

1. Установлено высокое содержание железа (3,7ПДК) и марганца (2ПДК), низкие значения цинка (0,02ПДК) и меди (0,03ПДК) в питьевой воде Надымского района, а также повышенный уровень свинца (1,4ПДК), меди (4,8ПДК) и кобальта (2,бПДК) в атмосферном воздухе Пуровского районов. Однотипный микроэлементный состав снежного покрова и почвы свидетельствует о сформировавшейся техногенной геохимической провинции на территории Надымского района, происхождение аномальной зоны с повышенным содержанием тяжелых металлов в депонирующих средах Пуровского района связано с антропогенными факторами, в то время как в Приуральском районе вклад данных источников загрязнения минимальный.

2. Установлен диапазон содержания 10 тяжелых металлов в волосах жителей Ямальского региона, а также их средние величины, которые составили для Ъ\ ~ 109,2±1,1; Си - 5,27±0,09; Бе - 28,9±1,5; Мп -2,09±0,12; № - 0,54±0,06; Со -0,15±0,008; Сс1 - 0,11±0,004; РЬ -0,4±0,03; Сг - 1,4±0,05 и - 0,0002±0,0002 мкг/г. Элементный состав волос представителей коренной национальности достоверно отличается от такового у пришлых жителей повышенным содержанием меди (на 2,1%; р<0,001), железа (на 34,7%; р<0,001) и марганца (на 33,3%; р<0,001), а также более низким уровнем кадмия (на 42,5%; р<0,05) и свинца (на 71,4%; р<0,05).

3. Микроэлементный статус жителей Ямальского региона характеризуется в целом пониженным по сравнению с общероссийскими показателями содержанием 2п, Си и повышенным уровнем Ре и Мп. Выявлено, что при увеличении содержания в биосубстратах Бе наблюдается снижение Ъх\. и Си, вызванное конкурентными взаимодействиями ионов, обладающих сходными физико-химическими характеристиками (эндогенный фактор).

4. Сравнительный анализ качественного и количественного состава факторов среды и наличие корреляционных связей показывают наличие выраженной взаимосвязи между содержанием тяжелых металлов в объектах окружающей среды и волосяном покрове населения. Основная масса микроэлементов (Ре, Мп, Ъл, Си, N1 и РЬ) поступает в организм алиментарным путем, для Сс1, Со, и Сг наиболее приоритетен ингаляционный путь поступления.

5. Выявлено, что при острых респираторных инфекциях верхних дыхательных путей повышены значения Мп, Сё и N1, при избыточном накоплении в волосах Со и Сс! возрастает частота ЛОР-заболеваний, а значения по Сг и N1 повышены у лиц, подверженных аллергии. Наи-

более часто избыточное накопление РЬ и недостаток Си и Zn в волосах взрослых ассоциируется с болезнями сердечно-сосудистой системы. Независимо от вида патологического процесса существует тенденция к повышению Cd и РЬ в волосах и снижению Си и Zn. Относительный риск развития болезней крови и иммунных нарушений (ОР=17,1) связан с дефицитом эссенциальных элементов (Со и Ni), в распространении новообразований (ОР=2,4), заболеваний органов пищеварения (ОР=2,5) и кровообращения (ОР=1,3), а также нервной (ОР=1,9), мочеполовой (ОР=1,6) и костно-мышечной (1,7) систем вероятен вклад токсичных металлов (Pb, Cd, Сг).

6. Для социально-гигиенического мониторинга апробирован метод ранжирования абсолютных и относительных величин элементного состава биосубстратов (волосы), позволяющий оценивать риск развития микроэлементозов на конкретных территориях. В частности, максимальные значения суммарных показателей обеспеченности популяции необходимыми микроэлементами и избытка токсичных ТМ наблюдаются в зоне аномальной геохимической провинции (Надымский район), а также с повышенной антропогенной нагрузкой на окружающую среду (Пуровский район).

Список работ, опубликованных по теме диссертации Монография

1. Агбалян Е.В., Буганов А.А., Кирилюк Л.И. и др. Здоровье населения Ямало-Ненецкого автономного округа: состояние и перспективы / Под ред. А.А. Буганова -Надым - Омск, 2006. - 809 с.

В центральных рецензируемых журналах

2. Кирилюк Л.И.. Буганов А.А, Бахтина Е.А. и др. Тяжелые металлы в растениях природных и урбанизированных ландшафтов Ямальского региона //Лесное хозяйство, Москва, 2004, № 6, С. 19-20.

3. Кирилюк Л.И.. Буганов А.А, Захарина Т.Н. и др. Тяжелые металлы в растениях ее-, тественных, нарушенных и урбанизированных ландшафтов Ямальского региона //Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра сибирского отделения РАМН, Иркутск, 2004, № 1, Том 3, С. 126-130.

4. Кирилюк Л.И.. Бахтина Е.А., Захарина Т.Н. Микроэлементы в растениях естественных и нарушенных ландшафтов Ямальского региона //Лесное хозяйство, Москва, 2005, №4, С. 32-33.

5. Кирилюк Л.И.. Захарина Т.Н. Тяжелые металлы в спорофорах Basidiomycetes на территории Ямальского региона //Здоровье населения и среда обитания, 2004, №8, С. 21-25.

6. Кирилюк Л.И.. Захарина Т.Н., Бахтина Е.А. Ягодники Ямальского региона: особенности экологии и микроэлементный состав // Лесное хозяйство, Москва, 2005, №6. — С.29-30. ;

7. Леханова Е.Н., Кирилюк Л.И.. Буганов А. А. и др. Микроэлементозы при основных формах хронических неинфекционных заболеваний в высоких широтах //Вестник СПб ГМА им. И.И. Мечникова, 2005, № 1(6), С. 107-109.

В сборниках научных трудов и материалах конференций

8. Kirilvuk L.I. Domestic Water in the North of Tyumen! Region as an Environmental Factor //Proceedings of International Conference, Perm-Kazan, «Environment - Health», 2003 - P. 197-200.

9. Кирилюк Л.И. Качество питьевой воды Тюменского Севера как экологический фактор //Материалы окружного совещания «День главного врача», Надым, 2003. - С. 133138.

10. Кирилюк Л.И. Качество питьевой воды как фактор развития сердечно-сосудистых заболеваний среди населения Тюменского Севера /Материалы VI Росс. Научного форума «Ключи к диагностике и лечению заболеваний сердца и сосудов», Москва, 2004. - С.44-45.

11. Кирилюк Л.И. Планирование деятельности по гигиенической оценке окружающей среды в региональной системе мониторинга /Социально-гигиенический мониторинг: методология, региональные особенности, управленческие решения: Материалы Пленума Научного Совета, Москва, 2003. - С. 167-169.

12. Кирилюк Л.И.. Бахтина Е.А., Захарина Т.Н. Оценка накопления тяжелых металлов растениями разных видов на территории Ямальского региона /Сб. научн. тр. к 10-летию ГУ НИИ МПКС РАМН. Надым, 2004. - С. 95-98.

13. Захарина Т.Н., Кирилюк Л.И- Бахтина Е.А. Содержание тяжелых металлов в почве Ямальского региона / Там же - С. 81-84.

14. Кирилюк Л.И.. Буганов A.A., Бахтина Е.А. и др. Экология ягодников Ямальского региона и их микроэлементный состав //Сб. тезисов ГУ НИИ МПКС РАМН. Надым, 2004. С. 98-101.

15. Кирилюк Л.И.. Захарина Т.Н., Бахтина Е.А. Особенности микроэлементного статуса населения Ямальского региона //Материалы Пленума Научного совета: Медицина окружающей среды, Москва, 2004, С. 160-161.

16. Кирилюк Л.И.. Захарина Т.Н., Бахтина Е.А. Атомно-абсорбционная спектрометрия как современный метод элементного анализа //Сб. материалов Междунар. конф. «Современное приборное обеспечение и методы анализа почв, кормов, растений и сельскохозяйственного сырья», Москва, 2004, С. 51-53.

17. Кирилюк Л.И. Микроэлементный состав грибов и ягод Ямальского региона //Императивы экологии человека XXI века, С-Пб, 2005. - С. 21-22.

18. Кирилюк Л.И.. Бахтина Е.А., Захарина Т.Н. Накопление TM растениями древесных видов на территории Ямальского региона //Там же - С. 22-24.

19. Кирилюк Л.И.. Захарина Т.Н., Бахтина Е.А. Тяжелые металлы в растениях Ямальского региона и формирование принципа экологической инфраструктуры // Успехи современного естествознания, №7 - 2005, - С. 60.

20. Захарина Т.Н., Буганов A.A.. Кирилюк Л.И. и др. О проблеме загрязнения свинцом окружающей среды Ямальского региона // Там же — С.58-59.

21. Кирилюк Л.И.. Захарина Т.Н., Бахтина Е.А. Возможные пути коррекции дисбаланса микроэлементов у жителей Ямальского Севера // Тез. конф. «Человек и лекарство», Москва, 2005, С. 138-139.

22. Кирилюк Л.И.. Захарина Т.Н., Буганов A.A. и др. Йзучение микроэлементного статуса сельского населения Ямальского региона //Материалы ежегод. науч.-практич. конф. «Вопросы сохранения и развитая здоровья населения Севера и Сибири», Красноярск, 2005, С. 52-53.

23. Захарина Т.Н., Кирилюк Л.И.. Буганов A.A. и др. Влияние техногенного свинца на микроэлементный дисбаланс у жителей Ямальского региона //Там же - С. 42-44.

24. Лебедева И.Н., Агбалян Е.В., Кирилюк Л.И. Мониторинг тяжелых металлов в пище населения ЯНАО //Там же - С. 59-60.

25. Захарина Т.Н., Кирилюк Л.И.. Буганов А.А. и др. Воздействие соединений свинца как фактор риска развития сердечно-сосудистых заболеваний на территории ЯНАО //Материалы I съезда кардиологов сибирского ФО, Томск, 2005, С. 85.

26. Кирилюк Л.И.. Захарина Т.Н., Буганов А.А. и др. Дисбаланс микроэлементов и заболевания сердечно-сосудистой системы населения Ямальского региона //Там же -С. 100.

27. Захарина Т.Н.. Кирилюк Л.И.. Буганов А.А. и др. Возможные пути коррекции микроэлементного дисбаланса как следствие свинцовой интоксикации жителей Ямальского региона //Материалы VIII Междунар. конф. «Современные технологии восстановительной медицины «АСВОМЕД-2005», Сочи, 2005, С. 284-285.

28. Кирилюк Л.И.. Захарина Т.Н., Бахтина Е.А. и др. Дисбаланс микроэлементов у жителей Ямальского региона и пути его коррекции //Там же - С. 324-326.

29. Леханова Е.Н., Кирилюк Л.И.. Буганов А.А. и др. Возможности коррекции микроэлементного статуса и липидного спектра у лиц с артериальной гипертонией в высоких широтах //Там же - С. 284-285.

30. Кирилюк Л.И.. Захарина Т.Н., Бахтина Е.А. и др. Микроэлементный состав крови и заболевания сердечно-сосудистой системы населения Ямальского региона //Материалы Росс. нац. конгресса кардиологов, Москва, 2005, С. 159.

31. Захарина Т.Н., Кирилюк Л.И.. Бахтина Е.А. и др. Распространение сердечнососудистых заболеваний у жителей Ямальского региона в зависимости от аккумуляции свинца//Там же - С. 124-125.

32. Kirilvuk L.I.. Tokarev S.A., Buganov А.А. Trace element blood composition and cardiovascular diseases in population of Yamal région //Материалы Междун. Конгр. «Артериальная гипертензия - от Короткова до наших дней» С-Пб, 2005, С. 143

33. Zakharina T.N., Kirilvuk L.I.. Bahtina Е.А. Lead combinations and cardiovascular diseases of Yamal region's inhabitants //Там же - С. 59.

34. Кирилюк Л.И.. Захарина Т.Н., Бахтина Е.А. Особенности микроэлементного статуса и заболевания сердечно-сосудистой системы населения Ямальского региона //Материалы конф. «Достижения и трудности современной кардиологии», Москва, 2005, С. 84-85.

35. Захарина Т.Н., Кирилюк Л.И.. Бахтина Е.А. Риск развития сердечно-сосудистых заболеваний в зависимости от воздействия соединений свинца в Ямало-Ненецком автономном округе //Там же - С. 71-72.

36. Захарина Т.Н., Кирилюк Л.И.. Бахтина Е.А. Влияние соединений свинца на распространение заболеваний желудочно-кишечного тракта у населения Ямальского региона//Материалы 11 Росс, гастроэнтерологической недели, Москва, 2005, С. 121.

37. Кирилюк Л.И.. Захарина Т.Н., Бахтина Е.А., Буганов А.А. Мониторинг тяжелых металлов в спорофорах Basidiomycetes на территории Надымского района // Сб. науч. тр. ГУ НИИ МПКС РАМН за 2004 год, Надым. - 2005, С. 93-100.

38. Кирилюк Л.И.. Захарина Т.Н., Бахтина Е.А., Буганов А.А. Экологический риск в отношении формирования заболеваний сердечно-сосудистой системы у жителей Ямальского региона // Там же - С. 286-296.

39. Кирилюк Л.И.. Буганов А.А. Анализ содержания тяжелых металлов в атмосферном воздухе Ямальского региона// Там же - С. 107-115.

40. Кирилюк Л.И.. Леханова Е.Н., Захарина Т.Н., Бахтина Е.А. Микроэлементозы при артериальной гипертензии и возможности их коррекции в высоких широтах // Там же - С. 279-289.

41. Лебедева И.Н., Агбалян Е.В., Кирилюк Л.И. и др. Токсико-гигиеническая оценка питания коренного населения ЯНАО //Междунар. науч. практ. конф. «Медико-

социальные проблемы коренных малочисленных народов Севера», Ханты-Мансийск,

2005, С. 167-168.

42. Бахтина Е.А., Кирилюк Л.И. Факторы окружающей среды и производственной сферы при оценке нарушения здоровья // Материалы Пленума Научного Совета «Экологически обусловленные ущербы здоровью: методология, значение и перспективы оценки», Москва, 2005, С. 181-183.

43. Кирилюк ЛИ.. Захарина Т.Н., Бахтина Е.А. Экологический риск развития сердечно-сосудистых заболеваний у населения Ямальского региона // Там же - С. 403-405.

44. Захарина Т.Н., Кирилюк Л.И.. Бахтина Е.А. Вклад выбросов автотранспорта в загрязнение воздуха при оценке риска здоровью населения Ямальского региона // Там же - С. 202-204.

Методические рекомендации

45. Методические указания по изучению влияния химического состава воды на здоровье населения. / Под. ред. Ю.А. Рахманина, - М., 2000. - 86 с.

46. Кирилюк Л.И. Экологическая оценка содержания тяжелых металлов в снежном и почвенном покровах на территории Ямальского региона: метод, рекоменд. — Надым,

2006.-28 с.

47. Кирилюк Л.И. Микроэлементный статус: референтные величины для жителей Ямальского региона: метод, рекоменд. - Надым, 2006. - 24 с.

48. Кирилюк Л.И.. Бахтина Е.А., Захарина Т.Н. Экологический риск развития заболеваний у населения Ямальского региона: метод, рекоменд. - Надым, 2006. - 24 с.

49. Кирилюк Л.И.. Леханова E.H. Применение БАД «Цыгапан» в профилактическом питании лиц с артериальной гипертанией в условиях высоких широт: метод, рекоменд. - Надым, 2006. — 24 с.

Научный проект

50. Кирилюк Л.И. Концепция формирования экологической инфраструктуры малых северных городов. - Надым, 2006. — 36 с.

Список сокращений: Заболевания: KMC - костно-мышечной системы;

КПк - кожи и подкожной клетчатки; Кр/Им - крови и иммунные нарушения; КрО - органов кровообращения; МПС - мочеполовой системы; НО - новообразования; НС — нервной системы; ПВ - органов пищеварения; МЭ - микроэлементы; ОР - относительный риск;

ОРИ ВДП - острые респираторные инфекции верхних дыхательных путей;

ПДК - предельно-допустимые концентрации; С-СС - сердечно-сосудистая система; ТМ - тяжелые металлы;

ЯНАО - Ямало-Ненецкий автономный округ;

Ag —серебро; :

Са-кальций;

Cd - кадмий;

Со-кобальт;

Сг - хром;

Си - медь;

Fe — железо;

Кн - комплексная нагрузка на среду; Кс - коэффициент концентрации; Мп - марганец; Ni — никель; РЬ — свинец; Zn - цинк;

Zc - суммарный коэффициент загрязнения.

Оригинал-макет изготовлен с помощью текстового редактора Microsoft Word 2000 for Windows. Подписано в печать 04.05.06 г. Гарнитура Times. Печать офсетная. Усл. печ. 2,75 п.л. Тираж 100 экз.

Актуальность темы. В последнее время экологические проблемы всё больше привлекают внимание ученых и специалистов различных направлений, поскольку, в результате технического прогресса и нерационального использования природных ресурсов, антропогенное загрязнение окружающей среды приобрело такие размеры, что стало угрожать здоровью человека (Е.Н. Беляев, 1999; Н.А. Агаджанян, 1997, 2001; Н.Ф. Измеров, 2000; Б.А. Ревич, 2000; Ю.А. Рахманин, 2001, 2005; А.А. Буганов, 2003 и др.; Н.В. Русаков и др., 2005).

Негативные тенденции в изменении показателей здоровья населения и состояния окружающей среды ставят эту проблему в разряд наиболее приоритетных задач государственной политики (Г.Г. Онищенко, 2002). С позиций существующей профилактической медицины обоснованное назначение оздоровительных мероприятий невозможно без учета всего диапазона доз и концентраций химических веществ, поступающих комплексно в организм человека под воздействием факторов окружающей среды (Г.И. Сидоренко, 1998; С.М. Новиков и др., 2001; В.М. Боев, 2003).

Известно, что как избыток, так и недостаток микроэлементов в окружающей среде оказывает влияние на химический гомеостаз организма и может привести к возникновению различных патологий, в том числе эндемических (А.П. Авцын, 1972, 1985; Ю.А. Рахманин, 2001; Р.С. Гильденскиольд, 2003; А.В. Скальный, 2000; М.Г. Скальная, 2005). Изучение значимости тяжелых металлов в формировании здоровья населения предполагает использование методологии оценки риска и последовательного, системного рассмотрения всех аспектов воздействия экологических факторов на здоровье человека, включая количественную и качественную характеристику вредных эффектов, способных развиться в результате воздействия факторов окружающей среды человека на конкретную группу людей при специфических условиях экспозиции. Методология оценки риска здоровью населения занимает в настоящее время ведущее положение в системе химической безопасности и гигиены окружающей среды (Т.В. Юдина и др., 1997; Ю.П. Пивоваров и др., 2004; Г.Г. Онищенко, 2005; Ю.А. Рахманин и др., 2005; C.JI. Авалиани, К.А. Буштуева, 2005; Г.Н Красовский, Н.А. Егорова 2005; JI.JI. Палько, С.М. Новиков, 2005; М.А. Пинигин, 2005; В.Ф. Демин, С.И. Иванов, 2005; А.Г. Малышева, 2005; И.В. Саноцкий, 2005).

Химические элементы, поступающие комплексно в организм человека, аккумулируются в биосредах и, следовательно, позволяют использовать их количественные значения в качестве биологических маркеров экспозиции и в диагностике микроэлементозов и экологически обусловленных заболеваний (С.И. Савельев и др., 2005; А.Н. Михайлов и др., 2005). Для определения элементов в биосубстратах и разработки нормативных показателей необходим учет региональных особенностей микроэлементного статуса у жителей анализируемых территорий (Б.А. Ревич, 2001; В.М. Боев, 2003, Н.В. Зайцева и др., 2004; В.Г. Маймулов и др., 2005). Кроме этого, при проведении гигиенических исследований возникает необходимость устанавливать границы физиологического содержания химических элементов в изучаемом биосубстрате (М.Г. Скальная, 2005). Для социально-гигиенического мониторинга, который является одним из основных направлений деятельности Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, необходимы сведения о фоновом содержании ТМ в биообразцах человека и объектах окружающей среды (Г.Г. Онищенко и др., 2001; М.Г. Скальная, 2005).

Современный период экономического развития Ямало-Ненецкого автономного округа (ЯНАО) связан с интенсификацией нефтегазодобывающей промышленности, всевозрастающей урбанизацией и увеличением объемов используемых природных ресурсов. На территории ЯНАО открыто более 200 месторождений углеводородного сырья и на сегодняшний день значительная часть из них находится в эксплуатации. Антропогенное вмешательство в региональных масштабах неизбежно приводит к истощению естественного потенциала региона, образованию искусственных ландшафтов и поступлению во все возрастающих количествах вредных веществ в биосферу (В.Н. Андреев, 1977; В.Д. Ермиков, В. Дучинский, 1980; С.П. Пасхальный, 2005). Природные биогеоценозы Севера отличаются особой уязвимостью, низкой способностью к самоочищению и естественной регенерации. Это приводит к быстрой аккумуляции как природных, так и техногенных загрязнителей в почве и водоисточниках (А.В. Павлов и др., 1979; А.В. Павлов, 1980). Все эти негативные экологические аспекты являются дополнительными факторами, способствующими развитию на Севере тех или иных острых и хронических заболеваний.

По данным управления природных ресурсов по ЯНАО (2003 г.), наиболее опасными загрязнителями региона являются тяжелые металлы (ТМ), а чрезмерное накопление их в объектах окружающей среды может вносить значительный вклад в развитие заболеваемости и смертности населения различных возрастных групп. Выраженные нарушения микроэлементного фона снижают не только физиологические резервы организма, приводя к хроническому напряжению функциональных систем, но и развитию целого ряда хронических заболеваний (А.Ц. Лясковик, 2003). Это требует современных подходов диагностики и профилактики экологозависимых патологий с учетом природообусловленных и антропогенных факторов на региональном уровне.

Вместе с тем, отсутствие единых методов к выявлению экологически обусловленных расстройств здоровья, полной информации о содержании вредных веществ в воздухе, воде и почве не позволяют своевременно и в полном объеме обеспечить охрану здоровья и организовать необходимую медико-социальную помощь населению в условиях развивающегося нефтегазового комплекса ЯНАО. Более того, недостаточное внедрение комплексных исследований для определения уровня интегрального взаимодействия населения промышленных территорий и районов геохимических эндемий не дает возможности правильно определять приоритетные направления региональной политики в области охраны здоровья от техногенного влияния и микроэлементного дисбаланса.

Для большинства химических показателей более высокие уровни загрязнения характерны для урбанизированных территорий крупных промышленных районов России. В то время как, северные районы страны с развивающимся комплексом нефтегазодобывающей промышленности и сравнительно низкой плотностью населения являются периферийными в отношении определения критериев экологического благополучия или остаются вне зоны действия комплексного медико-экологического исследования. Обозначенный перечень нерешенных вопросов, а также необходимость разработки практических рекомендаций определяет актуальность и своевременность проведения комплексного медико-экологического исследования.

Целью работы явилась оценка влияния загрязнения окружающей среды на содержание тяжелых металлов в биосредах и состояние здоровья населения ЯНАО и разработка на этой основе методических подходов профилактики экопатологий.

В соответствии с целью поставлены следующие задачи:

1. Провести качественный и количественный анализ содержания Ag, Си, Zn, Mn, Fe, Со, Cr, Ni, Cd и Pb в атмосферном воздухе, питьевой воде, снежном и почвенном покровах, грибном и растительном материалах и выявить степень экологической нагрузки по районам Ямальского региона.

2. Провести на репрезентативной выборке анализ содержания Ag, Си, Zn, Mn, Fe, Со, Cr, Ni, Cd и Pb в волосах взрослого населения ЯНАО и изучить особенности их микроэлементного статуса в зависимости от воздействия экзогенных и эндогенных факторов.

3. Провести корреляционный анализ между содержанием тяжелых металлов в объектах окружающей среды и микроэлементным составом волос жителей ЯНАО и выделить наиболее приоритетный путь поступления элементов в организм человека на Крайнем Севере.

4. Установить связь между уровнем содержания ТМ в волосах и заболеваемостью населения ЯНАО.

5. Оценить частоту избытка токсичных элементов (Cr, Ni, Cd и Pb) и дефицита эссенциальных металлов (Ag, Си, Zn, Mn, Fe и Со) и провести ранжирование территории Ямальского региона по медико-экологическим показателям.

Научная новизна. Впервые на территории ЯНАО проведено медико-экологическое исследование. В результате дана комплексная экологическая оценка количественного и качественного микроэлементного состава факторов окружающей среды по территориально-экономическим районам Ямальского региона с максимальным показателями нагрузки на среду в индустриально развитом Пуровском районе, обусловленными антропогенным характером происхождения загрязнений. На территории Надымского района впервые обозначена биохимическая провинция аномальная по изучаемым ТМ. Установлено, что растения северного фитоценоза можно рассматривать в качестве биоиндикаторов только для групп металлов-токсикантов, при этом отмечена видовая специфичность берез (Betula) к избирательному накоплению цинка, а ивы (Salex fragilis) - свинца.

Впервые в исследуемом регионе проведен анализ миграции химических элементов из внешней среды в организм человека по их накоплению в диагностических биосредах населения и выделены наиболее приоритетные микроэлементы: для Приуральского района - Си; Надымского - Fe, Mn, Pb; для Пуровского района - Ni, Со, Сг. Впервые на репрезентативной выборке жителей исследуемого региона установлена взаимосвязь между частотой ЛОР заболеваний, болезней сердечно-сосудистой системы, заболеваемости острыми респираторными инфекциями, а также аллергией и выраженным дисбалансом с повышением содержания Cd, Pb, Cr, Ni и более низким уровнем Zn, Си, Ag в волосах обследованного населения.

Впервые проведено сравнение микроэлементного статуса жителей ЯНАО с аналогичными общероссийскими показателями, установлен дисбаланс микроэлементов для жителей Надымского района по пяти показателям, для Приуральского - по четырем, и менее выраженный в Приуральском районе -по трем элементам. Впервые выделены экзогенные причины (ландшафтно-геохимические и экологические особенности региона, условия производственной сферы, образ жизни человека в целом), обусловливающие изменения в элементном статусе населения Крайнего Севера. Обоснованы синергетические взаимодействия (эндогенный фактор) между Fe и Mn, Cd и РЬ, а также антагонистическое влияние Fe и РЬ на Zn и Си, основанные на химических свойствах микроэлементов и ведущие к микроэлементному дисбалансу у жителей региона в конкретных условиях экспозиции. Учитывая особенности микроэлементного статуса, определены референтные величины содержания десяти ТМ в диагностических биосредах населения ЯНАО.

Практическая значимость. Материалы диссертационной работы внедрены в виде следующих документов:

- Методические указания по изучению влияния химического состава воды на здоровье населения, М., 2000. - 86 с. (Утверждены председателем Межведомственного Научного Совета по экологии человека и гигиене окружающей среды РФ академиком РАМН Ю.А. Рахманиным, 25 сентября 2000 г.).

- Научный проект «Концепция формирования экологической инфраструктуры малых северных городов», Надым. - 2006. - 36 с. (Утвержден председателем проблемной комиссией Научного Совета по проблемам экологии человека и гигиены окружающей среды МЗ и CP России и РАМН академиком РАМН Ю.А. Рахманиным, 20 апреля 2006 г.).

- Методические рекомендации «Экологический риск развития заболеваний у жителей Ямальского региона», Надым. - 2006. - 24 с. (Акт внедрения от 7 апреля 2006 г., Федеральная служба по надзору в сфере прав потребителей и благополучия человека по ЯНАО).

Методические рекомендации «Микроэлементный статус: референтные величины для жителей Ямальского региона», Надым. - 2006.

24 с. (Акт внедрения №111 от 27 апреля 2006 г., ТО Территориального управления Роспотребнадзора по ЯНАО).

- Методические рекомендации «Экологическая оценка содержания тяжелых металлов в снежном и почвенном покровах на территории Ямальского Севера», Надым. - 2006. - 28 с. (Акт внедрения №013/1 от 24 января 2006 г., Управление технологического контороля и экологии ООО «Надымгазпром»).

- Методические рекомендации «Применение биологически активной добавки «Цыгапан» в профилактическом питании лиц с артериальной гипертонией в условиях высоких широт», Надым. - 2006. - 24 с. (Акт внедрения №118 от 18 апреля 2006 г., Муниципальное управление здравоохранения Центральная районная больница г. Надыма; акт внедрения №11 от 20 марта 2006 г., Уренгойская районная больница).

Материалы диссертационной работы внедрены в практику учебного процесса в филиале Московского психолого-социального института Министерства образования и науки РФ (акты внедрения от 16 января и 6 февраля 2006 г.).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Микроэлементный состав окружающей среды в регионе с развитым нефтегазовым комплексом ЯНАО.

2. Взаимосвязь между заболеваемостью жителей и уровнем содержания тяжелых металлов в волосяном покрове населения региона.

3. Корреляционный анализ содержания ТМ в объектах окружающей среды и биосубстратах населения. Приоритетность алиментарного пути поступления тяжелых металлов в организм человека.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены на Окружном совещании «День главного врача» (г. Надым, 2003), Международной конференции «Экология и здоровье» (Пермь-Казань, 2003), научной конференции «Вопросы сохранения и развития здоровья населения Севера и Сибири» (г. Красноярск, 2003, 2005), Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы профилактики неинфекционных заболеваний» (г. Москва, 2003), Пленумах Научного Совета на базе ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН (Москва, 2003-2005), VI Российском научном форуме «Ключи к диагностике и лечению заболеваний сердца и сосудов» (г. Москва, 2004), I съезде кардиологов сибирского федерального округа (г. Томск, 2005), III Общероссийской конференции «Новейшие технологические решения и оборудование» (г. Кисловодск, 2005), VIII Международной конференции «Современные технологии восстановительной медицины» (г. Сочи, 2005), Российском национальном конгрессе кардиологов (г. Москва, 2005), XI Российской гастроэнтерологической неделе (г. Москва, 2005), Научной конференции «Достижения и трудности современной кардиологии» (г. Москва, 2005), симпозиуме «Императивы экологии человека XXI века» и Международном конгрессе «Артериальная гипертензия - от Короткова до наших дней» (г. Санкт-Петербург, 2005).

Автор благодарит директора ГУ НИИ медицинских проблем Крайнего Севера РАМН, член-корреспондента РАМН, доктора медицинских наук, профессора Буганова Анатолия Алексеевича за научное консультирование при написании диссертационной работы, сотрудников Института и лаборатории физико-химических исследований за помощь в отборе проб, проведении подготовительных к анализу работ и участие в одномоментных эпидемиологических экспедициях по ЯНАО.

ВЫВОДЫ:

1. Установлено высокое содержание железа (3,7ПДК) и марганца (2ПДК), низкие значения цинка (0,02ПДК) и меди (0,03ПДК) в питьевой воде Надымского района, а также повышенный уровень свинца (1,4ПДК), меди (4,8ПДК) и кобальта (2,6ПДК) в атмосферном воздухе Пуровского районов. Однотипный микроэлементный состав снежного покрова и почвы свидетельствует о сформировавшейся техногенной геохимической провинции на территории Надымского района, происхождение аномальной зоны с повышенным содержанием тяжелых металлов в депонирующих средах Пуровского района связано с антропогенными факторами, в то время как в Приуральском районе вклад данных источников загрязнения минимальный.

2. Установлен диапазон содержания 10 тяжелых металлов в волосах жителей Ямальского региона, а также их средние величины, которые составили для Zn - 109,2±1,1; Cu-5,27±0,09; Fe-28,9±1,5; Mn-2,09±0,12; Ni

- 0,54±0,06; Со -0,15±0,008; Cd - 0,11 ±0,004; Pb - 0,4±0,03; Сг- 1,4±0,05 и Ag

- 0,0002±0,0002 мкг/г. Элементный состав волос представителей коренной национальности достоверно отличается от такового у пришлых жителей повышенным содержанием меди (на 2,1%; р<0,001), железа (на 34,7%; р<0,001) и марганца (на 33,3%; р<0,001), а также более низким уровнем кадмия (на 42,5%; р<0,05) и свинца (на 71,4%; р<0,05).

3. Микроэлементный статус жителей Ямальского региона на основе анализа биосред (волос) характеризуется в целом пониженным содержанием цинка (46,0%), меди (77,0%), серебра (99,0%) и повышенным уровнем железа (21,0%) и марганца (44,0%). Выявлено, что при увеличении содержания в биосубстратах железа наблюдается снижение цинка и меди, вызванное конкурентными взаимодействиями элементов, обладающих сходными физико-химическими характеристиками (эндогенный фактор).

4. Сравнительный анализ качественного и количественного состава факторов среды и наличие корреляционных связей показывают наличие выраженной взаимосвязи между содержанием тяжелых металлов в объектах окружающей среды и волосяном покрове населения. Основная масса микроэлементов поступает в организм алиментарным путем. Это характерно для железа (96,1%), марганца (87,4%), цинка (80,7%), меди (67,2%), свинца (58,7%) и никеля (52,6%). Исключение составляют кадмий (80,8%), кобальт (74,1%) и хром (51,8%), для которых наиболее значим ингаляционный путь поступления.

5. Выявлено, что при острых респираторных инфекциях верхних дыхательных путей повышены значения Mn, Cd и Ni (р<0,05; во всех случаях); при избыточном накоплении в волосах Со (р<0,001) и Cd (р<0,05) возрастает частота JIOP-заболеваний, а значения по хрому (на 73,6%; р<0,01) и никелю (на 74,0%; р<0,001) повышены у лиц подверженных аллергии. Наиболее часто избыточное накопление Pb и недостаток Си и Zn в волосах взрослых ассоциируется с болезнями ССС. Независимо от вида патологического процесса, существует тенденция к повышению Cd и Pb в волосах и снижению Си и Zn. Относительный риск развития болезней крови и иммунных нарушений (ОР=17,1) связан с дефицитом эссенциальных элементов (кобальта и никеля), в распространении новообразований (ОР=2,4), заболеваний органов пищеварения (ОР=2,5) и кровообращения (ОР=1,3), а также нервной (ОР=1,9), мочеполовой (ОР=1,6) и костно-мышечной (1,7) систем вероятен вклад токсичных металлов (свинца, кадмия и хрома).

6. Для социально-гигиенического мониторинга апробирован метод ранжирования абсолютных и относительных величин элементного состава биосубстратов (волосы), позволяющий оценивать риск развития микроэлементозов на конкретных территориях. В частности, максимальные значения суммарных показателей обеспеченности популяции необходимыми микроэлементами и избытка токсичных тяжелых металлов наблюдаются в зоне аномальной геохимической провинции (Надымский район), а также с повышенной антропогенной нагрузкой на окружающую среду (Пуровский район).

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ:

1. С целью минимизации последствий вредного воздействия загрязнения атмосферного воздуха токсичными элементами и оздоровления окружающей среды в целом необходима ориентация градостроительных мероприятий на формирование принципа экологической инфраструктуры малых северных городов с учетом природно-климатических условий, характером размещения и назначения структурно-планировочных сооружений города и морфо-функциональных особенностей представителей северного фитоценоза к действию техногенных примесей и экотоксикантов.

2. При использовании вод поверхностных водоисточников для питьевого водоснабжения на территории Ямальского региона, целесообразно использование метода электрокоагуляции для очистки воды. При использовании вод из подземных водоисточников для питьевого водоснабжения, наряду с очисткой методом упрощенной аэрации требуется последующая коррекция воды по солевому составу для доведения ее нормативных требований.

3. Для коррекции микроэлементного дисбаланса у жителей Ямальского Севера необходимо обогащение пищевого рациона продуктами с высоким содержанием меди и цинка, поступающими в городскую торговую сеть, и/или приема биологически активных добавок.

4. Среди широких слоев населения необходима массовая просветительская работа, направленная на информированность жителей региона о качестве среды обитания в отношении тяжелых металлов, об их влиянии на индивидуальное и популяционное здоровье, об особенностях микроэлементного статуса, а так же на формирование рационального подхода к использованию объектов окружающей среды в чрезмерно уязвимых условиях природы Крайнего Севера.