Автореферат и диссертация по медицине (14.00.07) на тему:Гигиенические аспекты болезней органов дыхания населения промышленных центров Приморского края

Актуальность исследования. Во всех промышленно развитых странах заболевания органов дыхания представляют важнейшую медицинскую и социальную проблему. Хронические болезни органов дыхания у большинства больных развиваются постепенно на протяжении многих лет под влиянием различных неблагоприятных факторов внешней среды /99/. Высокая распространенность среди всех возрастных категорий населения заболеваний органов дыхания связана с тем, что респираторная система относится к первичным защитным барьерам организма и реагирует одной из первых на воздействие неблагоприятных факторов окружающей среды /13, 76, 100/. Изучение заболеваний органов дыхания на какой-либо территории предусматривает оценку влияния на возникновение и распространение этой патологии комплекса природно-климатических и антропогенных факторов и их взаимосвязи /68, 101/. В гигиенических исследованиях, посвященных вопросу формирования бронхолегочной патологии, в последние годы четко выделяется направление, указывающее приоритетность воздействия на данную патологию качественного состояния воздушной среды, а именно токсичности химических компонентов в воздухе, кумулятивности воздействия и т.д. Влияние неблагоприятной экологической ситуации может приводить к дезадап-тационным изменениям: субклиническим (нарушение функции мерцательного эпителия бронхов, динамическая обструкция дыхательных путей) и клинически выраженным формам респираторной патологии, что может служить биологическим «индикатором» экологического благополучия территории /50, 52/.

Несмотря на повышенный интерес к изучению качества окружающей человека среды и роли отдельных факторов на состояние здоровья населения, изучение комплексного влияния антропогенных и природных факторов на формирование заболеваемости органов дыхания в регионе не проводилось. Вопрос о путях разработки и усовершенствования методов оценки комплексного влияния внешней среды на уровень заболеваемости органов дыхания и защиты человека от патогенного воздействия среды остается крайне актуальным.

Цель данной работы состоит в гигиенической оценке причин распространения болезней органов дыхания у населения промышленных центров Приморского края и установлении закономерностей воздействия окружающей среды на структуру и формирование респираторной патологии. Задачи

• Дать эколого-гигиеническую характеристику городов Приморского края.

• Провести гигиеническую оценку распространения заболеваний органов дыхания в промышленных центрах Приморского края;

• Установить взаимосвязи между интегральными показателями состояния окружающей среды и уровнем заболеваний органов дыхания;

• Создать информационно-аналитическую модель воздействия факторов окружающей среды на уровень заболеваемости органов дыхания;

• Разработать систему профилактики болезней органов дыхания населения промышленных центров.

Научная новизна исследования. Впервые установлены основные закономерности распространения и формирования бронхолегочной патологии. Впервые проведена комплексная оценка природно-климатических и санитарно-гигиенических факторов среды обитания и их взаимосвязи с уровнем бронхолегочной заболеваемости. Впервые создана информационно-аналитическая модель влияния качества среды обитания на здоровье населения в экологически неблагоприятных зонах.

Практическая значимость работы. Использование информационно-аналитического анализа влияния качества среды обитания на заболеваемость органов дыхания позволяет выделить наиболее значимые факторы техногенно-измененной среды в промышленных центрах Приморского края. Анализ влияния экологической ситуации на распространенность болезней органов дыхания явился основой для обоснования программ профилактики и оздоровления населения в промышленных центрах Приморского края.

Материалы исследования нашли свое отражение в учебно-методическом пособии «Распространение болезней органов дыхания в зонах экологического напряжения Приморского края» (2000).

Апробация работы. Основные положения работы были доложены на чаучн. конф. с междунар. участием «Экология и общественное здоровье» -Новокузнецк, 1994; 11 международном симпозиуме «Традиционные и нетрадиционные методы реабилитации больных» - Анапа, сентябрь 1994; 11 съезде физиологов Сибири и Дальнего Востока - Новосибирск, июнь 1995; 111 международном симпозиуме врачей «Адаптация организма при стрессовых ситуациях» - Анапа, октябрь 1995; Российской научной конференции -Владивосток, 1998; Всероссийской конференции,посвящ.5-летию Гос.науч.-клин.центра охраны здоровья шахтеров - Ленинск-Кузнецкий, 1998; региональной научно-практической конференции «Современные проблемы профилактики здоровья населения» - Хабаровск, 1999; международном экологическом конгрессе «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности» -Санкт-Петербург, 1999; Всероссийской науч. конф. с международ, участием «Север-человек: Проблемы сохранения здоровья» - Красноярск, 2001; научно-практической конференции «Общественное здоровье: стратегия развития в регионах Сибири», 2002; Ученом Совете ВФ ДНЦ ФПД СО РАМН-НИИ МКВЛ - Владивосток, 2002.

Публикации. Основные положения диссертационной работы нашли свое отражение в 15 печатных работах и 2 методических пособиях. Работа выполнена в рамках Программы «Человек-среда-здоровье» и НИР «Проблемы распространения и формирования заболеваний органов дыхания неинфекционной природы в экологически неблагоприятных зонах территории

Приморского края» (1999-2001), номер гос. регистрации 01990007352.

Основные положения, выносимые на защиту:

• болезни органов дыхания промышленных центров Приморского края формируются под воздействием комплекса природно-климатических и техногенно-обусловленных факторов, где наибольшее значение имеют санитарно-гигиенические показатели качества окружающей среды; у детей и подростков зависимость уровня болезней органов дыхания от качества окружающей среды значительно выше, чем у взрослых;

• созданная информационно-аналитическая модель позволяет выявить основные факторы среды, влияющие на распространение бронхолегочной патологии, установить их внутреннюю согласованность и весовой вклад;

• выявленные закономерности формирования бронхолегочной патологии позволяют разработать систему первичной и вторичной профилактики поражений верхних и нижних отделов респираторной системы

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ГЛАВА 1. ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА РАСПРОСТРАНЕНИЕ И ФОРМИРОВАНИЕ БОЛЕЗНЕЙ

ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ

Болезни органов дыхания стабильно занимают одно из первых мест в структуре заболеваемости населения. Это обусловлено тем, что эти органы находятся на первой линии защиты организма и подвергаются постоянному воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды /32, 33, 99/. Верхние и нижние дыхательные пути принадлежат к единому в функциональном и морфологическом отношении дыхательному тракту, вследствие чего изменения в верхних отделах могут оказывать влияние на нижележащие (и наоборот) уже на ранних стадиях формирования патологического процесса. В группах людей без клинико-функциональных изменений со стороны бронхолегочной системы выявляется высокий уровень (61%) катаральных изменений слизистой оболочки верхних дыхательных путей (ВДП). Изменения в слизистой оболочке ВДП предшествуют патологии бронхолегочного аппарата и переходят в более выраженные дистрофические формы по мере прогрессирования процесса в легких /56, 76/. Ранним признаком повреждения органов дыхания пылевыми частицами является мукоцилиарный дисбаланс, отражающий прогрессирование патологического процесса в бронхолегочной системе. Мукоцилиарный дисбаланс проявляется в виде повышения концентрации водородных ионов, миграции клеточных элементов, десква-мации эпителия в полости носа на фоне угнетения транспортной функции эпителия. При этом даже в небольших концентрациях атмосферные загрязнители, ослабляя защитные силы организма, делают его менее устойчивым к воздействию негативных экзогенных и эндогенных факторов. Так, многие вещества, загрязняющие атмосферный воздух (оксид азота, диоксид серы, ряд органических веществ и др.), вызывают раздражение слизистой оболочки дыхательных путей, что связано с высокой абсорбционной способностью последних /18/. Тонзиллярная система является центром, организующим естественную резистентность и специфическую иммунную защиту дыхательных путей, конъюнктивы и орально-фарингиального пространства /10/. Изучение заболеваний органов дыхания на какой-либо территории предусматривает оценку влияния на возникновение и распространение этой патологии комплекса природных и антропогенных факторов и их взаимосвязи. При этом чрезвычайно важно, что частота возникновения болезней органов дыхания зависит не только от степени загрязнения воздуха, но и от других природных, социально-экономических и социально гигиенических условий 19, 69, 73, 77, 80, 83/.

В гигиенических исследованиях, посвященных вопросу формирования бронхолегочной патологии, в последние годы четко выделяется направление, указывающее приоритетность воздействия на данную патологию качественного состояния воздушной среды, а именно токсичности химических компонентов в воздухе, кумулятивности воздействия и т.д. Влияние неблагоприятной климато-экологической ситуации может приводить к экологически обусловленным дезадаптационным изменениям: субклиническим (нарушение функции мерцательного эпителия бронхов, динамическая обструкция дыхательных путей) и клинически выраженным формам респираторной патологии, что может служить биологическим «индикатором» экологического благополучия территории /7, 50/.

Публикации по гигиене атмосферного воздуха отражают основные направления научных исследований, определяющие характер контакта человека с этими веществами и пути их поступления в организм человека /5, 29, 49, 60, 76, 82/. В настоящее время установлены количественные зависимости между заболеваемостью органов дыхания и состоянием атмосферного воздуха /49, 66, 67, 82, 94, 102/, разрабатываются и совершенствуются комплексные показатели загрязнения атмосферного воздуха с учетом количества веществ, класса их вредности, уровня и продолжительности воздействия /28,

63, 64, 102/, проводится гигиеническое регламентирование химических загрязнителей атмосферного воздуха при их изолированном, комбинированном и периодическом (интермиттирующем) воздействии /5, 24, 82/, определяются реальные и максимально-допустимые нагрузки /19, 29, 76/.

Воздушная среда, загрязненная химическими компонентами, определяет характер контакта человека с этими веществами и пути их поступления в организм. Содержание загрязнителей в атмосферном воздухе обусловливает преимущественно ингаляционное воздействие. Особенностью химического воздействия является возможность их сочетания с воздействием других факторов (повышенная температура и влажность воздуха, характер и скорость ветра, расчлененность рельефа, корригирующие свойства архитектурно-планировочной застройки и т.д.) /2, 28, 115/. Учитывая различный уровень канцерогенности химических загрязнителей проводится их классификация по степени опасности. В качестве основных критериев опасности веществ используются степень токсичности, способность к наиболее опасному действию на организм, распространенность в окружающей среде и способность к кумуляции /11, 43, 58, 74/.

Повсеместная химизация окружающей среды и быта, повышенный радиационный фон, социально-психологические стрессы, изменение качества продуктов питания способствуют формированию вторичных иммунодефи-цитов /75, 105/. Клиническим следствием этого является широкое распространение атопических заболеваний органов дыхания, таких как бронхиальная астма, поллинозы, которые составляют 20-25% в общей структуре заболеваемости населения России /90, 91, 92/.

Согласно классификации J.D. Spengler /128/ все поллютанты воздуха разделяются на первичные, выделяющиеся в атмосферу (SO2, N02, СО, летучие органические химические вещества, большие твердые частицы), и вторичные, образующиеся в атмосфере в результате физических или химических процессов (озон, мелкие частицы).

Химическое воздействие токсичных соединений на организм неизбежно сопровождается комплексом нарушений состояния здоровья, которое можно квалифицировать как «экологическую патологию» /6, 12/. Выраженной токсичностью обладает большинство тяжелых металлов, применяющихся в металлургической и радиоэлектронной отраслях промышленности. Несовершенство технологий очистки промышленных отходов приводит к тому, что концентрация тяжелых металлов в биосфере имеет устойчивую тенденцию к нарастанию. Соединения ртути, кадмия, кобальта, селена и др. могут неограниченно долго циркулировать в воде и почве, накапливаясь в растениях, а затем по пищевым цепям попадать в организм человека /114, 121/.

Загрязнение воздуха определяется как аккумуляция раздражающих веществ в атмосфере до уровня, способного оказывать повреждающее действие на человека, животных или растения. Среди внешних поллютантов выделяют 2 основных типа: индустриальный смог (комплекс частиц двуокиси серы) и фотохимический смог (озон и оксиды азота), причем они могут присутствовать в воздухе одновременно. Уровень аэрополлютантов в атмосфере зависит от состояния погоды и локальных географических условий /111, 120, 125, 127, 129/.

Одним из важнейших аэрополлютантов является серный газ (SO2), источникам^ которого в атмосфере могут быть выхлопы автомобилей, тепловозов, силовые генераторы, нефтеперерабатывающие заводы, целлюлозно-бумажные предприятия, тепловые электростанции и бытовые печи. Благодаря высокой способности серного газа окисляться (фотохимическое, каталитическое окисление) и растворяться с последующим окислением, в атмосфере он превращается в аэрозоль серной кислоты и твердые частицы, в составе которых он конгломерирован с веществами органической и неорганической природы. Высокие концентрации твердых частиц в атмосфере могут приводить к образованию так называемого "черного смога" /113, 122/. Так, выделяется 2 типа смогов: первый представлен высокой концентрацией SO2, взвешенными твердыми частицами, общей запыленностью и влияет на формирование воспалительных заболеваний нижних дыхательных путей (ХБ, БА); второй - высокой концентрацией окислов азота, озоном и летучими органическими соединениями, выхлопными газами автомобилей, преимущественно влияет на формирование заболеваний ВДП /112/.

Патологический эффект диоксида серы связан по мнению большинства исследователей с прямым повреждающим действием серной кислоты и бисульфатов, образующихся при контакте сернистого газа с водными парами дыхательных путей, усугубляющийся активацией процессов свободно-радикального окисления. Другими возможными механизмами являются раздражение парасимпатических нервных окончаний и развитие рефлекторного бронхоспазма, вовлечение в воспалительную реакцию нейрокинов, в частности субстанции Р.

Повреждающее действие SO2 и его производных на слизистую дыхательных путей подтверждается морфологически десквамацией эпителия, наличием слизистых пробок и воспалительных клеточных инфильтратов. В литературе содержатся единичные ссылки на исследование бронхоальвеоляр-ного лаважа (БАЛ) у лиц, подвергшихся ингаляции SO2. Уже через 20 минут после экспозиции отмечено дозозависимое увеличение в БАЛ числа прежде всего альвеолярных макрофагов, а также лимфоцитов и тучных клеток /127/. Внутри этих воспалительных клеток появляется SO2 и его производные в концентрации, достигающей максимума через 8-12 часов и исчезающее через 72 часа после ингаляции /120, 129/.

Т. Schafer с соавт. /126/, М. Utell с соавт. /130/ отмечают увеличение заболеваемости атопической экземой при возрастании загрязнения воздуха двуокисью серы. Н. Oschima с соавт. /123/ изучены связи между загрязнением воздуха и смертностью в Японии. Показатели смертности от бронхиальной астмы увеличивались в районе с загрязненным воздухом и значительно отличались от показателей смертности в районах, где загрязнение воздуха отсутствовало. Установлена корреляционная связь смертности от бронхиальной астмы (БА) и величиной концентрации двуокиси серы. Наибольший показатель смертности наблюдался среди детей младших возрастных групп, проживающих в районах с загрязненным атмосферным воздухом /117/.

Другой важнейшей группой аэрополлютантов является фотохимический смог, включающий двуокись азота и озон. Оксиды азота образуются при высокотемпературном сгорании веществ органической природы, применяемом на химических заводах, на предприятиях, использующих технологии ферментации, в некоторых сельскохозяйственных производствах /110/. С точки зрения экологической опасности по непосредственному воздействию на окружающую среду оксид азота характеризуется как наиболее активное токсичное вещество по сравнению с углеводородами, сажей и оксидами углерода. По уровню предельно допустимых концентраций (ПДК) окиси азота в воздухе это соединение относится ко 2-му классу опасности. Отмечается наличие зависимости между загрязнением воздуха оксидом азота и образованием в нем и водоемах нитросоединений - активных канцерогенных веществ 1-го класса опасности. Находясь в воздухе, оксид азота может попадать в организм человека и животных ингаляционным путем из городского смога. Этот путь поступления N0 можно рассматривать как один из источников окиси азота в организме. N02 - газ> плохо растворимый в воде, однако способный при контакте с влагой дыхательных путей образовывать азотную и азотистые кислоты. Двуокись азота во время фотохимических реакций способна взаимодействовать с другими аэрополлютантами, такими как озон и гидрокарбонаты. В отличие от сернистого газа N02 способен достигать периферических дыхательных путей за исключением альвеол. Проведенные на добровольцах денситометрические исследования продемонстрировали, что 80-90 % N02 депонируется в трахеальных бронхиолах /113, 124/. Основной патофизиологический механизм действия диоксида азота в дыхательных путях связывают с усилением свободно-радикальных процессов и вовлечением клеточных мембран в процесс перекисного окисления липидов /118/. Более интенсивно эти реакции проходят при контакте NO2 с фосфолипидными компонентами клеточных мембран, в особенности с лецитином и сурфактан-том. По-видимому, эти изменения приводят к выраженному нарушению проницаемости альвеолярно-капиллярных мембран. Легочное воспаление, вызываемое ингаляциями N02, описано в ряде морфологических исследований на моделях животных и человека. В работах В. Festy /118/ и J. Romieu с соавт. /124/ впервые показаны изменения в биоптатах слизистой и БАЛ после экспозиции 1 p.p.m. N02 в течение 3-х часов. Исследования, проведенные в США, продемонстрировали, что распространенность респираторных заболеваний среди населения этого региона, подверженного ингаляциям высоких доз диоксида азота, на 19 % выше, чем в общей популяции. После проведения санитарно-гигиенических мероприятий, направленных на уменьшение содержания N02 в атмосфере, аналогичное исследование было повторено через 5 лет. Было показано, что снижение концентрации этого аэрополлю-танта сопровождалось достоверным уменьшением распространенности легочных заболеваний /109/. Исследование, проведенное среди калифорнийских студентов, подтвердило взаимосвязь между наличием респираторных синдромов (фарингит, бронхит, тонзиллит) и высокими концентрациями диоксида азота и серы. Выраженность этих респираторных симптомов в неблагоприятные по загрязнению дни была выше на 17 %.

В районах с развитой горнодобывающей, горноперерабатывающей, асбестовой, металлургической, пищевой, текстильной промышленностью, сельским хозяйством органы дыхания подвергаются воздействию производственной пыли. Пыль, проникающая в организм, при нормальном состоянии дыхательных путей удаляется с выдыхаемым воздухом, выделяемой слизью и посредством фагоцитоза. Ее влияние на организм зависит от химического состава, размеров частиц и продолжительности контакта. Пыль оказывает механическое, фибриногенное действие, угнетает неспецифические факторы защиты организма (показатели фагоцитоза, защиты организма (показатели фагоцитоза, активность комплемента, бакте-рицидность кожных покровов).

Основное внимание гигиенических исследований, касающихся воздействия внешней среды на органы дыхания, направлено на изучение влияния качества воздушной среды /74/ загрязненной химическими компонентами, поставляемыми выбросами промышленности, энергетикой и транспортом.

Несмотря на многочисленные разработки по комплексной оценке качества атмосферного воздуха или всей окружающей среды, в настоящее время вопрос сопряженности и кумулятивного воздействия антропогенных загрязнителей с естественной природной средой изучен недостаточно. В свою очередь в зависимости от сочетания климатических, орографических, биотических, гидросферных факторов формируется характерное качественное состояние воздушной среды, которое может оказывать как саногенное, так и патогенное воздействие на органы дыхания.

Среди природных факторов и условий, предрасполагающих к формированию патологических процессов в органах дыхания существенная роль принадлежит климатическим. Установлена корреляционная зависимость между днями с туманом и среднемесячными значениями астматических проявлений /84/, между природно-климатическими факторами и бронхитами, бронхиальной астмой /85/.

Резкие колебания теплопотерь органами дыхания, даже небольшие, но продолжающиеся длительное время, могут вызвать расстройства терморегуляции, приводящие к заболеваниям верхних дыхательных путей и легких не только у больных, но и у здоровых людей, а также облегчают проникновение патогенной микрофлоры через защитный барьер верхних дыхательных путей /8, 36, 57/. Анализ пространственного распределения респираторных заболеваний в городах Мексики, расположенных в умеренных широтах, показал повышение среднего уровня респираторных заболеваний в плохую погоду зимой вследствие частых вторжений холодного воздуха. Некоторые случаи

ОРЗ вызваны часто повторяющимися сильными ветрами, из-за которых возникают пыльные бури над городом в дневные часы. В теплое время года, в период дождей и неустойчивого ветрового режима, в результате вымывания загрязняющих частиц дождевыми каплями из воздуха и улучшения качества воздуха (концентрация примесей снижается примерно в 2 раза) заметно сокращается число заболеваний. В холодное время года увеличение числа случаев респираторных заболеваний может происходить как за счет вторжений холодных масс воздуха, так и в результате станционирования холодного воздуха, способствующего развитию приземной инверсии, а следовательно, и сохранению примесей в застойной атмосфере над городом /53, 108/.

Установлена высокая и средняя корреляция между заболеваемостью детей в Сибири и эффективными теплопотерями органами дыхания. Как показали исследования Е.В.Русановой /70/, эффективные теплопотери являются одним из ведущих пусковых механизмов в возникновении острых респираторных заболеваний.

При адаптации к холоду система внешнего дыхания испытывает значительное напряжение /47, 53, 106/, заключающееся, прежде всего в качественной ее перестройке: ограничении дыхательного объема, повышении остаточной емкости легких /53, 106, 107/ снижении потребления кислорода и эффективности дыхания /47/. При охлаждении возникает взаимоотношение между зашитой дыхательных путей от холодового поражения и необходимостью усиления газотранспортной функции легких в связи с увеличением теплопродукции /47, 55/. Сила ответа будет зависеть от температуры и влажности вдыхаемого воздуха, а также аэродинамических параметров (скорости ветра), морфофункциональных особенностей слизистой оболочки респираторного тракта.

Н.С. Мотавкина и соавт. /57/ считают, что специфический комплекс климатогеографических факторов Дальневосточного региона является одним из условий, предрасполагающих к формированию патологических процессов в органах дыхания. Влияние климата на заболеваемость органов дыхания проявляется в сезонном характере обострений заболеваний, сопровождающихся изменением функционального состояния дыхательной системы. Установлена прямая зависимость прогностических уровней заболеваемости хроническими неспецифическими заболеваниями (хронический бронхит, пневмония, бронхиальная астма) и инфекционными (грипп, ОРВИ) заболеваниями со степенью суровости погодного режима в холодный (г=0,509) и теплый (г=0,420 - весна, г=0,423 - лето, г=0,636 - осень) сезоны года. Количество больных хроническими заболеваниями легких в зимний период связан с сочетанием низких температур воздуха и сильных ветров.

Л.Н.Деркачева /23/ при анализе природно-климатических предпосылок к развитию бронхолегочной патологии в Дальневосточном регионе установила различие сочетаний метеорологических показателей, влияющих на формирование климатической нагрузки на органы дыхания на побережье и в континентальных районах. В Приморском крае, являющимся южной частью Дальневосточного региона, теплопотери органами дыхания хотя и снижаются, но остаются выше нормы.

Особое значение в формировании и распространенности заболеваний органов дыхания имеет характер ландшафта, включающий характеристики рельефа, растительности, водных объектов (реки, озера, моря). Именно ландшафт формирует микроклиматические особенности территории, которые, как отмечалось выше, действуют на степень загрязнения воздуха. Условия сильно расчлененного горного рельефа оказывают нагрузочное воздействие на органы дыхания больных с легочной патологией /14/.

Одним из главных средоформирующих факторов, влияющих на органы дыхания, является растительность. Наряду с повышенным выделением кислорода, формированием ионного состава воздуха, изменением радиационного баланса, сглаживанием амплитудных колебаний температуры, ослаблением ветрового режима, пылеулавливанием, шумопоглощением, древесная растительность активно обогащает атмосферу летучими растительность активно обогащает атмосферу летучими органическими веществами - фитонцидами. Фитонциды могут оказывать лечебный и профилактический эффект. Они обладают стимулирующим действием на бронхо-легочную систему, благодаря антимикробной активности фитонцидов. Однако отдельные поллинозоопасные растения могут вызывать аллергические реакции - ринит, бронхиальную астму и др. /43, 74, 93/. В зависимости от видового состава, полноты древостоя, возраста лесной растительности меняется и характер ионизации воздуха. Наиболее благоприятны для бронхолегоч-ной патологии отрицательные (легкие) ионы /34/. Велика роль летучих фитонцидов в очищении воздуха от некоторых токсических выбросов (С02, БОг). Особенно активны в этом отношении фитонциды мелколиственного клена, березы, дуба, черемухи, липы /14/. Повышенное содержание кислорода в лесных насаждениях в сочетании с благоприятной температурой, давлением, влажностью воздуха положительно влияет на дыхательную систему, активизируя окислительно-восстановительные процессы в тканях организма /55/. Кроме положительного влияния на органы дыхания, связанного с фи-тонцидностью, выделением кислорода, ионизацией воздуха, растительность может оказывать и отрицательное (патогенное) воздействие на органы дыхания. Так, пыльца трав и некоторых древесных пород обладает выраженными аллергическими свойствами, особенно активна пыльца полыней и злаков /93/. Далее, хвойные породы в жаркие дни и в периоды максимальной вегетационной активности выделяют большое количество скипидара, который вызывает различные формы непереносимости (респираторной, аллергической и др.).

Немаловажное средоформирующее значение оказывает гидросфера. Запыленность воздуха у моря значительно меньше, чем на суше. Морской воздух более прозрачен, насыщен морскими солями натрия, кальция, брома, йода, фитонцидами морских водорослей. В нем содержится в 2-3 раза больше озона, чем над материком. Химические элементы морской воды при гидростатическом давлении насыщают воздух полезными компонентами, которые через дыхательную систему поступают в организм человека, оказывая бальнеологическое действие, улучшая функцию аппарата внешнего дыхания /34/.

В настоящее время поднимается вопрос изучения качества окружающей среды и роли отдельных (климатических, экологических) факторов в вопросах формирования здоровья населения. М.А. Пинигиным /64/ разработан метод оценки характера комбинированного действия атмосферных загрязнителей на показатели состояния здоровья людей путем подборки коэффициента комбинированного действия, при котором расчетный нормативный уровень смеси позволяет получить показатели состояния здоровья людей, соответствующие норме. М.Г. Шандалой и соавт. /103/ проведена комплексная оценка загрязнения воздуха (содержание оксида углерода, сернистого ангидрида, оксидов азота) с учетом выявления наиболее значимых (по мере убывания) факторов. Для оценки здоровья предложены градации функциональных состояний по степени адаптации.

Работ, в которых бы учитывалось интегральное воздействие сочетан-ного действия антропогенной и природной сред на распространение и формирование заболеваемости органов дыхания, не найдено. В то же время общая идеология существующих разработок /31/ позволяет использовать их в области оценки совместного воздействия природной и антропогенной среды на бронхолегочную патологию. Ю.М. Жаворонков /31/ предлагает вводить комплексные показатели (индексы) состояния воздушного бассейна (ИВБ) и индекс здоровья населения (ИЗН), обобщая их зависимость. Установление такой зависимости решается построением ИЗН и ИВБ со статистической обработкой данных. Т.С. Алибаев /2/ предлагает определять комплексный показатель качества воздушной среды в несколько этапов: 1) приведение всех компонентов воздуха в единую размерность; 2) группировка компонентов воздушной среды на естественные, химические и биологические загрязнители; 3) определение нормативной величины для каждой группы компонентов; 4) определение кратности превышения нормативных величин для каждой группы компонентов; 5) интегрирование групповых показателей.

Проблема определения причинно-следственных связей состояния здоровья населения с факторами окружающей среды во многом зависит от особенностей процедуры статистической обработки материала, поскольку статистика позволяет выявить и измерить закономерности явлений и процессов, которые неразрывно связаны в каждом отдельном случае со случайностью и лишь во множестве проявляют себя как закон /30/. В современной статистической науке существует деление на две основные школы: наиболее многочисленная - последователи Фишера и его учеников, а также субъективистская, или байесовская школа. И хотя на уровне прикладной статистики результаты, получаемые в рамках этих научных школ, достаточно хорошо согласуются, по широкому кругу теоретических вопросов эти два направления часто расходятся, в том числе и в области биометрии. Сторонники классического подхода единственно возможной считают частотную интерпретацию вероятности. Суть их подхода в том, что они начинают решение задачи с выбора модели и проверяют, может ли данная модель «объяснить» полученные данные. Отличие байесовского подхода состоит в том, что до того, как будут получены данные, статистик рассматривает степень своего доверия к различным, возможным моделям и представляет их в виде вероятностей (априорные вероятности). Как только данные получены, теорема Байеса позволяет рассчитать новое множество вероятностей, которые представляют пересмотренные степени доверия к возможным моделям на основе полученных данных (апостеорные вероятности). Оценка априорных вероятностей является субъективной, поэтому данный подход и носит название субъективистский /30/. В настоящее время основные статистические процедуры в области изучения взаимодействия факторов среды и здоровья человека основаны на классических подходах /88, 119/. Однако возрастающий интерес к доказательной медицине, в рамках которого фокусируется внимание на использование информационных данных для демонстрации эффективности воздействия факторов среды на здоровье человека, делает байесовский подход более привлекательным.

В последние три десятилетия проделана огромная методологическая работа по изучению воздействия факторов среды на человека с использованием статистических методов /4, 21, 88, 104/. При исследовании зависимости здоровья населения и уровня состояния окружающей среды возникает необходимость совместного анализа больших объемов информации. Обработку результатов по установлению количественных причинно-следственных зависимостей проводят классическими методами факторного, дисперсионного, регрессионного, корреляционного и др. анализов. Особенно популярен факторный анализ в определении количественной зависимости изменения здоровья населения от изолированного и сочетанного воздействия окружающей среды /71, 104 /. На основании использования дисперсионного анализа (или анализа вариаций) Т.Х. Айтбаев /1/ определил силу влияния смеси химических компонентов и каждого из изученных факторов в возникновении эффекта действия. Однако в работе не хватает количественной характеристики (коэффициента комбинированного действия). Гигиенисты, занимающиеся вопросами взаимодействия среды и человека, широко применяют регрессионный анализ. Метод регрессионного анализа помогает выявить основные черты соотношений показателей здоровья и среды. Обычно существующая функциональная связь слишком сложна для описания, задача регрессионного анализа состоит в подборе упрощенной аппроксимации этой связи с помощью математической модели. Регрессионный анализ позволяет проводить прогноз изменения здоровья от качественных характеристик среды, также определять значения нормы и решать другие задачи /72, 87/.

В последнее время остро встает вопрос анализа роли сезонности в формировании заболеваемости. Для решения этих задач чаще всего используют корреляционный анализ (парный, множественный) сопряженности динамических рядов, содержащих показатели заболеваемости и загрязнения окружающей среды /11/. Классификационные характеристики получают, как правило, с помощью кластерного и дискриминантного анализов /72/.

Кроме статистико-вероятностных методов и принципов в медицинских и биологических исследованиях находят применение кибернетические методы, где центральное место занимает теория информации или информа-ционо-энтропийный анализ, который был использован нами для математической обработки. Этот метод широко применялся в 60-70 годах /81, 86, 116/. В настоящее время используется реже за счет появления новых, порой более модных программных пакетов.

Нужно заметить, что новые программные пакеты (импортные БАБ, МюгоЗТАТ, 8ТАТ§гарЫсБ, программные пакеты АГИС «Здоровье» и МАГ и др.) обладают также большими возможностями в области установления взаимосвязи между показателями среды и здоровья. Поэтому в данной работе проведен синтез обработки информации с использованием как старых, так и новых математических средств.

Состояние здоровья населения и окружающей среды характеризуется множеством показателей, поэтому к их описанию применимы приемы и методы многомерного математического анализа с использованием системных подходов. Хорошо разработанные алгоритмы описания многомерных объектов имеются в кластерном, регрессионном и факторном анализе /87/. Приемы количественных характеристик разработаны в рамках квалиметрических подходов. Организация интегральных оценок может быть выполнена двумя путями: 1) сравнением отдельных параметров среды с соответствующими нормами, базисами, стандартами, их последовательным преобразованием с последующим объединением /31/; 2) непосредственным расчетом меры различия отклонений в описании эталонного и исследуемого многомерных объектов после выбора или искусственного формирования эталона. В первом случае целесообразно придерживаться следующей последовательности операции: 1) выбор базиса; 2) получение безразмерного эквивалента; 3) нормирование эквивалентов; 4) нормирование эквивалентов; 5) конструирование интегральных оценок.

В основу методологии гигиенических исследований заложен системный подход, отражающий многоуровневую структуру окружающей среды и этапную схему оценки здоровья населения. Развивая это положение, некоторые авторы /41, 103 / строят модель здоровья человека в виде сложной динамической системы, описывающей взаимодействие целостного феномена -жизнедеятельности человека с окружающей социальной, антропогенной и природной средой. Они вводят понятие «локальной среды» - ближайшее окружение индивида с совокупностью природных, социальных и биологических связей, объединяющих его с обширной окружающей природой. Такая связь (через прослойку) и обеспечивает жизнедеятельность человека, так как внешние (социальные, природные) перемены благодаря им не сразу сказываются на здоровье индивида. С этим положением связывают понятие о ресурсах здоровья. Под ближней «локальной» средой понимают природно-экологические условия, в которых живет человек (семья, друзья, знакомые, домашний интерьер, рабочее место и др.) Эта среда замкнутое саморегулируемое образование, напоминающее функциональные системы организма с приспособительными реакциями /41,104/.

Таким образом, установление причинно-следственных зависимостей окружающей среды и здоровья человека является проблемой, широко изучаемой как в мировой, так и отечественной науке. В настоящее время происходит углубление познаний в этой области за счет перехода исследования проблемы от общего к частному, требующего синтезирования различных методов и способов статистической обработки материала.

Определение воздействия среды на бронхолегочную патологию является конкретным специфичным направлением в глобальной проблеме «окружающая среда - здоровье человека». Поэтому в наших исследованиях при изучении зависимости заболеваемости органов дыхания от состояния окружающей среды использовались методы обеих статистических школ (классическая и байесовская). Наряду со статистико-вероятностными методами применяли теорию информационно-энтропийного анализа, так как эта теория располагает собственным математическим аппаратом, с помощью которой можно описать и оценить природу сложных объектов, найти способы более строгого математизированного описания, количественной оценки сложных явлений и процессов, происходящих при взаимодействии человека и окружающей среды.

В Приморском крае проблема комплексного воздействия окружающей среды на распространение и формирование бронхолегочной патологии практически не изучена. В Институте медицинской климатологии и восстановительного лечения, Дальневосточном региональном НИИ гидрометеорологии /38, 63/ выделены районы экологического неблагополучия, определены зоны наибольшего антропогенного загрязнения. Во Владивостокском государственном медицинском университете (ВГМУ) разработаны региональные санитарно-гигиенические пороговые критерии, изучен характер и степень воздействия факторов загрязнения воздушной среды на органы дыхания /48, 89/. В Тихоокеанском институте географии (ТИГ ДВО РАН) изучены медико-географические и социально-гигиенические аспекты здоровья населения Дальнего Востока /3/.

Несмотря на повышенный интерес к изучению качества окружающей человека среды и роли отдельных факторов (климатических, экологических) на состояние здоровья населения, изучение комплексного влияния антропогенных и естественных природных факторов на формирование заболеваемости органов дыхания в регионе не проводилось. Вопрос о путях разработки и усовершенствования методов оценки комплексного влияния воздушной среды на формирование заболеваемости органов дыхания остается актуальным.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Изучение формирования и пространственного распространения заболеваний органов дыхания предусматривает оценку влияния на эту патологию комплекса природных, техногенных, социально-гигиенических факторов в их взаимосвязи.

ВЫВОДЫ

1. Разработана информационно-аналитическая модель влияния качества среды обитания на уровень и структуру бронхолегочной патологии, основанная на поэтапном принципе определения причинно-следственных связей формирования заболеваний органов дыхания.

2. Формирование заболеваемости органов дыхания населения городов Приморского края на 30-50% зависит от воздействия окружающей среды. На детей влияют общее экологическое состояние и социально-гигиенические факторы. На подростков и взрослых наибольшее негативное воздействие оказывают социально-гигиенические условия.

3. В промышленных центрах Приморского края основное негативное воздействие на органы дыхания оказывает качество воздушной среды, формируемое природными особенностями территории (муссонный климат, морфологические характеристики рельефа, видовой состав растительности с характерным уровнем поллинозоопасности) и степенью технологической очистки промышленных выбросов в атмосферу.

4. На заболеваемость верхнего отдела дыхательных путей у взрослых и подростков наибольшее влияние оказывает поллинозность растительности. Заболеваемость ВДП у детей по сравнению с взрослыми и подростками в наибольшей степени зависит от степени непосредственного загрязнения воздушной среды пылью и токсичными компонентами. Значительное воздействие оказывают 8-9 классы погоды. В критической зоне заболевание ВДП определяется степенью технологической очистки промышленных выбросов в атмосферу.

5. На заболеваемость нижних дыхательных путей факторы среды действуют специфично, в зависимости от особенностей природно-экологических условий. Для взрослых наиболее весомым фактором воздействия является интенсивность техногенного воздействия на селитебную территорию и 8+9 кл. погоды. В городах с развитой судоремонтной, угледобывающей промышленности и стройиндустрии формирование НДП определяется характером застройки селитебной зоны (уровень аэрации жилой застройки). Заболеваемость НДП у детей зависит от транспортного загрязнения воздушной среды. У подростков заболеваемость зависит от уровня самоочищения атмосферы. Поллиноз-ность растительности также влияет на формирование заболеваний НДП, но не в такой степени как на ВДП.

6. Наибольший экологический риск заболеваемости органов дыхания в промышленных центрах Приморского края связан с загрязнением воздуха автотранспортными средствами.

7. Выявленные особенности возникновения и развития болезней органов дыхания позволили разработать комплексную систему профилактики заболеваний органов дыхания в экологически неблагоприятных районах, основу которой составляет донозологическая профилактика респираторной патологии и повышение резистентности организма.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВНЕДРЕНИЮ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ В НАУКУ И ПРАКТИКУ

1. Специалистам санитарно-эпидемиологического профиля, врачам лечебно-профилактических и санаторно-курортных учреждений рекомендуется проводить профилактику и лечение болезней органов дыхания в промышленных центрах Приморского края с использованием разработанных программ оздоровления населения.

2. Большое внимание следует уделять обеспечению студентов, аспирантов и ординаторов медицинских учреждений знаниями об экологической обстановке на территории Приморского края, закономерностях ее воздействия на распространенность респираторной патологии в различных возрастных группах и коррекции нарушений резистентности организма.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Органы дыхания, являясь открытой системой, находятся на первой линии защиты организма от неблагоприятного влияния факторов внешней среды. При этом даже в небольших концентрациях атмосферные загрязнители, ослабляя защитные силы организма, делают его менее устойчивым к воздействию негативных экзогенных и эндогенных факторов. Так, многие вещества, загрязняющие атмосферный воздух (оксид азота, диоксид серы, ряд органических веществ и др.), вызывают раздражение слизистой оболочки дыхательных путей, что связано с высокой абсорбционной способностью последних /18/.

Как установлено в исследовании, за последние годы в Приморском крае в структуре всей заболеваемости болезни органов дыхания занимают первое место и удельный вес данной патологии составляет у взрослых 27,6%, подростков - 39,9%, детей - 61,1%. Необходимо отметить, что удельный вес патологии легких среди населения городов в 2,4 раза выше, чем у жителей сельской местности. Выявлено, что уровень распространения болезней органов дыхания в Приморском крае меньше, чем в среднем по Дальневосточному региону на 10%, но больше, чем в Амурской области в 1,5 раза /52/. У взрослых и подростков уровень заболеваемости в Приморском крае на 12% ниже, чем в среднем по России, а у детей Приморья на 5% выше. Все это свидетельствует об особенностях формирования бронхолегочной патологии на территории края с его муссонным климатом.

По результатам факторного анализа наибольшее влияние на заболевания органов дыхания оказывает состояние воздушной среды. Особенно высокие уровни заболеваемости наблюдаются в городах, где концентрация окиси углерода, сернистого ангидрида, окиси азота, твердых веществ в воздушном пространстве превышает предельно допустимые концентрации в 3 - 8 раз.

При сравнении динамики заболеваемости органов дыхания в зонах интенсивного техногенного загрязнения отмечается, что на протяжении последних 5 лет заболеваемость на территориях экологического неблагополучия значительно выше, чем в среднем по краю, особенно это проявляется у подростков и взрослых. В структуре болезней органов дыхания в техногенно измененных зонах у детей и подростков преобладают хронические болезни миндалин, бронхиальная астма, аллергический ринит, у взрослых хронический бронхит, бронхиальная астма, хронический фарингит. Обращает внимание, что на втором месте среди нозологических форм патологии легких населения промышленных центров находится бронхиальная астма.

Для комплексной оценки влияния факторов среды обитания на болезни органов дыхания была разработана «Модель влияния качества среды обитания на распространение болезней органов дыхания».

В основу модели был положен поэтапный принцип определения причинно-следственных связей распространения и формирования заболеваний органов дыхания в городах Приморского края, который основан на рассмотрении зависимости между состоянием окружающей среды и показателями заболеваемости органов дыхания на популяционном уровне.

На первом этапе исследования определялось интегральное состояние окружающей среды с позиции общего восприятия ее человеком с выделением наиболее сильного и устойчивого воздействия окружающей среды на органы дыхания населения промышленных центров Приморского края. Данный подход предопределен тем, что развитие любого заболевания не может формироваться независимо от всех взаимосвязанных процессов, происходящих в системе «человек-среда».

Исследованием установлено, что в экосистеме Приморского края основное и наиболее интенсивное воздействие на органы дыхания оказывают факторы, связанные с плотностью населения и климатическими особенностями муссонного климата.

На втором этапе осуществлялось определение комплексных причинно-следственных зависимостей в системе «человек- среда» путем проведения аналитической группировки факторов окружающей среды. Механизм анализа представляет процедуру сопоставления факторных комплексов с заболеваемостью органов дыхания в различных группах населения (дети, подростки, взрослые).

Математическим инструментом расчета явился информационно-энтропийный анализ по сгруппированным данным факторов среды и показателей заболеваемости органов дыхания у взрослых, подростков, детей. Была проведена оценка распространения болезней органов дыхания населения края в зависимости от комплекса факторов среды обитания. В результате анализа информации установлено, что на распространение болезней органов более всего влияет блок санитарно-гигиенических факторов, особенно данная тенденция проявляется в городах, где отмечается значительная антропогенная нагрузка на среду обитания.

При рассмотрении внутреннего соотношения влияния отдельных групп-факторов на различные слои населения было установлено, что на детей влияют санитарно-гигиенические (22,3%) и социально-экономические факторы (15,1%). На подростков и взрослых наибольшее негативное воздействие оказывают социально-экономические условия (23,4% и 25,2% соответственно). Анализ полученных результатов показал, что формирование заболеваемости органов дыхания у населения Приморского края на 30-50% зависит от воздействия окружающей среды.

Особое внимание было уделено расчету интегрального индекса техногенного воздействия (ИИВ) на человека. Градиентный подход расчета ИИВ позволил учесть «функцию отклика» организма на воздействие факторов внешней среды, связанной с техногенным загрязнением. Обработка базы данных с помощью градиентного подхода и расчета интегрального индекса воздействия ИИВ позволила установить, что особо неблагоприятные условия окружающей среды в городах Владивосток (ИИВ = 0,453), Артем (ИИВ = 0,535), Уссурийск и Спасск (ИИВ = 0,602), Дальнегорск (ИИВ = 0,609) способствуют повышению уровня распространения болезней органов дыхания.

На третьем этапе исследования осуществлялось выделение наиболее значимых факторов окружающей среды воздействующих на различные нозологические формы бронхолегочной патологии в 11 наиболее загрязненных городах Приморского края с различной спецификой хозяйственного освоения. Особенностью третьего этапа работы стало создание информационной базы данных, характеризующей специфичные локальные микроусловия урбанизированных территорий с детальным рассмотрением структуры заболеваний бронхолегочной патологией. Отбор факторов среды проводился одновременно с разработкой критериев их оценки. В результате были отобраны 34 факторов окружающей среды, оказывающих наибольшее воздействие на органы дыхания человека.

Анализ расчетов показал, что на заболевания верхнего отдела дыхательных путей всех нозологий действует 13 факторов из 34, из них 5 факторов наиболее значимых (>10%) (экспозиция склонов в теплый и холодный периоды года, уровень технологической очистки воздуха, поллинозность растительности и компактность застройки). Заболевания нижнего отдела дыхательных путей формируются под воздействием 20 из 34 факторов. Наиболее значимыми из них являются 9 факторов (интенсивность техногенного воздействия на среду, горизонтальная расчлененность рельефа, экспозиция склонов в теплый и холодный периода года, поллинозность растительности, технологическая очистка промышленных выбросов в атмосферу, компактность застройки, наличие туманов, влажность >80%). Причем каждая нозология НДП формируется только характерными для нее факторами воздействия.

На четвертом этапе исследования проводился расчет нормированного показателя потенциального риска техногенного загрязнения воздушной среды (от промышленных и автотранспортных источников), вызывающего реальный (эпидемиологический) риск заболеваний органов дыхания в крупнейших промышленных городах Приморского края у различных категорий населения (дети, подростки, взрослые). На основе нормированного показателя (Жг) были определены следующие критерии оценки риска: низкий риск Ш

- <0; умеренный риск Ш - 0-1; повышенный риск Ш- 1-2; высокий риск IV/

- 2-3; очень высокий риск ¡¥г - >3. Полученный нормированный показатель позволил отразить уровень распространенности и значимости изучаемого процесса воздействия, а также создать систему интегральных критериальных показателей оценки качества воздушной среды, определяющих уровень заболеваемости органов дыхания в промышленных городах региона.

Анализ полученных результатов показал, что наибольший экологический риск отмечается в самом крупном и индустриально развитом городе Приморского края - Владивостоке как со стороны выбросов от промышленных источников (1-3 класс вредности предприятий), так и автотранспорта. Причем риск от автотранспорта значительно выше (М - 65,2-89,9), чем от выбросов промышленных предприятий - 18,2-22,1). Среди различных групп населения наибольший экологический пресс испытывают подростки и взрослые.

Высокий и очень высокий экологический риск заболеваний органов дыхания по выбросам промышленных предприятий имеют города с развитым энергетическим комплексом (г. Артем - 60%, 1 и 2 класс вредности производств; г. Партизанск - 82,6%, 1 и 2 класс вредности производств). Стройин-дустрия г. Спасска (34%, 1 класс вредности) создала условия высокого риска (ДМ - 2-3) для детей, взрослых и очень высокого >3) - для подросткового возраста населения. Очень высокий риск (ДМ >3) для всех групп населения отмечается в г. Уссурийске. В остальных городах (Арсеньев, Дальнереченск, Лесозаводск, Дальнегорск и Большой Камень) в последние годы, в связи с падением уровня промышленного производства, риск заболевания от основных источников незначителен (М <0).

Большое влияние на распространение болезней органов дыхания в экологически неблагополучных зонах оказывают выбросы от автотранспорта. Экологический риск возникновения заболеваний органов дыхания от данного вида загрязнения во всех крупных городах Приморья выше в 4-5 раза, чем от загрязнения промышленными источниками. Связано это с увеличением в последние годы количества автотранспортных средств и использования экологически опасного топлива. По величине наибольшего экологического риска выделяются портовые города (Владивосток, Находка), а также крупные города, расположенные по автотрассе Владивосток-Хабаровск (Артем, Уссурийск). Повышенный риск от автотранспортного загрязнения (ЭД -1-2) отмечается в г. Лесозаводске, умеренный - в г.г. Партизанске, Дальнегорске (\\<Ч -0-1). По категориям населения в этих городах наибольший экологический пресс на бронхолегочную систему испытывают подростки и взрослые.

Проведенная комплексная оценка влияния факторов среды обитания на уровень болезней органов дыхания в экологически неблагополучных зонах Приморского края позволила установить основные закономерности распространения и формирования бронохолегочной патологии и дать системное представление об особенностях развития индикаторной экозависимой патологии. Полученные закономерности распространения и формирования болезней органов дыхания позволили разработать систему медико-профилактических мероприятий, направленных на снижение воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды.