Автореферат и диссертация по медицине (14.00.07) на тему:Клинико-гигиенический анализ влияния свинцового загрязнения окружающей среды на интеллектуальное развитие детей

На правах рукописи

Ляшенко Оксана Владимировна

КЛИНИКО-ГИГИЕНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ СВИНЦОВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ДЕТЕЙ

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени доктора медицинских наук 14.00.07-гигиена

Иркутск, 2004 г.

Работа выполнена в Восточно-Сибирском научном центре СО РАМН

Научные консультанты:

Академик РАМН, профессор

Савченков Михаил Федосович

Доктор биологических наук, с.н.с.

Ильин Владимир Петрович

Официальные оппоненты:

Доктор медицинских наук

Макаров Олег Александрович

Доктор медицинских наук

Прахин Ефим Исаакович

Доктор медицинских наук

Гольменко Александр Дмитриевич

Ведущее учреждение: НИИ медицинских проблем Севера СО РАМН (г.Красноярск)

Защита диссертации состоится «25» июня 2004 г. в часов на заседании Диссертационного совета Д - 208. 032. 02 в Иркутском государственном медицинском университете (664003, Иркутск, ул. Красного Восстания, 1)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Иркутского государственного медицинского университета.

Автореферат разослан «_» мая 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Кандидат медицинских наук, доцент |||илип ГА.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования

Многочисленные публикации в отечественной и зарубежной литературе описывают различные эффекты влияния антропогенного свинцового загрязнения окружающей среды на здоровье детского населения. Однако, все существующие исследования не содержат комплексной клинико-гигиенической оценки формирования здоровья детей, с учётом всех звеньев традиционной токсикологической цепочки «время- доза- эффект», и, следовательно, рассматривают проблему длительной свинцовой интоксикации в одностороннем порядке [Д.Райян, А.Гюзри, К. Масси, 1997, Снакин В.В., 1999].

Свинец и его соединения относятся к классу высокотоксичных веществ, с целым спектром отдалённых последствий. Только аккумуляторные заводы ежегодно в России сбрасывают около 35 тонн свинца через канализационную систему [Чибураев В.И., 1997, Ключников C.O., Демин В.Ф., Потылико Г.Н., 1997].

По оценке РАМН около 85% поступления свинца в организм человека происходит преимущественно с продуктами питания. Прямое поступление свинца для детей с почвой и пылью оценивается в 10-12 % [Гильденскиольд СР., Кучма В.Р., Винокур И.Л., 1997, Поляков А.Н., Шиляев P.P., 1997].

Механизм токсического воздействия свинца складывается из местного и резорбтивного действия. Первое проявляется в деструкции ткани и зависит от способностей этих соединений к диссоциации. В основе резорбтивного действия лежит блокирование функционально активных групп белков-ферментов и структурных белков. Свинец характеризируется широким спектром вызываемых токсических эффектов, в механизме которых важное место занимает ингибирование ферментов детоксикации ксенобиотиков и последующими биохимическими сдвигами, приводящими к нарушению ряда функций митохондриальных и цитозольных ферментов [Shambtrger R.,1980, Ellis MR; Kane KY, 2000].

С другой стороны, широкий спектр реализации токсического эффекта свинца обусловлен его способностью к материальной кумуляции. В наиболее высоких концентрациях в течение длительного времени свинец депонируется в печени, почках и костной ткани [Авцын А.П., Жаворонков А.А., 1991, ШтабскийБ.М.,1998].

В силу особенностей обмена, наличия критических периодов роста и развития, организм ребенка оказывается наиболее чувствительным к повреждающему действию ксенобиотиков, в том числе и свинца [Скальный А.В., 1997, Баранов АА, Щеплягина Л.А., 1998].

Результаты ряда крупных международных и национальных проектов подтвердили, что при концентрации свинца в крови ребенка выше 10 мкг/дл происходит снижение коэффициента умственного развития (IQ) [Д.Райян, А.Гюзри, К. Масси, 1997, Michael J. Davis, 1999].

В России исследования по определению свинца в крови детей крайне немногочисленны. Результаты расчётов риска свидетельствуют, что 44% детей в городах России могут иметь изменения в состоянии здоровья, обусловленные действием свинца [Опалинский Э.С, Новикова Г.Р., 1999, Ливанов ГА., Ревич БА, 1999].

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ I БИБЛИОТЕКА |

Вышеизложенное побудило нас к дальнейшим исследованиям с целью выявления закономерностей формирования здоровья детского населения в условиях хронического свинцового загрязнения окружающей среды.

Цель исследования Выявить закономерности влияния хронического свинцового загрязнения окружающей среды на процесс интеллектуального развития детского населения.

Задачи исследования

1. Провести гигиенический анализ загрязнения окружающей среды в районе аккумуляторного производства

2. Изучить соматическую заболеваемость детей, обусловленную воздействием длительного свинцового загрязнения окружающей среды

3. Выявить стадийность формирования функциональных показателей высшей нервной деятельности детей в условиях хронического свинцового загрязнения окружающей среды

4. Разработать интегральные критерии клинико-гигиенической оценки интеллектуального развития детского населения, проживающего в условиях свинцового загрязнения окружающей среды

5. Создать систему моделей типа «время-доза-эффект» описывающих динамику формирования здоровья детей в условиях свинцовой нагрузки

Научная новизна и практическая значимость исследования Существующий уровень свинцового антропогенного загрязнения окружающей среды представляет реальную опасность для формирования здоровья детей,

Впервые дана комплексная характеристика состояния здоровья детей, в условиях длительного свинцового загрязнения окружающей среды, включающая оценку соматического состояния здоровья и показатели психофункциональных характеристик высшей нервной деятельности.

Впервые выявлен предел антропогенной свинцовой нагрузки, приводящий к патологическим реакциям, со стороны параметров высшей нервной деятельности.

В системе ответных реакций, возникающих в условиях длительной свинцовой интоксикации, впервые доказана приоритетная роль патологических изменений психофункциональных показателей соматического здоровья детского населения на донозологической стадии развития токсического процесса. Установлены группы риска по снижению интеллектуального статуса.

Впервые разработаны математические модели, описывающие закономерности динамического прогнозирования интеллектуального развития и установлены сроки формирования дезадаптивных реакций интеллектуального статуса детей в условиях антропогенного свинцового прессинга.

Разработана программа профилактических мероприятий для детского населения, проживающих в условиях антропогенного загрязнения окружающей среды.

Положения, выносимые на защиту 1. Для детей селитебной зоны изучаемой территории основным источником избыточного поступления свинца в организм являются пыль поверхностных

слоев почвы, местные продукты растительного и животного происхождения.

2. Соматические свинецзависимые патологические нарушения являются конечным результатом психофункциональных и нейрорегуляторных отклонений, состоящих из первичного (угнетение процессов внимания и сенсомоторной деятельности) и вторичного звена (угнетение вербального развития), формирующихся в условиях антропогенного загрязнения окружающей среды.

3. Ответные реакции детского организма на существующее хроническое антропогенное свинцовое воздействия формируются на уровнях повышения свинецзависимой заболеваемости (болезни нервной системы, опорно-двигательного аппарата, болезни крови и кроветворных органов), психофункциональных отклонений высшей нервной деятельности, накопления свинца в биологических средах (кровь, костная ткань)

4. Выявлены основные точки приложения и последовательность формирования психофункциональных показателей здоровья (сенсомоторные реакции, мелкая моторика, внимание, аналитико-синтетические процессы) сложившихся в результате хронического влияния избыточных концентраций свинца.

5. Формирование патологических реакций детского организма в условиях хронического воздействия избыточных концентраций свинца соответствуют закономерности «время - доза - эффект».

Апробация работы

Результаты работы доложены на I областной научно-методической конференции «Организационно-правовые и методические аспекты развития профилактической медицины в Иркутской области» (2004г.). Материалы исследований учтены областным департаментом здравоохранения Иркутской области для формирования программы профилактики свинцовой интоксикации у детей (2004г.). Практические рекомендации «Программа профилактических и коррекционных мероприятий среди детского населения, проживающего в условиях длительного свинцового загрязнения окружающей среды» утверждены Областным комитетом здравоохранения при администрации Иркутской области (2004г.). Методика анализа и полученные модели формирования интеллектуального статуса детского населения в условиях антропогенной свинцовой нагрузки учтены областным департаментом образования Иркутской области для формирования программы психосоциальной и медицинской коррекции параметров интеллектуального развития (2003-2004гг.). Выявленные закономерности формирования свинцовой интоксикации в условиях антропогенного прессинга учтены областным комитетом экологии Иркутской области при формировании плана мероприятий направленных на оздоровление экологической ситуации региона (2004 год). Результаты исследований доложены руководителям администрации Черемховского района Иркутской области (2004г.). Все материалы исследований использованы для формирования комплексной программы оздоровления детского населения администрацией Черемховского района (2004г.).

Публикации

По материалам выполненных исследований опубликовано в печати 14 работ, в том числе 1 монография

Объём и структура диссертации

Диссертация изложена на 196 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, б глав результатов собственного исследований и их обсуждения, заключения, выводов, списка литературы (233 источника на русском языке и 133 на английском), иллюстрирована 39 таблицами, 26 рисунками.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Структура работы и методы исследования

Комплексное клинико-гигиеническое исследование состояния здоровья детского населения проведено на территории техногенного свинцового загрязнения окружающей среды (г. Свирск).

В основу исследования положена традиционная токсико-экологическая модель воздействия ксенобиотиков на человека. В рамках существующей биологической модели, рассмотрен свинец как основной ксенобиотик, аккумуляторное производство, как стационарный источник антропогенного загрязнения окружающей среды. Эколого-гигиеническая ситуация в изучаемом регионе оценивалась по результатам элементного состава почв, атмосферного воздуха, воды, продуктов питания. Биологический отклик организма оценивался на основании комплексной оценки состояния здоровья детского населения. Клинико-гигиеническая характеристика изучаемого района выполнена с привлечением следующих методик.

Определение свинца в атмосферном воздухе, почве, воде, продуктах питания, крови проводилось полярографическим методом на приборе «ПУ-1». Для определения свинца в объектах окружающей среды и в крови отбор и подготовку проб осуществляли согласно «Методическим рекомендациям по спектрохимическому определению тяжелых металлов в объектах окружающей среды, полимерах и биологическом материале», 1986. Отбор проб воды производили в соответствии с принятыми гигиеническими рекомендациями по ГОСТ 24481-80 и ГОСТ 18963-73.

Оценка состояния здоровья школьников в возрасте от 7 до 10 лет (n=U3). Комплексная оценка состояния здоровья детского населения предусматривала:

• Углубленный комплексный медицинский осмотр.

• Ретроспективную оценку состояния здоровья

проводилась по данным обращаемости с экспертной оценкой первичной медицинской документации «форма 112У», согласно международной классификации X пересмотра.

• Исследование умственное развития проводилось поэтапно. На первом этапе умственное развитие оценивалось по шкале интеллекта Векслера для детей /Wechsler Intelligent Scale for Children, WISC/, предназначенной для измерения уровня интеллектуального развития детей в возрасте от 5 до 15 лет 11 мес. Метод состоит из 12 отдельных методик-субтестов. Результаты исследования определяются шкальными оценками IQ вербального, 1Q - невербального и общего IQ - показателя. Оценки по этим трем показателям выражены в единицах IQ - показателя стандартного. Шкала интеллекта Векслера широко используется в современных отечественных и зарубежных исследованиях.

• Исследование когнитивных функций проводилось на втором этапе при помощи компьютерного

многофункционального комплекса психофизиологических приборов «ПСИХОМАТ» (КПФК-99). Комплекс разработан в ЗАО «ВНИИМП-ВИТА» РАМН. Пакет содержит программы, реализующие наиболее информативные и распространенные в практике психодиагностики психофизиологические методики, результаты которых рассматриваются как предпосылки интеллектуальной деятельности. Тестирование проводилось в стандартных условиях: в первой половине дня, при хорошем самочувствии обследуемых, со стандартизованной слозесной инструкцией и предварительной демонстрацией каждого задания. -Забор и анализ всех проб, оценка параметров умственного развития детей проводилась одномоментно в период с сентября по октябрь 2001 года.

Согласно ретроспективной оценке состояния здоровья, проведенной по данным обращаемости с экспертной оценкой первичной медицинской документации «форма 112У», и результатов объективного осмотра, все обследуемые дети являлись здоровыми, и не состояли на диспансерном учете ни по одной из нозологических форм.

Группой сравнения стали дети аналогичного возрастного диапазона, проживающие в экологически благополучном регионе п.Качуг.

Статистический анализ материалов проводился в системе 81а1ж11са 6.0, использовались виды анализа - дескриптивный, корреляционный, многофакторный регрессионный, дискриминантный анализы и анализ канонических величин. Значимость различий оценивали по статистикам Т-Стьюдента, Б- Фишераи Б2 -Махалонобиса. Различия считались статистически значимыми при р<0.05.

Результаты собственных исследований Техногенное загрязнение свинцом природных сред на изучаемой территории

Проблему влияния свинцового загрязнения окружающей среды на формирование здоровья детского населения мы изучали на примере аккумуляторного производства. Полигоном для исследования стала территория г.Свирск, которая характеризуется наиболее высоким уровнем техногенного загрязнения природных сред свинцом по сравнению с другими городами Иркутско-Черемховского ТПК.

Суммарный годовой выброс загрязняющих веществ в атмосферу города промышленными предприятиями (без учета автотранспорта и сжигания угля в печах частного сектора) за период с 1993 по 1999 г.г. колебался в значительных пределах со стабильной тенденцией к снижению (рис. 1).

Источниками поступления свинца в атмосферу г.Свирска являются завод «Востсибэлемент-98» (0,522 т/год), «Востсибаккумулятор» (0,103 т/год), «Свирский аккумуляторный завод» (САЗ-5) (0,0695 т/год).

Снежный покров. В твердой (пылевой) фазе ареал очень высокого загрязнения снежного покрова свинцом с нагрузкой более 1500 г/км2 в сутки отмечается по левобережью Братского водохранилища в виде полосы протяженностью более 5 км и шириной 0,5 - 2,0 км. В этой полосе находятся основные промышленные предприятия - завод «Востсибэлемент» (ВСЭ),

Ремонтно-механический завод (РМЗ) и завод автоспецоборудования (АСО), а также примыкающие к ним южные жилые микрорайоны. Ареал высокого загрязнения с нагрузкой от 220 до 1500 г/км2 в сутки шириной от 0,4 до2 км примыкает с запада к зоне интенсивного загрязнения и охватывает основную часть жилой застройки и, частично, примыкающие сельхозугодья. Ареал умеренного загрязнения с нагрузкой от 44 до 220 г/км2 в сутки охватывает западную часть изученной площади, включающую, в основном, сельхозугодья, а также садоводческие кооперативы и западные микрорайоны города. Основная часть свинца в форме пылевой фазу поступает с завода ВСЭ, а также от сжигания угля в котельных и частных домах.

Рисунок 1 Суммарный объем выбросов загрязняющих веществ г Свирска (т/год)

7000 00 ---

6000 00 5000 00 4000 00

н 9

3000 00 2000 00 юоо оо

0 00 -.-1-------

1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999

годы

В солевой фазе, ареал очень высокого загрязнения размером 1,5 - 0,5 км и нагрузкой более 10 г/км2 сутки охватывает территорию завода ВСЭ и его ближайшие окрестности. Ареалы высокого загрязнения с нагрузкой 8—10 г/км2 в сутки сформировались севернее и южнее завода ВСЭ, захватывая кроме промзоны и жилые территории. На основной части территории отмечается умеренное загрязнение с нагрузкой 4-8 г/км2 в сутки. В западной части изученной площади на западной окраине города и прилегающих сельхозугодьях уровень техногенной нагрузки снижается до 2 - 4 г/км2 в сутки. Характер распределения загрязнения снежного покрова свинцом в солевой фазе указывает, что основным источником его является завод ВСЭ.

Почвы Уровень загрязнения почв свинцом чрезвычайно высок. Содержания свинца в почвах, превышающие ПДК (32 мг/кг) зафиксированы на более половины изученной площади, включающей всю промзону и почти всю территорию жилой застройки. В целом ареал загрязнения почв свинцом совпадает с ореолом загрязнения снежного покрова свинцом в солевой фазе.

Концентрации свинца в почвах высокие. На территории завода «Востсибэлемент» и в его окрестностях на общей площади 2,5 км2 с содержание свинца составляет от 150 до 3200 мг/кг (5 - 100 ПДК). На территории жилой застройки содержание свинца колеблется в пределах 30-150 мг/кг или от 1 до 5 ПДК Еще более высокие содержания свинца (до 8000 мг/кг или 250 ПДК)

установлены в центральной части ареала загрязнения на юго-западной окраине г.Свирска.

Водные ресурсы. Водозабор г.Свирска расположен на расстоянии 1 км выше города по течению р.Ангары. В ходе работы проведена оценка качества питьевой воды, поступающей для потребления населения г.Свирска, за десятилетний период времени по значениям максимальной концентрации, по двум сезонам года: зима, осень, на трех основных этапах водопользования:

1.Вода водоисточника (р.Ангара)

2. Вода после хлорирования (резервуары чистой воды).

3. Вода питьевая г.Свирск (разводящая сеть).

Содержания свинца на всех основных этапах пользовании не превышает значения ПДК.

Растительность и некоторые продукты питания. Ранее систематических и специальных исследований по оценке загрязнения свинцом некоторых продуктов растениеводства в г.Свирске не проводилось. Вместе с тем, каждый вид растительности имеет различные способы к биологическому накоплению химических элементов. Это положения находят свое отражение и в полученных материалах по территории г.Свирска. При этом, хорошо известно, что свинец относится к тем элементам, которые способны хорошо перемещаться по трофическим цепям (табл. 1).

Таблица 1.

Содержание свинца в овощах, злаковых травах и молоке, мг/кг

Субстрат Среднее Максимальное Минимальное ПДК

Картофель 1.243 2.0 0.875 0.5

Капуста 3.55 7.5 1.35 0.5

Корма 2.978 7.5 0.9 0.5

Молоко 0.352 0.715 0.145 0.05

Полученные объективные результаты согласуются с другими данными по изучению экологической ситуации в г.Свирске и субъективными оценками.

Из всего вышеизложенного следует, что сформировавшаяся в изучаемом регионе эколого-гигиеническая ситуация, главным образом обусловлена антропогенным загрязнением окружающей среды продуктами аккумуляторного производства, приоритетным из которых является свинец. Следовательно, именно свинец, как основной ксенобиотик будет определять основные акценты в процессе формирования здоровья населения, постоянно проживающего на изучаемой территории.

В ходе исследования уровня свинца в цельной крови, не выявлена статистически достоверные различия между содержанием свинца в группах детей проживающих в условиях длительной антропогенной свинцовой нагрузки и детей из района экологического благополучия.

Уровень накопления свинца в крови у детей, проживающих в условиях свинцового загрязнения окружающей среды, не выходит за пределы контрольных нормативов, в соответствии со шкалой CDC-10 мкг/дл (табл.2).

Результаты нашего исследования показали, что в условиях длительного свинцового загрязнения окружающей среды уровень накопления свинца у детского населения не является истинным отражением степени антропогенной свинцовой нагрузки в изучаемом районе.

Таблица 2

Содержание свинца в крови младших школьников

Оценка состояния здоровья детского населения Анализ заболеваемости детского населения изучаемого района Ретроспективный анализ статистических данных общей заболеваемости по обращаемости с экспертной оценкой первичной медицинской документации «форма 112У» детского населения г.Свирска по классам болезней, органов и систем, являющихся маркерами свинцовой интоксикации [Скальный А.В.,1997], в период с 1996 по 2001 год выявил, что «II» показатели заболеваемости по болезням органов нервной системы, крови и кроветворных органов, системы кровообращения и мочеполовой системы достоверно превышают областные показатели (р<0.05) (рис.2).

Рисунок 2. Сравнительные показатели заболеваемости детского населения (на 100 000)

6000

5000

4000

ЗООО

2000

юоо

о

болезни крови и болезни нервной болезни болезни

кроветворных системы системы мочеполовой

органов кр0800бращгния системы

классы болезней *

Го г Сеирск а область |

Факт превышения патологии «органов-мишеней» доказывает влияние свинцового загрязнения на процесс формирования здоровья детей.

Методом формирования рандомизированной выборки на изучаемой и контрольной территории осмотрено одинаковое количество детей в аналогичных возрастных группах. Структура заболеваемости, по каждому населенному пункту, выявленных в результате медицинского осмотра младших школьников выглядит следующим образом (рис.3).

Структуру заболеваемости в районе экологического благополучия существенно отличается от заболеваемости, сформировавшейся в условиях свинцового загрязнения окружающей среды. Дети, проживающие в зоне влияния аккумуляторного производства, достоверно чаще страдают патологическими отклонениями со стороны нервной системы, мочеполовой системы, опорно-двигательного аппарата, болезнями крови и кроветворных органов, по сравнению с группой сравнения. Перечисленные патологические изменения наиболее характерны для длительного свинцового загрязнения окружающей среды [Авцын А.П., Скальный А.В.]. Характер достоверных различий в структуре заболеваемости детского населения, являются дополнительным свидетельством негативного влияния свинца на здоровье ребёнка.

Рисунок 3. Сравнительная структруа заболеваемости детского населения в зависимости от степени антропогенной нагрузки

болезни крови и болезни нервной болезни опорно- болезни кроветворных системы двигательного мочеполовой органов аппарата системы

классы болезней |Е~гСвирск а Качуг |

Системная оценка динамики изменений функций высшей психической деятельности детей в условиях длительного свинцового загрязнения окружающей среды Изменение параметров высшей психической деятельности рассматривалось как ранний донозологический маркёр влияния свинцового загрязнения окружающей среды на здоровье детского населения.

Анализ санитарно-гигиенических условий обучения младших школьников в образовательном учреждении показал, что школа построена по типовому проекту. Школа, согласно санитарно-гигиеническим требованиям имеет спортивную, учебно-опытную, хозяйственную зоны и зону отдыха. Классные комнаты по общей площади, кубатуре общей площади и площади на одного ученика соответствуют гигиеническим нормам (2 м2 на одного ученика). Естественное освещение осуществляется через три окна в классе, свет падает слева. Коэффициент заглубления и световой коэффициент в пределах нормы и равен 1.2 и 1/5 соответственно. Искусственное освещение

представлено лампами накаливания, что обеспечивает освещенность 145Вт. Доски в классных комнатах темно-зеленые. Размеры парт не соответствуют ГОСТам 11015-99 «Столы ученические» и 11016-99 «Стулья ученические». Теплоснабжение, отопление и вентиляция оборудованы в соответствии с нормами СНиП 2.08.02-99. Микроклиматические условия в школах соответствуют существующим нормативам согласно СанПиН 2.4.2.1178-02 + 17°, +20°. Температура воздуха в классах до уроков в среднем +18.4°, после уроков +19.7°. Относительная влажность воздуха соответствует нормативам (40%- 60%) и составляет 44%-48%. Предельно допустимые концентрации углекислого газа, оксида углерода (II), паров ртути не превышают предельных норм. Интенсивность учебной нагрузки соответствует рекомендациям СанПиН 2.4.2.1178-02. Таким образом, существующие санитарно-гигиенические условия обучения младших школьников не могут являться этиологическими факторами, определяющими процесс интеллектуального развития младших школьников.

Анализируя результаты обследование младших школьников в регионе с антропогенной свинцовой нагрузкой по методике Векслера /Щ8С/, оценивая общий показатель интеллекта личности установлено, что дети,

проживающие в условиях длительного антропогенного свинцового прессинга имею более низкие показатели умственного развитая по сравнению с группой детей из экологически благополучной территории (табл.3)

Таблица 3

Сравнительная оценка коэффициента умственного развития детей

Показатель Вербальный* Невербальный* Общий*

М М М ш М т

г.Свирск 86.21 2.85 84.09 2.28 84.38 2.72

п.Качуг 95.38 1.65 104.61 2.06 104.61 1.89

Примечания: *- различия достоверны (р<0.05)

В ходе работы была модернизирована общепринятая система группировки коэффициента умственного развития по методике Векслера. Принимая во внимание общеизвестное нейротоксическое действие свинца, мы расценивали уровень коэффициента умственного развития как

характеристику степени психофункциональной адаптации детского организма к длительному воздействию свинца (табл.4).

Таблица 4

Условные обозначения модифицированного распределения коэффициента умственного развития по Векслеру

Баллы__Оценка__Степень адаптации Условное обозначение

110-130 Высокий уровень Адекватная «I»

80-110 Средний уровень Напряжение «II»

79 и > Низкий уровень Дизадаптация _«III»_

Проведенный анализ выявил преобладание детей с низким уровнем интеллектуального развития (рис.4).

По результатам нашего исследования более чем у половины младших школьников (52.78%), проживающих- в условиях длительного свинцового прессинга, показатель ^ находится в зоне задержки нервно-психического развития, зарегистрирована у 52.78%. Каждый третий из обследованных детей

(33.33%) соответствовал среднему уровню интеллектуального развития У 13.89% детей, проживающих в условиях свинцовой нагрузки, выявлен высокий показатель

Между тем в общей детской популяции различных регионов России, судя по публикуемым данным, распространенность задержки нервно-психического развития варьирует от 15% до45% [Баранов К.Н ]. Таким образом, уровень интеллектуального развития детей проживающих в условиях длительного свинцового загрязнения окружающей среды ниже общероссийского показателя.

Рисунок 4. Структура обследованных детей (по Векслеру)

13,89%

'□"I" ■ "и" а

На следующем этапе нашего исследования основывался на результатах компьютерного тестирования на системе «КПФК-99» с количественным уровнем определения параметров психического развития.

Сравнительные результаты компьютерного анализа познавательных функций на основании восьми психодиагностических тестов изложены в таблице 5. Характер вывяленных различий по Т.Б-критериям свидетельствует о направленности групповых изменений у детей на изучаемых территориях. Выявленные различия психофункциональных параметров свидетельствует о более низких показателей интеллектуального развития у детей, проживающих в условиях антропогенного свинцового загрязнения окружающей среды. Величина дисперсии показателей высших психических функций у детей проживающих в условиях длительного свинцового прессинга ниже, по сравнению с группой контроля. Следовательно, психофункциональные параметры детей формирующиеся в условиях антропогенного свинцового прессинга не отличаются разнообразием и могут являться примером сформированной «патологической» функциональной системы.

Выраженные различия в дисперсии, выявленные в группах сравнения, побудили нас провести углубленный анализ высших психических функций детского населения в зависимости от уровня интеллектуального развития и времени свинцовой экспозиции.

Нормальное функционирование любой биологической системы, в соответствии с теорией Анохина П.К., определяется саморегуляцией её

Таблица 5

Сравнитепьный анализ результатов теста компьютерного тестирования младших школьников

Показатель Среднее Т-критерий Численность групп Дисперсия F-критерий

г.Свирск п.Качуг значение Р г.Свирск п.Качуг г.Свирск п.Качуг значение Р

Р110СТ01 303.43 351.78 -1.40 0.17 36 18 116.50 123.37 1.12 0.75

Р110СТ02 274.83 254.89 0.76 0.45 36 18 93.03 84.79 1.20 0.70

СЬСЮ1 592.89 530 0.99 0.33 36 18 197.27 258.63 1.72 0.17

С1,002 438.56 400.22 0.82 0.41 36 18 157.20 168.84 1.15 0.70

сшвз 1.67 1.78 -0.29 0.77 36 18 1.15 1.59 1.93 0.10

ТТ1 1362.14 1006.67 0.68 0.50 36 18 2188.91 427.71 26.19 0»

Т2 63.31 1.28 1.38 0.17 36 18 184.97 59.87 9.55 0«

РАМ1 8052.56 13644.89 -1.23 0.22 36 18 3292.66 27104.79 67.76 0»

. РАМ2 2 1.78 1.11 0.27 36 18 0.72 0.65 1.23 0 66

РАМЗ 1.14 1.28 -0.68 0.50 36 18 0.68 0.75 1.21 0.61

ЛЛЛМАШ 19381.78 14987.83 I.8I 0.08 36 18 9567.06 5365.85 3.18 0.01*

УЫ1МАЫ2 5039.31 4762.22 0.54 0.59 36 18 2020.85 1137.37 3.16 0.01«

\ГЫ1МАЫЗ 9.92« 15.72* -4.35* 0.00* 36* 18* 5.03* 3.63* 1.93* 0.15*

\ГЫ1МЛЫ4 5.58 5.94 -0.50 0.62 36 18 2.69 2.1 1.64 0.28

АРПЧ 68.78* 86.67* -2.78* 0.01* 36* 18* 24.61* 16.45* 2.24* 0.08*

АР1И2 3.11* 1.33* 2.78* 0.01* 36* 18* 2.45* 1.64* 2.21* 0.08*

АР1БЗ 7451.89* 5161.18* 3.68* 0.00* 36* 18* 2464.01* 1303.99* 3.57* 0.01**

8ТАТ1 0.27 0.18 1.06 0.30 36 18 0.30 0.28 1.10 0.86

БТАТ2 42.43 25.22 0.83 0.41 36 18 83.27 39.99 4.34 0*

БТАТЗ 2.75 1.02 1.04 0.30 36 18 6.91 1.81 14.54 0-

БШАМ1 81.11 80 0.21 0.83 36 18 18.56 16.81 1.22 0.68

Б1ЫАМ2 38.3 34.89 0.79 0.26 36 18 9.29 12.39 1.78 0.15

ШЫАМЗ 1.19 1.35 0.85 0.43 36 18 0.62 . 0.85 1.90 0.11

ОШАМ4 9.14 10.67 0.92 0.30 36 18 3.82 6.85 3.21 0«

Примечания:* - достоверные различия по Т-критерию, • — достоверные различия по F-критерию

жизнедеятельности, при развитии любого патологического процесса состояние саморегуляции утрачивается, что приводит к появлению в системе новых структурных связей. Следовательно, степень устойчивости биологической системы к воздействию длительного антропогенного загрязнения окружающей среды можно оценить по числу корреляционных связей в системе При реализации адаптивных реакций происходит формирование патологической системы и число вновь образованных структурных связей характеризует глубину патологической перестройки. Степень изменчивости психофункциональных параметров в условиях свинцового загрязнения окружающей среды у детей с различным уровнем интеллектуального развития оценивалась по результатам корреляционного анализа (рис.5).

Рисунок 5. Структурные связи у детей в зависимости от коэффициента Ю

Сумма корреляционных взаимосвязей в«Ш» группе детей с низкими адаптационными характеристиками в 1.77 раз превышает таковую у детей с адекватными адаптационными процессами в «I» группе Число

внутрисистемных взаимосвязей увеличивается по мере реализации резерва психофункциональной адаптации в 1.99 раз при изменении интеллектуального статуса от «I» до «III» группы. Взаимосвязь сенсомоторных реакций младших школьников у детей с низким коэффициентом ^ в 1.7 раза выше по сравнению с группой с высоким интеллектуальным развитием. Число корреляционных взаимосвязей параметров кратковременной памяти среди детей из «I» и «III» группы практически одинаково, но если в «III» группе жесткие взаимосвязи существуют со всеми изучаемыми параметрами, то в «I» группе ограничивается тремя. По мере снижения интеллектуального развития детского населения

возрастает число статистически достоверных взаимосвязей в системе аналитико-синетических процессов, связанных со всеми изучаемыми психофункциональными характеристиками, возрастает в 3.66 раза. Степень функциональных нарушений мелкой моторики, по результатам

корреляционного анализа, в 1.32 раза ниже у детей с адекватной адаптацией, по сравнению с детьми с дизадаптивными психофункциональными реакциями.

Таким образом, с системных позиций можно утверждать, что наиболее адекватно процесс психофункциональной адаптации к свинцовому загрязнению окружающей среды прошёл у детей с высоким коэффициентом Щ - «I». В группе детей с низким коэффициентом Щ - «III» происходит существенно более «масштабная» перестройка, что отражается существенно большим числом статистически значимых жёстких связей в системе.

Степень напряжения механизмов психофункциоиальной адаптации в зависимости от длительности экспозиции свинца, оценивалась по числу жестких корреляционных связей в каждой возрастной группе в соответствии с закономерностями структурной организации биологической системы (рис.6).

Рисунок 6. Число свинец-зависимых связей в возрастных группах 1

0.5 О

число связей -0,5 -1 -1,5 -2

возрастает

□ положительные связи в отрицательные связи

Результаты корреляционного анализа показали отсутствие достоверных связей между содержанием свинца и психофункциональными параметрами интеллектуального развития у детей в возрасте 7 лет.

У десятилетних детей число достоверных связей достигло трёх. Несоответствие резерва психофункциональной адаптации степени антропогенной свинцовой нагрузки определялась характеристиками кратковременной памяти и уровнем вербального развития в целом.

Следовательно, увеличение длительности экспозиции свинца приводит к истощению механизмов психофункциональной адаптации, которое реализуется через угнетение параметров интеллектуального развития.

Изучение закономерностей формирования интеллектуального статуса детского населения в условиях свинцового загрязнения окружающей среды проведено с позиций обобщенной оценки на основе методов дискриминантного анализа (табл.6).

Параметры интеллектуального развития наиболее чувствительные к свинцовому загрязнению окружающей среды, значимость которых в пошаговом классификационном отборе колеблется в интервале от 76.47 до 95.65%, стали основой математического моделирования.

Анализ классификационных матрицы дискриминантных наблюдений показал, что у детей во «II» группе происходит процесс истощения

адаптационных резервов, реализующийся через угнетение параметров интеллектуального развития. Таким образом, младшие школьники из этой группы приближаются по характеристикам психофункциональной адаптации к детям с дизадалтивными реакциями.

Таблица 6

Классификационная матрица при дискриминации наблюдений в зависимости от степени психофункциональной адаптации.

Шаг Показатель Группы сравнения % правильной классификации

1 частота касаний теста динамической координации- «I»/ «II» 76.47

2 среднее моторное время простой сенсомоторной реакции «I»/ «II» 88.24

3 среднее моторное время сложной сенсомоторной реакции «I»/ «II» 94.12

1 среднее латентное время простой сенсомоторной реакции «II»/ «III» 76.70

2 среднее время ответов теста внимания по расстановке чисел «II»/«III» 76.70

1 среднее моторное время простой сенсомоторной реакции «I»/ «III» 91.30

2 темп ответов теста арифметических вычислений «I»/ «III» 95.65

Уравнения дискриминантных функций для детей различными адаптационными характеристиками представлены в таблице 7.

Таблица 7

Уравнения дискриминантных функций

N Показатель 1 функция 2 функция

Группы «I» «II»

1. частота касаний теста динамической координации 18.52 10.71

2. среднее моторное время простой сенсомоторной реакции -0.02 0.0039

3. среднее моторное время сложной сенсомоторной реакции 0.04 0.0277

4. Const -21.83 -11.45

Группы «I» «III»

1. среднее моторное время простой сенсомоторной реакции 0.041 0.076

2. темп ответов теста арифметических вычислений 0.014 0.0008

3. Const -11.32 -14.17

Построенные дискриминантные функции можно рассматривать как обобщенные выражения различий степени интеллектуального развития по показателям инструментальной оценки когнитивных функций в условиях

антропогенной свинцовой нагрузки (рис.7).

Степень различия интеллектуального статуса детского населения, в условиях хронического антропогенного загрязнения окружающей среды, в своей основе имеет сенсомоторные психофункциональные характеристики, как наиболее чувствительные к воздействию избыточных концентраций свинца на детский организм. Угнетение сенсомоторных характеристик и навыков мелкой моторики определяют снижение степени интеллектуального развития ребёнка от «1» до «II», с вероятностью 94.12%. Важным этапом «поломки» психофункциональных характеристик, приводящим к снижению интеллектуального статуса от «I» до ««III»», в условиях длительного свинцового прессинга, является угнетение процессов анализа и синтеза информации, с вероятностью 95.65%.

Рисунок 7.

Сенсомоторные реакции Сенсомоторные реакции

Внимание и кратковременная память Мелкая моторика

Сенсомоторные реакции, процессы анализа и синтеза

Таким образом, параметры мелкой моторики и сенсомоторных реакций являются первой «мишенью» токсического влияния свинца на детский организм и могут служить донозологическим маркёром длительной свинцовой интоксикации.

Динамика формирования интеллектуального статуса ребёнка в условиях антропогенного загрязнения окружающей среды изучена на основании уравнений канонической величины, построенных на комбинации наиболее чувствительных к воздействию свинца психофункциональных параметров, для каждой группы детей.

Щ1-11) =2.95*х - 0.009 *х, - 0.05* х2 - 3.043 ЩП- III) = - 0.0078* х, + 0.0035* х4 + 0.68 К(1-Ш) = - 0.0155*х, + 0.000249*х5 + 2.244

Примечание: К - каноническая величина; х} - среднее латентное время простой сенсомоторной реакции; Х| - среднее моторное время //-//; х3 - среднее моторное время сложной сенсомоторной реакции; Л; * темп ответов теста арифметических вычислений; х4 - среднее время ответа теста внимания по расстановке чисел; х - частота касаний теста динамической координации.

. Построенные диаграммы распределения по пересчитанным значениям канонической величины для каждого изучаемого ребенка являются интегральными характеристиками степени психофункциональной адаптации. Причем в каждой из построенных моделей степень удаления единиц наблюдения от центра соответствующей группы мы расценили как характеристику процесса психофункциональной адаптации, по показателям

интеллектуального развития.

При анализе сравнительного распределении детей в группе «I»/ «II» (рис.8), необходимо выделить следующие моменты.

Распределение детей с высокой степенью интеллектуального развития неоднородно. Группа младших школьников, расположенная на оси обобщённого показателя от 3.0 до 3.5, представлена детьми с высоким уровнем интеллектуального развития. Группа, обобщённый показатель которой находится в интервале от 1.0 до 1.5, имеет координационную близость с детьми со средним уровнем интеллектуального развития. Интервал от 0 5 до 1.0 на оси обобщённого показателя является общим как для лиц с высоким уровнем интеллектуального развития, так и для детей со средними параметрами интеллекта.

Характер распределения детей в группе «I.» убедительно доказывает, что подгруппа детей с действительно высокой степенью развития интеллекта малочисленна, а основная масса младших школьников в этой группе находится в состоянии напряжения адаптационных процессов и приближается по уровню развития ^ к более низким показателям.

При анализе распределения детей в группе «II» отмечается связность группы, со смещением центра в сторону снижения показателя умственного развития.

Основная подгруппа детей расположена на оси обобщённого показателя в интервале от 0.5 до -2.0, что отражает тенденцию снижения параметров интеллектуального развития. Подгруппа детей в интервале обобщённого показателя от 0.5 до 1.0, общим в группе сравнения представлена

младшими школьниками с истинно средним уровнем интеллектуального развития, сформированного в условиях антропогенного свинцового прессинга

Степень напряжения адаптационных процессов представлена на диаграмме распределения в группе «11»/«Ш» (рис.9). Характер распределения группы «II» неоднороден по структуре. Всех представителей этой группы можно разделить на три, неравнозначных по своему вкладу в популяцию, массива.

Подгруппа, в интервале обобщённого показателя от 3.5 до 4.0, характеризует детей с действительно адекватным состоянием психофункциональной адаптации, позволяющей поддерживать параметры интеллектуального развития на среднем уровне в условиях длительного антропогенного свинцового загрязнения окружающей среды.

Адаптационные психофункциональные процессы подгруппы детей, расположенных на оси обобщенного показателя в интервале от 1.0 до 2.0 вероятнее всего находятся в состоянии напряжения в условиях свинцовой нагрузки, что характеризуется координационной близостью с группой детей с низким уровнем коэффициента Подгруппа детей имеющие наиболее низкие характеристики процесса психофункциональной адаптации расположена в интервале обобщённого показателя от 1.0 до -1.0, общего для детей с низким уровнем интеллектуального развития.

Распределение детей в группе «III» соответствует прогнозу негативной тенденции интеллектуального развития в условиях длительного свинцового прессинга.

Подгруппа детей, расположенных на оси обобщённого показателя в общем интервале с группой «II» от 1.0 до -1.0, состоит из младших школьников, имеющих резервные механизмы психофункциональной

адаптации. Основное число детей расположено в интервале от -1.0 до - 3.0, что отражает достоверное угнетение параметров интеллектуального развития в условиях длительного воздействия избыточных концентраций антропогенного свинца.

Окончательным подтверждением всех ранее сделанных выводов являются результаты сравнительного распределения детей с высокой степенью различия параметров интеллектуального развития, по результатам дискриминантного анализа - «1»/«Ш». Характер распределения в группе «I» представлен на рисунке 10.

Построенная модель состоит из трёх подгрупп. Две из которых, занимают диапазоны от 2.2. до 2.4 и от 2.8 до 3.0, убедительно демонстрируя способности к адекватной реализации адаптационных процессов в условиях реализации нейротоксического действия свинца. Вклад третьей подгруппы с процесс формирования математической модели можно расценивать как доминирующий. На оси обобщённого показателя эта подгруппа находится в интервале от 1.2 до 1.4, который характеризуется координационной близостью к обобщённому показателю группы «III», что является очередным подтверждением истощения адаптационных резервов детского организма и регрессивных тенденций интеллектуального развития детей в условиях длительной свинцовой интоксикации.

Математическая модель распределения детей с низкими характеристиками интеллектуального развития представлена как однородная группа. Диапазон распределения обобщённого показателя основного числа младших школьников с низким коэффициентом расположен в интервале от 0 до -2.0, что отражает процессы угнетения интеллектуального развития в условиях длительного свинцового загрязнения окружающей среды. Подгруппа, обобщенный показатель которой лежит в диапазоне от 0 до 1.0, граничит с обобщённым показателем детей с высоким уровнем вероятно, эти дети адекватно откликнутся на комплекс медико-гигиенических реабилитационных мероприятий. Интеллектуальное развитие детей, обобщенный показатель которых находится в интервале от -3.0 и до -2.5, находится в состоянии крайнего угнетения в результате истощения адаптационных резервов. Эти дети составляют группу риска по формированию психосоматической патологии. Отсутствие общего интервала распределения на оси обобщённого показателя детей с высоким и низким уровнем интеллектуального развития свидетельствует о радикальных различиях между группами, в основе которого - различный объём резерва психофункциональной адаптации в условиях длительного свинцового прессинга.

Интеллектуальное развитие младших школьников имеет регрессивный характер и основывается на истощении резервов психофункционгльной адаптации в условиях свинцового загрязнения окружающей среды.

Динамические изменения психофункииональныхпараметров высшей психической деятельност и в изучаемом районе

С целью выявления закономерностей влияния длительности экспозиции свинца на интеллектуальное развитие детского населения в условиях антропогенного свинцового загрязнения окружающей среды проведён пошаговый дискриминантный анализ, выделены наиболее значимые показатели, описывающие 94.73% различий в умственном развитии детей за

Root 1 Group G_2 3

Root 1 Group G 1 1

группа «Ш» группа «I»

Рисунок 10 Распределение значений канонической величины в группе сравнения «III» / «I» vozpast=10let

vozpast7 fet

•2 8 26 »2 4 -2 2 -2 0 »18 -1g -14 -12 >1^0 D С »U 0 0^02.

дети 10 лет дети 7 лет

Рисунок 11 Распределение канонической величины в группе сравнения 7 / 10-летних детей

Expected Normal

Expected Normal

период четырёх лет обучения в условиях хронического антропогенного воздействия свинцового загрязнения окружающей среды. Построенные на наиболее информативных показателях умственного развития детей дискриминантные функции приведены в таблице 8.

Таблица 8

Уравнения дискриминантных функций

Показатель Функция 1 Функция 2

Коэффициент Коэффициент

Возраст 7 лет 10 лет

Коэффициент вербального развития 0.499 0.363

Среднее время поиска теста внимания по расстановке чисел 0.0006 0.004

Количество ошибок теста сложной сенсомоторной реакции -2.354 0.554

Const -30 67 -16.83

Динамика формирования интеллектуального статуса детей в зависимости от длительности экспозиции свинца изучена на основании распределения канонической величины в возрастном интервале от 7 до 10 лет.

К(7-10лет) - 0.053* х + 0.0001* х,-0.703* х2-5.74

Примечание: х — коэффициент вербального развития; Х- среднее время поиска теста внимания по расстановке чисел; х2 - количество ошибок теста сложной сенсомоторной реакции.

Полученная модель показывает, что ключевые различия между «пограничными» возрастными группами базируются на комплексе сенсомоторных показателей, аналитико-синтетических процессов и характеристик вербального развития, уровень которых зависит от социального опыта и знаний и тесно коррелирует с академической успеваемостью.

Динамика интеллектуального развития детей, сформированная за десять лет экспозиции свинца, на основе пересчитанного значения канонической величины представлена на рисунке 11.

Основная подгруппа детей располагается в диапазоне обобщённого показателя от -1.0 до -1.6 и состоит из младших школьников с низкими показателями сформировавшимися в результате десятилетней хронической экспозиции избыточных концентраций свинца. Подгруппа, расположенная в общем интервале обобщённого показателя для детей семи и десяти лет от -1.0 до -0.4, состоит из детей, адаптировавшихся к свинцовому загрязнению окружающей среды. Подгруппа детей с крайней степенью снижения интеллектуального статуса находится в диапазоне обобщённого показателя от -2.2. до-2.6.

Таким образом, психофункциональная характеристика 5.27% детей в соответствии с показателями канонической величины составляет «зону мнимого благополучия», параметры интеллектуального развития которых, находятся в неустойчивом равновесии, склоняясь в сторону снижения коэффициента

Анализ алиментарной свинцовой нагрузки детского населения

Учитывая, что с продуктами питания в организм человека попадает от 40 до 70% всего суточного поступления свинца [Скальный А.В.,1999, Ревич

Б.А., 2001], и то, что основной составляющей суточного рациона питания детского населения являются продукты натурального хозяйства (молоко, картофель), производимые на территории длительного свинцового загрязнения окружающей среды, рассчитана доза поступления свинца в детский организм с продуктами питания.

Уровень поступления свинца в детский организм с продуктами питания в условиях длительного свинцового загрязнения окружающей среды подчиняется существующей статистически достоверной нелинейной зависимости между временем свинцовой экспозиции и уровнем свинцовой нагрузки.

нагрузка (РЬ) = -0.75 ± 0.088 + (0.7158 ±0.036) Члет Р(1,8)= 363.83, р< 0.0000, 0.978

Графическое отображение существующей зависимости для детского населения отражено на рисунке 12.

Рисунок 12. Потенциальный уровень алиментарной свинцовой нагрузки на детское население

Установлено, что процесс интеллектуального развития младших школьников, проживающих в условиях длительного свинцового загрязнения окружающей среды имеет негативную тенденцию и характеризуется динамическим снижением интеллекта. Основная масса детей в возрасте 7 лет имеет адекватные показатели психофункциональной адаптации, к 10 годам в изучаемой группе превалируют дети с угнетение процессов психофункциональной адаптации и как следствие низким уровнем интеллекта.

На основании существующей регрессионной зависимости между уровнем поступления свинца в детский организм и степенью прогнозируемой свинцовой нагрузки, а также динамикой интеллектуального развития детского населения, возможно предположить, относительно параметров психофункциональной адаптации следующее:

• Рассчитанные на основании существующей регрессионной зависимости минимальный и максимальный уровень свинцовой нагрузки являются границами доверительного интервала потенциальной дозы свинца получаемой ребенком к каждому году жизни.

• Нижнюю границу доверительного интервала в изучаемом возрастном диапазоне можно расценивать, как минимальную действующую нагрузку свинца, которая составляет для детей семи лет 0.961 мг/сутки, и для детей десяти лет 1.312 мг/сутки (при ежегодном приросте 12.5%).

Вероятно, обнаруженное в организме детей содержание свинца обладает токсическим эффектом, что проявляется в снижении параметров интеллектуального развития младших школьников.

Анализ рациона питания детского населения выявил несоответствие между уровнем алиментарной свинцовой нагрузки и его содержанием в цельной крови у изучаемой группы детей 10мкг/дл.

Так, если уровень ежедневно поступающего алиментарного свинца достоверно выше его содержания в цельной крови у детей, проживающих в условиях длительного свинцового загрязнения окружающей среды, то наше исследование не противоречит литературным данным о несоответствии концентрации свинца в цельной крови его истинному содержанию в организме. Это позволяет предположить, что свинец куммулируется в детском организме в общепризнанных тканях-мишенях. Если дети в десятилетнем возрасте имеют достоверно более низкие параметры интеллектуального развития, то и концентрация свинца, накопленная в тканях организма ребенка, превышает таковую, по сравнению с семилетними детьми. Можно предположить, что количество свинца, накопленного в органах и тканях, определяет степень нейротоксического действия на психофункциональные параметры высшей нервной деятельности ребенка.

Величина дозового риска поступления свинца с продуктами питания, при условии использования местного картофеля и молока в ежедневном рационе младших школьников представлена в таблице 9.

Таблица 9

Уровень дозового риска свинца у изучаемых групп детей на территории антропогенной свинцовой нагрузки

Из вышеизложенного следует, что дозовыйриск свинца от 3.02 до 2.94 можно расценивать как диапазон риска нейротоксического действия свинца на детское население в возрастном интервале от 7 до 10 лет. Степень выявленной антропогенной свинцовой нагрузки на изучаемой территории не соответствует объему резерва психофункциональной адаптации, что приводит к истощению существующего адаптационного резерва, проявляющегося в угнетении процессов интеллектуального развития.

Таким образом, использование в ежедневном рационе питания натуральных продуктов, производимых в районе длительного свинцового загрязнения окружающей среды, приводит к превышению дозы поступления

свинца в детский организм по сравнению с концентрацией свинца в периферической крови; создает основу для кумуляции свинца в органах и тканях ребенка; приводит к развитию нейротоксического донозологического эффекта.

Вероятностная оценка динамики формирования интеллектуального статуса детского населения в условиях свинцового загрязнения окружающей среды

Одной из основных целей нашего исследования явилось изучение степени взаимосвязи психофункциональных показателей интеллектуального развития младших школьников и концентрацией свинца в цельной крови. Использование метода регрессионного анализа позволило выявить количественные связи построенных моделей по показателям коэффициента детерминации RJ, оценивающего степень взаимосвязи учтенных психофункциональных параметров и содержания свинца в цельной крови, в зависимости от уровня интеллектуального развития младших школьников в условиях длительной антропогенной свинцовой нагрузки.

В результате проведённого регрессионного анализа получены уравнения, в качестве независимых показателей выбраны психофункциональные характеристики интеллекта имеющие максимально тесные взаимосвязи с концентрацией свинца в цельной крови. В группе детей с высоким коэффициентом IQ, наиболее значимая связь выявлена между длительной свинцовой экспозицией и процессом интеллектуального развития, который реализуется через функции мелкой моторики, угнетая навыки динамической координации. СРЬ «1»= 7.19 +0.8489*х

В группе детей со средним уровнем интеллекта концентрация свинца в периферической крови связана с угнетением более сложных TT^TJvr.Avui'iiiJr.uQTH.m.TV ттпг.ттр^г.в auamra и ПОЛуЧвННОЙ ИНфорМаЦИИ.

СРЬ «П»=4.50+0.0004*у + 0.0002*у, - 0.3391*у2

Модель влияния свинцового загрязнения окружающей среды на детей с низким коэффициентом IQ носит более комплексный характер и складывается из угнетения процессов мелкой моторики, анализа и синтеза.

СРЪ«111» = 12.76 - 0.00002*1- 0.00004*ZI - 0.004S*Z2- 0.8S3 *zj Пршиечание:СРЬ - концентрация свинца в цельной крови; х - частота касания теста динамической координации; yi - количество ошибок теста арифметических вычислений, у -темп ответов //-//;yt • среднее время ответа//-//; Zj - количество ошибок //-//; г - среднее время ответа теста памяти на числа; Zr среднее моторное время простой сенсомоторной реакции; ц -среднее время поиска теста внимания по расстановке чисел.

Качество соответствия регрессионных моделей реальным наблюдениям оценивается значением F статистики на 5% уровне значимости. Степень нарушения процесса психофункциональной адаптации оценивалась по величине изменений коэффициента детерминации R'. Величина коэффициента R1 определяет возможное повреждающее воздействие свинца на параметры интеллектуального развития. Известно, что чем выше значение тем меньше неучтенных факторов, оказывающих влияние на изучаемый процесс. Можно предположить, что степень интеллектуального развития младших школьников из группы «I» в большей мере определяется количеством свинца периферической крови, так как коэффициент детерминации R' ~ 0.90. По мере

снижения уровня интеллектуального развития, происходит уменьшение коэффициента детерминации R1 - в группе «II» до 0.72, в группе «III» до 0.69. Следовательно, чем ниже степень психофункциональной адаптации, тем ниже степень влияния свинца цельной крови на изучаемый процесс. Вероятно, что угнетение интеллектуального развития этих детей в большей мере определяется накопленным в тканях и органах-мишенях пулом свинца. Иными словами, по мере снижения уровня интеллектуального развития ребёнка, уменьшается степень влияния уровня свинца в цельной крови на психофункциональные характеристики здоровья. Одновременно, по мере снижения интеллекта происходит увеличение спектра психофункциональных мишеней и глубины нарушений психических функций у изучаемой группы детей.

Полученные модели показывают перечень факторов по которым можно определить глубину поражения интеллекта в условиях длительной свинцовой нагрузки на основании высокого уровня значимости коэффициента детерминации R2, описывающих тесноту связей концентрации свинца и суммы исследуемых параметров психофункционального развития, гарантирующих выбор наиболее значимых факторов (концентрация свинца) по отношению к отклику (IQ) для всех изучаемых групп.

Цель следующего этапа нашего исследования - изучение структурных тенденций формирования интеллектуальных нарушений в возрастной динамике у детей в условиях воздействия антропогенного свинца. Мы проследили, как меняется процент детей в группах

относительно времени экспозиции свинца. Для этого составили матрицу переходов с возрастом (длительностью экспозиции свинца) по соответствующим группам.

Динамика формирования интеллектуального статуса младших школьников в зависимости от длительности экспозиции антропогенного свинца в избыточной концентрации представлена на рисунке 13.

Рисунок 13.

Динамика формирования интеллектуального статуса детей в зависимости от длительности экспозиции свинца

Удовлетворительный уровень

интеллектуального развития Неудовлетворительный уровень

интеллектуального развития Удовлетворительный уровень

интеллектуального развития Неудовлетворительный уровень

интеллектуального развития

Принимая во внимание тот факт, что процесс влияния свинца на формирование ребёнка в условиях длительной антропогенной свинцовой нагрузки, начался ещё на стадии эмбрионального развития, можно сказать, что экспозиция свинца на протяжении семи лет привела к практически равномерному интеллектуальному расслоению детского населения. У 54.5% детей уровень интеллектуальнего статуса является удовлетворительным, а у 45.5% детского населения интеллектуальный статус имеет неудовлетворительную оценку. К 10 годам отмечается значительное

превалирование среди младших школьников детей с неудовлетворительным уровнем интеллекта - 87.5%, в то время как удовлетворительные параметры интеллекта сохранились только у 12.5% детей. Вероятно, по мере увеличения времени экспозиции избыточных концентраций антропогенного свинца происходит достоверное угнетение интеллектуального статуса детского населения, что приводит к преобладанию среди младших школьников детей с неудовлетворительным уровнем интеллекта.

Мы оценили возможность прогнозирования формирования вероятной оценки интеллектуального статуса детского населения в условиях длительной свинцовой экспозиции. Вероятность формирования низких характеристик интеллектуального статуса - «III» в условиях длительного влияния избыточных концентраций свинца подчиняется существующей закономерности и подтверждает существование статистически достоверной нелинейной зависимости между временем свинцовой экспозиции и угнетением интеллектуального развития детского населения.

■4р«П1» = 29.01-186.0*к(лет1) +189.08Члет±0.57 р(2,4)=11.124, р< 0.023, Я1 =0.85

Полученные результаты позволяют с 85% вероятности прогнозировать процесс угнетения интеллектуального статуса в условиях длительного свинцового загрязнения окружающей среды и дают возможность считать процесс угнетения интеллекта донозологическим маркёром воздействия свинца на детский организм.

Заключение

В результате комплексного клинико-гигиенического исследования выявлены закономерности влияния антропогенного свинцового загрязнения окружающей среды на процесс формирования здоровья детского населения, с точки зрения классической токсикологической модели формирования биологического ответа детского организма, сформировавшейся в зоне влияния аккумуляторного производства.

Основным источником поступления свинца в объекты окружающей среды и биологические среды детского организма в изучаемом районе является аккумуляторное производство. Результатом деятельности этого производства, явилось избыточное накопление свинца в объектах окружающей среды, превышающее ПДК от 14.3 до 250 раз. Концентрация свинца в цельной крови детей, проживающих в селитебной зоне аккумуляторного производства не превышала допустимые значения существующих международных нормативов Биологический отклик детского организма сложился из функциональных отклонений, уровня соматической заболеваемости и степени торможения интеллектуального развития, сформированных в условиях длительного свинцового прессинга.

По результатам анализа медицинской документации и на основании данных углубленного многопрофильного медицинского осмотра, направленного на целевое выявление свинецзависимой патологии, выявили достоверное превышение заболеваемости по общепризнанным органам-мишеням сатурнизма (болезни крови и кроветворных органов, болезни опорно-двигательного аппарата, болезни системы кровообращения, болезни нервной системы, болезни мочеполовой системы), у детей проживающих в селитебной зоне

аккумуляторного производства, по сравнению с районом экологического благополучия.

По мере снижения степени интеллектуального развития, происходит увеличение числа свинецзависимых достоверных взаимосвязей психофункциональных параметров среди детского населения селитебной зоны аккумуляторного производства. На основании классической теории адаптации, процесс интеллектуального развития детского населения рассматривался как один из основных параметров жизнедеятельности саморегулируемой биологической системы. Увеличение числа жёстких взаимосвязей является свидетельством дизадаптивных процессов организма, индуцироЕанных антропогенным свинцовым прессингом, и проявляющихся на донозологической стадии снижением интеллекта.

Основой исследования стал процесс оценки степени влияния антропогенного свинцового загрязнения окружающей среды на динамический процесс интеллектуального развития детского населения.

Имеющиеся литературные данные свидетельствуют о том, что свинец видоизменяет скорость проведения нервного импульса через синапсы, функционирующие с помощью химических нейромедиаторов -ацетилхолина, катехоламинов, ГАМК. Он замедляет холинэргическую трансмиссию в результате изменения скорости поступления предшественников медиатора через пресинаптическую мембрану или его синтеза и выделения. Катехоламинэргическая трансмиссия, напротив, ускоряется, причем ускорение сопровождается усилением обмена норадреналина, снижением концентрации этого гормона и дофамина, повышением активности тирозин-3-монооксигеназы, задержкой обратного поступления в синаптосому дофамина и повышенным количеством метаболитов катехоламинов. В опытах in vitro показано, что свинец способствует высвобождению дофамина из синаптосом в состоянии покоя и ингибирует как его обратное поступление, так и активность чувствительной к дофамину аденилатциклазы. Известно, что свинец in vivo вызывает задержку поступления ГАМК в синаптосомы, а также ее выделения из них и повышенную сенсибилизацию к этому медиатору. Таким образом, в ходе реализации нейротоксического действия свинца происходит разобщение процесса передачи нервного импульса, что приводит к изменениям двигательной активности, координации движений, времени зрительной и сенсомоторной реакции, слухового восприятия и памяти, снижению коэффициента умственного развития (IQ).

Новый методологический подход к оценке интеллектуального развития в условиях антропогенного свинцового загрязнения окружающей сред позволил вывить процессы торможения психофункциональных параметров высшей нервной деятельности и прогнозировать динамику процесса интеллектуального развития детского населения.

Впервые созданное семейство математических моделей позволило выявить наиболее чувствительные психофункциональные параметры интеллектуального развития у детей в зависимости от уровня коэффициента IQ. Созданные модели позволили выявить регрессивные тенденции формирования интеллекта, что является результатом реализации нейротоксического эффекта на функцию высшей нервной деятельности. На основании проведённого исследования доказано существование статистически значимой зависимости между концентрацией свинца в цельной крови и уровнем интеллектуального развития. Существующая зависимость основывается на наиболее

чувствительных к нейротоксическому влиянию свинца психофункциоанальных параметрах. По мере снижения уровня интеллектуального развития происходит изменение количества и качества психофункциональных параметров, ставших основными цепочками реализации нейротоксического влияния свинца. Если у детей с высоким уровнем интеллектуального развития психофункциональные нарушения реализуются через навыки мелкой моторики, то у детей с низким уровнем интеллекта под влиянием свинца происходит комплексное угнетение сенсомоторных процессов, внимания, памяти, аналитических и операторских навыков. Существующие достоверные зависимости между концентрацией свинца и уровнем интеллектуального развития позволили, на основании регрессионных моделей, в границах 69% - 90%, прогнозировать динамику интеллектуального развития детского населения в зависимости от степени антропогенной свинцовой нагрузки, формирующуюся под влиянием избыточных концентраций антропогенного свинца.

Проведенный комплекс клинико-гигиенических исследований позволил установить существование классической токсикологической модели формирования патологических отклонений в состоянии здоровья детского населения «время - доза — эффект» в условиях длительного свинцового прессинга. По мере нарастания длительности экспозиции свинца происходит не только угнетение параметров интеллекта, но и происходит утрата саморегуляции биологической системы, которая проявляется более устойчивым формированием патологической модели с появлением большего числа устойчивых свинецзависимых связей, ограничивающих свободу развития в условиях антропогенного свинцового загрязнения окружающей среды.

В результате проведённого клинико-гигиенического анализа впервые построена математическая модель, дающая возможность прогнозирования вероятностного угнетения интеллектуального развития детского населения, позволяющая, по результатам математического моделирования с вероятностью 85%, прогнозировать угнетение интеллектуального статуса в условиях антропогенной свинцовой нагрузки.

Все вышеприведенные результаты исследования можно рассматривать в качестве значимых аргументов, утверждения того, что процесс угнетения интеллектуального развития детского населения можно считать ранним донозологическим критерием длительной свинцовой интоксикации, когда уровень содержания свинца в крови не превышает допустимых нормативов.

Существующий уровень свинцового загрязнения окружающей среды приводящий к формированию комплексного биологического отклика, базирующегося на соматической заболеваемости, психофункциональных отклонениях и интеллектуальном развитии, можно расценивать как представляющий реальную опасность для здоровья детского населения.

ВЫВОДЫ

1. Основным источником антропогенного загрязнения окружающей среды свинцом в изучаемом районе является завод «Востсибэлемент». Антропогенные выбросы свинца (0.784 т/год) приводят к его избыточному накоплению в наиболее значимых звеньях биологической цепи: в почвах -до 250 ПДК, в местных овощах -15 ПДК, в молоке - 14.3 ПДК.

2. Для структуры детской заболеваемости г.Свирска характерен более высокий уровень распространённости по сравнению с областными показателями

(р<0.05) болезней нервной системы, крови и кроветворных органов, системы кровообращения и мочеполовой системы (общепризнанные «органы -мишени» сатурнизма).

3. По результатам медицинского осмотра установлено, что дети, проживающие в зоне влияния аккумуляторного производства, достоверно чаще (р<0.05) страдают патологическими отклонениями со стороны нервной системы, опорно-двигательного аппарата, болезнями крови и кроветворных органов по сравнению с контрольной группой.

4. Наиболее информативными критериями длительной свинцовой интоксикации являются психофункциональные характеристики здоровья, которые проявляются снижением интеллектуального статуса детского населения.

5. Наиболее адекватно процесс психофункциональной адаптации к свинцовому загрязнению окружающей среды осуществляется у детей с высокой степенью умственного развития. В группе детей с низким коэффициентом ^ и изменённой реактивностью происходит существенно более «масштабная» перестройка, что проявляется увеличением числа статистически значимых связей между когнитивными показателями на 176.19%.

6. Ранним результатом реализации нейротоксического эффекта влияния свинца на функции высшей нервной деятельности является достоверное угнетение параметров интеллектуального развития младших школьников.

7. Формирование интеллектуального статуса детей в условиях свинцового загрязнения окружающей среды подчиняется зависимости «доза - время -эффект».

8. Наиболее информативными критериями для прогнозирования ожидаемого уровня интеллектуального развития детей в условиях свинцового загрязнения окружающей среды являются навыки мелкой моторики, сенсомоторной реакции и процессы анализа и синтеза, уровень значимости которых изменяется в интервале от 76.47% до 95.65 %.

9. Методом математического моделирования выявлены наиболее значимые показатели интеллектуального развития (коэффициент вербального развития, процессы анализа и синтеза, сенсомоторные реакции), с общим вкладом информативности 94.73%, в динамике патологического формирования функций высшей нервной деятельности под свинцовым влиянием.

10. Характеристики биологического ответа детского организма, реализующиеся через процессы психофункциональной адаптации, соматической заболеваемости и интеллектуального развития, изменяются в зависимости от степени антропогенной свинцовой нагрузки.

11. Предложенный системный подход с применением компьютерной системы «Психомат», дополненный комплексом математических моделей, позволяет более эффективно выявлять развития детей. Построенное семейство МОдс-хСЙ: служит основой для прогнозирования спектра патологических психофункциональных отклонений в зависимости от дозы и длительности воздействия свинца.

Список опубликованных работ по темс диссертации

1. К вопросу о физическом развитии детей Приангарья. // Тезисы докладов международной конф. «Охрана здоровья населения угледобывающих районов» Ленинск-Кузнецк - 1997.- С. 102 (совт - Решетник Л.А.).

2. Взаимосвязь качества питьевой воды и структуры заболеваемости детского населения территории открытой добычи угля. // Тезисы докладов международной конф. «Охрана здоровья населения угледобывающих районов» Ленинск-Кузнецк - 1997.- С.78 (совт -Решетник Л.А.).

3. Малые аномалии развития детей, проживающих в районе угледобычи. // Тезисы докладов международной конф. «Охрана здоровья населения угледобывающих районов» Ленинск-Кузнецк - 1997.- С. 102 (совт -Решетник Л.А., Съмщикова Ю.П.).

4. Иммунный и микроэлементный статус 6 летних детей, проживающих в районе открытой угледобычи. // Сб. мат. Международного симпозиума по иммуно-реабилитации. - Сочи, 1998 (соавт. - Решетник Л.А., Тарханов И.Б.).

5. К вопрсу ос сотоянии здоровья детей , проживающих в районе открытой угледобычи. // Сб. мат. Всероссийского научно практического семинара «Экология Байкала и Прибайкалья». - Иркутск, 1998 - С.52. (соавт. -Савченков М.Ф., Решетник Л.А.).

6. Взаимосвязь физического развития и минерального статуса детского организма. // Тез. докладов науч. конф. к 75-летию кафедры детских болезней ИГМУ. - Иркутск, 1999 - С.34. (соавт. - Решетник Л.А.)

7. К вопросу об экологическом состоянии района открытой угледобычи. // Сб. материалов III конгресса педиатров России «Экологические и гигиенические проблемы педиатрии». - М., 1998 - С. 133. (соавт. -Решетник Л.А.).

8. Состояние здоровья детей, проживающих в зоне влияния угольных разрезов. // Гигиена и санитария - 2000 - №3 - С.56 (соавт. - Савченков М.Ф., Решетник ЯЛ.).

9. Интеллектуальное развитие детей в условиях свинцового загрязнения окружающей среды. // Бюл. ВСНЦСОРАМН. - 2003. - № 1 С. 136 (соавт. -Савченков М.Ф., Ильин В.П.).

10. Оценка интеллектуального развития детей, как критерий успешности обучения в условиях хронического антропогенного свинцового загрязнения окружающей среды. // Бюл. ВСНЦСОРАМН - 2003 - № 6 -С.41 (соавт. - Савченков М.Ф., Ильин В.П.).

11. Динамика умственного развития школьников в условиях хронического свинцового загрязнения окружающей среды // Сибирь-Восток - 2003 -№9 - С.21 (соавт. - Савченков М.Ф., Ильин В.П.).

12. Анализ влияния алиментарной свинцовой нагрузки на детское население. // Сибирь-Восток - 2004 - №4 - С. 14. (соавт. - Савченков М.Ф., Ильин В.П.).

13. Особенности интеллектуального развития детского населения в условиях свинцового загрязнения окружающей среды // Сибирь-Восток - 2004 -№6 (соавт. - Савченков М.Ф., Ильин В.П.)

14. Принципы профилактики нарушений интеллектуального статуса детского населения в условиях свинцового загрязнения окружающей

среды. // Сб. материалов Первой обл. научно-метод. конф. «Организационно-правовые и методические аспекты развития профилактической медицины в Иркутской области». - Иркутск, 2004 -С.37. (соавт. - Савченков М Ф., Ильин В.П.)

15. Свинец и здоровье детского населения (монография). - Иркутск: Изд-во Иркутской гос. экономической академии, 2004. - 102с. (соавт. -Савченков М.Ф., Ильин В.П.)

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ 1 БИБЛИОТЕКА I СПтрбург I 03 300 иг I

Л. Р.020263 Подам с« но • печать 14.05.2004. Формат ¿0x601/1* Бумага офсетная. Печать офсетная. Уч.Изд.-л. и, ТиражЮОзкз. Редакцноино- издательский отдел Иркутского государственного технического университета. <64074, Иркутск, ул. Лермонтова,КЗ.

» 13074