Влияние окружающей среды на развитие и появление болезней

Введение

Существует огромное количество заболеваний, возникновение которых обусловлено действием негативных факторов внешней среды. Давно известно, что экологическая ситуация в большинстве городов ежегодно ухудшается, что неизбежно сказывается и на состоянии здоровья людей.
Негативные факторы действуют совместно (например, примесь сероводорода в атмосфере и высокая концентрация железа в воде), т.к. источников загрязнения становится все больше, а меры по очистке вредных химических выбросов - не столь эффективны, к тому же действуют не во всех населенных пунктах.
Как следствие - организм человека подвергается одновременно действию ряда факторов, которые, ослабляя иммунную систему, нарушают функции сердечно-сосудистой системы, дыхательной, мочевыделительной, нервной и др.
Именно поэтому необходимо понимать какие источники приводят к загрязнению окружающей среды, какие химические соединения они выбрасывают в атмосферу и воду, как эти соединения действуют на человека. Однако, учитывая комплексное влияние факторов, порой невозможно определить главную причину заболевания, кроме того, не все люди обладают одинаковой устойчивостью к негативным факторам.


1. Экологически неблагоприятные факторы в городах

По данным экспертов ВОЗ, здоровье населения на 50% зависит от экономической обеспеченности и образа жизни людей; на 20% - от наследственных факторов; на 7-12% - от уровня медицинского обслуживания и на 20% - от состояния окружающей среды. Существуют и другие оценки, в которых влиянию качества среды отводится уже 40-50% причин заболеваний [14, 15].
Население всех развитых стран преимущественно сконцентрировано в городах, развивающиеся страны также показывают эту тенденцию. В связи с этим, важное значение имеет экологическая ситуация в городах [1].
Для России этот вопрос тоже актуален, ведь доля городского населения составляет более 70%. Согласно различным оценкам, к 2050 г. доля городского населения в развитых странах увеличится с 75% до 85%, а в развивающихся - с 45% до 65%.
Давно известно, что в связи с наличием промышленных предприятий, автомобильного транспорта, активного строительства, а также высокой плотности населения – экология города и сельской местности различается.
Негативные изменения в экологической ситуации неизбежно приводят к ухудшению качества жизни горожан, к социальным проблемам (в том числе и к сокращению продолжительности жизни и периода активной деятельности городских жителей), росту заболеваемости и смертности, ухудшению психического здоровья. Как результат – в городах повышается уровень преступности, распространяется девиантное поведение (наркомания, алкоголизм и др.).
Во многих городах существенно ухудшаются условия для занятий спортом, организации отдыха, остается все меньше возможностей для удовлетворения многих других материальных и духовных потребностей человека. Все эти факторы только усугубляют и без того сложную ситуацию, ослабляя организм человека и повышая риск развития многих заболеваний. Более того, многие заболевания у городских жителей проявляются в более раннем возрасте, чем у сельских.
Городская среда формируется при нарушении почти всех компонентов природной среды. Основные направления и интенсивность этого процесса зависят от целого ряда факторов и прежде всего от размеров и возраста города, его функций, отраслевой структуры промышленности, особенностей природных условий и др. Техногенный пресс на природу приводит к угнетению, подавлению всех компонентов природного ландшафта с одной стороны и активизации ряда негативных природных процессов - с другой [2].
Например, меняется микроклимат. В крупных городах средних широт отмечается повышение температуры воздуха, понижение общей и ультрафиолетовой радиации, скорости ветра, относительной влажности, увеличение облачности, количества осадков, числа дней с туманами и другие микроклиматические изменения.
Городской микроклимат не существует изолированно, а способствует привлечению определенных видов животных и насекомых, которые могут быть переносчиками болезни, способствует достаточно быстрому распространению возникающих бактериальных и вирусных заболеваний, а также воздействует и на городские сооружения (вызывает коррозию бетона и металлических конструкций), что не только повышает риск их использования, но и косвенно влияет на состояние здоровья горожан.
В целом можно выделить 3 основных направления: загрязнение атмосферы, воды и почвы. Интересно, что с загрязнением атмосферы человечество борется активнее, чем с загрязнениями других сред, однако даже несмотря на все меры, качество атмосферного воздуха продолжает ухудшаться.

Рис.1. Факторы среды, влияющие на здоровье человека.
Например, более чем в 100 городах России степень загрязнения воздуха в настоящее время оценивается как очень высокая и высокая. В 40 субъектах Российской Федерации более половины городского населения находится под воздействием высокого и очень высокого загрязнения воздуха. В 10 из этих 40 субъектов воздействию высокого и очень высокого загрязнения воздуха подвержены более 75% городского населения, в том числе в Москве и Санкт-Петербурге - 100% населения [1].
Что же касается воды и почвы, то их загрязнение связано со сточными выбросами с предприятий, а также с выпадением осадков (все химические примеси из атмосферы в конечном итоге выпадают на землю вместе с дождем или снегом). Даже очистные сооружения для воды не позволяют изъять все химические примеси, в воде постоянно обнаруживаются высокие концентрации тяжелых металлов, фенолов и т.д.

2. Причины ухудшения экологической ситуации городов

Чем больше источников загрязнения, тем больше нагрузка на здоровье человека. Основные источники загрязнения атмосферного воздуха в городах - промышленные предприятия, электроэнергетика и автомобильный транспорт. Большинство предприятий (особенно негосударственного управления) не уделяют внимания экологическим вопросам, поэтому отказываются от своевременной установки нового оборудования, фильтров и часто нарушают технологическую дисциплину.
Второй фактор – ежегодно увеличивающийся автопарк. Многие машины также не имеют специальных фильтров для выхлопных газов, а учитывая увеличение их числа – уровень загрязнения растет в геометрической прогрессии. Более того, во многих городах наблюдается тенденция к расширению дорог, что приводит к сокращению площади зеленых насаждений.
В результате - на долю автотранспорта приходится от 40 до 90 % всех загрязнений. Интересно, что в атмосферу попадает в 20 раз больше вредных веществ при работе двигателей на холостом ходу, а также при разгоне и торможении автомобиля, чем во время его движения с постоянной скоростью.
Кроме того, проблема загрязнения атмосферного воздуха передвижными источниками в значительной степени связана с серьезными просчетами в градостроительстве - отсутствием экологически грамотного функционального зонирования, несбалансированностью основных функциональных зон города, повышением этажности и уплотнением застройки, сопровождающимся уменьшением проветриваемости автомагистралей, а также многочисленными недостатками в организации городской транспортной сети.
Еще одной причиной загрязнения городской среды, являются теплоэлектростанции. Большинство ТЭС и ТЭЦ работают на природном топливе. При сжигании угля, газа, нефтепродуктов в атмосферу попадают оксиды серы и азота, большое количество углекислого газа, а также оксиды углерода и твердые частицы. Разные промышленные предприятия в зависимости от их профиля кроме вышеперечисленных соединений загрязняют атмосферу целым «букетом» других химических соединений. Специальные фильтры, которые устанавливают на заводские трубы, позволяют значительно снизить количество вредных выбросов в атмосферу.

Рис.2. Источники загрязнения атмосферного воздуха.

Данные вещества рассеиваются в атмосфере, что вынуждает городских жителей ежедневно дышать таким воздухом. Разумеется, вдыхание химических соединений ежедневно в течение многих лет, ослабляет дыхательную и иммунную системы.

Рис.3. Механизм загрязнения среды мусорными свалками.

Стоит отметить, что даже обычные мусорные свалки могут оказывать негативное влияние на здоровье человека, причем не только на дыхательную и иммунную системы, но и на нервную. Дело в том, что при сжигании мусора в атмосферу выбрасывается много соединений: оксиды азота, серы, хлористый водород, диоксины, при этом ПДК опасных веществ превышены в 1000 и более раз

. Даже если мусор просто «лежит» на свалке, то постепенный процесс разложения и выпадение дождя приводит к тому, что токсические соединения попадают сначала в почву, а затем в грунтовые воды. Вредные испарения фиксируются и рядом с мусорными баками, стоящими во дворах жилых домов [2, 4].


3. Загрязнение атмосферы и его последствия для организма человека

Все загрязняющие атмосферный воздух вещества в большей или меньшей степени оказывают отрицательное влияние на здоровье человека. Эти вещества попадают в организм человека преимущественно через систему дыхания. Органы дыхания страдают от загрязнения в первую очередь, так как около 50% частиц химических примесей радиусом 0,01-0.1 мкм, проникающих в легкие, осаждаются в них. Проникающие в организм частицы вызывают токсический эффект, поскольку они:
а) токсичны (ядовиты) по своей химической или физической природе;
б) служат помехой для одного или нескольких механизмов, с помощью которых нормально очищается респираторный (дыхательный) тракт;
в) служат носителем поглощенного организмом ядовитого вещества.
В некоторых случаях воздействие одних из загрязняющих веществ в комбинации с другими приводят к более серьезным расстройствам здоровья, чем воздействие каждого из них в отдельности. Большую роль играет продолжительность воздействия.
Например, концентрация СО, превышающая предельно допустимую, приводит к физиологическим изменениям в организме человека, а концентрация более 750 млн к смерти. Объясняется это тем, что СО - исключительно агрессивный газ, легко соединяющийся с гемоглобином (красными кровяными тельцами). При соединении образуется карбоксигемоглобин, повышение (сверх нормы, равной 0.4%) содержание которого в крови сопровождается:
а)ухудшением остроты зрения и способности оценивать длительность интервалов времени,
б)нарушением некоторых психомоторных функций головного мозга (при содержании 2-5%),
в)изменениями деятельности сердца и легких (при содержании более 5%),
г)головными болями, сонливостью, спазмами, нарушениями дыхания и смертностью (при содержании 10-80%).
Степень воздействия оксида углерода на организм зависят не только от его концентрации, но и от времени пребывания человека в загазованном СО воздухе. Так, при концентрации СО равной 10-50 млн (нередко наблюдаемой в атмосфере площадей и улиц больших городов), если человек находится 50-60 мин - выявляются нарушения остроты зрения, 8 часов-6 недель – нарушается деятельность сердца и легких. Нарушение дыхания, спазмы, потеря сознания наблюдаются при концентрации СО, равной 200 млн, и нахождении в зоне загрязнения 1-2 ч при тяжелой работе и 3-6 ч - в покое.
Впрочем, образование карбоксигемоглобина в крови - процесс обратимый, поэтому после прекращения вдыхания СО начинается его постепенный вывод из крови (у здорового человека содержание СО в крови каждые 3-4 ч и уменьшается в 2 раза). При ежегодном поступлении оксида углерода в объеме 350 млн. т, концентрация в атмосфере должна была бы увеличиваться примерно на 0,03 млн-1/год. Однако этого не происходит благодаря почвенным грибам, очень активно разлагающим СО, и деревьям.
Другие соединения - диоксид серы и серный ангидрид. Диоксид серы - бесцветный и негорючий газ, запах которого начинает ощущаться при его концентрации в воздухе 0,3-1,0 млн, а при концентрации свыше 3 млн имеет острый раздражающий запах. Диоксид серы в смеси с твердыми частицами и серной кислотой уже при среднегодовом содержании 9,04-0,09 млн и концентрации дыма 150-200 мкг/м3 приводит к увеличению симптомов затрудненного дыхания и болезней легких, а при среднесуточном содержании 0,2-0,5 млн и концентрации дыма 500-750 мкг/м3 наблюдается резкое увеличение числа больных и смертельных исходов.
Следующие соединения встречаются в атмосфере реже, но их концентрация повышается рядом с предприятиями. К таким соединениям относятся асбест (повышает риск раковых заболеваний бронхов и диафрагмы), берилий (канцерогенный для дыхательной системы и кожи), ртуть (вызывает нарушение работы центральной верхней системы и почек). Стоит отметить, что ртуть может накапливаться в организме человека, поэтому в конечном итоге ее воздействие приводит к расстройству умственных способностей [3].


4. Загрязнение почвы и его последствия для организма человека

Почва в черте города выступает в качестве универсального биологического адсорбента, накапливая различные загрязнители: пыль, атмосферные ядовитые газы, растворенные в дождевой воде и снеге. Содержание многих загрязняющих веществ, в том числе и тяжелых металлов в городских почвах нередко в несколько раз превышает ПДК, что ведет к формированию в разной степени выраженных геохимических аномалий. Наибольшая концентрация вредных веществ фиксируется вдоль городских автомагистралей, где концентрации в почвах свинца, цинка, меди, кадмия могут возрастать по сравнению с природным фоном в 100-1000 раз [1].
Рассмотрим подробнее один из самых опасных загрязнителей в почве – диокисны. Полихлорированные дибензо-р-диоксины (ПХДД) – это полициклические ароматические соединения, сформированные двумя бензольными кольцами, а также атомами водорода, которые могут быть заменены атомами хлора [5, 6].
Диоксины поступают в организм человека практически любым путем: через ЖКТ с зараженной пищей и водой, через кожу, через дыхательные пути, слизистые оболочки и пр.; внутриутробно и с молоком матери. Период полувыведения активного компонента диоксинов (ТХДД) из организма человека составляет 6-32 года, в среднем — 7,4 года.

Рис.4. Воздействие диоксинов на организм человека.

Диоксины влияют одновременно на все органы и ткани, вызывая сразу несколько заболеваний. Основные симптомы связаны с поражением кожи, печени, ЖКТ и нервной системы. Известна связь диоксинов с онкологическими образованиями, например, неходжкинской лимфомой и болезнью Ходжкина, миеломой, карциномой, аденомой предстательной железы. Также отмечена роль в развитии инфекционных заболеваний: диоксины негативно влияют на иммунную систему, т.к. вызывают состояние ареактивности на антигенные детерминанты некоторых патогенных вирусов [7-9].
Другие соединения - хлорорганические пестициды. Они очень характерны для местности, расположенной рядом с сельскохозяйственными полями. Эти соединения очень токсичны, способны воздействовать на ферментные системы и нарушать процесс тканевого дыхания. Данные пестициды способны проникать сквозь все защитные барьеры организма. Клиническая интоксикации этими пестицидами проявляется в виде нескольких симптомов, что говорит о множественном действии хлорорганических соединений.
Симптомы зависят не только от концентрации вещества, но и от пути его проникновения в организм. При вдыхании в первую очередь проявляются признаки раздражения верхних дыхательных путей и бронхов, при попадании вместе с пищей или водой в ЖКТ – диспепсические расстройства, острые гастроэнтероколиты, при попадании на кожные покровы наблюдается острое воспаление вплоть до развития некроза.
Локальные симптомы являются только началом, далее проявляется действие пестицидов на центральную нервную систему: головные боли, головокружение, шум в ушах. Частой формой симптомов острой интоксикаций является токсический энцефалит с поражением подкорковых отделов головного мозга. В особо тяжелых случаях возможны приступы генерализованных судорог, коллаптоидное и коматозное состояние.
Помимо нервной системы токсическому влиянию подвергаются и другие системы: развивается миокардит, токсическое поражение печени, нефропатия.
Очень распространены в почве и тяжелые металлы (ТМ). К числу наиболее распространенных из них относятся свинец, ртуть, кадмий. Так, свинец вызывает апоптоз эритроцитов, что приводит к тяжелым анемиям, поражает почки и печень, но наиболее характерны изменения со стороны нервной системы. Свинец отнесён к 1-му классу опасности.

Рис. Действие тяжелых металлов на человека.

Кадмий относится уже ко 2-му классу опасности. Он обладает канцерогенным, гонадотропным, эмбриотропным, мутагенным и нефротоксическим действием. Особая опасность кадмия заключается в его высокой способности к накоплению, а ведь даже непродолжительный контакт с высокими концентрациями кадмия в воздухе приводят к легочному фиброзу, стойкому нарушению легочных и печеночных функций. Заражение кадмием возможно при употреблении в пищу зерновых и овощей, выращенных на территориях, расположенных вблизи от нефтеперегонных заводов и металлургических предприятий