Большинство металлов являются эссенциальными, т.е. жизненно необходимыми. Они не синтезируются в организме и должны поступать из окружающей среды. Многие эссенциальные металлы необходимы в малых дозах – это микроэлементы, которые действуют как координаторы ферментов, витаминов в организме: кобальт – витамин В12, хром обеспечивает толерантность глюкозы, железо и медь участвуют в образовании гемоглобина, цинк – компонент многих ферментов. Элементы, используемые организмом в относительно больших количествах, называют макроэлементами: натрий, кальций, фосфор и пр. [1, 96]
Некоторые металлы (цинк, хром, никель, медь, железо, марганец и др.) проявляют не только эссенциальное, но и токсическое действие на организм в зависимости от концентрации. Свинец, кадмий, ртуть, таллий, алюминий являются токсичными для организма элементами, хотя не исключается вероятность их использования организмом в микродозах в процессе жизнедеятельности, однако убедительных доказательств этому не имеется (приложение 4). [1, 96]
Поступление тяжелых металлов в окружающую среду связано с активной деятельностью человека. Их основные источники – промышленность, автотранспорт, котельные, мусоросжигающие установки и сельскохозяйственное производство. К отраслям промышленности, загрязняющим окружающую среду тяжелыми металлами, относятся черная и цветная металлургия, добыча твердого и жидкого топлива, горнообогатительные комплексы, стекольное, керамическое, электротехническое производство и др. Свинец широко используется в производстве аккумуляторов, оболочек электрических кабелей, медицинской техники, хрусталя, оптического стекла, красок, многочисленных сплавов и т.д., не говоря уже о производстве, связанном с его получением. В сельскохозяйственном производстве загрязнение почвы тяжелыми металлами связано с использованием удобрений и пестицидов. Транспорт является источником более половины всех выбросов в атмосферу. Котельные, работающие на твердом и жидком топливе, загрязняют окружающую среду не только тяжелыми металлами, но и различными оксидами. Сжигание мусора сопровождается поступлением в биосферу целого ряда тяжелых металлов: кадмия, ртути, свинца, хрома и др. Попавшие в окружающую среду соединения тяжелых металлов загрязняют атмосферный воздух, воду, почву, попадают в растения и организмы животных, населяющих данную местность. Соединения тяжелых металлов поступают в организм преимущественно через желудочно-кишечный тракт с пищевыми продуктами, водой, медикаментами, в меньшей степени – через органы дыхания. [1, 96-98]
Тяжелые металлы влияют практически на все системы организма, оказывая токсическое, аллергическое, канцерогенное, гонадотропное действие. Доказано эмбриотоксическое действие тяжелых металлов через фетоплацентарную систему, а также их мутагенный эффект. Многие тяжелые металлы обладают тропностью – избирательно накапливаются в определенных органах и тканях, структурно и функционально нарушая их. Выбор тропного органа зависит также от дозы и пути поступления тяжелых металлов в организм. [1, 98-99]
Мутагенные и канцерогенные вещества. Многочисленные эпидемиологические, лабораторные и клинические наблюдения свидетельствуют о наличии причинно-следственных связей между загрязнением окружающей среды и повреждением генетической информации организма человека.
Мутаген – это фактор окружающей среды или факторэндогенной природы, способный нарушать генетические программы клеток и вызывать в организме изменения наследственных свойств. Мутагенной активностью обладают многочисленные и широко распространенные загрязнители химической и физической природы, а также вирусы, бактерии и пр. Обширная группа наследственных болезней обусловлена либо отклонениями от нормального содержания хромосом, либо генетическими дефектами в результате мутаций в отдельных участках хромосом. [1, 104]
Опасность для генетического аппарата половых и соматических клеток представляют радионуклиды, которые могут провоцировать наследственные заболевания и злокачественные новообразования. На сегодняшний день радиация является наиболее полно изученным мутагенным фактором риска здоровью человека. Все большее признание получает модель допорогового влияния мутагенов на организм, особенно в период активного роста и созревания. Одной триллионной доли грамма диоксина достаточно, чтобы нарушить работу иммунной системы человека, внести искажения в его генетический аппарат. Мутагенной активностью обладают и низкие допороговые дозы радиационных загрязнителей. Мутагены, действуя в минимальных допороговых дозах и концентрациях загрязнителя, снижают общую резистентность организма, что вызывает разнообразные биологические эффекты. [1, 104]
По происхождению химические мутагены можно разделить на три основные группы:
· органические и неорганические соединения естественного происхождения (оксиды азота, нитриты, нитраты, алкалоиды и др.);
· продукты переработки природных соединений на энергоемких производствах (полициклические ароматические углеводороды, соли тяжелых металлов и др.);
· продукты химического синтеза, прежде не встречавшиеся в природе, а потому очень опасные для здоровья, так как к ним не выработаны естественные эволюционные механизмы защиты: пестициды, полихлорбифенилы, некоторые лекарственные препараты. В частности, печально известный талидомид в результате массового применения беременными женщинами вызвал у новорожденных тяжелые врожденные пороки развития. (гигиена, 105)
Канцерогенным называется вещество (фактор), воздействие которого достоверно увеличивает частоту возникновения доброкачественных и/или злокачественных опухолей в популяции человека и/или сокращает период развития этих опухолей. Главным критерием канцерогенной опасности вещества для человека являются наличие контакта с этим веществом, экспериментально полученные данные о его канцерогенности, результаты эпидемиологических исследований, проведенных по методу «случай-контроль», или когортных исследований. [1, 106]
Международное агентство по изучению рака (МАИР) ранжирует изученные соединения по 4 группам:
Группа 1 – вещества, роль которых в возникновении опухолей у человека безусловно доказана. В эту группу включено 66 веществ, в том числе мышьяк, никель, асбест, хром, винилхлорид, бензол, радон и продукты его распада.
Группа 2 разделена на две подгруппы:
к подгруппе 2А отнесено 60 веществ, канцерогенный эффект которых для животных имеет высокую степень доказательства, а для человека - ограниченные доказательства (например, бензапирен, бериллий и его соединения, формальдегид, кадмий);
к подгруппе 2В отнесено свыше 230 веществ, с определенной степенью вероятности вызывающих рак у человека, т.е. их канцерогенность для человека убедительно не доказана при отсутствии свидетельств, полученных в результате опытов на животных (кобальт, ацетальдегид, бензин атомобильный, четыреххлористый углерод и др.).
К группе 3 относятся вещества, которые не могут быть классифицированы в отношении их опухолеродной активности для человека.
К группе 4 относятся неканцерогенные для человека вещества. [1, 106-107]
Многочисленные исследования свидетельствуют о высоком уровне содержания канцерогенных веществ химической природы в объектах окружающей среды. Полициклические ароматические углеводороды, нитрозамины и их предшественники, тяжелые металлы, винилхлорид, формальдегид, бензол и иные канцерогенные соединения являются основными загрязнителями атмосферного воздуха в городах с развитой химической и нефтехимической промышленностью. На этих территориях определены высокие антропогенные нагрузки фактических концентраций канцерогенных веществ на разные группы населения с учетом характеристики места проживания, профессиональных факторов вредности, вредных привычек. [1, 109]
ПРИРОДНЫЕ ГЕОХИМИЧЕСКИЕ АНОМАЛИИ КАК ПРИЧИНА НАРУШЕНИЙ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ
Природно-антропогенные биогеохимические круговороты химических веществ являются причиной многочисленных изменений в состоянии здоровья населения, приводя к развитию эндемических, т.е. массовых, заболеваний, специфичных для определенной местности. Убедительно доказаны причинно-следственные связи между заболеваемостью населения и дефицитами в природе йода, селена, фтора. Эти дефициты сопровождаются дисбалансом многих других жизненно необходимых химических элементов в объектах природной среды, что в свою очередь усиливает неблагоприятные тенденции в здоровье населения. [1, 112]
В организме человека и животных с помощью современных аналитических методов обнаружено около 70 химических элементов. Эти элементы в зависимости от их биологического значения условно разделены на следующие группы:
· незаменимые элементы, входящие в состав ферментов, гормонов и витаминов: O, C, H, Ca, P, K, S, Cl, Na, Mg, Zn, Fe, Cu, I, Mn, V, Mo, Co, Se;
· постоянно определяемые в животных организмах элементы, биологическое значение которых изучено еще недостаточно: Sr, Cd, F, Br, B, Si, Cr, Be, Ni, Li, Cs, Sn, Al, Ba, Rb, Ti, Ag, Ga, Ge, As, Hg, Pb, Bi, Sb, U, Th, Ra;
· обнаруживаемые в организме животных и человека элементы, в отношении которых данные о количественном содержании в тканях, органах и биологической их роли отсутствуют: Nb, La, Pr, Sm, Tb, W, Re, Au. [1, 112]
Человек и животные получают микроэлементы из продуктов питания, воды и атмосферного воздуха. Микроэлементы являются экзогенными химическими факторами, играющими значительную роль в таких жизненно важных процессах, как рост, размножение, кроветворение, клеточное дыхание, обмен веществ и др. Микроэлементы образуют с белками организма специфические металлорганические комплексные соединения, являющиеся химическими регуляторами биохимических реакций. Входя в состав ферментов, гормонов и витаминов, микроэлементы выполняют роль катализаторов биохимических процессов. В случае аномального содержания или нарушенного соотношения микроэлементов в окружающей среде (в воде, пищевых продуктах) в организме человека могут развиваться нарушения с характерными клиническими симптомами (приложение 5). [1, 112]