Geum.ru

Системный анализ параметров вектора состояния организма человека, проживающего в условиях урбанизированного севера (на примере югры) 05. 13. 01 системный анализ, управление и обработка информации (медицинские науки)

Вид материалаАвтореферат
Подобный материал:
1   2   3   4   5

Прим.: ¹ ¬ содержание в мкг/л

* ¬ сравнение водопроводной и поверхностной воды: * - Р<0,05, ** ¬Р<0,01, *** ¬ Р<0,001

¬ cравнение водопроводной и подземной воды: - Р<0,05, ¬ Р<0,01, ¬ Р<0,001



показатель

подземная вода (n=97)

Fe
Mn
Ca
Mg
Se¹
Zn
Hg¹
Pb¹
Сd¹
нефть



3,17

###
0,59

#
9,55
3,94
0,12

###
0,02
0,183
3,99
0,22
0,08

###

D*(x)
9,43
2,27
6,60
0,40
0,13
0,004
0,02
0,19
3,07
0,0001

σ*x
3,07
1,51
2,57
0,63
0,15
0,07
0,14
13,87
0,55
0,012

σ*<x>
0,31
0,15
0,26
0,096
0,015
0,007
0,014
1,40
0,10
0,001

dx
0,61
0,30
0,51
0,19
0,03
0,013
0,03
2,75
0,05
0,002

Ме
2,19
0,35
9,2
4,0
0,11
0,005
0,12
1,0
0,1
0,08

min
0,11
0,004
6,4
2,19
0,09
0,004
0,1
1,0
0,1
0,1

max
18,0
15,0
20,0
5,3
0,14
0,46
0,89
9,1
4,3
0,9

ПДК
0,3
0,1
70
42
10
5,0
0,1
0,5
30,0
1,0

Прим.: ¬ cравнение подземной и водопроводной воды: - Р<0,05, ¬Р<0,01, ¬ Р<0,001

# - cравнение подземной и поверхностной воды: # - Р<0,05, ## ¬ Р<0,01, ### ¬ Р<0,001


показатель
поверхностные воды (n=103)

Fe
Mn
Ca
Mg
Se¹
Zn
Hg¹
Pb¹
Сd¹
нефть



0,89

###
0,20

#
10,16
4,24
0,14***

###
0,014***
0,132
9,47***
0,42***
0,14***

###

D*(x)
2,35
0,14
16,57
7,05
0,15
0,0004
0,004
4,03
8,58
0,02

σ*x
1,53
0,38
4,07
2,65
0,16
0,02
0,06
63,5
0,93
0,13

σ*<x>
0,15
0,04
0,39
0,26
0,04
0,002
0,011
0,62
0,09
0,012

dx
0,29
0,07
0,78
0,51
0,02
0.004
0,02
1,22
0,17
0,02

Ме
0,22
0,07
8,02
3,65
0,13
0,007
0,1
1,0
0,12
0,13

min
0,02
0,02
6,01
1,22
0,10
0,004
0,01
1,0
0,1
0,05

max
9,90
2,20
22,04
15,81
0,18
0,13
0,32
64,0
5,50
1,30

ПДК
0,3
0,1
70
42
10
5,0
0,1
0,5
30,0
1,0


Установлены различия параметров аттракторов по содержанию железа, ртути и нефти в водопроводной, поверхностной и подземной воде (рис. 6). Например, параметры аттракторов (объем, коэффициент асимметрии, координаты геометрического и стохастического центров) состояния химического состава водопроводной, поверхностной и подземной воды различаются. Наибольший показатель асимметрии характерен для аттрактора состояния подземной воды (General asymmetry value rX = 10.84 – для подземной; General asymmetry value rX = 7.14 – для поверхностной; General asymmetry value rX = 5.96 – для водопроводной воды). Наибольший объем имеет аттрактор состояния водопроводной воды (General V value: 5.00e – 001 – для водопроводной воды; General V value: 6.85e – 003 – для поверхностной воды, General V value: 7.25e – 004 – для подземной воды).

Наибольшие объемы аттракторов идентифицированы для состояния воды по химическому составу (координаты: железо, ртуть, нефть) из поверхностных и подземных источников. Так, для водопроводной воды объем аттрактора и показатель асимметрии наименьший: (General asymmetry value rX = 2.78; General V value: 1.98e-001) по сравнению с подземной водой (General asymmetry value rX = 5.89; General V value: 7.07e-001) и поверхностной водой (General asymmetry value rX = 4.11; General V value: 7.53e+000).

В целом, наибольшая концентрация железа и марганца обнаружена в поземных водах ХМАО-Югры, низкая концентрация кальция, магния, цинка и селена свойственна всем видам питьевой воды, антропогенное загрязнение обусловливает повышенное содержание нефти, свинца и кадмия в поверхностных водах. Установлено, что самая высокая концентрация ртути обнаружена лишь в подземных водах исследуемого региона.

а б




в

Рис. 6 Параметры аттракторов содержания железа, ртути, нефти в питьевой воде ХМАО-Югры (а – водопроводная вода, б – подземная, в – поверхностная)


Известно, что физиологический гомеостаз кальция и магния является обязательным показателем для оценки состояния здоровья человека (О.А. Громова, 2002-2004, А.В. Скальный, 2004). При условии пониженной жёсткости питьевой воды, несбалансированного по наличию Ca и Mg пищевого рациона и высокого расходования их при психоэмоциональном напряжении могут складываться предпосылки для их недостаточного поступления в организм с последующим формированием функционально значимого состояния – первичного алиментарного калция – магния дефицита и, вследствие этого, повышенного риска ССЗ (D. Stambuk, 2001). Питьевая вода с содержанием кальция – 50±3,0 мг/л признана оптимальной, что в 5 раза больше, чем в воде на территории ХМАО-Югры. Оптимальное содержание магния в воде признано – 24±2,0 мг/л, что в 6 раз больше, чем в исследуемых образцах воды. На усвоение кальция в организме человека влияет магний. Недостаточное поступление магния ведёт к усиленному отложению кальция в артериях, мышцах, почках, что является фактором риска возникновения атеросклероза, ИБС, мочекаменной болезни (Л.В. Воробьёва и соавт.,1997). Это нашло своё отражение в структуре заболеваемости населения ХМАО-Югры: заболевания нервной системы (в том числе нейрососудистые) по г. Сургуту и Сургутскому району в 2005г. наблюдались почти в 1,5 раз чаще сравнительно с аналогичным показателем по России. Более того, за последние 5 лет было зафиксировано более чем двукратное увеличение болезненности АГ на 1000 населения ХМАО-Югры.

Известно, что АГ в северном регионе наблюдается достаточно часто в трудоспособном и молодом возрасте, нередко протекает злокачественно и осложняется развитием сосудистых осложнений сердца (инфаркт миокарда) и головного мозга (мозговой инсульт) (В.И. Хаснулин, 1998, А.Н.Богданов, 2004, А.А. Буганов, 2006).

Основными компонентами подземных вод, отягощающими здоровье населения, являются не только дисбаланс кальция и магния, но и высокое содержание железа и марганца. Установлено, что как дефицит, так и избыток железа отрицательно влияет на состояние здоровья человека. Железо, поступающее в организм человека в комплексе с другими загрязнителями (избыток железа, поступающего с пищей в хелатированном состоянии не оказывает отрицательного действия), проявляет также свойства иммунодепрессанта. Повышенная насыщенность им организма может повлечь за собой снижение иммунной резистентности и способствовать росту общей заболеваемости у населения ХМАО-Югры (А.В. Кудрин, А.В.Скальный, 2000), что вполне согласуется с данными по заболеваемости и болезненности в нашем регионе (табл. 1). Столь же значимым было превышение ПДК по марганцу (в 2 раза по величине средней арифметической). Известно, что марганец относится к важнейшим из жизненно необходимых микроэлементов. Он участвует в регуляции многих биохимических процессов в организме: синтезе и обмене нейромедиаторов, костеобразовании, иммунном ответе, перекисном окислении липидов, углеводном и жировом обменах. Однако избыточное накопление его может приводить к изменениям со стороны ЦНС: наблюдаются повышенная утомляемость, сонливость, ухудшение памяти, снижение активности, сужение круга интересов у человека (А.В.Скальный, 2002-2004).

Особую тревогу вызывает загрязнение нефтью, в состав которой входят также токсичные химические элементы, поверхностных вод ХМАО-Югры (табл. 6, 7). Токсические свойства нефти исчезают только через 10-25 лет, а процесс полного разрушения нефти завершается не менее чем через 25 лет. Загрязнение поверхностных вод территории ХМАО-Югры представляется одной из важнейших экологических проблем региона, так как, во-первых – это место обитания ценнейших промысловых рыб, от состояния популяции которых во многом зависит традиционный уклад жизни коренных народов Севера, во-вторых, загрязнение пресных вод создаёт прямую угрозу здоровью людей. Низкая температура воды северных рек (во многом определяющая их малую способность к самоочищению), недостаточная минерализация, слабо-кислая реакция воды определяют незначительные буферные свойства и высокую чувствительность вод к различного рода загрязнителям (В.В. Крючков, 1994).

Болота Западно-Сибирской равнины богаты гумусом, состоящим из гуминовых кислот и фульвокислот. Металлы образуют с фульвокислотами комплексные соединения: кислая реакция болот ХМАО-Югры обусловлена тем, что в них большая часть кальция связана с гуминовыми кислотами. Известно, что наиболее интенсивная миграция тяжёлых металлов и токсичных химических элементов наблюдается в кислых средах с повышенным содержанием фульвокислот: наиболее прочно закрепляется ртуть, прочно связывается свинец, менее прочно кадмий. Так, при концентрации ртути в воде 0,1 – 3,6 мкг/л, концентрация её в осадке достигает 80-800 мкг/л (Д.С. Орлов, 1993). В наших исследованиях средние величины содержания Hg в поверхностных водах северного региона не превышали ПДК. Однако в 3(2,9%) пробах поверхностных вод и в 3(3,1%) пробах подземных вод ХМАО-Югры было обнаружено превышение концентрации ртути. Заслуживает внимания тот факт, что содержание ртути у верхнего предела ПДК оказалось характерным для 9(9,3%) проб подземных вод исследуемого нами региона. Известно, что ртуть занимает одно из первых мест по своей опасности для здоровья и обладает способностью накапливаться в организме человека: выведение этого токсичного химического элемента занимает от 12 месяцев до 10 лет (В.Г.Артамонова и соавт., 1999, Т.К. Ларионова, 2000, Т.В. Юдина и соавт., 2002). Доказано, что постоянное поступление даже небольших количеств ртути ведёт к постепенному её накоплению в организме человека и обусловливает такие проявления как нейро – и иммунотоксичность, канцерогенность, тератогенность, гематотоксичность, нефротоксичность данного токсиканта (А.Г. Смирнов и соавт., 1998, Т.С. Морозкина, 2002, В.Г. Ребров, 2003, Р. Moszczynski, 1997). В небольших количествах ртуть беспрепятственно проникает через гемато-энцефалический барьер и накапливается в тканях мозга, обусловливая тяжёлые нервные поражения у людей. Постоянное употребление неочищенной воды из децентрализованных источников водоснабжения приводит к постепенному накоплению ртути в организме человека. По результатам нашего исследования превышение концентрации ртути в волосах было выявлено почти у всех взрослых ханты, у 74% детей аборигенов, 46,4% взрослых и 2,7% детей некоренного населения ХМАО-Югры. В этой связи необходимо подчеркнуть, что заболевания нервной системы значительно чаще стали наблюдаться среди коренного населения (у детей ханты в 1,5 раза превышали таковой сравнительно с детьми некоренного населения), а болезни системы крови и кроветворных органов (особенно анемии) более чем в 3 раза чаще. Установлено, что ртуть даже в низких концентрациях усиливает процессы ПОЛ, снижая тем самым активность АОС защиты.

Рост негативных изменений в здоровье населения ХМАО-Югры за последние годы обусловлен крайне неблагоприятными тенденциями в изменении экологического состояния объектов окружающей среды региона. Основными геохимическими факторами риска являются загрязнение тяжёлыми металлами и высокотоксичными химическими элементами (ртутью, свинцом, кадмием) атмосферного воздуха, почв, вод, биологических объектов. Существует несколько причин загрязнения окружающей среды и, в частности, природных вод токсикантами: ежегодно в Западной Сибири на факелах сгорает 19 млрд. м³ попутного газа. При его сжигании в образовавшейся саже присутствуют свинец и кадмий, которые оседают на прилегающие земли и открытые водоёмы. В наших исследованиях выявлено достоверное превышение содержания свинца и кадмия (Р<0,001) в поверхностных водах, сравнительно с концентрацией таковых элементов в водопроводной воде Югры (табл. 6); отсутствие в округе полигонов для размещения и утилизации высокотоксичных отходов Ι – ΙΙ класса, в том числе ртутьсодержащих, также способствует накоплению последних на промышленных площадках и вынуждает предприятия использовать недозволенные методы их утилизации (вывоз отходов Ι – ΙΙ класса на полигоны и свалки ТБО, несанкционированные свалки); увеличение в последние годы количества автотранспортных средств способствует повышению уровня загрязнения окружающей среды; в теплоснабжении городов и посёлков ХМАО-Югры доминирует газ, однако есть поселения, где на котельных используется уголь, нефть и дрова. В процессе эксплуатации такого вида котельных окружающая среда загрязняется сажей и токсичными химическими элементами. Для выявления корреляционных связей между главными загрязняющими компонентами поверхностных вод нами были использованы показатели содержания нефти, ртути, свинца и кадмия в поверхностных водах ХМАО-Югры.

Выявлена значительная прямая корреляционная связь между загрязнением открытых водоёмов региона нефтью и свинцом (r=+0,568) и сильная прямая корреляционная связь (r=+0,723) между концентрацией нефти и кадмия в поверхностных водах.

Известно, что основными источниками поступления в организм биогенных элементов является пища и вода, которые способствуют усвоению организмом человека этих элементов. Для выявления наличия корреляционных связей у представителей взрослого и детского коренного населения ХМАО-Югры были использованы по 7 показателей концентрации химических элементов (кальция, магния, железа, марганца, ртути, свинца, кадмия) в волосах и в природных водах региона (поверхностных и подземных). Выявлены прямые значительные корреляционные связи между концентрацией магния (r=+0,636) и кальция (r=+0,712) в волосах ханты и их содержанием в природных водах Югры. Известно, что один из показателей полноценности воды – жёсткость, складывается из суммы концентрации катионов кальция и магния (прямая значительная корреляционная связь между концентрацией кальция и магния в воде – r=+0,524), что нашло своё подтверждение в наших исследованиях

У ханты отмечается выраженный дефицит этих химических элементов и особенно кальция. Это обусловлено употреблением ультрапресной питьевой воды, очень малым содержанием доступного и усвояемого кальция в их рационе питания и нарушением процессов его обмена в организме из-за дефицита ультрафиолетового излучения (витамина Д). Обнаружена обратная слабая корреляционная связь (r= – 0,289) между концентрацией кальция и железа в волосах ханты, что вполне закономерно, так как железо и кальций конкурируют между собой за всасывание в кишечнике (Т.С. Морозкина, 2002, А.В. Скальный, 2004). Также выявлена слабая обратная корреляционная связь между содержанием железа в природных водах ХМАО-Югры и кальция в волосах ханты (r= – 0,252). Обращает на себя внимание наличие сильной прямой (r=+0,896) корреляционной связи между содержанием железа в волосах ханты и значительной концентрацией его в природных водах региона. Обнаружена прямая значительная (r=+0,641) взаимосвязь между концентрацией марганца в волосах ханты и содержанием его в природных водах ХМАО-Югры. Конкурентные взаимоотношения между кальцием и магнием, с одной стороны, и марганцем, с другой стороны (Л.И. Ширина, В.Л. Мазо, 2006), нашли отражение в слабых обратных корреляционных связях между данными химическими элементами. Выявлены прямые корреляционные связи между концентрацией ртути (r=+0,554), свинца (r=+0,408) и кадмия (r=+0,423) в природных водах региона и их содержанием в волосах ханты. Известные антагонистические отношения между свинцом и кальцием отражены в обратной умеренной (r= – 0,435) корреляционной связи между концентрацией свинца в природных водах ХМАО-Югры и содержанием кальция в волосах ханты. Прямые слабые корреляционные связи между концентрацией ртути, свинца и кадмия в природных водах региона отражают единую природу загрязнения окружающей среды Севера. Выявленные прямые слабые корреляционные связи между содержанием этих токсикантов в волосах ханты и концентрацией их в поверхностных и подземных водах ХМАО-Югры подтверждают взаимосвязь данного вида загрязнений.

Таким образом, обнаруженные нами прямые достоверные корреляционные связи между концентрацией химических элементов в природных водах Югры и содержанием таковых в волосах ханты подтвердили избирательность поступления кальция, магния, железа и марганца именно водным путём. Наличие прямых умеренных (кадмий – r=+0,423, свинец – r=+0,408) и более значительной (ртуть – r=+0,554) корреляционных связей между концентрацией данных элементов в природных водах северного региона и содержанием таковых в волосах ханты, проживающих на этой территории, свидетельствует о том, что питьевая вода является одним из путей поступления в их организм токсичных химических элементов.