В биогеохимических провинциях жить можно, но...

Организмы — концентраты химических элементов.

В.Вернадский

У Ивана Ефремова есть рассказ «Озеро горных духов». В нем писатель образно передал ощущение человека, впервые попавшего в местность, где природные аномалии обусловили выделение в воздух коварных ртутных паров. Возможно читатель, который знаком с этим рассказом, вспомнит, насколько причудливо в описанном автором прозрачном ртутном тумане преображается действительность, как призрачно изменяется восприятие людей, подвергшихся воздействию меркурия (традиционное название этого металла). Напомню еще одно известное произведение другого автора — Льюиса Кэрролла — знакомую всем нам с детства сказку «Алиса в Стране чудес». В главе «Безумное чаепитие» автор рассказывает, что в поведении Болванщика (шляпного мастера) и в его словах «…как будто не было смысла, хоть каждое слово в отдельности и было понятно». В комментариях к упомянутой книге М.Гарднер, ссылаясь на широко распространенную английскую поговорку «безумен, как шляпник», объясняет, что поговорка обязана своим происхождением тому факту, что в прошлом работники, изготавливавшие шляпы и применявшие для обработки фетра ртуть, действительно сходили с ума. А представьте себе, читатель, если воздействию токсического металла в ареале, который природа наградила избытком его содержания, пребывает множество проживающих здесь людей — взрослых и детей…

Биогеохимические аномалии и эндемические заболевания

В настоящее время все больше накапливается данных о роли отдельных микроэлементов в живых организмах. Биохимики и токсикологи Украины продолжают сегодня работать над проблемой сравнительного изучения элементарного состава живого вещества на основе геохимических процессов. Доказано, что минеральные элементы, входящие в состав живых организмов, черпаются из почвы, каждый грамм которой содержит все элементы периодической системы Менделеева. Из 105 элементов этой системы 82 входят в состав живых организмов. По количественному признаку химический элементарный состав живой материи разделяется на три группы — макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы. К макроэлементам принадлежит 11 элементов, к микроэлементам — 39, к ультрамикроэлементам — 32. Концентрация первых в организме составляет от десятых долей процента до десятков процентов, микроэлементов — от тысячных до стотысячных долей процента и ультрамикроэлементов — миллионные доли и меньше. Среди микроэлементов биологически ценными являются хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, молибден, кадмий, а среди ультрамикроэлементов — ртуть, талий, висмут. Большинство из названных элементов являются металлами, к тому же тяжелыми, которые имеют высокую биологическую активность. Разделение металлов на тяжелые и легкие базируется на показателях их плотности, которая выражается в г/см³: плотность легких металлов до 5 г/см³, тяжелых — свыше 5 г/см³.

В ряде публикаций на страницах периодических изданий, в том числе «Зеркала недели», посвященных влиянию вредных химических веществ на человека и среду его обитания, только вскользь затрагивалась проблема так называемых биогеохимических провинций. В то же время наши многолетние наблюдения, данные других токсикологов и гигиенистов показывают, что экологическая ситуация в указанных и смежных с ними территориях сегодня резко усугубляется в связи с загрязнением биосферы техногенными химическими веществами. В своей совокупности геохимические аномалии и техногенные влияния факторов химической природы на среду обитания человека и его здоровье обуславливают в этих регионах высокую заболеваемость населения.

В.Вернадским впервые была установлена непосредственная связь между составом земной коры, содержанием элементов в живых организмах и их влиянием на рост, развитие и физиологическое состояние последних.

В настоящее время такая зависимость установлена для таких металлов, как железо, медь, цинк, хром, марганец, кобальт, молибден, никель, ванадий, селен, которые получили название биометаллов. Наряду с этими жизненно важными элементами в органах, тканях и жидкостях организма обнаруживаются и другие металлы, которые, поступая с пищей, воздухом и водой, задерживаются в организме.

В соответствии с этим, правомерно сослаться на данные о развитии эндемических заболеваний в так называемых биогеохимических провинциях, богатых или бедных на те или другие металлы в окружающей среде. При этом следует заметить, что проблемой этих заболеваний медики сегодня занимаются недостаточно. Между тем уже известно более 20 эндемических заболеваний, связанных с определенными районами, где наблюдается избыток или недостаток микроэлементов (литий, бериллий, бор, фтор, натрий, магний, алюминий, кремний, фосфор, сера, хлор, кальций, марганец, железо, кобальт, медь, цинк, селен, молибден, йод и т.д.). Конечно, население таких местностей вместе с пищей, водой и воздухом (пыль, газоподобные вещества) употребляет чрезмерное количество (или недостаток) микроэлементов, что отражается на их содержании в организме с отклонением в ту или другую сторону от обычного среднего уровня, т.е. от нормы. Это, естественно, может отразиться на состоянии здоровья людей. Подобные биогеохимические аномалии иногда занимают огромные территории, и большой контингент жителей этих регионов нередко страдает от так называемых микроэлементов. Установлено, что таежно-лесные зоны, как правило, бедны медью и кобальтом, в почвах лесостепей, степей и полупустынь недостает меди, в дерново-подзолистых и серых лесных почвах — молибдена. Это «отрицательные аномалии». Однако в природе встречаются и «положительные аномалии», когда в верхних слоях земной поверхности обнаруживается значительное количество некоторых металлов. Так, большое содержание ртути нашли в вулканических породах и особенно в местах залегания ртутных пород. В отдельных регионах открыты аномалии с высоким содержанием марганца, сурьмы, мышьяка и других металлов. Гигиенистами и токсикологами Института медицины труда АМН Украины совместно со специалистами ГГП «Западукргеология», врачами Львовской областной санитарно-эпидемиологической станции и Львовской ветеринарной академии исследовалось влияние повышенного содержания химических веществ во внешней среде на состояние здоровья детей одного из геохимических районов Западной Украины. Изучалось распределение этих веществ, в том числе металлов, в почвах населенных пунктов Львовской области, где была обнаружена повышенная заболеваемость детей на гипоплазию, анализировался характер накопления этих элементов в продуктах питания и биологических средах (волосах, зубах, крови, мышцах, костях). Установлено, что горнодобывающее производство способствовало образованию на территории Львовского угольного бассейна сложной геохимической системы, в пределах которой одновременно существуют два разнонаправленных процесса: накопление металлов в почвах и их вынос. В частности, такие элементы, как свинец, медь, молибден, цинк, бериллий, барий, ванадий образуют в почве четко локализованную комплексную аномалию, в пределах которой находится значительная территория бассейна. Полученные данные свидетельствуют о высокой степени загрязнения токсичными металлами геологической среды Червоноградской промышленной зоны, что не могло не отразиться на здоровье населения. Как видно из этих примеров, на стыке геохимии, географии и биологии сегодня формируется новое научное направление — геохимическая экология.

Техногенные металлы — глобальные загрязнители среды

Наши многолетние исследования показывают, что такие токсичные элементы, как свинец, ртуть, кадмий и другие тяжелые металлы по цепочке «вода — растение — пища» поступают в организм человека в увеличенных количествах. Это касается и атмосферного воздуха, и воздуха рабочей зоны. Повседневное использование автомашин, загрязняющих воздух свинцом, выбросы предприятий по производству свинцовых и кадмийникелевых аккумуляторов, производств, связанных с получением чистых металлов из природных руд, в частности ртути, марганца, меди, кадмия, выбросы металлургических заводов и теплоэлектростанций — все это источники вредных техногенных влияний на человека и среду его обитания.

Этому способствуют и средства массовой информации, и выступления ученых, и призывы широкой общественности, и многочисленная научная и научно-популярная литература. Здесь чрезвычайно важно выделить приоритеты.

Какие же химические соединения наиболее опасны сегодня? Какие химические загрязнители выявляются и в каких количествах чаще всего присутствуют в биосфере? Известны данные Баттелевского института о «вкладе» отдельных вредных веществ в загрязнение окружающей среды. Как уже отмечалось, ведущее место среди них занимают тяжелые металлы. Полный их список и данные об опасности, степени токсичности, а также мерах предупреждения интоксикаций представлены в нашей монографии «Тяжелые металлы как загрязнители внешней среды», к которой может обратиться заинтересованный читатель. Здесь же особо отметим, что наиболее распространенные в биосфере, а также чаще всего встречающиеся в разных отраслях промышленного производства являются свинец, ртуть, кадмий, марганец, хром, медь, цинк, никель, кобальт, сурьма, олово, висмут.

Примечательно, что в некоторых крупных американских городах содержание свинца в атмосфере сегодня достигло или приближается к опасной концентрации. По данным американских исследователей, городской воздух содержит в 20 раз больше свинца, чем воздух в сельской местности, и в 2000 раз больше, чем над открытым морем. Предположение о том, что повышенное содержание свинца, обнаруженное после Чернобыльской аварии в почвах Полесья, связано с ее последствиями, было аргументировано нами в одной из публикаций совместно с академиком В.Шестопаловым и др. Основанием для этого явились данные о распределении свинцового загрязнения почв по областям Украины. При картографировании были выделены территории, более загрязненные по сравнению с фоновыми и доаварийными уровнями свинца в почве, а также по сравнению с другими регионами Украины.

Влияние свинца на население и работающих на предприятиях в Украине имеет существенную особенность — в регионах, пострадавших от Чернобыльской катастрофы, оно может сочетаться с повышенным содержанием радионуклидов. Отсюда опасность комбинированного действия свинца, а также некоторых других тяжелых металлов и радионуклидов. Эти данные были представлены нами на международном конгрессе по медицине окружающей среды в Дуйсбурге (Германия).

Представляют интерес результаты наших наблюдений о влиянии воздействия свинца на работающих. На примере одного из киевских предприятий по производству керамических красок, содержащих свинец, было показано, что комплекс неблагоприятных производственных факторов, в котором ведущим является аэрозоль свинца в сочетании c другими металлами — кадмием, кобaльтом, марганцем, вызывал y работающих функциональные нарушения центральной нервной системы, гематологические, a также биохимические нарушения. Выявлены также случаи выраженного сатурнизма (частота более шести случаев на 100 работающих), установлена достоверная связь между содержанием свинца в крови и волосах, a также связь между концентрацией металлов в моче и волосах (коэффициент корреляции 0,65 и 0,37, соответственно). Что касается детей дошкольного возраста, проживающих вблизи промышленной зоны, то у них на фоне накопления свинца в биосубстратах (не только в волосах, но и в молочных зубах) были обнаружены изменения порфиринового обмена, снижение психофизиологических показателей по сравнению c детьми контрольной группы, проживающими вне промышленного района. На основе полученных данных c использованием корреляционно-регрессионного анализа было доказано, что накопление свинца в организме детей существенно влияет на функциональное состояние центральной нервной системы и, соответственно, сказывается на их умственной деятельности, способности к обучению. Эти данные согласуются c заключением американских исследователей и экспертов ВОЗ о заметном снижении под влиянием свинца умственного развития детей, подвергшихся его воздействию даже в малых дозах.

В гигиенических, экспериментальных и клинических исследованиях по проблеме ртутной опасности, которые проводятся в Институте медицины труда АМНУ, особое внимание было уделено влиянию малых концентраций ртути и ее соединений на детей. Эти исследования показали, что здоровье детей, проживающих в зоне с повышенным содержанием ртути вблизи предприятий, выбрасывающих в воздух этот металл, характеризуется проявлениями микромеркуриализма — признаков хронического воздействия на организм малых концентраций ртути. Обнаружено относительно высокое содержание ее в атмосферном воздухе, почве, а также в помещениях школ. Наиболее высокие концентрации металла были выявлены в волосах и моче школьников младшего возраста. Примечательно, что уровень заболеваемости детей, которые проживали вблизи ртутного комбината, был выше, чем y детей в контрольной группе. На фоне характерных для действия малых концентраций ртути нейровегетативных сдвигов у них преобладали заболевания пищеварительного тракта и гепато-билиарной системы. Анализируя состояние здоровья обследованных от периода их рождения, педиатры констатировали, что в контрольной группе процент доношенных детей был более высоким, чем в той, которые проживали в загрязненных ртутью районах. Сравнивая антропометрические показатели физического развития в рамках разных возрастно-половых групп, удалось установить также, что масса тела девочек и рост мальчиков в обследованной группе оказались более низкими, чем в контрольной. Общая заболеваемость детей, проживающих на территории, загрязненной ртутью, и показатели так называемой болезненности были более высокими, что может свидетельствовать о нарушении иммунологической реактивности.

Наиболее опасны техногенные химические воздействия на контингенты населения, которые относятся к так называемым группам повышенного риска. Это, прежде всего, дети, беременные и кормящие женщины, пожилые люди, а также те, кто страдает хроническими заболеваниями.

Подобно тому, как препараты, предназначенные для лечения человека, в случае их неправильного применения могут стать ядами, так и химические соединения, применение которых в значительной мере определяет современный научно-технический прогресс, могут также оказаться ядами вследствие нарушения требований при их использовании. Следовательно, нет ядовитых веществ, а имеются ядовитые их количества. Низкая культура проведения работ с применением химических веществ, несоблюдение предельно допустимых концентраций в объектах внешней среды, игнорирование требуемых норм и правил, неправильное их хранение и транспортировка, дефицит индивидуальных средств защиты — все это на практике может привести к губительным последствиям. Сталкиваясь с новыми химическими соединениями, внедряемыми в производство, технику, повседневный быт, следует, как на аналитических весах, строго взвешивать и сопоставлять возможные пользу и вред, отдавая преимущество, конечно, во всех случаях именно пользе.