Как факторы дезинтеграции окружающей среды

Среда обитания человека всё более ухудшается. Непрерывно усиливающееся загрязнение биосферы пестицидами, тяжёлыми металлами, нитратами и прочими токсическими и поверхностно-активными веществами (ПАВ), резкое расширение видов условно-патогенной микрофлоры, в том числе сапрофитной, делает всё менее выполнимой задачу массового обеспечения населения нетоксичными продуктами питания и питьевой водой. Содержащиеся в овощах, фруктах, злаках остатки пестицидов и их метаболиты − одна из важнейших причин увеличения онкологических болезней.

Ежегодно в мире на сельскохозяйственные поля поступает 50 млн. тонн нитратов. Растёт их содержание в овощах.

Среди многочисленных ядов, производимых человеком, одно из ведущих мест занимают пестициды. В мире отмечается устойчивое увеличение роста производства и потребления пестицидов, которые особенно широко используются в сельском хозяйстве в качестве инсектицидов, гербицидов (препараты для борьбы с сорняками), фунгицидов (противогрибковые средства), нематоцидов (антигельминтные средства), регуляторов роста и т.п. В мире только с 1982 по 1991 гг. было произведено и продано потребителям около 50 млн. тонн пестицидов. Пестицидами загрязнены суша, моря, океаны, куда они поступают с речными и поверхностными стоками и атмосферными осадками. Наряду с нефтепродуктами, детергентами, тяжёлыми металлами они являются основными загрязнителями морских и океанических водоёмов.

Около 50 тыс. пестицидных препаратов, относящихся к 600 группам химических соединений, используется сейчас в сельском хозяйстве. В 1989 г. из 360 разрешённых к применению пестицидных препаратов, содержащихся в овощах и фруктах, 70 были классифицированы как потенциальные канцерогены. Исследования показали, что и другие агрохимикаты являются вредными для здоровья человека, в связи с чем были введены ограничения на их использование. Однако проверить влияние пестицидов на все функциональные системы разных населяющих Землю видов и тем более их комплексное влияние практически невозможно. Токсическое действие могут оказывать также продукты распада пестицидов. По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), пестициды ежегодно являются причиной отравления миллионов человек.

Будучи биологически активными веществами, пестициды или продукты их метаболизма могут в определённых условиях оказывать на организм человека и животных выраженный токсический эффект, несмотря на использование их в допустимых концентрациях. Таковыми могут быть:

− высокая температура воздуха при его повышенной влажности;

− одновременное воздействие других антропогенных факторов, например, тяжёлых металлов и других химических загрязнителей внешней среды, электромагнитных полей, радиации, шума, эмоциональных стрессов и так далее;

− способность ряда пестицидов кумулировать (накапливаться) в окружающей среде, в том числе в растениях, организме животных и человека; отмечено накопление пестицидов и их метаболитов при передаче по восходящим пищевым цепочкам, например, вода – зоопланктон – рыба – чайки или морские млекопитающие.

Многочисленные случаи тяжёлых отравлений на сельскохозяйственных полях после их обработки пестицидами в допустимых концентрациях позволили предположить, что возможной причиной этого были утренние туманы. На поверхности капель тумана концентрация пестицидов может возрасти в сотни-тысячи, а например, гептахлора − в сотни тысяч раз. Чем выше температура почвы и больше разница с температурой воздуха, тем интенсивнее пестициды из неё испаряются, тем меньше размер капель тумана и, следовательно, выше в нём концентрация пестицидов, а также во влажном воздухе после “освежающего” дождя.

Аналогичные явления возможны и для токсических продуктов промышленных предприятий и транспорта. Таким образом, туманы и “освежающие” дожди в крупных промышленных центрах − городах с развитой химической, металлургической, фармацевтической, рудодобывающей и прочей промышленностью, а также насыщенных автомобильным транспортом могут таить в себе серьёзную опасность для здоровья человека. Это, в первую очередь, относится к городам, расположенным в тропиках, субтропиках, особенно в низинах, котловинах, образованных окружающими возвышенностями или горами.

Многочисленными исследованиями тысячекратно доказаны разнообразные патогенные эффекты пестицидов и их метаболитов на здоровье человека и экспериментальных животных.

Комплексное воздействие разнообразных антропогенных факторов повсеместно оказывает отрицательное действие на здоровье человека. Степень и особенности поражения органов и систем человека зависят от длительности действия патогенных факторов, состава их комплексов, генетики человека, особенностей его питания, бытовых аллергенов (домашняя пыль, микроклещи и др.), бактериального и микологического (грибкового) загрязнения жилых и рабочих помещений, магазинов, больниц и т. д., состава строительных материалов (бетона, кирпича и др.). Последние могут содержать радиоактивные вещества (радон, торон) и химические добавки – промышленные отходы. При этом страдает неспецифическая резистентность и иммунная система человека.

В связи с повсеместной химизацией промышленности, транспорта, сельского хозяйства и сферы быта всё большее внимание стала привлекать проблема токсических воздействий так называемой “малой интенсивности”. Применительно к современным условиям понятие “низкие концентрации” относят в том числе и к граничащим с предельно допустимыми. Воздействуя на организм человека или животного длительно и, как правило, в комплексе с другими химическими соединениями, они способны вызывать разнообразные патогенные эффекты. В частности, длительное воздействие на человека “низких концентраций” свинца, ртути, марганца и ряда других металлов можно рассматривать как стрессовое, вызывающее напряжение адаптационных процессов, а в последующем их истощение и срыв.

Антропогенные факторы окружающей среды малой интенсивности при длительном воздействии могут быть факторами преждевременного старения и, снижая иммунитет, способствовать росту опухолей при воздействии канцерогенных химических веществ. Одним из наиболее распространенных мутагенов и канцерогенов является бензапирен.

Большую опасность для здоровья биосферы Земли и человека представляют металлы ртуть, кадмий, медь, цинк, никель, хром, свинец и др. В больших количествах они попадают в почву и воды с неочищенными или плохо очищенными промышленными стоками. Лишь 0, 5% от их количества будет использовано растениями через 20 лет постоянной сельскохозяйственной обработки таких почв. Накапливаясь в возделываемых культурах, они передаются по пищевым цепочкам животным и человеку.

Никель, медь, кадмий, свинец, метилртуть, марганец и многие другие металлы как самостоятельно (в больших дозах), так и в комплексе с другими ксенобиотиками оказывают эмбриотоксический и тератогенный эффекты. Это является одной из причин спонтанных абортов, наследственных болезней новорождённых, патологии у взрослых. Вызванный этими металлами дополнительный груз мутаций оказывает крайне неблагоприятное влияние на генофонд человека.

Алкогольные напитки (этанол), избыток витамина А, ацетилсалициловая кислота усиливают тератогенное и эмбриотоксическое действие ксенобиотиков.

Тяжёлые металлы оказывают и ряд других отрицательных эффектов на здоровье человека и животных.

Следствием длительного отравления свинцом (требуется 10 лет, чтобы количество накопленного в костях свинца уменьшилось наполовину) является повышенная частота заболеваний нервной системы, снижение интеллекта, нарушение дыхательной функции крови, атрофия слизистой оболочки тонкой кишки, импотенция и др. Установлена прямая зависимость между уровнем свинца и кадмия в волосах школьников и степенью снижения их умственного развития. До 90% от общего количества свинца в окружающей среде – это продукт сгорания бензина с антидетонационной присадкой тетраэтиленсвинца (этилированный бензин). Соединения свинца поступают в организм человека и животных через кожу и слизистые оболочки, через дыхательные пути и пищеварительный тракт. Дети более чувствительны к свинцу, чем взрослые.

Высокую степень опасности для биосферы и здоровья человека представляет ртуть. Особенно токсичны органические соединения ртути: метилртуть, этилртуть. Почвенные микроорганизмы способны метилировать ртуть. В продуктах морей и рек (рыбе, раках, крабах, моллюсках, креветках и др.) вследствие способности водных животных накапливать метилртуть её содержание может намного превышать допустимые нормы. Ещё более высокие концентрации метилртути могут скапливаться в тканях морских животных, питающихся рыбой. В 1989 году в Балтийском море погибли 17 тыс. тюленей, в тканях которых обнаружены чрезвычайно высокие концентрации метилртути. Их гибель наступила от вирусных заболеваний на фоне сниженного иммунитета, что стало следствием отравления ртутью.

Метилртуть явилась причиной “болезни Минамата”, развившейся в 1956 году у членов семей рыбаков г. Минамата (о. Кюсю). Следует заметить, что концентрация ртути в воде залива Минамата была до 30 тысяч раз выше, чем в открытом океане. В рыбе, выловленной в заливе и вызвавшей отравление, метилрутути было в сотни раз больше, чем в воде. Заболевание было зарегистрировано у 130 человек. Клиника болезни напоминала церебральный паралич. Отмечались расстройства речи, нарушения походки, понижение слуха и зрения. У новорождённых заболевание проявлялось спастическим параличом, слепотой, уродствами, сопровождалось умственным недоразвитием.

Второй случай массового заболевания болезнью Минамата произошёл также в Японии в районе реки Агано (префектура Ниигата) в 1964-1965 гг. Заболело 180 человек. Из них 52 умерли. Причиной явилось загрязнение реки промышленными отходами, содержащими алкилртутные соединения. Эта болезнь зарегистрирована и в ряде других стран Азии, а также в Африке. Ртуть, помимо нейро-, эмбриотоксического и тератогенного действия, оказывает также канцерогенный, кардио-, гепатотоксический и иммунодепрессирующий эффекты.

Выраженным нейротоксическим действием обладает кадмий. Этот металл попадает в окружающую среду при промышленной переработке сырья, сгорании некоторых видов топлива, сжигании городских отходов и т. д. Кадмий может накапливаться в организме человека с пищей, при вдыхании пыли. Впервые отравление кадмием было отмечено в Японии в 1956 году, когда сточные воды, содержащие этот металл, попали на рисовые поля. Употребление в пищу отравленного кадмием риса вызвало тяжёлое заболевание, сопровождавшееся нервными расстройствами, размягчением костей, поражением почек. Зарегистрированы случаи смерти.

Алюминий в дозах 5 мг/л или выше, длительно поступающий в организм детей, например, с питьевой водой, снижает интеллект, способствует возникновению анемий, цистита, дерматозов и других болезней.

Никель в концентрациях, в 10 и более раз превышающих ПДК, вызывает нарушения липидного и электролитного обменов, изменения биохимического состава соединительной ткани аорты, свидетельствующие об ускоренном формировании атероматоза (склеротических бляшек).

Отравление хромом сопровождается аллергией с поражением сердечно-сосудистой системы, печени, почек; повышается вероятность онкологических заболеваний.

Мутагенными, аллергенными и нейрогенными свойствами обладают соединения меди.

Высокотоксичными свойствами обладают фосфорорганические (ФОС) и хлорорганические (ХОС) соединения, а также полихлорированные дифенилы (ПХД) и дибензодиоксиды. ФОС и ХОС обладают выраженным иммунодепрессивным, эмбриотоксическим, тератогенным и канцерогенным эффектами. Поступившие с пищей липотропные (растворимые в жирах) ксенобиотики – ХОС, ПХД – накапливаются во всех тканях организма, в том числе в печени, головном мозге и др., но основной тканью-депо является жир. Патогенный эффект ХОС может проявляться в случаях стрессов, в том числе при беременности. В крови мёртворождённых детей содержание ХОС было выше, чем у живорождённых [100, 96]. Выделяясь с грудным молоком, ХОС и ПХД могут оказывать существенное влияние на здоровье новорождённого, а высокие концентрации их в организме матери могут создаваться в связи со способностью ХОС и ПХД накапливаться по трофическим цепочкам [88, 44, 49].

Наиболее значительное накопление ксенобиотиков, в том числе ХОС и ПХД, наблюдается в трофических цепочках водных экосистем. Например, коэффициент накопления ДДТ и его метаболитов в цепочке: вода оз. Байкал – зоопланктон равен 1400, а в цепочке: вода – зоопланктон – рыба – жир тюленя – приблизительно 1000000 [23].

В бассейне Великих озёр (США, Канада), являющихся классическим примером загрязнения водоёмов, концентрация ПХД в радужной корюшке в 500 раз больше, чем в фитопланктоне, а в яйцах чайки – в 50000 раз. Накопление токсических веществ (ПХД, ДДТ, ртути, гексахлорбензола и др.) в хищных рыбах (щуке, форели) привело к возникновению у них многочисленных болезней, в том числе опухолей, и гибели рыбы. В молоке женщин, проживающих вблизи оз. Онтарио, зарегистрировано наибольшее для Канады содержание ПХД. Младенец, весящий 4 кг и выпивающий ежедневно 600 мл молока матери, получает на каждый килограмм массы тела 6, 75 мг ПХД, что в 6 раз превышает ежедневную безопасную дозу ПХД, установленную Управлением по продуктам питания и медицинским препаратам США. Недостаточный вес новорождённых, укороченный период внутриутробного развития коррелировали с употреблением матерью отравленной рыбы [78].

Описаны случаи тяжёлых массовых отравлений человека и животных ПХД, полибромированными дифенилами (ПБД), полихлорированными дибензофуранами (ПХДФ), полихлорированными четвертичными фенилами (ПХЧФ), полихлорированными дибензодиоксинами (диоксины). Это массовые отравления рисовым маслом, содержащим высокие концентрации ПХД, ПХДФ и ПХЧФ в Японии (1968-1982 гг.) – болезнь Юшо, на Тайване (1979-1983 гг.) – болезнь Ю-Ченг, отравления ПБД людей и животных в штате Мичиган (1973 г.), когда погибло 32 тыс. голов крупного рогатого скота и 1, 6 млн. цыплят, наблюдались острые отравления людей. Подобные явления наблюдались при аварийных выбросах диоксина в Севезо (Северная Италия), Уфе и т. д.

Все эти химические токсиканты относятся к разряду стойких загрязнителей окружающей среды и могут накапливаться по пищевым цепочкам: растительность – травоядные животные – плотоядные животные – человек; вода – зоопланктон – рыба – рыбоядные птицы и млекопитающие, человек. Они оказывают разнообразные отрицательные эффекты на здоровье с эмбриотоксическим, тератогенным, канцерогенным, нейро- и гепатотоксическим, иммуносупрессирующим и психотропным действием. У детей грудного возраста, родители которых подвергались воздействию ПХД, ПХДФ и ПХЧФ через использование в пищу содержащего эти вещества рисового масла, развивалась умственная недостаточность [49, 44]. Особо следует подчеркнуть стойкость иммунодепрессирующего эффекта этих токсикантов.

Отрицательное влияние на человека и животных могут оказывать электромагнитные поля сверхвысокой (СВЧ), высокой (ВЧ) и промышленной частот (ПЧ) [45]. Экспериментально установлено, что молодые животные обладают большей чувствительностью к электромагнитным полям, чем половозрелые. Отмечено снижение работоспособности, усиление функции щитовидной железы, угнетение углеводного обмена. Микроволновое облучение при длительном прерывистом воздействии вызывает угнетение высшей нервной деятельности, факторов неспецифической защиты, способствует развитию аутоиммунных заболеваний [38, 64].

Возрастание за последние десятилетия биологических (бактериальных, вирусных, паразитарных) и токсических загрязнений хозяйственно-питьевых водоисточников и рекреационных водных объектов способствовало существенному повышению заболеваемости (инфекционной, паразитарной, онкологической и др.), развитию врождённых дефектов умственного и физического развития. Это отразилось на уровне демографических показателей во многих странах мира, в том числе на детской смертности. По данным ВОЗ, свыше 500 млн. человек в мире ежегодно болеют от потребления загрязнённой или инфицированной воды.

В связи с изложенным проблема восстановления природной среды, очистка её от токсичных веществ и прекращение поступления новых токсикантов является важнейшей общепланетарной задачей. Как писал Н.Ф.Реймерс: “Биосфера серьёзно больна… Бездумная техника сминает природу, кромсает биосферу, давит человечество, травит Землю. Этот путь окончен… В обращении с планетой, с самим человеком нужны глубокие знания и мудрая осторожность. Они – символ экологии. Природа требует воспроизводства” [76].