CC BY
64
УДК 546.3:574.24:612.6
АНТРОПОГЕННОЕ ВЛИЯНИЕ
МЕТАЛЛОПОЛЮТАНТОВ
НА РАЗВИТИЕ ДЕВОЧЕК И ДЕВУШЕК
© 2003 г. Т. Б. Лебедева, А. Н. Баранов
Северный государственный медицинский университет, г. Архангельск
В настоящее время установлено, что на формирование репродуктивной системы оказывают неблагоприятное влияние экологические факторы. Среди антропогенных экологических факторов особое значение приобретают металлополютанты. Загрязнение почв тяжелыми металлами промышленных городов с развитой сетью транспортных магистралей происходит в результате трех основных процессов эмиссии полю-тантов: нерегламентированного сброса твердых отходов производства; жидкого стока с растворенными и взвешенными токсическими соединениями и посредством атмосферной эмиссии. Второй и третий пути загрязнения экологически наиболее опасны [1, 8, 14].
В естественном виде металлы встречаются в природе, присутствуя в горных породах, почве, растениях и организмах животных. Они могут быть также связаны в молекулах органических или неорганических веществ, сорбированы на воздушной пыли. В специальной научной литературе существует термин «тяжелые металлы», обозначающий группу химических элементов с плотностью более 5 г/см3. Необходимыми для человеческого организма являются такие тяжелые металлы, как медь, цинк, молибден, кобальт, марганец, железо [1, 2, 20].
К наиболее токсичным тяжелым металлам относят ртуть, кадмий, свинец, таллий. Вместе с тем они считаются наиболее вероятными и опасными загрязнителями окружающей среды, так как широко используются в промышленности и на транспорте [2, 3, 8].
Известно, что ртуть оказывает нейротоксическое действие на головной мозг человека, и особенно на мозг плода и новорожденного. Основные источники ртути — это продукты горения ископаемого топлива, отходов, а также хлорщелочная промышленность и цветная металлургия.
Кадмий токсичен для большинства форм жизни. Поступает в организмы с водой, пищей, из воздуха; накапливаясь в растениях, грибах, организмах животных. Большие дозы кадмия приводят к повреждению почек и нарушают обмен кальция и витамина Д, вызывая декальцификацию скелета. Из организма кадмий выводится очень медленно, период его полураспада составляет десятки лет. Крупными источниками являются: продукты горения ископаемого топлива, отходов, а также производство красителей, металлических покрытий, батарей электрических элементов, электронная промышленность, химические удобрения [1, 3].
Большое внимание в настоящее время уделяется изучению путей проникновения свинца в организм человека и воздействия на него. Свинец накапливается в печени, почках, селезенке и скелете. Для выведения его из костного скелета потребуется до 20 лет. Свинец повреждает центральную нервную систему, желудочно-кишечный тракт, поражает эритроциты, вызывая анемию. Он способен проникать через плаценту,
Многие исследования, изучающие влияние загрязненных тяжелыми металлами почвы и воздуха на здоровье детей, показали, что общая заболеваемость в такой среде выше, чем в относительно чистых районах. Сравнительное изучение физического и полового развития школьниц г. Архангельска в зависимости от района места жительства выявило, что у девушек и девочек, проживающих на территориях, загрязненных солями тяжелых металлов, формируется тенденция к интерсексуальному типу телосложения, что проявляется увеличением ширины плеч, длины рук, уменьшением поперечных размеров таза. Развитие вторичных половых признаков сопровождается задержкой развития молочных желез, подмышечного оволосения и наступления менархе. Проживание девочек и девушек в районах, где определяется повышенное содержание тяжелых металлов в почве, следует относить к неблагоприятным факторам с возможным влиянием на физическое и половое развитие.
Ключевые слова: металлополютанты, репродуктивная система, экологические факторы, физическое и половое развитие.
повреждая развивающийся плод. Основной источник — этилированный бензин, горнодобывающая и металлургическая промышленность, боеприпасы и продукты горения мусора [1, 6, 9, 19, 20].
Если организм усваивает металла больше, чем способен выводить, то металл аккумулируется в органах. Накопление происходит в течение всей жизни организма и является основной причиной хронической токсичности. Известно, что металлы накапливаются в белковых тканях и костях, а не в жирах, как органические токсиканты [1, 20].
В отличие от природных биогеохимических систем, где влияние на человека ограниченного круга распространенных микроэлементов осуществляется через пищевую цепь, для городов, где широко распространены тяжелые металлы, характерен преимущественно ингаляционный путь поступления их в организм [3, 11].
Антропогенные процессы, определяющие экологию городов, сопровождаются комплексной полиэлемент-ной химизацией и металлизацией. Выбросы отходов, содержащих тяжелые металлы, в атмосферу приводят к формированию загрязненных потоков, которые выпадают на земную поверхность. Поверхностный сток с почв приводит к смыву загрязнений и включению их в водно-миграционную цепь. Почва, которая находится на пересечении всех транспортных путей миграции ксенобиотиков, — наиболее чуткий индикатор геохимической обстановки в регионе [3, 14].
Влияние антропогенных факторов на организм зависит не только от количества, но и от трансформации химических веществ в атмосферном воздухе под воздействием температуры, влажности, ультрафиолетового излучения, озона и других факторов [5, 16, 19].
Опасное воздействие тяжелых металлов из окружающей среды проявляется прежде всего на детях. Это связано с рядом физиологических особенностей детского организма: незрелостью ферментных систем, низкой величиной клубочковой фильтрации почек, повышенной проницаемостью кожи, слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта и дыхательных путей, гематоэнцефалического барьера, низкой кислотностью желудочного сока, незрелостью системного и местного иммунитета [5, 12, 19].
Загрязнение окружающей среды достигло к настоящему времени существенных, а в некоторых регионах страны и катастрофических размеров. Международный регистр содержит уже сотни потенциально токсических и экологически вредных веществ, оказывающих сенсибилизирующее, токсическое, раздражающее, иммунопатологическое, тератогенное и мутагенное действие [11, 13, 21].
Многие исследования, изучающие влияние загрязненных тяжелыми металлами почвы и воздуха на здоровье детей, показали, что общая заболеваемость в такой среде в 1,5—5,3 % выше, чем в относительно чистых районах. В структуре заболеваемости детей преобладают болезни органов дыхания, органов чувств, нервной системы, аллергические и инфекционные заболевания. Широко распространены заболевания
ЛОР-органов, эндокринные нарушения, болезни желудочно-кишечного тракта, кариес [7, 12, 19].
Проведенное Институтом экологических проблем Севера УРоРАН на территории Архангельской области исследование проб почвы на содержание тяжелых металлов установило загрязнение в различных концентрациях почв сельскохозяйственных, лесных угодий и населенных пунктов. Вместе с тем результаты анализа исследованных проб почвы свидетельствуют о том, что в основном содержание тяжелых металлов в указанных выше почвах не превышает ПДК. Установлено, что более сильному техногенному воздействию подвержена почва населенных пунктов, особенно в местах расположения промышленных и транспортных узлов [17].
Архангельская область относится к регионам с неудовлетворительным качеством питьевой воды, где 15 % проб не соответствуют гигиеническим нормам и микробиологическим показателям, до 10 % проб пищевых продуктов содержат токсические элементы, антибиотики, микотоксины, нитрозамины [6]. Город Архангельск также вошел в список 40 городов бывшего СССР с наибольшим уровнем загрязнения воздушного бассейна [4].
Основными источниками загрязнения в городе являются целлюлозно-бумажные комбинаты, лесопильно-деревообрабатывающие предприятия, гидролизный завод, предприятия теплоэнергетики и автотранспорта [18].
Ежегодно увеличиваются выбросы свинца и его неорганических соединений, метилмеркаптана, сероводорода, диоксида серы, оксида углерода и др. Количество выбросов загрязняющих веществ в Архангельске в 2000 году увеличилось более чем на 3,3 тыс. т по сравнению с 1999 [18].
На территории Архангельска отобрано 917 проб почв (0—5 см), по сети 200 х 200 м с некоторым сгущением в потенциально загрязненных участках. Все пробы проанализированы в аналитическом центре Института минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов (Москва) полуколичественным спектральным методом на 40 элементов.
Для Архангельска основными металлополютантами явились РЬ, Zn, А§, Ва, N1; подчиненными — Sc, Sn, Си, Со, W, Sr, Мо. Токсичными для города определены почвенные субстраты, включающие А§, РЬ, Си, N1, Sc, Сг, Со, Ва.
Городу Архангельску присущи 9 ассоциаций (типов) загрязнений почвы тяжелыми металлами и в соответствии с этим — 84 основных очага загрязнения почвенных субстратов по типам экогеохимических ассоциаций.
Нами проведено изучение физического и полового развития у 2 609 школьниц города Архангельска в возрасте 10—17 лет. В зависимости от наличия ме-таллополютантов в почве района проживания обследуемые были разделены на две группы: живущие в районе без загрязнения почвы — 727 (27,9 %) дево-чек-подростков (1 группа), и живущие в районе с
загрязнением почвы — 1 882 (72,1 %) девочки (2 группа).
При сравнительном изучении физического и полового развития девочек и девушек в зависимости от района места жительства выявлены некоторые их особенности. Так, масса тела у девочек и девушек в возрасте 10—11 и 14—16 лет, проживающих в районах с загрязнением почвы металлополютантами (2 группа), была больше, чем у их ровесниц в экологически благополучных условиях проживания (табл. 1). В данной группе максимальное увеличение массы тела школьниц соответствовало активному приросту длины тела в возрасте 10—14 лет, тогда как в 1-й группе обследованных увеличение массы тела происходило за счет двух скачков в 10—12 и 16—17 лет.
Таблица 1
Масса тела (кг) девочек и девушек в зависимости от района проживания (М±т)
Возраст, лет Средние значения Район без загрязнения почвы (1 группа) Район с загрязнением почвы (2 группа) Достовер- ность различий
2 3
с с с V
10 33,9±0,6 31,3±0,6 34,8±0,8
Р1-2<0,01
11 38,2±0,4 37,2±0,8 38,6±0,5 —
12 43,2±0,5 45,2±0,9 42,1±0,6 Р2-3<0,01
13 47,0±0,4 47,3±0,7 46,9±0,4 —
14 51,2±0,3 49,9±0,6 51,6±0,4 Р2-3<0,05
15 53,4±0,4 52,7±0,6 53,6±0,5 —
16 54,6±0,4 53,2±0,8 55,1±0,5 Р2-3<0,05
17 56,4±0,6 57,9±1,4 55,9±0,6 —
Динамика длины тела школьниц 10—17 лет, проживающих в различных районах, представлена в табл. 2. Девочки из экологически неблагополучных районов были выше сверстниц из 1-й группы на 5— 7 см в возрасте 10 лет (р < 0,001), а у 12 и 13-летних школьниц выявлено отставание в росте (р < 0,001). После 14 лет межгрупповых отличий длины тела у девочек и девушек не выявлено.
Таблица 2
Длина тела (см) девочек и девушек в зависимости от района проживания (М±т)
Возраст, лет Средние значения Район без загрязнения почвы (1 группа) Район с загрязнением почвы (2 группа) Достовер- ность различий
1 2 3
10 140,7+0,9 136,1±0,9 142,5±1,1 Р2-3<0,001 Р1-2<0,001
11 147,1+0,4 147,6±0,7 146,9±0,5 —
12 155,1+0,4 157,5±0,7 153,7±0,5 Р2-3<0,001 Р1-2<0,01 Р1-3<0,05
13 158,0+0,3 159,8±0,7 157,4±0,4 Р2-3<0,01 Р1-3<0,05
14 161,6+0,3 161,7±0,5 161,6±0,3 —
15 162,9+0,3 162,8±0,5 162,9±0,4 —
16 164,2+0,4 163,5±0,6 164,3±0,5 —
17 164,7+0,5 164,2±1,1 164,8±0,6 —
Окружность грудной клетки (ОГК) у девочек, проживающих в районах с загрязнением почвы, увеличивалась равномерно без выраженных скачков, но к окончанию полового развития данный показатель у них был меньше, чем у девушек из районов без загрязне-
ния почвы (табл. 3). Девочки 2-й группы (за исключением 11-летних) имели ОГК меньше, чем их ровесницы 1-й группы, значимые различия регистрировались в 12 и 13 лет (р < 0,001—0,05).
Таблица 3
Окружность грудной клетки (см) девочек и девушек в зависимости от района проживания (М±т)
Возраст, лет Средние значения Район без загрязнения почвы (1 группа) Район с загрязнением почвы (2 группа) Достовер- ность различий
2 3
10 64,2+0,5 64,5±0,8 64,1±0,7 —
11 66,1+0,3 64,9±0,4 66,6±0,3 Р2-3<0,01 Р1-3<0,05
12 69,0±0,3 70,7±0,5 68,1±0,4 Р2-3<0,001 Р1-3<0,01
13 71,5+0,2 72,2±0,3 71,3±0,2 Р2-3<0,05
14 73,5+0,2 73,2±0,3 73,6±0,2 —
15 75,9+0,2 76,3±0,4 75,8±0,2 —
16 77,4+0,2 77,6±0,3 77,3±0,3 —
17 77,7+0,2 78,4±0,5 77,5±0,3 —
Поперечные размеры таза у школьниц 2-й группы в большинстве случаев были больше по сравнению с размерами их ровесниц из 1-й группы (р < 0,001). К окончанию периода полового созревания у девушек обеих групп поперечные размеры таза приближались к величинам взрослой женщины. Прямые размеры не имели достоверных межгрупповых различий и не заканчивали своего развития к 17 годам.
У девочек из районов с загрязнением почвы метал-лополютантами чаще регистрировалось отставание в развитии молочных желез соответственно возрасту. Вместе с тем начальные стадии пубархе и аксилярхе у девочек этой группы регистрировались начиная с 10 лет, что на год раньше, чем у девочек, проживающих в районах без загрязнения почвы.
В возрасте 10 лет в обеих группах девочек менархе отсутствовали. Достоверные отличия установления менархе выявлены только в 11 лет, когда девушки, проживающие в экологически неблагополучных районах, уже имели 1 и 2 стадии формирования менструального цикла (р < 0,05).
Таким образом, у девушек и девочек, проживающих на территориях, загрязненных солями тяжелых металлов, формируется тенденция к интерсексуальному типу телосложения, что проявляется увеличением ширины плеч, длины рук, уменьшением поперечных размеров таза. Развитие вторичных половых признаков сопровождается задержкой развития молочных желез, подмышечного оволосения и наступления менархе. Проживание девочек и девушек в районах, где определяется повышенное содержание тяжелых металлов в почве, следует относить к неблагоприятным факторам с возможным влиянием на физическое и половое развитие.
Регистрация загрязнения почв тяжелыми металлами в г. Архангельске свидетельствует о необходимости проведения лабораторного мониторинга проб почвы в местах транспортных узлов и промышленных предприятий, являющихся основными источниками загрязнения окружающей среды металлополютантами.
Список литературы
1. Авцин А. П., Жаворонков А. А., Рим М. А., Строч-кова Л. С. Микроэлементозы человека. — М.: Медицина, 1991. — 496 с.
2. Агаджанян Н. А. Экология и здоровье человека // Вестник новых медицинских технологий. — 1996. — Т. 3, № 2. — С. 52—56.
3. Бабенко О. В., Агапов В. И., Авхименко М. М. Экстремальное химическое воздействие соединениями тяжелых металлов: первыми страдают дети // Медицинская помощь. — 2000. — № 6. — С. 35—39.
4. Борисов Б. М., Примаков В. И., Мартирова Т. А. Экологические подходы в оценке состояния здоровья подростков // Военно-медицинский журнал. — 1996. — № 2. — С. 51—55.
5. Вельтищев Ю. Е. Экологически детерминированная патология детского возраста // Российский вестник пери-натологии и педиатрии. — 1996. — № 2. — С. 5—12.
6. Герасименко Т. И., Домнин С. Г., Рослый О. Ф., Федорук А. А. Оценка комбинированного действия бинарных смесей свинец—медь и свинец—цинк // Медицина труда и промышленная экология. — 2000.— № 8. — С. 36—39.
7. Демин В. Ф., Ключников С. О., Покидкина Г. Н. Значение неблагоприятных экологических факторов в формировании детской патологии // Педиатрия. — 1995.— № 3. — С. 98—102.
8. Длин В. В., Османов И. М. Роль тяжелых металлов в формировании заболеваний у детей // Российский медицинский журнал. — 1997. — № 6. — С. 48—51.
9. Дубровский В. А. и др. Влияние некоторых загрязнений атмосферного воздуха на заболеваемость органов дыхания детей // Здравоохранение Российской Федерации. — 1996. — № 3. — С. 35—38.
10. Кучма В. Р., Минибаев Т. Ш., Башкирова М. А. и др. Динамические наблюдения за состоянием здоровья детей в городе с развитой химической промышленностью // Гигиена и санитария. — 1994. — № 2. — С. 37—40.
11. Машаева Л. Л. Экологические факторы и беременность // Вестник акушера-гинеколога. — 1994. — № 4. — С. 3—9.
12. Нарзулаев С. Б., Филиппов Г. П., Савченков М. Ф., Рихванов Л. П. Связь загрязнения почв тяжелыми металлами и здоровья детей Томска // Гигиена и санитария. — 1995.— № 4. — С. 16—19.
13. Онищенко Г. Г. О санитарно-эпидемиологической обстановке в России // Там же. — 1997. — № 6. — С. 4—10.
14. Петров Е. Ю., Зорин А. Д., Минеев Б. А. и др. Анализ причин загрязнения тяжелыми металлами атмос-
ферного воздуха г. Костово Нижегородской области // Там же. — 1999. — № 5. — С. 12—15.
15. Рослый О. Ф., Домнин С. Г., Герасименко Т. И., Федорук А. А. Особенности комбинированного действия свинца, меди и цинка // Медицина труда и промышленная экология. — 2000. — № 10. — С. 28—30.
16. Сидоренко Г. И., Новиков С. М. Экология человека и гигиена окружающей среды на пороге XXI века // Гигиена и санитария. — 1999. — № 5. — С. 3—6.
17. Соколова Л. А. Здоровье населения Европейского Севера России на рубеже XXI века. — Архангельск: Издат. центр СГМУ, 2002. — С. 75—77.
18. Состояние и охрана окружающей среды Архангельской области в 2000 году: Доклад. — 2001. — 195 с.
19. Филатов Н. Н., Аксенова О. И., Волкова И. Ф. и др. Роль отдельных факторов среды обитания в изменении здоровья детского и подросткового населения Москвы // Здравоохранение Российской Федерации. — 1998. — № 5. — С. 27—29.
20. Aggett P. J. Physiology and metabolism of essential trace elements: An out line // Clin. Endocr. Metab. — 1985. — Vol. 14, N 3. — P. 513—543.
21. Immunotoxicology / Ed Derlin A. — New York, 1987.
ANTHROPOGENIC IMPACT OF METAL POLLUTANTS T. B. Lebedeva, A. N. Baranov
Northern State Medical University, Arkhangelsk
Many studies of impacts of soil and air polluted by heavy metals on children’s health showed that general morbidity in such environment is higher than in relatively clean areas. The comparative study of physical and sexual development of schoolgirls of Arkhangelsk depending on the district of residence has revealed that in girls living on the territories polluted by heavy metals’ salts the tendency is formed of intersexual type of build what is shown in the increase in shoulder breadth, arm length, the decrease in transverse pelvis size. The development of secondary sexual characters is accompanied by the arrest in development of mammary glands, axillary pilosis and menarche beginning. Living of girls in areas where high contents of heavy metals in soil is identified should be regarded as an unfavorable factor with possible impact on physical and sexual development.
Key words: metal pollutants, reproductive system, ecological factors, physical and sexual development.
