CC BY
22
АРИДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ, 2017, том 23, № 2 (71), с. 68-71
——— ОТРАСЛЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОСВОЕНИЯ ЗАСУШЛИВЫХ ЗЕМЕЛЬ =====
УДК 631.416.9:616 (47067)
ВЛИЯНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ ПОЧВ И ВОДОИСТОЧНИКОВ НА ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ РАВНИННОЙ ЗОНЫ ДАГЕСТАНА
© 2017 г. Ш.К. Салихов*, М.А. Яхияев**, С.А. Абусуев**, М.М. Исаханова**
* Прикаспийский институт биологических ресурсов ДНЦ РАН Россия, 367000, Махачкала, ул. М. Гаджиева, д. 45. E-mail: [email protected] **Дагестанский государственный медицинский университет Россия, 367000, Махачкала, пл. Ленина, д. 1. E-mail: [email protected]
Поступила 03.04.2016
Территория равнинной зоны Дагестана имеет важное значение в качестве источника производства продовольственных, сырьевых и кормовых ресурсов. Здесь сосредоточены основные промышленные предприятия, и проживает около 70% населения республики. Учитывая корреляцию между химическим составом компонентов окружающей среды и распространением заболеваний человека, принята попытка установить связь концентрации микроэлементов (Zn, Co, Cu, Mn) в почвах и водоисточниках (речных и артезианских) региона с распространенностью известных болезней человека. Ключевые слова: почвы Дагестана, питьевые водоисточники, микроэлементов, здоровье населения.
Современные процессы аридизации земель и опустынивания приводят к деградации почвенного и растительного покрова, дефляции земель, с потерей разнообразия почвенного и растительного покрова (Залибеков, 2011). В последние десятилетия на территории равнинной зоны наблюдается постепенное снижение продуктивности земель. Эти процессы обусловлены общей деградацией наземных экосистем, истощением биологических ресурсов и пересыщением среды химикатами, которые вызывают дисбаланс химических элементов и накоплению токсинов в компонентах биосферы.
Дисбаланс биофильных элементов в почвах и водоисточниках пресных приводит к ухудшению качества продукции, и вследствие внедрения и миграции элементов по пищевой цепи:
почва - вода - пищевые продукты растительного и животного происхождения-человек с возникновением эндемических заболеваний населения (Агаджанян и др., 2001).
Актуальность исследований концентрации микроэлементов в почвах и пресных водоисточниках равнинной зоны обусловлена тем, что здесь встречаются заболевания среди людей, обусловленные геохимическими факторами.
Целью настоящей работы является изучение эколого-биогеохимической роли концентрации в почвах Zn, Cu, Co, Mn в появлении некоторых болезней среди населения данного региона. Проведено изучение концентрации этих элементов в почвах и пресных природных водах региона, и ее связи с распространением эндокринных и неврологических заболеваний человека с разработкой научных основ планирования профилактических мероприятий.
Материалы и методы
Для выявления связи концентрации Zn, Co, Cu, Mn в компонентах биосферы с патологиями среди людей исследованы почвы и пресные водоисточники (речные и артезианские) в административных районах Дагестана. Камеральную обработку проб почв и вод, с определением их химического состава проводили на аналитической базе лаборатории биогеохимии Прикаспийского института биологических ресурсов ДНЦ РАН. Определение содержания элементов в исследуемых объектах проводилось методом атомно-абсорбционной спектроскопии на ААС ЭТА «Hitachi 170-70» (Крысанова и др., 2005). Коэффициент корреляции рассчитан сравнением 2 выборок - количество
САЛИХОВ, ЯХИЯЕВ, АБУСУЕВ, ИСАХАНОВА
заболевших на 1000 человек и концентрация иона металла в почвах или водах, с использованием функции по программе Microsoft Excel.
При выполнении поставленной задачи использованы данные Республиканского медицинского информационно-аналитического центра Министерства здравоохранения РД отражающие объективное количество больных по учитываемым патологиям.
Результаты и их обсуждение
На территории равнинной зоны Дагестана преобладают низкоплодородные почвы, где общий запас нейтральных токсичных солей в слое 0-100 см составляет 12.5 т/га, из которых нисходящими токами растворов вымывается за год 1.9 т/га или 6.5%. Восходящими токами в засушливый период подтягивается меньшее количество солей, где коэффициент миграционной динамики К<1 составляет в лугово-каштановых солончаковых почвах. В болотных почвах мигрирует 30-35 т/га (12%). Солончаках мигрирует до 12% запасов солей (Залибеков, 2010). Эти параметры приводят к дисбалансу концентрации и подвижности микроэлементов в почвах и водах, обуславливая недостаток или избыток микроэлементов в почве, в кормах и продуктах питания. В последствии дисбаланс в содержании микроэлементов отмечается в организмах животных и человека. Это способствует изменению синтеза биологически активных веществ, нарушению процесса промежуточного обмена веществ и возникновению различных неинфекционных заболеваний человека выявленных на исследуемой территории (Яхияев и др., 2009, 2011; Салихов и др., 2008, 2014; Markesbery 1995).
Концентрация биофильных элементов в почвах равнинной зоны Дагестана имеет широкий интервал: цинка - от 0.47 до 2.4; меди - от 0.10 до 1.61; марганца - от 20 до 247; кобальта - от 0.18 до 1.24, почвы (табл. 1). Анализ данных, по содержанию исследуемых элементов, указывает на то, что их средняя концентрация в почвах районов ниже кларка по А.П. Виноградову (1957): цинка - 2.5-8; меди - 1.6-3; кобальта - 1.2-4 раза, а концентрация марганца в 1.5-4.5 раза превышают кларк. В исследованных почвах наблюдается недостаток цинка, кобальта, меди и избыток марганца.
Таблица 1. Содержание катионов металлов в почвах каштанового типа (мг/кг) и питьевых водоисточниках (мг/л) административных районов равнинной зоны Дагестана.
Район Гумус, % рН Содержание элементов в компонентах биосферы
Zn Cu Mn Со
Кизилюртовский 3.87 8.6 1.83±0.10* 0.91±0.03 119.0±0.9 0.83±0.03
Хасавюртовский 3.39 8.1 1.72±0.30 0.71±0.01 167.0±1.0 0.71±0.02
Бабаюртовский 3.42 8.4 1.68±0.10 10.90±0.21 0.65±0.02 1.2±0.2 181.0±1.2 16.33±1.11 0.67±0.03 1.16±0.40
Кизлярский 2.76 8.3 1.97±0.20 14.63±0.41 0.73±0.01 1.4±0.6 155.1±1.1 14.67±0.70 0.48±0.01 2.76±0.21
Тарумовский 2.47 8.3 1.48±0.32 13.67±0.20 0.45±0.01 1.5±0.3 156.1±1.3 14.63±0.32 0.33±0.01 3.14±0.41
Ногайский 2.15 8.2 0.64±0.32 13.04±0.40 0.57±0.02 1.7±0.4 63±1.1 13.97±0.31 0.23±0.02 3.13±0.19
Кларк по Виноградову А.П. 5 1.5 40 1
Примечание к таблице 1. * - содержание катионов: в числителе - в почвах, в знаменателе - в природных водах.
В результате отмечаются различные уровни и критерии оценки экологического состояния почв, в зависимости от концентрации рассматриваемых элементов (Александрова и др., 2001). Согласно опубликованным данным исследованные почвы низко обеспеченны Си и Со, на уровне нижней границы средней обеспеченности - Zn, а Mn характеризуются на уровне высокой обеспеченности.
Анализ уровня содержания микроэлементов, оказывающие влияние на физиологическое состояние человека и биохимических процессов, протекающих в его организме дал возможность
ВЛИЯНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ ПОЧВ И ВОДОИСТОЧНИКОВ НА ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ
определить связь концентрации изучаемых элементов в почвах с распространенностью заболеваний населения.
Рассматривается связь некоторых эндокринных (сахарный диабет, эндемический зоб) и неврологических (общее нарушение мозгового кровообращения, хроническая форма сосудистого заболевания мозга) заболеваний населения с экологической ролью 2п, Со, Си, Мп в почвах и пресных природных водах. При сравнении показателей - средней концентрации микроэлементов в почвах, питьевых водах и количества больных патологиями, обнаружена закономерная связь болезней эндокринологии и неврологии с концентрацией рассматриваемых микроэлементов (табл. 2). Выявлена следующая закономерность: чем ниже в почвах, относительно кларка по А.П. Виноградову (1957) цинка, меди, кобальта, тем больше марганца и заболевших изучаемыми патологиями.
Таблица 2. Распространение неинфекционных болезней населения равнинной зоны Дагестана на 1000 человек населения.
Количество больных
Район исследований эндокринология неврология
1 2 3 4 5
Кизилюртовский 5.0 35.5 7.8 0.9 1.0
Хасавюртовский 5.8 38.7 24.4 2.9 1.9
Бабаюртовский 16.9 57.0 31.7 4.1 4.2
Кизлярский 3.6 15.3 9.8 2.6 0.4
Тарумовский 6.1 78.5 6.3 1.9 3.1
Ногайский 12.4 26.0 10.8 1.6 1.0
Коэффициенты корреляции между патологией и концентрацией элементов
2п -0.47* + 0.01 +0.16 +0.28 +0.04
-0.96 -0.38 -0.90 -0.69 -0.78
Со -0.13 -0.06 +0.42 +0.16 +0.09
-0.69 -0.17 -0.98 -0.98 -0.66
Си -0.31 -0.57 +0.04 -0.20 -0.46
-0.27 -0.25 -0.75 -0.95 -0.60
Мп -0.06 +0.43 +0.54 -0.46 +0.57
+0.56 +0.37 +0.90 +0.97 +0.77
Примечание к таблице 2. * - корреляционная зависимость: в числителе - в почвах, в знаменателе - в природных водах; 1 - сахарный диабет, 2 - эндемический зоб, 3 - заболевания периферической нервной системы, 4 - общее нарушение мозгового кровообращения, 5 - хроническая форма сосудистого заболевания мозга.
Заболеваемость населения сахарным диабетом зависела от содержания в продуктах питания, выращенных из биомассы культурных растений на каштановых почвах: свинца (средней силы коэффициента корреляции г=+0.48), цинка (г=-0.47), меди (слабой силы г=-0.31). Чем меньше цинка и меди в продуктах выращенных на каштановых почвах, тем больше количество больных в зоне. Содержание кобальта и марганца не оказало существенного влияния на патологию диабета. В природных питьевых водах существенное значение имели концентрация цинка (г=-0.96), кобальта (г=-0.69), марганца (г=-0.56) высокой силы. Установлено, что чем меньше концентрация цинка и кобальта при максимуме марганца в питьевых водах, тем больше больных. Количество заболевших эндемическим зобом зависело от концентрации в почвах меди средней силы коэффициента корреляции (г=-0.57), марганца (г=+0.43). Заболевания периферической нервной системы были связаны с концентрацией кобальта (г=+0.42), марганца (г=+0.54), свинца (г=+0.58) - в почвах: цинка (г=-0.90), кобальта (г=-0.98), меди (г=-0.75), марганца (г=-0.90) средней и высокой силы коэффициента корреляции - в питьевых водах. На общее нарушение мозгового кровообращения оказывают влияние пищевые продукты, выращенные на почвах при содержании марганца средней силы коэффициента корреляции (г=-0.46) свинца. Хронической формой сосудистого заболевания мозга страдало население проживающие в условиях содержания в продуктах питания марганца (г=+0.57), при незначительной величине меди (г=-0.46).
САЛИХОВ, ЯХИЯЕВ, АБУСУЕВ, ИСАХАНОВА
Установленные показатели коэффициентов корреляции концентрации микроэлементов в почвах и природных водах с изученными патологиями по цинку, меди, кобальту оказались отрицательными, а по марганцу положительными. Можно полагать (Джамбулатов и др., 2011), что на подвижность и поглощение микроэлементов из почвы, влияет так же соотношение в ней разных элементов.
Заключение
Обнаружена связь некоторых заболеваний эндокринологии и неврологии с концентрацией Zn, Cu, Mn, Co в природных водах, почвах и продукции выращенной в равнинной зоне Дагестана. Отмечается увеличение числа больных патологиями при превышении концентрации Mn и уменьшении Zn, Cu, Co в исследованных объектах.
При нарастающихся масштабах загрязнения биосферы, приводящего к нарушению баланса микроэлементов, тяжелых металлов в окружающей среде, и последующий дисбаланс их в организмах растений, животных и человека, способствуют увеличению количества индивидуумов подверженных патологиям. Для улучшения здоровья населения, необходимо устранение влияния этих факторов и восстановление баланса микроэлементов в организме человека. Оптимизация соотношения микроэлементов, представляется в качестве одного из факторов улучшения экологии окружающей среды и повышения качества продуктов питания. Рекомендуется разработать новые технологии использования земель и размещения сельскохозяйственных культур с учетом микроэлементного состава отдельных типов почв и организацией природоохранных, оздоровительных и профилактических мероприятий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Агаджанян Н.А., Скальный А.В. 2001. Химические элементы в среде обитания и экологический портрет
человека. М.: Изд-во КМК. 83 с. Александрова Э.А. 2001. Тяжелые металлы в почвах и растениях и их аналитический контроль / Ред.
Э.А. Александрова, Н.Г. Гайдукова, Н.А. Кощеленко. Краснодар: КГАУ. 167 с. Виноградов А.П. 1957. Геохимия редких рассеянных химических элементов в почвах. М.: Изд-во АН СССР. 238 с.
Джамбулатов З.М., Гиреев Г.И., Луганова С.Г., Яхияев М.А., Салихов Ш.К. 2011. Связь между содержанием биофильных элементов в горных экосистемах Дагестана и беломышечной болезнью ягнят // Ветеринария. № 7. С. 46-50.
Залибеков З.Г. 2011. Аридные земли мира и их динамика в условиях современного климатического потепления
// Аридные экосистемы. Т. 17. № 1 (46). С. 5-13. Залибеков З.Г., Галимова У.А. 2010. Общие закономерности миграционной динамики легкорастворимых солей в
основных типах почв Терско-Кумской низменности // Аридные экосистемы. Т. 16. №4 (44). С. 5-14. Крысанова Т.А., Котова Д.Л., Бабенко Н.К. 2005. Атомно-абсорбционная спектроскопия. Воронеж. 31 с. Салихов Ш.К., Яхияев М.А. 2008. Медико-экологическое значение концентрации Zn, Cu, Co, Mn в почвах Терско-Сулакской дельтовой равнины Дагестана // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. № 1. С. 54-58. Салихов Ш.К., Яхияев М-П.А., Луганова С.Г., Атаев М.Г., Курбанова З.В., Алиметова К.А. 2014. Эндемический зоб населения Дагестана как результат дефицита йода и селена в объектах биосферы // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. Т.19. №5. С. 1729-1732. Яхияев М.А., Салихов Ш.К., Абусуев С.А. 2009. Связь содержания цинка в почвах Терско-Сулакской
низменности Дагестана с распространенностью сахарного диабета // Известия ДГПУ. № 3. С. 96-98. Яхияев М.А., Салихов Ш.К., Рамазанов А.Ш., Курбанова З.В. 2011. О значении содержания катионов в
биосферном комплексе для человека // Вестник ДГУ. № 6. С. 182-185. Markesbery W.R., Ehmann W.D. 1995. Neuron activation analysis of trace elements in motor neuron desease spinal cord // Neurodegeneration. № 4. P. 383-390.
