Биогеохимические провинции и связанные с ними эндемические заболевания

В.И. Вернадский, а позд­нее А.П. Виноградов разработали теорию биогеохимичес­ких провинций. Биогеохимическая провинция - это тер­ритория, характеризующаяся повышенным или понижен­ным содержанием одного или нескольких химических элементов в почве или в воде, а также в организмах, обитающих на этой территории животных и растений. На таких территориях могут наблюдаться определенные болезни, непосредственно связанные с недостатком или из­бытком этих элементов. Они получили название энде­мий, или эндемических заболеваний. Су­ществуют территории, избыточно насыщенные токсичес­кими элементами (ртуть, кадмий, таллий, уран), и дефицитные регионы по содержанию йода, фтора, селена и других химических элементов. Почти 2/3 территории нашей страны характеризуется недостатком йода, около 40% - селена.

Территория земного шара по геохимическим особеннос­тям весьма различна. Таежно-лесная нечерноземная зона характеризуется недостатком кальция, фосфора, калия, ко­бальта, меди, йода, бора, цинка, достаточным количест­вом магния и относительным избытком стронция, особен­но по речным поймам. В лесостепной и степной черноземной зоне наблюдается достаточное количество кальция, кобальта, меди, марганца. Сухостепная, полупустынная и пустынная зоны отличаются повышенным содержанием сульфатов, бора, цинка. В некоторых пустынях наблюдается избыток нитратов и нитритов.

В горных зонах биогеохимический характер территорий, лежащих на разных высотах, различается. Отмечается недостаток йода, иногда кобальта, меди, а в некоторых случаях – избыток молибдена, кобальта, меди, свинца, цинка.

В процессе эволюционного раз­вития организм выработал способность к избирательному поглощению определенных химических элементов и их из­бирательной концентрации в определенных тканях. Такие способности реализуются в процессе обмена веществ с ок­ружающей средой. Обмен осуществляется через биогеохи­мические пищевые цепи. В эти цепи включаются микроэ­лементы горных пород, почвы, воздуха и воды, поглощае­мые растениями, входящие в состав организмов животных, которые с пищей и питьевой водой поступают в организм человека.

Существенное значение для жизни организма имеют пороговые концентрации химических элементов, т.е. те концентрации, за пределами которых происходит срыв регулирующих функций организма и в результате этого возникают эндемические болезни. Различают начальные пороговые концентрации, от ко­торых начинается недостаток элементов для организма, и верхние - от которых начинается избыток. Следователь­но, и недостаток, и избыток могут вызвать заболева­ние организма (табл. 17).

В настоящее время, кроме естественных биогеохими­ческих районов и провинций, выделяют искусственные. Об­разование их обусловлено поступлением в окружающую среду неочищенных или плохо очищенных сточных вод, твердых отходов, содержащих химические вещества раз­личных классов опасности, пестицидов, минеральных удоб­рений и т. д.

В искусственных биогеохимических провинциях от­мечается повышение уровня заболеваемости населения, связанное как с отдаленными последствиями их воздейст­вий, так и с непосредственным их воздействием на ор­ганизм. Отдаленные последствия проявляются в виде врож­денных уродств, аномалий развития, нарушений физичес­кого и психического развития детей. Непосредственное воздействие встречается в виде случаев острых и хрони­ческих отравлений при проведении сельскохозяйственных работ.

Из микроэлементов, повышенное содержание которых в почве вызывает неблагоприятное воздействие на челове­ка, следует отметить бор, ванадий, таллий, вольф­рам и др.

Таблица 17

Влияние на состояние здоровья некоторых компонентов химического состава питьевой воды

Эндемические заболевания. Среди заболеваний, связан­ных с естественной биогеохимической обстановкой, можно назвать эндемический зоб, обусловленный недостатком йода; анемии, связанные, как и некоторые другие болезни, с де­фицитом железа; эндемическую подагру, связанную с из­бытком молибдена; уровскую болезнь, вызываемую сово­купным дефицитом кальция, калия, натрия при избытке стронция и бария; уролитиаз (мочекаменная болезнь), раз­витие которого связывают с жесткостью воды, а именно с повышенным содержанием в ней кальция; врожденный вывих бедра, связанный с недостаточностью многих мак­ро- и микроэлементов (рис. 28).

Эндемический зоб внешне проявляется в увеличении размеров щитовидной железы, что связано с разрастанием ее ткани (рис. 29). Эндемический зоб - болезнь распространенная. На Земном шаре ею болеют более 200 млн. человек. Особенно тяжело она протекает в горных странах, но наблюдается и на равнинах. Практически болезнь не встречается в пустынях, полупустынях, сухих степях, на большей части лесостепей.

Рис. 28. Зависимость размеров и формы тела человека от наличия почвенных микроэлементов: избыточное содержание в почве алюминия, железа, магния, калия, хрома, ванадия, кремния, меди («+», 1, 2, 3) и недостаток кремния, титана, алюминия, железа и др. элементов («-», 1, 2, 3)

Рис. 29. Эндемический зоб

Уровская болезнь определена по названию р. Уров, где она была впервые выявлена, иначе именуется болезнью Кашина - Бека, по именам подробно описавших ее врачей. Это заболевание впервые обнаружено в 50-е гг. XIX столетия. Болезнь проявляется в ограничении подвижности суставов, изъязвлении хрящей, ограничении роста и деформации костей. С возрастом костно-суставные изменения нарастают и приводят к резко выраженной деформации скелета, в первую очередь конечностей. Заболевание ведет к обезвоживанию, к потере трудоспособности. При этом заболевании у человека поражается костно-суставная система - уменьшается длина тела, деформи­руются суставы, укорачиваются пальцы, у детей про­падает память, снижаются умственные способности, задерживается психическое развитие. Болезнь встречается в Приангарье, Прибайкайле, в Иркутской области. Отдельные случаи этого заболевания были отмечены в Японии, Китае, Монголии, Швеции. Болезнь распространена отдельными очагами, охватывая общую площадь 180 000 км.

Проведенные исследования показали, что рас­пространенные в разных регионах страны заболева­ния непосредственно связаны с особенностями хими­ческого состава питьевой воды, почвы и пищевых про­дуктов, используемых людьми в данной местности. В частности, установлено, что повсеместно недо­статок меди и кобальта приводит к анемии, гепатиту, остеодистрофии, а высокое содержание свинца — к возникновению цефальгии, гингвитам, ишалгии, в то время как избыток или недостаток фтора спо­собствует повреждению зубов (флюороз, кариес), а повышенное содержание молибдена и меди вызы­вает подагрические заболевания.

Широко известна зобная болезнь, вызванная ни­зким содержанием в почве кобальта, меди, хрома, мо­либдена, марганца, йода; распространена в Узбекиста­не, Таджикистане, Голландии, Финляндии, Белорус­сии и других странах.

Факторы, способные вызвать превращение нормальной клетки в опухолевую, получили название бластомогенных, или канцерогенных (blastoma - опухоль, cancer - рак). Это могут быть химические, физические и биологические факторы, имеющие одну общую для всех особенность: они воздействуют на генетический аппарат, нарушая регуляцию клеточного деления и приводя к образованию опухоли.

Из химических канцерогенов наиболее распространены полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Физические канцерогены - это ионизирующая радиация, ультрафиолетовые лучи, возможно, инфракрасные лучи. В последнее время обнаружены канцерогены биологического происхождения. Это особые грибы, способные синтезировать афлотоксин - вещество, обладающее резко выраженными канцерогенными свойствами. Гриб паразитирует на земляных орехах, кукурузе, рисе, яйцах, в порошковом молоке. Развитие опухоли может вызвать и вирус. Вирусно-генетическая теория возникновения опухолей была предложена отечественным ученым Л.А. Зильбером в 1945 г.

Информация о накоплении элементов в биологических субстратах помогает прогнозировать воздействие того или иного элемента на здоровье населения, проживающего в районе расположения источников загрязнения, и дает представление о суммарном уровне воздействия элементов, поступающих ингаляционно, а также с питьевой водой и продуктами питания.

Значительные проблемы возникают при попытке оценить опасность загрязнения окружающей среды по уровню заболеваемости на загрязненной территории. Общая схема реакции человека на воздействие загрязнения окружающей среды, предложенная Комитетом экспертов ВОЗ, представлена на рис. 30.

Рис. 30.Спектр биологических ответов на воздействие загрязнения

1 - смертность; 2 - заболеваемость; 3 - физиологические признаки болезни; 4 - физиологические и другие сдвиги неизвестного значения; 5 - накопление загрязнения в органах и тканях. Примечание. Поперечная пунктирная линия отделяет уровни, приводящие к заболеваниям, от уровней воздействия с неясной биологической значимостью.

Были выделены пять уровней биологических ответов - от сдвигов в организме, биологическая значимость которых еще недостаточно оценена, до смертельных исходов. Реакции с неясной биологической значимостью расцениваются как защитно-приспособительные, что свидетельствует об ухудшении качества среды.

Состав экотоксикантов, имеющих тенденцию к накоплению ворганизме человека, обусловлен ведущими факторами геохимического риска типичными для территории, на которой он проживает. Чаще всего имеет место аккумулирование в органах таких элементов, как барий, бериллий висмут, ванадий, кадмий, кремний, ртуть, свинец, стронций.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: