ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Многообразие условий, способных оказывать воздействие на здоровье населения определяет актуальность исследований направленных на выявление и мониторинг приоритетных факторов среды обитания, и оценку риска заболеваемости населения, обусловленной состоянием окружающей среды. В качестве критерия приоритетности чаще всего выступает теснота причинно-следственных связей неблагоприятных изменений качества среды обитания и ответа организма в виде донозологических реакций, нарушения иммунитета, заболеваемости и преждевременной смерти
i [18,34,52,108,112,115,118,133,137]. В этой связи аллергические заболевания
i
служат важнейшим индикатором состояния популяции и среды обитания [20,56,174].
* В настоящее время состояние здоровья человека и популяции
характеризуется двумя особенностями: снижением иммунологической реактивности населения в целом и, как следствие, повышением острой и хронической заболеваемости, связанной с воздействием неблагоприятных факторов среды обитания [106,107,166].
Состояние здоровья детей - один из наиболее чувствительных показателей, отражающих изменения качества окружающей среды. Патология развития детского организма является одним из специфических феноменов взаимодействия организма ребенка и внешней среды и может определяться задолго до его появления на свет [20,70,83]. В связи с этим не вызывает сомнения факт, что такие глобальные проблемы, как адаптация и экология человека касаются многообразных и важных сторон жизни и развития общества.
Геоэкологические аспекты изучения аллергических заболеваний имеют j большое значение для выявления их этиологии, а также для разработки мер
| первичной профилактики и оздоровления среды обитания. Такие исследования
помогают выявить связь заболеваемости с условиями окружающей среды, определить факторы риска, составить экологические карты распространения отдельных заболеваний и оценить их кинетику.
Исследования, посвященные оценке риска аллергической заболеваемости и заболеваний, обусловленных нарушением иммунитета, носят отраслевой (гигиенический) отрывочный характер и в нашем регионе не проводились [90,95,107,146].
Целью настоящего исследования явилась оценка влияния геоэкологической ситуации на иммунологическую реактивность детского организма и уровень заболеваемости с аллергическим компонентом для выявления групп риска и разработка мер первичной профилактики и оздоровления среды обитания.
В соответствии с поставленной целью решены основные задачи.
1. Сформирована база данных об аллергической заболеваемости и иммунологической реактивности детей по 4-м экологически контрастным микрорайонам города, взаимоувязанная с автоматизированной базой данных по загрязнению окружающей среды, параметрам архитектурно-планировочных условий и транспортной инфраструктуры исследуемых микрорайонов (густота автомобильных дорог, удаленность от рекреационных зон и т.п.).
2. Проведена оценка риска развития иммунодефицитных состояний и аллергической заболеваемости детского населения г. Воронежа, обусловленных комплексным воздействием ландшафтно-планировочных и экогеохимических и факторов.
3. Выявлена зависимость иммунологического статуса детей с аллергической заболеваемостью от геоэкологического состояния территории и определены
эколого-градостроительные параметры условий формирования групп риска среди детского населения.
4. Выполнено геоэкологическое зонирование территории г. Воронежа по уровням иммунологического риска и построены математико-картографические модели аллергизации и иммунологической реактивности детского организма на основе геоинформационных технологий.
5. Разработаны основные направления оптимизации городской среды для снижения риска экологически обусловленных заболеваний среди населения г. Воронежа.
При формировании базы экогеохимических данных использованы фрагменты автоматизированныхз банков данных по состоянию окружающей среды, предоставленные Центром Госсанэпиднадзора в г.Воронеже.
Объект исследования - среда обитания г. Воронежа и детское население в возрасте от 7 до 14 лет, проживающие в экологически контрастных микрорайонах города. В качестве предмета исследования в диссертации выступают связи в системе «городская среда-здоровье населения» на примере аллергической заболеваемости и иммунологического статуса детского населения.
Научная новизна работы определяется тем, что впервые проведена оценка геоэкологического риска на территории г. Воронежа с учетом данных скрининг-обследования детей на предмет аллергизации организма. Проведена оценка влияния антропогенного прессинга на уровень детской заболеваемости с аллергическим компонентом.
Впервые с применением вероятностно-статистических подходов и технологий мониторинга окружающей среды установлена связь аллергизации детского населения с иммунологическими изменениями в организме детей, проживающих в неблагоприятных районах города.
Впервые на основе геоинформационных технологий составлены математико-картографические модели аллергизации и иммунологической реактивности детского населения г.Воронежа, а также разработаны основные направления городской экологической политики по снижению уровней риска для здоровья населения.
Практическая значимость работы. Выполненное исследование позволило научно обосновать и практически внедрить ряд целевых программ по улучшению среды обитания города. Результаты диссертационной работы учтены при разработке целевой городской программы "Неотложные меры по обеспечению охраны здоровья и санитарно-эпидемиологического благополучия населения г. Воронежа на 2002 - 2005 годы (утверждена постановлением администрации г. Воронежа от 28.02.02г. №325. Результаты исследования внедрены в учебный процесс Воронежского государственного университета для преподавания курсов «Экология человека», «Медико-экологический мониторинг» по программе специальности «013600-геоэкология».
Полученные результаты могут быть использованы при создании городской системы геоэколого-иммунологического мониторинга, обосновании перспективного развития городской застройки и создании городской тематической геоинформационной системы (ГИС) для принятия эффективных управленческих решений по минимизации эффектов вредного воздействия факторов среды на здоровье горожан.
Апробация работы. Материалы исследования доложены на Региональной научно-практической конференции «Экология и христианство. Начало века» (Липецк 2000 г.); на V Всероссийской научно-практической конференции «Территориальная организация общества и управление в регионах» (Воронеж, 2002 г.); на Международной конференции молодых геограов «География и окружающая среда» (Белгород, 2002 г.); на VII Международной научно-
практической экологической конференции «Приспособления организмов к действию экстремальных экологических факторов» (Белгород, 2002 г.); на III Научно- практической конференции «Региональный мониторинг земель в системе экономических преобразований земельных отношений в России» (Воронеж, 2002 г.); на XV конференции молодых географов Сибири и Дальнего Востока «География: новые методы и перспективы развития» (Иркутск, 2003 г.).
Публикация результатов исследования. По теме диссертации опубликовано 13 научных работ.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Методические основы формирования компьютерных геоэкологических банков данных о состоянии окружающей среды и здоровья детского населения промышленного мегаполиса.
2. Результаты оценки риска нарушения иммунного статуса и аллергической заболеваемости детского населения по критериям состояния городской среды (геоэкологическая диагностика).
3. Принципы ранжирования внутригородского пространства по уровням геоэколого-иммунологического риска для населения (геоэкологическое зонирование).
4. Рекомендации по организации геоэколого-иммунологического мониторинга и оздоровлению окружающей среды города Воронежа.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 177 страницах машинописного текста и состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, библиографического указателя, включающего 199 источника, в том числе 18 источников иностранной литературы, приложения, включающего 11 таблиц и 6 рисунков. Диссертация в основном тексте иллюстрирована 20 таблицами и 41 рисунками.
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ ПО КРИТЕРИЯМ КАЧЕСТВА
СРЕДЫ ОБИТАНИЯ
Теоретической основой оценки состояния здоровья населения в зависимости от состояния среды обитания служит концепция факторов риска, обоснованная в трудах отечественных и зарубежных исследователей [2,24,36,64, 69,78,83,92,107,108,176]. Её основными положениями являются заключение о наличии достоверной причинно-следственной связи между состоянием здоровья населения и качеством окружающей среды, а также о том, что здоровье как в фокусе отражает воздействие различных факторов среды на общественное здоровье. Причем среди различных "индикаторных" параметров состояния здоровья важнейшее значение имеют показатели иммунологического и аллергического статусов детского населения, что особенно отчетливо прослеживается в условиях техногенно - загрязненной городской среды [2,18,20,45,52,53].
Выявление и контроль вредных факторов, повышающих риск заболеваний населения, в настоящее время эффективны в рамках действующей государственной системы мониторинга окружающей среды и здоровья населения. [78,103,110]
1.1. Методические основы мониторинга здоровья населения по критериям качества среды обитания
Под мониторингом понимают систему долгосрочных наблюдений, оценки, контроля и прогноза состояния и изменения объектов. В наиболее полном виде это многоцелевая информационная система, основными задачами которой выступают наблюдение, оценка и прогноз состояния природной среды под воздействием антропогенного влияния с целью предупреждения возникновения
10
критических ситуаций, вредных или опасных для здоровья людей, и благополучия экосистем [63,69,78].
Основные элементы мониторинга были разработаны экспертами специальной комиссии СКОПЕ (научный комитет по проблемам окружающей среды) как дополнение к термину «экологический контроль». В нашей стране в первой половине 70-х гг. Ю.А. Израэлем и П.П. Герасимовым были разработаны две альтернативные концепции экологического мониторинга. В концепции, разработанной Ю.А. Израэлем, наиболее полное воплощение получил натуралистический, или естественно-научный подход. Достоинством этой концепции служит ее нацеленность на фиксацию антропогенного изменения природной среды, недостаток - ненацеленность на управленческую деятельность [63]. Под мониторингом И.П. Герасимова понималась «система наблюдения, контроля и управления состоянием окружающей среды, осуществляемая в различных масштабах и в том числе глобальном». Более активная, управленческая концепция мониторинга нацеливала на выявление и контроль вредных экологических факторов, экологически неблагополучных регионов, создание экологически ориентированной экономики и активное международное сотрудничество.
Ухудшение экологической обстановки во многих регионах мира в последние 20-30 лет, наряду со значительным прогрессом в создании технических средств контроля окружающей среды, позволили развернуть национальные программы мониторинга в большинстве развитых стран, прежде всего, в Швеции, Канаде, США, Японии, Великобритании, Франции, причем с опорой на мониторинг «качества» среды обитания [88.92.94].
Отечественная система мониторинга окружающей среды до настоящего времени находится в стадии становления. В стране практически отсутствует целостная концепция экологического мониторинга с четко определенными
11
задачами, проблемно организованная, функционально увязанная с программами регионального мониторинга. Не развиты критерии и механизмы эффективного управления, что подтверждается на региональном и локальных уровнях цепочкой непрогнозируемых экологических катастроф, отсутствием эффективной системы ликвидации их последствий, общим снижением качества среды в соответствии с эколого-гигиеническими стандартами, и, как следствием, ростом смертности населения в трудоспособном возрасте, снижением продолжительности жизни, нарастанием ряда социально-значимых заболеваний - злокачественных новообразований, болезней крови, системы кровообращения, органов дыхания, врожденных аномалий развития [80,103,104,108].
К идее необходимости дополнения традиционного мониторинга окружающей среды медико-экологической компонентой подошли лишь к началу 90-х гг. Этому способствовали как развитие фундаментальных медико-экологических исследований, экологии человека [76,77], так и накопление разнообразных сведений об экологической обусловленности многих заболеваний [1,19,28,29,36,91,145]. Наиболее реальное воплощение мониторинг здоровья населения с учетом слежения за состоянием среды получил в системе санитарно-эпидемиологического надзора, что нашло отражение в утверждении Правительством Российской Федерации «Положения о социально-гигиеническом мониторинге» (2000). Эколого-гигиеническая профилактика сегодня рассматривается как основа здоровья нации, которое определяют в виде интегрального показателя взаимодействия социально-экологических, медико-биологических и экологических факторов, а также как показатель благосостояния общества и его социальной стабильности [120,125,132].
Методология профилактической медицины, оперируя категориями популяционного здоровья, в качестве главных составляющих выделяет гигиеническое нормирование, социально-гигиенический мониторинг (СГМ) и
I
I
#
12
эпидемиологический подход к оценке факторов, формирующих общественное здоровье. Главной целью создания системы СГМ является организация на базе новых информационных технологий межотраслевой и иерархической системы сбора, обработки, хранения и выдачи информации, обеспечивающей постоянную диагностику общественного здоровья и среды обитания, а также информационную поддержку принятия решений, направленных на обеспечение санитарно-эпидемиологического благополучия [35]. Региональные модели СГМ получили реальное воплощение в ряде регионов страны: Свердловской, Тульской, Пермской, Ленинградской и других областях [13,144,160]. Определенный опыт внедрения аналогичных систем имеется и в Центральном Черноземье, прежде всего, в Воронежской области [93,103].
В.К. Овчаров (1993) указывает, что в практике считается достаточным выделение одного-двух десятков наиболее информативных показателей, чтобы определить состояние и стратегию укрепления здоровья населения; последующая детализация выполняется на уровне проработки отдельных звеньев программы. В этой связи, Всемирная организация здравоохранения использует четыре группы показателей. Первая группа включает в себя, главным образом, показатели заболеваемости; вторая отражает факторы риска, непосредственно предшествующие заболеваниям; к третьей относятся показатели смертности, к четвертой - показатели социально-экономического развития и санитарно-гигиенической ситуации [143,153,155].
Для анализа медико-экологической ситуации в России, как следует из анализа литературы, целесообразно использовать показатели, характеризующие медико-демографические, медико-социальные и медико-биологические особенности здоровья населения как основного элемента санитарно-эпидемиологической ситуации [21,34,40,59,94,97].
13
Учитывая изложенное, мониторинг «среда-здоровье» (медико-экологический мониторинг) следует определить как систему организационно-технических и профилактических мероприятий, обеспечивающих наблюдение за состоянием среды обитания, здоровья населения, их оценку и прогнозирование, а также действий, направленных на выявление, предупреждение и устранение влияния вредных факторов среды обитания (природных и техногенных) на здоровье населения. Геоэкологические основы реализации этой задачи очевидны [78,157]. Её успешное решение позволит обеспечить экологическую безопасность и устойчивое эколого-экономическое развитие российских регионов.
1.2. Аллергический статус как индикатор состояния окружающей среды
Принято считать, что здоровье человека определяется сложным воздействие целого ряда факторов: наследственность, образ и качество жизни, медико-санитарные условия, а также состояние окружающей среды, причем вклад факторов среды обитания в общественное здоровье составляет около 18 -20 %.
Среди различных контингентов населения, дети в большей мере, чем взрослое население, чувствительны к состоянию среды, причем состояние их иммунной системы и аллергический статус - одни из надежных индикаторов состояния среды обитания. Об этом свидетельствует ряд фундаментальных исследований в области экологии человека и медицинской географии [1,2,15,24,27,30].
Реакция на воздействие того или иного фактора окружающей среды зависит от образа жизни, свойств фактора, условий контакта с ним, а также от унаследованных и приобретенных характеристик индивидуума. Результатами воздействия могут быть либо отсутствие эффекта, либо более или менее слабый
I I
It
I
14
неблагоприятный эффект с восстановлением нарушенных функций, либо резко выраженный эффект, приводящий к болезни или смерти [39].
Увеличение распространенности какой-либо болезни или причины смертности в той или иной популяции относительно нормальной фенотипической реакции, обусловленной генетически, может рассматриваться как показатель, вероятное следствие воздействия факторов окружающей среды. Ввиду множественности причин и разнообразия типов хронических заболеваний весьма часто трудно дифференцировать специфические этиологические факторы причинности или риска [131,132,133].
Выявить определенные неблагоприятные эффекты в состоянии здоровья среди различных категорий и возрастных групп населения и определить основную методическую схему (алгоритм) идентификации влияния отдельных факторов на состояние здоровья населения позволяет использование патогенетического подхода (принцип: определенные факторы - определенные эффекты, заболевания), стратификация популяции (городское и сельское население, различные половые, возрастные, профессиональные группы и т.д.), стратификация экспозиционных и дозовых нагрузок, использование комплекса статистических и математических методов (корреляционный, регрессионный и дисперсионный анализы, динамические ряды, стратификационный анализ, критерий согласия, оценка риска). Наличие нескольких групп (популяций), подвергшихся различным уровням воздействия, значительно увеличивает вероятность идентификации существенной связи между воздействием и неблагоприятным эффектом (смерть, болезнь, предпатологическое состояние) и дает возможность построить зависимость «доза — эффект», что имеет существенное значение для интерпретации выявленной связи как этиологической [108,137,138].
15
Совершенно очевидно, что изучение состояния здоровья должно быть ориентировано на выявление ранних неблагоприятных изменений, индикатором которых может служить состояние иммунной системы ребенка. Болезнь развивается незаметно для человека и первые ее симптомы, клиническая картина возникают через какой-то промежуток времени после начала патологического процесса, что объясняется наличием и активацией системы компенсаторно-приспособительных реакций, являющихся одним из основных механизмов адаптационных процессов, которые нейтрализуют последствия действия патогенных факторов [66]. Эти реакции обусловливают восстановление и поддержание гомеостаза посредством варьирования количества уже имеющихся структур, появления новых структур, которые необходимы для функционирования организма на определенном уровне. Этим и объясняется тот факт, что первые клинические признаки болезни часто являются сигналом не ее начала, а уже недостаточности компенсаторных реакций, когда патологический процесс проявляется в виде соответствующей субъективной и объективной симптоматики [128,138,174].
Развитие исследований влияния окружающей среды на состояние здоровья населения требует одновременно и решения ряда проблем [138]:
¦ определение особенностей воздействия факторов окружающей среды на отдельные группы населения (беременные, пожилые, больные с хроническими заболеваниями и др.);
¦ совершенствование методологии диагностики экологически обусловленных нарушений в состоянии здоровья населения, прогнозирование риска развития неблагоприятных эффектов;
¦ разработка систем скрининга и мониторинга для выявления неблагоприятных эффектов, групп риска среди населения; совершенствование методологии определения экономического ущерба
16
здоровью населения, обусловленного воздействием факторов окружающей среды, как критерия оценки неблагоприятного влияния и обоснования оздоровительных и профилактических мероприятий.
Окружающая среда по сравнению с врожденными и наследственными факторами является вторичным, но мощным фактором, оказывающим значительное воздействие на состояние здоровья человека. Даже конституционно не предрасположенный человек в условиях длительного и постоянного контакта с химическими соединениями постепенно сенсибилизируется. В связи с этим оценка роли неблагоприятных воздействий на организм человека, обусловленных загрязнением окружающей среды, имеет огромное не только медицинское, но и социальное значение.
Опасные ксенобиотики способствуют формированию различных форм экопатологии, главным образом нарушений адаптации.
Реакция детского организма на действие антропогенных факторов значительно отличается от реакции взрослых в диапазоне повышенных, но допороговых концентраций вредных веществ [15,20]. Важнейшая особенность детского возраста состоит в существовании критических периодов роста и развития, когда чувствительность детского организма к патогенным внешним воздействиям повышается. У 20-25 % детей с отклонениями в состоянии здоровья, живущих в условиях загрязнения среды, развивается хроническая патология, которую прямо или косвенно можно связать с действием химических агентов. Это объясняется неоднородностью детской популяции, которая проявляется в различной силе реакций физиологической адаптации [174].
Дети с различными проявлениями диатезов (аллергического, лимфатического, дисметаболического) составляют контингент наивысшего риска развития экопатологии. Множественная сенсибилизация детского организма ксенобиотиками служит главной причиной синдрома экологической
17
дезадаптации, который в зарубежной литературе именуется «синдромом тотальной аллергии» [163,174,180].
Различные виды диатеза служат маркерами наследственной предрасположенности детей из семей повышенного риска (профвредности у ^ родителей, проживание в непосредственной близости от промышленного
производства). Ксенобиотики, присутствующие в окружающей среде, повреждают систему местного иммунитета, нарушают защитно-барьерные функции кожи и усугубляют уже имеющиеся изменения в организме ребенка [174].
При таком антропогенном прессинге иммунная система, являясь одной из
i
важнейших гомеостатических систем организма, во многом определяет здоровье
человека и его адаптационные возможности. Изменение иммунологической
¦ реактивности - иммунодефицит - один из важных признаков неблагоприятного
воздействия на организм человека экологических факторов малой интенсивности, i j что проявляется возникновением инфекционных, аллергических, онкологических
заболеваний [33,52]. Известно, что большинство тяжелых металлов оказывает выраженное иммунотропное действие, что сказывается на состояние здоровья людей, проживающих в районах с антропогенным загрязнением различных сред свинцом, хромом, кадмием, никелем, ртутью и другими тяжелыми металлами [109,127,132,158]. По мнению Сидоренко Г.И. и ряда других ученых, рост числа легочных заболеваний, угрожающих жизни человека, связан с совместным действием биологических аллергенов и химических загрязнений окружающей среды [174]. Установлена прямая связь между величиной концентрации двуокиси серы в атмосферном воздухе и частотой смерти детей, страдавших бронхиальной астмой [136].
Знание эпидемиологии аллергических заболеваний имеет большое значение для выявления их причин, лечения и профилактики. Эти исследования |
