Экологическая детерминированность основных заболеваний и сокращения продолжительности жизни

В то же время масштабы вредных промышленных загрязнений с учетом их накопления в объектах окружающей среды на протяжении многих десятилетий достигли столь критических значений, что в случае большого числа городов и регионов уже приходится говорить о критически опасном снижении возможностей рекреационного потенциала биогеоценозов и биосферы. Накопившиеся в течение многих десятилетий и трудно устранимые загрязнения почв, поверхностных и грунтовых вод, атмосферного воздуха, флоры и фауны в антропогенных очагах социально-экологического напряжения, загрязнение внутренней среды организма в различных группах проживающего здесь населения, включая детей и беременных женщин, развитие у них экологически детерминированных заболеваний и состояний в целом уже можно рассматривать в качестве региональных проявлений биогеопланетарной патологии [84].

Действительно, как писал в начале 90-х гг. прошлого века А. В. Яблоков, будучи тогда советником президента России по экологии, беспечное отношение к природе и загрязнению ОС было характерным для нашей страны и в период индустриализации и коллективизации в 30–40-е гг., и в период восстановления народного хозяйства после войны, и во время «холодной» войны и противостояния с Западом в 60–80-е гг., что, к сожалению, во многом наблюдается и поныне. Так, переход от советской экономики к свободному рынку, несмотря на снижение объемов производства (в т. ч. военного), не способствовал улучшению экологической ситуации, которая в целом ухудшилась, особенно в отношении состояния атмосферного воздуха и поверхностных вод, возросло число залповых и аварийных промышленных выбросов и сбросов. На фоне явного ослабления государственного санитарного контроля промышленные предприятия и многочисленные фирмы различного масштаба массово скрывают и занижают реальные объемы вредных выбросов в объекты ОС [293].

В начале 2000-х гг. благоприятная экономическая ситуация в стране сопровождалась ростом промышленного производства, что в свою очередь привело к дополнительному увеличению вредных выбросов в ОС. Достаточно напомнить, что в эти годы в 195 промышленно развитых городах России, население которых составляло 64,5 млн чел., средняя концентрация загрязняющих веществ практически постоянно превышала предельно допустимые нормы (ПДК) [139]. С началом мирового экономического кризиса в 2008 году наметилась тенденция к снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, однако в 2018 году общий объем загрязняющих атмосферный воздух веществ в России фактически вернулся к уровню 2000 года и составил 32,3 млн тонн (рис. 1). И хотя объем выбросов от стационарных источников несколько снизился, по сравнению с 2000 годом (на 9,3 %), значительно увеличилась доля выбросов от передвижных источников загрязнения.

Рис. 1. Динамика выбросов загрязняющих веществ в атмосферу в период 2000–2018 гг. [58]

Постоянно растущее число автомобилей, в т. ч. с двигателями, не отвечающими требованиям стандартов Европейского Союза, привело к лавинообразному увеличению показателей загрязнения воздуха городской среды. Причем доля транспортных средств старше 15 лет составляет в среднем 34,6 % от общего количества, и только 3 % автотранспортных средств оснащены электродвигателями и используют газ в качестве топлива [109]. К тому же количество отходов производства и потребления, по сравнению с 2010 г., увеличилось более чем на 50 % и составило в 2018 г. 7266 млн тонн [255].

Столь неблагоприятная экологическая ситуация усугубляется также рядом следующих причин: 1) продолжающейся амортизацией предельно изношенных оборудования и очистных сооружений; 2) преобладанием устаревших материалоемких и энергоемких технологий; 3) длительным (в течение десятилетий) накоплением в окружающей человека среде токсических выбросов (в частности, тяжелых металлов и диоксинов, в т. ч. с периодом полураспада 50 лет и более); 4) ростом числа средних и малых, в т. ч. «подпольных» производств, негласно загрязняющих ОС и трудно поддающихся текущему контролю; 5) ростом объемов не переработанных производственных и бытовых отходов; 6) очень низкими показателями озеленения территорий городов и промышленных предприятий [195].

Сказанное подтверждается и данными анализа результатов картографических исследований [424] загрязнения атмосферного воздуха, почвенного покрова, систем водоснабжения, качества питьевой воды в водопроводах, а также в отношении интегрального показателя антропогенного воздействия на состояние ОС, высокие значения которого свойственны большому числу регионов страны (рис. 2).

Рис. 2. Интегральный показатель интенсивности антропогенного воздействия на окружающую среду [424]

На рисунке 3 представлены редко публикуемые картографические данные локализации наиболее значительных экологических нарушений и неблагоприятных природных явлений, которые позволили рассчитать интегральный показатель степени экологической напряженности регионов [128].

Рис. 3. Комплексное районирование территории России в отношении экологической и социально-экономической ситуации [128]

Далее, на рисунке 4, приведены данные о локализации наиболее значительных экологических и природных нарушений, касающихся и масштабных радиоактивных загрязнений территории страны.

На этом неблагоприятном фоне более 200 крупных городов России и 300 ареалов характеризуются весьма сложной экологической обстановкой [159]. Причем доля населения, постоянно проживающего в пределах этих территорий, составляет около 70 % (табл. 4), а почти 20 % населения находится в критически загрязненных зонах [345].

Рис. 4. Локализация наиболее значительных экологических и природных нарушений [160, 161]

Таблица 4

Экологически неблагополучные территории России и доли проживающего на них населения [277]

При этом необходимо констатировать, что спустя почти 30 лет после опубликования столь тревожных результатов исследований экологическая ситуация в стране практически не улучшилась.

Согласно последним данным, ориентировочная численность населения РФ, постоянно подвергающегося вредному влиянию химических, биологических, физических факторов ОС, составила около 90 млн чел. [109]. Причем показатели комплексной химической нагрузки на население продолжают превалировать (рис. 5).

Рис. 5. Показатели комплексной нагрузки на население России по основным факторам ОС: по левой оси – количество субъектов РФ (ед.), по правой оси – численность населения (млн чел.) [109]

К сожалению, основные реки страны остаются загрязненными, что главным образом обусловлено поступлением поллютантов со сточными водами [203]. При этом 88 % сточных вод, подлежащих очистке, сбрасываются в реки неочищенными до нормативного уровня [211]. К тому же почти 95 % сельских поселений до сих пор не обеспечены канализационными очистными сооружениями [210].

Обобщая приведенные выше данные, следует заключить, что высокие показатели загрязнения основных сред жизнеобитания населения регистрируются на протяжении многих десятилетий в большинстве промышленных городов РФ, являющихся источниками формирования вредных для здоровья загрязнений. В итоге вокруг большинства из них постепенно сформировались, как мы ранее отмечали, устойчивые очаги социально-экологической напряженности и развития экологически обусловленной патологии населения, что к настоящему времени представляет собою серьезную медико-экологическую и антропоэкологическую проблему. Указанные антропогенные очаги схематически могут быть представлены в виде следующей модели: эпицентра с источником (или источниками) постоянного загрязнения и расположенных вокруг него, как минимум, двух зон, которые могут быть достаточно ясно очерчены территориально, в зависимости от степени интенсивности и дальности распространения вредных выбросов. Естественно, что в пределах эпицентра могут регистрироваться сравнительно высокие концентрации вредных токсических выбросов и, следовательно, более выраженные последствия их вредного влияния на состояние ОС и здоровье населения.

Зона, отстоящая от эпицентра в радиусе нескольких километров, характеризуется средней интенсивностью загрязнения ОС и средней степенью вредного влияния на здоровье. Далее можно выделить вторую зону, которая может распространяться в радиусе десятков километров от эпицентра и характеризуется сравнительно меньшей интенсивностью влияния вредных поллютантов на окружающую человека среду и его здоровье (рис. 6).

Рис. 6. Схематическое отображение антропогенного очага социально-экологического напряжения [90]

В качестве иллюстрации рассмотренной выше схемы очага социально-экологического напряжения приведем данные изучения пространственной распространенности выбросов токсичных тяжелых металлов от промышленных предприятий г. Норильска, подтверждающие возможность их распространения на десятки километров от эпицентра промышленного загрязнения (рис. 7, 8) в концентрациях, вредных для здоровья.

Рис. 7. Загрязнение почвенного покрова Норильского промышленного района никелем [138]

Рис. 8. Загрязнение почв Норильского промышленного района медью [138]

Согласно результатам изучения загрязнения атмосферного воздуха токсичными газами медеплавильного завода г. Норильска, даже на расстоянии 25 км от эпицентра загрязнения регистрируется превышение ПДК в четыре раза в случае SO2 и в 2,3 раза в случае СО [142]. Аэрозольное загрязнение соединениями олова, мышьяка, кадмия, ртути, сурьмы и других металлов, как показали С. Ю. Артамонова и В. Ф. Рапута [28], распространяется на расстоянии до нескольких километров от эпицентра, где расположен Новосибирский оловокомбинат. Так, было выявлено, что в зоне 0,5–1 км от эпицентра ПДК мышьяка и олова могут быть превышены в 700 раз, а в зоне 1–2 км содержание этих металлов в почвах составляет 150–400 ПДК. В почвах регистрируется также повышенное содержание кадмия (до 13 ppm) и ртути (до 0,5 ppm). Даже на расстоянии 3 км от оловокомбината концентрации олова и мышьяка остаются повышенными и составляют ~ 15–20 ПДК. И это при том, что само предприятие находится в окружении селитебных территорий, где проживают десятки тысяч людей.

Высокие уровни загрязнения атмосферного воздуха соединениями фтора в радиусе более 15 км вокруг Красноярского алюминиевого завода обнаруживаются в концентрациях, превышающих ПДК в 2–20 раз [175]. Что касается загрязнения почв фтором, то превышение этого показателя достигает 5 ПДК на расстоянии 4 км от завода, 2,5–5 ПДК – на расстоянии 4–8 км и 1,5–2,5 ПДК – на расстоянии до 15 км [118], где располагаются жилые микрорайоны.

В этой связи необходимо подчеркнуть, что в большинстве промышленно загрязненных городов РФ значительная часть населения, включая детей и беременных женщин, постоянно проживает в пределах первой и второй зон очагов социально-экологического напряжения и, следовательно, постоянно подвергается вредному влиянию поллютантов. Сказанное зачастую касается не только основных и густонаселенных селитебных районов, но и территорий, предназначенных для отдыха и рекреации горожан. Поэтому комплексное медико-экологическое и картографическое изучение потенциально опасных для здоровья населения очагов антропогенного загрязнения является одной из важных задач экологической медицины [90, 152].

Исходя из представлений экологической медицины, промышленные города и регионы следует рассматривать как антропоэкологическую систему, целеполагающей функцией которой является сохранение здоровья населения. При этом оценка и учет особенностей ее функционирования должны базироваться на представлениях о существовании тесной взаимосвязи между характеристиками загрязнения ОС и показателями состояния здоровья человека. Следовательно, чтобы максимально адекватно оценить степень экологического риска промышленных городов и регионов и планировать объем и характер необходимых организационных, технологических, лечебно-профилактических и рекреационных мероприятий среди населения экологически опасных территорий, необходимо постоянно изучать и оценивать меру вклада вредных факторов ОС в изменение состояния здоровья, рассматривая здоровье человека как важный биоиндикатор экологического риска и обязательный объект экологического мониторинга [89, 91].

Не анализируя в деталях показатели валовых выбросов наиболее вредных для здоровья человека веществ, которые содержатся в специальных изданиях [27, 53, 116, 254, 296], отметим только, что от общего их объема на душу населения приходится: в РФ (в целом) – около 230 кг/год [254], в Сибири – свыше 1000 кг/год, в Норильске (одном из наиболее загрязненных городов) – свыше 1100 кг/год. Больше всего выбросов загрязняющих веществ только от стационарных источников в 2018 году пришлось на Красноярский край, Кемеровскую область, Ханты-Мансийский автономный округ – Югру, Свердловскую область, Краснодарский край и Ямало-Ненецкий автономный округ, с наиболее высоким показателем промышленных выбросов, равным 1373,9 кг/чел. в год [58].

Важно заметить, что в России, по состоянию на конец XX века насчитывалось около 100 тыс. опасных для здоровья производств, в относительной близости от которых проживало около 54 млн чел. [195], или почти треть населения РФ. При этом число природоемких и энергоемких сырьевых предприятий, интенсивно загрязняющих ОС, продолжает увеличиваться, и только за период 1990–1995 гг. их количество возросло почти в 2 раза, а энергоемкость производства выросла на 50 %. На этом экологически неблагоприятном фоне продолжает увеличиваться ввоз на территорию России опасных производственных отходов, а число техногенных катастроф за пять лет, считая с 1991 г., выросло в 5,7 раза [195]. Все сказанное еще более усугубило и без того опасную для здоровья населения экологическую ситуацию в РФ.

К сожалению, мы почти привыкли спокойно произносить и писать столь тревожные цифры и факты и мало обращаем внимание на два принципиально важных фундаментальных обстоятельства, содержательное осмысление которых в настоящее время крайне необходимо. Первое из них заключается в том, что большое число опасных для здоровья человека химических веществ было выброшено в громадных количествах в биосферу всего лишь за 60–70 лет, что в сравнении с 3,5–4 млрд лет существования биосферы составляет, условно говоря, доли секунды. К примеру, лишь в 50–70-е гг. XX в. мировое производство чужеродных для природы и человека синтетических соединений возросло почти на 1800 % [398]. К 2015 г. число зарегистрированных антропогенных химических соединений составило 21 млн, число химических соединений, ежегодно выбрасываемых в ОС в объеме более 500 тыс. тонн, – 300 000, и это количество удваивается каждые 7–8 лет [296]. Таким образом, за столь исторически краткий срок в окружающую человека среду было внесено громадное число вредных для здоровья химических веществ. Важно подчеркнуть, что большинство из них не встречалось ранее в природных экосистемах, и в силу этого они крайне медленно окисляются, метаболизируются и обезвреживаются, а многие из них практически недоступны очищающему действию естественных редуцентов. Следует также заметить, что свыше 10 000 из них являются мутагенами [48, 327]. Следовательно, при обсуждении, прогнозировании и решении проблем, связанных с загрязнением ОС и ухудшением здоровья населения, следует принимать в расчет тот тревожный факт, что уже сегодня степень и масштабы загрязнения природы превышают возможности рекреационного потенциала экосистем, особенно в сформировавшихся очагах социально-экологического напряжения.

Второе важное обстоятельство состоит в том, что столь быстрое и масштабное загрязнение всех компонентов ОС произошло фактически при жизни двух-трех поколений людей, что относительно трех миллионов лет, прошедших со времени появления древнего человека, составляет краткий миг. И в данном случае мы столкнулись с другой фундаментальной проблемой – десинхронозом (дисбалансом) между скоростью совершающихся промышленных преобразований природы, ведущих к быстрому загрязнению ОС, и ограниченными возможностями адаптации человека к относительно быстро меняющимся условиям обитания. При этом организм человека, являясь, с одной стороны, субъектом происходящих в природе преобразований, а с другой, – представителем животного мира биосферы, тесно связанным с ней посредством пищевых цепей и обменно-трофических связей, подвержен вредному влиянию неблагоприятных факторов ОС и загрязнению своей внутренней среды. Следовательно, он вынужден постоянно мобилизовывать и использовать собственные адаптационные и компенсаторные механизмы, резервы которых естественно ограничены.

В итоге интенсивное и длительное воздействие вредных загрязнителей ОС сопровождается напряжением, перенапряжением и, наконец, истощением адаптационных возможностей организма, формированием состояния дизадаптации, что постепенно предрасполагает к развитию предболезненных состояний и хронизации основных патологических процессов (рис. 9).

Рис. 9. Концептуальная схема развития экологически детерминированных предболезненных и патологических изменений в организме [90]

Таким образом, прогноз увеличения риска развития патологических эффектов вследствие продолжающегося загрязнения ОС и рост экологически детерминированной патологии в большой мере зависят от емкости и возможностей рекреационно-метаболического потенциала экосистем биосферы, с одной стороны, и от надежности адаптивных резервов и компенсаторно-приспособительных возможностей регенераторно-восстановительного потенциала организма человека, с другой стороны. Данные лимитирующие факторы, в свою очередь, определяют надежность и «пределы выносливости» и природных экосистем, и организма человека в условиях хронического загрязнения среды обитания.

В обобщенном виде сказанное выше можно проиллюстрировать следующей схемой (рис. 10), где слева графически изображено относительно оптимальное соотношение возможностей рекреационно-метаболического потенциала биосферы и величины антропогенных загрязнений (А), а справа (В) – нарушение нормального соотношения этих параметров за счет запредельных объемов загрязнения ОС, что приводит к выходу за «пределы выносливости» экосистемы.

Рис. 10. Концептуальная схема вариантов оптимального и нарушенного соотношения рекреационно-метаболического потенциала биосферы (1) и величины антропогенной нагрузки (2)

Следует признать, что в настоящее время в большом числе промышленно развитых городов и регионов России существует угроза реализации подобной ситуации. В связи со сказанным будет уместно сослаться на новые материалы глобального исследования коллектива ученых из Института имени Вейцмана (Израиль), согласно которым в 2020 г. масса всего произведенного человеком впервые превысила сухую биомассу Земли. Если же брать в расчет сырую биомассу, то антропогенная масса без учета отходов превзойдет ее уже в 2037 г. [323].

В то же время необходимо принимать во внимание и то важное обстоятельство, что экологически обусловленные изменения в биосфере способствуют дисбалансу соотношения представителей макро- и микромира, что, в свою очередь, может сопровождаться появлением и размножением новых видов микробных и вирусных возбудителей различных инфекций, превращением сапрофитной микрофлоры в патогенную, которые, приспосабливаясь к изменившимся условиям существования, становятся способными оказывать активное сопротивление человеку [147]. Как пророчески писал еще во второй половине прошлого века С. С. Шварц [284, 285], чем больше различных видов животных и растений исчезает вследствие экологических нарушений, тем более возрастает угроза того, что человек окажется, условно говоря, один на один с миром микроорганизмов. При этом нарушение сформировавшихся и сбалансированных в ходе эволюции экологических связей человека с представителями микромира благоприятствует распространению вирусоносительства и появлению новых форм заболеваний [278], которые также можно считать экологически детерминированными. Таким образом, происходящие экологические пертурбации являются более глубокими и фундаментальными по своим неблагоприятным последствиям для будущего человечества.

2. Экологическая детерминированность основных заболеваний

Большая часть собственных исследований, результаты которых цитируются и обсуждаются в основных разделах этой книги, проводились в рамках комплексной научной программы «Адаптация человека», выполнявшейся в течение многих лет научными учреждениями Сибирского отделения Академии медицинских наук РФ в промышленных регионах Крайнего Севера и Сибири.

2.1. Состояние здоровья как индикатор экологического неблагополучия

Сложность выявления взаимосвязей в системе «загрязнение ОС – здоровье» и оценки долевого вклада загрязнения ОС в развитие основных форм патологии человека прежде всего определяется многофакторностью внешнесредовых воздействий на организм и его ответных реакций. В то же время в медицинской практике мы привыкли оперировать в основном бинарными отношениями (один фактор – одна реакция, один этиологический агент – одна болезнь) и, как верно замечал И. В. Давыдовский [115], однозначными, линейными связями и внешними ассоциациями.

Однако при интерпретации последствий воздействия на организм вредных экологических факторов необходимо учитывать:

1) нелинейность взаимосвязей и неаддитивный характер эффектов;

2) относительно длительный временной лаг формирования ответных реакций организма;

3) зачастую опосредованный характер вредных воздействий;

4) эффект взаимного отягощения при действии нескольких факторов, или синэкологическое суммирование антропогенных воздействий [209];

5) индивидуальные особенности организма, проявляющиеся прежде всего в различной чувствительности и предрасположенности к воздействиям экологически неблагоприятных факторов (например, повышенная химическая чувствительность) или, напротив, – в индивидуально высокой резистентности.

Отмеченные трудности усугубляются также известными неточностями и недостоверностью данных официальной статистики, о чем не раз упоминалось выше, и методическими сложностями, связанными с организацией и проведением комплексных медико-экологических исследований и интерпретацией полученных результатов. В этом контексте следует заметить, что официальные показатели заболеваемости различных групп населения, которые вытекают из отчетных данных обращаемости в медицинские учреждения, часто мало достоверны и существенно (порою в несколько раз) отличаются от таковых, полученных при активной выявляемости предболезненных и болезненных состояний. Низкое качество и недостоверность первичной информации, получаемой из поликлиник и больниц, не позволяет регистрировать и анализировать эффекты вредных экологических воздействий на здоровье [343]. Об этом убедительно свидетельствуют и многочисленные результаты целевых массовых обследований населения, проводившихся профильными научно-исследовательскими институтами Академии медицинских наук по специальным и стандартизованным программам изучения распространенности артериальной гипертонии, ишемической болезни сердца, иммунодефицитных состояний, хронических поражений печени, которые, как правило, отличаются от стастических данных медицинских учреждений в несколько раз.

Оценка состояния здоровья, основывающаяся на результатах профилактических осмотров, проводящихся на промышленных предприятиях, также мало достоверна и недостаточно информативна вследствие низкого качества последних и отсутствия должной стандартизации программ сбора и обработки результатов массовых обследований. Особенно отчетливо это было показано нами при сравнительном анализе показателей профессиональной заболеваемости в нашей стране и в других развитых странах Европы и Америки [290]. Так, если в СССР с населением более 220 млн чел. в конце 80-х гг. XX века регистрировалось ежегодно лишь около 8–9 тыс. больных с профессиональной патологией, а в таком крупном промышленном центре, как Новосибирск, было выявлено только 6006 больных на протяжении 32 лет [17], то, к примеру, в Болгарии с населением около 9 млн. человек эти показатели достигали 26–50 тыс. чел/год [145], в ГДР – около 12 тыс. чел/год [61], в Польше – 8,7 тыс. [141], в Чехословакии – в среднем 4,3 тыс. [286], в США – более 420 тыс. чел/год [263]. При этом важно подчеркнуть, что большинство перечисленных стран, как известно, характеризуется сравнительно хорошими условиями труда, современными производственными технологиями, независимым санитарно-гигиеническим контролем и меньшей численностью работающих во вредных условиях труда, что в целом подтверждает явное занижение отчетных показателей профессиональной заболеваемости в СССР.