Медико-экологическое значение концентрации Zn, Cu, Co, Mn в почвах Терско-Сулакской дельтовой равнины Дагестана

УДК 631.41:574

МЕДИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ Zn, 01, Mn В ПОЧВАХ ТЕРСКО-СУЛАКСКОЙ ДЕЛЬТОВОЙ РАВНИНЫ ДАГЕСТАНА

© 2008 Салихов Ш.К., Яхияев М.-П.А. Прикаспийский институт биологических ресурсов ДНЦ РАН

Работа посвящена изучению проблемы эколого-биогеохимической роли концентрации микроэлементов Zn, Cu, Co, Mn в развитии неинфекционных заболеваний человека, прогнозе заболеваемости и поиске путей их эффективной коррекции.

The article is dedicated to the study of the problem of ecological and biogeochemical role of the concentration of Zn, Cu, Co, Mn microelements in the development of human non-infectional diseases, forecasting of dis-eases and searching for the ways of their efficient correction.

Ключевые слова: концентрация микроэлементов, развитие неинфекционных заболеваний, оценка почв, подвижная форма микроэлемента, коэффициент корреляции.

Keywords: concentration of microelements, development of non-infectional diseases, estimation of soils, movable form of microelement, correlation factor.

Исследование влияния концентрации химических элементов в окружающей среде на человека, в связи с концентрацией химических элементов, обусловленной природно-техноген-ными факторами, имеет немаловажное значение, так как геохимические отклонения вызывают ответные, часто патологические реакции организма [3, 14, 17, 20].

Одним из структурных элементов окружающей среды является почвенный покров, химический состав которого влияет на подбор, распределение растений, состав природных вод, содержание химических элементов в продуктах питания и, в конечном счете, отражается на биохимических процессах, происходящих в организмах животных и человека.

На исследуемой нами территории Терско-Сулакской дельтовой равнины (Кизлярский, Бабаюртовский, Хасавюртовский, Кизилюртовский районы) распространены темно-каштановые, каштановые, светло-каштановые, луговокаштановые, луговые, лугово-болотные

почвы разной степени и характера засоления, солончаки луговые, типичные. В основном эти почвы отличаются низким плодородием, неудовлетворительными водно-физическими свойствами, засолены, содержат карбонаты, в них мало гумуса, рН >7, что в итоге приводит к малой концентрации и подвижности микроэлементов.

Недостаток или избыток микроэлементов в почве, наряду с другими факторами, приводит к недостатку или избытку их не только у травоядных, но и плотоядных животных, а также в организме человека. Это влечет за собой ослабление или усиление синтеза биологически активных веществ, в состав которых входят микроэлементы, нарушение процесса промежуточного обмена веществ, возникновение заболеваний [1, 2, 18, 15].

Задачей нашего исследования является выяснение средней концентрации микроэлементов ^п, ^, ^, Mn) в почвах Тер-ско-Сулакской дельтовой равнины и выявление ее связи с распространенностью

неинфекционных заболеваний человека, что послужит основой борьбы с данными патологиями и научно обоснованного планирования профилактических мероприятий.

Актуальность исследований концентрации микроэлементов в почвах равнинной зоны обусловлена тем, что данный регион играет немаловажную роль в экономике республики, в частности используется в качестве зимних пастбищ для отгонного животноводства. К примеру, общее количество хозяйств горных районов, имеющих прикутанные земли только на территории одного Бабаюртов-ского района (площадь района в своих границах - 325925 га), составляет 155 и представляет 22 административных района республики. Причем большую часть кормов и зерна хозяйства горных районов получают с прикутанных земель [6].

Анализы уровня содержания (концентрации) микроэлементов в почвах были проведены сотрудниками лаборатории биогеохимии ПИБР ДНЦ РАН с использованием аналитической базы лаборатории. Подвижные формы Zn, Мп, Си, Со из почвы были извлечены экстрагирующим ацетатным буферным раствором рН 4,8 с последующим определением на атомно-абсорбционном спектрофотомет-

ре «HITACHI» 170-70. Полученные результаты анализов были нами статистически обработаны на компьютере в программе Microsoft Excel 2003.

Проведенными исследованиями обнаружено, что в почвах Терско-Сулакской низменности Дагестана наблюдается недостаток микроэлементов цинка, меди, кобальта и избыток марганца (табл. 1).

Концентрация подвижных форм микроэлементов в почвах исследуемой зоны имеет широкий диапазон: цинка от 0,47 до 2,4; меди от 0,12 до 1,61; марганца от 47 до 235; кобальта от 0,23 до 1,24 мг/кг почвы.

Анализ данных по содержанию микроэлементов в почвах указывает на то, что средняя концентрация подвижных форм микроэлементов в почвах изучаемых районов ниже кларка (по Виноградову): цинка - 2,5-3; меди - 1,6-2,3; кобальта - 1,2-2 раза, а концентрация марганца в 3-4,5 раза превышает кларк.

Так как концентрации микроэлементов оказывают большое влияние на физиологическое состояние человека и биохимические процессы, протекающие в его организме, мы решили выявить связь концентрации изучаемых микроэлементов в почвах с распространенностью заболеваний населения.

Таблица 1

Концентрация микроэлементов в почвах Терско-Сулакской дельтовой равнины Дагестана

I_____________

, Zn Cu Mn

% Lim M . Lim M . Lim M . Lim M .

2,76 8,3 0,8-2,2 1,97 0,25-1,27 0,73 47-212 155 0,36-0,54 0,48

3,42 8,4 0,52-2,1 1,68 0,12-1,10 0,65 82-235 181 0,23-0,71 0,67

3,39 8,1 0,81-2,4 1,72 0,19-1,43 0,71 74-224 167 0,47-1,24 0,71

3,87 8,6 0,47-2,3 1,83 0,33-1,61 0,91 82-173 119 0,33-1,17 0,83

5 1,5 40 1

Общеизвестно, что в условиях экологического неблагополучия раньше других реагируют иммунная, эндокринная и центральная нервная системы, вызывая широкий спектр функциональных расстройств. Затем появляются нарушения обмена веществ и запускаются механизмы формирования экозависимого пато-

логического процесса. Дальнейшим следствием ухудшения экологической обстановки может быть увеличение генетического груза в популяции и развитие наследственных болезней, в том числе врожденных пороков развития [9].

На соотношение болезней эндокринных и неврологических с уровнем со-

держания изучаемых нами микроэлементов в почвах и последующей их концентрации в растениях, организмах животных и человека указывают многие исследователи [10, 22, 15, 21].

Нами рассматривалась связь эндокринных и неврологических заболеваний населения с экологическим статусом микроэлементов в почвах.

Исследуемые нами патологии (болезни эндокринные и неврологические) являются важнейшими медико-

социальными проблемами по причине их широкой распространенности, тяжести поздних осложнений, высокой стоимости средств диагностики и лечения, которые необходимы больным в течение всей жизни [5, 7, 8, 20, 12, 16].

При выполнении поставленной задачи нами использовались данные (табл. 2) Республиканского медицинского информационно-аналитического центра Министерства здравоохранения Республики Дагестан [13].

Сравнивая показатели средней концентрации микроэлементов в почвах и

количество больных патологиями, мы обнаружили зависимость болезней эндокринологических и неврологических с концентрацией микроэлементов в почвах Бабаюртовского, Хасавюртовского, Ки-зилюртовского районов. Причем коэффициент корреляции концентрации микроэлементов с патологиями по цинку, меди, кобальту оказался отрицательным, а по марганцу - положительным, т.е. число эндокринологических и неврологических больных обратно пропорционально концентрации цинка, меди, кобальта и прямо пропорционально концентрации марганца. Вероятно, как отмечают и другие исследователи, на подвижность и поглощение химических элементов из почвы, помимо других факторов, влияют и содержание в ней других химических элементов [10] и избыток одного металла, в нашем случае марганца, усугубляющего вред, обусловленный недостаточностью Zn, Си, Со [4].

Таблица 2

Распространенность неинфекционных болезней населения равнинной зоны РД на 1000 населения

2004

1 2 3 4 5 2002 2003 2004

3,6 15,3 9,8 2,6 0,4 7,4 7,1 7,3

16,9 57,0 31,7 4,1 4,2 7,1 8,0 8,4

5,8 38,7 24,4 2,9 1,9 6,4 6,7 6,2

5,0 35,5 7,8 0,9 1,0 6,3 7,0 5,7

- 0,747 - 0,797 - 0,999 - 0,993 - 0,873 - 0,783 - 0,533 - 0,819

- 0,721 - 0,773 - 0,997 - 0,988 - 0,853 - 0,758 - 0,5 - 0,796

0,718 0,770 0,996 0,987 0,850 0,755 0,495 0,793

- 0,735 -0,786 -0,998 -0,991 -0,864 - 0,771 - 0,518 - 0,808

1- ; 2- ; 3; 5- Нами также выявлена довольно высокая корреляция концентрации микроэлементов в почвах исследуемой территории с показателями общей смертности населения (табл. 1,2). ; 4- По данным РМИАЦ МЗ РД, заболеваемость по годам изучаемыми патологиями, несмотря на антропогенный пресс, в целом также пропорциональна концентрации микроэлементов в почвах. Данное обстоятельство, как и другие исследова-

тели [11], мы связываем с исходным уровнем химического состава природной среды обитания, который влияет на степень здоровья населения и способность популяции противостоять нарастающему загрязнению окружающей среды.

При включении Кизлярского района в сопоставительный ряд - концентрация микроэлемента/ патология - была обнаружена только связь концентрации цинка с болезнями эндокринной системы. По-видимому, эта особенность обусловлена рядом причин: близостью к морю; высотой рельефа местности; механическим составом почв; технологией земледелия; изменением концентрации микроэлементов в почвах, в результате периодического заливания данной территории морскими и речными водами и другими неучтенными нами факторами.

Экологические и генетические болезни характеризуются той особенностью, что они поражают не всех людей, а лишь определённую часть в каждой популяции: в результате эволюционно выработанных механизмов адаптации 80-90% организмов приспосабливаются к данному дисбалансу и лишь 5-20% популяции не способны справиться с регуляцией метаболических процессов и развивают патологию [19].

В нашем случае, число больных сахарным диабетом составляет 1,69%, эндемическим зобом - 5,7%, болезнями неврологическими - 4%. И это при ежегодном увеличении числа больных на фоне увеличения смертности и уменьшения рождаемости (табл. 2).

При значительных масштабах загрязнения биосферы, приводящего к нарушению баланса атомовитов (микроэлементов, тяжелых металлов) в окружающей среде и последующему дисбалансу микроэлементов в организмах растений, животных и человека, количество индивидуумов, подверженных патологиям, в популяции будет только расти.

Факторами, влияющими на снижение показателей здоровья населения и высокую распространенность микроэлементо-зов (болезней, обусловленных дисбалансом микроэлементов), по нашему мнению, являются:

- химический состав пищи, в значительной степени отражающий параметры окружающей среды (природный геохимический фон);

- избыток тяжелых металлов в окружающей среде вследствие урбанизации территорий. Выращивание сельскохозяйственных культур без учета санитарных зон - вблизи автомагистралей, промышленных предприятий;

- нерациональное и несбалансированное питание при выраженном дефиците в рационе биологически полноценных продуктов вследствие их рафинирования и других способов очистки;

- ксенобиотики (гербициды, пестициды, антибиотики, применяемые в животноводстве, и миотоксины, некоторые гормоноподобные вещества, применяемые для стимуляции роста сельскохозяйственных животных);

- добавки в продукты питания, увеличивающие их срок хранения и улучшающие вкус, цвет, запах и т.д. (красители, консерванты, усилители вкуса и аромата и др.) и вызывающие заболевания кишечника, печени, почек, кожи, разрушение витаминов, аллергию;

- необоснованное использование лекарственных средств, приводящих к нарушению баланса микроэлементов в организме;

- широкое применение различных биодобавок (БАД), разнообразных комплексов витаминов с микроэлементами, которое чревато серьёзными отдаленными негативными последствиями для здоровья населения, так как некоторые ато-мовиты имеют весьма незначительные интервалы между максимально физиологической и минимально токсической дозами. Если к тому же принять во внимание явление гетерогенности биосферы и антропобиосферы, необходимо определение норм потребления микроэлементов в зависимости от комплекса условий (среда обитания, пищевой статус, возраст, физиологическое состояние и другие), что часто не учитывается.

Следовательно, для улучшения здоровья населения необходимо устранение влияния указанных факторов и восстановление баланса микроэлементов в ор-

ганизме человека за счет улучшения экологии окружающей среды путем научно обоснованной организации и проведения комплекса природоохранных, агрогеохи-мических, оздоровительных и профилактических мероприятий.

Примечания

1. Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А., Строчкова Л.С. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология. - М.: Медицина, 1991. - 96 с. 2. Агаджанян Н.А., Сусликов В.Л., Ермакова Н.В., Капланова А.Ш. Эколого-биогеохимические факторы и здоровье человека // Экология человека. 2000. № 1. - С. 3-5. 3. Агаджанян Н.А. Скальный А.В., Химические элементы в среде обитания и экологический портрет человека. - М.: Изд-во КМК, 2001. - 83 с. 4. Альберт А. Избирательная токсичность. Физико-химические основы терапии / Пер. с англ. В 2-х томах. Т. 2. - М.: Медицина, 1989. - 432 с. 5. Асельдерова З.М., Абусуева З.С., Закарьяева Н.А., Абусуев С.А. Распространенность осложнений сахарного диабета у больных в Дагестане // Третий Всероссийский диабетологический конгресс. Тез. докл. 24-27 май 2004 г. - М., 2004. - С. 65-66. 6. Баламирзоев М.А. Качественная оценка почв Прикаспийской низменности Дагестана // Экологические проблемы Прикаспийской низменности, Вып.2. - Махачкала. 1997.

- С. 35-48. 7. Всемирная организация здравоохранения. Доклад исследовательской группы ВОЗ. Профи-

лактика сахарного диабета. - Женева, 1995. -136 с. 8. Дедов И.И. Йоддефицитные заболевания в Российской Федерации // Вестник РАМН. 2001. № 6. - С. 3-12. 9. Дедов И.И., Сунцов Ю.И. и др. О нацио-

нальном регистре сахарного диабета: распространенность инсулинозависимого диабета и его осложнений // Проблемы эндокринологии. № 5. 1996. - С.3-9. 10. Додина Л.Г. Некоторые аспекты влияния антропо-

генного загрязнения окружающей среды на здоровье населения (Обзор) // Гигиена и санитария. 1998. № 3. - С. 48-52. 11. Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова. М.: Наука, 1985. - 263 с. 12. Нагорный С.В. Комплексная эколого-гигиеническая оценка вредных факторов окружающей среды и изменений здоровья населения в отдельных районах Алтайского края // Ядерные испытания, окружающая среда и здоровье населения Алтайского края. // Материалы научных исследований. Т.3. Кн.2. - Барнаул, 1993. - С. 16-35. 13. Показатели состояния здоровья населения Республики Дагестан в 2004 году // Сборник РМИ-АЦ МЗ РД.- Махачкала, 2005. - 256 с. 14. Покатилов Ю.Г. Биогеохимия биосферы и медикобиологические проблемы. - Новосибирск, 1993. - 168 с. 15. Протасова Н.А. Микроэлементы: биологическая роль, распределение в почвах, влияние на распространение заболеваний человека и животных // СОЖ. № 12. 1998. - С. 32-37. 16. Репродуктивная эндокринология / Под ред. С.К. Йена, Р.Б. Джаффе;

пер. с англ. Т.1. М.,1998. - С. 422-531. 17. Сает Ю. Е., Ревич Б. А., Янин Е. П. Геохимия окружающей среды. - М.: Недра, 1990. - 333 с. 18. Скальный А.В., Кудрин А.В. Радиация, микроэлементы, антиоксиданты и иммунитет. - М.: ЛирМакет, 2000. - 421 с. 19. Сусликов В.Л. Геохимическая экология болезней. Т.2. Атомовиты. М.: ГелиосАРВ, 2000. - 668 с. 20. DeLong R. //The Prevention and Control of Jodine Deficiency Disorders/ Eds B.S. Hetzel et al. - Amsterdam. 1987. - PP. 49-62. 21. Markesbery W.R., Ehmann W.D. Neuron activation analysis of trace elements in motor neuron desease spinal cord // Neurodegeneration. 1995. №4. - PP. 383 -390. 22. Ozata M., Salk M., Aydin A. et al. Iodine and zinc, but not selenium and copper, deficiency exists in a male Turkish population with endemic goiter // Biol. Trace. Elem. Res. 1999. Vol. 69. №3. -PР. 211-216.