Воздействие климата и загрязнения воздушной среды на иммуно-метаболический статус населения города Владивостока

УДК 612.017

ВОЗДЕЙСТВИЕ КЛИМАТА И ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ НА ИММУНО-МЕТАБОЛИЧЕСКИЙ СТАТУС НАСЕЛЕНИЯ ГОРОДА ВЛАДИВОСТОКА

Л.В.Веремчук, П.Ф.Кику, И.В.Симонова

Владивостокский филиал Дальневосточного научного центра физиологии и патологии дыхания Сибирского отделения РАМН - НИИ медицинской климатологии и восстановитечьного лечения, 690105, г. Владивосток,

ул. Русская, 73г

РЕЗЮМЕ

Физиологическое воздействие на человека оказывают резкое суточное, сезонное изменение температуры и влажности воздуха, атмосферного давления, скорости ветра, и др., которые влекут изменение обменных процессов, протекающих в клетках, формируя ответную реакцию в изменении иммуно-метаболических показателей крови. Известна статистически достоверная зависимость роста уровня заболеваемости легких от степени загрязнения атмосферного воздуха, снижающего сопротивляемость организма. Целью работы являлось изучение ответной реакции иммуно-ме-таболических показателей крови населения города Владивостока на влияние климата и загрязнения воздушной среды. Установлено, что уровень загрязнения воздушной среды города Владивостока определяют климатические особенности. Реакция иммуно-метаболических показателей крови на воздействие муссонного климата превышает по силе патогенную реакцию на техногенное загрязнение, что в совокупности является опасным для здоровья населения города.

Ключевые слова: экологическая зависимость заболеваний, влияние климата, влияние загрязнения воздушной среды, иммуно-метаболические показатели крови.

SUMMARY

THE INFLUENCE OF CLIMATE AND AIR POLLUTION ON IMMUNE-METABOLIC STATUS OF VLADIVOSTOK POPULATION

L.V.Veremchuk, P.F.Kiku, I.V.Simonova

Vladivostok Branch of Far Eastern Scientific Center of Physiology and Pathology of Respiration of Siberian Branch RAMS - Research Institute of Medical Climatology> and Regenerative Treatment, 73g Russkaya Str., Vladivostok, 690105, Russian Federation

Sharp daily and seasonal changes of temperature and humidity of air, atmospheric pressure, the speed of wind and other factors have an important physiological impact on a person. It reveals itself through the change of metabolic processes in cells and the formation of response in the change of immune and metabolic indicators of blood. Statistically reliable dependence of pulmonary diseases growth on the degree of air pollution which reduces the resistance of the organism is

known. The aim of this work was to study the response of immune and metabolic blood indicators of Vladivostok populace to the influence of climate and air pollution. It is established that the level of air pollution of Vladivostok city is determined by climatic features. The reaction of immune and metabolic blood indicators to the influence of monsoonal climate exceeds the pathogenic reaction to anthropogenic pollution, which in combination is hazardous to the health of the city populace.

Key words: ecological dependence of diseases, influence of climate, influence of air pollution, immune metabolic blood indicators.

Одним из факторов природной среды, оказывающих воздействие на здоровье людей, является климат, который определяет условия среды обитания человека [2, 4, 8]. Кчиматические явления, сформированные определенными значениями метеорологических компонентов, влияют на физиологические системы организма, определяя его состояние. В основе климатического воздействия лежит процесс теплообмена человека с окружающей средой, где температура воздуха соотносится с постоянством внутренней температуры организма. Важное физиологическое воздействие на человека оказывает резкое суточное или сезонное изменение температуры и влажности воздуха, атмосферного давления, скорости ветра, солнечной радиации и т.д., которые влекут изменение обменных процессов, протекающих в клетках, и затем формирует ответную реакцию организма. Ответная реакция на внешнее воздействие хорошо выражена в изменениях иммуно-метаболических показателей крови.

Загрязнение атмосферного воздуха является одним из негативных факторов воздействия, вызывая риск развития ряда эколого-зависимых заболеваний. Под загрязнением воздушной среды понимается ее качественное состояние, напрямую зависящее от объемов техногенного выброса твердых частиц (пыли), химических и токсичных компонентов объектами техногенного загрязнения (автотранспорт, предприятия энергетики и др.). Установлена статистически достоверная зависимость роста уровня заболеваемости легких и других респираторных заболеваний от степени загрязнения атмосферного воздуха, снижающего сопротивляемость организма [2, 5, 6].

Однако интенсивность загрязнения атмосферы зависит не столько от объемов техногенных выбросов, сколько от климатических особенностей (направление и скорость ветра, влажность воздуха, осадки), форми-

рующих уровень самоочищения атмосферы [3]. Поэтому изучение воздействия загрязнённой воздушной среды на человека рассматривалось параллельно с влиянием климата.

Исследования НИИ медицинской климатологии и восстановительного лечения (1998-2008 гг.) выявили на примере Приморского края особенности развития эколого-зависимых заболеваний органов дыхания под влиянием загрязненной воздушной среды при неблагоприятном воздействии климата [5, 6, 7]. Были проведены популяционные исследования по распространению заболеваемости населения по возрастным категориям в различных экологических условиях Приморского края. Расчет нагрузок климата и техногенного загрязнения на распространение заболеваемости показал изменение величины климатических нагрузок в зависимости от возраста и отсутствие аналогичного изменения от загрязнения воздушной среды [6, 7]. Уровень заболеваемости взрослого населения края возрастает при максимальных климатических нагрузках, а заболеваемость детского населения растет даже при минимальных нагрузках. Техногенные нагрузки по характеру и силе оказывают единое патогенное воздействие на органы дыхания независимо от возраста человека. Поэтому можно предположить, что к негативному воздействию климатических условий человек способен адаптироваться, а к техногенным нагрузкам у организма отсутствуют адаптивные способности. В результате в условиях Приморского края экологическая обусловленность распространения заболеваемости органов дыхания формируется под влиянием климатических условий и усугубляется патогенетическим действием техногенного загрязнения атмосферы [7].

Целью работы являлось изучение ответной реакции иммуно-метаболических показателей крови населения г. Владивостока на влияние климата и загрязнения воздушной среды.

Материалы и методы исследования

Проведено изучение характера влияния внешней среды на иммуно-метаболические показатели крови жителей Владивостока - города с наибольшей численностью населения Приморского края и наиболее загрязненной воздушной средой. Для оценки состояния здоровья населения города проводилось клинико-лабораторное обследование 962 человек, проживающих в разных экологических условиях. Биологическим материалом служила венозная кровь. Анализ крови включал: липидные показатели крови (10 п); показатели системы ПОЛ-АОЗ (7 п); печеночные пробы (7 п); параметры свертывающей системы крови (5 п); гормоны щитовидной железы (3 п); иммунограмму (47 п); показатели азотистого обмена (3 п). Обследование пациентов проводилось согласно Хельсинкской декларации Всемирной ассоциации «Рекомендации для врачей, занимающихся биомедицинскими исследованиями с участием людей» (2001) и после подписания пациентом формуляра информированного согласия.

В качестве факторов среды обитания рассматрива-

лись показатели климата (среднегодовые температуры, влажность воздуха, количество ясных и пасмурных дней, скорость ветра, осадки >1мм, количество дней с туманами), сопоставимые по времени обследования жителей города. Определение загрязнения воздуха включало среднегодовые показатели по общему и твердому выбросу, содержанию в воздухе диоксида серы, оксида углерода и азота, выбросу загрязняющих веществ от автотранспорта, сопоставимые с местом проживания обследуемых.

Многообразие ответных реакций организма жителей г. Владивостока в условиях длительных и напряженных факторных нагрузок оценивалось с позиции системного подхода, позволяющего разнородную информацию взаимоотношений «человека и среды» обобщать в совокупный показатель качества среды обитания. Для обработки клинико-лабораторных, климатических и техногенных данных использовались статистические методы многомерного анализа, определяющие корреляционные зависимости в системе «человек-среда». Структуризация связей по функциональным системам, соответствующим показателям крови и внешним факторам, позволила выявить приоритеты экзогенного воздействия среды на отдельные иммуно-метаболические характеристики крови.

Результаты исследования и их обсуждение

Климат г. Владивостока по классификации Б.П.Алисова [1] относится к муссонной области умеренного пояса. Для города характерна сезонная смена воздушных течений, возникающих под влиянием термических контрастов между материком и океаном. Поэтому климатическое воздействие на человека отличается по сезонам года. В зимний период в городе преобладает сухой и холодный континентальный воздух, обусловливающий ясную морозную погоду. Оттепели, связанные с перепадами температуры, давления и др. компонентов, являющиеся наиболее неблагоприятными для физиологического состояния человека, во Владивостоке бывают в любой месяц зимы. Метели в городе составляют 8-9 дней. Нередки случаи, когда скорость ветра при метелях возрастает до 15-20 м/с. Зимой в городе встречаются все атмосферные явления, кроме града. Для весны характерны частые чередования волн тепла и холода. В отдельные годы температурные амплитуды достигают 10-15°С, которые вызывают подъем уровня заболеваемости респираторной патологии в городе. Средняя продолжительность лета во Владивостоке составляет 142 дня. Отличительной чертой летнего периода является неустойчивость погоды. Значительная облачность и туманы, наблюдающиеся в первую половину лета, снижают поступление прямой солнечной радиации и уменьшают продолжительность часов солнечного сияния. На летние месяцы приходится наибольшая повторяемость сильных дождей, которые приносятся в город тайфунами, циклонами и фронтальными разделами. Осень в городе теплая, сухая, ясная. По совокупному воздействию климатических параметров на человека осень является наиболее благоприятным сезоном года. В

целом, муссонный климат г. Владивостока отличается частой изменчивостью погодных режимов, повышенной влажностью воздуха и значительной облачностью и туманами, снижающими продолжительность солнечной радиации в теплый период года.

Качество воздушной среды г. Владивостока определяется техногенным загрязнением. Выбросы большинства промышленных предприятий Владивостока, рассредоточенных по всей территории города, происходят на высоте не более 50 м, за исключением ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2, высота труб которых достигает 60-180 м при наибольшем радиусе разброса от 5 до 7 км. Остальные предприятия города имеют относительно малые объемы выбросов, с радиусом рассеивания от

0,5 до 3 км [10]. Атмосферный воздух Владивостока загрязняется дымом, золой и частичками угля 38 крупных котельных и мусоросжигательного завода. При этом в отдельных районах города складывается особая ситуация, зависящая от топографических и микроклиматических условий. Однако, в целом, пылевое загрязнение Владивостока в среднем незначительно, в 2-3 раза превышает предельно-допустимую концентрацию (ПДК).

Особый вклад в загрязнение воздуха г. Владивостока вносит автотранспорт. В 2005 году количество автотранспорта в городе насчитывало около 150 тыс. единиц, что составило 51% от общего загрязнения атмосферы [9]. По данным городской дорожно-транспортной инспекции на 1 января 2010 г. во Владивостоке количество автотранспорта достигло 350 тыс. единиц (грузовые и легковые автомобили, автобусы и мотоциклы), что в районах автомобильных развязок создало критическую обстановку общего загрязнения городской среды. Согласно отчетности Госкомгидромета, автотранспорт города выбрасывает в воздух более 40 химических веществ, причем каждый из них в различной степени вреден для организма человека. К основным ингредиентам относятся оксид углерода и диоксид серы (до 70%), канцерогенные по-лициклические ароматические углеводороды (около 19%), окислы азота (около 9%), фенолы, формальдегиды и тяжелые металлы [10]. Среди многих причин интенсивного загрязнения воздуха автотранспортом значительное место занимает низкое качество используемого бензина, а при недостаточной пропускной способности дорог и образовании огромных пробок, в городе местами возникает «сложная», до «критической», экологическая обстановка. По данным Госкомгидромета, в любой день года в различных районах регистрируется превышение ПДК хотя бы одной из примесей в 2-3 раза. Однако в целом по городу уровень загрязнения атмосферного воздуха ниже средних городских российских показателей, что связано с высокой очищающей способностью моря, окружающего город со всех сторон.

Для изучения ответной реакции организма человека на внешнее воздействие использовались иммуно-метаболические показатели крови жителей города Владивостока, метеорологические параметры и показатели техногенного загрязнения воздушной среды.

Для всех введенных показателей рассчитывались корреляции Пирсона (при р<0,05), которые были сгруппированы по функционально обособленным системам (группам) показателей (свертывающая система крови, липидтранспортная система, система ПОЛ-АОЗ, гормоны щитовидной железы, печеночные показатели, иммунограмма, клинический анализ крови) и системам, включающих в себя показатели загрязнения воздуха и климатических параметров (рис.).

Группировка корреляционных связей по системам однородных показателей проводилась с целью определения приоритетов во взаимоотношениях между группами показателей крови. Рассчитывалась внутрисистемная мощность (средний показатель корреляционных связей) и межсистемная мощность (сила связи). В результате, чем выше мощность внутри системы, тем система более устойчива к внешнему воздействию, а высокая межсистемная мощность характеризует силу внешнего воздействия.

Анализ внутрисистемных связей показал уязвимость некоторых показателей крови - печеночных проб (мощность /—0.39), показателей свертывающей системы крови (0,39) и системы ПОЛ-АОЗ (0,44) (рис.). Внешняя среда, наоборот, характеризуется боле высокой внутрисистемной мощностью, так как климатические параметры имеют /—0,7. а система показателей загрязнения воздуха - 7-0,4. Между собой системы климата и загрязнения взаимодействуют с достаточно большой силой (/-0,65), что говорит о направленном влиянии климатических особенностей (внутрисистемная мощность климата выше) на уровень загрязнения воздуха в г. Владивостоке.

На организменном уровне установлено повышенное действие на иммуно-метаболический статус организма климатических показателей с диапазоном разброса силы связей (/-0,17-0,67), сила воздействия загрязнения воздуха ниже и колеблется в пределах 7-0,19 -0,41 (рис.). Особенно активно климатические условия г. Владивостока влияют на иммунитет человека (сила связи 7-0,67), данная направленность воздействия объясняется повышенным показателем внутрисистемной мощности климата (7-0,7) в сравнении с иммунными показателями (внутрисистемная 7-0,5). Климат влияет также на функцию щитовидной железы с силой 7-0,45. На остальные системы показателей крови влияние климата слабое (7-0,17-0,39), свертывающая функция крови на данном уровне исследования вообще не реагирует на климат.

Загрязнение воздуха, как система, относительно климата, имеет более слабую мощность (внутрисистемная 7-0,4) с соответствующей пониженной силой воздействия на показатели крови. Исходя из того, что все показатели крови имеют внутрисистемные мощности в пределах 7'=0,39-0,6, превышающие мощность системы загрязнения, можно предположить, что техногенное загрязнение для жителей города не являются столь критическим для здоровья. К примеру, сила воздействия загрязнения воздуха на клинические показатели крови невысокая 0—0.41). а внутрисистемная ее

мощность, характеризующая защитный потенциал слабо влияет на клинические показатели крови. Ана-

данной группы показателей, высокая 0—0.6), в резуль- логичная ситуация складывается и с другими показа-

тате, можно сделать вывод, что загрязнение атмосферы телями крови.

Системы показателей крови Системы показателей внешней среды Мощность системы

Влияние загрязнения воздушной среды Влияние климата Сила межснстемной связи

Рис. Влияние климата и загрязнения воздуха на иммуно-метаболические показатели крови жителей г. Владивостока.

Загрязнение воздушной среды в г. Владивостоке находится в тесной зависимости с климатическими особенностями 0—0,65), причем эта совокупность действует на человека в экспоненциальной зависимости [6]. При всей индивидуальности и относительном благополучии влияния загрязнения воздуха на показатели крови, в совокупности с климатом загрязнение усиливает патогенетическое воздействие на организм человека. Полученные результаты на организменном уровне объясняют выводы, сделанные на популяционном уровне, которые главной причиной высокой распространенности заболеваемости органов дыхания в городе назвали неблагоприятные свойства муссонного климата [5, 6, 7].

Таким образом, уровень загрязнения воздушной среды города Владивостока определяют климатические особенности. Реакция иммуно-метаболических показателей крови на воздействие муссонного климата превышает по силе патогенную реакцию на техногенное загрязнение, что в совокупности является опасным для здоровья населения города. Полученные результаты должны учитываться при разработке лечебнопрофилактических и санитарно-гигиенических

мероприятий. у Веремчук Л.В., Иванов Е.М., Кику П.Ф. Среда

ЛИТЕРАТУРА

1. Алисов Б.П., Полтораус Б.В. Климатология. М.: МГУ, 1974. 296 с.

2. Афанасьева РФ., Суворов В.Г. Методология нормирования физических факторов при комплексном воздействии на организм // Экологический риск и здоровье человека: проблемы взаимодействия: материалы науч. сессии отдел, профил. мед. РАМН. М., 2002. С.23-29.

3. Безуглая Э.Ю. Мониторинг состояния загрязнения атмосферы в городах. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 250 с.

4. Будыко М.И., Циценко Г.И. Климатические факторы теплоощущения человека // Изв. АН СССР. Сер. геогр. 1960. №3. С.3-11.

5. Веремчук Л.В., Косолапов А.Б., Кику П.Ф. Природно-экологические условия жизнедеятельности населения Приморского края. Владивосток, 2000. 158 с.

6. Веремчук Л.В., Кику П.Ф. Технология оценки распространения болезней органов дыхания под влиянием климатических факторов в рамках социально-гигиенического мониторинга // Бюл. физиологии и патологии дыхания. 2004. Вып. 19. С. 12-17.

0,67

обитания и заболеваемость органов дыхания в Приморском крае. Владивосток: Дальнаука, 2008. 217с.

8. Воронин Н.М. Основы медицинской и биологической климатологии. М.: Медицина, 1981. 352 с.

9. Доклад о состоянии окружающей природной среды Приморского края в 2005 году. Приморский край. Комитет охраны окружающей среды и природных ресурсов / под ред. М.Н.Бибикова, К.М.Кученко, С.А.Киселева. Владивосток, 2006. 137 с.

10. Доклад о состоянии окружающей природной среды Приморского края в 2008 году. Приморский край. Комитет охраны окружающей среды и природных ресурсов / под ред. М.Н.Бибикова, К.М.Кученко, С.А.Киселева. Владивосток, 2010. 137 с.

REFERENCES

1. Alisov В.Р., Poltoraus B.V. Klimatologiya [Climatology]. Moscow: MGU; 1974.

2. Afanas'eva R.F., Suvorov V.G. Ekologicheskiy risk і zdorov'e cheloveka:problemy vzaimodeystviya: material'y nauchnoy sessii otdeleniya profilakticheskoy meditsiny RAMN (Ecological risk and man’s health: problems of interaction: the materials of scientific sessions of Department of Prophylaxis Medicine RAMS). Moscow; 2002: pp.23-29.

3. Bezuglaya E.Yu. Monitoring sostoyaniya zagryaz-neniya atmosfery v gorodakh [Monitoring of air pollution in cities]. Leningrad: Gidrometeoizdat; 1986.

4. Budyko M.I., Tsitsenko G.I. Izvestiya Akademii nauk SSSR 1960; 3:3-11.

5. Veremchuk L.V., Kosolapov A.B., Kiku PF. Prirodno-ekologicheskie usloviya zhiznedeyatel'nosti nase-leniya Primorskogo kraya [Natural and ecological conditions of vital activity of the populace of Primorsky Krai]. Vladivostok; 2000.

6. Veremchuk L.V., Kiku P. V.Bullet en ' jiziologii i pa-tologii dyhaniyd 2004; 19:12-17.

7. Veremchuk L.V., Ivanov E.M., Kiku PF. Sreda obi-taniya i zabolevaemost'organov dykhaniya vPrimorskom krae [The habitat and respiratory diseases morbidity in Primorsky Krai]. Vladivostok: Dal'nauka; 2008.

8. Voronin N.M. Osnovy meditsinskoy i biologicheskoy klimatologii [The basics of medical and biological climatology]. Moscow: Meditsina; 1981.

9. Bibikov M.N., Kuchenko K.M., Kiseleva S.A., editors. Doklad o sostoyanii okruzhayushchey prirodnoy sredy Primorskogo kraya v 2005 godu. Primorskiy kray. Komitet okhrany okruzhayushchey sredy i prirodnykh resursov [The report about the state of the environment of Primorsky Krai in 2005. Primorsky Krai. The Committee of environment and natural resources conservation]. Vladivostok; 2006.

10. Bibikov M.N., Kuchenko K.M., Kiseleva S.A., editors. Doklad o sostoyanii okruzhayushchey prirodnoy sredy Primorskogo kraya v 2008 godu. Primorskiy kray. Komitet okhrany okruzhayushchey sredy i prirodnykh resursov [The report about the state of the environment of Primorsky Krai in 2008. Primorsky Krai. The Committee of environment and natural resources conservation]. Vladivostok; 2010.

Поступила 12.03.2012

Контактная информация

Людмила Васильевна Веремчук, доктор биологических наук, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории медицинской экологии, НИИ медицинской климатологии и восстановитечьного лечения, 690105, г. Владивосток, ул. Русская, 73г.

E-mail: Veremchuk_LV@mail.ru Correspondence should be addressed to Lyudmila V. Veremchuk, PhD, Leading staff scientist of Laboratoiy of Medical Ecology>, Research Institute of Medical Climatology> and Regenerative Treatment, Russian Federation,

73g Russkaya Str., Vladivostok, 690105. E-mail: Veremchuk_LV@mail.ru