Загрязнение окружающей среды фтористыми соединениями алюминиевого производства и их влияние на морфогенез костей (стр. 3 )

Характеристика атмосферного воздуха на контрольной территории

В качестве контрольной территории выбран г. Иркутск, характеризующийся качественным отличительным составом атмосферного воздуха. Г. Иркутск - крупный промышленный и культурный центр Восточной Сибири, на его территории сосредоточены 5 крупных промышленных узлов, расположенных в основном на окраинах города. Эколого-гигиеническая обстановка городской среды характеризуется высоким уровнем загрязнения. Основной вклад в суммарное загрязнение атмосферного воздуха в г. Иркутске определяют 15 химических веществ: взвешенные вещества, углерода оксид, углерод (сажа), азота диоксид, формальдегид, серы диоксид, бенз(а)пирен. Данные наблюдений УГМС приведены в (табл. 5.).

Таблица 5.

Средние уровени загрязнения воздуха вредными веществами

(мг/м3) в г. Иркутск

Ингредиенты	ПДК с. с.	Среднегодовые концентрации мг/м3	Кратность ПДК
		90-е г	2000-е г
Взвешенные вещества	0,15	0,23	0,143	1,5-0,9
Углерода оксид	3,0	3	3,5	1-1,2
Азота диоксид	0,04	0,047	0,049	1,2-1,2
Азота оксид	0,06	0,055	0,055	0,9-0,9
Серы диоксид	0,05	0,012	0,007	0,24-0,6
Формальдегид	0,003	0,016	0,011	5,3-3,7
Фтористые газообразные соединения	0,005	-	-	-
Фториды плохо растворим.	0,03	-	-	-
Бенз(а)пирен	1*10-6	2*10-6-	3,5*10-6	2-3,5
Тяжелые металлы (мкг/м3)
Ванадий	0,002	-	-	1,5-0,9
Хром	0,0015	0,01	0,006	1-1,2
Марганец	0,001	0,013	0,018	1,2-1,2
Никель	0,001	0,01	0,006	0,9-0,9
Железо	0,007	3,9	1,2	0,24-0,6
Медь	0,002	0,02	0,028	5,3-3,7
Цинк	0,003	0,04	0,086	-
Свинец	0,0003	0,042	0,007	-
К сум		6,0	6,6	2-3,5

Среди вредных веществ загрязняющих атмосферный воздух в 90-е и 2000-е годы в г. Иркутске ведущее место занимали: формальдегид, бенз(а)пирен, взвешенные вещества, углерода оксид. Среднегодовые концентрации содержания вредных веществ в атмосферном воздухе превышали гигиенические нормы по диоксиду азота в 1,2 раза, взвешенным веществам в 1,5 раза, бенз(а)пирену в 2-3,5 раза, формальдегиду в 5,3 – 3,7 раза. Наибольшему загрязнению была подвержена левобережная часть города, где значения по взвешенным веществам достигали 2,6 ПДК, углерода оксиду 4,6 ПДК, азота оксиду 2,6 ПДК. В центральной части города максимум бенз(а)пирена (3,4 бензпирен) составил 3,8 ПДК, углерода черного 2 ПДК (2000 г). Динамика к 2007 году показала снижение доли проб атмосферного воздуха с превышением ПДК с11,7% до 3,7%.

Значимых источников эмиссии соединениями фтора в объекты окружающей среды в г. Иркутске нет. В связи с этим, исследований по содержанию фтора в почве на территории г. Иркутска не проводилось. Для г. Иркутска Zсум=12. Уровень превышения связан с высоким содержанием в объектах окружающей среды свинца и цинка

Оценивая уровни загрязнения атмосферного воздуха на изучаемых территориях, был определен Ксум загрязняющих веществ, величина которого в 90-е годы составила - 6,0, а в 2000-е годы в г. Иркутске составила - 6,6. В г. Шелехове в 90-е годы Ксум составил – 5,9, а в 2000-е годы - 6,7. Интегральные показатели загрязнения атмосферы, представленные (табл. 3,5.) не имеют значимых различий, однако состав примесей отличается характером воздействия на отдельные органы и системы.

Население, проживающее на опытной и контрольной территориях, имели единый источник водоснабжения (водозабор «Ерши»), вода соответствовала СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества», а также ГН 2.2.5.1«Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования» Особенностью качества питьевой воды, употребляемой населением изучаемых территорий, является низкая степень минерализации. Содержание фтора находится на уровне 0,2-0,3 мг/л, что значительно ниже суточной физиологической потребности.

Таким образом, техногенная нагрузка на население изучаемых территорий оценивается как чрезвычайно высокая. Общетоксический риск в городах не имеет различий IH=28, однако, для жителей г. Шелехова выявлен риск патологии костно-мышечной системы, не характерный для населения г. Иркутска. В этой связи г. Иркутск можно использовать в качестве контрольной территории для определения негативного влияния фтора на здоровье населения.

Оценка общей заболеваемости детского и подросткового населения

Учитывая, что атмосферный воздух на изучаемых территориях отличается по составу примесей, обладающих различным характером воздействия на организм, проведена оценка общей заболеваемости детского и подросткового населения. Выявлен рост уровня общей заболеваемости в 2007 г. по всем классам болезней у детей г. Шелехова в 1,8 раза, у подростков в 2,9 раза по сравнению с 90-ми годами. У детей г. Шелехова в 90-е годы ведущее ранговое место в структуре общей заболеваемости занимали болезни органов дыхания, болезни нервной системы, болезни кожи и подкожной клетчатки. У подростков первые места занимали болезни нервной системы, мочеполовой системы и болезни органов дыхания. В 2007 г. произошли существенные изменения, как по уровню, так и по структуре общей заболеваемости. Возрос уровень заболеваемости детей по классу болезней системы кровообращения (в 10,5 раз), болезней костно-мышечной системы (в 5,6 раз), болезней дыхательной системы (в 2 раз). У подростков также возрос уровень болезней системы кровообращения, новообразований, болезней костно-мышечной системы (в 12 раз), болезней органов дыхания (в 7,7 раз), болезней эндокринной системы (в 6,9 раз).

У детей г. Иркутска в 90-е г. ведущее ранговое место в структуре заболеваемости занимали болезни органов дыхания, затем инфекционные и паразитарные болезни, и болезни нервной системы. В 2007 г. уровень общей заболеваемости увеличился в 2,7 раза. Возрос уровень травм и отравлений (в 7,3 раз), врожденных аномалий (в 6,0 раз), болезней эндокринной системы (в 6,6 раз), болезней органов дыхания и костно-мышечной системы (в 2,5 раза).

У подростков г. Иркутска в 90-е годы ведущее ранговое место в структуре заболеваемости занимали болезни органов дыхания, болезни нервной системы, эндокринной системы, костно-мышечной системы, мочеполовой системы. В 2007 г общая заболеваемость по классам болезней увеличилась в 1,8 раза. Возрос уровень болезней крови и кроветворных органов (в 8,6 раз), врожденных аномалий (в 4 раза), новообразований (в 3,9 раза), болезней системы кровообращения, травм и травлений (в 3,1 раза).

Сравнительная оценка показала различия по уровню и структуре заболеваемости детей и подростков на изучаемых территориях. У детей обоих городов наиболее высокой оказалась заболеваемость органов дыхания, что является закономерным, учитывая качественный состав атмосферного воздуха и анатомо-физиологические особенности детского организма. У детского и подросткового населения на изучаемых территориях отмечается высокий уровень врожденных аномалий, что согласуется с данными (2003). У детского населения, проживающего в зоне размещения алюминиевого завода, отмечается высокий уровень патологии костно-мышечной системы. Оценивая влияние техногенных загрязнений и соединений фтора в частности на заболеваемость, предложен коэффициент динамики заболеваемости, который представлен как отношение заболеваемости подростков к заболеваемости детей (рис.1.).

Оценивая заболеваемость органов и систем, обеспечивающих метаболизм тканей скелета, выявлено, что на опытной территории в классе болезней органов дыхания наблюдается отрицательная динамика, т. е. рост заболеваемости подростков по отношению к заболеваемости детей. Динамика заболеваемости крови в обоих городах одинакова, однако у подростков г. Шелехова она значительно ниже. Уровень заболеваемости органов системы кровообращения у подростков в г. Иркутске в 2 раза выше, чем у детей, однако в г. Шелехове она становится высокой в последние три года.

Установлено, что заболеваемость органов костно-мышечной системы у детей и подростков с 90-х г. по 2000 г. на опытной территории находилась на одном уровне, а с гг. заболеваемость подростков увеличилась более чем в 2 раза.

Рис.1. Коэффициент динамики заболеваемости (отношение заболеваемости подростков к заболеваемости детей) в городах. Иркутск и Шелехов по классам болезней.

Аналогичную динамику имел и показатель общей заболеваемости по классу травм и отравлений, патологии эндокринной системы, направленность изменения, которого указывает на преобладание этого класса заболеваемости у подростков. Таким образом, на основании полученных данных можно предполагать, что хроническое ингаляционное воздействие токсических веществ, приводит к возникновению и увеличению роста заболеваемости детского населения и увеличению риска патологии костно-мышечной системы на экспонированной территории.

Рентгеноанатомическое исследование развития костей кисти

у детей на опытной и контрольной территориях

Выявлены существенные различия морфогенеза костей кисти у детей на исследуемых территориях, а также обусловленные половой принадлежностью. На контрольной территории у девочек величина прироста длины костей варьирует незначительно, обнаруживая лишь один пик – на 6 году жизни (рис.2.), следовательно, рост костей в длину идет равномерно и пропорционально. Рост пястных костей в толщину у девочек происходит периодично, активируясь в 6, 9-10 и 13-15 лет. У мальчиков до 10 лет кости кисти растут в длину равномерно, а затем синхронно для всех трубчатых костей наблюдается 2 ростовых скачка – первый в 10-11 лет, а второй – в 13 лет. Наращивание толщины стенки диафиза происходит равномернее, чем у девочек, а периоды максимального прироста совпадают с указанными ростовыми скачками - в 10-11 лет и в 13 лет.

На опытной территории (рис.3.) у девочек рост пястных костей и проксимальных фаланг в длину характеризуется относительно равномерными периодами активации и торможения, средние и дистальные фаланги растут неравномерно. Рост пястных костей в толщину характеризуется периодичностью, периоды активации совпадают с периодами торможения роста в длину. У мальчиков г. Шелехов темпы прироста длины и толщины костей тоже неодинаковы в динамике роста скелета. В росте пястных костей выявлены 2 периода максимального прироста в длину и толщину – в 9 и 15 лет, для проксимальных фаланг – 1 период в 15 лет, для средних фаланг – 3 периода в 7, 9 и 15 лет, для дистальных фаланг – 1 период в 9 лет.

Таким образом, на опытной территории кости кисти у девочек растут в длину неравномерно и диспропорционально, а у мальчиков наблюдается 2 ростовых скачка – в 9 и 15 лет, результатом которых является опережение роста костей кисти по сравнению с девочками. Следует отметить, что у девочек ширина костномозгового канала в пястных костях в 15-16 лет меньше, чем у мальчиков, при одинаковой толщине стенки диафиза - возможно, у девочек наращивание костей в толщину происходит не только со стороны периоста, но и со стороны эндоста.

Сравнительный и корреляционный анализ показал, что у девочек г. Иркутска между всеми изучаемыми параметрами наблюдались положительные взаимосвязи в период первого детства, отражающие интенсивный и равномерный рост костей кисти в длину и толщину. В период второго детства утрата некоторых связей свидетельствует о начале перестройки остеогенеза с интенсификацией роста костей в длину. В подростковый период изменение направленности взаимосвязей толщины зоны роста с другими морфологическими показателями, а также уменьшение общего числа корреляционных связей указывают на развитие синостозирования. Для девочек г. Шелехова также характерен активный рост костей в длину в первом детстве, но во втором детстве рост костей в длину замедляется, а рост в толщину ускоряется. В подростковый период кости достаточно активно растут и в длину, и в толщину (рис.4,5.). У мальчиков г. Иркутска в первом детстве кости растут преимущественно в длину, во втором детстве в толщину, в подростковый период рост костей в длину и толщину идет синхронно. У мальчиков г. Шелехов в первом детстве кости растут в длину и толщину относительно равномерно, во втором детстве сохраняется равномерность роста костей в толщину, тогда как рост костей в длину сначала резко активируется, затем резко замедляется, в подростковый период кости растут с небольшим преимуществом роста в толщину (рис.4,5.).

 

Рис. 2. Темпы ежегодного прироста длины костей кисти и толщины стенки диафиза пястных костей у детей г. Иркутска. Периоды максимального прироста выделены овалом.

 

Рис. 3. Темпы ежегодного прироста длины костей кисти и толщины стенки диафиза пястных костей у детей г. Шелехов. Периоды максимального прироста выделены овалом.

 

Рис. 4. Средняя длина костей кисти у детей Иркутска и Шелехова.

Обозначения: шкала абсцисс - возраст, шкала ординат - длина в (мм.)

1 - пястные кости, 2 - фаланги проксимальные, 3 - средние, 4 - дистальные.

 

Рис. 5. Толщина метаэпифизарной зоны и стенки диафиза в 1 пястной кости (мм) в процессе роста у детей городов Иркутск (диаграмма) и Шелехов (график). (По шкале абсцисс – возраст)

Давая общую оценку динамике морфометрических показателей, можно утверждать, что у детей в опытной зоне в процессе роста существенно нарушаются пропорции костей кисти и по длине, и по толщине. Проксимальные и дистальные фаланги формируются более длинные, а средние фаланги у девочек более короткие. Особенно обращает внимание более активный рост костей в толщину, что приводит к увеличению толщины стенки диафиза.

Выявленная диспропорциональность роста костей у детей г. Шелехов наблюдается не только в отношении костей кисти, но и скелета в целом. Измерение роста тела у детей (г. Иркутск-3364 мальчика и 3016 девочек) и (г. Шелехов- 1396 мальчиков и 2243 девочек) выявило, что дети в возрасте 7-9 лет опережают в росте своих ровесников, живущих в г. Иркутске. Однако длина пальцев, у мальчиков отставала от этих показателей в г. Иркутске, а у девочек была пропорциональна росту тела. С 11 до 16 лет эти показатели уравнивались в обоих городах, несмотря на более ранний синостоз пястных костей у девочек г. Иркутск.

Учитывая известную взаимосвязь между синостозированием 1 пястной кости и половым созреванием, были изучены сроки наступления менархе у девочек в городах Иркутск и Шелехов. Оказалось, что у девочек, проживающих на опытной территории, менархе наступает на год позже. С более ранним наступлением менархе у девочек г. Иркутска согласуется и более раннее синостозирование 1 пястной кости.

Таким образом, техногенное загрязнение атмосферы и повышенное содержание соединений фтора во внешней среде оказывают влияние не только на рост и формирование костей скелета, но и на функции половых желез, что было отмечено и другими авторами ( и др.,2005; ,2007; ,1989,1991).

Сопоставляя возрастную динамику морфометрических характеристик костей у детей г. Шелехова и г. Иркутска, можно сделать заключение о существенном влиянии степени загрязнения внешней среды на рост костей кисти.

У детей, проживающих на контрольной территории, метаэпифизарная зона роста в период первого детства более узкая, что обусловлено сбалансированностью процессов остеогенеза и остеорезорбции, рост костей кисти в длину и толщину идет равномерно и пропорционально.

У детей, проживающих на опытной территории, метаэпифизарная зона роста у детей в период первого детства более широкая, что указывает на ослабление активности остеорезорбции в процессе ремодуляции растущих костей, рост костей кисти в толщину более активен, а в длину неравномерен и диспропорционален.

Сравнительная оценка рентгенанатомических нарушений морфогенеза костей кисти у детей на изучаемых территориях

Учитывая общий средний риск для здоровья жителей с 90-х по 2005 гг. (IH)=28, риск развития патологии костно-мышечной системы (IH)=1,9 и коэффициент опасности для газообразного фтора 1,1 проведено рентгеноанатомическое исследование нарушений формирования костей кисти у практически здоровых детей 3-16 лет.