Введение к работе
Актуальность проблемы. В течение последних лет в России наблюдаются негативные медико-демографические тенденции в состоянии здоровья детского населения: снижается численность детей, растут показатели младенческой и детской смертности, отмечается стойкое повышение показателей заболеваемости, неблагоприятное изменение ее структуры, выявляется децелерация физического развития (Иванов, 2003; Боев, 1994, 2002; Боев, Быстрых, 2004; Быстрых, 1995; Alexiou,1980; Bertazzo et al, 1996). Одной из причин ухудшения состояния здоровья детей является отрицательное влияние загрязнения окружающей среды (Карпова и др., 1995, Боев, 1995; Bowen, 1979). Изменения в состоянии здоровья детей происходят на фоне социально-экономической, политической нестабильности, продолжающегося ухудшения экологической ситуации (Боев, 2002). Как известно состояние здоровья населения является главным системообразующим фактором в науке о человеке и основным общепринятым критерием оценки качества окружающей среды (Аверьянов и др., 2003, Воронкова, 2004; Скальный, 2000; Авцын и др., 1991, Сетко, 2002; Chiba et al, 2004).
Физиологический баланс микроэлементного состава в организме человека является обязательным условием для обеспечения нормальной жизнедеятельности и поддержания здоровья. Общепризнанной в обеспечении нормальной жизнедеятельности и поддержании здоровья является значительная роль микроэлементов (МЭ), в число которых входят и некоторые токсичные тяжелые металлы (ТТМ) (Авцын и др., 1991; Скальный, 2000, 2003, 2005; Боев, 2004). Загрязнение окружающей среды ТТМ и другими химическими веществами вызывает функциональные и органические изменения в организме человека (Быстрых и др., 1995; Сетко, 2004). Наиболее чувствительным контингентом к воздействию загрязнения окружающей среды является детское население (Аверьянова, 1994; Воронкова, 2004; Сетко, 2002; Табаку, 2001; Бережков, 1986).
В последнее время в ряде регионов отмечается усиливающийся дисбаланс качественного и количественного содержания эссенциальных и токсичных микроэлементов в объектах окружающей среды (воздух, природная вода), депонирующих средах (снежный и почвенный по кров), питьевой воде, растениях и др. (Чеснокова, 2004; Воронкова, 2004; Онищенко, Епифанова, 1993; Боев, 2002, Шитова, 2005). По данным Доклада о состоянии и охране окружающей среды Ярославской области (2004, 2010) среди тяжелых металлов цинк и медь являются приоритетными загрязняющими веществами водемов и атмосферного воздуха Ярославской области. Однако исследований по уровню содержания данных микроэлементов в депонирующих средах в объектах окружающей среды Ярославской области в литературе не найдено. Так же в опубликованных отчетах (2004, 2010) указывается, что качество атмосферы за период с 2003 по 2008 гг. ухудшилось в результате увеличения выбросов от автотранспорта, в которых содержится большое количество свинца и кадмия. Как известно, цинк, медь, кадмий и свинец в основном поступают в организм человека из объектов окружающей среды с пищей (Авцын и др., 1991). Исследования по определению уровня содержания микроэлементов в объектах окружающей среды и в организме детей дошкольного возраста ведутся в Москве, Татарстане, Таджикистане и Ивановской области. Региональные особенности загрязнения атмосферного воздуха, воды, почвы микроэлементами, способных к межсредовым переходам и аккумуляции в организме людей, проживающих на сельскохозяйственных и урбанизированных территориях Ярославского региона лишь неполно отражены в работах Шитовой Е.В. (2003, 2005). При этом, недостаточно внимания уделяется эффектам антагонизма и синергизма элементов в условиях полиэлементного загрязнения окружающей среды, миграционной способности и межсредовому переходу металлов и, как следствие, их кумуляции в организме человека. Все это делает актуальным исследования в данном направлении.
Цель и задачи исследования.
Целью исследования явилось изучение содержания некоторых микроэлементов, в том числе токсичных металлов, в объектах окружающей среды и биосредах детей дошкольного возраста сельской и промышленной территорий Ярославской области.
Для достижения этой цели были решены следующие задачи:
1. Оценить качественное и количественное содержание микроэлементов и токсичных металлов (Zn, Cu, Pb и Cd) в окружающей среде - питьевой воде, продуктах питания и депонирующих средах (снег, почва), на исследуемой территории.
2. Изучить качественное и количественное содержание исследуемых металлов в биосредах (волосы, ногти) детей дошкольного возраста, проживающих с момента рождения в разных экологических условиях: на сельскохозяйственных и промышленных территориях.
3. Установить взаимосвязь содержания микроэлементов и токсичных металлов в окружающей среде с уровнем их аккумуляции в организме человека.
4. Изучить колебания уровня содержания микроэлементов и токсичных металлов в биосредах детей дошкольного возраста в зависимости от пола, времени года, показателей физического развития, а также состояния здоровья дошкольников.
5. Обосновать миграционную способность Zn, Cu, Pb и Cd с целью определения приоритетных источников их поступления на сельскохозяйственной и агропромышленной территориях.
Научная новизна. Впервые установлено увеличение уровня содержания в депонирующих средах исследуемых МЭ и ТТМ: по результатам микроэлементного исследования почвы и снежного покрова показано, что сельская территория характеризуется низким и средним уровнем загрязнения, а агропромышленная – средним и высоким. Выявлено, снижение концентрации металлов в окружающей среде исследованных территорий по мере удаления от дороги. В питьевой воде сельской местности отмечено повышение концентрации Zn и снижение – Pb, Cu; а промышленной - увеличение содержания Cu и снижение– Zn, Pb. В овощных культурах сельской территории, по сравнению с промышленной, отмечено более высокое содержание Zn и Cu, и более низкое – Pb и Cd.
Установлено, что микроэлементный состав биосубстратов детей, проживающих в урбанизированной местности характеризуется повышенным содержанием Cu и Pb, а в сельскохозяйственной – повышенным уровнем Pb, Cd и пониженным содержанием - Zn. Полученные данные свидетельствуют о том, что в структуре питания городских и сельских дошкольников имеются различия, связанные со средой обитания и уровнем потребления эсенциальных МЭ.
Впервые для исследованных территорий показаны особенности межсредового перехода металлов. Установлено, что источником поступления металлов в организм детей, проживающих в сельской местности, является природная среда, тогда как для промышленной территории характерны смешанные источники. Выявлено, что источники поступления в организм детей Zn и Cu природные, Pb – антропогенные, а Cd – природно-антропогенные.
Теоретическая и практическая значимость работы. Полученные данные о содержании Zn, Cu, Pb и Cd в окружающей среде Ярославского региона расширили знания в области микроэлементологии и дополнили уже имеющиеся данные по России в целом. Выявленное присутствие изученных полютантов в биосубстратах детей дошкольного возраста свидетельствует об их поступлении в организм из среды проживания детей и о влиянии на алиментарный статус дошкольников.
Практическое значение работы заключается в том, что её результаты можно использовать при определении фоновых уровней содержания исследованных МЭ и ТТМ в объектах окружающей среды Ярославского региона. Выявленные в ходе мониторинговых исследований тенденции в содержании МЭ и ТТМ и результаты оценки микроэлементного статуса детей по уровню содержания Zn, Cu, Pb и Cd важны для сравнения аналогичных показателей, полученных в других городах России.
Представленные данные являются составной частью работы, проводимой в рамках научной программы «Создание регионального блока Атласной информационной системы «Устойчивое развитие России» на примере Ярославской области» УР.08.01.015.
Внедрение результатов исследования в практику. По результатам исследования разработан курс лекций по здоровому образу жизни для детей дошкольного возраста, который внедрен в работу дошкольных образовательных учреждений городов Углича и Ярославля (акты внедрения от .04.2011г, 04.2011г, 04.2011г). Результаты исследования включены в курс лекций «Безопасность жизнедеятельности» на факультете биологии и экологии Ярославского государственного университета им. П.Г. Демидова (акт внедрения от .04.2011г).
Положения, выносимые на защиту:
1. С возрастанием уровня содержания МЭ и ТТМ в объектах окружающей среды возрастает их уровень аккумуляции в биосубстратах у детей.
2. Концентрация исследованных МЭ и ТТМ в биосубстратах детей дошкольного возраста зависит от эндогенных (уровня содержания микроэлементов – антагонистов, пола, возраста, цвета волос, показателей физического развития, врожденных, хронических, перенесенных в течение года заболеваний и др.) и экзогенных факторов (времени года, уровня поступления микроэлементов с пищей и из объектов окружающей среды).
Апробация работы. Основные результаты исследования доложены и обсуждены на международной конференции «Экология сопредельных территорий» (Новосибирск, 2008), на V всероссийском симпозиуме с международным участием «Проблемы адаптации человека к экологическим и социальным условиям Севера» (Сыктывкар, 2010), на Всероссийских научно-практических конференциях с международным участием «Здоровье – основа человеческого потенциала: проблемы и пути их решения» (Санкт – Петербург, 2008), «Экология и здоровье: проблемы и перспективы социально-экологической реабилитации территорий, профилактики заболеваемости и устойчивого развития» (Вологда, 2010), «Экологические проблемы уникальных природных и антропогенных ландшафтов» (Ярославль, 2007), на научной конференции «Научно-исследовательская деятельность в классическом университете ИВГУ-2003» (Иваново, 2003), студенческая научная конференция ЯрГУ им. П.Г. Демидова (Ярославль, 2003, 2004).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, из них 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.
Структура и объем исследований. Диссертация изложена на 239 страницах машинописного текста и включает введение, обзор литературы, главу по материалам и методам исследования, главу собственных исследований, заключение, список литературы, приложения. Работа иллюстрирована 24 таблицами и 43 рисунками. Библиографический указатель содержит 203 отечественных и 49 иностранных источников.
