Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблема загрязнения природной среды в Западной Сибири и ее связь с распространением поллинозов (обзор литературы) 10
1.1. Экологический мониторинг окружающей среды на примере Омской, Новосибирской, Кемеровской и Томской областей 11
1.2. Действие неблагоприятных факторов на показатели здоровья населения 21
1.2.1. Токсическое действие тяжелых металлов на организм человека...23
1.2.2. Иммунотропное влияние антропогенных загрязнителей и заболеваемость населения разных регионов 27
1.3. Распространенность и этиопатогенетическая характеристика поллиноза 34
1.4. Загрязнение атмосферы и аллергенная пыльца 40
Глава 2. Материалы и методы исследований 45
2.1. Объекты исследования 45
2.2. Методы исследования 47
2.2.1. Исследование пыльцы в световом микроскопе 47
2.2.2. Электронная микроскопия пыльцы 48
2.2.3. Атомно-абсорбционный метод 49
2.2.4. Гамма-спектрометрический метод 49
Глава 3. Характеристика основных факторов загрязнения окружающей среды региона и деконтаминация тяжелых металлов лекарственными р астениями 52
3.1. Анализ источников и количественная оценка основных загрязняющих веществ в окружающей среде 52
3.2. Накопление тяжелых металлов в органах лекарственных растений 58
3.3. Накопление радионуклидов в органах лекарственных растений 63
Глава 4. Окружающая среда и ее влияние на качество лекарственного растительного сырья 70
4.1. Количественное содержание тяжелых металлов в лекарственном растительном сырье в зависимости от его происхождения 71
4.2. Количественная оценка содержания тяжелых металлов в водных экстрактах и белково - полисахаридных комплексах растений 83
Глава 5. Характеристика пыльцы сенсибилизирующих растений, как одного из этиологических факторов поллинозов 93
5.1. Региональные проявления сезонного аллергоза 94
5.2. Чувствительность больных поллинозом к пыльце различных аллергенных растений 99
5.3. Изучение морфологии пыльцы аллергенных растений 102
5.4. Разработка календаря поллинации аллергенных растений,
произрастающих на территории Томской, Кемеровской и Новосибирской областей 114
Выводы 151
Список литературы 153
Список сокращений
АХ - ацетилхолин
ГЗТ - гиперчувствительность замедленного типа
ГМ-КСФ - гранулоцитарно-моноцитарный колониестимулирующий фактор
ИКК - иммунокомпетентные клетки
ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, ИЛ-10, ИЛ-13 - цитокиновый спектр Тх2
ИФН - у - интерферон-гамма
ЛТ - лейкотриены
НХФ - нейтрофильный хемотаксический фактор
ПГ - простагландины
ПДК - предельно допустимая концентрация
СИТ - специфическая иммунотерапия
СЭМ - сканирующий электронный микроскоп
Тх2 - Т-лимфоциты-хелперы типа 2
ФАТ - фактор, активирующий тромбоциты
ЭХФ - эозинофильные хемотаксические факторы
HLA - антигены гистосовместимости человека
Ig - иммуноглобулин
- Экологический мониторинг окружающей среды на примере Омской, Новосибирской, Кемеровской и Томской областей
- Исследование пыльцы в световом микроскопе
- Анализ источников и количественная оценка основных загрязняющих веществ в окружающей среде
- Количественная оценка содержания тяжелых металлов в водных экстрактах и белково - полисахаридных комплексах растений
Введение к работе
Наиболее характерной чертой сегодняшнего дня является широкое осознание значимости экологических проблем. Ярко выраженные и повсеместно регистрируемые тенденции нарастающего загрязнения среды обитания и жизнедеятельности человека послужили одной из главных причин актуализации проблем взаимоотношений "человек - среда". Рост заболеваемости человека и ухудшение экологической ситуации являются серьезными проблемами, которые во многом взаимосвязаны.
В настоящее время наблюдается заметный рост заболеваемости в экологически неблагоприятных промышленных регионах. Стало очевидным существенное влияние среды и на формирование аллергических заболеваний. Действие техногенных факторов способствует распространению и усугубляет тяжесть течения сезонных респираторных аллергозах. В результате эксплуатации целого ряда новых производств, в атмосферу поступают в возрастающих количествах опасные для человека вещества: соединения ртути, свинца, хрома, никеля и других тяжелых металлов. Они могут прочно связываться с белками и изменять жизненно важные процессы организма. Большинство тяжелых металлов оказывает непосредственное вредное влияние на органы дыхания, паренхиматозные органы, нервную, кроветворную и эндокринную системы. Уже установлено мутагенное и канцерогенное действие тяжелых металлов. Кроме этого, некоторые из них (ртуть, хром, кадмий) обладает выраженным иммунотропным действием. Действие загрязнителей на организм человека зависит от концентрации веществ, продолжительности и характера влияния каждого из них. Химические поллютанты попадают в организм человека с пищей, через респираторный тракт и другие источники. Загрязнение для человека усугубляется еще и тем, что некоторые химические примеси кумулируются в организме, что снижает адаптивные, резервные
6 возможности и сопротивляемость организма (иммунитет) [27, 35, 37, 58, 96, 145].
Известно, что иммунная система является одной из наиболее чувствительных систем, тонко реагирующих на изменение окружающей среды, а аллергические заболевания и реакции относят к первой индикаторной экологической патологии, отражающие высокую степень зависимости состояния здоровья от загрязнения внешней среды. Уже имеются сведения о том, что экологический дисбаланс негативным образом влияет как на реактивность организма в целом, так и на качество лекарственного сырья и на аллергенность пыльцы растений. Достоверно установлено, что пыльца каждого вида растений из определенного климато-географического района имеет специфический только для нее антигенный набор, способный вызвать характерную сенсибилизацию людей [8, 12, 16, 60, 64, 96, 99, 115].
Извлекая из природной среды загрязнители и аккумулируя их в себе, пыльца резко изменяется и приобретает непредвиденные, как правило, вредные для человека свойства. В аэробиологических образцах из районов с загрязненной атмосферой было выявлено значительное число пыльцевых зерен аномальных по форме, размеру и симметрии, а также по степени поврежденности (нарушение структурной, функциональной организации). Следует подчеркнуть, что в воздухе загрязнители оказывают комплексное воздействие на пыльцу. Благодаря этому пыльца повреждается сильнее. Изменение морфологии пыльцы вызывает модификацию ее аллергенных свойств [52, 56, 79, 80,81].
Чтобы адекватно оценить степень экологического риска города необходимо изучить и оценить меру вклада вредных факторов окружающей среды в изменение состояния здоровья как основной биоиндикатор экологического риска [45, 77, 147].
Цель работы:
Изучить состояние загрязнения окружающей среды Западно-Сибирского региона и оценить влияние загрязнения на качество лекарственного сырья и распространенность сезонного аллергоза.
Задачи:
Провести оценку экологического состояния окружающей среды.
Определить закономерности накопления тяжелых металлов и радионуклидов органами лекарственных растений и возможность их попадания в организм человека через лекарственные формы.
Изучить особенности клинической симптоматики и спектра сенсибилизации сезонного аллергоза в г. Томске.
Исследовать морфологию пыльцы основных аллергенных растений и составить календарь их поллинации для Западно-Сибирского региона.
Решению поставленных задач были посвящены исследования, составившие суть настоящей диссертационной работы.
Научная новизна
На основании сравнительного анализа загрязнения окружающей среды в Кемеровской, Новосибирской, Омской и Томской областей дана оценка основных источников загрязнения и их влияние на животный и растительный мир. Впервые показано накопление тяжелых металлов и радионуклидов органами лекарственных и пищевых растений как хвощ, гречиха посевная и ряска малая. Установлены количественные показатели перехода тяжелых металлов из сырья в приготовленные лекарственные формы. Получены новые данные об особенностях спектра сенсибилизации к пыльцевым аллергенам в г. Томске. Выявлено, что наиболее часто наблюдается сенсибилизация к пыльце березы плакучей, тимофеевки' луговой и полыни горькой.
Научную новизну имеют сведения об отсутствии зависимости клинической симптоматики от спектра сенсибилизации, пола и возраста пациентов. Впервые в динамике прослежены периоды цветения аллергенных растений Западной Сибири (Томская, Новосибирская, Кемеровская области) и установлено, что географическое расположение исследуемых регионов не сказывается на периодах поллинации растений с сенсибилизирующим действием пыльцы. Впервые проведен сравнительный палиноморфологический анализ пыльцевых зерен аллергенных растений в отличающихся экологических регионах и установлено, что климато-географические и экологические особенности городов Томска, Новосибирска, Новокузнецка и с. Кривошеино не оказывают влияние на палиноморфологические характеристики пыльцы.
Практическая ценность
Выполненные исследования по накоплению тяжелых металлов и радионуклидов в органах лекарственных растений позволяют считать, что растительное сырьё, используемое в лекарственных технологиях, достаточно чистое, т. к. содержит тяжелые металлы и радионуклиды в дозах, не превышающих ПДК.
В ходе работы составлен подробный календарь цветения самого многочисленного семейства аллергенных растений - семейства злаковых трав, включающих 9 из 15 исследованных растений. На основе выполненных исследований установлены морфологические признаки пыльцевых зерен 15 видов растений, обладающих сенсибилизирующим действием. С учётом результатов проведённого исследования возможно планирование лечебно-профилактических мероприятий при сезонных формах аллергии, рабочей нагрузки врача-аллерголога и потребность в препаратах аллергенов во время сезона поллинации, сроков и места летнего отдыха пациентов.
Положения, выносимые на защиту:
Закономерности накопления тяжелых металлов и радионуклидов органами лекарственных растений.
Сравнительные морфологические исследования пыльцы 15 видов аллергенных растений.
Изучение периодов поллинации аллергенных растений в Западно-Сибирском регионе.
Публикации:
По материалам диссертации опубликовано 5 научных работ.
Реализация работы:
Разработанные методические рекомендации используются широким кругом врачей практического здравоохранения, слушателей ФУВ и студентов медицинских вузов.
Структура диссертации:
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания методов и материалов исследований, результатов собственных исследований и их обсуждения, выводов, практических рекомендаций и списка использованной литературы. Материал диссертации изложен на 174 листах машинописного текста, иллюстрирован 24 таблицами и 23 рисунками. Библиографический список включает 215 источников (163 - отечественных и 52 - зарубежных издания).
Экологический мониторинг окружающей среды на примере Омской, Новосибирской, Кемеровской и Томской областей
На наш взгляд, выбранные в качестве примера для экологического мониторинга окружающей среды территории Омской, Новосибирской, Кемеровской и Томской областей являются весьма удобной моделью, т.к. занимают площадь свыше 730 тыс. км 2, на которой сконцентрированы такие крупные отрасли народного хозяйства как угледобывающая, нефте- и газодобывающая, машиностроительная, химическая, сельскохозяйственная, энергетическая и многие другие. Естественно, что все они вносят свой заметный вклад в одну глобальную проблему - загрязнение окружающей нас среды. В свою очередь загрязняющие компоненты, через пищу и другие источники, попадают в организм человека, нарушая его иммунитет и здоровье в целом. Поэтому, со стороны государства и экологической службы в каждой области данному вопросу уделяется достаточно много внимания. Свидетельством сказанного может служить информация, характеризующая загрязнение атмосферы, водных ресурсов и почв каждой из выше перечисленных областей.
Так, например, по данным комитета по экологии Новосибирской области валовой выброс загрязнений в атмосферу в 1999 году составил свыше 900 тыс. тонн. При этом основными источниками загрязнения называются автотранспорт, предприятия топливно-энергетического комплекса и жилищно-коммунальное хозяйство. В числе приоритетных загрязняющих веществ отмечаются бенз(а)пирен, угольная зола, азота диоксид, сероводород, ванадия пятиокись. Кроме названных компонентов выбросов в атмосферу Новосибирской области называются также ангидрид сернистый, пыль неорганическая, формальдегид, аммиак и метилмеркаптан. Все выше перечисленные компоненты атмосферных выбросов промышленными предприятиями средствами автотранспорта Новосибирской области в среднем не значительно превышают нормы ПДК. Так, например, в г. Новосибирске средняя за год концентрация диоксида азота превысила ПДК в 1,1 раза. Хотя в зависимости от района и времени года, этот показатель доходил до уровня 7,6 ПДК. Концентрация 3,4-бензпирена, в среднем превысила рекомендованный ВОЗ критерий в 1,8 раза. Среднегодовая концентрация формальдегида в областном центре превысила ПДК в 3,2 раза, аммиака - в 1,3 ПДК, фенола - в 0,9 ПДК, сероводорода - в 1,1 ПДК, фторида водорода - в 1,1 ПДК.
Дополняет картину экологического состояния Новосибирской области информация о загрязнении ее водных ресурсов. Прежде всего следует отметить, что еще в 1999г. Госкомэкология РФ включила главную реку области (р. Обь) в перечень основных рек России характеризующихся наибольшими экологическими проблемами. Ее бассейн в пределах области, как и поверхностные воды других водоемов, загрязнены нефтепродуктами (6-15 ПДК), фенолами (2-6 ПДК), соединениями азота (1,5-2,5 ПДК) и др. Причиной такого положения специалисты считают то, что в реки сброс сточных вод осуществлялся в 1999г. 156 предприятиями. Со сточными водами было сброшено 119 тыс. тонн загрязняющих веществ. Кроме выше перечисленных веществ в сточных водах сбрасывались жиры, масла, взвешенные вещества, гидразин, цианиды, нитраты, сульфаты и другие органические и неорганические вещества. Источниками загрязнения являлись, прежде всего, ОАО «Аэропорт Толмачево», птицефабрики, заводы, свинокомплексы и др.
Одной из актуальных в области охраны окружающей природной среды в Новосибирской области является проблема удаления, размещения и обезвреживания отходов, а их, по данным Госкомэкологии Новосибирской области, ежегодно образуется в среднем около 6,5 млн. тонн, без учета около 1 млн. тонн жидких отходов. Все это приводит к интенсивному загрязнению почвы, поверхностных водоемов и подземных вод, негативному воздействию на здоровье населения.
Серьезным источником комплексного негативного воздействия на объекты окружающей природной среды, наряду с животноводческими комплексами и птицефабриками, ядохимикатами, твердыми бытовыми, золошлаковыми, древесными и другими отходами, является автотранспорт, который в результате эксплуатации образует целый шлейф отходов (шины, аккумуляторы, отработанные масла, электролиты и др.).
Таким образом, даже краткая информация о состоянии окружающей природной среды указанного региона показывает, какое мощное давление на растительный и животный мир оказывают многочисленные виды загрязнения. Указанный вывод подтверждается и на других регионах, отличающихся специфичностью промышленного и других видов производства. К их числу в полной мере можно отнести Кемеровскую область.
Особенностью указанного региона является то, что загрязнение его атмосферы является результатом чрезвычайно высокой концентрации различных производств. Так например, на небольшой территории, которую занимает область (95,7 тыс. км ) из 1472 предприятий, контролируемых в 1999 году комитетом по выбросам загрязняющих веществ расположены: 21 предприятие черной и цветной металлургии, 126 предприятий угледобычи и углепереработки, 18 объектов теплоэнергетики и 10 - химии, 83 предприятия машиностроения и металлообработки, 184 предприятия стройиндустрии, 308 предприятий железнодорожного, автомобильного транспорта и дорожного хозяйства, многочисленные предприятия сельского хозяйства, пищевой, легкой, мебельной промышленности, большое количество котельных и др.
Суммарный выброс загрязняющих веществ в атмосферу населенных пунктов области в указанный период составил 1358, 57 тыс. тонн. Основную часть валового выброса представляют загрязняющие вещества от сгорания различных видов топлива, в том числе: оксид углерода (610, 01 тыс. тонн), диоксид серы (138, 87 тыс. тонн), углеводороды (211,92 тыс. тонн), оксид азота (143, 28 тыс. тонн), твердые (235, 89 тыс. тонн), прочие газообразные (18,48 тыс. тонн). Выбросы от передвижных источников составляют 260,03 тыс. тонн, из них: автомобильный транспорт - 239,95 тыс. тонн, железнодорожный транспорт - 91,86 тыс. тонн, воздушный транспорт - 0,57 тыс. тонн. Как и в Новосибирской области, основную долю в выбросах от передвижных источников составляют выбросы от автотранспорта (92,14%). Как отмечается в информации, комитета по охране окружающей среды Кемеровской области, по неполным данным в атмосферу поступает около 200 различных веществ, которые в большинстве своем являются высокотоксичными и канцерогенными 3,4-бенз(а)пирен, различные соединения металлов, кремния, цианиды, фториды, широкий спектр углеводородов, включая летучие органические соединения, которые вступают в атмосфере в фитохимические реакции с образованием озона и других окислителей). Основной вклад в загрязнение атмосферы вносят предприятия таких отраслей народного хозяйства как металлургия (421,70 тыс. тонн), топливная (233,46 тыс. тонн), энергетика (206,17 тыс. тонн), химическая промышленность (5,2 тыс. тонн), другие отрасли (231,71 тыс. тонн).
Согласно выше указанному источнику, основными загрязняющими веществами, по которым наблюдается превышение предельно допустимых концентраций, являются: в Кемерово: формальдегид, 3,4-бенз(а)пирен, сероуглерод, аммиак, диоксид азота, сажа; в Новокузнецке: формальдегид, 3,4-бенз(а)пирен, пыль, фтористый водород, диоксид азота; в Киселевске: сажа; в Прокопьевске: диоксид азота, пыль. Выполненный анализ показывает, что среднегодовая концентрация диоксида азота в г. Кемерово превышает ПДК в 1,3 раза, хотя в отдельных районах и в разные сроки этот показатель доходил от уровня 2,1 ПДК до 8,5 ПДК. Содержание формальдегида в атмосфере по средним значениям превышает ПДК в целом по городу в 3,6 раза, при разбросе данного показателя от 0,3 до 5,7 ПДК. Из других показателей следует отметить, что превышение ПДК отмечено для аммиака в 2,1 раза, для 3,4-бенз(а)пирена - в 2,4 раза, для сероуглерода - в 1,5 раза. Загрязнение атмосферы города сажей в среднем за год составило 1,7 ПДК. Не достигало среднегодовые ПДК загрязнение атмосферы г. Кемерово по таким показателям как фенол, хлористый водород, диметиламин, анилин, нафталин, цианистый водород, диоксид серы, оксид углерода, хлор, озон, серная кислота, спирт изопропиловый, железо, медь, магний, марганец, хром, свинец. В течение указанного года в атмосфере города Кемерово не обнаружено бензола, ксилола, толуола.
Исследование пыльцы в световом микроскопе
Проводилось микроскопическое исследование 15 видов указанных выше растений (деревьев и трав) из разных экологических зон. Исследовали сухую пыльцу при помощи светового микроскопа под иммерсионным объективом х90, предварительно зафиксировав ее на стекле каплей 70% этилового спирта [132]. Число измеренных зерен по каждому виду равнялось 50. Этот уровень позволяет проводить исследование наиболее крупных и хорошо различимых особенностей строения спородермы. К таким признакам относят: агрегатное состоянии пыльцевых зерен; симметрию; форму; размеры; характер и положение аппертур. Более подробное исследование ультраструктуры поверхности спородермы проводилось с помощью электронного микроскопа [29, 47, 101].
Данный метод существенно расширяет возможности исследования морфологии пыльцевых зерен. Сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) основан на рассеивании электронов поверхностью изучаемого объекта, эти электроны образуют изображение на экране. С помощью СЭМ можно проводить детальные исследования поверхности. В СЭМ получаем объемное изображение объектов.
Исследование пыльцы аллергенных растений проводилось в лаборатории Томского НИИ вакцины и сывороток МЗ РФ с помощью растрового сканирующего электронного микроскопа марки GEM - 100 С XII. Микрофотографирование объектов осуществлялось при помощи сканирующей приставки ASRID - 4D. Все образцы, после фиксации на предметном столике, покрывали тонкой пленкой проводящего материала (в данном случае медью). Такое покрытие необходимо, чтобы исключить или уменьшить электрический заряд, который быстро скапливается на образце при его сканировании пучком электронов высокой энергии. Важной является толщина покрытия, которая способствует стабильности тока поглощенных электронов. Однако эта величина не должна быть слишком большой, чтобы не перекрывать ультраструктуру поверхности. Толщина покрытия приблизительно должна равняется 0,01 мкм. Для образования тонкой пленки применялся метод высоковакуумного испарения. Во время напыления (10-15 минут) образцы вращают и наклоняют, чтобы получить ровное покрытие на всех поверхностях. В СЭМ пыльцу обычно изучают при увеличениях в 300-20000 раз [47, 49, 101].
Содержание металлов в указанных объектах изучали атомно-абсорбционным методом. [57] Для определения микроэлементов точную навеску исследуемого объекта или комплекса помещали в пробирку и заливали двумя частями перегнанной концентрированной азотной кислоты. Смесь выдерживали при 100С до полного растворения (минерализации) исследуемого материала и исчезновения бурых паров (окислы азота). Объем минерализата в пробирке доводили до исходного деионизированной водой, полученной на установке обратного осмоса Nucleopore (США).
Анализ подготовленных образцов проводили на атомно-абсорбционном спектрофотометре полихроматоре на 48 спектральных линиях с индуктивно связанной аргоновой плазмой в «Labtest - 25» в автономном режиме. Результаты анализа соотнесены со стандартами с учетом ошибки эксперимента (ЭВМ RST - 1000, Австралия).
Для определения гамма - активных нуклидов готовили экстракты на этаноле в соотношении сырье - экстрагент 1:16. Исследование указанных компонентов проводили на гамма-спектрометрическом комплексе «ГринСтар», установленном на горно-химическом комбинате г. Железногорска. Гамма-спектрометрический комплекс состоит из высокоэффективного полупроводникового детектора на основе германия с хорошим разрешением и устройства для анализа импульсов детектора. Обработка данных проводилась с помощью ЭВМ.
Сущность указанного метода заключается в том, что каждый радиоактивный нуклид излучает гамма-кванты с определенной энергией. Гамма-кванты от измеряемой пробы через берилловое окно попадают в чувствительную область детектора, что приводит к образованию в этой области электрического заряда. Весь процесс происходит, за время 10"7 сек (1/10 микросекунды). Образующийся импульс обрабатывается по заданной программе в ЭВМ, полученные результаты приведены в главе 3. С целью постановки диагноза сезонного аллергического ринита (конъюктивита) и пыльцевой бронхиальной астмы были проанализированы 1240 амбулаторных карт пациентов, находящихся на диспансерном наблюдении в городском аллергологическом кабинете г. Томска в период с 1996 по 1998 г. Диагноз сезонного аллергического ринита (конъюктивита) и пыльцевой бронхиальной астмы устанавливался на основе данных анамнеза, клинической симптоматики, риноскопии и офтальмоскопии, иммунологического и аллергологического исследований. Использовалась международная классификация болезней десятого пересмотра. Основополагающим критерием диагностики служили результаты кожных аллергопроб (скарификационных и внутрикожных). Дополнительными диагностическими критериями были повышение общего IgE в сыворотке крови, эозинофилия крови и назального секрета, дефицит секреторного IgA в назальном секрете. .
Анализ источников и количественная оценка основных загрязняющих веществ в окружающей среде
Как было представлено в обзоре литературы, большая концентрация промышленных предприятий и автомобильного транспорта является причиной массового загрязнения окружающей среды. Сотни тысяч тонн разных химических компонентов тяжелых металлов, радионуклидов и др. поглощаются растениями, животными и человеком. Комплексное изучение физиологических сдвигов при воздействии антропогенных экологических факторов является весьма актуальной задачей, связанной с масштабным загрязнением окружающей среды. Поэтому вопрос накопления различных химических веществ и их влияния на физико - биохимические процессы, по-прежнему вызывает интерес. В своих исследованиях этой проблемы мы коснулись через лекарственные растения, сырье которых через фитопрепараты и водные экстракты широко используют в медицинской практике с давних времен. Результаты выполненных исследований приведены в главах 3.1 и 3.2.
Как отмечалось выше (см. гл. 1.), особенностью региона Западной Сибири является то, что на его территории сконцентрировано громадное количество промышленных предприятий и других объектов различных отраслей народного хозяйства. Все они оказывают ощутимое влияние на природную среду, а многие - являются мощными ее загрязнителями. Это касается, прежде всего, предприятий горнодобывающей, металлургической, химической, нефтехимической, топливно-энергетической промышленностей, автотранспорта и др. Все они выбрасывают миллионы тонн веществ, которые загрязняют атмосферу и водные ресурсы прежде всего. Как известно, техногенному загрязнению, в первую очередь, подвергаются водные объекты. Реки выполняют роль транзитных загрязнителей через систему: производство (источник загрязнения) - реки (транзит) - речные биоты (положение химических элементов) - человек (конечный пункт накопления загрязнителей -химических элементов и соединений). Примером, когда по определенной и типичной схеме происходит отрицательное влияние на экологическую ситуацию от производственной деятельности, могут служить ситуации:
постепенное увеличение площади нарушенных земель, занятыми горными выработками, отвалами пород и пр.;
возрастание площади земель, изъятых из традиционного оборота, как для формирования коммуникаций населенных пунктов, так и для краткосрочного использования;
ухудшение качества водных ресурсов в результате сброса дренажных и сточных вод, а также использования фоликулянтов для уменьшения содержания взвеси;
ухудшение общих экологических условий для формирования и жизнедеятельности растений, животных и человека.
Об экологических проблемах указанного региона, т.е. Западной Сибири, в частности о техногенном воздействии предприятий различных отраслей промышленности на природную среду и состояние здоровья местного населения, опубликовано много работ [43,135, 159, 160, 161, 162] в которых отмечается, что превышение норм ПДК в почвах и водотоках явления весьма частое. В повышенных количествах наблюдаются соединения фосфора, ртути, селена, цинка, железа, алюминия, бора, меди, свинца, магния, марганца, аммония, СПАВ, органических веществ, цианидов. Примером количественного среднегодового сброса загрязняющих веществ (химические элементы и их соединения) по Новосибирской области за последние пять лет прошлого века приведены в таблице (цит. по данным Гос. комитета по экологии Новосибирской области) (см. табл. 3.1).
Как видно из представленных данных, промышленными предприятиями Новосибирской области ежегодно сбрасывается сотни тонн различных химических веществ, в т. ч. тяжелых металлов. Анализ динамики указанных сбросов показывает, что за период с 1995 по 1999 г.г. наблюдалось снижение сбросов для таких элементов как бор, железо, кадмий, мышьяк, олово, ртуть, свинец, фосфаты, цианиды. В тоже время тенденция к увеличению наблюдалась для цинка, нитратов и нитритов, марганца и алюминия. Для отдельных элементов и веществ определенная закономерность не просматривалась (никель, СПАВ, фенолы, фтор). Таким образом, через систему поверхностных вод происходит значительное загрязнение окружающей среды, в т.ч. и токсическими для человека элементами и органическими соединениями. Обращает на себя внимание факт, что в последние годы отсутствуют в сточных водах предприятий Новосибирской области такие элементы как мышьяк, олово, ртуть и цианиды. Однако известно, что они в значительных количествах поступают в природу от такого мощного загрязнителя как автотранспорт и топливно-энергетическая промышленность. Поэтому в дальнейших исследованиях мы свое внимание сконцентрировали на вопросах: в каких количествах накапливают тяжелые металлы лекарственные растения, органы которых используются с лечебной и профилактической целью; как они переходят из растительного сырья в настой и т. д.
Следует добавить, что выше приведенные данные по Новосибирской области достаточно конкретно отражают суть проблемы загрязнения окружающей среды, и нет необходимости останавливаться на примерах других областей.
Количественная оценка содержания тяжелых металлов в водных экстрактах и белково - полисахаридных комплексах растений
Известно, что фармакологический эффект любое лекарственные растение оказывает только после того, как из его органов будет получена лекарственная форма (настой, настойка, экстракт, максимально очищенный препарат, препарат индивидуального вещества). Получение лекарственной формы из растительного лекарственного сырья связано с процессом экстракции, т.е. извлечением биологически активных веществ из сырья, с помощью жидкого растворителя. В качестве растворителя может быть использована вода или экстрагенты органического происхождения. Поэтому всегда в получаемую лекарственную форму кроме биологически активных веществ переходят сопутствующие, балластные вещества, а также минеральные вещества, в зависимости от степени их растворения в конкретном растворителе. В числе экстрагируемых комплексов и индивидуальных соединений всегда присутствуют и тяжелые металлы [75]. Поэтому вопрос их количественной оценки в конечном продукте является важным, т.к. определяет и качество полученного препарата. Именно с точки зрения количественной оценки перехода тяжелых металлов в суммарные комплексы биологически активных веществ, а точнее в лекарственные формы и была посвящена вторая серия наших экспериментов.
За основу было выбрано сырье некоторых лекарственных растений из которого известными методами получали сухие водные экстракты и сухие белково-полисахаридные комплексы, в которых затем определяли содержание отдельных токсикантов. Выбор указанных лекарственных форм был обусловлен тем, что именно сухие экстракты наиболее часто используются как индивидуально, так и в виде таблетированных смесей и пищевых добавок.
Перечень полученных водных экстрактов и установленное в них количественное содержание тяжелых металлов приведено в таблице 4.7. Как видно из представленных данных вместе с другими продуктами первичного и вторичного синтеза из растительного сырья активно извлекаются и тяжелые металлы. Так, например, наиболее выражен этот процесс, для свинца, проходит из травы лихниса халцедонского (2,93 мкг/г) и корней алтея лекарственного (2,13 мкг/г). Несколько ниже были показатели для сухих водных экстрактов, получаемых из цветков ромашки аптечной (1,87 мкг/г) и травы Черноголовки обыкновенной (1,48 мкг/г).
Максимальное накопление цинка было зафиксировано также для экстракта, полученного из травы лихниса, при этом, его содержание в сравнении с другими объектами превышало более чем в 4 раза (850 мкг/г). По содержанию меди все четыре исследованные экстракта отличались незначительно (178 - 254 мкг/г), причем максимальное ее количество было установлено для экстракта из корней алтея лекарственного. Также относительно незначительным оказался разброс результатов, характеризующих
содержание кадмия в водных экстрактах. Его максимальное содержание было зафиксировано для комплекса, выделенного из корней алтея (24 мкг/г), минимальное - для экстракта, выделенного из травы Черноголовки обыкновенной (14 мкг/г).
Таким образом, полученные результаты по содержанию тяжелых металлов в сухих экстрактах полученных с помощью воды, свидетельствуют о весьма значимых их количествах при сравнении с ПДК для пищевых растений. Данное обстоятельство побудило нас сравнить указанные результаты с данными литературы. По мнению указанного автора, т.е. Н.Р. Караваева, самый большой процент перехода из сырья в лекарственную форму был зарегистрирован для свинца: в настой - 76,3% и отвар - 27,7%; кадмия в отвар -1,4% и меди в настой - 2,1%. Конечно, приводимые сведения трудно сравнивать с результатами для сухих экстрактов, но тем не менее, они согласуются в одном - проблеме экологической чистоты лекарственного растительного сырья.
Указанная проблема обостряется и на другом примере - на содержании тяжелых металлов в белково-полисахаридных комплексах. Их количественная оценка приведена в таблице 4.8, из которой видно, что содержание токсикантов в семи суммарных комплексах, в сравнении с водными экстрактами, значительно выше (см. табл. 4.7). Особенно в этом отношении выделяются медь, свинец, цинк и меньше кадмий. Первые два элемента, превышали их содержание в водных экстрактах почти в 10 раз, несколько меньше в этом отношении выделялся цинк. Пытаясь найти объяснение указанной закономерности невольно приходится обращаться к физиологической роли перечисленных токсикантов, которые как известно, способны образовывать внутрикомплексные соединения при взаимодействии с молекулами некоторых органических веществ, в том числе полисахаридов. Важную роль указанные элементы, особенно цинк и медь, играют в структуре ферментов. Поэтому высокое содержание цинка и меди в белково-полисахаридных комплексах объясняется именно этим, так как при получении указанных комплексов используется схема - экстракция горячей водой с последующей обработкой полученного извлечения крепким этанолом. В результате такой жесткой обработки и осаждаются все структуры с высоким молекулярным весом, в том числе и комплексообразователи.
Высокое содержание тяжелых металлов в белково-полисахаридных комплексах, в равной степени как и в водных экстрактах естественно должно учитываться и отслеживаться на всех стадиях производства фитопрепаратов. Приведенные примеры по накоплению токсикантов в указанных комплексах, дают все основания считать реальностью их попадание в организм человека через лекарственные препараты.
