Введение к работе
Актуальность проблемы. В последнее десятилетие, как показывает анализ санитарно-эпидемиологической ситуации в стране, отдельные показатели, характеризующие состояние здоровья и среду обитания, остаются неудовлетворительными не имея тенденции к улучшению [Онищенко Г.Г., 2010]. Загрязнение окружающей среды представляет серьезную угрозу здоровью и благополучию человека, являясь в настоящее время одной из самых актуальных проблем [Онищенко Г.Г., 2010; Беляев Е.Н., Чибураев В.И., 2006; Маймулов В.Г., Лимин Б.В., Карлова Т.В., 2007; Рахманин Ю.А., Иванов С.И., Новиков С.М., 2007; Зайцева Н.В., Май И.В., 2004]. Интенсификация промышленного производства, внося положительный вклад в улучшение качества жизненного уровня населения, также неизбежно сопряжена с неблагоприятным воздействием на организм и здоровье человека [Онищенко Г.Г.,2010, Измеров Н.Ф, Сивочалова О.В.,2007; Подунова Л.Г., Некрасова Г.И., 2005; Креймер М.А.,2010].
Около 25% всех болезней во всем мире, по данным ВОЗ, обусловливает загрязнение окружающей среды, при этом на долю детей приходится более 60% заболеваний, вызванных этой причиной.
Разработка методологического компонента исследований по определению роли химических соединений в этиологии экологически обусловленной патологии требует пересмотра традиционных приемов и методов, поскольку комплексное воздействие химических агентов может вызвать патологические системокомплексы не встречающиеся ранее [Скальный А.В., Быков А.Т., 2003; Малышева А.Г., 2007; Юдина Т.В., Ракитский В.Н., Егорова М.В., 2007; Ревич Б.А., Худолей В.В., 2010].
Одним из подходов для установления реальной химической нагрузки и оценки степени неблагоприятного воздействия на здоровье населения является определение химических соединений в биосредах человека [Рахманин Ю.А., Новиков С.М., Шашина Т.А., 2007; Тутельян В.А., Хотимченко С.А., 2000,Зайцева Н.В., Шур П.З., Май И.В., 2004; Малышева А.Г., 2004; Юдина Т.В, Федорова Н.Е., Егорова М.В., 2000]. В рекомендациях экспертов ВОЗ по критериям качества окружающей среды, в связи с возрастающей токсической нагрузкой на организм человека, рекомендуется проводить биомониторинг с определением содержания токсикантов в биосредах [Рахманин Ю.А., Мухамбетова М.А., Пинигин М.А., 2004; Истомин А.В., Шушкова Т.С., Раенгулов Б.М.,2003; Малышева А.Г., 2007; Юдина Т.В., Ракитский В.Н., Егорова М.В., 2007; Уланова Т.С., Плахова Л.В., Суетина Г.Н., 2005].
При проведении санитарно-гигиенического мониторинга идентификация химических соединений в биосредах, может быть использована для оценки комплексной антропогенной нагрузки на ограниченной территории – в регионе и при планировании природоохранных мероприятий [Рахманин Ю.А., Михайлова Р.И., Зайцева Н.В., Вайсман Я.И., 2007; Новиков С.П., 2007; Щербо А.П., Киселев А.В., 2007].
При этом важным аспектом остается разработка допустимых антропогенных региональных нагрузок на население и установление региональных максимально недействующих уровней, с учетом комплекса эколого-гигиенических факторов на данной территории – уровень жизни, заболеваемость населения, демографические показатели, состояние окружающей среды, оценка риска здоровью от воздействия вредных факторов окружающей среды [Потапов А.И., Ястребов Г.Г., 2007; Юдина Т.В., Федорова Н.Е., Егорова М.В., 2007].
Определение химических соединений в биологических средах населения также является одним из приоритетных этапов исследований при отработке концепции оценки риска здоровью и обосновании уровней региональной максимально допустимой нагрузки (РМДН) при формировании доказательной базы негативного влияния экологических факторов на состояние здоровья населения [Рахманин Ю.А., Румянцев Г.И., Новиков С.М., Ревазова Ю.А., 2007; Беляев Е.Н., Чибураев В.И., 2006; Боев В.М., Быстрых В.В., Горлов А.В., 2008].
Обследование биологических сред человека на содержание компонентов антропогенной нагрузки в большей степени определяется созданием надежных и эффективных методических приемов, внедрением новых аналитических способов контроля содержания химических соединений широкого спектра, в том числе тяжелых металлов в биологических средах [Онищенко Г.Г., 2010; Рахманин Ю.А., Новиков С.М., 2007; Маймулов В.Г., Якубова И.Ш., Кузмичев Ю.Г. ,2004,].
Методы определения химических соединений в биосредах должны отличаться высокой селективностью, низким пределом обнаружения и высокой информативностью, надежностью получаемых результатов при идентификации микроколличеств аналита на фоне высококомпонентной матрицы биопробы [Брагина И.В., Ермаченко Л.А., 2002, Ревич Б.А., 2010].
Методические приемы, положенные в основу методов определения химических соединений в биологических средах, должны обеспечивать точность, достоверность результатов, они должны быть доступными, недорогими, индикативными.
Вместе с тем, большинство современных методов определения химических соединений в биологических средах отличаются недостаточной селективностью, низкой чувствительностью, трудоемкостью выполнения и находят применение, как правило, в судебной медицине и экспериментальных токсикологических исследованиях.
Кроме того, разработка методов определения химических соединений в биосредах связана с отработкой специальных приемов, позволяющих повысить чувствительность и произвести эффективное выделение определяемого соединения из биологической матрицы сложного состава, поэтому особое внимание при разработке методов уделяется специальным способам пробоподготовки [Малышева А.Г., 2007; Зайцева Н.В., Уланова Т.С., 2004; Юдина Т.В., Федорова Н.Е., Егорова М.В., 2007].
Наряду с разработкой методов определения контаминантов в биосредах нерешенным является вопрос о критериях оценки содержания химических соединений в биосредах при выполнении гигиенических и медико-биологических исследований с учетом территориальных особенностей. Одним из вариантов оптимального решения этого вопроса является разработка методических подходов по установлению региональных фоновых уровней содержания химических соединений в биосредах детского населения.
К настоящему времени установлено, что определение химических соединений в биосредах является одним из основных принципов диагностики и приоритетным доказательством экологически обусловленной заболеваемости. Вместе с тем, нерешенными остается ряд важнейших эколого-гигиенических проблем. Среди них:
не проработана методология выполнения исследований на территориях, испытывающих антропогенную нагрузку как система экологической безопасности населения.
до сих пор остается нерешенным вопрос о критериях оценки содержания химических соединений в биосредах при выполнении гигиенических и медико-биологических исследований с учетом территориальных особенностей.
не разработано методическое и инструментально-техническое обеспечение исследований биосред в рамках проведения социально-гигиенического мониторинга.
Вышеизложенное определило актуальность настоящих исследований и позволило сформулировать цель работы – научно-методическое обоснование и разработка критериев гигиенического мониторинга экологии человека включающая: разработку аналитических методов контроля содержания химических соединений в биосредах человека, обоснование критериев оценки экологической нагрузки на организм человека, разработку алгоритма формирования доказательной базы реальной химической нагрузки для разных популяционных групп на региональном уровне.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие основные задачи исследования:
создать научно-методическое обеспечение химико-аналитического контроля и разработать модель биомониторинга системных зависимостей содержания тяжелых металлов и микроэлементов в окружающей среде и биологических средах человека, включая уникальные биологические субстраты системы «мать-новорожденный»;
научно обосновать критерии оценки реальной химической нагрузки на региональном уровне при обследовании экологически неблагополучных территорий для разных популяционных групп риска (дети, роженицы, новорожденные);
Разработать алгоритм установления регионально максимально допустимых уровней содержания компонентов антропогенной нагрузки в атмосферном воздухе с учетом санитарно-гигиенической оценки состояния объектов окружающей среды и содержания контаминантов в биологических средах;
внедрить в практику гигиенических исследований, социально-гигиенического мониторинга, медицины окружающей среды и экологии человека разработанную систему химико-аналитического обеспечения.
Теоретическая значимость работы заключается в том, что в результате проведенных исследований сформировано новое научное направление химико-аналитической диагностики контаминантной нагрузки биосред населения в области гигиены и экологической безопасности человека при проведении социально-гигиенического мониторинга.
Научная новизна работы заключалась в следующем:
впервые разработана оригинальная комплексная модель биологического мониторинга, как составная часть социально-гигиенического мониторинга регионального уровня;
впервые разработаны и апробированы в условиях региональной модели высокочувствительные, селективные методы определения девяти металлов в восьми биологических средах человека;
впервые разработаны методы и на их основе выполнена оценка микроэлементного состава биологической системы «мать-новорожденный»;
- впервые комплексные исследования содержания тяжелых металлов в объектах окружающей среды и обследование биосред детского населения в условиях различной региональной техногенной нагрузки, позволили сформулировать пошаговый алгоритм формирования доказательной базы негативного влияния эколого-гигиенических факторов на состояние здоровья населения;
обоснованы принципы гигиенической оценки закономерностей формирования нарушений здоровья, обусловленных контаминантной нагрузкой организма, на основе зависимостей “маркер экспозиции – маркер ответа“, с учетом приемлемого риска изменения клинико-лабораторных показателей и отсутствия зависимости “экспозиция – ответ“;
На защиту выносятся следующие положения:
1. Комплекс высокочувствительных селективных методов исследования микроэлементного состава биологических сред человека обеспечил проведение биомониторинга в диагностических целях.
2. Региональные фоновые уровни и модель оценки антропогенной нагрузки на организм детского населения для формирования доказательной базы негативного влияния экологических факторов на состояние здоровья населения и безопасности человека;
3. Модель гигиенических зависимостей «среда обитания - организм человека» на основе исследования содержания микроэлементного состава биосред для задач социально-гигиенического мониторинга и гигиены окружающей среды.
4. Система химико-аналитического контроля, как элемент социально-гигиенического мониторинга, включающая – методы анализа, критерии оценки и обоснование рекомендаций для принятия управленческих решений в области безопасности человека.
Практическая значимость работы заключается в
- создании нового направления диагностических химико-аналитических исследований по определению содержания тяжелых металлов в биосредах отдельных групп населения, проживающего в условиях высокой антропогенной нагрузки.
-обосновании пошагового алгоритма доказательной базы негативного влияния содержания контаминантов в объектах окружающей среды на состояние здоровья детского населения в условиях различной техногенной нагрузки на основе разработанных методов химико-аналитического контроля биосред человека.
- создании модели оценки антропогенной нагрузки на организм детского населения на основе обоснования региональных фоновых уровней и выполнении ранжирования территорий по принципу эколого-гигиенического неблагополучия.
- обосновании методологии оценки риска здоровью от воздействия вредных факторов окружающей среды как эффективного инструмента обоснования управленческих решений в области гигиены и безопасности человека на экологически неблагополучных территориях при проведении социально-гигиенического мониторинга;
- разработке и внедрении в аналитическую и гигиеническую практику десяти метрологически аттестованных и утвержденных методик определения девяти металлов в восьми биосредах.
Результаты работы внедрены в практику в 10 нормативно- методических документах и защищены патентами на изобретение:
3 патента РФ на изобретение;
Сборник методических указаний по определению химических соединений в биологических средах, МУК 4.1.763 – 4.1.779-99 Минздрава России, включающий 6 методик.
Сборник методических указаний МУК 4.1.2102-4.1.2116-06, «Определение вредных веществ в биологических средах», Роспотребнадзора РФ, включающий 4 методики.
4 ежегодных доклада о состоянии и охране окружающей среды в Пермской области.
2 областные целевые программы регионального уровня.
3 атласа.
Доклады на научных сессиях, конференциях, симпозиумах, пленумах.
Результаты работы использованы при подготовке ряда законодательных, нормативно-методических, программных и информационных документов различного уровня:
закон Пермской области об областной целевой комплексной программе “Охрана окружающей среды Пермской области” на 2001-2005 гг. (№16390263 от 12.07.2001г.);
государственный доклад “О санитарно-эпидемиологическом благополучии в Пермской области в 2001г. ”;
областная целевая программа “Медико-экологическая реабилитация территорий и населения Пермской области на 1998-2000гг.” (утв. Постановлением Администрации Пермской области от 13.03.1998 г.);
областная целевая программа “Охрана окружающей среды Пермской области на 2001-2005 гг.” (утв. решением Законодательного собрания Пермской области №1639-263 от 12.07.2001 г.);
“Ежегодный доклад о состоянии и охране окружающей среды в Пермской области” за 2000, 2001, 2002, 2003 гг.;
концепция “Разработка и реализация системы обеспечения экологической безопасности детского населения Пермской области на 2001-2005гг.” (утв. решением Госкомэкологии Пермской области от 26.12.2000 г.);
Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на 26 итоговых научных сессиях, конференциях, симпозиумах, пленумах и международного, всероссийского и регионального значения:
на международных конференциях и симпозиумах: «Проблемы охраны окружающей среды на урбанизированных территориях» (Пермь,1996), «Организационно-технические и технологические проблемы применения активных углей и реагентов в водоподготовке с учетом ввода новых нормативных документов на питьевую воду» (Пермь, 1997), Болгаро-Российской научной конференции молодых ученых, аспирантов, студентов (Пермь 1997, 1998), «Медико-экологические информационные технологии-99» (Курск, 1999), «Актуальные проблемы экологической безопасности территорий и населения» (Бангкок-Паттайя, 2000), «Энергетика, окружающая среда, здоровье» (Тунис, 2001), «Экология и здоровье» (Пермь – Казань, 2003), «Социально-гигиенический мониторинг: методология, региональные особенности, управленческие решения» (Материалы Пленума Научного Совета по экологии человека и гигиене окружающей среды МЗ РФ, 2003), 4 Международной специализированной выставке-конференции «Современная лаборатория» (Санкт-Петербург, 2005); «Проблемы безопасности нефтегазового комплекса» (Пермь, 2009), «Проблемы обеспечения безопасности в промышленности, строительстве и на транспорте» (Пермь, 2010), «Успехи современного естествознания» (Санкт-Петербург, 2010);
на Всероссийских и региональных конференциях: «Окружающая среда и здоровье» (Казань, 1996), «Проблемы здоровья матери и ребенка в Пермском регионе» (Пермь, 1996), «Экологические проблемы промышленных зон Урала» (Магнитогорск, 1997), «Проблемы здоровья семьи - 2000» (Пермь – Анталья, 1997), «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности» (Санкт-Петербург, 1998, 1999, 2000), «Экологические и гигиенические проблемы педиатрии» (Москва, 1998), «Химический анализ веществ и материалов» (Москва, 2000), «Экоаналитика-2000» (Туапсе, 2000), ХV Уральская конференция по спектроскопии, (Заречный, 2001), Пленуме Лабораторного Совета государственной санитарно-эпидемиологической службы Российской Федерации (Москва, 2003),
Работа выполнена в Пермском государственном техническом университете и в Государственном учреждении здравоохранения “Пермский научно-исследовательский клинический институт детской экопатологии”.
Личный вклад автора работы. Все исследования проводились при личном участии автора. Личный вклад 80%.
Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 45 печатных научных и научно-практических работ, в том числе 11 работ в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 197 страницах, состоит из введения, обзора литературы, 6 глав собственных исследований, выводов. Список литературы включает 286 источников, в том числе 66 иностранных авторов.
