3.3. Стан навколишнього середовища і здоров’я
Навколишнє середовище – це сукупність чинників, які здатні прямо чи опосередковано впливати на життєдіяльність організму. Часто їх називають екологічними чинниками.
Виділяють чотири основні типи середовищ: водне, повітряне, ґрунт і внутрішнє середовище організмів (останній тип середовища актуальний для симбіотичних організмів, особливо ендопаразитів).
За ступенем впливу на організм зовнішні чинники поділяються на життєво необхідні (світло, вода, мінеральні солі), факультативно активні (дим, радіаційне випромінювання) і факультативно нейтральні (інертні гази).
За походженням виділяють чинники абіотичні, біотичні й антропогенні.
За характером впливу чинники поділяються на прямі (безпосередньо впливають на конкретні показники стану організму чи популяції) та непрямі (впливають опосередковано).
Абіотичні чинники поділяються на елементарні (температура, вода, атмосферний тиск, повітря, електромагнітне поле, гравітація) та комплексні (хімічний склад субстрату (розчину, газу), агрегатний стан субстрату (розчину, газу), сонячне світло).
Біотичні чинники являють собою дію живих організмів один на одного. Вони поділяються на фітогенні, зоогенні, мікробіогенні та мікогенні. Реалізуються біотичні чинники у формі симбіозу або антибіозу.
До категорії інтегральних чинників слід віднести клімат і рельєф. Упродовж існування органічного світу на планеті продукти життєдіяльності та механічний вплив організмів на неживі об’єкти призвели до суттєвих змін у їхньому хімічному складі та фізичному стані. Указані явища сучасної природи є результатом сукупної дії абіотичних і біотичних чинників.
Антропогенні чинники за своєю природою поділяються на хімічні, фізичні, комбіновані (кліматичні, рельєфоутворюючі). За тривалістю дії вони бувають постійні та періодичні. За наслідками, які вони можуть спричинити, їх поділяють на малопомітні, катастрофічні, пристосувальні, сигнальні.
До факторів зовнішнього середовища, які впливають на організм, потрібно віднести: енергетичний вплив (фізичні поля), динамічний і хімічний характер атмосфери, водний компонент, фізичні, хімічні та механічні характеристики поверхні Землі, характер біосистем місцевості та їх ландшафтних поєднань; збалансованість і стабільність кліматичних і пейзажних умов і ритму природних явищ та ін.
Екологічні аспекти здоров’я визначаються характером дії абіотичних, біотичних і комплексу антропічних чинників навколишнього середовища на організм людини.
З моменту своєї появи на Землі людина змушена боротися за життя, з несприятливими умовами природи, з непередбаченістю майбутнього.
Значна залежність людини від природних факторів і їх непередбачуваність визначили прагнення людини зробити себе захищеною, незалежною від природи, для чого вона створювала все нові умови існування і знаряддя виробництва, що полегшували її життя. Це забезпечувало комфортні для підтримання життєдіяльності умови (одяг, житло, меблі тощо) і дозволяло отримувати вироби і продукти при менших затратах м’язової праці. При цьому запити людини зростали, що вимагало розширення й інтенсифікацї виробництва. Але в забезпеченні останнього людина все меншою мірою застосовувала свою мускульну енергію і все більше використовувала природні матеріали та джерела енергозабезпечення. Таке становище, з одного боку, забезпечувало людині можливість отримувати бажаний результат при менших затратах фізичної праці, але з іншого – давало побічний, іноді непередбачуваний, несприятливий для її здоров’я ефект.
Навколишнє середовище з його фізичними, хімічними, кліматичними, біологічними й іншими параметрами, з погляду еволюції біологічних видів, є відносно консервативним. Його поступові (у масштабі життя поколінь тваринних організмів) зміни викликали відповідні адаптаційні перебудови тваринних видів, сприяючи самій еволюції. Тобто остання сама по собі означала трансформацію біологічних видів відповідно до змін навколишнього середовища. Однак ситуація все більше стала змінюватися з моменту появи на Землі людини, яка не сама стала пристосовуватися до природи, а почала щораз активніше перетворювати природу «під себе». Цей процес мав цілеспрямований характер у вигляді створення нових водоймищ, висаджування нових лісових посадок, внесення в ґрунт штучно створених речовин тощо. При цьому, крім безпосередньо очікуваних ефектів, виникали й опосередковані шкідливі наслідки: виснаження природних ресурсів, викид в атмосферу, у землю і воду усе більшої кількості відходів виробництва, створення штучних джерел радіоактивності, руйнування озонового шару тощо. Особливу тривогу викликає та обставина, що природа – це ресурс, що виснажується і не відновлюється.
Розвиток цивілізації позначився на стані довкілля. Разом із тим розлади здоров’я (фізичного, духовного, соціального) є наслідком змін у факторах навколишнього середовища:
- парниковий ефект впливає на кліматичні умови, спричиняє потепління клімату;
- забруднення атмосфери, водоймищ – ураження всього живого, погіршення стану здоров’я, отруєння повітря, річок, ґрунтових вод важкими металами;
- кислотні дощі загрожують існуванню екосистем, будівель;
- вирубка лісів – посилення ерозії ґрунтів, зниження врожайності полів, прискорення кліматичних змін;
- промислові забруднення – вироблення шкідливих для організму речовин (хімічна промисловість виробляє 2600 нових видів).
Діяльність людини щодо перетворення природи – цілеспрямованому й опосередкованому – призвела до виникнення нових для неї умов існування: так званої «другої природи», до якої відносяться всі зміни природного середовища, штучно викликані людьми, що характеризуються відсутністю системної самопідтримки (поступово руйнуються лісопосадки, штучні водойми, мегаполіси та ін.) та «третьої природи», до якої відноситься весь штучний світ, створений людиною (асфальт, бетон, внутрішній простір приміщень, синтетика, культурно-архітектурне середовище тощо).
Основною властивістю живого є обмін речовин із навколишнім середовищем. Природно, що організм протягом багатовікової еволюції споживав, засвоював ті речовини, що були в природі. І якщо серед них траплялися шкідливі речовини, то, як правило, вони надходили в організм лише через шлунково-кишковий тракт і нейтралізувалися бар’єрною функцією печінки. Механізму нейтралізації шкідливих речовин, що містяться в повітрі, у дихальному апараті людини природа не передбачила, тому що в еволюції цих речовин не існувало. Саме тому, як свідчить статистика, у великих промислових центрах смертність від раку легень майже у 2 рази перевищує ці ж дані для сільської місцевості. Різко зросла захворюваність бронхітами, бронхіальною астмою, алергічними захворюваннями.
Поява штучно синтезованих речовин, значна частина яких потрапляє в організм через шлунково-кишковий тракт руйнує значною мірою бар’єрні, захисні функції організму, адже у процесі еволюції не було контакту з подібними факторами, тому і не виробилися механізми їхньої нейтралізації. Природно, що ці речовини, зокрема пестициди, інсектициди, консерванти, білкові добавки, нітрити тощо, в організмі вступають в обмінні процеси, порушуючи їхній нормальний перебіг. Як результат, в у все більшій і загрозливій мірі людство зустрічається з порушеннями обміну речовин, алергіями і з виникненням нової, раніше не відомої патології.
Вплив на людину антропогенних екологічних факторів. З кожним роком набуває особливої актуальності проблема антропогенного забруднення навколишнього середовища. Однією з об’єктивних причин підвищення уваги до охорони навколишнього середовища є сучасний науково-технічний прогрес, який змінює структуру і масштаби промислового виробництва. Ці зміни відбуваються внаслідок залучення до господарської діяльності нових природних елементів, створення синтетичних хімічних сполук, які принципово змінюють кількісні та якісні характеристики екологічного стану навколишнього середовища.
Сьогодні стало очевидним, що діяльність людини може призвести до настільки глибокої трансформації біосфери, що її умови можуть стати не тільки несприятливими, але й згубними для людини.
Це вимагає поглиблення та розширення знань про біологічну дію забруднень навколишнього середовища й можливі негативні наслідки як для нинішнього, так і для наступних поколінь.
Одним із важливих сучасних завдань екології людини є визначення характеру та напрямку процесів, обумовлених впливом навколишнього середовища на людину, оцінка їх наслідків для її життєдіяльності. Здорові люди є свідченням існування комплексу оптимальних умов життя, а розвиток хвороби – індикатором порушення гармонії між організмом та умовами його існування.
У зв’язку з господарською діяльністю людини гострою залишається проблема її адаптації до змінених умов навколишнього середовища. Для людини, не адаптованої до коливань параметрів абіотичних чинників, типовою є низька працездатність. Різка зміна умов існування може призводити до змін у фізичному та психічному стані людини.
Експерти ВООЗ офіційно констатують, що 80% захворювань людей обумовлені несприятливим екологічним станом навколишнього середовища. Здоров’я людини можна назвати одним із основних екологічних критеріїв якості навколишнього середовища.
Звичайно, здоров’я людини не є простим еквівалентом відповідного стану середовища, а відображає також певний тривалий вплив середовища, який мав місце в минулому. Значною мірою здоров’я людини визначається спадковими особливостями, яке у свою чергу більше пов’язані зі станом середовища в минулому, ніж зі станом сучасним (схема 6).
Схема 6. Вплив навколишнього середовища на здоров’я людини
Важливим фактором, який визначає географію хімічного забруднення середовища, є автотранспорт. Причому географічні закономірності поширення забруднювачів, джерелами яких він є, дуже складні та визначаються не тільки конфігурацією мережі автомагістралей та інтенсивністю переміщення по них автотранспорту, але й великою кількістю перехресть, де автодвигуни працюють на змінних режимах. Забруднення навколишнього середовища автотранспортом – одне з найбільш небезпечних для здоров’я людини, бо вихлопні гази надходять у приземний шар повітря, звідки їх розсіювання є малоймовірним, ускладнюється; до того ж будинки жилих кварталів, які розташовані поряд із автомагістралями, є свого роду екраном для вловлювання забруднювачів.
У складі відпрацьованих газів автомобілів найбільшу питому вагу за об’ємом мають: монооксид вуглецю (0,5-10 %), оксиди азоту (до 0,8 %), неспалені вуглеводні (0,2-3,0 %), альдегіди (до 0,2 %) та сажа. В абсолютних величинах на 1000 л палива карбюраторний двигун викидає з вихлопними та картерними газами 200 кг монооксиду вуглецю, 25 кг вуглеводнів, 20 кг оксидів азоту, 1 кг сажі, 1 кг сірчистих сполук.
Екологічний ефект впливу на здоров’я людини забруднення, пов’язаного з автотранспортом, залежить як від складу забруднювачів, так і від експонованості населення. Останнє визначається не просто шириною завантажених автомагістралей, але й близькістю до них жилих будинків.
Вважається, що через вихлопні гази щорічно помирають тисячі людей. Установлено, що між розумовими здібностями дітей і кількістю свинцю, який вони поглинають з повітрям, існує зв’язок. Розумові здібності знижуються, оскільки свинець при тривалому впливі отруює і руйнує мозок. Джерелом свинцю є етилований бензин.
Окрім свинцю, в атмосферне повітря з вихлопними газами надходять такі отруйні речовини, як чадний газ (монооксид вуглецю), оксиди азоту і сірки, бензапірен, озон. Вони викликають захворювання верхніх дихальних шляхів, серцево-судинної системи, різні онкопатології. Як відомо, усередині машини рівень забруднення у 3 рази вищий, ніж ззовні. Тривале вдихання парів бензину викликає рак легенів.
Окремо взяті речовини, що забруднюють повітря, менш небезпечні, ніж їхні суміші. Хімічні реакції, що проходять безпосередньо в повітрі, спричиняють виникнення димних туманів – смогів (від англ. sтоке – дим і fog – туман). Смоги виникають за певних умов: по-перше, при великій кількості пилу і газів, що викидаються в повітря міста; по-друге, при тривалому існуванні антициклональних умов погоди, за яких забруднювачі скупчуються в приповерхневому шарі атмосфери.
Смоги бувають декількох типів. Найбільш вивчений і відомий вологий смог. Він звичайний для країн з морським кліматом, де часто бувають тумани і висока відносна вологість повітря. Це сприяє змішуванню забруднювальних речовин, їх взаємодії в хімічних реакціях. При антициклонах над містами і промисловими центрами отруйні гази і пил можуть скупчуватися в 100-200-метровому шарі повітря. Тоді й виникає отруйний густий брудно-жовтий туман – вологий смог. Від нього відрізняється за походженням і властивостями фотохімічний смог, або, як його називають, смог лос-анджелеського типу. Повітря в Лос-Анджелесі (США) сухе, тому смог тут утворює не туман, а синювату димку. Для його виникнення необхідне сонячне світло, яке викликає складне фотохімічне перетворення суміші вуглеців і оксидів азоту, що надійшли в повітря в результаті автомобільних викидів, на речовини, токсичніші від вихідних атмосферних забруднень. Однією з таких речовин є озон. Він виділяється в результаті розпаду діоксиду азоту під дією олефінів з неповністю спаленого автомобільного палива. У високих концентраціях озон небезпечний для здоров’я людини. Фотохімічний туман різко знижує видимість, супроводжується неприємним запахом, у людей виникає запалення очей, слизових оболонок носа і горла, загострюються легеневі захворювання. Фотохімічний туман пошкоджує рослини, викликає корозію металів, розтріскування синтетичних виробів та ін.
Тривалість смогів від одного до декількох днів, але інтенсивність забруднення може бути настільки великою, що може спричинити тяжкі наслідки, які нерідко супроводжуються жертвами. Так, при одному з найбільш значних смогів 5-7 грудня 1952 р. в Лондоні, коли концентрація сірчистого газу різко зросла, досягнувши 2-4 мг/м3, кількість померлих збільшилася на 4 тис. осіб порівняно із середньою кількістю смертних випадків.
Третій вид смогу – льодяний смог, або смог аляскінського типу. Він виникає в Арктиці і Субарктиці при низьких температурах в антициклонах. У цьому випадкові викиди навіть невеликої кількості забруднювальних речовин із топок призводять до виникнення густого туману, що складається з найдрібніших кристаликів льоду і сірчаної кислоти.
Оксиди азоту та сірки, потрапляючи в атмосферу в результаті роботи ТЕЦ і автомобільних двигунів, вступають у реакцію з водою, що міститься в атмосфері, й утворюють крапельки азотної і сірчаної кислот. Вони переносяться вітрами у вигляді кислотного туману та випадають на землю кислотними дощами.
Кислотні дощі завдають величезних збитків. Урожайність більшості сільськогосподарських культур знижується на 3-8 % унаслідок пошкодження листя кислотами. Кислі опади сприяють вимиванню з ґрунту кальцію, магнію, калію, що викликає його деградацію. У водоймах гинуть цінні види риб; засихають ліси (як результат, у гірських районах збільшується кількість зсувів і селів); різко прискорюється процес руйнування будівель, пам’ятників архітектури та ін.
Негативно діє на організм людини вдихання повітря, забрудненого кислотним туманом.
Радіоактивне забруднення навколишнього середовища. Значна роль у радіоактивному забрудненні навколишнього середовища належить штучним джерелам іонізуючого випромінювання. До них належать рентгенівські діагностичні та терапевтичні установки; засоби автоматичного контролю та управління, що використовують радіоактивні ізотопи; ядерні енергетичні та дослідницькі установки; прискорювачі заряджених частинок і різні високовольтні електровакуумні прилади; відходи теплових і атомних електростанцій; продукти ядерних вибухів; побутові товари, які містять радіоактивні речовини або генерують іонізуюче випромінювання.
Роль іонізуючого випромінювання в мутагенній дії на людину особливо зросла у зв’язку з широким використанням джерел іонізуючого випромінювання у промисловості, сільському господарстві, медицині, з науковими цілями, з розвитком атомної енергетики, космічними польотами.
Непередбачувані негативні наслідки для населення України має аварія на Чорнобильській АЕС – найбільша техногенна катастрофа сучасності. У результаті цієї аварії у навколишнє середовище був викинутий радіоактивний матеріал, активність якого еквівалентна 6-ти атомним бомбам, скинутим на Хіросіму. Унаслідок аварії більше як 36 000 гектарів території України було забруднено радіонуклідами з щільністю по цезію-137 понад 1 кюрі на квадратний кілометр.
Основний механізм біологічного впливу радіації на організм зумовлений хімічними процесами, що відбуваються в клітинах після їх опромінення.
Біохімічні зміни в клітині спричинені утворенням нових, чужорідних їй молекул, починаються відразу після моменту опромінення і не завершуються за короткий час. Одні наслідки таких змін проявляються вже через декілька секунд після опромінення, інші можуть призвести до загибелі клітин або її ракового переродження через десятиріччя.
Основними захворюваннями, які визнаються пов’язаними з наслідками аварії на ЧАЕС, є переважно онкологічні захворювання системи кровообігу і нервової системи. Пошкодження спадкового матеріалу соматичних клітин може призвести до різкого збільшення ракових захворювань, передчасного старіння, ослаблення захисних сил організму. Усе це впливає на народжуваність населення та веде до біологічного регресу. Пошкодження спадкового матеріалу статевих клітин може спричинити поступове виродження і навіть загибель окремих популяцій.
Одним із перших наслідків опромінення є порушення найскладнішої функції клітини – поділу. Тому в першу чергу порушуються функції органів і тканин організму, у яких відбуваються поділ, утворення нових клітин.
Ефект впливу радіації на організм залежить не тільки від спричинених випромінюванням змін в окремих клітинах і тканинах, а й від порушень взаємозв’язку між ними і зсувів перебігу реакцій, властивих організму як живій системі.
Залежно від рівня біологічної організації існують такі види уражень:
молекулярний (ушкодження ДНК, РНК, ферментів, вплив на процеси обміну);
субклітинний (ушкодження біологічних мембран, ядер, хромосом, мітохондрій, лізосом);
клітинний (припинення поділу і загибель клітин, перетворення їх на злоякісні);
тканинно-органний (ураження кісткового мозку, порушення обміну речовин, центральної нервової системи, травного каналу; загибель від злоякісних новоутворень);
організменний (скорочення життя або загибель);
популяційний (зміна генетичних характеристик в окремих індивідів унаслідок генних і хромосомних мутацій).
Ступінь радіаційного впливу визначається здебільшого дозами зовнішнього і внутрішнього опромінення. Характер нагромадження радіонуклідів у тканинах або органах визначається швидкістю надходження їх з водою і продуктами харчування у травний канал, з повітрям – у легені, засвоєнням там, розподілом і часом затримання в організмі тощо. Факторами, від яких залежить ефект дії випромінювання на людину, є також потужність дози, час опромінення, вид випромінювання на людину, розмір опромінюваних тканин і органів, індивідуальна радіочутливість організму. Розрізняють три основних види наслідків від впливу іонізуючої радіації на живий організм: гостре ураження, віддалені і генетичні наслідки.
Гострим радіаційним ураженням називають пошкодження живого організму, викликане дією великих доз радіації, що проявляється протягом декількох годин або днів після опромінення.
Перші симптоми гострого ураження організму дорослої людини виявляються при дозі приблизно 0,5-1,0 Зв (50-100 бер). Цю еквівалентну дозу можна вважати пороговою для загального гострого ураження при одноразовому опроміненні. Коли людина отримує таку дозу, у неї починаються порушення в роботі кровотворної системи. При еквівалентних дозах опромінення всього тіла 3-5 Зв (300-500 бер) близько 50% опромінених помирають протягом 1-2 місяців від променевої хвороби. Головним чинником загибелі людей у цьому випадку є ураження кісткового мозку, що призводить до різкого зниження кількості лейкоцитів у крові.
При дозах опромінення в 10-50 Зв (100-5000 бер) смерть настає від крововиливів у шлунково-кишковому тракті, які відбуваються через загибель клітин його слизових оболонок.
При дозах 100 Зв (10 000 бер) людина гине через декілька годин або днів унаслідок пошкодження центральної нервової системи.
Чутливість різних органів тіла до радіації неоднакова. Тому, крім поняття порогової дози загального опромінення, використовується поняття порогової дози для окремих органів і тканин людського організму. Найбільш чутливі до дії радіації репродуктивні органи й очі: однократне опромінення сім’яників еквівалентною дозою всього в 0,1 Зв (10 бер) призводить до тимчасової стерильності чоловіків, а дози, вищі 2 Зв (200 бер), можуть призвести до постійної стерильності; дози 0,5-2,0 Зв (50-200 бер) викликають помутніння кришталика ока. Інші органи дорослої людини значно менш чутливі до іонізуючого випромінювання. Наприклад, без особливої для себе шкоди нирки витримують сумарну дозу 20 Зв (2000 бер), печінка – до 40 Зв (4000 бер) за місяць.
При однакових дозах опромінення біологічні наслідки їх дії на дорослий організм і той, що ще не завершив свій розвиток, істотно різні. Пояснюється це тим, що найскладніша функція живої клітини – функція розмноження – раніше за інші порушується в результаті дії радіації. Клітини, що діляться, гинуть або втрачають здатність до поділу при таких малих дозах опромінення, при яких основні життєві функції звичайних клітин істотно не порушуються.
В організмі дитини, що росте, багато клітин, які діляться. Вони під дією навіть малих доз опромінення припиняють поділ. У результаті зупиняється розвиток тих чи інших органів або частин тіла. Доза 0,25 Зв (25 бер), що є безпечною для організму матері, здатна викликати ураження мозку ембріона, що розвивається. Тому вагітним жінкам, особливо на перших місяцях вагітності, повністю протипоказані будь-які дози опромінення.
Віддалені наслідки опромінення. У дослідах над тваринами і при аналізі стану здоров’я людей після аварії на Чорнобильській АЕС було встановлено, що загальне опромінення живого організму може мати не тільки близькі наслідки (променеву хворобу), але й віддалені. Значна частина пошкоджень, викликаних радіацією в клітинах, незворотна, причому вони збільшують імовірність виникнення різних захворювань, у тому числі й ракових. Середня тривалість часу від моменту опромінення до загибелі від лейкозу складає 10 років.
Установлено, що ймовірність ракового захворювання зростає пропорційно до дози опромінення. Еквівалентна доза опромінення 1 Зв (100 бер) у середньому призводить до 2 випадків лейкозу, 10 випадків раку щитовидної залози, 10 випадків раку молочної залози в жінок, 5 випадків раку легенів на 1000 опромінених. Ракові захворювання інших органів під дією опромінення виникають значно рідше.
На основі наведених даних можна оцінити ймовірність ракового захворювання для дорослої людини, яка отримала еквівалентну дозу опромінення в 0,01 Зв (1 бер), – вона складає 2-104-3104.
Генетичні наслідки опромінення. Опромінення людини може мати не тільки близькі і віддалені наслідки для неї самої, але й завдавати шкоди її нащадкам.
Уся інформація про будову майбутньої дитини і програма її розвитку записані в генах двох статевих клітин батьків. Гени, які являють собою молекули або частини молекул дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК), входять у складні структури, які називаються хромосомами. У кожній із батьківських клітин, унаслідок злиття яких відбувається зародження нової людини, є по 46 хромосом, що містять близько 100 тис. генів.
Руйнування однієї молекули ДНК або втрата якоїсь її частинки в статевій клітині означає втрату частини генів, які несуть інформацію про будову організму майбутньої дитини.
Зміна складу генів у клітині організму нащадка порівняно зі складом генів у клітинах батьків називається мутацією. Мутація призводить до того, що нащадок чимось відрізняється від своїх батьків.
Мутації відбувалися в природі завжди, є вони і зараз. їх причинами можуть бути: дія хімічних речовин, чужорідних клітин, вплив температури, радіації та ін. Мутації, як правило, шкідливі для організму. Є припущення, що тільки одна мутація з тисячі або навіть із десяти тисяч може виявитися корисною, тоді як усі інші більшою чи меншою мірою шкідливі. Причину цього легко зрозуміти. Протягом 2 млрд. років, які минули із часу виникнення життя на Землі, гени весь час змінювалися, оскільки виживають в існуючих умовах найбільш пристосовані організми, комплект генів нині досяг майже найвищої досконалості. Коли в хромосоми ударяється заряджена частка, то це спричиняє руйнівну дію, тому мутації внаслідок дії іонізуючого випромінювання, безумовно, шкідливі для організму.
Вірогідних кількісних даних про генетичний вплив на людину різних доз опромінення на сьогодні немає. Ризик появи при опроміненні батьків спадкових дефектів у їхніх майбутніх дітей оцінюється за результатами експериментів, виконаних на тваринах. Тому такі дані відносно людини не можна вважати достовірними. Але їх можна взяти як оціночні. Відповідно до цих даних хронічне опромінення батьків з еквівалентною дозою 1 Зв (100 бер) на покоління (за З0 років) призводить до появи 2 випадків серйозних генетичних захворювань на 1000 новонароджених. Якщо такий рівень опромінення впливатиме на батьків постійно протягом багатьох поколінь, то кількість генетичних жертв збільшиться до 15 на 1000 новонароджених.
Ці числа можна порівнювати з відомими статистичними даними про загальну кількість дітей, народжених із генетичними дефектами: такі дефекти мають близько 10% новонароджених, а 2% дітей народжуються з серйозними генетичними порушеннями. Відповідно, якщо декілька поколінь людей виявляються опроміненими еквівалентною дозою 1 Зв за 30 років, то це призведе до істотного збільшення народження неповноцінних дітей і поставить людство перед загрозою генетичного виродження.
Забруднення навколишнього середовища впливає на найдорогоцінніше, що створено еволюцією живої матерії, – на генетичну програму людини. Разом із тим забруднення середовища мутагенами охоплює генофонди популяцій усіх видів тварин, рослин, бактерій і вірусів, що населяють біосферу. Збереження і зміцнення біологічних основ людини і всіх живих істот в умовах антропогенної трансформації біосфери потребують точного знання обсягу і характеру впливу з боку мутагенів (схема № 7).
Схема № 7. Роль спадкових і середовищних факторів у виникненні хвороб людини
Хімічне і зокрема радіоактивне забруднення навколишнього середовища посилює небезпеку збільшення кількості індукованих мутацій у соматичних і статевих клітинах людини. Причому, якщо соматичні мутації збільшують кількість злоякісних пухлин, серцево-судинних захворювань, впливають на тривалість життя та інші морфофункціональні ознаки людей одного покоління, мутації в статевих клітинах проявляються у вигляді спадкових аномалій наступних поколінь. Розрізняють такі типи мутацій:
зміна кількості хромосом (хромосомні мутації, більшість із яких летальні);
розриви й обміни хромосомним матеріалом ДНК викликають: делеції, інверсії, транслокації фрагментів хромосом;
генні мутації – заміна паразотистих основ, додавання або їх делеція;
зміна комбінаторики генів;
зміна, підвищення лабільності генома за рахунок лабільності мобільних диспергідрованих генів (МДГ);
порушення дозрівання м-РНК (викликає помилки транскрипції);
порушення експресії генома (гена) (викликає помилки в реплікації).
Джерелом мутагенів у біосфері є ядерна енергетика, хімізація промисловості і сільського господарства, лікарські препарати, деякі харчові добавки та ін. Вплив речовин із мутагенним ефектом може багатократно підсилюватися у результаті взаємодії даних сполук з іншими хімічними мутагенами.
Особливу групу становлять біологічні фактори мутагенезу людини. Існує цілий ряд форм, які, потрапивши в організм людини, стають джерелом ураження ДНК хазяїна. До них зокрема належать віруси. Установлена як мутагенна, так і канцерогенна роль вірусів. Одночасно доведено, що віруси можуть спричиняти вплив на процеси появи мутацій у людини.
Мутагенний ефект мають деякі живі вакцини з пригніченою вірулентною здатністю. Вони здатні індукувати зміни в генетичному матеріалі людини. Очевидною є важливість установлення даного факту, оскільки велика кількість людей на Землі вакцинуються проти грипу, кору, віспи та інших інфекцій. Аналогічний ефект викликають токсичні речовини біологічного походження: продукти життєдіяльності різних паразитів людини (наприклад, гельмінтів). А в ряді районів земної кулі різними гельмінтами заражене майже 100% населення.
Усе наведене свідчить про велику різноманітність джерел мутагенів середовища. Знання механізмів виникнення мутацій і їхніх наслідків для людини засвідчує усю небезпеку зростання антропогенного забруднення біосфери.
У популяціях сучасних людей важливим є обсяг генетичної складової.
За попередню історію розвитку людства за рахунок природного мутаційного процесу вже нагромадився певна генетична сукупність, що виражається значною кількістю спадкових і генетично детермінованих захворювань. Перелік цих захворювань перевищує 2 тис.
Наслідками індукованого мутагенезу є:
збільшення перинатальної смертності;
різні види безпліддя;
генетичні і вроджені вади розвитку;
зростання кількості спадкових хвороб – генних, хромосомних, полігенних, мультифакторних;
дитяча смертність;
зростання захворюваності на рак;
зменшення тривалості життя.
Підвищення радіаційного фону внаслідок аварії на ЧАЕС збільшило кількість злоякісних новоутворень, обумовлених мутаціями соматичних клітин, ураження статевих клітин матиме віддалені наслідки в наступних поколіннях.
За останні 100 років частота спонтанного рівня хромосомних аберацій підвищилася у 2 рази, що пов’язано з погіршенням екологічної ситуації.
Поява злоякісного росту клітин викликається змінами генетичної програми в окремих соматичних клітинах людини. Причиною змін є зовнішні впливи, що індукують канцерогенез, у тому числі від хімічних сполук, фізичних факторів, вірусів та ін.
Доведено, що більше ніж у 90 % випадків канцерогенні фактори мають здатність викликати мутації. Для організму людини немає даних про кількісні співвідношення канцерогенезу і мутагенезу, але паралелізм цих явищ не викликає сумніву.
Зростання частоти хромосомних мутацій і домінантних алелей генної природи викликає збільшення кількості спонтанних викиднів (до 50 %); 30 % випадків перинатальної смертності зумовлені генетичними факторами.
Загальна кількість захворювань, пов’язаних із генетичними змінами, патологією вагітності і дефектами розвитку (синдроми Дауна, Клайнфельтера та ін.), збільшилася в декілька разів, і вони безпосередньо пов’язані зі збільшенням мутагенів у навколишньому середовищі.
Генетичний вплив у популяціях сучасної людини є причиною трагедій у сім’ях, де народжуються діти з дефектами, і спричиняє значний економічний тиск на сучасне суспільство, державу. Багато вчених говорять про неминучу генетичну катастрофу для людства внаслідок дії мутагенів, що робить ще більш актуальною проблему охорони біосфери.
Таким чином, шкідливий вплив атмосферних забруднень актуалізує питання раціональної господарської і природоохоронної діяльності, що допоможе людству запобігти екологічним катастрофам і зробити довкілля одним із головних чинників формування і збереження здоров’я.
Серед заходів боротьби із забрудненням атмосфери основними є: заміна вугілля та мазуту для ТЕС екологічно чистішим паливом (газом); очищення вугілля для ТЕС від піриту (сірчаного колчедану); заміна шкідливого етильованого бензину, що містить свинець, на екологічний чистий, озеленення населених пунктів.