Прогнозирование онкопатологии с помощью метода биоиндикации в условиях Восточного Забайкалья

В общей структуре экопатологий загрязнение воздушного бассейна имеет очень большое значение, в том числе в группе онкологических заболеваний.

По качеству атмосферного воздуха г. Чита относится к числу наиболее загрязненных городов России [3]. За период 2004 2011 гг. уровень загрязнения воздушного бассейна в 62,5 % случаев оценивался как «чрезвычайно высокий» и в 37,5 % как «очень высокий» [2].

Анализ среднемноголетних уровней загрязнения атмосферного воздуха за 2004 2011 гг. показал, что в г. Чите среднегодовые концентрации превышают ПДКсс по бенз(а)пирену в 5,77 раз, по формальдегиду в 4,33 раза. За этот период суммарный показатель К сум . варьировал от 10,32 до 15,32 ед., что определяет уровень загрязнения как «очень высокий» [2].

Наиболее значимые источники загрязнения воздушной среды в городе предприятия теплоэнергетики и автомобильный транспорт [3]. Объем выбросов автотранспорта увеличивается не только на проезжей части улиц, но и во дворах, где двигатели транспорта работают в наиболее «неэкологичном» режиме на холостом ходу, низких скоростях, при которых объемы выбросов увеличиваются [6]. Поэтому концентрации загрязняющих веществ в воздухе этих участков города могут превышать содержание этих же веществ на проезжей части улиц и средние значения по городу. На придомовых территориях находятся места отдыха, расположены детские площадки, при этом качество воздуха здесь не контролируется.

В числе наиболее опасных токсикантов, попадающих в атмосферный воздух с выбросами предприятий и автомобильного транспорта    группа полициклических ароматических углеводородов, в том числе бенз(а)пирен, относящийся к I классу опасности [2].

В растения бенз(а)пирен способен проникать через корневую систему из почвы и через устьица листовой пластинки [6]. И в том и другом случае величина биоаккумуляции в растениях будет зависеть от степени загрязненности воздушного бассейна этим веществом, поскольку он (как загрязнитель окружающей среды) является продуктом сжигания углеводородного топлива, попадает в почву, осаждаясь из атмосферы.

Изучение влияния приоритетных загрязнителей воздушного бассейна города на различные виды организмов, в том числе их влияния на здоровье человека, оценка вклада различных источников в процессы загрязнения атмосферного воздуха, совершенствование системы мониторинга является актуальной задачей.

Целью настоящего исследования явилось изучение возможности использования биоиндикации в мониторинге городской среды и прогнозировании онкопатологий от воздействия приоритетных загрязнителей воздушного бассейна города.

Материалы и методы исследования

Материалом настоящей работы послужили результаты натурных наблюдений авторов, выполненных в период 2004-2010 гг. на территории г. Читы. Сбор и обработка материала производились согласно «Методическим рекомендациям..» (Захаров, Чубинишвили и др. Методические рекомендации..., 2003), утвержденным распоряжением Министерства природных ресурсов России от 16.10.03 № 460-р. Оценка степени влияния загрязнителей воздушного бассейна города на стабильность развития индикаторного вида осуществлялась по величине флуктуирующей асимметрии листовой пластинки березы повислой Betula pendula Roth. Значение интегрального показателя (ПФА) рассчитывалось по пяти признакам симметричности правой и левой половины листа и оценивалось по 5-балльной шкале (рис.).

Рис. Схема морфологических признаков, использованных для оценки стабильности развития березы повислой ( Betula Pendula ): 1 – ширина левой и правой половинок листа; 2 – длина жилки второго порядка второго от основания листа; 3 – расстояние между основаниями первой и второй жилок второго порядка; 4 – расстояние между концами этих же жилок; 5 – угол между главной жилкой и второй от основания листа жилкой второго порядка

Интенсивность движения, а также количество выбросов автотранспорта рассчитывали согласно «Методике определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы городов» (1999).

Для оценки состояния окружающей среды, показателей здоровья населения г. Читы, структуры и динамики онкопатологии были использованы фондовые материалы Забайкальского межрегионального территориального управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, ГУ «Читинский ЦГМС-Р», а также материалы, опубликованные в докладах, изложенных следующими ведомствами: Министерство природных ресурсов и экологии Забайкальского края, Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Федеральное государственное учреждение здравоохранения «Центр гигиены и эпидемиологии в Забайкальском крае».

Результаты и обсуждение

Индекс загрязнения атмосферного воздуха (ИЗА5) в г. Чите рассчитывается по 5 приоритетным загрязнителям: формальдегиду, бенз(а)пирену, оксиду азота, фенолу и саже. Тенденция, рассчитанная за пятилетний период, свидетельствует о том, что уровень загрязнений воздуха большинством контролируемых веществ снижается. Среднее содержание бенз(а)пирена возросло на 45 %, формальдегида и сажи   на 18 и 4% соответственно [1].

Выявленный нами показатель ПФА в целом по г. Чите c 2005 по 2010 г. имеет стабильную тенденцию к увеличению. Наибольшие нарушения стабильности развития березы повислой вызваны содержанием в атмосферном воздухе бенз(а)пирена и формальдегида (степень корреляции составляет соответственно 0,93 и 0,97), по другим приоритетным загрязнителям статистически значимой зависимости не обнаружено. Результаты наблюдений показали, что величина ПФА листовой пластинки березы повислой возрастает с увеличением интенсивности движения автотранспорта и объемов его выбросов [4].

По данным ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Забайкальском крае», в 2010 г. из числа исследованных проб атмосферного воздуха не соответствовали гигиеническим нормативам 17,1% (в 2009   7,1%; в 2008   6,5%). Зона максимальных загрязнений охватывает западную и юго-западную части города (Железнодорожный и Ингодинский районы), где сосредоточено большинство промышленных предприятий [3].

При этом в зоне влияния промышленных предприятий количество проб, не отвечающих гигиеническим требованиям, составило 9,3%, на стационарном посту наблюдения в зоне влияния автомагистрали в центре города 22,5%. Эти данные свидетельствуют о том, что в общем объеме загрязнений воздушного бассейна города значительная часть приходится на выбросы автотранспорта, которые в статистических данных не учитываются. Наименее загрязнен воздух в северной части города [2].

Максимальные значения ПФА, по результатам проведенных нами исследований, регистрируются в районе влияния ТЭЦ-1, зоне влияния промышленных предприятий и на участках с наиболее высокой транспортной нагрузкой, достигая значений (0,068 + 0,001), что соответствует 5 баллу критическое состояние окружающей среды. В северной части города показатель флуктуирущей асимметрии (ПФА) имеет минимальные значения, соответствует 3 баллу (средний уровень отклонения от нормы) [5].

В структуре онкозаболеваемости по г. Чите ведущими локализациями являются новообразования трахеи, бронхов, легких (14,5%), кожи с меланомой (12,1%), молочной железы (10,4%) [2].

Анализ онкозаболеваемости по г. Чите за 2002 2010 гг. выявил устойчивую тенденцию роста. Показатель первичной онкозаболеваемости за этот период увеличился на 21%. Максимальный среднегодовой уровень регистрируется в Центральном районе 302,0 на 100 тыс. населения; в Ингодинском 280,6; в Железнодорожном 275,1; в Черновском 238,1 [1].

По данным ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Забайкальском крае», оценка индивидуального канцерогенного риска здоровья населения, которая базировалась на показателях загрязнения атмосферного воздуха в 2004 2010 гг., показала, что канцерогенный риск от ингаляционного воздействия бенз(а)пирена находится на чрезвычайно опасном уровне, от воздействия формальдегида и сажи на сигнальном уровне, т.е. неприемлем для населения [3].

Сопоставляя уровни первичной онкозаболеваемости, величины ПФА листовой пластинки березы повислой с количеством автотранспортных средств по районам города, мы выявили, что с увеличением транспортной нагрузки эти показатели возрастают. Максимальные значения первичной онкозаболеваемости и величины ПФА регистрируются в Центральном районе, минимальные значения в Черновском районе (табл.).

Таблица

Районы города	Показатель первичной онкозаболеваемости на 100 тыс. нас. за период 2002 2010 гг.	ПФА	Количество автотранспорта по районам города за 2010 г.
Центральный	302,0	5 балл (критическое состояние окружающей среды)	43669
Ингодинский	280,6	4-5 балл (от существенных отклонений от нормы до критического состояния)	28839
Железнодорожный	276,1	4-5 балл (от существенных отклонений от нормы до критического состояния)	22629
Черновский	238.1	3 балл (средний уровень отклонения от нормы)	20145

Выводы

Анализ заболеваемости населения г. Читы заболеваниями бронхолегочной системы, в том числе новообразованиями, свидетельствует о том, что уровень загрязнения воздушного бассейна оказывает значительное влияние на показатели здоровья населения. При этом бенз(а)пирен, входящий в список приоритетных загрязнителей атмосферного воздуха г. Читы, концентрация которого в зоне дыхания человека в большей степени зависит от выбросов автомобильного транспорта, оказывает большое влияние на заболеваемость населения болезнями органов дыхания, в том числе онкологических. Он также оказывает влияние на процесс формирования листовой пластинки березы повислой, величина асимметрии которой зависит от концентрации этого токсиканта в атмосферном воздухе.

Поскольку статистические данные о состоянии воздушного бассейна города рассчитываются на основании исследований проб воздуха, отбираемых на стационарных постах наблюдений, и имеют среднее, обобщающее значение для атмосферного воздуха города, тогда как основной источник загрязнения автомобильный транспорт, может создавать на отдельных участках локальные опасные приземные концентрации токсических веществ. Следовательно, оценка таких ситуаций стационарными постами наблюдения невозможна. В таких случаях комплексную оценку качества среды можно давать с помощью биоиндикации. В качестве биоиндикатора нами предложена береза повислая, которая традиционно используется в озеленении городов и отвечает всем требованиям вида биоиндикатора. Таким образом, береза повислая Betula pendula Roth может использоваться при оценке качества воздушного бассейна города, в первую очередь загрязнения бенз(а)пиреном и, соответственно, при оценке степени риска для возникновения онкопатологий от воздействия этого токсиканта.