Медикам хорошо известны многообразные эндемические (т. е. местные) заболевания растений, животных и человека, которые теснейшим образом связаны с природными ландшафтно-экологическимн условиями и факторами природной среды отдельных регионов, отличающихся климатом, литогеохимическими типами пород, генетическими типами почв, гидрохимическими особенностям природных вод, растительным и животным миром, разнообразием экологических систем (биогеоценозов).
В настоящее время возникновению и распространению на планете эндемических заболеваний способствует техногенное загрязнение биосферы, являющееся следствием поступающих в нее в огромных количествах химических и биоцидных соединений, которые часто в избытке попадают в организмы, аккумулируются в них в больших концентрациях и оказывают на них токсическое воздействие.
Из геохимических факторов в эндемических заболеваниях организмов большую роль играют недостаток или избыток химических элементов в природной среде, ее кислотность или щелочность, геохимический состав питьевых вод, их органолептические свойства и др. Существует, вероятно, несколько десятков (а может быть, и сотен) эндемических заболеваний растений, животных и человека, тесно связанных с природными условиями. Мы знаем о них пока немного и часто очень односторонне.
Расскажем о тех эндемических заболеваниях, которые более или менее изучены.
На живые организмы биосферы в большей или меньшей мере влияют температура, влажность, давление, солнечная радиация, состояние магнитного поля, ионизация воздуха, жаркий и холодный климат, резкие колебания погоды. Большинство эпидемий и инфекционных заболеваний (малярия, лихорадка, трипанозомоз) связаны с тропической зоной, с болотной средой, с насекомыми — переносчиками в экосистемах вирусов и др. Таким широко распространенным заболеваниям, как пневмония, бронхит, грипп, способствуют холодная погода, быстрая смена температурного режима.
Злокачественные опухоли, паралич, шизофрения, анемия, разные токсикозы во многом зависят как от ландшафтных, так и от геохимических условии природной среды; наличия в ней токсических элементов и соединений. Из заболеваний растений наиболее широко распространены хлорозы и некрозы. Хлороз выражается в разрушении хлорофилла и обесцвечивании хлоропластов: листья и другие органы растений становятся желтовато-зелеными, желтыми или почти белыми. Причиной заболевания часто являются дефицит недоступного растениям железа в почве пли отложение железа в растении. Некроз (отмирание клеток или тканей) растений проявляется в виде плешин. Хлорозы и некрозы вызываются обилием или недостатком серы, марганца, железа, бора, меди, кальция, магния, молибдена, цинка, никеля, алюминия, ванадия, ртути, хрома, кобальта, калия, натрия, хлора и др. При недостатке в почве меди происходит полегание овса, а избыток никеля приводит к отсутствию в цветах лепестков; недостаток бора вызывает засыхание соцветий, плодов, верхушек у бобовых, замедление роста; дефицит хрома — карликовость ряда дикорастущих растений, пожелтение листьев; недостаток в почве марганца — задерживает рост растений, а дефицит цинка приводит к нарушению пигментации и к карликовости растений.
Избыток ряда микроэлементов влечет за собой нарушение нормальной жизнедеятельности также и у животных. Например, при избытке в пище молибдена крупный рогатый скот страдает энзоотическим поносом; избыток селена вызывает у животных заболевание, называемое алколоизом, меди — болезни печени, никеля — болезни глаз и т. п.
Эндемические заболевания могут быть вызваны как пищевым рационом, в котором недостает тех или иных макро- и микроэлементов, так и питьевыми водами и атмосферой.
В Японии широко известны заболевания «минамата» и «итай-итай». Болезнь «минамата» вызвана употреблением в пищу отравленной ртутью рыбы в заливе Минамата, куда фирмой «Тисо» сбрасывались промышленные отходы, содержащие ртуть. Наиболее тяжелые случаи заканчивались нервным расстройством, параличом, слепотой, конвульсиями, расстройством психики и речи. Младенцы подвергались интоксикации еще до появления на свет. Такие же случаи отмечены в США, Канаде и ряде других западноевропейских стран.
Эндемическое заболевание «итай-итай» связано с влиянием на человека загрязненных вод, содержащих кадмий, цинк и свинец. Болезнь приводит к сильной хрупкости и ломкости костей, сопровождается повышением кровяного давления и инсультами.
В Восточной Сибири известна так называемая «ка-ряжная» или уровская болезнь (от названия р. Уров, левого притока Аргуни). Заболевание выражается в искривлении костей, их ломкости и приводит к полной инвалидности не только у человека, но и у животных. Причину его сначала искали в интоксикации свинцом, кадмием, золотом, фтором. В настоящее время установлено, что заболевание связано с повышенной концентрацией в природных водах стронция при дефиците кальция.
Изучение опухолевых заболеваний во многих странах (США, Японии, Англии, Африке, СССР и др.), особенно рака груди, горла, желудка, пищевода, кожи, лимфатической системы, показывает, что генетически они в большей степени обусловлены влиянием окружающей среды (например, курением, загрязненными питьевыми водами, минеральными веществами, органическими соединениями, радиоактивным и космическим излучением). Установлено, что бензол вызывает рак клеток крови; винил-хлорид— рак печени; сажа, деготь, битуминозные сланцы— рак кожи; никель — рак носовых пазух, легких; хромит, красный железняк — рак легких; окись кадмия— рак предстательной железы; асбест — рак легких, плевры, брюшины; мышьяк — рак кожи, печени, тонкого кишечника. Считают также, что раковые заболевания возникают при недостатке в почве и водах свинца, йода, цинка, мышьяка и ряда других элементов.
В Японии, США, Англии обнаружено, что многообразным сердечно-сосудистым заболеваниям (коронарным, сосудистым, спазматическим и др.) способствует мягкая (сульфатная) вода. Исследования показали, что мягкая вода является более агрессивной и разрушительной, чем жесткая (карбонатная), в ней содержится больше растворенных элементов, с которыми могут быть связаны сердечно-сосудистые расстройства. Считают, что нормальное содержание в ландшафтах Мп, Cr, V, Си, предотвращает сердечно-сосудистые заболевания у человека, наоборот, недостаток их, а также Cd, F, Se может приводить к возникновению этих болезней.
Во всем мире (особенно в Северном полушарии) широко распространено заболевание щитовидной железы с образованием зоба. Болезнь вызвана недостатком в организме йода и возникает в бедных йодом районах. В Мексике, Швейцарии известны случаи кретинизма детей, матери которых во время беременности страдали от йодной недостаточности. В настоящее время в районах, где пищевые рационы бедны иодом, в поваренную соль добавляют йодистый калий (7,5—10 г па 1 т соли).
Широко известны эндемические болезни зубов — флюороз и кариес. Флюороз возникает от избытка фтора, кариес — при недостатке его в воздухе и питьевой воде. Оба заболевания выражаются в разрушении костной ткани, пятнистости и хрупкости зубов; поражение кости ведет к общему истощению организма. Оптимальным содержанием фтора для жизни организмов считается 1 часть на миллион в растворе (100 ч = 0,01%). Содержание фтора в организме около 4—6 частей на миллион и больше является разрушительным, приводящим к тяжелой болезни и смерти.
Следует еще отметить эндемические заболевания, связанные с избытком селена в растениях и почвах. У животных, которые получают большие дозы селена (более 2 мг в сутки), возникают признаки селеновой интоксикации: нарушается координация движений, мутнеют глаза, у овец наблюдается облысение, у птиц — выпадение перьев. Высокое содержание селена в растениях может вызвать внезапную смерть животных и человека. В то же время токсичность селена зависит от его подвижности в биосфере. Если селен находится в труднорастворимых минеральных формах, то даже при высоком его содержании в почвах он оказывается не токсичным для организмов.
В течение ряда лет в Белоруссии с участием автора проводится изучение геохимических и экологических условий, способствующих возникновению злокачественных опухолей, кариеса, зобных заболеваний и др. Установлены некоторые закономерности концентрации и рассеяния ряда элементов в зависимости от природных и техногенных условий отдельных регионов, даны рекомендации по дальнейшему изучению распространения в ландшафтах азота, йода, фтора, использованию грунтовых вод.
Из сказанного видно, что одним из узловых вопросов геохимической и медицинской экологии является количественное и качественное определение недостаточности или избыточности химических элементов в ландшафтах и биосфере в целом, установление руководящих критериев, характеризующих участие химических элементов в экологической и биогенной деятельности организмов. Очень важно определить пороговые значения содержания элементов, при которых наблюдаются срыв нормальной жизнедеятельности организмов, их физиологическая и морфологическая изменчивость. Необходимо изучать и генетически классифицировать явления, возникающие у растений, не адаптированных к измененным концентрациям химических элементов (физиологически угнетенные формы, эндемические заболевания, под влиянием которых нарушается генералитивная функция, наблюдаются бесплодие и вымирание).
В настоящее время возникновению и распространению на планете эндемических заболеваний способствует техногенное загрязнение биосферы, являющееся следствием поступающих в нее в огромных количествах химических и биоцидных соединений, которые часто в избытке попадают в организмы, аккумулируются в них в больших концентрациях и оказывают на них токсическое воздействие.
Из геохимических факторов в эндемических заболеваниях организмов большую роль играют недостаток или избыток химических элементов в природной среде, ее кислотность или щелочность, геохимический состав питьевых вод, их органолептические свойства и др. Существует, вероятно, несколько десятков (а может быть, и сотен) эндемических заболеваний растений, животных и человека, тесно связанных с природными условиями. Мы знаем о них пока немного и часто очень односторонне.
Расскажем о тех эндемических заболеваниях, которые более или менее изучены.
На живые организмы биосферы в большей или меньшей мере влияют температура, влажность, давление, солнечная радиация, состояние магнитного поля, ионизация воздуха, жаркий и холодный климат, резкие колебания погоды. Большинство эпидемий и инфекционных заболеваний (малярия, лихорадка, трипанозомоз) связаны с тропической зоной, с болотной средой, с насекомыми — переносчиками в экосистемах вирусов и др. Таким широко распространенным заболеваниям, как пневмония, бронхит, грипп, способствуют холодная погода, быстрая смена температурного режима.
Злокачественные опухоли, паралич, шизофрения, анемия, разные токсикозы во многом зависят как от ландшафтных, так и от геохимических условии природной среды; наличия в ней токсических элементов и соединений. Из заболеваний растений наиболее широко распространены хлорозы и некрозы. Хлороз выражается в разрушении хлорофилла и обесцвечивании хлоропластов: листья и другие органы растений становятся желтовато-зелеными, желтыми или почти белыми. Причиной заболевания часто являются дефицит недоступного растениям железа в почве пли отложение железа в растении. Некроз (отмирание клеток или тканей) растений проявляется в виде плешин. Хлорозы и некрозы вызываются обилием или недостатком серы, марганца, железа, бора, меди, кальция, магния, молибдена, цинка, никеля, алюминия, ванадия, ртути, хрома, кобальта, калия, натрия, хлора и др. При недостатке в почве меди происходит полегание овса, а избыток никеля приводит к отсутствию в цветах лепестков; недостаток бора вызывает засыхание соцветий, плодов, верхушек у бобовых, замедление роста; дефицит хрома — карликовость ряда дикорастущих растений, пожелтение листьев; недостаток в почве марганца — задерживает рост растений, а дефицит цинка приводит к нарушению пигментации и к карликовости растений.
Избыток ряда микроэлементов влечет за собой нарушение нормальной жизнедеятельности также и у животных. Например, при избытке в пище молибдена крупный рогатый скот страдает энзоотическим поносом; избыток селена вызывает у животных заболевание, называемое алколоизом, меди — болезни печени, никеля — болезни глаз и т. п.
Эндемические заболевания могут быть вызваны как пищевым рационом, в котором недостает тех или иных макро- и микроэлементов, так и питьевыми водами и атмосферой.
В Японии широко известны заболевания «минамата» и «итай-итай». Болезнь «минамата» вызвана употреблением в пищу отравленной ртутью рыбы в заливе Минамата, куда фирмой «Тисо» сбрасывались промышленные отходы, содержащие ртуть. Наиболее тяжелые случаи заканчивались нервным расстройством, параличом, слепотой, конвульсиями, расстройством психики и речи. Младенцы подвергались интоксикации еще до появления на свет. Такие же случаи отмечены в США, Канаде и ряде других западноевропейских стран.
Эндемическое заболевание «итай-итай» связано с влиянием на человека загрязненных вод, содержащих кадмий, цинк и свинец. Болезнь приводит к сильной хрупкости и ломкости костей, сопровождается повышением кровяного давления и инсультами.
В Восточной Сибири известна так называемая «ка-ряжная» или уровская болезнь (от названия р. Уров, левого притока Аргуни). Заболевание выражается в искривлении костей, их ломкости и приводит к полной инвалидности не только у человека, но и у животных. Причину его сначала искали в интоксикации свинцом, кадмием, золотом, фтором. В настоящее время установлено, что заболевание связано с повышенной концентрацией в природных водах стронция при дефиците кальция.
Изучение опухолевых заболеваний во многих странах (США, Японии, Англии, Африке, СССР и др.), особенно рака груди, горла, желудка, пищевода, кожи, лимфатической системы, показывает, что генетически они в большей степени обусловлены влиянием окружающей среды (например, курением, загрязненными питьевыми водами, минеральными веществами, органическими соединениями, радиоактивным и космическим излучением). Установлено, что бензол вызывает рак клеток крови; винил-хлорид— рак печени; сажа, деготь, битуминозные сланцы— рак кожи; никель — рак носовых пазух, легких; хромит, красный железняк — рак легких; окись кадмия— рак предстательной железы; асбест — рак легких, плевры, брюшины; мышьяк — рак кожи, печени, тонкого кишечника. Считают также, что раковые заболевания возникают при недостатке в почве и водах свинца, йода, цинка, мышьяка и ряда других элементов.
В Японии, США, Англии обнаружено, что многообразным сердечно-сосудистым заболеваниям (коронарным, сосудистым, спазматическим и др.) способствует мягкая (сульфатная) вода. Исследования показали, что мягкая вода является более агрессивной и разрушительной, чем жесткая (карбонатная), в ней содержится больше растворенных элементов, с которыми могут быть связаны сердечно-сосудистые расстройства. Считают, что нормальное содержание в ландшафтах Мп, Cr, V, Си, предотвращает сердечно-сосудистые заболевания у человека, наоборот, недостаток их, а также Cd, F, Se может приводить к возникновению этих болезней.
Во всем мире (особенно в Северном полушарии) широко распространено заболевание щитовидной железы с образованием зоба. Болезнь вызвана недостатком в организме йода и возникает в бедных йодом районах. В Мексике, Швейцарии известны случаи кретинизма детей, матери которых во время беременности страдали от йодной недостаточности. В настоящее время в районах, где пищевые рационы бедны иодом, в поваренную соль добавляют йодистый калий (7,5—10 г па 1 т соли).
Широко известны эндемические болезни зубов — флюороз и кариес. Флюороз возникает от избытка фтора, кариес — при недостатке его в воздухе и питьевой воде. Оба заболевания выражаются в разрушении костной ткани, пятнистости и хрупкости зубов; поражение кости ведет к общему истощению организма. Оптимальным содержанием фтора для жизни организмов считается 1 часть на миллион в растворе (100 ч = 0,01%). Содержание фтора в организме около 4—6 частей на миллион и больше является разрушительным, приводящим к тяжелой болезни и смерти.
Следует еще отметить эндемические заболевания, связанные с избытком селена в растениях и почвах. У животных, которые получают большие дозы селена (более 2 мг в сутки), возникают признаки селеновой интоксикации: нарушается координация движений, мутнеют глаза, у овец наблюдается облысение, у птиц — выпадение перьев. Высокое содержание селена в растениях может вызвать внезапную смерть животных и человека. В то же время токсичность селена зависит от его подвижности в биосфере. Если селен находится в труднорастворимых минеральных формах, то даже при высоком его содержании в почвах он оказывается не токсичным для организмов.
В течение ряда лет в Белоруссии с участием автора проводится изучение геохимических и экологических условий, способствующих возникновению злокачественных опухолей, кариеса, зобных заболеваний и др. Установлены некоторые закономерности концентрации и рассеяния ряда элементов в зависимости от природных и техногенных условий отдельных регионов, даны рекомендации по дальнейшему изучению распространения в ландшафтах азота, йода, фтора, использованию грунтовых вод.
Из сказанного видно, что одним из узловых вопросов геохимической и медицинской экологии является количественное и качественное определение недостаточности или избыточности химических элементов в ландшафтах и биосфере в целом, установление руководящих критериев, характеризующих участие химических элементов в экологической и биогенной деятельности организмов. Очень важно определить пороговые значения содержания элементов, при которых наблюдаются срыв нормальной жизнедеятельности организмов, их физиологическая и морфологическая изменчивость. Необходимо изучать и генетически классифицировать явления, возникающие у растений, не адаптированных к измененным концентрациям химических элементов (физиологически угнетенные формы, эндемические заболевания, под влиянием которых нарушается генералитивная функция, наблюдаются бесплодие и вымирание).
