Большое место среди новых направлений в гигиенических исследованиях занимает внедренный законодательно социально-гигиенический мониторинг (СГМ), представляющий собой практическое воплощение комплексной технологии медико-экологических исследований. СГМ позволяет осуществлять динамическое слежение и системную оценку явлений и факторов в многокомпонентной и многофункциональной системе «среда обитания - здоровье населения».
Принципиальное отличие ранее проводимых наблюдений от современных требований предъявляемых к мониторированию в системе «среда обитания-здоровье населения» - это не только получение ретроспективных оценок, но и прогнозирование возможных изменений в состоянии здоровья населения в связи с изменениями качества среды обитания.
По данным Всемирной организации здравоохранения, в среднем, до 20-30 % в общей доле влияния на здоровье населения отводится эколого-гигиеническим факторам среды обитания. В зонах экологического неблагополучия и воздействия экстремальных природных факторов этот вклад значительно больше. В связи с этим возрастает социальная и экономическая значимость мероприятий по обеспечению здоровой среды обитания.
Целью настоящего исследования явилось научное обоснование методики сбора и анализа данных о состоянии среды мегаполиса для решения прикладных задач Роспотребнадзора при обеспечении санитарно эпидемиологического благополучия населения.
Для комплексной оценки влияния факторов окружающей среды на санитарно-эпидемиологическое благополучие населения нами применен ранее не использованный в гигиенических исследованиях метод, который основан на измерении биологических реакций растений обусловленных изменениями состояния окружающей среды в результате воздействия химических антропогенных факторов. Для их регистрации применялась новая отечественная разработка - полевой фотометр ПИФ-М, принцип работы которого основан на способности исследуемых объектов избирательно отражать лучистую энергию в характерных для них участках спектра [ Кувалдин Э.В.,Сурин В.Г., 2001].
Растения являются индикаторами среды обитания и состояния биосферы в целом. Они гораздо быстрее, чем человек реагируют на изменения состояния окружающей среды.
Спектральные диапазоны фотометра подобраны таким образом, чтобы они соответствовали основным физиологическим процессам в растениях (таблица 1.)
Таблица 1. Спектральные диапазона основных поглотителей света в растении
|
Диапазон, мкм |
Основные поглотители света растением |
|
0,38-0,62 |
Пигменты листа(хлорофилл и каротиноиды) |
|
0,63-0,8 |
Хлорофилл на «красной границе» поглощения |
|
0,81-1,0 |
Ткани и клеточные структуры |
|
1,01-1,75 |
Вода в тканях листа |
Всего осуществлено 187 замеров. Измеряемой величиной являлся коэффициент отражения в указанных 4-хдиапазонах. Диапазон изменения измеряемой величины от 0 до 2. Приведенная предельная относительная погрешность, измерения, составляет 2%. СКО для случайной составляющей погрешности измерения составляет 0,2 % при 10 независимых измерениях. Градуировка прибора осуществляется непосредственно in situ по специальной мере отражения. Меры аттестуются на установке высшей точности ФМ-85 в ГОИ им. С.И. Вавилова в соответствии с требованиями ГОСТ 8.195-89 ГСИ. Относительная погрешность аттестации меры на этой установке 0,5%.
Помимо традиционных гигиенических методов оценки санитарного состояния среды обитания нами осуществлено изучение закономерностей угнетения растений и их стрессовых реакций под воздействием загрязнителей, что важно для научных исследований и моделирования процессов происходящих в окружающей среде. Растения могут выступать как индикаторы аномалий природных сред [Кувалдин Э.В., Сурин В.Г., 1998].
ПИФ-М одновременно измеряет значения коэффициента отражения в разных спектральных каналах. Встроенный в фотометр процессор обеспечивает предварительную обработку информации. Он производит расчёты средних значений коэффициента отражения, значения коэффициентов вариации, являющиеся мерой структурных неоднородностей "пятнистости" исследуемого объекта. Непосредственно в фотометре рассчитываются также интегральные индексы стресса (обратные вегетационные индексы), характеризующие состояние (виталитет) растения, определяющие, соответственно, степень подавления фотосинтеза и нарушения водного баланса в тканях листа, а так же погрешности этих индексов.
Ранее при использовании ПИФ -М была разработана модель стрессовых реакций растений (МСР), основанная на построении и анализе системы функций отклика «доза-эффект».
ФИС (фотометрического индекса стресса) с одной стороны является индикатором состояния растения, с другой служит мерой антропогенной нагрузки на растения (и соответственно на среду их обитания). Такая мера особенно удобна при изучении комплексного антропогенного воздействия на экосистемы, исходящего от разных сред - почвы и атмосферы. Чем ниже значения ФИС, тем продуктивнее идет фотосинтез и, соответственно, лучше состояние экосистемы в целом.
При проведении исследований нами были выбраны участки - три из которых условно были названы "фоновыми", два участка с интенсивной антропогенной нагрузкой из-за движения транспорта. В качестве объекта исследования использованы два основных вида древесной растительности. Это наиболее чувствительный вид - липа мелколистная и относительно толерантный вид - береза бородавчатая. По результатам измерений определялись значения ФИС. Показатель ФИС липы колебался в пределах от 0.084±0.003 до 0.116±0.003, березы - от 0.119±0.004 до 0.146±0.004.
В районах транспортных магистралей наибольшее угнетение проявляется вблизи перекрестков. Здесь выявлены повышенные значения ФИС в 1,2-1,3 раза по сравнению с участками удаленными от трассы. В скверах вдали от перекрестков показатели ФИС в ряде случаев приближаются к фоновым. В работах ранее проведенных в Москве отмечались подобные закономерности, которые подтверждаются геохимическими данными по распределению биофильных (жизненно необходимых) и токсических элементов в растениях.
Для выявления взаимосвязи между показателями ФИС и состоянием среды нами проведено исследование характеристик листвы растений (липы) в выбранных для детального исследования районах и интегральных показателей загрязнения почвы и атмосферного воздуха в местах их произрастания.. Полученные данные приведены в таблице 2. Для выявления зависимости интегральной реакции растений от интенсивности загрязнения приземных слоев атмосферы и почвы проведены корреляционный и факторный анализы.
Статистическая обработка данных, характеризующих состояние приземных слоев атмосферного воздуха и уровня загрязнения почвы (одночисловые показатели Р и Zc ) , а также величин фотометрического индекса листвы растений (липы) в исследуемых районах позволила выявить сильную корреляционную связь как между уровнем загрязнения приземных слоев атмосферы и величиной ФИС (r=0,98, p>0,01), так и между уровнем загрязнения почвы и величиной ФИС (r=0,79, p>0,01).
Таблица 2. Сравнительная характеристика загрязнения атмосферного воздуха, почвы и фотометрического индекса стресса листвы
|
Показатель Район |
Комплексный показатель загрязнения воздуха (Р) |
Комплексный показатель загрязнения почвы (Zc) |
Фотометрии- ческий индекс стресса |
|
Каменноостровский пр. |
7.96±0,23
|
11,1±0,54 |
0,137±0,006 |
|
Большой пр. |
6. 81±0,18
|
12,3±0,54 |
0,124±0,004 |
|
Чкаловский пр. |
4.39±0,11
|
4,8±0,17 |
0,109±0,004 |
|
Пересечение пр. Королева и Коломяжского ш. |
3.22±0,15 |
6,9±0,10. |
0,102±0,003 |
Двухфакторный анализ позволил нам установить долю влияния каждого из анализируемых факторов, характеризующих качество окружающей среды на отклик растений выраженный показателем ФИС. Коэффициент детерминации силы влияния загрязнения приземных слоев атмосферного воздуха d составляет 0,97 (p>0,01), загрязнения почвы - 0,607 (p>0,01).
Таким образом, результаты проведенного нами исследования позволили выявить увеличение ФИС от периферии к центру города и вдоль транспортных магистралей в зависимости от интенсивности движения транспорта.
Кроме того статистические исследования позволили выявить сильную корреляционную связь между уровнем загрязнения приземных слоев атмосферы, уровнем загрязнения почвы и величиной ФИС, а также установить факт более сильного влияния изучаемых уровней загрязнений атмосферы по сравнению с загрязнениями почвы.
Полученные нами данные позволяют рекомендовать к использованию апробированный нами метод определения фотометрического индекса стресса растений в рамках социально-гигиенического мониторинга для характеристики качества среды обитания.