Загрязнение и здоровье

Lipman M., Cohen B., Schlesinger R. Environmental Health Science. Oxford University Press. Oxford, 2003.- 540 p.

Загрязнение воздуха и здоровье.

Загрязнение воздуха, связанное со сгоранием ископаемого топлива, впервые получило официальное признание в конце тринадцатого столетия, когда король Эдвард I Английский выпустил декрет, который запрещал во время сессии парламента сжигать морской уголь или канальный уголь, называвшийся таким образом из-за того, что его привозили из Нью-Кастла в Лондон через порты на Ла-Манше (английский канал) с помощью морских транспортных судов. Несмотря на последовавшие за этим дополнительные королевские декреты, налоги и иногда даже заключение в тюрьму и пытки, использование угля для обогревания в Лондоне продолжалось, особенно когда увеличение размеров популяции привело к уменьшению доступности древесины, которую можно было бы использовать для сжигания. Первый научный отчет об этой проблеме «Испарение или неудобства воздуха и дыма, встречающегося в Лондоне, вместе с некоторыми рекомендациями, нижайше предложенными по его устранению», написанный John Evelyn, был опубликован по королевскому указу Карла II в 1661 году. Evelyn -один из основателей королевского общества, выявил и обсудил проблему в терминах источников, эффектов и возможности контроля над этой проблемой.
К сожалению, не было никакого эффективного контроля до того момента, когда был опубликован отчет королевской комиссии об эффекте «Смертельного тумана» в декабре 1952 года, который связал примерно 4000 смертей в Лондоне с этим эпизодом загрязнения воздуха. Ретроспективная оценка витальной статистики продемонстрировала, что были многочисленные предшествующие эпизоды, которые сопровождались повышенной смертностью в момент застоя воздуха над Лондоном и другими британскими городами. Уменьшение уровня дымов, которое было достигнуто в Британии с 1952 года, устранило явно наблюдаемые дополнительные случаи смерти, связанные с сжиганием ископаемого топлива, и это привело к значительным положительным изменениям в частоте воздуха и микроклимате, так же как и в здоровье.
Повышенное количество смертей, связанное с сжиганием угля, возникало и в других местах до 1952 года, но к счастью включало популяции значительно меньших размеров. Наиболее известные из них были события, происходившие в дельте реки Меузы в Бельгии в 1930 году и в Доноре в Пенсильвании в 1948 году.
В 1940-х годах стало очевидным, что проблема загрязнения воздуха существует в Южной Калифорнии, и что эта форма загрязнения принципиально отличается от той, что была известна в Лондоне и восточных штатах Соединенных Штатов Америки. Калифорнийский вариант характеризовался окисляющими газами, такими как озон, а не восстанавливающими газами, такими как диоксид серы. Более того, оксиданты формировались в атмосфере за счет фотохимических процессов.
На федеральном уровне исследование загрязнения воздуха началось тогда, когда группа специалистов по профессиональному здоровью была отправлена в город Донор в Пенсильванию для того, чтобы изучить катастрофу с загрязнением, произошедшим в 1948 году. В середине 1950-х годов было принято решение создать отдельную федеральную исследовательскую программу, которая требовала бы отдельной лабораторной программы, что и было создано в Цинциннати. Однако регуляторные аспекты контроля над загрязнением воздуха все еще рассматривались, как находящиеся в ведомстве штата и местных агентств. Закон «О чистом воздухе 1970 года» установил федеральную ответственность за контролем загрязнения воздуха. При создании «Агентства по охране окружающей среды (ЕРА)» в 1970 году ответственность за контроль над загрязнением воздуха перешла к этому агентству. Таким образом, сформировалось понимание того, что загрязнение воздуха является не проблемой общины, а является региональной проблемой, и эффективные методики по контролю должны находиться в руках национальных и международных властей, а также частично контролироваться местными властями и индивидуумами. Окислительное загрязнение воздуха стало широко распространяться в регионах, имеющих высокую плотность автомобилей.
К 1990-ым годам стало очевидным, что при уровнях загрязнения воздуха, существующих в настоящий момент, мелкодисперсные частицы в воздухе могут приводить к повышенной заболеваемости и смертности. Начались исследования, которые должны были определить причинно-следственные связи и биологические механизмы подобного эффекта. Кроме того, к 1990-ым годам широкое признание получили международные аспекты загрязнения воздуха, причем они включали не только перенос загрязняющих веществ между границами Соединенных Штатов, Канады и Мексики, а также уменьшение озона в стратосфере полярных регионов земли, вызванное выбросами фторированных углеводородов и глобальное изменение климата, вызванное постепенным накоплением в атмосфере диоксида углерода и метана, связанное с экономической активностью людей. Международные соглашения значительно уменьшили выбросы фторированных углеродов, поэтому в течение нескольких последующих десятилетий уменьшение озона в стратосфере должно прекратиться. Эффективные акции, которые были бы направлены на то, чтобы противодействовать глобальным изменениям климата, пока что еще не были предприняты.
В то время как мы фокусируем свое внимание в основном на загрязняющих веществах, которые встречаются повседневно, следует также упомянуть о том, что иногда могут возникать и промышленные несчастные случаи. Одна из самых серьезных промышленных катастроф произошла 2 декабря 1984 года на заводе компании Union Carbide Plant в Бхопали в Индии, где выброс газового облака метилизоцианата (МIC) привел к смерти свыше 3800 человек. Все началось с того, что в место хранения метилизоцианата попала вода, что привело к неконтролируемой реакции с высвобождением большого количества тепла и выделением метилизоцианата и других продуктов декомпозиции в форме газа. Системы безопасности либо не функционировали, либо были неадекватны для того, чтобы справиться с большими объемами высвобождающегося токсического вещества. Среди более 2000 000 человек, оказавшихся под воздействием газа, первоначально умерло свыше 2000 человек (в течение недели). К 1990 году директорат по жалобам в Бхопали подготовил истории болезни 361966 человек, оказавшихся под воздействием вещества, из них у 173382 человек были временные поражения, у 18922 человек оказались постоянные повреждения, а количество зарегистрированных смертей достигло 3828 (4).

Загрязнение воды и здоровье.

Исторически большинство проблем загрязнения воды были связаны с инфекционными заболеваниями, а не с химическим загрязнением. Более того, рост городов исторически ограничивался способностью предотвратить загрязнение системы водоснабжения фекалиями. Наиболее успешные античные города Римской Империи существовали благодаря тому, что питьевая вода для них поставлялась из удаленных источников через систему акведуков закрытых труб и каналов.

В современные времена первую взаимосвязь между загрязнением воды и заболеваниями людей описал Джон Сноу (Iohn Snow) в своем классическом эпидемиологическом исследовании эпидемии холеры в Лондоне в 1853 году. Примерно в то же самое время загрязнение воды стало источником серьезного беспокойства в Англии по эстетическим причинам. Быстрый рост Лондона в первой половине девятнадцатого столетия и практика выливания содержимого, недавно установленных туалетов, в канализационную систему, предназначенную для удаления дождевой воды, привела к такой жуткой вони, исходившей от реки Темза в Вестминстере, что в 1858 году парламент не смог завершить свое заседание. Решением этой проблемы стало расширение канализационной системы для того, чтобы была возможность отнести место выбросов отходов от парламента, значительно ниже по течению Темзы, так чтобы до парламента уже не доходили дурные запахи.

Развитие бактериологии во второй половине девятнадцатого столетия представило научную базу для понимания роли воды в передаче тифа и других кишечных бактериальных заболеваний. Были разработаны методологии фильтрации воды, которые на один или два порядка смогли уменьшить степень бактериального загрязнения. К началу столетия эти методики стали использоваться достаточно широко, но в таких городах, как Питтсбург и Цинциннати, которые все еще использовали нефильтрованную речную воду, ежегодная смертность от брюшного тифа оставалась примерно на уровне 100 на 100 000 человек в 1900 году, в то время как в целом в Соединенных Штатах смертность от брюшного тифа составляла примерно 35 на 100 000. Значительный эффект влияния фильтрации и хлорирования общественных источников воды на случаи заболеваний, связанных с водой, проиллюстрированы на рисунке 1-4, который демонстрирует практическое исчезновение брюшного тифа из Филадельфии в первой половине двадцатого века.


Рисунок 1-4. Уменьшение распространенности брюшного тифа в Филадельфии после того, как стала обрабатываться вода в водопроводах.

В течение первых 30 лет двадцатого столетия большинство городов и поселков, использовавших реки как источники воды, создали станции по обработке воды. В 1908 году было начато использование хлора в качестве дезинфицирующего средства для воды, и это использование стало стандартным. Данное открытие привело к возможности производства бактериологически безопасной воды при очень низкой ее стоимости - даже когда исходная вода имела крайне низкое качество. Однако эпидемия ряда смертей, связанная с загрязнением водопровода криптоспоридиями в городе Миллуоки в Винсконсене в 1993 году, которая привела примерно к 100 смертям и тяжелым кишечным заболеваниям у примерно 400 000 человек, потрясла органы общественного здоровья, и продемонстрировала, что нынешняя технология очистки воды и система мониторирования требует дальнейшего развития для того, чтобы бороться с проблемой резистентности патогенов к существующим дезинфицирующим веществам.

Хотя было сделано достаточно много для того, чтобы уменьшить риск заболеваний от агентов, живущих в воде, мало известно о возможных эффектах на здоровье от большого количества, обычно не идентифицируемых химических веществ, которые попадают в водопровод вместе с канализационными стоками и индустриальными отбросами. Многие из этих веществ эффективно не удаляются сегодняшними устройствами по очистке воды. Недавние сообщения, указывающие на наличие следовых количеств известных канцерогенов в большинстве источников питьевой воды, могут привести к изменению в дизайне, в требованиях к эффективности очистки воды и к изменению работы предприятий по переработке отходов.

Загрязнение продуктов питания и здоровье.

Питательная ценность и безопасность продуктов питания всегда была чрезвычайно важна, а сознательное использование техники химического удлинения продолжительности хранения продуктов питания, такое как просаливание и копчение, можно проследить на самых ранних днях истории человека. Признание того, что существуют естественные токсины, часто оказывалось в законах, регулирующих питание, и сами эти законы чаще всего вводились в практику в форме религиозных табу.

В течение последнего столетия современные методы хранения продуктов питания сделали возможным хранение и распространение продуктов на массовых рынках. Стало экономически выгодным производить обработанную пищу, которая бы выглядела привлекательно, и хранилась бы на протяжении длительных периодов времени. Разделение во времени и пространстве между производством продуктов питания и их потреблением, также способствовало появлению искушения менять продукты, изменяя их наполнение, и заменять исходные продукты их заместителями.

Хотя до 1906 года федеральное правительство не пыталось контролировать безопасность продуктов питания, некоторые штаты признали своей обязанностью следить за безопасностью продуктов питания. Уже в 1764 году Массачусетская колония создала санитарный код для боен. В1850 году, в том же самом году, когда она стала самостоятельным штатом, Калифорния приняла закон о чистоте продуктов питания и лекарственных средств. В 1856 году штат Массачусетс запретил вносить в молоко, какие бы то ни было вещества. После принятия в 1875 году британского закона о чистоте продуктов питания и лекарственных веществ, другие штаты также приняли законы, регулирующие обработку и приготовление продуктов питания. К 1900 году большинство штатов имели законы, разработанные для того, чтобы защищать потребителя от приготовленных в антисанитарных условиях и измененных продуктов питания.

Национальное признание необходимости федерального регулирования в Соединенных Штатах началось с назначения доктора Нarvey W. Wiley в качестве химика департамента сельского хозяйства Соединенных Штатов в 1883 году. Он жестко выступал против поддельных и неправильно помеченных продуктов питания. В конце концов, в 1906 году был принят закон Шермана (Sherman), регулирующий перевозку продуктов питания между штатами, но в 1912 году доктор Wiley уволился из департамента сельского хозяйства, устав от постоянной борьбы, связанной с необходимостью проводить в жизнь новые законы.

Большинство производителей подчинились закону Шермана, и поэтому добавка опасных веществ встречалась редко. Однако был широко распространен экономический обман, и в продуктах питания встречались некоторые, иногда токсичные, модификаторы. К сожалению, закон Шермана не предоставлял никаких юридических стандартов или методов модификации продуктов питания. В 1938 году Конгресс Соединенных Штатов принял закон о продуктах питания, лекарственных и косметических средствах. Этот закон с различными дополнениями контролировался администрацией по контролю за качеством лекарственных и пищевых продуктов (FDA), которая была создана в 1938 году. Некоторые важнейшие добавки, связанные с продуктами питания, включали в себя поправку 1954 года о пестицидах (пересмотренную в 1972 году), поправку 1958 года о пищевых добавках и поправку о цветовых добавках 1960 года и 1972 года. Эти законодательные акты оказали свое воздействие примерно на 60% продуктов питания, производимых в Соединенных Штатах. Оставшиеся 40% находятся под воздействием регуляторных законов штатов, которые во многих случаях копируют федеральное законодательство.

В 1958 году поправка о пищевых добавках сделала исключение для всех добавок на основании многочисленных лет широкомасштабного использования при приготовлении пищи, которые «экспертами, имеющими научное признание и опыт, признаются в основном как безопасные». Эти исключения, числом более 600, составляют, так называемый GRAS – лист (generally recognized as safe), и этот список с самого начала, и до сих пор, остается предметом многочисленных дебатов.

Поправка о пищевых добавках 1958 года также включала поправку о раке, или поправку более известную, как поправка Делейни (Delaney), которая устанавливала, что «ни одна добавка не должна рассматриваться как безопасная, если выясняется, что она может индуцировать рак у человека или у животного, или если после тестов, соответствующим образом предназначенных для оценки пищевых добавок, было найдено что она может индуцировать рак у животных или у человека». Хотя цель поправки Делейни можно было только приветствовать, однако возникли серьезные проблемы при оценке данных с использованием различных протоколов для тестирования канцерогенности, и при экстраполяции данных от лабораторных животных к человеку. Эти проблемы поляризовали ученых и юристов, а также общественность, что привело к разделению общества на сторонников и противников этой идеи. Жаркие споры возникали с каждым применением поправки Делейни, такими как запрещение цикламатов в 1969 году, красной краски №2 в 1976 году, и когда в 1977 году было предложено запретить сахарин. Лобби производителей диетических продуктов, отражавшее интересы индустрии продуктов питания, и широкое беспокойство по поводу потери единственного разрешенного не сахарного подсластителя пищи среди тех специалистов, которые считали, что ожирение является серьезной проблемой общественного здоровья, привели к тому, что Конгресс принял специфическое исключение из поправки Делейни для сахарина. В 1996 году Акт об охране качества продуктов питания аннулировал поправку Делейни, и установил объективное ограничение для риска развития рака в течение жизни на уровне одного на миллион.

В 1981 году FDA разрешила использование определенных подсластитетей пищи, известных как аспартам, и разрешила для него еще дополнительное использование. Данное вещество является простым моноэтиловым эфиром дипептида; на единицу веса оно дает примерно такое же количество калорий, как и сахароза (таким образом, оно является питательным веществом, подобно сахарину или цикламату), но в 150-200 раз слаще, чем сахароза.

Недавно появившееся беспокойство по поводу продуктов питания, включает в себя продукты питания, базирующиеся на использовании генетически модифицированных организмов, загрязнением мясных продуктов при потреблении животными животных же веществ, например, загрязнение прионами, которые вызывают болезнь коровьего бешенства; появление остатков пестицидов и гормонов роста в корме для животных, а также загрязнение мясных продуктов органическими химическими веществами, которые появляются при сгорании, такие как диоксины и родственные им вещества. В большинстве случаев степень риска, связанная с этими веществами или агентами остается неопределенной.

Чем же занимается экологическая медицина.

Экологическая медицина превратилась в мультидисциплинарную область, которая использует основные научные и инженерные знания для того, чтобы распознавать, оценивать и контролировать физические, химические и биологические процессы, воздействующие на здоровье человека и на его благополучие. Она базируется на предположении о том, что воздействия факторов окружающей среды, которые вредно воздействуют на людей, могут быть обнаружены благодаря отслеживанию параметров качества окружающей среды, и могут быть предотвращены, или воздействие может быть уменьшено за счет контроля источников, и где возможно, за счет профилактики загрязнения.

Область экологической медицины выросла и созрела во второй половине двадцатого столетия, особенно в технологически и экономически развитых странах. Объективные показатели качества воздуха, питьевой воды и продуктов питания прошли серьезный путь даже во время, когда популяция увеличивалась во много раз, а еще быстрее росло потребление ресурсов. В то же время в этот период появились доказательства долгосрочных и потенциально серьезных изменений в качестве окружающей среды, которые могут оказать серьезный эффект на здоровье человека на его благополучие, что включает уменьшение концентрации озона в стратосфере, глобальное изменение климата и исчезновение некоторых видов животных.

Более четкое понимание сделанных прогрессивных вещей, а также оставшихся проблем и инструментов, которыми располагает экологическая медицина, может помочь обществу эффективно обратиться к незаконченным делам с традиционными проблемами загрязнения, а также к новым, более глобальным изменениям, с которыми мы сталкиваемся при входе в новое тысячелетие.

Литература

  1. Harris, R. L. Patty's Industrial Hygiene, 5th Ed., Volume I. New York: Wiley-Interscience, 2000.
  2. Bingham, E., Cohnssen, B., and Powell, C. H. Patty's Toxicology, 5th Ed., Volume 1. New York: Wiley-Interscience, 2000.

  3. Rom, W. N. (Ed.) Environmental and Occupational Medicine, 3rd Ed. Philadelphia: Lippincott-Raven, 1998.
  4. Dhara, R. and Dhara, V. R. Bhopal-a case study of international disaster. Int. J. Occup. Environ. Health 1:58-69. 1995.
  5. Lippmann, M. (Ed.) Environmental Toxicants-Human Exposures and Their Health Effects. New York, Wiley-Interscience, 2000.