В. А. Добрых, Т. А. Захарычева Дым лесных пожаров и здоровье



страница1/10
Дата28.04.2016
Размер4.9 Mb.
ТипКнига
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10



В.А. Добрых, Т.А. Захарычева
Дым лесных пожаров

и здоровье

Издательство

ГОУ ВПО Дальневосточный государственный

медицинский университет

Хабаровск

2009
УДК 504.75.05:630* 43] : 614 (571.62)

ББК 52.842

Д 57

РЕЦЕНЗЕНТЫ:



ведущий терапевт 301 ОВКГ полковник м/с , к.м.н. О.В. Афонасков,

заведующая кафедрой «Экология и безопасность жизнедеятельности» ГОУ ВПО ТОГУ к.т.н., доцент Л.П. Майорова




Добрых В.А., Захарычева Т.А.

Д-57 Дым лесных пожаров и здоровье. – Хабаровск: Издательство ГОУ ВПО Дальневосточный государственный медицинский университет, 2009. – 201 с.

ISBN 5-85797-172-1

В монографии представлены современные научные данные об опасных для здоровья продуктах горения органических веществ растительного происхождения и особенностях их патогенного влияния на организм. С использованием результатов собственных научных исследований обобщены данные о влиянии на здоровье жителей Хабаровского края задымления, возникшего вследствие длительных и распространенных лесных пожаров 1998, 2001 и 2005 годов. Даны рекомендации по профилактике и лечению негативных для здоровья последствий задымления.

Книга может быть полезной не только для медицинских работников и студентов, изучающих медицину, но и для всех интересующихся проблемами экологии и здоровья.

Таблиц - 45, фото – 6, библиогр. назв. – 127.



УДК 504.75.05:630* 43] : 614 (571.62)

ББК 52.842

© Издательство ГОУ ВПО ДВГМУ, 2009

© Добрых В.А., Захарычева Т.А., 2009

ISBN 5-85797-172-1




ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие 5

Глава 1. Лесные пожары как фактор экологической угрозы 13

Глава 2. Характеристика дыма, образующегося при горении растительной биомассы 20

2.1. Состав дыма 20

2.2. Патогенные эффекты химических веществ 22

2.3. Экспериментальные данные о влиянии дыма, образующегося при горении растений и торфа, на живой организм 32

Глава 3. Санитарно гигиеническая характеристика загрязнения воздушной среды в городах Хабаровске и Комсомольске-на-Амуре в период лесных пожаров 36

Глава 4. Влияние дыма лесных и торфяных пожаров на течение и исход беременности (совместно с И. Г. Шаталовой) 43

4.1. Дым лесных пожаров и течение беременности и родов 43

4.2. Дым лесных пожаров и здоровье новорожденных 57

Глава 5. Дым растительной биомассы и патология респираторной системы 61

5.1 Острое воздействие древесного дыма на респираторную

систему 61

5.2. Длительное задымление и патология органов дыхания 63

5.3. Влияние длительного задымления на развитие и течение заболеваний респираторной системы у детей (совместно с В.А. Филоновым) 67

5.4 Влияние длительного задымления на респираторную систему взрослых (совместно с О.П. Гнатюком) 77

5.4.1. Частота и особенности течения острых воспалительных заболеваний верхних дыхательных путей 78

5.4.2. Течение пневмонии 82

5.4.3. Особенности течения бронхиальной астмы 87

5.4.4. Особенности течения хронического бронхита и хронической обструктивной болезни легких 96

Глава 6. Дым горящей растительной биомассы и патология сердечно-сосудистой системы 105

6.1 Течение ишемической болезни сердца и артериальной гипертонии в условиях длительной экспозиции дыма лесных пожаров 105

6.2. Влияние дыма лесных и торфяных пожаров на развитие и течение цереброваскулярных заболеваний 109

Глава 7. Влияние дыма лесных пожаров на развитие онкологических заболеваний 124

Глава 8. Некоторые клинико-патогенетические аспекты влияния длительной задымленности воздуха вследствие лесных пожаров на организм человека 131

8.1. Лесные пожары как фактор развития психических расстройств (совместно с И.П. Логиновым) 131

8.2. Влияние задымления воздуха на свойства бронхиального секрета 145

8.3. Система кроветворения 147

8.4. Влияние задымления воздуха на показатели гемостаза 155

8.5. Влияние задымления воздуха на клеточный и гуморальный

иммунитет 159

8.6. Влияние задымления воздуха на состояние клеточных мембран 164

8.7. Влияние задымления воздуха на процессы перекисного окисления липидов (совместно с Ю.Г. Ковальским и Е.Г. Рябцевой) 169

Глава 9. Профилактика и лечение патогенных влияний задымления

воздуха 172

Заключение 182

Литература 186



ПРЕДИСЛОВИЕ

Одним из важнейших экологических природных и техногенных факторов, неблагоприятно влияющих на здоровье человека, являются продукты горения органических веществ, повсеместно с разной интенсивностью загрязняющие воздушную среду. К этой категории патогенных факторов относятся такие масштабные, оказывающие глобальное воздействие на биосферу процессы, как работа теплоэлектростанций, обширные лесные пожары, выбросы продуктов сгорания жидкого топлива автомобильных двигателей [В.В. Худолей, И.В. Мизгирев, 1996]. Помимо этого, как известно, большую роль в формировании болезней человека играет вдыхание табачного дыма.

Менее значительна для здоровья людей в глобальном, но не в индивидуальном смысле, роль задымления при пожарах в жилых и производственных помещениях, а также мало изученного, но вызывающего в последнее время повышенный интерес исследователей, воздействия на человека продуктов горения органического топлива в жилых помещениях при обогревании и приготовлении пищи (печи, камины) [Butterfield Р. et al., 1986; Daigler G.E. et al., 1991; Honicky R.E. et al., 1985].

Учитывая большие диапазоны колебаний концентраций токсических веществ в дыме в зависимости от особенностей химического состава горящего биоматериала и различий характеристик самого процесса горения, важна дифференцированная оценка патогенного влияния дыма в зависимости от его состава и длительности воздействия.

Основная опасность горения выброс в атмосферу твердых веществ (дым, содержащий канцерогенные вещества, сажа, пыль) и летучих продуктов пиролиза. Согласно данным ряда авторов, влияние токсичных компонентов дыма на человека варьирует в широких пределах и может вызывать функциональные сдвиги в нервной и ферментных системах, обмене веществ, а также приводить к увеличению уровня заболеваемости населения болезнями органов дыхания, сердечно-сосудистой системы, аллергических и иных патологий [Худолей В.В., Мизгирев И.В., 1996; Ким И.Н. и соавт., 2003].

При исследовании влияния дымовых выбросов различного происхождения установлено, что с каждым удвоением степени загрязнения атмосферного воздуха его неспецифическое влияние проявляется приростом общей заболеваемости населения на 20%, органов дыхания – на 25%, раком легкого – на 5% [Худолей В.В., Мизгирев И.В., Часов В.И. и соавт., 1998].

Существенным аспектом проблемы патогенного воздействия на здоровье населения является почти не изучавшееся направление оценки влияния длительной естественной задымленности вследствие лесных и торфяных пожаров.

Широкомасштабных исследований такого направления не проводилось ни в нашей стране, ни за рубежом ввиду относительной редкости существования (до последних двух десятилетий) в природных условиях длительных и распространенных пожаров значительной интенсивности. Однако общепланетарные события последнего времени, обусловленные глобальным потеплением климата и продолжающимся интенсивным освоением человеком обширных лесных массивов, когда все чаще стали возникать масштабные лесные пожары, такие как на Дальнем Востоке России в 1998 и 2001 годах, в Австралии, Португалии, США, Греции и других странах в 2002 – 2007 годах, весьма актуализировали проблему оценки медицинских последствий пожаров, разработку профилактических и лечебно-тактических действий при их возникновении и появлении задымления [Ефимов Н.Н., 2002; Коломыцев В.М., 2002; Худолей В.В., Мизгирев И.В., 1996].

Этому способствовали новые научные данные о патогенности задымления. Так, например, было установлено, что в Европе высокие концентрации аэрозольных частиц из разных источников горения органических веществ в зимнее время являются причиной прироста смертности на 6% и увеличения госпитализации больных с сердечно-сосудистой и респираторной патологией [Kunzli N.et al., 2000].

Главный санитарный врач Москвы Н. Филатов сообщил на XII Международном форуме «Медико-экологическая безопасность, реабилитация и социальная защита населения» (Турция, 2002) о повышении смертности от инфаркта миокарда, увеличении среди новорожденных летальности и числа врожденных пороков развития и росте числа заболеваний органов дыхания у детей первого года жизни при задымлении вследствие торфяных пожаров.

Отдельные исследования медицинских последствий лесных пожаров, начиная с 1998 года, выявили в Хабаровском крае некоторую тенденцию к ухудшению показателей здоровья населения. Так, предварительный анализ данных официальной медицинской статистики после пожаров 1998 года определил в пострадавших районах Хабаровского края заметную тенденцию к росту сердечно-сосудистых, респираторных, эндокринных, цереброваскулярных заболе-ваний [Рябкова В.А. и соавт., 2002].

При изучении общей заболеваемости персонала Комсомольского-на-Амуре авиационного промышленного предприятия за период с 1997 по 2004 годы был отмечен рост общей заболеваемости с 1998 года, а в 2000 году – его пик. Она составила 136 случаев на 100 работников – на 79% выше, чем в 1997 году (76 случаев на 100 работников). По числу случаев временной нетрудоспособности лидирующее положение в 2002 – 2004 годах занимали болезни органов дыхания, на втором месте – болезни костно-мышечной системы и соединительной ткани, на третьем – травмы и отравления. Наблюдался рост числа заболеваний острым фарингитом, острым ларингитом и острым трахеитом. В то же время были отмечены низкие показатели заболеваемости гриппом [Карачевцев В.В., Степанова И.П., 2006].

Результаты представленных выше исследований, к сожалению, не обладают необходимым уровнем доказательности и поэтому должны восприниматься с осторожностью.

Предпринятый нами анализ основных показателей здоровья населения в Николаевском районе, как в регионе с максимальной задымленностью воздуха во время лесных пожаров 1998 года, показал наличие не только непосредственных, но и «отсроченных» последствий, которые можно предположительно связать с влиянием пожаров.

Так, общая смертность населения на 1000 человек составила в 1996 г. – 13,8; в 1997 г. – 13,6; в 1998 г. – 13,2; в 1999 г. – 16,7. Та же тенденция прослеживалась и в показателях младенческой смертности: 1996 г. – 13,0 на 1000 человек, 1997 г. – 10,9; 1998 – 13,3; 1999 г. – 36,6 (!). Такой резкий всплеск смертности, возможно, связан с ослаблением общего и местного иммунитета у детей под влиянием задымления. Основной причиной младенческой смертности стали болезни органов дыхания, наиболее подверженные влиянию дыма, – 33,3 на 1000.

При интерпретации вышеизложенных данных статистики следует иметь в виду, что катастрофические пожары летом и осенью 1998 года совпали по времени с социально-экономической кризисной ситуацией в России дефолтом и его разнообразными негативными последствиями, в том числе и медицинского характера.

В связи с тем, что Хабаровский край в силу сложившихся обстоятельств раньше других регионов стал полигоном уникальных природных экспериментов – продолжительных и распространенных лесных пожаров, наиболее выраженных в 1998 и 2001 годах, мы сочли целью своей работы обобщение имеющихся научных данных, в том числе результатов наших собственных многолетних исследований о влиянии задымленности воздуха на здоровье, течение и развитие заболеваний населения.

При выделении потенциально наиболее уязвимых для воздействия дыма групп населения можно признать на основании имевшихся научных данных, что в первую очередь, задымление воздуха представляет собой угрозу для основной биологической системы: беременная женщина плод новорожденный ребенок.

Как установлено зарубежными и отечественными исследователями, основной мишенью воздействия патогенных компонентов дыма является респираторная система [Dossing M. et al., 1994; Koenig J.Q. et al., 1991; Добрых В.А. и соавт., 2000]. Спектр возникающих патологических изменений при этом весьма широк: от непосредственного токсико-химического повреждения слизистой дыхательных путей, протекающего по типу острого ларинготрахеита, бронхита, пневмонита, до отсроченных последствий в виде увеличения предрасположенности к пневмонии и учащения случаев злокачественных опухолей респираторной системы.

По этой причине другой уязвимой группой населения можно признать больных с хроническими заболеваниями бронхолегочной системы, сопровождающимися явлениями дыхательной недостаточности.

К третьей группе людей, для которых задымление представляет потенциально высокую опасность, на основании предварительных данных можно отнести пожилых пациентов с заболеваниями сердечно-сосудистой системы, особенно осложненными проявлениями сердечной недостаточности и дисциркуляторной энцефалопатии.

Мы в своей работе уделили основное внимание изучению влияния дыма на здоровье представителей этих групп, учитывая их большую социальную и медицинскую значимость в общей популяции населения.

В монографии представлены обобщенные обзорные данные мировой научной литературы по указанной проблеме, систематизированные результаты исследований о последствиях лесных пожаров на территории Дальнего Востока России, выполненных разными авторами, и результаты наших собственных оригинальных исследований.

При обобщении научных работ, посвященных влиянию задымления при пожарах в Хабаровском крае, мы столкнулись с рядом существенных проблем. Они были связаны с тем, что исследования по этой тематике, проводившиеся на территории края в 1998-2007 годах, не были спланированы и скоординированы, выполнялись сотрудниками различных организаций, отличались достаточной хаотичностью решавшихся задач и методологических подходов. К сожалению, значительная часть этих исследований была выполнена с нарушением основных принципов научной доказательности (например, работа Т.Г. Мальченко и соавт., 2006), в связи с чем результаты, представленные авторами этих работ, можно было принимать во внимание лишь с большой осторожностью.

Часть научных материалов, а также рекомендации Хабаровского краевого центра госсанэпиднадзора по профилактике и лечению последствий задымления взяты из неопубликованных данных научных отчетов и ведомственных архивов, любезно предоставленных авторам В.А. Рябковой, В.А. Филоновым и В.М. Чистяк, которым мы выражаем искреннюю признательность.

Собственные исследования авторов, составившие основу монографии, проводились в 1998-2006 годах и включали в себя изучение различных статистических и медицинских документов, проведение специальных исследований и анализ полученных оригинальных научных данных.

Общая методология проводимых нами самостоятельных исследований носила традиционный характер изучения влияния неблагоприятных факторов внешней среды на здоровье людей путем сопоставления частоты и степени выраженности патологических изменений, выявленных в период (или во время) действия патогенного фактора и таких же изменений вне действия этого фактора. В таких исследованиях статистическая достоверность превышения частоты или выраженности изучаемых патологических изменений в первой группе (основной) в сравнении со второй (контрольной) принимается за объективное свидетельство вредного воздействия фактора на здоровье человека. Подобный подход в эпидемиологии неинфекционных болезней оправдал себя и широко используется в практической и научной работе как в нашей стране, так и за границей [Семенова Р.И. и соавт., 1993]. Реализация такого подхода заключалась в формировании основных и контрольных групп в зависимости от присутствия или отсутствия задымленности воздуха в данный период времени (один или несколько месяцев). Поскольку лесные пожары и задымление воздуха возникали в летний и осенний периоды, изучавшиеся показатели и в основных группах, и в группах сравнения, были получены в летние и осенние месяцы того же года, либо предшествующего или последующего годов, как правило, в одних и тех же медицинских учреждениях. Таким образом, устранялось возможное влияние на соматическую патологию сезонного фактора или факторов, связанных с местом проведения исследований.

Полученный цифровой материал наших самостоятельных исследований был подвергнут логическому и стандартному статисти-ческому анализу параметрическими и непараметрическими методами: расчет и сопоставление средних величин и стандартных ошибок для абсолютных величин, подсчет достоверности различий по критериям углового преобразования Фишера и Вилкоксона-Манна-Уитни для относительных [Сергиенко В.И и соавт., 2001]. Основная часть цифрового материала обрабатывалась с помощью программы «Statistica for Windows 5.0» (Stat. Soft. Int.).

Мы рассчитываем, что наша монография даст достаточно объективное представление о реальных угрозах здоровью, возникающих при лесных пожарах и поможет избавиться от ряда мифов, существующих в представлениях научных работников и общественности в связи с этой проблемой.


Глава 1. ЛЕСНЫЕ ПОЖАРЫ

КАК ФАКТОР ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ УГРОЗЫ
Значительная предрасположенность регионов Восточной Сибири и Дальнего Востока к пирогенным катастрофам связана не только с большим количеством лесов, но и с особенностями климата. Анализ метеорологических данных за 50-летний период позволил выявить предрасположенность региона пожарам по трем основным особенностям метеоусловий [Соколова Г.В., Тетерятникова Е.П., 2004, 2006].

Во-первых, особенностями процесса осадкообразования в пожароопасный сезон. Весной и в начале лета, в период формирования над Евразией характерных для засух тропосферных гребней, атмосфера Восточной Сибири и Дальнего Востока засоряется выбросами пыльных бурь из Средней Азии и Монголии, что приводит к образованию малоподвижных барических систем. Вторжение в атмосферу крупнодисперсных аэрозольных частиц, размер которых превышает 1 мкм (а диаметр дымового аэрозоля достигает 1,6 мкм), способствует быстрой кристаллизации водяных капелек в переувлажненных вершинах кучевых облаков и существенно снижает образование осадков.

Во-вторых, низкими запасами влаги в почве и снежном покрове. Минимальные потери тепла на испарение влаги способствуют развитию в регионе стационарных трофотропных гребней с антициклональной погодой. Поэтому сухая осень, малоснежная зима, ранняя и теплая весна с дефицитом осадков часто предопределяют возникновение атмосферных засух.

В-третьих, особенностями циркуляции воздушных масс. Нередко весной и в первой половине лета Дальний Восток России оказывается вне влияния основных фронтальных зон, где осуществляется циклогенез и выпадают дожди. Преобладающая в регионе антициклоническая циркуляция обусловливает слабые движения воздушных масс, низкие термобарические градиенты, малоподвижные барические системы. Такое состояние атмосферы способствует усилению влияния пылевых и дымовых аэрозолей, а возникающие в это время массовые лесные пожары (ЛП) перерастают в единый крупномасштабный фронт протяженностью 700-1000 км с общим задымлением атмосферы высотой до 5 – 10 км.

Анализ имеющихся данных привел также к важному выводу о том, что присутствие дымового аэрозоля подавляет процесс осадкообразования [Соколова Г.В., Тетерятникова Е.П, 2004, 2006].

Авторами путем совмещения спутниковых и синоптических карт был выполнен анализ атмосферной циркуляции в Приамурье в годы с крупными ЛП и дождливые. Наиболее крупными лесными пожарами в Хабаровском крае были охарактеризованы следующие годы: 1976, 1998, 2001, 2005.

Выделяют 3 типа лесных пожаров. Наиболее распространенные - травяные палы. Ранней весной прошлогодняя трава быстро высыхает на солнце и легко загорается от случайно или намеренно брошенной спички или сигареты. Травяной пал – это быстро распространяющийся пожар, остановить который, особенно в ветреные дни, непросто. Травяные палы могут вызвать лесные или торфяные пожары, уничтожить жилые дома, дачные поселки и деревни. Травяные палы образуют мощный шлейф дыма, распространяющийся на многие километры и представляющий опасность для здоровья людей.

Фото 1. Травяной пал

Собственно лесные пожары бывают трех видов: низовые, при которых выгорает только лесная подстилка, мхи и лишайники, а деревья, в основном, остаются нетронутыми.

Фото 2. Низовой лесной пожар

Верховые, при которых сгорает весь лес, и почвенные (торфяные). Низовой пожар в сухую погоду может перейти в верховой, а верховой, в свою очередь распространиться на огромную площадь и уничтожить миллионы гектаров леса. Тушить верховые пожары очень трудно. Обычно ценой огромных усилий их удается лишь сдерживать, в ожидании затухания от сильных дождей или выпадения снега.

Фото 3. Под крылом самолета … (горит тайга)

Важнейшими характеристиками лесных пожаров являются скорость распространения (для низовых и верховых пожаров) и глубина прогорания (для почвенных пожаров).

Лесные пожары по размерам площади, охваченной огнем, подразделяются на шесть классов:

- загорание (0,1-0,2 га),

- мелкий пожар (0,3-2,0 га),

- небольшой пожар (2,1-20 га),

- средний пожар (21-200 га),

- крупный пожар (201-2000 га),

- катастрофический пожар (более 2000 га) [Оршуш С.С., 2007].

Степень пожарной опасности в лесу определяется по специальной шкале, учитывающей особенности объектов загорания, наиболее вероятные виды пожаров и их продолжительность, и может быть высокой (V класс пожарной опасности), выше средней (IV класс), средней (III класс), ниже средней (II класс) и низкой (I класс).

Торфяные пожары. Обычные торфяные болота горят нечасто и выгорают на небольшую глубину. Слой сухого торфа толщиной в несколько метров горит как вата или опилки. Поэтому потушить осушенные болота практически невозможно, так как они тлеют даже под снегом, переживают зиму и вспыхивают с новой силой на следующий год.

Торфяные пожары сопровождаются выбросом в атмосферу вредных продуктов горения углекислого газа, двуокиси серы и дыма в количествах больших, чем при лесных пожарах или травяных палах.

По масштабу воздействия лесные пожары можно определить как локальные и глобальные, а по характеру влияния на эффективность деятельности человека как прямые и косвенные. К прямому ущербу относятся выраженные в стоимостной форме затраты, потери и убытки, обусловленные действием пожара в данное время и в конкретном месте, а к косвенному потери и убытки, обусловленные вторичными эффектами (например, заболевания вследствие действия задымления). Косвенный ущерб, в отличие от прямого, может проявляться через длительный отрезок времени. Подобное структурирование достаточно условно, так как эти последствия взаимосвязаны и взаимообусловлены [Зайченко О.В., 2005].

Впервые лесные пожары, охватившие огромные территории, были зарегистрированы в Хабаровском крае в 1976 году. Тогда горели поселки, гибли люди. Задымленность воздуха в отдельные периоды была столь высока, что видимость снижалась до нескольких метров. Огонь быстро устранили.

В 1998 г. сложившаяся ситуация была расценена как беспре-цедентная для края масштабная экологическая катастрофа международ-ного значения – пожары на большой территории бушевали более 5 месяцев [Зайченко О.В., 2005]. В последующие годы количество лесных пожаров в крае несколько уменьшилось, хотя эпизоды возгораний отмечались чаще, чем раньше.

Летом 2001 г. на улицы г. Хабаровска, находившегося в эпицентре лесных пожаров, опустилась пелена едкой гари, из-за низкой видимости был закрыт аэропорт, встали суда на Амуре, люди вынуждены были оставаться дома, а при выходе на улицу надевать респираторы. По данным Дальневосточного территориального управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды в Хабаровске и Комсомольске-на-Амуре концентрация в воздухе отдельных вредных веществ в два раза, а в низинах – в четыре раза превысила допустимую норму. Ситуация усугубилась тем, что вместе с лесом вспыхнули и торфяники, с продуктами горения которых в атмосферу дополнительно выбрасывались большие объемы окислов серы и азота.

В октябре 2005 г. в Амурском, Солнечном и Хабаровском районах был объявлен режим чрезвычайной ситуации, так как дым пожаров накрыл многие населенные пункты, а концентрация отдельных продуктов горения в воздухе в 4 и более раза превысила норму.

В 2006 г. в крае настоящим бедствием стали травяные пожары. Жители сельской местности в течение нескольких дней находились в атмосфере с высокой степенью задымления.

Компоненты дыма от лесных пожаров в Сибири и на Дальнем Востоке России, в частности, неоднократно были зарегистрированы в атмосфере над Японией и Соединенными Штатами Америки.

Горимость лесов на территории Дальнего Востока к настоящему времени является наиболее высокой в России. Отношение общей площади гарей к площади лесов в Хабаровском крае составляет 10%, в то время как на большей части страны этот показатель колеблется в пределах 1-2% [Соколова Г.Г, Тетерятникова Е.П., 2002; Никонов В.И., 2001; Мартынов А.С., Виноградов В.Г., 1998].

Влияние задымления при неблагоприятных метеорологических условиях в крупных городах оказывается даже более значимым, чем вредные выбросы промышленных предприятий и автотранспорта, а интеграция древесного дыма и этих «привычных» факторов загрязнения воздуха, формируют чрезвычайно высокие уровни концентраций вредных веществ [Степанова И.П., 1999; Степанова И.П., Соколов М.Е., 2001].

В силу близости населенных территорий к лесным массивам пожары часто создают кризисную медико-экологическую ситуацию в крае и высокий риск для здоровья людей, проживающих в зонах длительного активного задымления.

Глава 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ДЫМА, ОБРАЗУЮЩЕГОСЯ

ПРИ ГОРЕНИИ РАСТИТЕЛЬНОЙ БИОМАССЫ
2.1. Состав дыма
Дым, образующийся при сгорании биологической массы лесных растений (травы, листвы с деревьев и кустарников, мхов, лишайников, торфяников, лесных подстилок и хвои) представляет собой аэрозольно-газовую смесь, содержащую опасные для окружающей среды и здоровья человека вредные вещества.

Горение биомассы является главным глобальным источником газовой и пылевой эмиссии в атмосферу и рассматривается как один из основных факторов экотоксикологического риска для здоровья населения. Лесные пожары и сжигание в печах растительного топлива (дрова, торф, солома, древесный уголь) представляют собой в этом ряду самый мощный фактор загрязнения окружающей среды [Худолей В.В. и соавт., 1996; Kasischke E. et al., 1995]. Планетарные изменения среды обитания потепление климата, уменьшение озонового слоя, кислотные дожди, химическое и радиоактивное загрязнение атмосферы, воды и почвы во многом определяются процессами горения растений [Худолей В.В. и соавт., Кондратьева Л.М., 2002; Шестеркин В.П. и соавт., 2002].

Воздействие на население сложных смесей химических веществ, представленных продуктами горения леса и торфа, часто в совокупности с типичными загрязнениями атмосферного воздуха выбросами промы-шленных предприятий и автотранспорта, регулярно наблюдается в различных регионах России, США, Канады, Австралии и других стран. Особенностью подобных экспозиций является сочетание воздействий сложных химических смесей и повышенной температуры воздуха, а также относительная длительность (недели, месяцы) таких экологических ситуаций [Ахарансон Е., 1980; Филатов Н.Н. и соавт., 2002].

Дым горящей биомассы с физической точки зрения представляет собой вариабельную смесь различных газов и аэрозольных полидисперсных твердых и жидких частиц [Ахарансон Е., 1980; Churg A. et al., 1997; Young C.J. et al., 1989], причем процент «респирабельных» частиц, проникающих и задерживающихся в легких, очень высок [Robin L.F. et al., 1996; Thorn S.R., 1989]. Эти частицы в диаметре составляют менее 10 мкм, но особенно опасными среди них являются частицы диаметром менее 2,5 мкм в связи с глубиной их проникновения и возможностью попадания и фиксацией в альвеолах [Matas R., 1996; Neas L.M. et al., 1994; Scwartz J. et al., 1993].

Химический состав древесного дыма включает в себя более 100 ингредиентов, в том числе большое количество окиси углерода, оксиды серы, азота, метан, альдегиды, органические кислоты, фенолы, хлорированные терпеноиды и другие органические вещества [Heinlach D.M., 1988; Matas R., Pierson W.E. et al., 1989; Shusterman D.J., 1993]. В широком диапазоне представлены микроэлементы, причем масштабы выброса в атмосферу некоторых тяжелых металлов, таких как свинец, ртуть, кадмий, мышьяк, сопряжены с реальным экотоксикологическим риском [Худолей В.В. и соавт., 1996]. При горении растений образуются опасные концентрации полициклических ароматических углеводородов, в том числе наиболее канцерогенных бензпирена, стирена, 1,3-бутадиена, а также формальдегида, диоксинов и других онкогенных веществ [Худолей В.В. и соавт.,1996; Pierson W.E. et al., 1995; Stone R., 1995; Zhang J., 1996]. Химическая активность свободных радикалов древесного дыма сохраняется в организме в 40 раз дольше, чем радикалов табачного дыма [Matas R., 1996].

В исследовании, проведенном в 1991 году в Бразилии, было установлено, что при сравнении характеристик продуктов сгорания дров и бытового газа на кухнях, в древесном дыме намного выше были концентрации полициклических ароматических углеводородов и аэрозольных частиц [Hamada G.S. et al., 1992].

В то же время было показано, что при неполном сгорании биомассы в дыме присутствует 2,6-диметоксифенол – вещество, близкое по структуре к токоферолу и обладающее антиоксидантным действием, нейтрализующим токсичные свободные радикалы кислорода, присутствующие в дыме. Особенно значительное содержание фенольных антиоксидантов отмечается в дыме, полученном при сжигании древесины.

При сгорании 1 тонны растительной массы в атмосферу выделяется 125 кг оксида углерода, 12 кг углеводородов, 2 кг оксида азота, 22 кг взвешенных частиц угольной пыли. Состав древесного дыма на 50% представлен газообразными веществами, 25% сажей, 20% золой и 5% смолистыми веществами [Гришин А.М., 1994; Кондратьева Л.М., 2002; Махинова А.Ф.и соавт., 2002].


2.2. Патогенные эффекты химических веществ
При вдыхании древесного дыма основное местное и резорбтивное токсическое действие оказывают газообразные вещества и частицы в диапазоне диаметров 0,1 – 10,0 мкм. В бронхах и альвеолах преимущественно задерживаются частицы размером 0,1 2,5 мкм, которые и ответственны за наблюдающиеся бронхолегочные клинические эффекты [Ахарансон Е., 1980; Гапочко К.Г. и соавт., 1985; Churg A. et al., 1997; Cooper J.A., 1980]. По данным патологоанатомических исследований, 96% инородных частиц, обнаруженных в паренхиме легких трупов 10 некуривших людей, имели размеры менее 2,5 мкм в диаметре [Churg A. et al., 1997].

Газообразные вещества древесного дыма по механизму действия условно подразделяют на ирританты (вещества раздражающего действия), к которым относятся акролеины, альдегиды, соли аммония, хлориды и хлористый водород, изоцианиды, оксиды азота, оксиды серы, и так называемые асфиксанты (вещества, нарушающие обеспечение тканей кислородом). Последние представлены оксидами углерода, метаном, нитрогеном и цианидами – газами, нарушающими связь кислорода с гемоглобином или снижающими парциальное давление кислорода во вдыхаемом воздухе [Haponik E.F., 1993; Younq C.J. et al., 1989; Lee-Choing T.L. et al., 1995; Shirani K.Z. et al., 1987]. Ирританты обладают комплексным цилиотоксическим, дискриническим, бронхоспастическим действием, определяющим эффекты острых повреждений респираторной системы дымом [Cooper J.A., 1980; Kjallstvand J. et al., 2001].

Особое значение имеет присутствие в древесном дыме большого количества веществ, предрасполагающих к развитию онкологических заболеваний. По образному выражению R. Stone, дым – это «ведьминское варево канцерогенов» [Stone R., 1995].

Известно, что неблагоприятное воздействие лесных пожаров на организм человека может быть острым и отсроченным. Острое воздействие приводит к гипоксии вследствие влияния окиси и двуокиси углерода, усиления расхода кислорода из воздуха при горении, раздражения дыхательного центра и дыхательных путей, затруднения дыхания. Отсроченное воздействие обусловлено токсическими, мутагенными и канцерогенными эффектами.

Достаточно полно, хотя и схематично, компоненты древесного дыма и эффекты их влияния на здоровье человека представлены в табл. 1 и 2, основанных на обобщенных данных М.J. Rosenberg [Rosenberg М.J., 1986].

Таблица 1



Постоянные патогенные компоненты древесного дыма

и их влияние на здоровье человека

Компоненты древесного дыма

Неблагоприятные эффекты для здоровья


Углерода мoнoоксид


Яд, заменяющий oксигемоглобин карбоксигемоглобином. Вызывает тканевую гипоксию, клеточный некроз, повреждает центральную нервную систему. Уменьшает способность крови переносить кислород к клеткам, органам и тканям. Он особенно опасен для людей, имеющих сердечно-сосудистые или бронхолегочные заболевания

VOCs (C2-C7)

Изменчивые органические соединения, представляющие серьезные проблемы для здоровья в связи с канцерогенным и другими эффектами. Образование озона приводит к нарушению функций легкого, формированию астмы, раздражению глаз, уменьшению сопротивления воздействию холода, ускоряет старение тканей легкого. Причина усталости, общей депрессии, сонливости, головной и загрудинных болей

Формальдегид

Газ, токсичный при вдыхании или проникновении через кожу. Обладает канцерогенным эффектом

Акролеин

Ирритант, вызывающий бронхит, альвеолит. Способствует вазодилатации (патологическому расширению сосудов) и повышенной сосудистой проницаемости

Ацетальдегид

Токсин, вызывающий атрофию эпителия, повреждение печени, рак носоглотки

Фурфурол

Раздражает слизистые оболочки, вызывает головные боли, фоточувствительность и нарушения углеводного обмена

Бензол

При остром проникновении в организм через кожу, перорально или ингаляционно, вызывает повреждение слизистых, неврологические расстройства и смерть вследствие остановки дыхания. Хроническое действие может вызывать депрессию костного мозга и анемию


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница