Патогенез и морфология влияния загрязнения атмосферного воздуха на здоровье

Патогенез и морфология влияния загрязнения атмосферного воздуха на здоровье

Воздух — жизненно необходимый компонент. Однако он часто несет в себе множество потенциальных опасностей. Микроорганизмы воздуха, контаминирующие пищу и воду, давно являются основными причинами заболеваемости и смертности, особенно в развивающихся странах. В воздухе содержатся также химические загрязнители и твердые частицы, главным образом в индустриальных странах. Рассмотрим опасность, которую несет в себе воздух открытых пространств и помещений.

Окружающий воздух в индустриальных странах контаминирован смесью газов и отдельных загрязнителей, особенно в крупных городах и вблизи предприятий тяжелой промышленности. В США Environmental Protection Agency отслеживает и устанавливает допустимые верхние границы для шести загрязнителей: диоксида серы, монооксида углерода, озона, диоксида азота, свинца и особых веществ.

Вместе эти вещества создают хорошо известный смог (дым), который иногда просто душит жителей больших городов, таких как Каир, Лос-Анджелес, Хьюстон, Мехико и Сан-Паоло. Может показаться, что загрязнение воздуха — феномен настоящего времени. Но это не так, еще в 1661 г. Джон Эвелин писал, что жители Лондона страдают от бронхита, пневмонии и туберкулеза, дышат «не чем иным, как грязным и густым туманом, копотью и противными испарениями, что приводит их к тысяче неприятных неудобств, разложению легких и разупорядочению всего организма». Первый закон о контроле состояния окружающей среды, принятый Эдуардом I в 1306 г., был откровенным в своей простоте: «...кто-либо, обнаруженный виновным в сжигании угля, должен понести наказание через отсечение головы». Однако в настоящее время изменились природа и источники загрязнения воздуха, а также способ контроля выбросов.

Основной вред загрязнение воздуха наносит легким, хотя нередко наблюдают поражение многих систем органов (см. обсуждение отравления свинцом и воздействия монооксида углерода в отдельной статье на сайте (рекомендуем пользоваться формой поиска выше)). Заболевания легких, вызванные загрязнением воздуха, обсуждены в отдельных статьях на сайте (рекомендуем пользоваться формой поиска выше). Основные последствия загрязнения атмосферного воздуха приведены в таблице ниже. В данной статье рассмотрены озон, диоксид серы, аэрозоли и монооксид углерода.

а) Озон. Взаимодействие солнечных УФ-лучей и кислорода (О2) в стратосфере приводит к образованию озона (О3), который накапливается в так называемом озоновом слое в 15-50 км над поверхностью Земли. Этот слой защищает жизнь на Земле, поглощая наиболее опасные спектры солнечных УФ-лучей. В течение последних 30 лет уменьшились как толщина, так и площадь озонового слоя стратосферы из-за широкого использования аэрозолей.

Последние перемещаются в верхние слои атмосферы и участвуют в химических реакциях, разрушающих озон. Наиболее заметно истощение озонового слоя над полярными регионами, в частности над Антарктидой, в зимние месяцы. Признание проблемы привело к запрету применения хлорфторуглеродов в аэрозолях и их замене на гидрофторалканы с целью уменьшения размеров озоновых дыр.

Озон, накапливающийся в нижних слоях атмосферы (приземный озон), является одним из самых пагубных загрязнителей воздуха. Приземный озон — это газ, образующийся в результате реакции оксидов азота и летучих органических соединений под действием солнечного света. Эти химические вещества выделяются в виде промышленных выбросов и выхлопных газов транспортных средств. Токсичность озона в значительной степени опосредована образованием свободных радикалов, повреждающих эпителиальные клетки дыхательных путей, в т.ч. альвеоциты типа I, и вызывающих выделение медиаторов воспаления. У здоровых людей, подвергшихся воздействию озона, развиваются воспаление верхних дыхательных путей и незначительные легочные симптомы (снижение функции легких и неприятное ощущение тяжести в груди).

Но для лиц, страдающих астмой или эмфиземой, такое воздействие более опасно. Озон-индуцированная астма связана с гиперреактивностью дыхательных путей и нейтрофилией.

Даже низкие уровни озона могут привести к пагубным последствиям для функции легких у здоровых людей при сочетании с другими загрязнителями воздуха. К сожалению, поллютанты часто комбинируются, образуя истинно ядовитую смесь из озона и других веществ, например диоксида серы и твердых частиц. Диоксид серы выделяется на электростанциях при сжигании угля и нефти, при выплавке меди и в качестве побочного продукта производства бумажных комбинатов. Попадая в воздух, диоксид серы может быть преобразован в серную кислоту и триоксид серы, вызывающие жжение в носу и горле, трудности дыхания и приступы астмы у восприимчивых лиц.

б) Твердые частицы (сажа) выбрасываются в воздух электростанциями, работающими на угле и нефти, при сжигании этих видов топлива в промышленных процессах и с выхлопными газами дизельных двигателей. Воздействие твердых частиц было основной причиной заболеваемости и смертности при загрязнении воздуха в Лондоне в 1952 и 1962 гг. Химические и физические свойства твердых частиц исследованы не полностью, но установлено, что мелкие частицы диаметром менее 10 мкм являются наиболее опасны ми. Они легко проникают в альвеолы, где фагоцитируются макрофагами и нейтрофилами, высвобождающими медиаторы воспаления, такие как воспалительный 1a-белок макрофагов и эндотелии. Острое воздействие выхлопных газов, содержащих мелкие частицы, может вызывать раздражение глаз, горла и легких, спровоцировать приступы астмы и ишемию миокарда.

Напротив, воздействие частиц более 10 мкм в диаметре имеет меньшие последствия, т.к. эти частицы, как правило, задерживаются в полости носа или захватываются мукоцилиарным эпителием дыхательных путей.

в) Монооксид углерода (СО). СО — нераздражающий, бесцветный, безвкусный газ, не имеющий запаха. Он образуется при неполном окислении углеродных материалов. Его источники в окружающем воздухе — двигатели автомобилей, предприятия, использующие ископаемые виды топлива, древесина и древесный уголь, сжигаемые при недостататочной подаче кислорода, и сигаретный дым.

В небольших количествах, неопасных для жизни, монооксид углерода часто встречается в окружающем воздухе и может вызывать нарушение функции дыхания. Однако у людей, работающих в замкнутом пространстве, например в туннелях и подземных гаражах с сильным воздействием паров, и у кассиров на платных шоссе может развиться хроническое отравление. СО является загрязнителем воздуха, но он также может стать причиной случайной и суицидальной смерти. В небольшом закрытом гараже выхлопные газы автомобиля могут привести к летальной коме в течение 5 мин. СО — это удушающий газ, который вызывает смерть, подавляя ЦНС. В этом и заключается его коварство: жертвы часто не чувствуют опасность и не в состоянии помочь себе.

Гемоглобин имеет в 200 раз большее сродство к СО, чем к кислороду, и гемоглобин, соединившись с СО, образует карбоксигемоглобин, который уже не несет в себе кислород. Системная гипоксия развивается, когда 20-30% гемоглобина связывается с СО, а при 60-70% наступают потеря сознания и смерть.

г) Морфология. Хроническое отравление СО связано с образованием карбоксигемоглобина, который представляет собой стабильную структуру. При постоянном воздействии даже малых количеств СО в крови происходит кумуляция карбоксигемоглобина до угрожающих жизни концентраций. Медленно возникающая гипоксия может опосредовать развитие широкого спектра ишемических изменений в ЦНС; они особенно заметны в базальных ганглиях и лентикулярном ядре. При прекращении воздействия этого газа пациент обычно выздоравливает, но часто остаются неврологические последствия: нарушения памяти, зрения, слуха и речи. Диагностика отравления угарным газом принципиально зависит от идентификации значимого уровня карбоксигемоглобина в крови.

Острое отравление СО обычно происходит случайно или при попытках самоубийства. У лиц с белым цветом кожи острое отравление проявляется характерным генерализованным покраснением кожи и слизистых оболочек до вишнево-красного цвета из-за повышения концентрации карбоксигемоглобина. При быстром наступлении смерти морфологических изменений может не быть; при более длительном воздействии отмечают отек головного мозга с точечными геморрагиями и изменением нейронов, вызванным гипоксией. Морфологические изменения являются неспецифическими и свидетельствуют о системной гипоксии.

- Рекомендуем ознакомиться со следующей статьей "Патогенез влияния загрязнения воздуха в помещении на здоровье"

Оглавление темы "Патофизиология болезней связанных с окружающей средой":