Г.С. АБДРАСИЛ, Ш.Ш. САДЫКОВ, К.К. ШУПШИБАЕВ*
АЭРОБИОГЕННАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АТМОСФЕРНОЙ ПЫЛИ В РАЗЛИЧНЫХ ЗОНАХ КАЗАХСТАНА
(Научный центр гигиены и эпидемиологии Агентства РК по делам
здравоохранения, г. Алматы; *КазНУ имени аль-Фараби)
Представлены результаты изучения спектра проб атмосферной пыли, собранной в трех климато-географических зонах: предгорной, степной и аридной, микробиологическими и химико-спектральными методами. Впервые выявлено наличие в пробах талого снега аэробиоаллергенов - пыльцевых зерен и спор плесневых грибов, и проведен сравнительный анализ состава атмосферной пыли в этих трех зонах
Рост аллергических заболеваний различной этиологии усугубляется воздействием химических загрязнений. Пыльца растений, вызывающая одно из наиболее распространенных аллергических заболеваний - поллиноз, образует различные соединения с химическими агентами окружающей среды, проникающие в дыхательный тракт. Эти агенты рассматриваются как потенциальные усилители аэроаллергенов /1, 2/.
В г.Алматы основными источниками загрязнителей окружающей среды являются автотранспорт и промышленные предприятия, оказывающие влияние на заболеваемость аллергозами /3,4,5,6/. В структуре выявленных аллергических заболеваний преобладал поллиноз, отличавшийся длительным и тяжелым течением.
Изучение состава атмосферных осадков и пылевых выпадений дает картину состояния воздушного бассейна. Осадки, в частности снег, очищают атмосферу, поэтому исследования снега позволяют судить об относительной степени загрязнения воздуха тяжелыми металлами /7,8,9/.
Особенности клинических проявлений респираторных аллергозов зависят от степени загрязнения внешней среды, характера и закономерности распространения аэробиоаллергенов, химических веществ, продуктов промышленных загрязнений.
Ранее исследования аэропалинологического режима в различных зонах проводились с апреля по октябрь в вегетационный период растений /10/. Вопрос о присутствии пыльцевых зерен аллергенных растений в воздухе зимой не обсуждался ни в отечественной, ни в зарубежной литературе. Однако эта проблема актуальна для экологически неблагополучных районов республики, где интенсивно идет засоление почвы, опустынивание целых регионов.
В связи с вышеизложенным, целью настоящей работы явилось исследование биологического спектра проб атмосферной пыли основных экосистем трех климатических зон и установления в пробах содержания тяжелых металлов.
Состояние загрязненности изучали в четырех пунктах, расположенных в трех климато-географических зонах: предгорной, степной и аридной. В предгорной зоне исследования проводились в различных по уровню загрязнения химическими веществами зонах: "чистой" предгорной и "загрязненной" предгорной зоне.
Пункты обследований:
Пункт №1 - аридная зона (с.Баканас, расположенное на территории пустыни Сары-Есик-Атырау).
Пункт №2 - степная зона (п.Бурундай - Боралдайская возвышенность).
Пункт №3 - предгорная "чистая зона" (г.Алматы, микрорайон "Орбита").
Пункт №4 - предгорная "загрязненная" зона (г.Алматы, НЦ ГиЭ).
^
В зимний период (январь-февраль) собирали поверхностный слой снега толщиной 1-2см. После таяния снега в лабораторных условиях талую воду центрифугировали в течение 30 мин. при 5000 об/мин. Высушенный осадок представлял собой порошок черного цвета.
В течение года атмосферную пыль, образованную осаждением аэрозольных частиц, собирали в закрытых помещениях.
Анализ атмосферной пыли проводили атомно-эмиссионным методом /11/ в лаборатории гигиены труды НЦГиЭ. Изучение содержания аэроаллергенов проведено методом световой микроскопии. На предметные стекла с вязкой жидкостью вносили 1мг навески атмосферной пыли и подсчитывали количество пыльцы и спор грибов.
Статистическая обработка полученных данных проведена по /12, 13/.
^
Общая характеристика проб представлена 13 химическими элементами (табл. 1).
Таблица 1. Содержание химических элементов в пробах снега (мг/л х 10-2)
№
|
Содержание элементов, мг/л
|
Pb
|
Cu
|
Zn
|
Ni
|
Co
|
Cr
|
V
|
1
|
0,4
|
0,3
|
1,5
|
0,18
|
0,028
|
0,12
|
0,24
|
2
|
0,68
|
0,58
|
1,54
|
0,44
|
0,049
|
0,191
|
0,55
|
3
|
1,39
|
1,10
|
3,7
|
0,53
|
0,058
|
0,197
|
0,61
|
4
|
2.52
|
3,64
|
6,02
|
0,70
|
0,168
|
0,41
|
0,91
|
|
Ti
|
Sn
|
Mo
|
Mg
|
Ca
|
Fe
|
|
1
|
12,7
|
0,023
|
0,0047
|
94,0
|
1240
|
210
|
|
2
|
20,3
|
0,044
|
0,0145
|
102,0
|
1102
|
2610
|
|
3
|
18,0
|
0,073
|
0,0088
|
1168
|
1460
|
2701
|
|
4
|
32,2
|
0,21
|
0,014
|
2110
|
3500
|
6300
|
|
Анализ таблицы 1 показал, что наиболее высокие содержания исследованных элементов были выявлены в предгорной зоне 4, а низкие - в аридной зоне 1. Для предгорной зоны 3,4 характерны высокие концентрации таких токсикантов, как свинец, медь, цинк, отличающихся в 2-6 раз по сравнению с показателями в аридной и степной зонах. Таким образом, из четырех изученных районов можно принять за контрольную зону аридную, как наименее загрязненную тяжелыми металлами.
В пробах атмосферной пыли, собранной в зимний период, методом световой микроскопии были выявлены аэробиоаллергены - пыльцевые зерна растений и споры микроскопических грибов. Данные микроскопических исследований проб атмосферной пыли приведены в таблице 2.
Таблица 2. Содержание аэробиоаллергенов в пробах атмосферной пыли (М+m) (n=20)
Климатическая зона
|
Аэробиоаллергены
|
Всего
|
пыльца
|
Споры
|
Предгорная "чистая"
|
11,0±2,7
|
15,3±0,2
|
26,3±1,2
|
Предгорная "загрязненная"
|
2,0±0,6
|
17,3±0,9
|
19,3±2,9
|
Степная
|
2,7±0,2
|
15,0±2,0
|
17,7±1,6
|
Аридная
|
17,0±1,0
|
13,3±1,2
|
30,3±1,9
|
Наибольшее количество аэробиоаллергенов в 1 мг атмосферной пыли, собранной в зимний период, зафиксировано в образцах, полученных в аридной и предгорной "чистой" зонах.
В пробах атмосферной пыли предгорной зоны встречались зерна Populus, Acer, Chenopodiaceae, споры Trichothecium и Aspergillus. В пробах снега, собранного в степной зоне, были обнаружены пыльцевые зерна Populus, Acer и споры грибов Aspergillus, Alternaria, Nigrospora. В атмосферной пыли аридной зоны преобладали пыльца Ulmus, Populus и споры грибов Nigrospora, Aspergillus, Alternaria, Epicoccum.
В закрытых помещениях "загрязненной" предгорной зоны (НЦГиЭ) в течение трех лет ежемесячно собирали пробы атмосферной пыли.
В таблице 3 дано содержание 10 основных элементов в пробах атмосферной пыли с января по декабрь включительно. Содержание свинца снижалось в июне до 110 мг/кг и увеличивалось в декабре до 320 мг/кг, показатели меди колебались от 110 мг/кг в июне до 200 мг/кг - в ноябре. Разбросы показаний цинка были значительными: 220 мг/кг - в июне и 1500 мг/кг - в июле. Содержание олова и ванадия увеличивалось в некоторые месяцы вдвое, хрома - 4 раза. Содержание химических элементов в разное время года различалось. Концентрация свинца была высокой в декабре, меди - в ноябре, цинка и титана - в июне, хрома и ванадия - в мае.
Таблица 3. Содержание химических элементов в атмосферной пыли закрытых помещений
Месяцы
|
Содержание элементов, мг/кг
|
Pb
|
Cu
|
Zn
|
Ni
|
Co
|
Cr
|
V
|
Ti
|
Sn
|
Mo
|
Январь
|
180
|
160
|
700
|
28
|
6
|
47
|
33
|
2000
|
9
|
<1
|
Февраль
|
140
|
180
|
650
|
21
|
5
|
50
|
34
|
2000
|
9
|
<1
|
Март
|
150
|
120
|
310
|
30
|
5
|
20
|
30
|
1800
|
8
|
<1
|
Апрель
|
160
|
130
|
400
|
32
|
5
|
50
|
20
|
2000
|
7
|
<1
|
Май
|
125
|
120
|
1150
|
29
|
5
|
80
|
40
|
1700
|
10
|
2,5
|
Июнь
|
150
|
140
|
1500
|
29
|
6
|
47
|
25
|
2500
|
6
|
<1
|
Июль
|
110
|
110
|
220
|
28
|
5
|
24
|
35
|
2000
|
8
|
1
|
Август
|
120
|
110
|
300
|
30
|
5
|
40
|
30
|
2000
|
7
|
1
|
Сентябрь
|
160
|
130
|
400
|
32
|
5
|
50
|
20
|
2000
|
7
|
<1
|
Октябрь
|
150
|
160
|
350
|
31
|
5
|
40
|
30
|
2000
|
8
|
<1
|
Ноябрь
|
145
|
200
|
235
|
31
|
5
|
25
|
36
|
2000
|
10
|
1,5
|
Декабрь
|
300
|
120
|
930
|
29
|
6
|
42
|
33
|
1800
|
7
|
<1
|
В таблице 4 даны метрологические характеристики результатов определения тяжелых металлов. Данные указывают на достоверность результатов, полученных атомно-эмиссионным методом.
Таблица 4. Метрологические характеристики результатов определения тяжелых металлов
Определяемый элемент
|
Относительное средне-квадратическое отклонение
|
Значение критерия Стьюдента
|
допустимое
|
фактическое
|
допустимое
|
фактическое
|
Свинец
|
30
|
14,57
|
2,45
|
1,76
|
Медь
|
25
|
13,92
|
2,57
|
0,62
|
Цинк
|
14
|
11,67
|
2,57
|
2,06
|
Никель
|
30
|
9,62
|
2,52
|
0,046
|
Кобальт
|
30
|
17,85
|
3,18
|
0,029
|
Хром
|
28
|
24,68
|
2,13
|
0,4
|
Ванадий
|
30
|
19,02
|
2,78
|
0,26
|
Титан
|
18
|
16,5
|
3,18
|
0,54
|
Олово
|
30
|
16,03
|
2,57
|
0,14
|
Молибден
|
30
|
26,33
|
2,78
|
0,02
|
Марганец
|
9,5
|
2,48
|
3,18
|
0,06
|
Железо
|
10
|
9,2
|
2,78
|
0,013
|
В пробах атмосферной пыли закрытых помещений была изучена аэрогенная пыльцевая и споровая флора (табл. 5).
Таблица 5. Содержание аэробиоаллергенов в пробах атмосферной пыли закрытых помещений (М+m) (n=230)
Месяцы
|
Аэроаллергены
|
Всего
|
пыльца
|
споры
|
Декабрь
|
3,7 ± 0,2
|
16,0 ± 2,7
|
19,7 ± 4,2
|
Январь
|
5,2 ± 0,3
|
21,7 ± 1,2
|
21,7 ± 1,2
|
Февраль
|
6,0 ± 0,7
|
17,3 ± 1,6
|
23,3 ± 0,9
|
Март
|
1,3 ± 0,2
|
9,3 ± 0,2
|
10,7 ± 0,2
|
Апрель
|
24,3 ± 0,9
|
15,7 ± 1,6
|
40,0 ± 7,0
|
Май
|
19,3 ± 2,9
|
19,0 ± 1,7
|
38,3 ± 6,2
|
Июнь
|
15,3 ± 1,6
|
16,6 ± 0,9
|
31,7 ± 1,6
|
Июль
|
13,3 ± 1,6
|
23,7 ± 1,6
|
37,0 ± 4,7
|
Август
|
12,5 ± 1,1
|
21,2 ± 1,3
|
33,7 ± 2,1
|
Сентябрь
|
8,6 ± 0,2
|
18,3 ± 1,6
|
27,0 ± 0,6
|
Октябрь
|
8,4 ± 0,5
|
18,0 ± 1,0
|
26,4 ± 1,1
|
Ноябрь
|
8,3 ± 1,6
|
16,7 ± 1,6
|
25,0 ± 1,0
|
Аэроаллергены встречались в пыли помещений в течение всего года. Из таблицы видно, что наибольшее количество аэроаллергенов обнаружено в апреле (40,0 +7,0) и мае (38,3+6,2), наименьшее - в марте (10,7+0,2).
Высокое количество пыльцевых зерен наблюдалось в апреле и в летние месяцы, минимальное - в марте. Споры грибов преобладали в июле-августе, низкое содержание спор было выявлено в марте. Подъем пыльцевой концентрации в пробах пыли помещений (рис.1) был вызван зернами Ulmus и Populus, которые выявлялись в пробах в течение всего периода наблюдений. В пробах атмосферной пыли помещений встречались пыльцевые зерна растений других семейств: Chenopodiaceae, Asteraceae, Gramineae, но лишь в летне-осенний период.
На рис.1 (А) представлены кривые концентрации Ulmus и Populus. В течение всего периода наблюдений в пробах были выявлены зерна карагача и тополя. Содержание зерен карагача колебалось от (0,70+0,01) - в марте до (6,0+0,4) - в мае. Концентрация пыльцевых зерен тополя находилась в диапазоне от (0,70+0,01) - в марте до (9,0+1,3) - в мае.
Флора грибов, выявленных в пробах пыли помещений, была представлена спорами Alternaria, Nigrospora, Trichothecium. На рис. 1 (В) представлена микологическая кривая спор Alternaria, которые обнаруживались в пробах в течение всего периода наблюдений. Концентрация спор Alternaria давала три пика: февраль, май и июль. Значительный подъем споровой волны, образованный Alternaria, зафиксирован в весенний и летне-осенний периоды, когда в атмосферном воздухе наблюдалось обилие пыльцы аллергенных растений.
Таким образом, проведенные исследования аэробиогенного профиля проб атмосферной пыли, собранной в трех климатических зонах: предгорной, степной и аридной, впервые показали присутствие в снежном покрове аэроаллергенов - пыльцевых зерен и спор грибов. Причем, в пробах предгорной и степной зон доминировали споры грибов, в аридной зоне - пыльцевые зерна.
Рисунок 1 А. Содержание основных таксонов аэроаллергенов - пыльцы (А) и спор (В) в атмосферной пыли закрытых систем
Примечание: по оси ординат - Количество аэроаллергенов/мес,
По оси абцисс - месяцы.
Рисунок 1 В.
Примечание: по оси ординат - Количество аэроаллергенов/мес,
По оси абцисс - месяцы.
Изучение аллергенного спектра образцов пыли закрытых систем подтвердило наличие пыльцы и спор в помещениях. Наибольшее количество аэроаллергенов обнаружено в пробах пыли, собранных в апреле и июле. В период цветения аллергенных растений было отмечено повышенное содержание наряду с пыльцевыми зернами и спор грибов. В помещениях отмечалась такая же закономерность содержания аэроаллергенов, как и во внешней среде - с возрастанием в весенние и летние месяцы. Наличие пыльцевых зерен в атмосферной пыли в зимний период свидетельствовало о том, что пыльцевые зерна могут рециркулировать в воздухе круглогодично, что необходимо учитывать при диагностике поллинозов. Вместе с тем, необходимо отметить, что наблюдались значительные концентрации тяжелых металлов в предгорной и степной зонах по сравнению с контрольной аридной зоной. Исходя из полученных данных, можно предположить о существовании связи между содержанием тяжелых металлов и аэробиоаллергенов, характерных для исследованных зон, что является предметом дальнейших исследований.
ЛИТЕРАТУРА
1. Schinko H.A. Assoziation von Luftallergenen und partikularen Aerosolen.// Atemwegs und Lungen Krankh. - 1993.-19, Suppl.№1. Р. 94-95.
2. Urbanek R. Luftschadstoffe und Allergien. // Gynocol. Prac. -1993,17,№1.S.179-180.
3. Ермекова Р.К. Изучение влияния атмосферного загрязнения на заболеваемость аллергическими болезнями на модели г.Алматы.// Актуальные вопросы гигиены, профзаболеваний и инфекционной патологии. Алматы, 1998. С.91-97.
4. Испаева Ж.Б. Аллергические заболевания пыльцевой сенсибилизации у детей в условиях атмосферных загрязнений.// Проблемы региональной аллергологии. Ташкент, 1989. С.93.
5. Нурпеисов Т.Н., Игликова А.Э., Курманова Г.М., Шалаганова М.О. Заболеваемость аллергозами в г.Алматы.// Актуальные проблемы инфекционной патологии и аллергологии. Алматы, 1995. С.237-243.
6. Волкотруб Л.П., Афанасьева В.М., Корешкова Т.П., Яковлева В.В., Морякин А.В. Изучение загрязнения атмосферного воздуха бенз(а)пиреном методом снежных проб.// Гигиена и санитария. 1987. № 5. С.84-85.
7. Виноградов Г.И. Химические аллергены окружающей среды и их влияние на здоровье человека. // Итоги науки и техники. Сер.Гигиена. Выпуск 1, М., 1985, 37 с.
8. Неменко Б.А., Бердалина Р.А., Уважанова А.С., Жусупов А.А. Кислотные осадки г.Алматы как показатель загрязнения воздушного бассейна.// Здоровье и болезнь. 1998, №1. С.28-29.
9. Ермекова Р.К., Байтенов М.С. Аллергенные растения Казахстана. Алматы. "Наука", 1998. - 159с.
10. Адо А.Д. Экология и аллергология.// Клиническая медицина. 1990, т. 68, №9. С.3-6.
11. Инструкция № 246-С "Автоматизированный эмиссионный количественный многокомпонентный спектральный анализ минерального сырья". М., 1987. -28с.
12. Ойвин А.И. Статистическая обработка результатов экспериментальных исследований.// Патофизиология и экспериментальная медицина. 1960. Т.4, №4.С.76-85.
13. Орлов А.Г. Методы расчета в количественном спектральном анализе. -Л., "Недра", 1986. -215с.
SUMMARY
The results of studying of spectrum of tests of atmospheric dust gathered in the 3rd climato-geographic zones: foot hills, steppe, arid by microbiologic and chemico-spectrum methods are given in the article. The availability of allergen-pollen seed and spores of mould fungus in the dust of method snow is carried out for the first time and a comparative analyse of the structure of atmospheric dust in the 3rd zones are made.
|
|
