Cайт Клименко Елены

РЕГИОНАЛЬНЫЙ КОНКУРС НА ЛУЧШУЮ МЕТОДИЧЕСКУЮ РАЗРАБОТКУ ПО ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ТЕМАТИКЕ

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЕКТ

Исследование проблемы взаимосвязи качества окружающей среды и здоровья подростков

Автор: учитель биологии

МОУ «Гимназия № 24» г. Калуги,
кандидат биологических наук,

Клименко Е. А.

Ярославль, 2009

По мнению ряда авторов (Еремейшвили , 1999; Иванов А. В.  и соавт., 2003; Максимова Т. М. и соавт., 1995; Сливина Л. П. и соавт., 1994) современные экологические и социально-экономические условия проживания являются основными причинами ухудшения здоровья населения. А состояние здоровья, как «трудно восполнимый ресурс превратилось в лимитирующий фактор социально-экономического развития» (Гичев Ю. П., 1998). Особую опасность представляет широкомасштабное загрязнение окружающей среды (Вронский В. А., Саламаха И. Н., 2001; Лебедева Т. Б., Баранов А. Н., 2003). Наиболее чувствителен к неблагоприятным воздействиям окружающей среды организм детей и подростков. У подростков происходят глубокие возрастные нейрогуморальные перестройки, которые часто вызывают различные функциональные нарушения или расстройства. Это в значительной степени снижает устойчивость и адаптационные возможности растущего организма (Копосова Т. С., 2002). Ведущим критерием состояния здоровья растущего организма является физическое развитие, уровень которого тесно связан с экологическими и социально-экономическими условиями жизни (Матвеева Н. А. и соавт., 1999; Родионов В. А., 2001). На современном этапе развития общества необходимо не только констатировать факт увеличения или снижения числа экологозависимых заболеваний на той или иной территории, но и иметь возможность выявления предболезненных экологически обусловленных состояний. Таким образом, особую значимость принимает изучение уровня физического развития и состояния функциональных систем организма детей и подростков, проживающих в различных по загрязнённости районах и воспитывающихся в разных социально-экономических условиях.

Особое значение в связи с вышесказанным приобретает также обучение самих школьников приемам изучения состояния здоровья, приемам изучения состояния среды проживания. Наиболее актуальным для сохранения здоровья подрастающего поколения мне видится участие самих школьников в оценке влияния различных социально-экономических и экологических факторов на изменение их здоровья, создание таких условий, при которых учащиеся самостоятельно анализируют и сопоставляют полученные в ходе исследования данные об изменении состояния здоровья населения, проживающего в различных условиях.

Все исследования, проведенные школьниками при выполнении настоящего проекта, были разделены на несколько направлений. Было проведено изучение состояния окружающей среды методом биоиндикации, проведена оценка загрязнения атмосферного воздуха г. Калуги, эколого-токсикологическая оценка загрязнения почв г. Калуги тяжелыми металлами, а также исследование содержания тяжелых металлов в волосах подростков, оценка физического развития и состояния функциональных систем организма подростков, изучение социально-гигиенических факторов. В течение 3 лет было проанализировано 1500 образцов почвы, обследовано 1258 учащихся 7-11 классов общеобразовательных школ г. Калуги (22, 24, 40). Над проектом работали учащиеся экологического кружка МОУ «Гимназия № 24» г. Калуги. Результаты исследования были представлены школьниками на городских, областных, всероссийских конференциях им. А. Л. Чижевского, городских и областных олимпиадах по экологии. Для проведения антропометрических исследований был разработан «Паспорт здоровья школьников», представленный в приложении 1.

В ходе анализа результатов биомониторинга окружающей среды, эколого-токсикологической оценки загрязнения почв г. Калуги тяжелыми металлами, анализа карты приземных концентраций свинца от выбросов автотранспорта (в долях ПДК) выяснилось, что практически все территории экологического неблагополучия приурочены к местам расположения крупных промышленных предприятий, автоколонн, участкам дорог с наиболее интенсивным движением автотранспорта. Выявлена тенденция снижения большинства морфофункциональных показателей у подростков, проживающих на территориях с более высокими показателями коэффициента флуктуирующей асимметрии. Отмечено стимулирующее влияние умеренно опасного загрязнения почв тяжелыми металлами на такие антропометрические показатели подростков, как длина и масса тела, ОГК, а также такие функциональные показатели, как жизненная ёмкость лёгких, экскурсия грудной клетки, время задержки дыхания на выдохе и жизненный показатель. Зафиксировано стимулирующее воздействие содержания свинца в атмосфере на уровне 1-2 ПДК на такие показатели, как длина и масса тела, весоростовой индекс, индекс Коула. Выяснилось, что по мере увеличения содержания комплекса тяжелых металлов в почве, а также свинца в атмосфере сокращается число подростков с гармоничным развитием, возрастает число подростков со средним, низким и очень низким уровнем здоровья.

Проведенные нами исследования выявили зависимость между содержанием тяжелых металлов в почвах города, листьях Березы повислой, а также в волосах подростков. Установлены различия в концентрации тяжёлых металлов в волосах подростков различного пола в сторону увеличения их содержания у мальчиков (кроме свинца и железа). Причем содержание таких металлов, как цинк, кадмий, медь и марганец в волосах калужских подростков выше, чем у их сверстников из других регионов. У подростков с дисгармоничным развитием наблюдается повышенное содержание тяжелых металлов в волосах.

Для выяснения роли социально-экономических факторов все обследованные подростки были распределены в группы в зависимости от уровня дохода на 1 члена семьи, состава семьи, числа детей в семье и уровня образования родителей. Нами установлено наличие полового диморфизма в физическом развитии подростков, воспитывающихся в неполных семьях. Например, мальчики, воспитывающиеся мамой, имеют меньшие размеры тела, а девочки, воспитывающиеся папой – большие, чем их сверстники. Однако число гармонично развитых подростков наиболее высоко в полных семьях, а также в тех семьях, где девочки воспитываются папой, а мальчики мамой. С понижением уровня дохода семьи уменьшается количество гармонично развивающихся подростков, увеличивается число подростков с дефицитом массы тела. Число подростков с дисгармоничным развитием, избытком массы тела (особенно девочек), достаточно велико в семьях, в которых родители имеют среднее или среднее специальное образование. С увеличением числа детей в семье наблюдается уменьшение размеров тела подростков. Особенно ярко эта зависимость выражена у мальчиков. Однако по ряду показателей, например, по соотношению длины и массы тела, девочки из семей с двумя детьми превосходят девочек из семей, в которых они являются единственным ребёнком. Отмечено наличие полового диморфизма в реакции организма подростков на воздействие социально-экономических факторов. Девочки наиболее подвержены влиянию дохода и состава семьи, мальчики – количеству детей в семье.

В ходе проведения проекта были обследованы 1258 учащихся 7-11 классов общеобразовательных школ города Калуги. Был изучен уровень физического развития школьников, проведена оценка уровня физического развития и функционального состояния организма подростков в зависимости от комплекса социально-экономических, гигиенических и экологических факторов.

Все обследованные нами подростки были распределены в группы в зависимости от величины показателей суммарного загрязнения почв на территории проживания. Было выделено 3 группы школьников.

1 группа – школьники, проживающие, на территориях с допустимым уровнем загрязнения почв (Zc менее 16).

2 группа – школьники, проживающие, на территориях с умеренно опасным уровнем загрязнения почв (Zc 16-32).

3 группа – школьники, проживающие, на территориях с опасным уровнем загрязнения почв (Zc 32-128).

По мере увеличения уровня загрязнения почв тяжелыми металлами, сокращается число подростков с гармоничным развитием:  девочек с 49,1% до 39,1%, мальчиков с 71,8% до 57,1%. При этом значительно увеличивается число подростков с резко дисгармоничным развитием:  девочек с 23,9% до 30,2%, мальчиков с 8,7% до 25,3% (рис. 1 и 2). Увеличение уровня загрязненности почв тяжелыми металлами сопровождается снижением числа девочек с мезосоматическим соматотипом (с 65,4% до 59%), а число девочек с макросоматическим и микросоматическим соматотипами увеличивается с 8,2% до 13,9% и с 26,4% до 27,1% соответственно. Однако среди девочек  3 группы (проживающих на территории с опасным уровнем загрязнения почв тяжелыми металлами)  мезосоматический соматотип встречается значительно чаще (до 70,2 %),  на фоне снижения макросоматического и микросоматического соматотипов: до 6,7% и 23,1% соответственно. Аналогичная, но более выраженная  картина наблюдается и у мальчиков. Увеличение уровня загрязненности почвы сопровождается увеличением числа подростков со средним, низким и очень низким показателем здоровья, что свидетельствует о неблагоприятном влиянии загрязнения почв территорий проживания на состояние здоровья.

Таким образом, умеренно опасный и опасный уровень загрязнения почв тяжелыми металлами активизируют процессы акселерации, проявляющиеся в усилении роста, активизации адаптационных возможностей сердечно-сосудистой и дыхательной систем. На фоне опасного уровня загрязнения почв тяжелыми металлами наблюдается увеличение дисгармоничности физического развития, увеличение числа подростков с низким уровнем здоровья.

Представленные выше результаты свидетельствуют о наличии техногенного парадокса, который проявляется в стимулирующем влиянии загрязненной окружающей среды на антропометрические показатели подростков.

В зависимости от содержания свинца в приземном слое атмосферы в  районе проживания обследуемые подростки были разделены на 5 групп.

1 группа – подростки, проживающие на территории с уровнем содержания свинца в атмосфере 0,5 и менее ПДК (12,6 % обследованных мальчиков и 16, 3 % обследованных девочек).

2 группа – подростки, проживающие на территории с уровнем содержания свинца в атмосфере 1,0 ПДК. В данной группе насчитывается 11,1 % мальчиков и 15,5 % девочек.

3 группа – подростки, проживающие на территории с уровнем содержания свинца в атмосфере 2,0 ПДК (8,9 % мальчиков и 12,6 % девочек).

4 группа – подростки, проживающие на территории с уровнем содержания свинца в атмосфере  4,0 ПДК (5 % мальчиков и 6,8 % девочек).

5 группа – подростки, проживающие на территории с уровнем содержания свинца в атмосфере 6,0 ПДК. (5,4 % мальчиков и 5,8 % девочек).

По мере увеличения содержания свинца в атмосфере сокращается количество подростков с высоким и очень высоким уровнем здоровья, а число подростков со средним, низким и очень низким уровнем здоровья возрастает. Повышение концентрации свинца в атмосфере сопровождается увеличением числа подростков с дисгармоничным развитием (до 23,4 % у мальчиков и 48,5 % у девочек) и резко дисгармоничным развитием (до 15,4 % у мальчиков и 33,7 % у девочек).

Проведенные нами исследования выявили зависимость между загрязнением почвы и атмосферы тяжелыми металлами и антропометрическими данными подростков. Анализ содержания тяжелых металлов в волосах подростков показал присутствие всех тяжелых металлов, характерных для почв города и городской атмосферы (табл. 1).Установлено, что в волосах мальчиков никеля, цинка, марганца, ртути и мышьяка содержится больше, чем в волосах девочек. Волосы девочек отличаются повышенным содержанием железа.

Анализ содержания тяжелых металлов в волосах калужских подростков 13-15 лет показал, что с возрастом происходит изменение их содержания. Причем с возрастом увеличивается и разница в концентрации тяжёлых металлов в волосах подростков различного пола в сторону увеличения содержания их у мальчиков.

Дальнейшие исследования антропометрических и физиометрических показателей подростков показали, что гармоничность их развития также может быть связана с присутствием тяжелых металлов в окружающей среде, индикатором которых являются волосы. У подростков с повышенным содержанием комплекса тяжелых металлов в волосах наблюдается дисгармоничное развитие, по сравнению с детьми, с более низким содержанием комплекса тяжелых металлов.

Таким образом, результаты исследований свидетельствуют о наличии зависимости между здоровьем окружающей среды и уровнем здоровья подростков.

Отмечено наличие полового диморфизма в реакции организма подростка на воздействие социально-экономических факторов. Девочки наиболее подвержены влиянию дохода и состава семьи, мальчики – количеству детей в семье. Девочки, воспитывающиеся в неполной семье папой и в семьях родителей со средним специальным образованием, имеют более крупные размеры тела. Мальчики из многодетных семей и из неполных семей с мамой, имеют размеры тела меньшие, чем их сверстники.

Нами показано, что большинство подростков из различных социальных групп, проживают в примерно одинаковых экологических условиях относительно значения коэффициента флюктуирующей асимметрии, загрязнения территории тяжелыми металлами и загрязнения атмосферы.

Для выявления особенностей изменения уровня здоровья в зависимости от социальных факторов и загрязнения территорий проживания нами были выделены 3 социальные группы подростков.

Первая группа – высокий социальный статус. В эту группу вошли  подростки, проживающие в наиболее благоприятных социально-экономических условиях: полная семья, наличие 1-2-х детей в семье, высокий уровень дохода на одного члена семьи, высшее образование родителей.

Вторая группа – средний социальный статус. В эту группу вошли  подростки из неполных и многодетных семей, семей со средним уровнем дохода, в которых один или оба родителя имеют среднее специальное образование.

Третья группа – низкий социальный статус. К этой группе отнесены подростки из неполных и многодетных семей, семей с низким уровнем дохода,  в которых родители имеют среднее незаконченное среднее образование.

Исследования показали, что загрязнение почвы и приземного слоя атмосферы тяжелыми металлами резко снижает уровень здоровья детей различного социального статуса. В то же время, даже при выраженном загрязнении окружающей среды высокий социальный статус дает подростку лучшие возможности для адаптации и сохранения более высокого уровня здоровья.

Для комплексной оценки влияния экологических факторов на состояние здоровья подростков различных социальных групп, территория их проживания была нами ранжирована по уровню загрязненности окружающей среды. Установлено снижение уровня здоровья подростков различного социального статуса, проживающих на территориях с повышенным и критическим уровнем загрязнения. Наибольшее влияние на здоровье подростков оказывает критический уровень загрязнения окружающей среды.

Приведённые выше данные свидетельствуют о комплексном влиянии экологических и социально-экономических факторов на уровень здоровья подростков. При этом следует отметить, что проживание в семьях с высоким социальным статусом снижает неблагоприятные последствия воздействий загрязнения окружающей среды на уровень здоровья подростков. Низкий социальный статус семей, наоборот, усугубляет неблагоприятные воздействия загрязнения среды на уровень здоровья.

Таким образом, обобщение данных эколого-токсикологического исследования территории проживания подростков позволило провести её районирование по уровню загрязнения почв (допустимый, умеренно опасный и опасный), приземного слоя атмосферы (0,5 и менее ПДК, 1,0 ПДК, 4,0 ПДК, 6,0 ПДК,), уровню комплексного загрязнения окружающей среды (низкий, повышенный, критический). По мере увеличения суммарного загрязнения почвы тяжелыми металлами и загрязнения свинцом приземного слоя атмосферы наблюдается негативные изменения антропометрических и физиометрических показателей подростков, гармоничности развития и уровня здоровья. В умеренно загрязнённой окружающей среде наблюдается увеличение значений анропометрических и некоторых физиометрических показателей подростков. В сильно загрязненной окружающей среде антропометрические и физиометрические показатели подростков резко ухудшаются. Выявлена взаимосвязь между загрязнением почвы и атмосферы тяжелыми металлами и химическим составом волос подростков. Установлено, что в волосах мальчиков никеля, цинка, марганца, ртути и мышьяка содержится больше, чем в волосах девочек. С возрастом у мальчиков в большей степени, чем у девочек, наблюдается увеличение концентрации тяжелых металлов в волосах. Установлены различия в физическом развитии подростков, проживающих на территориях с повышенным и критическим уровнем загрязнения окружающей среды в зависимости от социально-экономических условий. Проживание в семьях с более высоким социальным статусом способствует снижению неблагоприятных последствий воздействия загрязнения окружающей среды на уровень здоровья подростков.

Список литературы

1. Еремейшвили А. В. Экологические Факторы, влияющие на физическое развитие и состояние здоровья детской популяции в условиях промышленного города / Закономерности морфогенеза опорных структур позвоночника и конечностей на различных этапах онтогенеза.: Сб. научн. тр. Ярославль. - 1999. - С. 84-103.
2. Иванов А. В., Фролова О. А. Состояние функциональных систем организма детей под воздействием неблагоприятных факторов окружающей среды на материалах г. Нижнекамск // Педиатрия. - 2003. - №2. - С. 36-40.
3. Максимова Т. М., Какорина Е. П., Орлова Е. В. Оценка физического развития детей, как один из показателей состояния здоровья населения из районов экологического неблагополучия // Ст. из сб.: Экология и здоровье ребёнка: Сб. тр.( по материалам научной программы фонда). - М., 1995. - С. 114-123.
4. Сливина Л. П., Лопатина Т. П., Квартовкина Л. К. Характеристика состояния здоровья школьников, проживающих в крупном промышленном центре // Экология детства: социальные и медицинские проблемы (Материалы Всероссийской научной конференции, 22-24 нояб. 1994 г.). - СПб.,1994. - С. 106-107.
5. Гичев Ю. П. Современные проблемы экологической медицины. - Изд. 2-е доп. - Новосибирск: СО РАМН, 1999. - 180 с.
6. Вронский В. А., Саламаха И. Н. Экология и здоровье населения промышленных городов // Экология человека. - 2001. - № 3. - С. 12-14.
7. Копосова Т. С., Лукина С. Ф., Шадрина М. А. Морфофункциональное развитие подростков школ г. Архангельска и области // Экология человека. - 2002.- № 1. - С. 42-44.
8. Лебедева Т. Б., Баранов А. Н. Антропогенное влияние металлополютантов на развитие девочек и девушек // Экология человека. - № 5. - 2003. - С. 29-32.
9. Матвеева Н. А., Кумичев Ю. Г., Богомолова Е. С., Леонов А. В., Кабанец О. Л., Котова Н. В. Физическое развитие школьников как информативный показатель социально- гигиенического мониторинга // Нижегородский медицинский журнал. - Н. Новгород, 1999. - №1. - С. 49-52.
10. Родионов В. А. состояние здоровья сельских школьников Чувашии // Педиатрия. - 2001. - № 6. - С. 68-72.