Доклад заведующего Центром безопасности биосистем Института проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН, руководителя Центра безопасности биосистем биофака МГУ им. М. В. Ломоносова, доктора медицинских наук, профессора Владимира Степановича Румака «Диоксины и здоровье населения: компетенции для сбережения здоровья в условиях загрязнения среды выбросами свалок и заводов для утилизации отходов» в экспертном клубе ИА REGNUM.
Проблема диоксинового загрязнения окружающей среды очередной раз оказалась в центре внимания российской общественности в ходе реализации реформы отрасли переработки отходов. Инициаторы мусорной реформы постоянно используют экологическую опасность свалок в качестве главного аргумента в пользу строительства мусоросжигательных заводов. Так, например, заместитель генерального директора по научному развитию «РТ-Инвест» (ответственного исполнителя федерального проекта «Чистая страна») профессор МГУ Валерий Петросян назвал свалки «химическими бомбами замедленного действия». С этой оценкой нельзя не согласиться, но с одной оговоркой: многие из этих «бомб» уже сработали и превратились в химические аварии непрерывного действия. В итоге свалки сегодня стали главным источником диоксинов в России. Как это произошло? Непосредственных причин три: систематическое нарушение на протяжении 30 лет правил эксплуатации мусорных полигонов, появление тысяч криминальных свалок и развал системы санитарного контроля.
Результаты исследования диоксинового загрязнения территорий вокруг московской свалки «Саларьево», проведенные группой профессора В. С. Румака, доказали необходимость организации и срочного проведения диоксинового мониторинга всех аварийных свалок страны.
В качестве введения к докладу несколько слов о теме «Компетенции для сбережения здоровья населением в условиях загрязнения среды выбросами свалок и заводов для утилизации отходов».
Мы знаем, что без формирования системных представлений относительно закономерностей взаимодействия химических веществ, загрязняющих среду, и организма, без методов изучения и оценки этих взаимодействий проблему обеспечения экологической безопасности обоснованно решать нельзя.
В этой связи отмечу ключевые особенности диоксинов:
- распространение током воздуха и воды на большие расстояния;
- длительное сохранение в почвах, донных отложениях и тканях организма;
- способность преодолевать все защитные барьеры организма, включая кожу, слизистые оболочки, гематоэнцефалический барьер;
- накопление в тканях организма с эффектом сверкумуляции;
- взаимодействие с внутриклеточными рецепторами и элементами генома, запускающее токсические процессы.
Рис. 2. Начальные процессы взаимодействия диоксинов с геномом
Вещества с подобными свойствами обозначаются как суперэкотоксиканты (СЭТ). Предел токсичности для СЭТ все ещё не установлен, что имеет прямое отношение к решению проблем санитарно-гигиенического нормирования.
Группа диоксинов объединяет 419 индивидуальных химических веществ: 75 диоксинов, 135 фуранов и 209 полихлорированных бифенилов (ПХБ). В окружающей среде эти вещества присутствуют в виде сложных смесей. Самым опасным среди них является 2, 3, 7, 8-тетрахлородибензодиоксин (ТХДД). Это вещество в промышленных масштабах никогда не производили.
Рис. 3. Группа 419 диоксинов
Активное загрязнение среды диоксинами началось в XX веке. Оно было связано с созданием и применением средств для предотвращения гниения древесины, в частности, шпал. Впоследствии специалисты фирмы Monsanto придумали, как применять эти вещества в военных целях. Например, во Вьетнаме.
Рис. 4. Этапы осознания опасности диоксинов — от полезных химических добавок к химическому оружию и суперэкотоксикантам
Длительное, бесконтрольное производство загрязненных диоксинами продуктов, их широкое применение, связанные с этим выгоды сопровождали выбросы и сбросы этих веществ в окружающую среду. В те времена считали, что эти выбросы и сбросы быстро рассеиваются, а экономический эффект от их применения нивелировал любые опасения (рис. 5).
Рис. 5. Как оправдывали диоксиновое загрязнение
На рис. 6 слева показано включение диоксинов в глобальный атмосферный перенос, а справа — глобальный перенос диоксинов морскими течениями. Государственные границы для этих веществ перестали существовать. Достаточно быстро диоксины превратились в планетарные загрязнители среды. Они найдены даже в Антарктике и на Тибете.
Рис. 6. Планетарный перенос диоксинов токами воздуха и воды
Можно было предполагать, что процессы массопереноса диоксинов будут способствовать уменьшению концентраций этих веществ в средах и, как следствие, снижению опасности. Эти надежды не оправдались. Дело в том, что токсичность многих из этих веществ находится на очень высоком уровне — на уровне яда кураре.
Рис. 7. Токсичность ТХДД для млекопитающих
Более того, в условиях хронического воздействия на организм малых доз диоксинов, что характерно для веществ, загрязняющих среду, токсичность может существенно возрастать. Рис. 8 иллюстрирует эффект увеличения токсичности диоксинов в условиях хронического воздействия на лабораторных животных.
Рис. 8. Кумулятивный эффект действия ТХДД при многократном введении
Дополнительными факторами риска стали способности этих веществ увеличивать свою токсичность в условиях комбинированных и сочетанных воздействий с множеством обычных и стрессовых факторов. Результаты изучения этих эффектов показали, что окружающая среда является активным фактором, определяющим поведение диоксинов в природных системах, их взаимодействия с компонентами биоты, в конечном счете — меры ущерба, наносимого живым организмам и населению.
Рис. 9. Ксенобиотичский профиль биогеоценоза
Ксенобиотик — любое химическое вещество, чуждое организму, сообществу или биосфере в целом, никогда ранее не присутствовавшее в перечисленных объектах, не вовлекаемое (или вовлекаемое с трудом) в круговорот веществ. Ксенобиотики — продукты исключительно антропогенной деятельности, способны вызывать нарушение биологических процессов в организмах, в том числе их заболевания и гибель
Очевидно, что от таких опасностей надо было защищаться. Ключевыми событиями, которые способствовали разработке необходимых для этого мер стали:
1) В 1985 году Александр Васильевич Фокин и Алексей Филиппович Коломиец публикуют в журнале «Природа» статью «Диоксин — проблема научная или социальная» — первую в СССР статью по диоксиновой тематике.
2) В 1987 году создается совместный Советско-Вьетнамский тропический научно-исследовательский и испытательный центр, ключевая задача которого в те годы — собрать данные, отражающие экологические и связанные с ними медико-биологические последствия химической агрессии армии США во Вьетнаме. Руководство этим центром было поручено АН СССР в лице Института проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова (ИПЭЭ РАН).
3) В 1989 году в АН СССР прошла научная сессия «Наука и экология», на ней впервые в острой форме поставлен вопрос об угрозе диоксинов.
4) В 1990 году для решения диоксиновых проблем создается специальная комиссия.
5) 1995 году правительство РФ приняло ФЦП «Защита окружающей природной среды и населения от диоксинов и диокиноподобных токсикантов».
Я представляю научный коллектив, который участвует в решение проблем защиты от диоксинов. Факты для этого мы собирали более 20 лет, работая в Тропическом центре.
Действия армии США по разрушению диоксиносодержащим гербицидом под названием «Оранжевый агент» (ОА) природы Вьетнама можно рассматривать в различных аспектах:
1) как экоцид, который не получил должной юридической оценки;
2) как трагедию миллионов жителей Вьетнама;
3) как военную операцию, имеющую определённое оперативное значение;
4) но есть еще один аспект — широкомасштабный натурный эксперимент по уничтожению тропических экосистем химическими средствами ведения войны.
Этот эксперимент получил название «Рука фермера». В период 1962—1971 годов над различными регионами Вьетнама, а это 2,2 млн га, было распылено свыше 90 тыс. тонн гербицидных препаратов, содержавших, по различным расчетам, от 366 до 700 кг ТХДД. Технология применения ОА была изощренная. Она предусматривала уничтожение растительности ОА, выжигание высохшей травы напалмом, выкорчевывание того, что осталось, огромными тракторами, которые имели название «Римский плуг». На пострадавших от ОА территориях возникли пустоши, которые, как считают специалисты, никогда не восстановятся.
Рис. 10. Масштабы и последствия химической войны во Вьетнаме
География наших работ охватывает весь Вьетнам. Но есть три региона, на которых мы работали постоянно в течении почти 20 лет: на юге Вьетнама — это провинция Биньзыонг, недалеко от г. Хошимин; на севере — провинция Куангчи, на границе севера и юга в Центральном Вьетнаме — плато Тэйнгуен.
Рис. 11. Вьетнам — территория экоцида и модель для разработки проблем экологической безопасности
Плотности применения ОА армией США отражали данные картографии (см. рис. 11). Содержание диоксинов определяли методом хромато-масс-спектрометрии высокого разрешения. Обследовано более 100 тыс. человек из военного и послевоенных поколений.
Для того чтобы расшифровать механизмы попадания диоксинов в организм, мы изучали судьбу этих веществ в окружающей среде. Вот фрагмент эксперимента. Объектом стали диоксины, загрязняющие реку Кай, которая впадает в залив Нячанг. Недалеко от истоков этой реки армией США применялся ОА. Диоксины, попав на поверхность почв, проникли до водоносного слоя, мигрировали в русло реки и током воды были вынесены в залив.
Рис. 12. Миграция диоксинов из почвы в реки и море
Справа вверху на рис. 12 приведена фотография дна в заливе Нячанг, сделанная в 1988 году, а ниже — в 2000 году, когда появились диоксины.
Из среды диоксины проникли в ткани людей и животных. Самый высокий уровень накопления в организме зарегистрирован относительно ТХДД. Напомню, что это самое токсичное вещество среди известных антропогенных загрязнителей среды, обладающее мощной канцерогенной активностью.
Рис. 13. Содержание диоксинов в объектах среды и тканях человека
Вещества, загрязнившие организмы, стали передаваться через плаценту и вместе с грудным молоком в организм потомства, когда его чувствительность к любым стрессовым факторам очень высока.
Появление в тканях ТХДД, который является полным трансвидовым, транслинейным и трансполовым канцерогеном, потребовало изучения и оценки его канцерогенной активности. Маркером этой активности выбраны эффекты, отражающие механизмы взаимодействия молекул диоксинов с рецептором. Тестами, которые позволяют регистрировать эти взаимодействия, выявлены эффекты, способствующие запуску механизмов канцерогенеза.
Рис. 14. Канцерогенные эффекты ТХДД
Связанные с этими начальными токсическими эффектами изменения на клеточном уровне носили устойчивый, системный характер. Они проявились в:
- утрате стабильности генетического и ядерного материала;
- изменении скорости смены клеточных поколений;
- дисбалансе процессов пролиферации и элиминации клеток.
Аналогичные результаты получены группой профессора Юлии Анатольевны Ревазовой для эпителиальных клеток рабочих завода «Химпром» и жителей г. Чапаевск (рис. 15).
Рис. 15. Клеточная патология у жителей загрязнённых диоксинами территорий Вьетнама и рабочих завода «Химпром» в г. Чапаевск Самарской области
Неканцерогенные эффекты отражает введенное нами понятие диоксиновая патология (ДП) — это совокупность патологических состояний и процессов от достаточно специфических проявлений в виде поражений кожных покровов, неходжкинской лимфомы, саркомы мягких тканей и др. до широкого спектра заболеваний с достоверно установленной причинной связью с острым или хроническим воздействием диоксинов. Люди с проявлением ДП теряют от 1 года до 1,5 лет благополучной жизни на каждые 10 лет, прожитых на загрязненных территориях.
Рис. 16. Неканцерогенные проявления диоксиновой патологии
К необратимым потерям от ДП мы относим нарушения детородной функции, в том числе задержку полового созревания, рост уровня бесплодия и выкидышей.
Рис. 17. Нарушение репродуктивной функции при диоксиновой патологии
Вовлеченными в процесс негативного влияния диоксинов оказались дети из первого и второго послевоенных поколений. Воздействие диоксинов в период эмбрионального развития и грудного вскармливания проявилось у них сниженным уровнем здоровья, повышенной восприимчивостью к инфекциям, эффектами нарушений развития.
Рис. 18. Нарушения эмбрионального развития у вьетнамских детей в условиях хронического воздействия диоксинов
Выявлен достаточно обширный перечень дополнительных рисков, в том числе влияние диоксинов на:
- активность чувствительных к ним вирусов;
- течение инфекционных и воспалительных процессов;
- вероятность появления новых качеств в нисходящих поколениях населения.
Рис. 19. Вирусы, активирующиеся диоксинами
Наличие в вирусах диоксин-чувствительных элементов выявлено совсем недавно профессором Ильей Борисовичем Цырловым. К ним он отнес вирус гриппа, иммунодефицита, папилломовирус, ряд адено‑ и онкогенных вирусов. Эффекты активации некоторых из них уже показаны.
Следующим дополнительным фактором риска стали изменения иммунитета, выявленные у жителей загрязненных диоксинами регионов Вьетнама. В наших экспериментах они проявились ростом частоты урогенитальных заболеваний у женщин, а также встречаемости туберкулеза у мужчин и женщин на загрязненных диоксинами территориях. Результаты этих исследований показаны на рис. 20.
Рис. 20. Увеличение заболеваемости урогенитальными инфекциями и туберкулезом жителей загрязненных диоксинами территорий Вьетнама — копия
Однозначных заключений относительно влияния малых доз диоксинов, загрязняющих среду, на демографические показатели еще не сделано, так как этот аспект ещё не разработан. Поэтому мы обследовали семьи, в которых все её члены (муж, жена и их дети) были рождены или более 10 лет проживали на территории экоцида.
Детей из этих семей отличали различные формы проявления диоксиновой патологии, в том числе:
- особенности эколого-генетического статуса;
- повышенный уровень встречаемости нарушений развития;
- женский гипогонадизм;
- сдвиги возраста полового созревания девочек и другие признаки.
Рис. 21. Факторы, от которых зависит воздействие диоксинового загрязнения на потомство
Таким образом, изучение особенностей отдаленных последствий длительного хронического воздействия малых доз диоксинов, загрязняющих среду, на население Вьетнама продемонстрировало:
- перераспределение этих веществ между компонентами среды;
- появление эндодиоксинов и передача их от матери детям;
- возникновение в поколениях разнообразных форм диоксиновой патологии.
Рис. 22. Итоги изучения диоксиновой патологии во Вьетнаме
Созданные во Вьетнаме компетенции мы используем в работах, которые выполняем в рамках научных программ ИПЭЭ РАН и биофака МГУ.
О существовании на территориях России неопределенного множества источников диоксинов известно давно. Самыми активными среди них являются горящие полигоны ТБО и нелегальные свалки. Высокие уровни содержания диоксинов в грудном молоке свидетельствуют о том, что в загрязненной этими веществами среде возникли условия, которые благоприятны для поступления этих веществ в организм человека.
Рис. 23. Слева — содержание диоксинов в грудном молоке по странам мира (Россия на 10 месте); справа — распределение выбросов диоксинов между основными источниками в РФ
Источики:
- Van den Berg et al. WHO/UNEP global surveys of PCDDs, PCDFs, PCBs and DDTs in human milk and benefit-risk evaluation of breastfeeding // Arch. Toxicol. 2017 Jan; 91(1): 83−96.
- Розанов В. Н., Трегер Ю. А. Оценка выбросов диоксинов основных источников в РФ // Экология и промышленность России, № 2, 2011, С. 32−35.
По уровню загрязнения почв диоксинами Москва исключением не стала. Возможность поступления этих веществ в организм человека в опасных для его здоровья количествах обоснованно исключать нельзя. Оценить уровень привнесённых этими веществами опасностей по санитарно-гигиеническим нормативам крайне сложно, так как для диоксинов эти нормативы носят условный характер. Обобщение мирового опыта показало, что наилучшие условия для этого предоставляют методы биомониторинга вероятной экспозиции.
Рис. 24. Уровни загрязнения диоксинами территории Москвы
Выбор для наших исследований территории вокруг свалки «Саларьево» не был случайным. Считается, что на территориях России свалки являются самым мощным источником диоксинов. К локальному обстоятельству можно отнести данные о высоких уровнях их содержания в почвах на территории санитарной зоны, которые были получены ранее лабораторией аналитической экотоксикологии ИПЭЭ имени А. Н. Северцова РАН, которой руководит доктор химических наук Ефим Соломонович Бродский.
Рис. 25. Космический снимок района Москвы вокруг полигона ТБО «Саларьево»
Эти данные позволяли нам предположить, что массоперенос диоксинов током воздуха и воды будет способствовать загрязнению близлежащих селитебных зон — деревни Картмазово и поселения Московский, а длительное отсутствие мер по снижению уровня производимых свалкой выбросов и сбросов — появлению очагов и зон экологического неблагополучия.
Химический анализ почв и тканей различных видов животных на содержание в них диоксинов выявил три очень важных факта:
1) присутствие в почвах низкотоксичных форм, а в тканях животных высокотоксичных, в первую очередь ТХДД;
2) передачу накопленных в организме матери диоксинов потомству в период его эмбрионального развития и грудного вскармливания с эффектом сверкумуляции;
3) и, что очень важно, уровни содержания диоксинов в тканях животных оказались достоверно выше тех, которые мы регистрировали во Вьетнаме.
Рис. 26. Токсические эффекты диоксинов у индивидуумов
Дополнительными факторами риска могли стать:
- увеличение токсичности за счет воздействия множества иных загрязнителей среды;
- присущая этим веществам способность вызывать так называемые парадоксальные токсические эффекты. Они отражают дозозависимые отношения, при которых уменьшение уровней (например, ниже условного ПДК) приводит не к снижению, а к достоверному повышению токсичности. Недалекие прошлые сведения о таких эффектах вызывали недоверие, в настоящее время механизмы их формирования активно исследуются.
Рис. 27. Парадоксальные токсические эффекты — увеличение токсичности при концентрациях ниже условного ПДК
Уровни загрязнения организмов животных выше тех, которые мы регистрировали во Вьетнаме, показывают возможность появления в ближайшей перспективе очагов и зон экологического неблагополучия. Специальное внимание уделено начальной оценке канцерогенного риска. В качестве критерия приемлемого канцерогенного риска в России установлено значение, которое соответствует одному дополнительному случаю рака на 1 млн экспонированных лиц. Ожидаемые уровни риска в нашем случае находились на уровне, который приемлем для профессиональных групп населения, но неприемлем для населения в целом.
Рис. 28. Оценка канцерогенного риска для дер. Картмазово — 2,4 дополнительных случая рака на 100 человек
У нас нет возможностей принимать действенные практические меры относительно оздоровления среды обитания населения дер. Картмазово и поселения Московский. Между тем мы можем быть полезны своими научно обоснованными рекомендациями, в том числе относительно работ по приоритетному проекту «Чистая страна» национального проекта «Экология».
Например, для разработки мероприятий, направленных на:
1) картирование территорий за пределами санитарных зон свалок по показателям, учитывающим эффект от воздействия малых доз диоксинов, загрязняющих среду. Такие карты позволят обоснованно принимать управленческие решения и в конечном счете предупреждать возникновение новых экологических проблем с тяжелыми экономическими последствиями;
2) создание доступного практике метода биомониторинга для оценки экспозиции организма выбросами диоксинов, производимых заводами по термической утилизации отходов. Выполненные коллегами расчеты показали, что обсуждаемая для таких заводов величина выбросов диоксинов (0,36 г в год) недопустимо высока, так как через 15 лет содержание этих веществ в почве превысит даже существующие в России ОДК (5 нг/кг).
Поэтому мы считаем, что представленные в докладе факты и наблюдения, доказывающие опасность загрязняющих среду малых доз диоксинов, являются твердым методическим основанием в пользу принятия решительных мер относительно обеспечения экологической безопасности в окрестностях источников этих веществ и в первую очередь свалок и заводов по утилизации отходов.