Г.С. АБДРАСИЛ, Ш.Ш. САДЫКОВ, К.К. ШУПШИБАЕВ*

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 климатогеографических 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-ЕсикАтырау).
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).
Материалы и методы исследований
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/.
Результаты и обсуждение полученных данных
Общая характеристика проб представлена 13 химическими элементами (табл. 1).
Таблица 1. Содержание химических элементов в пробах снега (мг/л х 10-2)
№
1
2
3
4
1
2
3
4
Pb
0,4
0,68
1,39
2.52
Ti
12,7
20,3
18,0
32,2
Cu
0,3
0,58
1,10
3,64
Sn
0,023
0,044
0,073
0,21
Содержание элементов, мг/л
Zn
Ni
Co
Cr
1,5
0,18
0,028
0,12
1,54
0,44
0,049
0,191
3,7
0,53
0,058
0,197
6,02
0,70
0,168
0,41
Mo
Mg
Ca
Fe
0,0047
94,0
1240
210
0,0145 102,0
1102
2610
0,0088
1168
1460
2701
0,014
2110
3500
6300
V
0,24
0,55
0,61
0,91
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
Предгорная
"чистая"
Предгорная
"загрязненная"
Степная
Аридная
Аэробиоаллергены
пыльца
Споры
Всего
11,0±2,7
15,3±0,2
26,3±1,2
2,0±0,6
17,3±0,9
19,3±2,9
2,7±0,2
17,0±1,0
15,0±2,0
13,3±1,2
17,7±1,6
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
Январь
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
Pb
180
140
150
160
125
150
110
120
160
150
145
300
Cu
160
180
120
130
120
140
110
110
130
160
200
120
Содержание элементов, мг/кг
Zn
Ni
Co
Cr
V
Ti
700
28
6
47
33 2000
650
21
5
50
34 2000
310
30
5
20
30 1800
400
32
5
50
20 2000
1150 29
5
80
40 1700
1500 29
6
47
25 2500
220
28
5
24
35 2000
300
30
5
40
30 2000
400
32
5
50
20 2000
350
31
5
40
30 2000
235
31
5
25
36 2000
930
29
6
42
33 1800
Sn
9
9
8
7
10
6
8
7
7
8
10
7
Mo
<1
<1
<1
<1
2,5
<1
1
1
<1
<1
1,5
<1
В таблице 4 даны метрологические характеристики результатов определения тяжелых
металлов. Данные указывают на достоверность результатов, полученных атомноэмиссионным методом.
Таблица 4. Метрологические характеристики результатов определения тяжелых металлов
Относительное среднеОпределяемый
квадратическое отклонение
элемент
допустимое фактическое
Свинец
30
14,57
Медь
25
13,92
Цинк
14
11,67
Никель
30
9,62
Кобальт
30
17,85
Хром
28
24,68
Ванадий
30
19,02
Титан
18
16,5
Олово
30
16,03
Молибден
30
26,33
Марганец
9,5
2,48
Железо
10
9,2
Значение критерия
Стьюдента
допустимое фактическое
2,45
1,76
2,57
0,62
2,57
2,06
2,52
0,046
3,18
0,029
2,13
0,4
2,78
0,26
3,18
0,54
2,57
0,14
2,78
0,02
3,18
0,06
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
Декабрь
Январь
Аэроаллергены
пыльца
споры
3,7 ± 0,2
16,0 ± 2,7
5,2 ± 0,3
21,7 ± 1,2
Всего
19,7 ± 4,2
21,7 ± 1,2
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
6,0 ± 0,7
1,3 ± 0,2
24,3 ± 0,9
19,3 ± 2,9
15,3 ± 1,6
13,3 ± 1,6
12,5 ± 1,1
8,6 ± 0,2
8,4 ± 0,5
8,3 ± 1,6
17,3 ± 1,6
9,3 ± 0,2
15,7 ± 1,6
19,0 ± 1,7
16,6 ± 0,9
23,7 ± 1,6
21,2 ± 1,3
18,3 ± 1,6
18,0 ± 1,0
16,7 ± 1,6
23,3 ± 0,9
10,7 ± 0,2
40,0 ± 7,0
38,3 ± 6,2
31,7 ± 1,6
37,0 ± 4,7
33,7 ± 2,1
27,0 ± 0,6
26,4 ± 1,1
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 climatogeographic 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.