«Здоров’я» міської екосистеми

Як відомо, інтегральний показник якості довколишнього середовища — стан здоров’я населення. Серед екологічних факторів, від яких залежить цей показник, крім природ­них (сонячна активність, клімат; геохімічний склад ґрунту та води) та соціальних (рівень і якість праці та відпочин­ку, спосіб життя, психоемоційний стан, шкідливі звички), все частіше називають антропогенний, особливо урбоген- ний фактор — зміна структури та функціонування міських біогеоценозів (екосистем), перетворення міст на «паразита біосфери» (Ю.

Здоров’я міської екосистеми та її повноправного члена — людини — залежить від стану трьох основних підсистем: власне природної (біогеоценотичний покрив із його рослин­ністю та тваринним світом, включаючи людину), соціальної (суспільні стосунки, спосіб життя, культура тощо), технічної (створене людиною техногенне середовище: будівлі, споруди, мощення, машини, механізми). «Здоровою» можна вважати таку міську соц-екосистему, яка найбільше відповідає біологіч­ним потребам людської популяції.

Популяцію людей можна було б віднести до поліцено- тичної, тобто такої, яка переміщується від одного біогеоце­нозу до іншого, з однієї екосистеми до іншої, з одних умов середовища до інших. Дійсно, мешканець міста протягом доби, сезону чи року безліч разів змінює умови існування свого організму, виявляючи велику здатність до адаптацій. У межах популяції людина підтримує певний рівень чисель­ності та щільності народжуваності й смертності. За участю соціального регулятора забезпечується певний рівень вікової та статевої структур.

Міському екологу, який займається демографією попу­ляції людини, так само, як і екологу, що вивчає, наприклад, демографію оленя чи куріпки, необхідно виконати головне завдання: описати, витлумачити й зрозуміти закономірності поширення та динаміки чисельності міського населення.

Λ_n =A_t + B - D + C - E, де A_n — кількість особин, які заселяють місто у даний час (скажімо, на 1 січня поточного року), A_t — кількість особин, які перебували там раніше (наприклад, станом на 1 січня ми­нулого року), В — кількість особин, які народилися протягом минулого року, D — кількість загиблих особин за минулий рік, С — кількість особин, які іммігрували за минулий рік, Е — кількість особин, які еммігрували за минулий рік.

Для міського еколога важливо з’ясувати причини, які впливають на величину Nn. Ці причини можуть бути як соціального (рівень і спосіб життя, професійні мотиви роз­селення тощо), так і біологічного (наприклад, вікова та статева структури) характеру. Виділяють три типи вікових пірамід: а) із широкою основою та відповідно високим від­сотком молодого населення (наприклад, міста енергети­ків); б) середній тип із помірним відсотком молоді; в) із вузькою основою та чисельною перевагою старшого по­коління над молодим.

Міські популяції у багатьох країнах починають свій відлік від 2,5 тис. чол., в окремих країнах цей показник значно біль­ший (у межах 10—15 тис.). Рівень урбанізації часто оцінюють відсотковим складом міського населення. При цьому врахо­вують два аспекти: натуральний приріст міської популяції (перевага народжуваності над смертністю) та ріст за рахунок імміграції, в основному сільського населення.

Для розуміння проблем урбанізації та росту міст на на­шій планеті, що надзвичайно швидко урбанізується, необ­хідно враховувати специфіку традицій націй і народностей. У 1900—1993 рр. населення в містах збільшилося у відсотко­вому виразі з 14 до 45 % (73 % — у промислово розвинених і 34 % — у слаборозвинених країнах). Передбачається, що у 2025 р. кількість міського населення планети досягне 61 %. Великі міста ростуть, як гриби після дощу. Сьогодні один із десяти мешканців планети живе у місті з населенням 1 млн і більше (табл.

Таблиця 11.7.

Ріст міських популяцій (млн) у мегаполісах

Ріст міських популяцій притаманний і Україні: якщо у 1984 р. кількість міського населення становила 32,5 млн чол. (64,1 %), то у 1993 р. — 35,5 млн (68,0 %). До речі, сьо­годні демографічну долю міських популяцій України визначають такі фактори, як смертність та еміграція.

У великих містах України, які інтенсивно розвивалися в основному за рахунок екстенсивного розвитку виробниц­тва та росту міського населення, відбувається диференціа­ція популяцій. Наприклад, у Києві на Подолі живе «стара» популяція, яка веде свій родовід із давніх часів, а в Дарни­ці — «молода», яка в основному сформувалася у повоєнний період.

У Львові в межах старої забудови (Підзамче, Галицьке та Краківське передмістя, центр, «місто за мурами», При­вокзальна) упродовж останніх століть склалася «стара» по­пуляція з особливим способом життя, про який складено чимало оповідок і пісень. Із 1960-х років почали формуватися «молоді» популяції в нових житлових районах за рахунок ім­міграції ззовні. Наприклад, у 1959 р.

Ріст міського населення — процес об’єктивний, який зупинити неможливо. Водночас зростає конфлікт між лю­диною соціальною та людиною біологічною. Створене люди­ною квазіприродне міське середовище стає для неї не лише незручним, дискомфортним, але й небезпечним для життя. Загалом небезпеку для людського організму несе в собі за­бруднення середовища, яке в санітарно-гігієнічному аспекті можна розділити на чотири групи: хімічне, фізичне, біоло­гічне та радіаційне.

До хімічного забруднення належать: забруднення прісної води промисловими стічними водами, пестицидами, нафто­вими продуктами, компонентами мийних засобів; забруднен­ня повітря шкідливими викидами індустріальних і комуналь­но-побутових підприємств, вихлопними газами транспортних засобів.

Фізичне забруднення — шумове, теплове, запилення атмо­сфери твердими частками, замулювання водойм.

Біологічне забруднення спричиняється викидами у довкіл­ля речовин переважно органічного походження, які сприя­ють поширенню збудників гострих інфекційних і хронічних захворювань, а також шкідливих для людини комах. Сюди також належить забруднення міського середовища хворобо­творними мікроорганізмами.

Радіаційне забруднення — забруднення речовинами, до складу яких входять нестійкі атоми ізотопів, що зазнають радіоактивного розпаду.

Сьогодні все частіше рівень забруднення довкілля пов’я­зують із рівнем захворюваності населення, розглядають це явище з позицій екології людини. Встановлено, по-перше, що захворювання, які виникли внаслідок контакту людини із забруднювачем, переважно проявляються в осіб, ослаблених тяжкою працею та недоїданням.

По-друге, екологічно шкідливі речовини, ослаблюючи фізіо­логічні функції органів, знижують опірність організму до па­разитів, що перешкоджають фіксації першопричини захворю­вання, а інколи призводять до смерті. Слід відзначити, що до дії атмосферних і водних забруднювачів найчутливіші люди старшого віку та діти, а також люди, що страждають на хронічні захворювання органів дихання та серцево-судинної системи, на так звані професійні захворювання та курці.

Забруднювачі повітря взагалі становлять дуже малу частку всієї маси атмосфери. Однак в окремих місцях їхня концен­трація досягає надзвичайно високих рівнів. При цьому не можна забувати, що окремі токсичні речовини, потрапляючи до атмосфери навіть у незначних дозах, шкідливі для здоров’я.

Шляхів проникнення забруднюючих речовин в організм людини чимало, але головний із них — дихальна система. Наприклад, діоксид Сульфуру разом із адсорбованими твер­дими частками проникає в нижні відділи легень. Особливо шкідливий цей забруднювач для людей похилого віку. Навіть низькі концентрації SO₂ за тривалого впливу на організм загострюють перебіг серцево-судинних захворювань, знижу­ючи працездатність і, можливо, скорочуючи тривалість жит­тя. Значно вищі концентрації в атмосфері окисів Сульфуру сприяють виникненню гострих респіраторних захворювань, інколи з летальним кінцем.

Шкідливим для організму людини є окис Карбону, який, потрапляючи в кров через легені, знижує її здатність до пе­ренесення кисню, ослаблює функцію центральної нервової системи. Зазнавши впливу чадного газу, людина відчуває го­ловний біль, запаморочення та швидку втому. Більші дози СО призводять до прискореного серцебиття, нудоти, блювання, утруднення дихання. Чадний газ, реагуючи з гемоглобіном, утворює так званий карбоксигемоглобін. За американськими даними, збільшення карбоксигемоглобіну у крові до 2—5 % веде до функціональних порушень нервової системи та підви­щення смертності, особливо від інфаркту міокарда.

Токсичність окислів Нітрогену як компонентів фото­хімічних смогів, які утворюються внаслідок взаємодії цього шкідливого газу із завислими у повітрі твердими та рідкими частками, відома.

Великої шкоди людському здоров’ю завдають завислі в повітрі частки пилу. Наприклад, азбестовий пил і сажа — причина злоякісних утворень. Небезпечні для здоров’я також вуглеводневі сполуки (метан, етилен, ацетилен, бенз(а)пірен), які часто є компонентами смогів. Озон (О₃) та інші окислю­вачі утруднюють дихання, подразнюють слизову оболонку носа та горла, призводять до нежиті, кашлю та швидкої вто­ми, часто спричиняють бронхіальну астму.

Як і рослини, тварини та мікроорганізми, про що вже йшлося вище, людина є об’єктом ушкоджень токсичними важкими металами, особливо Гідраргумом, Плюмбумом і Кадмієм. Медики останніми роками звертають увагу на за­хворювання, спричинені пестицидами.

За даними спостережень і розрахунків (Кулинич, 1996), в атмосферному повітрі 77 міст України в 1993—1994 рр. зафіксовано понад 100 назв інгредієнтів із концентрація­ми, які перевищували існуючі норми (ГДК). Розрахований комплексний індекс промислового забруднення атмосфери за основними градієнтами у 1993—1994 рр. Коливання від 3—10 одиниць у західних областях і на крайньому півдні України, до 22—58 на решті території (максимум — 80,6 оди­ниць у м. Донецьк) при допустимому 20,5. При цьому майже повсюдно зафіксована наднормативна присутність високоак­тивних забруднювачів (переважно органічного походження та важких металів).

Маса викидів коливається у широких межах і становить: у містах Південно-Західного економічного району — 19— 285 тис. т/га, Донецько-Придніпровського — 1—853 тис. т/га. Найбільша маса викидів (35—50 %) припадає на окис Кар­бону, 15—30 % становлять окисли Нітрогену, 15—20 % — за­вислі частки, 10—15 % — окисли Сульфуру. Підприємства, які викидають свої відходи навіть при забезпеченні 5—18 % очистки, суттєво впливають на стан атмосферного повітря, де забруднення може у 150 разів і більше перевищувати гра­нично допустимі вмісти шкідливих речовин.

Забруднене міське повітря проникає всередину при­міщень, коефіцієнт кореляції між рівнем зовнішнього та внутрішнього забруднень повітря досить високий (40—80 %). Наприклад, для порівняно чистого повітря концентрація CO₂ всередині приміщення становить близько 80 % її наявності у зовнішньому повітрі.

За даними Г. Е. Ландсберга, у літній період несприятли­вий вплив на здоров’я може виявляти також острів тепла. Найсуттєвішими за впливом параметрами міського довкіл­ля є температура та вологість повітря, радіаційні умови та швидкість вітру. Безумовно, мають значення й індивідуальні особливості людського організму, зокрема інтенсивність про­цесів метаболізму, здатність до потовиділення, маса тіла та вік. У період із високими температурами повітря смертність у містах значно перевищує статистично очікуваний рівень. За даними служб охорони здоров’я Нью-Йорка та Сент-Луїса, улітку 1966 р., коли спека не спадала декілька тижнів, у міс­тах різко зросла смертність населення. Високі температури повітря разом із його забрудненням створюють дискомфортні умови, які викликають у населення дратівливість, агресив­ність, схильність до конфліктів. У Нью-Йорку теплова хви­ля 1966 р. спричинила збільшення смертності. На першому місці були вбивства, смертність із цієї причини зросла на 138,5 % порівняно із середнім очікуваним рівнем (Ландсберг, 1983).

Значної шкоди здоров’ю людини завдають шумові забруд­нення. «Міста Америки, — повідомлялося в заяві Агентства з охорони навколишнього середовища США (1973), — стали такими гамірними, що люди, які живуть у густонаселених районах, чують набагато гірше, ніж їм видається, багато з них страждають на часткову втрату слуху».

Звуковий рівень 60 дБ звичайно розглядають як нижній поріг звукового подразнення. Звук, сила якого перевищує 90 дБ, потенційно небезпечний для слуху та здоров’я. Він створюється тиском, що в 1 млрд разів перевищує нижній рівень чутності. Об’єктивно доведено, що в районі житлової забудови за умови забезпечення здоров’я населення доцільно встановити рівень шуму 55 дБ. Виявлено високий ступінь до­стовірності зв’язку між зашумленістю міст і захворюваністю населення, особливо неврозами. Як відомо, шум негативно впливає на хворих гіпертонією, а також на окремі фізіоло­гічні функції організму.

Слід брати до уваги, що значущість тих чи інших джерел забруднення, які призводять до екологічних патологій людини, неоднакова у різних населених пунктах і залежить від рівня науково-технічного прогресу, стратегії взаємодії техніки та природи, благоустрою населених пунктів і багатьох інших фак­торів.

Типовий приклад екологічних патологій людини — зло­якісні новоутворення. Щорічно на Землі реєструється близь­ко 6 млн випадків раку, і ця цифра постійно збільшується. В таблиці 11.8 наведено канцерогенні сполуки, побутові звички та виробничі процеси, стосовно яких є переконливі докази їх причинної ролі у виникненні пухлин у людини, — «безумовні канцерогени» та органи-мішені.

Таблиця 11.8. Канцерогенні сполуки, побутові звички та виробничі процеси, які зумовлюють ракові пухлини

Для оцінки рівня забруднення атмосферного повітря ме­талами використовують метод геохімічного картування тери­торії міста, який дає змогу оцінити структуру забруднення повітряного простору міста, виявити залежність між тери­торіальною геохімічною структурою та показниками здоров’я населення і на цій підставі встановити можливі зміни стану здоров’я дорослого та особливо дитячого населення, харак­терні для міст чи окремих їх районів. Метод базується на принципі геохімічного картування розподілу важких металів і деяких інших інгредієнтів у ґрунті й сніговому покриві — природних середовищах, які концентрують забруднення. Це дає змогу швидко й досить точно виявити просторову структуру стану середовища та встановити джерело його за­бруднення. Практична можливість такого підходу базується на дослідженні кореляційних зв’язків в оточуючому середо­вищі між розподілом забруднюючих речовин в атмосферному повітрі й у депонувальних середовищах (ґрунті та сніговому покриві).

Узагальнена оцінка (Ревич, Саєт, 1990) рівня забрудне­ності ґрунтів, за даними сумарного показника забруднення, свідчить, що він найвищий навколо підприємств кольорової металургії (до 450 разів перевищує фоновий). Менша ін­тенсивність забруднення спостерігається поблизу машино­будівних і хімічних підприємств. Незважаючи на широкий спектр хімічних елементів у зонах забруднення, спостері­гається загальна асоціація елементів в ареалах: Плюмбум, Цинк, Станум, Купрум, Молібден, Нікель, Кобальт, Хром, Гідраргум, Аргентум. Отже, сучасне виробництво, незалежно від його типів, супроводжується комплексними поліелемент- ними аномаліями випадів.

Наступний важливий висновок такий: механізм формуван­ня аномальних ареалів пов’язаний із закономірністю поширен­ня викидів в атмосферу. Виявлено, що експоненційне змен­шення концентрацій забруднювачів в атмосфері, віддалення від джерел ведуть до формування ареалів, де вміст хімічних елементів у десятки й сотні разів перевищує фоновий. Од­нак приурочені до джерел викидів, вони, як правило, в 1,5— 3,0 рази більші, ніж площа офіційно фіксованої промислової зони. Все це зумовлює надмірне забруднення промислових майданчиків, а в містах старої традиційної забудови — ви­сокий ступінь забруднення сусідніх житлових масивів або сільськогосподарських угідь. І нарешті, у містах, насичених різноманітним виробництвом, периферійні частини ареалів зли­ваються, утворюючи значні за площею (до 100—150 км2) вогни­ща забруднення невеликої або середньої інтенсивності з мозаїчно розсіяними центрами високих концентрацій.

Техногенне навантаження в містах різного типу, за дани­ми авторів (Ревич, Саєт, 1990; Зербіно, 1997), зумовлює від­мінності стану здоров’я міських мешканців, особливо дітей. Для оцінки цих змін вивчають спектр біологічних відпові­дей організму дитини на вплив забруднювачів, починаючи з накопичення їх у біосубстратах (волосся, кров, сечовина, слина, нігті тощо), виявлення фізіологічних, імунологічних та інших порушень і, як наслідок, збільшення рівня захво­рюваності.

Гігієнічним критерієм вмісту токсичного елемента в біо- субстраті, тобто біологічно допустимим рівнем, є зареєстро­вані певні функціональні зміни, пов’язані з його впливом. Затверджені як державні, такі рівні дають змогу виділити групи підвищеного ризику, оцінити ефективність заходів, спрямованих на зменшення забруднення природного се­редовища. Наприклад, найширший спектр накопичення елементів у волоссі робітників (табл. 11.9) відзначений на металургійних підприємствах, на заводах, які випускають мі­неральні добрива та мінеральні фарби для керамічних вироб­ництв. Концентрація таких токсичних елементів, як Кадмій, Плюмбум, Арсен, дуже висока (перевищує фонові величини не тільки в десятки, а й у сотні разів). Відзначається при­сутність в організмі робітників елементів, які вважаються домішками до основної сировини і не беруться до уваги при контролі. Особливо наочно бачимо це на прикладі робітни­ків, зайнятих на виробництві мінеральних добрив, у волоссі яких встановлено вміст елементів рідкоземельної групи, що містяться у сировині — апатитах.

Таблиця 11.9.

Асоціація хімічних елементів у волоссі робітників різних виробництв (Ревич, Саєт, 1990)

У дітей, які перебувають у зоні викидів указаних вироб­ництв, хімічних елементів виявлено менше, ніж у робітни­ків, але їх вміст перевищує фонові значення в десятки разів (табл. 11.10) для дитячого населення. По мірі віддалення місця проживання дитини від джерел забруднення відбува­ються зменшення біоконцентрації токсичних елементів, але фоновий рівень досягається переважно на відстані 3—4 км. Цікаве накопичення забруднювачів у дітей, які проживають у центральній частині міста з інтенсивним рухом автотранс­порту. Це такі характерні елементи, як Плюмбум, Бром, що надходять у повітря внаслідок спалення етилованого бензину. Як зауважують Б. А. Ревич, Ю. Є. Саєт (1990), це підтверд­жує важливу індикаційну роль біотестів, оскільки дає змогу диференціювати вплив промислових і транспортних викидів Плюмбуму. Вивчення кількісних зв’язків елементів у волоссі обстеженого населення свідчить, що при концентрації ток­сичних елементів відбувається порушення мікроелементного балансу за рахунок зменшення вмісту есенціальних елемен­тів, передусім Цинку, який відіграє важливу роль у підтри­манні імунного стану організму.

Таблиця 11.10. Асоціація хімічних елементів у волоссі дітей, які проживають у зоні техногенних геохімічних аномалій (Ревич, Саєт, 1990)

Примітка: Kc — коефіцієнт концентрації стосовно основних фонових значень.

Інтенсивне біоконцентрування токсичних елементів, крім Плюмбуму, має локальний характер. Плюмбум широко вико­ристовувався у промисловості як додаток до пального, тому дослідження його накопичення та негативного впливу на організм людини дуже поширені у багатьох країнах світу. З урахуванням паралельного вивчення вмісту Плюмбуму у крові дітей і коефіцієнта інтелекту (І < 3) запропоновано норматив — 12 мкг/100 мл крові, що майже вдвічі менший, ніж для дорослого населення. Для виробничого контингенту допустимий вміст Плюмбуму становить 70 мкг/г.

Характерно, що забруднення атмосферного повітря авто­транспортом веде до інтенсивнішого надходження Плюмбуму до організму мешканців міст, ніж унаслідок викидів маши­нобудівних виробництв. Навіть у містах із досить добрим провітрюванням середній вміст Плюмбуму у волоссі дітей в 1,5 раза вищий, ніж у зоні впливу машинобудівного ви­робництва. Несприятливі умови створюються також у міс­тах із гірсько-долинним ландшафтом, оскільки забруднені маси повітря практично не виносяться за межі амфітеатрів і формують інтенсивні геохімічні аномалії, займаючи знач­ну частину міської території. Найвищий рівень забруднення фіксується в долинах невеликих річок, куди стікаються маси забрудненого повітря.

Кількісна залежність змін показників стану здоров’я дітей і геохімічних показників покладена в основу шкали небезпе­ки забруднення атмосферного повітря за рівнем забруднення ґрунтів металами, яка включає чотири умовних рівні (Ревич, Саєт, 1990):

• допустимий (2с ґрунту до 16) — фоновий рівень, який характеризується найнижчою захворюваністю дітей і міні­мальними функціональними морфологічними змінами;

• помірно небезпечний (2с — 16—32) — у дітей, що про­живають на цих територіях, можливі відхилення показників фізичного розвитку та рівня кількості лейкоцитів у крові на 10—30 %, збільшення сумарної захворюваності на 10—20 %, захворювань органів дихання — на 10—50 %;

• небезпечний (2с — 32—128) — функціональне морфо­логічне відхилення збільшується на 30—100 %, сумарна за­хворюваність — на 20—60 %, захворювання органів дихан­ня — на 50—100 %; за такого рівня забруднення можливі деякі порушення дітородної функції;

• надзвичайно небезпечний рівень (2с — понад 128) — порів­няно з «найнестійкішими регіонами» часто функціонально- морфологічні відхилення та сумарна захворюваність дітей зростають удвічі; захворюваність органів дихання — утричі; частіші патології вагітності та пологів.

Таблиця 11.11.

Типові структури забруднення території міст різного типу

Таблиця 11.12.

Зміни показників здоров’я населення у містах різного типу (Ревич, Саєт, 1990)

За допомогою оціночної шкали можна визначити типові варіації зміни здоров’я дітей у містах різного типу та інтен­сивності забруднення (табл. 11.11). Дані таблиці 11.12 дають змогу використати оціночну шкалу і виявити зміни показ­ників здоров’я населення для міст різного типу.

11.8.