Кострюкова Наталья Константиновна. Системный анализ биопатогенного влияния геомагнитных аномалий локальных разломов земной коры на сердечно-сосудистую заболеваемость городского населения северной урбанизированной экосистемы

Короткий опис

Кострюкова Наталья Константиновна. Системный анализ биопатогенного влияния геомагнитных аномалий локальных разломов земной коры на сердечно-сосудистую заболеваемость городского населения северной урбанизированной экосистемы : диссертация ... кандидата биологических наук : 05.13.01 / Кострюкова Наталья Константиновна; [Место защиты: Сургут. гос. ун-т].- Сургут, 2009.- 120 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-3/612

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
На правах рукописи
04200954203 ОІиОСУ
КОСТРЮКОВА Наталья Константиновна
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ БИОПАТОГЕННОГО ВЛИЯНИЯ ГЕОМАГНИТНЫХ АНОМАЛИЙ
ЛОКАЛЬНЫХ РАЗЛОМОВ ЗЕМНОЙ КОРЫ НА СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТУЮ ЗАБОЛЕВАЕМОСТЬ ГОРОДСКОГО НАСЕЛЕНИЯ СЕВЕРНОЙ УРБАНИЗИРОВАННОЙ ЭКОСИСТЕМЫ
05.13.01 — Системный анализ, управление и обработка информации (биологические науки)
Диссертация
на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Научный руководитель:
доктор медицинских наук
В.А. КАРПИН
Сургут - 2009

2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1. БИОПАТОГЕННЫЕ ЭФФЕКТЫ СЛАБЫХ
МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ (Обзор литературы) 11
1.1. Общебиологические эффекты магнитных полей 11
1.2. Влияние магнитных полей малой интенсивности
на организм человека 17
1.3. Связь гелиогеомагнитных аномалий с заболеваемостью
и смертностью населения 25
1.4. Геопатогенные зоны и их негативное влияние
на здоровье населения 29
1.5. Системный анализ и моделирование
в медико-биологических науках 30
Глава 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 37
2.1. Методы исследования геологической неоднородности
земной коры на территории г. Сургута 37
2.2. Методы исследования геомагнитных аномалий и вариаций, связанных с локальными разломами земной коры 41
2.3. Методы дифференцированного изучения сердечно-сосудистой заболеваемости и смертности городского населения с учетом территориальной
неоднородности геомагнитных аномалий 44
2.4. Методы медико-биологического картографического
моделирования и статистической обработки данных 51
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 55
3.1. Анализ карты локальных разломов земной коры на
территории г. Сургута и дифференцированная оценка
территориальной неоднородности геомагнитных
аномалий в черте города 55

з
3.2. Системный анализ сравнительной динамики сердечно¬сосудистой заболеваемости и смертности городского населения, проживающего в местах локальных разломов земной коры и над сплошным массивом 61
3.3. Дифференцированный территориальный анализ влияния гелиогеомагнитных возмущений на адресную частоту сердечно-сосудистой заболеваемости городского населения, проживающего в местах локальных разломов земной коры
и над сплошным массивом 67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 75
ВЫВОДЫ 80
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 81
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 82
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 103
ОПИСАНИЕ ЭТАПОВ ВЫЯВЛЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ РАЗЛОМОВ ЗЕМ¬
НОЙ КОРЫ И ОЦЕНКИ ИХ ГЕОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА ТЕРРИТО¬
РИИ ГОРОДА СУРГУТА 104

4
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Сохранение и укрепление здоровья насе-ления Российской Федерации является одним из главных приоритетов го-сударственной политики. В свою очередь общественное здоровье суще-ственно зависит от состояния окружающей среды. В современных усло-виях оно во многом определяется реальным обеспечением прав граждан на безопасную среду обитания [Г.Г. Онищенко, 2002].
В программном документе «Экологическая доктрина Российской Федерации», принятом Правительством РФ 31.08.2002 г. [2003] обозна-чены приоритетные направления деятельности государственных органов по обеспечению экологической безопасности страны. Согласно новой Док¬трине, основными задачами в области охраны здоровья населения явля¬ются улучшение качества жизни, здоровья и увеличение продолжительно¬сти жизни населения путем снижения неблагоприятного воздействия эко¬логических факторов и улучшения экологических показателей окружаю¬щей среды. Для этого, среди прочих задач, необходимы:
• оценка и снижение экологических рисков здоровья населения;
• обеспечение экологической безопасности жилья;
• обеспечение государственного, муниципального и общественного контроля, а также совершенствование системы лицензирования, сер-тификации и паспортизации;
• совершенствование механизма и усиление роли экологической экс¬
пертизы проектов, технологий и государственных программ.
Одной их основных задач региональной политики в области эколо¬
гии является экологически обоснованное размещение хозяйственных и
жилищно-коммунальных объектов.
В этом программном документе подчеркивается, что основными за-дачами научного обеспечения в сфере защиты окружающей среды явля-

5
ются развитие научных знаний об экологических основах устойчивого раз¬вития, выявление новых экологических рисков, порождаемых как разви¬тием общества, так и природными процессами и явлениями. Для этого не¬обходимо изучение связи между заболеваниями людей и состоянием окру¬жающей среды.
В настоящее время внимание всего научного мира приковано к оцен¬ке биологического действия сверхмалых интенсивностей неблагоприятных факторов среды обитания человека, в том числе неионизирующего элек¬тромагнитного излучения. Актуальность проблемы сверхмалых воз¬действий физических факторов окружающей среды признана мировой на¬учной общественностью [Б.М. Владимирский, 1995; Ю.Г. Григорьев, 1997; В.П. Кулешова с соавт., 2001а]. Анализ накопленного материала в области магнитобиологии позволяет сделать вывод о том, что геомагнитное поле является неотъемлемым фактором обитания человека, однако оно при оп¬ределенных условиях может вызывать биологические эффекты, несущие потенциальный вред человеческому организму. Геомагнитные аномалии являются экологическим фактором риска для общественного здоровья. Проблема электромагнитной безопасности населения и биоэкосистем яв¬ляется одной из важнейших социальных государственных проблем [Б.М. Владимирский, 1995; Ю.Г. Григорьев, 1997].
Необходимо подчеркнуть, что до настоящего времени среди иссле-дователей нет общепринятого мнения о природе универсального физиче-ского агента, ответственного за гелиогеобиологические связи. На роль та-кого агента могут пока обоснованно претендовать только сверхслабые магнитные поля, однако механизм их действия на биосистемы остается до конца не раскрытым [Б.М. Владимирский, 1998].
Интенсивное освоение северных территорий страны, сопровождаю-щиеся переселением в высокие широты больших контингентов пришлого населения, поставили серьезную проблему сохранения и укрепления здо-

6
ровья людей в неадекватных климато-географических условиях северных урбанизированных территорий. Большая часть климатических, геофизиче¬ских и космических факторов северных регионов остаются негативными для здоровья человека, появившегося на планете в регионах с более благо¬приятными условиями окружающей среды [В.И. Хаснулин, 1997]. По мне¬нию О.И. Шумилова с соавт. [2003], большинство иссле-дований биологи¬ческих эффектов геомагнитных возмущений проводилось в области низких и средних широт, где влияние гелиогеофизических фак-торов в силу их физических особенностей незначительно, в то время как в области высо¬ких широт, где гелиогеомагнитные возмущения максимально выражены, что позволяет говорить о них как о существенном факторе внешней среды, таких исследований практически не проводилось.
Чрезвычайно интересными в свете изучаемой проблемы являются возможные биогенные эффекты геологических неоднородностей земной коры. Так, результаты выполненных в Санкт-Петербургском регионе комп¬лексных геоэкологических и медико-биологических исследований [Е.К. Мельников с соавт., 1994, Е.К. Мельников, 1997] показали, что состояние здоровья населения определяется не столько техногенным воздействием на окружающую среду, сколько наличием геологических неоднородностей, и, в первую очередь, активных разломов. По мнению авторов, большинство активных разломов оказывает патогенное влияние на живые организмы, что служит основанием для выделения их в качестве геопатогенных зон (ГПЗ). Однако причинно-следственные и корреляционные связи между особенностями геофизических факторов над разломами и состоянием об¬щественного здоровья практически не изучены, что и определяет акту-аль-ность проведенного исследования.
Цель исследования: провести системный анализ биопатогенного влияния геомагнитных аномалий локальных разломов земной коры на сер¬дечно-сосудистую заболеваемость населения северной урбанизированной

7
экосистемы (на примере г. Сургута) с последующей разработкой целена¬правленных профилактических мероприятий.
Задачи исследования. Для достижения намеченной цели были по-ставлены следующие задачи:
1. Составить карту локальных разломов земной коры на территории г. Сургута и дать дифференцированную оценку состояния геомагнитного поля над локальными разломами земной коры и сплошным массивом городской территории.
2. Провести системный анализ сердечно-сосудистой заболеваемости и смертности городского населения, проживающего в местах локальных разломов земной коры и над сплошным массивом.
3. Провести системный анализ развития неотложных состояний у больных с заболеваниями сердечно-сосудистой системы, проживающих в местах локальных разломов земной коры и над сплошным массивом.
4. Провести системный анализ влияния гелиогемагнитных возмущений на адресную частоту сердечно-сосудистой заболеваемости городского на-селения, проживающего над локальными разломами земной коры и над сплошным массивом.
Научная новизна работы.
Впервые на модели крупного промышленного города показана и на-учно обоснована территориальная неоднородность геомагнитного поля се¬верной урбанизированной биоэкосистемы, привязанная к локальным раз¬ломам земной коры.
Впервые с позиции системного подхода установлена связь реакции аномальных магнитных полей локальных разломов земной коры с лунны¬ми приливами и гелиогеомагнитными возмущениями.
Впервые научно обосновано негативное влияние геомагнитного поля разломных зон на сердечно-сосудистую заболеваемость и смертность насе¬ления.

8
Методом медико-географического картографирования доказано, что реальная картина неблагоприятного влияния физических факторов над ло¬кальными разломами на экологически обусловленное состояние здоровья населения может быть оценена только с позиции системного биогеоэколо¬гического подхода.
Результаты проведенного медико-экологического исследования от-крывают перспективу для более углубленного изучения заболеваемости населения с новых позиций взаимодействия организма с геофизическими факторами.
Практическая значимость.
Практическая значимость проведенного исследования заключается в обосновании необходимости разработки и реализации комплекса меро-приятий, направленных на защиту населения от неблагоприятного воздей¬ствия геомагнитных аномалий, определяемых в зонах локальных разломов земной коры, а также профилактику и снижение заболеваемости среди го¬родских жителей.
Одной из основных в области региональной политики должна являть¬ся задача экологически обоснованного размещения хозяйственных и жи¬лищно-коммунальных объектов, усиление в этом направлении муници¬пального и общественного контроля, роли экологической экспертизы про¬ектов и муниципальных программ.
Внедрение результатов исследования. Представленные диссертаци-онные материалы легли в основу организации городской лаборатории со-циально-гигиенического мониторинга. Результаты исследований внедрены в деятельность Сургутского городского Комитета по экологии и природо¬пользованию, Комитета по здравоохранению, Управления социальной за¬щиты населения Администрации города Сургута, а также в педагогический процесс на биологическом факультете и в медицинском институте при Сургутском государственном университете.

9
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на:
-Международном симпозиуме «Мониторинг и оптимизация природополь¬зования» (Москва-Селингер, 1996 г.);
-IV Международной конференции "Новые идеи в науках о Земле" (Мо-сква, 1999 г.);
-Международной конференции «Экология и здоровье в XXI веке» (Улья-новск, 2001 г.);
-Международной конференции «Экология Сибири, Дальнего Востока и Арктики (ESFEA-2001) (Томск, 2001 г.);
-Российском национальном конгрессе кардиологов «Кардиология: эффек-тивность и безопасность диагностики и лечения» (Москва, 9-11 октября 2001 г.);
-Международной научной конференции «Медико-биологические и эколо-гические проблемы здоровья человека на Севере» (Сургут, 29-31 мая 2002
г.);
-Всероссийской конференции Общества специалистов по сердечной не-достаточности «Сердечная недостаточность» (Москва, 2002 г.);
-Российском национальном конгрессе кардиологов (Санкт-Петербург, 8-11 октября 2002 г.);
-International Ecologic Forum (St Petersburg, June 29 - July 2, 2003);
-Международном научном симпозиуме «ЮГРА-ГЕМО» (Ханты-Ман-сийск, 30-31 октября 2003 г.);
-7-й Международной научно-практической конференции «Состояние био-сферы и здоровье людей (Пенза, 2007 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ, из них 1 монография, 6 статей в реферируемых журналах, рекомендованных ВАК. Перечень основных публикаций приведен в конце автореферата.
Личный вклад автора. Весь первичный материал для диссертацион-ного исследования собран при непосредственном участии соискателя. Лич-

10
ный вклад автора заключается также в изучении литературных данных, проведении статистической обработки представленных материалов, сис-темном анализе и синтезе результатов наблюдений и внедрении полу-ченных результатов.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Системный подход в медико-биологической географии диктует не-обходимость рассматривать селитебную зону как геологически не-однородную территориальную антропоэкологическую систему.
2. Локальные разломы земной коры характеризуются выраженными геомагнитными аномалиями, связанными с лунными приливами и гелиогеомагнитными возмущениями.
3. При компонентном исследовании влияния геофизических факторов на здоровье населения в ареале территориальной антропоэкологиче-ской системы наиболее приемлемым является метод картографиче¬ского моделирования.
4. Локальные геомагнитные аномалии вызывают определенные биопа-тогенные эффекты, являясь существенным фактором риска для здо-ровья населения. Медико-экологическое картографирование позво-лило выявить четкую пространственную связь локальных геомаг-нитных аномалий с территориальной неоднородностью сердечно-сосудистой заболеваемости и смертности населения.

Список літератури

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проблема экологической безопасности окружающей среды в условиях современной техногенной цивилизации становится все более актуальной. Многолетние научно-практические исследования, проводимые в этом на¬правлении, позволили раскрыть многие механизмы негативного воздейст¬вия на биосферу целого ряда экстремальных метеорологических, техно¬генных, гелиогеофизических внешних факторов и разработать различные комплексы защитных природоохранных мероприятий.
Эта проблема является особенно актуальной для северных урбанизи-рованных территорий, освоение которых является стратегическим усло-вием развития экономики Российской Федерации. Экстремальность клима-тогеографической обстановки и геомагнитных флуктуации в этих регионах общеизвестна и достаточно хорошо изучена.
Однако, несмотря на возрастающий вал научных изысканий в этом направлении, продолжают выявляться экстремальные факторы окружаю-щей среды, требующие более углубленных исследований в области их возможных биопатогенных эффектов.
Одной из таких экологических «ниш» является геологическая неодно¬родность земной коры, проявляющая различную биогенную активность, являющуюся, в свою очередь, фактором риска здоровью населения урба¬низированного Севера. И хотя интерес к геопатогенным зонам проявляется достаточно давно, он, тем не менее, страдает явным недостатком совре¬менного углубленного научного анализа.
Нами были организованы и на протяжении 8 лет изучались особенно¬сти геомеханических свойств и физических полей над ЛРЗК на территории города Сургута. Эти участки представляют собой геологические струк¬туры, которые проявляются в геологическом пространстве как локальные разломы с присущими им особыми геологическими и геофизическими свойствами. На данном этапе исследований, с точки зрения биотропности,

76
проанализированы радиационное и магнитное поля. Измеряли мощность эквавалентной дозы гамма-излучения (в мкЗв/час), эквивалентную равно-весную объемную активность радона 22 (в Бк/м3). Для оценки магнитного поля использовали расчетную величину модуля магнитного поля (в нТл). Кроме того, отмечалась периодическая суточная динамика деформацион-ных процессов в ЛРЗК (смещение элементов), сопровождающаяся выра-женными вариациями физических полей. Измерения выполнялись одно-временно над ЛРЗК и над сплошным массивом.
В результате исследования радиационного и магнитного полей уста-новлено, что естественные сверхслабые физические поля и низкодозовые ионизирующие излучения в области ЛРЗК имеют ярко выраженную ано-мальность: их параметры оказались достоверно выше, чем над сплошным массивом (Р < 0,001). Так, мощность у-излучения на поверхности террито-рии разломов в 1,9 раза, ЭРОА радона" - в 1,5 раза, модуль вектора маг¬нитного поля - в 1,7 раза превышали соответствующие показатели над сплошным массивом.
Одновременно изучали особенности течения наиболее распростра-ненных в регионе сердечно-сосудистых заболеваний (ишемическая болезнь сердца - стенокардия и инфаркт миокарда, эссенциальная гипертензия, включая гипертонические кризы, острое нарушение мозгового кровообра¬щения) среди жителей г. Сургута - крупнейшего административно-про¬мышленного центра Ханты-Мансийского автономного округа-Югры (300 тыс. жителей), постоянно проживающих по данному адресу, за пятилетний период, а также смертность от сердечно-сосудистых заболеваний.
Изучалась адресная среднегодовая частота обращаемости за медицин¬ской помощью и смертности пациентов в зависимости от места их посто¬янного проживания на изучаемой территории — над ЛРЗК или над сплош¬ным массивом. Принимая во внимание тот факт, что зоны локальных раз¬ломов отличаются сравнительно малыми размерами, а современные жилые

77
строения часто имеют достаточно большую протяженность, место прожи-вания больного учитывали вплоть до номера подъезда, совершая подвор-ные обходы.
Расчеты проводились с учетом площади изучаемой территории и плотности населения (на 1000 населения и на 1 км территории). С целью максимальной достоверности анализа обращаемости больных за медицин¬ской помощью параллельно изучались три базы данных: показатели обра¬щаемости в специализированные отделения, обращаемость на станцию скорой медицинской помощи и материалы реанимационного отделения.
Целью настоящего исследования являлся системный анализ биопато-генного влияния геомагнитных аномалий локальных разломов земной ко-ры на сердечно-сосудистую заболеваемость населения северной урбанизи-рованной экосистемы (на примере г. Сургута) с последующей разработкой целенаправленных профилактических мероприятий.
Представленные материалы, основанные на многолетнем изучении биопатогенных эффектов локальных разломов земной коры (ЛРЗК) на тер¬ритории г. Сургута, позволили разработать методом картографического моделирования карту ЛРЗК и наложить ее на план города, выявив кон¬кретные геопатогенные зоны. Одной из важнейших геофизических осо¬бенностей этих зон являются геомагнитные аномалии, которые, как это хо¬рошо известно, обладают определенным негативным воздействием на био-ту, в том числе на здоровье людей, длительно проживающих над ЛРЗК.
Многочисленные научные исследования показали, что одной из наи-более магниточувствительных систем человеческого организма является сердечно-сосудистая система. Изучение нами адресной частоты заболе-ваемости и смертности различных контингентов кардиологических боль-ных показало их явное преобладание в жилых районах, расположенных над разломными л оку сами. Ситуация еще более усугубляется в периоды

78
геомагнитных бурь, биопатогенное воздействие которых значительно уси-ливается в местах ЛРЗК.
Уровень любого научного исследования определяется прежде всего его соответствием исторически сложившейся общенаучной картине мира. Такому требованию на сегодняшний день отвечает синергетическая пара-дигма. Методологический подход, основанный на теории хаоса и самоор-ганизации, позволил определить, что состояние организма человека, про-живающего в зоне ЛРЗК, находится в более хаотическом аттракторе, чем над сплошным массивом, что существенно снижает его устойчивость к экстремальным факторам окружающей среды, особенно в периоды гео-магнитных бурь.
Научная новизна работы заключается в том, что впервые на модели крупного промышленного города показана и научно обоснована террито-риальная неоднородность геомагнитного поля, привязанная к локальным разломам земной коры. Установлено, что ЛРЗК обладают биопатогенным воздействием на человеческий организм, реализующимся через аномаль-ное магнитное поле. Впервые научно обосновано негативное влияние гео-магнитного поля разломных зон на сердечно-сосудистую заболеваемость и смертность населения. Методом медико-географического картографирова¬ния доказано, что реальная картина неблагоприятного влияния физических факторов над локальными разломами на здоровье населения может быть оценена только с позиции системного биогеоэкологического подхода.
Результаты проведенного медико-экологического исследования от-крывают перспективу для более углубленного изучения заболеваемости населения с новых позиций взаимодействия организма с геофизическими факторами.
Практическая значимость проведенного исследования заключается в обосновании необходимости разработки и реализации комплекса меро-приятий, направленных на защиту населения от неблагоприятного воздей-

79
ствия геомагнитных аномалий, определяемых в зонах локальных разломов земной коры, а также профилактику и снижение заболеваемости среди го¬родских жителей.
Одной из основных в области региональной политики должна являть¬ся задача экологически обоснованного размещения хозяйственных и жи¬лищно-коммунальных объектов, усиление в этом направлении муници¬пального и общественного контроля, роли экологической экспертизы про¬ектов и муниципальных программ.
Полученные результаты позволяют оптимизировать управление си¬туацией в системе «человек-окружающая среда», направленные на повы¬шение здоровья населения северных урбанизированных территорий.

80
ВЫВОДЫ
1. На территории г. Сургута зарегистрировано 18 локальных разломов земной коры, которые составляют 39,3% городской территории и ха-рактеризуются определенными геопатогенными факторами, важнейши¬ми из которых являются локальные магнитные аномалии, связанные с лунными приливами и магнитными бурями. Средние значения модуля вектора магнитного поля F над ЛРЗК в 1,7 раза превышали подобные показатели над сплошным массивом.
2. Биопатогенный эффект ЛРЗК реализуется через негативное влияние аномальных магнитных полей на сердечно-сосудистую систему: выяв-лено значительное преобладание частоты обращаемости (в 1,4 раза) и смертности (в 1,25 раза) по изучаемым сердечно-сосудистым заболева-ниям среди пациентов, проживающих в зонах ЛРЗК по сравнению с па¬циентами, постоянно проживающими над сплошным массивом.
3. Проведенное с целью повышения результативности исследования изу-чение адресной частоты развития неотложных состояний также показа-ло преобладание среднегодовых показателей в 1,4 раза среди резиден-тов, постоянно проживающих над ЛРЗК, по сравнению с остальной тер¬риторией города.
4. Изучение параметров аттракторов адресной частоты обращаемости больных в различные периоды геомагнитной активности показало более выраженную асимметрию и больший объем фазового пространства в случаях острой коронарной недостаточности над ЛРЗК по сравнению со сплошным массивом, что свидетельствует о большей хаотичности дан¬ного аттрактора, более выраженной нестабильности биологической ди¬намической системы, т.е. большей чувствительности данной категории больных к выявленным магнитным аномалиям.

81
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
Одной из основных задач региональной политики должно являться экологически обоснованное размещение хозяйственных и жилищно-ком-мунальных объектов, поэтому необходимо усиление в этом направлении муниципального и общественного контроля, совершенствование системы лицензирования, сертификации и паспортизации, а также усиление роли экологической экспертизы проектов, технологий и муниципальных про-грамм. Выбор земельных участков для строительства зданий и сооружений должен осуществляться с учетом территориальных особенностей состоя¬ния аномальных физических полей. Для существующих объектов социаль¬ной и жилой застройки города должен решаться вопрос об изменении ха¬рактера их использования.
При планировании медицинской помощи и проведении лечебно-профилактических мероприятий на местах необходимо учитывать жилые помещения, расположенные в зоне аномальных геофизических полей.