ANALYSIS OF THE HELIOGEOMAGNETIC ANOMALY INFLUENCE ON THE INHABITANTS OF THE NORTHERN URBANIZED AREA

Full Text

Опыт многолетних наблюдений говорит о том, что гелиогеомагнитные аномалии представляют потенциальную угрозу для здоровья людей и являются не менее существенным экологическим фактором, чем температура и влажность воздуха, а также атмосферное давление [11, 15]. По мере роста осознания этого факта задача изучения механизмов биологического действия электромагнитных полей становится все более актуальной. В низкочастотном диапазоне магнитное поле практически без каких-либо помех проникает в живую ткань, воздействуя на все ее структуры. Интерес к магнитобиологии обусловлен прежде всего экологическими причинами [9]. Ранее счита лось, что слабые низкочастотные магнитные поля нетепловой интенсивности безопасны для человека, биологическое действие таких полей казалось невозможным с точки зрения физики. Со временем были накоплены опытные данные, показавшие потенциальную опасность этих полей и излучений, скрытый характер их действия. Экологическая значимость электромагнитных полей становится предметом специального изучения [1]. Фундаментом современной экологической теории несомненно является учение академика В. И. Вернадского о биосфере [2]. Вторым мощным толчком к развитию экологии, продолжением идеи Вернадского 10 Экология человека 2018.11 Окружающая среда явилось учение другого российского ученого А. Л. Чижевского о гелиобиологии - изучении влияния на органический мир Земли периодической деятельности Солнца [17]. В последние десятилетия появилось довольно много исследований, авторы которых находят определенные связи между солнечной активностью и различными процессами и явлениями в биосфере, в том числе и состоянием здоровья человеческой популяции. Укрепляется уверенность в существовании солнечноземных причинно-следственных связей, и большая роль здесь отводится гелиогеомагнитной активности [4, 7, 25]. Гелиогеомагнитные флуктуации являются не столько причинным фактором патологических процессов и смертельных исходов в человеческой популяции, сколько фактором риска развития болезненных состояний, как правило, усугубляя уже имеющиеся морфофункциональные нарушения органов и систем организма. У здоровых людей во время геомагнитных бурь наблюдалось снижение работоспособности и изменение поведенческих реакций. У больных с патологией сердечно-сосудистой системы эти воздействия приводили к более серьезным последствиям: возникновению гипертонических кризов и инсультов, возрастанию симптомов ишемии миокарда. Анализ заболеваемости показал, что в магнитовозмущенные дни наблюдалось увеличение числа обращений на скорую помощь с диагнозами сердечно-сосудистых заболеваний [15]. Согласно многочисленным исследованиям, в дни сильных геомагнитных бурь значимо возрастает обращаемость за медицинской помощью по поводу различных заболеваний, особенно сердечно-сосудистой системы [1, 20, 29, 30]. В высоких широтах действие солнечной активности опосредуется прежде всего через магнитное поле, имеющее в полярных районах ряд особенностей. Магнитное поле Земли является своего рода тормозом, препятствующим проникновению в земную атмосферу солнечной плазмы и космических лучей другого происхождения. Чем меньше магнитная широта, тем больше энергии должна иметь частица, чтобы достичь поверхности Земли. Корпускулы, вызывающие геомагнитные бури и полярные сияния, вторгаются в верхние слои атмосферы максимально между 60 и 70 градусами геомагнитных широт. В этой зоне максимальны колебания геомагнитного поля, поэтому с приближением к ней усиливаются биологические эффекты. В низких же и средних широтах магнитное поле хорошо защищает земную поверхность от солнечных заряженных частиц [15]. Показано, что сезонное обострение ишемической болезни сердца (ИБС) на Севере отмечается в октябре-ноябре и марте-апреле и связано с геомагнитными возмущениями и их крайними проявлениями - геомагнитными бурями. В дни геомагнитных возмущений в северных широтах число приступов стенокардии на 45-50 % больше, чем в обычные дни. Полученные данные свидетельствуют о более высокой метеочувствительности больных хроническими сердечно-сосудистыми заболеваниями, чем среди здоровых жителей как высоких, так и средних широт, что указывает на снижение их адаптационных механизмов. Больше всего высокая степень выраженности метеочувствительности отмечалась среди больных ИБС и гипертонической болезнью [8, 15]. Важнейшим механизмом, усугубляющим диза-даптивные процессы на Севере, является развитие иммунодефицитных состояний, возникающих в периоды мощных геомагнитных возмущений, характерных только для зоны высоких широт. При этом показано, что северные иммунодефициты развиваются не только у больных, но и у здоровых людей, способствуя снижению противоинфекционной защиты [6, 12]. Таким образом, актуальность изучения проблем магнитобиологии не вызывает сомнений. Еще более актуальным представляется изучение биотропных влияний магнитобиологических эффектов в высоких широтах, где защитный эффект магнитного поля Земли при повышении солнечной активности во время магнитных бурь выражен значительно меньше, чем в южных широтах. Методы Объектом настоящего исследования явились больные хроническими заболеваниями внутренних органов из числа жителей Сургута - 7 642 пациента работоспособного возраста (20-59 лет), обратившиеся за медицинской помощью в связи с обострениями хронических терапевтических заболеваний (стенокардия - 2 327 человек, хроническая ревматическая болезнь сердца - 396, гипертоническая болезнь - 1 366, хронический обструктивный бронхит - 841, бронхиальная астма - 668, язвенная болезнь двенадцатиперстной кишки - 2 044), зафиксированными за пятилетний период. Изучали особенности среднемесячного и сезонного течения данных нозологических форм при многолетнем мониторировании. Колебательную динамику системы регуляции внутренней среды организма оценивали через состояние резистентности организма у 906 человек из числа наблюдаемых пациентов методом статистического анализа среднемесячных показателей лимфоцитов (в %) в периферической крови. Определяли также среднемесячное количество иммуноглобулинов M, G и A (в г/л) методом радиальной иммунодиффузии в геле с применением моноспецифических диагностических сывороток (использовали реактивы фирмы «Difco», США). В качестве контроля проанализировали среднемесячный уровень этих же показателей у 440 здоровых добровольцев городского физкультурного диспансера. Использовали разработанный нами так называемый «коэффициент обращаемости» (КО) - среднемесячное число обратившихся больных в перерасчете на 1 000 населения за весь период наблюдения. 11 Окружающая среда Экология человека 2018.11 Параллельно изучали среднемесячную динамику также предложенного нами «коэффициента геомагнитной активности» (КГМА) за тот же пятилетний период, который вычисляли как по средней продолжительности геомагнитных бурь в каждом месяце в днях (КГМАдН), так и по среднемесячной интенсивности в баллах (КГМАбал). Материалы по состоянию геомагнитного поля в регионе за изучаемый период времени предоставлены Сургутским городским ОАО «Экогеос». С целью обнаружения возможной связи между состоянием геомагнитных и метеорологических параметров анализировали по тому же статистическому принципу среднемесячную и сезонную динамику наиболее значимых для региона погодно-климатических факторов - температуры атмосферного воздуха (в оС), атмосферного давления (в мм рт. ст.) и индекса жесткости погоды по И. М. Осокину (в отн. ед.). Для определения тесноты и значимости связи между изучаемыми параметрами применяли критерий ранговой корреляции Спирмена, который при данных исследованиях является более корректным статистическим методом, чем критерий линейной корреляции Пирсона: он является непараметрическим критерием, не требующим нормального распределения анализируемых данных, а также линейной зависимости между ними. Значимость различия средних показателей вычисляли методом дисперсионного анализа с использованием критерия Стьюдента. Результаты Кажущийся изначальный хаос геомагнитных возмущений и характера течения хронических неинфекционных болезней позволил при многолетнем мониторировании выявить определенные стохастические закономерности. Как было отмечено [10], многолетнее наблюдение за среднемесячной динамикой рецидивирования хронических заболеваний внутренних органов позволило выявить общую закономерность: максимум обращений в феврале-марте (1,8 на 1 000 населения) и октябре-ноябре (1,6 на 1 000 населения); минимальное число обратившихся больных приходилось на июль-август - 0,8 на 1 000 населения. Поиски связей между изучаемыми параметрами показали следующие результаты. Стенокардия. Корреляционный анализ показал статистически значимую прямую связь между частотой развития нестабильной стенокардии и средней продолжительностью (КГМАдН) геомагнитных бурь (rs = 0,650; p = 0,025); в то же время связь с выраженностью геомагнитной активности (КГМАбал) оказалась статистически не значимой (rs = 0,390; p = 0,201). Гипертоническая болезнь. Выявлена статистически значимая прямая связь среднемесячной частоты обострений эссенциальной гипертензии как с продолжительностью (КГМАдН) геомагнитной активности (rs = 0,706; p = 0,012), так и с ее интенсивностью (г] = 0,677; p = 0,017). Хронический обструктивный бронхит. Корреляционный анализ показал статистически значимую прямую связь между частотой развития обострений и средней продолжительностью (КГМАдН) геомагнитных бурь (rs = 0,608; p = 0,037); связь с выраженностью геомагнитной активности (КГМАбал) оказалась статистически не значимой (rs = 0,400; p = 0,193). Бронхиальная астма. Статистический анализ, как и в случае с хроническим обструктивным бронхитом, показал значимую прямую связь между частотой развития обострений бронхиальной астмы и продолжительностью (КГМАдН) геомагнитных бурь (rs = 0,808; p = 0,002); связь с выраженностью геомагнитной активности (КГМАбал) оказалась статистически не значимой (rs = 0,44(5; p = 0,140). Язвенная болезнь. Выявлена статистически значимая прямая связь между частотой рецидивов язвенной болезни и продолжительностью геомагнитной активности (rs = 0,735; p = 0,009). Интересно отметить, что также не удалось выявить статистически значимой связи между частотой рецидивирования язвенной болезни и выраженностью геомагнитных бурь в баллах (rs = 0,523; p = 0,079). Специфическая резистентность организма Течение практически любого хронического патологического процесса во многом определяется состоянием иммунной системы организма, поэтому одним из вероятных патогенетических механизмов рецидивирования изучаемых хронических неинфекционных болезней является неблагоприятное суммарное воздействие магнитных бурь на эту систему. С целью проверки данной гипотезы была изучена связь между среднемесячным содержанием лимфоцитов и иммуноглобулинов в периферической крови наблюдаемых больных и состоянием геомагнитной активности (КГМАдН), выявившая ту же закономерность - активацию иммунной системы в переходные периоды года. Проведенный корреляционный анализ выявил статистически значимую прямую связь (КГМАдН) со среднемесячным уровнем лимфоцитов в периферической крови изучаемых больных (rs = 0,587; p = 0,046) и особенно IgG (rs = 0,913; p = 0,000); связь (КГМАдН) со среднемесячной динамикой IgM (rs = 0,316; p = 0,318) и IgA (rs = 0,479; p = 0,110) оказалась статистически не значимой. Так как геомагнитные возмущения должны оказывать определенное влияние на всю человеческую популяцию как больных, так и здоровых лиц, для подтверждения выявленных закономерностей в качестве контроля изучили среднемесячное содержание лимфоцитов и IgG в сыворотке крови доброволь-цев-спортсменов. Оказалось, что среднемесячная динамика концентрации изучаемых параметров у больных и здоровых лиц практически совпадала; отличия заключались в том, что у здоровых лиц уровень лимфоцитов и иммуноглобулинов был несколько ниже, чем у больных, а пики концентрации запаздывали примерно на один месяц, что говорит о большей устойчивости их гомеостаза. 12 Экология человека 2018.11 Окружающая среда ■ Ст. откл. ■КГМА 5 5- (G о 4 3 5 н п г= 2 "Л Л О-. \Ч J V V / ^ S \ / Ж- 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 Среднемесячная динамика стандартного отклонения атмосферного давления в различные периоды геомагнитной активности Взаимосвязь гелиогеомагнитных и климатических факторов Проведенное исследование выявило определенную связь между сезонной активностью геомагнитного поля и частотой развития обострений у хронических больных терапевтического профиля. Общеизвестно, что на сезонную динамику заболеваемости может оказывать влияние целый ряд неблагоприятных факторов окружающей среды, в том числе климатических и техногенных. Учитывая отсутствие единой позиции в этой важнейшей медико-экологической проблеме, мы предприняли попытку установить возможные связи изучаемых показателей геомагнитной активности с основными климатическими параметрами территории исследования. Проведенный статистический анализ выявил схожую картину среднемесячных колебаний геомагнитного поля и атмосферного давления, наглядно представленную на рисунке. Необходимо подчеркнуть, что при изучении динамики атмосферного давления использовали не средние значения абсолютных данных, а среднестатистическое стандартное отклонение, лучше отражающее особенности колебаний атмосферного давления в различные временные периоды. Представленный рисунок наглядно демонстрирует существенное возрастание среднемесячных колебаний атмосферного давления в тот же осеннее-весенний период, что и в случаях с геомагнитной активностью. Корреляционный анализ показал прямую статистически значимую связь между среднемесячной продолжительностью геомагнитной активности и динамикой колебаний атмосферного давления (rs = 0,594; p = 0,043). Понятно, что представленные данные выявляют только связь, но никак не причинно-следственные отношения между изучаемыми параметрами. Тем не менее выявляется определенная хронологическая последовательность: обе волны нарастания среднемесячного показателя колебаний атмосферного давления по отношению к среднемесячному росту продолжительности геомаг нитной активности запаздывают по времени примерно на один месяц. Обсуждение результатов Проблема влияния метеофакторов на организм исследуется очень давно. Более 30 лет назад появились работы, в которых ставился вопрос о необходимости комплексного изучения влияния метеорологических и геомагнитных факторов на здоровье человека. Поиск возможной связи между солнечной активностью, погодой и климатом на Земле является одним из самых интригующих вопросов современной экологии. Обнаружено в целом влияние солнечной активности на климатическую изменчивость на Земле [18, 19, 22-24, 27]. Выявлена связь изменчивости геомагнитной интенсивности с колебаниями атмосферной температуры [21, 26, 28]. Установлено усиление биотропного эффекта на человеческий организм комбинированного воздействия геомагнитной активности на фоне понижения температуры атмосферного воздуха и скачков атмосферного давления [15]. Анализ оценки корреляции Кр-индекса с каждым из метеорологических параметров показал, что динамику уровня геомагнитной активности можно считать независимой от других факторов, в том числе факторов погоды. Известно, что метеофакторы зависимы между собой, однако геомагнитная активность может быть рассмотрена как фактор, независимый от погоды [4]. Наблюдения ряда исследователей свидетельствуют о синхронности аномалий метеорологических элементов и геомагнитных возмущений в различных географических регионах; выявлена высокая корреляция основных геофизических и погодных факторов; возможны одновременные колебания геомагнитного поля и атмосферных явлений [15]. Многие исследователи считают, что наибольшее воздействие на функциональное состояние организма оказывают холод и специфическая гелиогеомагнитная обстановка [3, 5, 13, 14, 16, 31]. 13 Окружающая среда Экология человека 2018.11 Представленные материалы вызывают существенный интерес к изучению комплексного биотропного воздействия экстремальных климатических факторов и гелиогеомагнитных аномалий, однако остаются неясными важнейшие механизмы их взаимодействия и взаимовлияния: а) они действуют параллельно и независимо друг от друга; б) климатические факторы определяют эффекты аномалий гелиогеомагнитной активности; в) гелиогеомагнитные флуктуации играют ведущую роль в организации комплексного биотроп-ного воздействия на человеческий организм. Полученные данные подтверждают более значительную роль гелиогеомагнитных аномалий как негативной составляющей экстремальных экологических факторов в высоких широтах. Однако, с нашей точки зрения, важнейшим моментом является выяснение роли конкретного средового фактора в их комплексном биотропном воздействии. Разумеется, эти предварительные данные требуют дальнейших углубленных исследований. Изучение биопатогенных эффектов гелиогеомаг-нитных аномалий позволяет разработать систему прогнозирования возмущений и профилактики их неблагоприятного воздействия на организм человека. Для продолжения подобных исследований необходима разработка и внедрение системы медико-географического мониторинга с последующим созданием методики медикаментозного предотвращения негативного влияния геомагнитных возмущений на здоровье человека. В настоящее время не существует способов защиты от воздействия гелиогеомагнитных возмущений, кроме заблаговременных мер, опирающихся на знание точного времени начала физических возмущений в околоземном пространстве. Эти меры могли бы частично решить проблему предупреждения техногенных катастроф и существенно улучшить состояние национального здравоохранения. Специально разработанная технология могла бы предупреждать об опасности возникновения геомагнитного возмущения за несколько часов до его начала. Таким образом, суммарная среднемесячная динамика гелиогеомагнитных колебаний, выявленная при многолетнем наблюдении на территории Ханты-Мансийского автономного округа - Югры, играет существенную роль в сезонном рецидивировании хронических заболеваний внутренних органов. Следует заметить, что биопатогенные эффекты геомагнитных колебаний во многом реализуются через изменение специфической резистентности организма больных. При этом экстремальное воздействие колебательной динамики гелиогеомагнитной активности на организм человека происходит на фоне метеорологических факторов или через посредство последних. Авторство Карпин В. А. внёс существенный вклад в концепцию и дизайн исследования, в получение и интерпретацию данных, написал первый вариант статьи; Гудков А. Б. внёс существенный вклад в интерпретацию данных, окончательно утвердил присланную в редакцию рукопись; Усынин А. Ф. внёс существенный вклад в анализ и интерпретацию данных, подготовку первого варианта рукописи; Столяров В. В. внёс существенный вклад в подготовку первого варианта рукописи.

About the authors

V A Karpin

Surgut State University

Email: kafter57@mail.ru
SPIN-code: 1860-8435

A B Gudkov

Northern State Medical University

SPIN-code: 4369-3372

A F Usinin

Surgut State University

SPIN-code: 7933-1257

V V Stolyarov

Surgut State University

SPIN-code: 8045-4594

References

Supplementary files