В работе рассмотрена зависимость степени йододефицита (ЙД) от содержания микроэлементов, тяжелых металлов (ТМ) в почвах Самарской области и в биомассе культурных растений. Показано, что существует зависимость ЙД от содержания некоторых ТМ в биомассе культурных растений.

Ключевые слова: йодный дефицит, тяжелые металлы, Самарская область.

Введение

Самарская область представляет собой регион со сложной природной и социально-экономической структурой, включающий в себя районы с различной степенью дефицита йода — одного из наиболее важных микроэлементов, необходимых для жизнедеятельности здорового организма. Уровень йододефицита (ЙД) в разных районах Самарской области отмечается от легкого до тяжелого. Недостаток йода в организме наблюдается, по данным ВОЗ, у каждого пятого жителя Земли. В их числе примерно у 740 млн. человек развивается эндемический зоб; из них у 40 млн. тяжелая форма ЙД сопровождается умственной отсталостью. Ежегодно по причине тяжелой йодной недостаточности рождается около 100 тысяч детей, страдающих кретинизмом [6, 16]. По данным литературы две трети пациентов, страдающих всевозможными нарушениями в функции щитовидной железы, страдают также различными нарушениями психики [17]. Даже небольшое отклонение от нормы тиреоидных гормонов ведут к нарушению психических и когнитивных функций [14, 15]. ЙД может вызывать весьма широкий спектр нарушений, который зависит от геохимических, социально-экономических условий проживания, особенностей питания и других факторов [2, 4].

Проявление последствий ЙД зависит от возраста. В периоде внутриутробного развития и новорожденности наблюдается высокая смертность, врожденные пороки развития, врожденный гипотиреоз; при тяжелом дефиците йода — кретинизм, глухонемота, косоглазие. Для детей характерна задержка физического и умственного развития, для подростков — юношеский гипотиреоз, ухудшение интеллектуального развития, частая заболеваемость, у девочек-подростков бывают нарушения в формировании репродуктивной функции. Для взрослого населения ЙД опасен развитием гипотиреоза или тиреотоксикоза, атеросклероза, повышенной физической и интеллектуальной утомляемостью. Женщины репродуктивного возраста, проживающие в регионе с ЙД, чаще страдают бесплодием, тяжелым течением или невынашиванием беременности, анемией. Дефицит йода является причиной снижения интеллектуального потенциала населения [5]. Одним из критериев ЙД территорий является так называемая неонатальная гипертиреотропинемия (НГТ), по уровню которой судят о степени ЙД. Таким образом, ЙД является одной из наиболее серьезных медико-социальных и экологических проблем современного общества.

Микроэлементы, необходимые для нормальной жизнедеятельности живых организмов, имеют тенденцию накапливаться в среде под воздействием техногенных факторов. Избыточное их накопление негативно сказывается на растениях, животных, а также на здоровье человека [13]. Среди микроэлементов наибольший интерес представляют Cu, Zn, Mo, Co, Ni, Fe. К ним добавляются и другие элементы, поступающие в окружающую среду естественным или техногенным путем: Cd, Pb, Cr, Sr, Rb, Se и другие. Большинство перечисленных микроэлементов относятся к тяжелым металлам (ТМ) и являются наиболее опасными для живых организмов в случае накопления в окружающей среде в высоких концентрациях, но в определенных дозах большинство из перечисленных микроэлементов необходимы для нормального функционирования организмов [7, 8, 12]. Во всем мире проводятся работы по определению концентраций ТМ в воде, почве, в тканях растений и животных, в организме человека с тем, чтобы выявлять степень негативного воздействия ТМ на живые организмы [1, 3, 7, 9, 10, 11]. По данным ряда авторов [3] и по результатам исследований НИИ гигиены и экологии человека СамГМУ существует связь ЙД с избытком или недостатком некоторых ТМ и других эссенциальных элементов во внешней среде. Так дефицит меди снижает активность иодиназы, недостаток кобальта замедляет процессы гормонообразования в щитовидной железе, дефицит железа снижает активность йодпероксидазы, что уменьшает количества гормона иодтиронина. В развитии вторичной йодной недостаточности определенный удельный вес имеет дефицит селена и цинка. При увеличении концентрации свинца, никеля, хрома и марганца в окружающей среде и, соответственно, в крови человека — степень йодурии, по данным НИИ гигиены и экологии человека СамГМУ, снижается, т. е. усугубляется проблема йодной недостаточности.

В связи с изложенным выше цель настоящего исследования состояла в выявлении зависимости степени ЙД от уровня содержания в почве и биомассе культурных растений на территории Самарской области некоторых микроэлементов, в том числе — ТМ.

Зависимость йододефицита от содержания тяжелых металлов в почве

В своей работе мы сравнивали уровень ТМ (в мг/кг воздушно-сухой почвы) в почвенном покрове и средний уровень ЙД в соответствующих муниципальных районах Самарской области за период с 1999 по 2007 годы. Проанализированы данные по одиннадцати ТМ: Cu, Zn, Mn, Co, Ni, Fe, Pb, Cr, Sr, Rb, Se, — уровень которых был определен на территории 24 муниципальных районов области. В таблице 1 представлены результаты регрессионного анализа зависимости ЙД от уровня ТМ в почве. Из данных таблицы следует, что зависимость между уровнем содержания ТМ в почвенном покрове и уровнем НГТ, как критерием ЙД территорий, отсутствует.

Таблица 1

Коэффициенты корреляции уровня йододефицита и содержания тяжелых металлов в почвах Самарской области

Зависимость йододефицита от содержания тяжелых металлов в биомассе культурных растений

В своей работе мы сравнивали уровень содержания ТМ (в мг/кг воздушно-сухой массы) в культурных растениях, выращиваемых в районах Самарской области (по данным Прохоровой Н. В.) и средний уровень ЙД в соответствующих районах области за период с 1999 по 2007 годы. Проанализированы данные по восемнадцати ТМ: Cu, Zn, Mn, Co, Ni, Fe, Pb, Cr, Sr, Rb, Se, Ca, Hg, Br, As, Ti, Cd, V — уровень которых был определен на территории 21 муниципального района области в биомассе культурных растений. Проанализированы данные по 12 видам культурных растений: по овсу — в 18 районах Самарской области; по свекле обыкновенной — в 2 районах области; по гречихе — в 17 районах; по подсолнечнику — в 6 районах; по ячменю — в 20 районах; по просу — в 11 районах; по гороху — в 3 районах; по ржи — в 10 районах; по кукурузе — в 7 районах; по суданской траве — в 10 районах; по пшенице озимой — в 16 районах; по пшенице яровой — в 6 районах Самарской области. В таблице 2 представлены результаты корреляционно-регрессионного анализа зависимости ЙД от уровня содержания ТМ в биомассе культурных растений. Из расчетов исключены свекла обыкновенная и горох, т. к. измерения по ним были проведены в недостаточном количестве районов области (2 и 3 соответственно).

Таблица 2

Коэффициенты корреляции степени йододефицита c содержанием тяжелых металлов в биомассе культурных растений

По результатам корреляционно-регрессионного анализа установлено, что существует определенная зависимость между уровнем НГТ, как критерием ЙД территории и ниженазванными ТМ в биомассе перечисленных культурных растений:

                    уровнем марганца в пшенице яровой;

                    уровнем железа в пшенице яровой;

                    уровнем свинца в подсолнечнике;

                    уровнем мышьяка в подсолнечнике;

                    уровнем кальция во ржи;

                    уровнем меди в пшенице яровой;

                    уровнем селена в пшенице яровой;

                    уровнем мышьяка в пшенице яровой;

                    уровнем титана в пшенице яровой;

                    уровнем ванадия в подсолнечнике.

На рис. 1–2 представлены диаграммы, иллюстрирующие результаты, представленные в таблице 2 (выборочно).

Рис. 1. Зависимость уровня йододефицита от содержания марганца в биомассе пшеницы яровой

Рис. 2. Зависимость уровня йододефицита от содержания железа в биомассе пшеницы яровой

Т.о. присутствие некоторых ТМ в ряде культурных растений влияет на величину НГТ и, следовательно, — на уровень ЙД изучаемых территорий.

В своей работе мы получили корреляции ЙД с марганцем, медью, кальцием, железом, кобальтом и селеном.

Литература:

1.                Алексеенко В. А. геохимия ландшафта и окружающая среда / В. А. Алексеенко. — М.: Наука, 1990. — 142 с.
2.                Гайтан Е. Зобогенные факторы окружающей среды // Болезни цитовидной железы. М.: Медицина, 2000. С. 359–377.
3.                Государственный доклад о состоянии окружающей среды Самарской области в 2004 году. Вып. 15 / Под ред. В. Н. Довбыша и В. К. Емельянова. — Самара, 2005. — 244 с.
4.                Дикевич Е. А., Моллаева Н. Р. Способы коррекции прсихических нарушений у детей в йододефицитном регионе. URL: http://www.rmj.ru/articles_5734.htm
5.                Зелинская Н. Б., Масенко М. Е. Йододефицитные заболевания в Украине: современное состояние проблемы и возможные пути ее решения. URL: http://www.health-ua.com/articles/2275.html
6.                Зельцер М. Е., Чувакова Т. К., Мезинова Н. Н. И др. Особенности адаптации новорожденных, родившихся у матерей с эндемическим зобом. Пробл. Эндокрин. 1994. 40 (5): 18–20.
7.                Ильин В. Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение / В. Б. Ильин. — Новосибирск: Наука. Сиб. отд-е, 1991. — 151 с.
8.                Кабата-Пендиас А. Микроэлементы в почвах и растениях / А. Кабата-Пендиас, Х. Пендиас. — М.: Мир, 1989. — 439 с.
9.                Матвеев Н. М. Экологические основы аккумуляции тяжелых металлов сельскохозяйственными растениями в лесостепном и степном Поволжье / Н. М. Матвеев, В. А. Павловский, Н. В. Прохорова. — Самара: Самарский университет. 1997. — 220 с.
10.            Прохорова Н. В. Аккумуляция тяжелых металлов дикорастущими и культурными растениями в лесостепном и степном Поволжье / Н. В. Прохорова, Н.М, Матвеев, В. А. Павловский. — Самара: Самарский университет, 1998. — 131 с.
11.            Прохорова Н. В., Матвеев Н. М. Распределение тяжелых металлов в посевах важнейших сельскохозяйственных культур в Самарской области. — Самара: Самарский университет, 2006. — 141 с.
12.            Соколов О. А. Экологическая безопасность и устойчивое развитие. Атлас распределения тяжелых металлов в объектах окружающей среды / О. А. Соколов, В. А. Черников. — Пущино: ОНТИ ПНЦ, 1999. — 164 с.
13.            Тяжелые металлы в системе почва-растение-удобрение / под ред. М. М. Овчаренко. — М., 1997. — 287 с.
14.            Davidoff F., Gill J., Myxedema madness: psychosis as an eariy manifestation of hypothyroidism. Conn Med 1977; 41: 618–621.
15.            Hendrick V., Altshuler L., Whybrow P. Psychoendocrinologi of mood disorders: the hypothalamic-pituitarythyroid axis (1998) Psychiatr Clin North Am 21: 277–292.
16.            Hetzel B. S. Iodine and neuropsychological development. // J.Nutr. — 2000. — Vol. 130. — № 28. — P. 493–495.
17.            Sala-Roca J., Marti-Carbonell M. A., Garau A., Darbra S., Balada F. (2002) Effects of dysthyroidism in plus maze and social interaction tests. Pharmacol. Biochem. Behavior 72: 643–650.