Структура сложных химических органических композиций и ее взаимосвязь с конституционально-типологической структурой личности
Изменение экологической ситуации на Земле в целом и в отдельных регионах в частности, вероятнее всего, является тем фактором, который определяет трансформацию физиологических функций и процессов нейрохимической, нейрофизиологической адаптации, происходящих в организме, и способствует патоморфозу современных заболеваний. Загрязнение атмосферного воздуха накапливается в течение столетий. Потенциальная опасность для здоровья населения новых загрязнений воздуха до сих пор до конца не определена.
В большинстве случаев патогенное влияние зависит не столько от одного химического элемента (свинец, кадмий, марганец и т.д.), сколько от образования композиционных составов, формирующих самые начальные проявления психологической декомпенсации или психической дезадаптации, которые, в свою очередь, определяют степень выраженности психологических или психических аномалий. Последняя зачастую протекает клинически бессимптомно, создавая иллюзию медико-социального благополучия, затрудняя и осложняя диагностический процесс.
Нарушение экологической гармонии в нервно-психической сфере является следствием увеличения объема отходов химических и других промышленных предприятий, сбрасываемых в воду и в воздух. Если в результате сильного загрязнения воздуха центральные районы городов-гигантов практически непригодны для жилья из-за опасности нарушения здоровья, таковой следует оценить эту опасность для работников химических предприятий органического и неорганического синтеза.
Химические и физические факторы, воздействуя в малых дозах, оказывают вредное влияние на человеческий организм. Проблема воздействия химических факторов в виде эколого-химических вредностей, создающих ближайшую модель поражения нервно-психической деятельности, требует самого пристального и тщательного изучения, чтобы распознать и нейтрализовать хроническое воздействие вредных веществ на способность человека адаптироваться к современной экологической системе. Независимо от путей проникновения в человеческий организм химические вещества влияют на протекание биохимических процессов в организме. Нейротоксические воздействия неблагоприятным образом сказываются на психологических функциях, эмоциональном состоянии и поведении.
Существует два основных взаимодействия: изменение нейрохимических процессов под действием попавших в организм химических веществ и последующее изменение нормальных связей между нейрохимическими, биохимическими процессами и поведением. Эмпирический опыт показывает, что при экзогенном химическом воздействии изменение поведения наступает раньше, чем это можно определить с помощью иных биохимических методов диагностики. Теснейшая взаимосвязь внешней и внутренней сред обитания с характеристиками поведения живого организма в процессе длительного эволюционного развития предполагает, что именно подобная взаимосвязь существенна для выживания и адаптации организма. Основной причиной изменения поведения являются нейрохимические процессы, протекающие в нервной системе, преимущественно - в центральной нервной системе. Экзогенное воздействие химических веществ в каждом конкретном случае определенным образом влияет на нейрохимические, нейромедиаторные процессы мозга. Фиксация конкретных нейрохимических процессов, функциональная активность которых начинает отличаться от некой среднестатистической, указывает на формирование аномальных нейрохимических, нейромедиаторных, метаболических мозговых процессов, что не может не сказаться на изменении поведения, личностного реагирования, психологических переживаний. Интенсивность и направленность этого влияния зависит от пути проникновения в организм (верхние дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт, через кожу), т.е. из какой внутренней среды начинается процесс биотрансформации химических веществ, соединений, композиций во внутренней экологической среде организма. С нашей точки зрения, подобная теоретическая модель демонстрирует и подтверждает реальность психобиосоциальной концепции человека.
Поиск связей между биохимическими процессами в организме и способностью организма реагировать в виде поведенческой и личностной приспособляемости к внешней социальной среде имеет весьма существенное значение. Независимо от причины - генетические нарушения, недостаточность питания, проникновение профессиональных химических вредностей, все это приводит к изменению нормальных функциональных связей между психическими и психологическими процессами, конституционально-психотипологическими особенностями, увеличивает риск возникновения заболевания, в частности пограничными психическими расстройствами, за счет актуализации конституциональных механизмов дезадаптации.
В условиях хронического воздействия малых доз эколого-химических химических вредностей органического синтеза (углеводородов, кетонов, фосфорорганических соединений, гетероциклических и др.) и неорганического синтеза (окиси углерода и металлов, сероуглерода и др.) наблюдается какое-то время период адаптации к вредностям, и лишь затем развивается нарушение гомеостаза, т.е. дезадаптация.
Ложное представление о безвредных малых концентрациях химических веществ, субклинических доз эколого-химических токсических ядов обусловлено стертой клинической картиной, развивающейся при хронических интоксикациях, что создает видимость медико-социального благополучия.
Экологическая опасность распространения сложных химических композиций в окружающей среде за счет ее загрязнения (парфюмерия, средства бытовой химии, в пищевой промышленности - консерванты, стабилизаторы, производство мебели, строительных материалов), а также отсутствие в отечественной и зарубежной литературе работ по комплексной оценке влияния сложных химических органических композиций на психологическое и психическое здоровье, явилось обоснованием актуальности поставленной проблемы.
Мы исходим из положения, что психологические аспекты дезадаптации представляют собой первичное звено, проявляющееся в функциональных изменениях психической деятельности и психологических переживаниях в рамках нормы. Дальнейшая цепочка факторов, углубляющих признаки дезадаптации, проявляется в формировании необратимых органических изменений в различных психобиологических системах человека, в том числе его психической и психологической деятельности, которая представляется индикатором интоксикации высших отделов центральной нервной системы. Психологическое обследование позволяет не только определять и изучать структуру процесса психологической, физиологической или патопсихологической дезадаптации, но и улавливать патопсихологические изменения, соответствующие этапу непатологической или патологической дезадаптации и предболезненному состоянию.
Далее уместно остановиться на характеристике химических композиционных веществ, раскрыв взаимосвязь в системе «структура - токсичность», как один из первых этапов исследовательского процесса, для того чтобы в последующем подтвердить или опровергнуть взаимосвязь и взаимозависимость в системе структуры сложных химических органических композиций - конституционально-психотипологическая структура личности.
Сложные химические органические композиции образуются путем межмолекулярного взаимодействия различных химических компонентов за счет электронно-конфигурационного связывания ряда функциональных групп веществ, что определяет не только иные пути проникновения в организм, но и элективность повреждающего биологического действия.
Схематически для определения преимущественных путей проникновения и возможного элективного поражения органов и систем СХОК целесообразно подразделить на следующие варианты.
Парогазовые композиции (ПГК), состоящие из газов, входящих в состав атмосферного воздуха рабочей зоны, газообразных органических и неорганических веществ или их паров, проникающих в воздух рабочей зоны из недостаточно герметизированной аппаратуры, а также из продуктов их взаимодействия.
Парогазоаэрозольные композиции с твердой конденсированной фазой (пылевые композиции) отличаются содержанием пылевых частиц, которые могут адсорбировать органические соединения, концентрировать их на своей поверхности, изменять характер химических связей в органических соединениях, что в свою очередь также формирует новые биологические токсические свойства.
Парогазоаэрозольные композиции с жидкой конденсированной фазой (капельные) отличаются содержанием мелкодисперсных капель органических соединений или их растворов. Биологический эффект и направленность этой композиции в данном случае зависит от состава, концентрации и дисперсности, которые обусловливают механизм проникновения и поражения.
К антропогенным факторам среды относятся факторы, создаваемые в результате деятельности человека. В их число входят химические загрязнения, выбрасываемые в воду, воздух и землю, отходы химических предприятий. На одного жителя Ставропольского края за год приходится более 140 кг выбросов вредных веществ, в том числе в г. Буденновске - около 80 кг, в г. Ставрополе - около 50 кг.
Поиск связей между биохимическими процессами в организме и способностью организма реагировать как единое целое на среду обитания, так называемая способность к поведенческой приспособляемости. Последняя имеет особое значение. Вне зависимости от причины - генетических нарушений, недостаточного питания, проникновения экзогенных веществ - изменение нормальных связей между этими двумя свойствами организма увеличивает опасность заболеваний и угрожает выживаемости. В настоящее время необходимо понять, до какой степени организмы, существовавшие при одних условиях окружающей среды, способны нормально функционировать при качественном изменении этих условий. Бурный рост промышленного производства, характерный для нашей эпохи, вызвал значительные изменения в составе и в географическом разнообразии внешней химической среды. В крупных городах продолжают выбрасываться большое количество отходов производства. Многие из этих загрязнителей способны вызывать изменения в эндогенных, биохимических процессах, что в свою очередь приводит к нарушениям поведения.
Здоровье человека, целых групп населения зависит от воздействия различных подсистем природной и социальной среды, реализующегося через физиологические, биофизиологические и биохимические механизмы регуляции и отражающегося на физиологическом состоянии человека.
Увеличивающиеся темпы изменения среды обитания приводят к нарушению взаимосвязи между ней и человеком, снижению адаптационных возможностей организма. Среда обитания может содержать такие вещества, с которыми организм в ходе эволюции не сталкивался и поэтому не имеет соответствующих анализаторных систем, сигнализирующих об их наличии.
В связи с этим оценить состояние здоровья человека, понять характер патологии в отрыве от анализа происходящих изменений в окружающей среде невозможно. Важнейшее значение в настоящее время приобретает защита генетического кода от воздействия различных факторов окружающей среды. Глубокие изменения биосферы происходят стремительнее, чем темпы эволюции живых организмов. Поэтому в отлаженном тысячелетиями механизме взаимоотношений среды и организма, связанном с характером и уровнем защитных функций последнего, может возникнуть дисбаланс.
Агрессивные экологические факторы повреждают хромосомы и вызывают мутации в генах, искажают наследственную информацию, в результате чего «больные» клетки начинают безудержно делиться. При этом раковые клетки не уничтожаются иммунной системой, предварительно ослабленной теми же негативными экологическими факторами.
Существует доказательство, что смесь загрязнителей сильнее влияет на поведение, чем отдельный загрязнитель. Некоторые физиологические особенности человека, возможно, влияют на чувствительность организма к воздействию загрязнителей; к ним относятся возраст, состояние здоровья и т.п., причем некоторые из них увеличивают чувствительность, иные уменьшают ее.
К загрязнениям воздуха относятся вещества, присутствующие в атмосфере в концентрациях, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на человека и окружающую среду. Большинство таких веществ, как диоксид серы, оксиды азота и другие, обычно присутствуют в атмосфере в низких (фоновых), не представляющих опасности концентрациях. Они образуются в результате природных процессов и из антропогенных источников. Иногда эти вещества могут играть жизненно важную роль в естественных циклах роста и разложения. В некоторых исключительных случаях наблюдаются необычно высокие концентрации этих веществ в природной среде, как, например, метан («болотный газ») или диоксид серы, выделяемый геотермальными источниками. Таким образом, к загрязнениям воздуха следует относить вещества в высоких концентрациях (по сравнению с фоновыми значениями), которые возникают в результате химических или биологических процессов, используемых человеком. Наиболее значительную роль среди них играют процессы сгорания топлива, используемые для обогрева, приготовления пищи, в промышленности и для производства электроэнергии.
Происходит выброс продуктов неполного сгорания значительного количества несгоревших «активных» углеводородов и оксида углерода, газов без очистки, участвующих в образовании аэрозолей. Главные загрязнения воздуха при нефтепереработке образуются при сгорании нефти низкого качества (с большим содержанием серы), которую перегонные заводы стремятся использовать для своих печей и бойлеров. Большое количество мелких частиц сажи образуется при нарушении режима горения факелов, используемых для борьбы с внезапными выбросами газообразных углеводородов. Диоксид серы, сероводород, органические сульфиды и тио-фен, аммиак, амины и пиридиновые основания, используемые в различных производствах, оказывают деструктивное воздействие на организм и на нервную систему в частности.
Известно пять стабильных оксидов азота N20, NO, N2O3, N02 и N2O5, из которых NO образуется главным образом при горении, a NO2, N2O3 и N205 выделяются в некоторых промышленных процессах в виде газов, подвергающихся очистке, эффективность которой невелика, а угроза здоровью значительная.
В загрязненном воздухе городов концентрации диоксида серы могут быть в 100 и даже в 500 раз выше нормы (Chovin P., Roussel А., 1973). Полученные результаты согласуются с данными J. Bricard et al.. Природе фотохимического окисления неблагоприятного для организма посвящен ряд работ.
В результате деятельности химической промышленности происходит протекание ряда химических процессов, и в атмосферу выделяются оксиды азота. При иных производствах в воздух могут попадать сероводород и меркаптаны. Пары углеводородов выделяются в атмосферу в результате деятельности лакокрасочной промышленности, главным образом при растворении смол для производства красок и (в меньшей степени) составлении композиций. При окрашивании поверхностей в воздух попадают пары растворителей, обладающих токсичностью [Shale С. С, Jimeson R. М., Spindt R.S., 1973). Выделение дурно-пахнущих веществ в пищевой промышленности, где запахи представляют собой результат образования сложной химической смеси альдегидов (и близких к ним соединений) и следов аминов, их воздействие может вызывать головокружение, тошноту и другие физиологические реакции.
Аэрозоли в атмосфере Земли, как и в тропосфере, так и стратосфере, содержат частицы во взвешенном состоянии. Они имеют сложную форму, упрощенно их можно представить в виде эквивалентных сфер с радиусом Т в пределах от 10 см [Bricard J., 1971]. Большое количество частиц образуется непосредственно в атмосфере в результате реакции между газообразными примесями либо между газами и парами воды.
В исследованиях многих ученых было продемонстрировано: процессы коагуляции могут происходить под влиянием солнечного света, что неблагоприятно сказывается на здоровье человека, так как аэрозоли являются условием формирования парогазовых сложных химических композиций.
Многие аэрозольные частицы образуются без газов, например, SO2, или из углеводородов, которые сохраняются в воздухе от нескольких дней до двух недель, успевая участвовать в негативном влиянии на организм.
Другим механизмом может быть действие атомарного кислорода на углеводороды, приводящее к образованию озона и побочных продуктов (формальдегид, акролеин, перацетилнитрат), характерных для фотохимическою процесса. Кэдл предположил, что лишь небольшая часть паров органических веществ участвует в фотохимическом смоге (около 5%) и трансформируется в частицы, однако механизм образования твердых частиц из паров (нуклеация) еще до конца не изучен [Cadle R.D., 1972]. Следовательно, не изучен до конца биологический эффект смога.
Известны патологические и клинические случаи, связанные с воздействием атмосферных загрязнителей, содержащихся в выхлопных газах и попадающих в атмосферу с промышленных предприятий (оксиды серы и пыль) [Russell R.W., 1982]. Такие загрязнители могут оказывать влияние на поведение человека. Воздействие на городское население оксида углерода становится весьма важной проблемой, так как существуют городские районы, где такое воздействие велико в результате резкого повышения содержания СО в атмосфере. Оксид углерода - бесцветный, безвкусный газ, обладает токсическим действием -через час наступает потеря сознания, через 4 часа - смерть. На поведение человека это вещество оказывает действие при концентрациях значительно меньше тех, которые вызывают патологические признаки в обычном медицинском понимании.
В организме СО реагирует с гемоглобином крови, образуя карбоксигемоглобин, препятствующий нормальному переносу кислорода. Центральная нервная система наиболее чувствительна к нехватке кислорода. Исследования показали, что воздействие СО, даже в сравнительно малых количествах, приводящих к образованию 2-5% карбоксигемоглобина, может вызвать нарушения поведения, не ощутимые для самого пострадавшего. Эффекты таких сравнительно малых изменений внутренней химической среды проявляются в первую очередь при сложных действиях, требующих, например, чувства времени. Более простое поведение не нарушается, пока изменения не достигают большей величины. Это характерно для случаев, когда требуется высокий уровень внимания для выполнения монотонной работы. Полагают, что существует положительная корреляция между автомобильными катастрофами и наличием в атмосфере некоторых загрязнителей.
Существенную опасность представляют естественные туманы. Выделяемые растительностью в воздух в очень низких концентрациях (1 мкг/м воздуха) пары органических соединений принципиально могут служить источником аэрозольных частиц. Принимают в этом участие и оксиды азота, образующиеся в результате пожаров. Пары углеводородов, находящиеся в воздухе, поглощают солнечные лучи; выделяющийся атомарный кислород инициирует цепные реакции, приводящие к образованию частиц [Meszaros A., Vissy К.; Went F.V.]. Результатом этих превращений является образование паров серной кислоты или окисленных углеводородов в присутствии избытка паров воды (десятки граммов на кубический метр воздуха). Превращение этих паров в капли, т. е. образование зародышей частиц, обсуждалось в работе [Zettlemoyer А.С.]. Можно сказать, что весьма много факторов для образования неблагоприятной экологической среды обитания, смешанной по своему химическому происхождению, особенно в условиях региона, где присутствуют предприятия с преобладанием органического и неорганического синтеза.
Концепция гомогенной конденсации служит основой для формирования в естественных условиях сложных химических органических и неорганических композиций. Например, когда чистые газы смешиваются или не смешиваются с посторонним газом, не реагирующим с ними и не участвующим в процессе-конденсации, а также случай полного отсутствия посторонних взвешенных частиц в среде (гомогенная конденсация). Однако в целом предложенная теория подтверждается экспериментом. Она была обобщена H.Reiss для систем с несколькими компонентами. G. Doyle применил теорию, разработанную H.Reiss, к системе вода - серная кислота; в упрощенной форме это было сделано также C.S. Kiang et al.
Аналогичным целям служит концепция гетерогенной конденсации. Приведенные выше рассуждения и выводы справедливы только в случае отсутствия посторонних частиц. Если же пар (или смесь) содержат посторонние взвешенные частицы, то в соответствующих условиях можно наблюдать конденсацию паров на этих частицах. Последние служат ядрами конденсации, и, следовательно, этот процесс является гетерогенной конденсацией.
Показано, что, если в фотохимических системах (углеводороды, SO2, NO2) присутствуют во взвешенном состоянии латексные частицы диаметром 0,35 мкм, то их размеры в процессе реакции увеличиваются, а масса частиц возрастает в зависимости от их концентрации. Изучая смог в Лос-Анджелесе, R.B. Husar указал на большое значение процессов конденсации паров на высокодисперсных частицах (0,1 mkm<D<1 мкм), чего нельзя игнорировать в наших условиях.
Находясь в воздухе во взвешенном состоянии, частицы взаимодействуют с газообразными примесями, способствуя трансформации аэрозольных частиц. Кроме того, при длительном пребывании в воздухе в виде аэрозолей частицы коагулируют вследствие броуновского движения. В любом случае они изменяют свое первоначальное состояние.
Сульфат аммония является важным компонентом атмосферных аэрозолей и образуется при взаимодействии аммиака с каплями серной кислоты, появлякь щейся в атмосфере в результате описанных выше процессов. В загрязненной атмосфере в 1 м3 воздуха может находиться до нескольких микрограммов аммиака и столько же сульфата. Кинетика реакций взаимодействия капель H2SO4 с NH3 была изучена R.C. Robbins, R.D. Cadle; R.D. Cadle, R.C. Robbins.. Они обнаружили, что, если капли обогащены H2S04, скорость реакции определяется эмпирическим соотношением. Аналогично может взаимодействовать серная кислота с карбонатами, поднимающимися с поверхности Земли.
Несколько километров над тропосферой составляет хорошо выраженный слой аэрозолей. Его существование было установлено путем изучения рассеяния света с помощью ракетной техники и фактически измерено на соответствующих высотах с использованием лучей прожектора или метода высотной лазерной эхолокации.
В течение 1960-1961 гг. J. Е. Junge, J. Manson, одни из первых выделили из стратосферы частицы, причем максимальная концентрация наблюдалась на высоте 18-20 км. J. Bricard, D. Vigla, приводят результаты дальнейших исследований стратосферных частиц.
Наконец, под воздействием ионизирующих излучений и главным образом космических лучей происходит ионизация молекул газа с образованием положительных ионов, несущих единичные положительные заряды, в то время как освобождающиеся электроны присоединяются к нейтральным молекулам газа, образуя отрицательные ионы. Эти ионы оседают на нейтральных газовых молекулах (Mossop J.C.), способствуя образованию композиционных составов (Martell Е.А., 1966; Robinson Е., Robins R.E., 1971; Hidy G.M., Brock J.R., 1978).
В наших исследованиях мы касались изучения влияния эколого-химической среды обитания с преобладанием органических композиций в виде углеводородов, преобладающих в воздушном бассейне г. Буденновска.
Углеводороды - химические соединения, состоящие из углерода и водорода. Углеводороды - это горючие вещества, способные образовывать с воздухом взрывоопасные смеси. Углеводороды с небольшим числом атомов углерода обладают наркотическим действием и могут являться предметом злоупотребления (токсикомания); многочисленные циклические Углеводороды являются сильными канцерогенами, участвуя в образовании фотооксидантов и смога. Наркотическое действие предельных углеводородов усиливается с увеличением числа атомов углерода в молекуле, что находит свое отражение в снижении их предельно допустимой концентрации для воздуха рабочих мест.
Общепринятыми гигиеническими нормативами, регламентирующими безопасное для человека загрязнение биосферы, являются ПДК химических агентов. Проблема, однако, заключается в том, что безопасного загрязнения окружающей среды не бывает.
В докладе на международной конференции в Перу И.В. Боев указывал, что подростки из эколого-химических регионов с преобладанием СХОК отличаются более быстрым и стойким формированием наркотической зависимости по сравнению с подростками курортных регионов, в которых зависимость протекает более медленно.
Таким образом, химические вещества, наполняющие экологическую среду, обладают различной направленностью токсических эффектов, приводящих к поражению тех или иных органов и систем, способствующих формированию конституционально-типологической недостаточности. Различные исследователи доказали, что развивается дисбаланс кортикостероидов, как результат неспецифической реакции организма на эколого-химические факторы, нарушая когнитивные функции, что проявляется снижением успеваемости у школьников (Hampson Е.; Halbreich U.; Buckwalter J., Henderson W.). На значение содержания половых гормонов в крови для гармонизации когнитивных функций указывают Е. Hampson и D. Kimura, S. Phillips, В. Sherwin .
Дети и подростки, проживающие в эколого-химических неблагоприятных регионах, отличаются нарушением баланса катаболических и анаболических гормонов (глюкокортикоидов), что приводит к торможению синтеза и секреции соматотропина гипофизом, сказываясь на снижении росто-весовых показателей (Nakagawa К., Mashimo К., 1973; Von Wender К. et al., 1973; Takabe R.et al., 1983; Hotta M.et al.), и соматолиберина гипоталамусом (Nakagawa К., 1987; Wehrenberg W.et al., 1989; Corder R., 1990; Fernandes-Vazques G. et al:). Вполне вероятно, что подобная нейроэндокринная изменчивость служит основой для дизонтогенеза, в частности, для ретардации детей и подростков.
Результаты исследований функциональных возможностей и резервов ведущих адаптационных систем, проведенных А.А. Виру, L. Gubareva, симпато-адреналовой активности подтверждают снижение физической работоспособности у детей и подростков в неблагоприятной эколого-химической среде.
АВТОР: Гюлушанян К.С.