Влияние загрязнения атмосферного воздуха на животных

Введение

Увеличение всеобщего интереса к влиянию атмосферных загрязнений на организм животных явилось результатом беспокойства по поводу влияния этих загрязнений на здоровье человека. Необходимость получения специальных сведений о токсичности известных в настоящее время видов атмосферных загрязнений заставила предпринять эксперименты, в которых животные подвергались действию загрязняющих веществ. Эти сведения должны помочь изучению влияния загрязнений на человека. Более того, данные о заболеваемости и смертности животных, по крайней мере частично зарегистрированных во время известных катастроф, связанных с загрязнением атмосферы, могут помочь лучше понять характер воздействия загрязнений на человека.

Вредное влияние атмосферных загрязнений на животных вызывает и непосредственный интерес, поскольку в ряде случаев оно приводит к значительным экономическим потерям, как показывает опыт изучения загрязнений воздуха фтористыми соединениями.

Опасность воздействия атмосферных загрязнений на здоровье человека и животных значительно возросла в течение последнего десятилетия. За исключением сообщений о хроническом отравлении фтором, в литературе по ветеринарии можно найти весьма скудные сведения об атмосферных загрязнениях как причине заболеваний. Большинство сведений, связанных с воздействием загрязненной атмосферы на животных в естественных условиях, содержится в сообщениях о нескольких крупных катастрофах, причиной которых явилось загрязнение воздуха, например е Доноре, Лондоне, Поза-Рике. В последние годы большое количество данных было представлено медицинскими научно-исследовательскими лабораториями, изучавшими в эксперименте действие различных загрязняющих воздух веществ на мелких животных. Появление в атмосфере продуктов ядерного распада создало новую категорию загрязнений, которые также необходимо изучить и оценить.

В этой главе сделана попытка рассмотреть материалы, посвященные последствиям катастроф, происшедших в Доноре, Лондоне и Поза-Рике в результате загрязнения атмосферного воздуха. Внимание будет уделено также сообщениям различных лабораторий о естественном влиянии атмосферных загрязнений на животных. Будет сделан обзор сведений о флюорозе, а также о влиянии радиоактивных осадков на животных.

Крупные катастрофы в результате загрязнения атмосферного воздуха

Подробное изучение повреждений как у человека, так и у животных проводилось после случая интенсивного загрязнения атмосферы в Доноре (Пенсильвания) в 1948 г. [РиЫ. tilth. Bull. (Wash,), 1949]. Ретроспективно выяснилось, что в течение недели интенсивного смога значительное число животных заболело, а некоторые даже погибли. Сведения о заболеваемости и смертности животных были получены от владельцев домашних животных и животноводческих ферм с помощью опроса, который проводился медицинским персоналом среди городского населения и ветеринарами среди фермеров. Затем эти данные изучались ветеринарными врачами.

Взаимно дополняющие данные были представлены на совещании, где принимали участие три местных ветеринарных врача, зоотехники из местного молочно-животноводческого общества, два агента округа, три местных птицеторговца и работник боен. Было обследовано четыре розничных молочных предприятия с целью изучения удоев в период смога и после него. При этом не было обнаружено сколько-нибудь заметного влияния интенсивного смога на здоровье окота или его продуктивность. Согласно сообщениям работников молочных ферм, продукция молока не уменьшилась ни во время, ни вскоре после окончания смога.

Данные, полученные от владельцев животных и обслуживающего персонала, свидетельствуют о том, что различные виды животных обладают разной чувствительностью к поражениям. Наиболее чувствительными, согласно этим сведениям, были собаки. По данным опроса из 229 собак 15,5% заболели, а 10 животных погибли в результате смога. Почти все умершие щенки были в возрасте менее года.

Признаки заболеваний собак в результате загрязнения атмосферы были сгруппированы в три синдрома. Признаками наиболее частого поражения дыхательных путей являлись: кашель, чихание, гиперемия слизистых оболочек, расстройство дыхания и насморк.

Признаки поражения пищеварительного тракта заключались в рвоте, тошноте и поносе. Третий синдром выражался потерей аппетита со слабостью или без нее. За исключением случаев, окончившихся смертью, заболевания у собак не были тяжелыми и продолжались короткое время. Судя по сведениям, касающимся 31 собаки, средняя продолжительность заболеваний составляла 3-4 дня.

12 из 165 кошек, о которых были получены сведения в Доноре, заболели во время смога. Три кошки погибли при явлениях, напоминающих таковые у собак.

О заболеваниях и смертельных исходах среди домашней птицы имеется мало данных. У 2 из 43 птиц отмечались нерезко выраженные признаки дыхательных расстройств. Четверо владельцев отметили заболевания среди цыплят, причем 40% заболевших птии погибли.

Содержавшиеся на фермах животные, в том числе лошади, крупный рогатый скот, овцы и свиньи, в общем не пострадали во время смога в Доноре. Однако трое владельцев молочных ферм сообщили, что именно в период интенсивного загрязнения воздуха у их коров появился кашель. Кроме того, на одной из ферм немедленно после прекращения смога обнаружилось 5 случаев пневмонии у телят.

При оценке сообщений о заболеваемости животных во время интенсивного смога в Доноре необходимо учитывать ряд соображений. Показательно, что опытные специалисты-ветеринары не учли роли смога как определяющего фактора в заболеваемости и гибели животных в это время. Вполне возможно, что причиной тех болезней, о которых рассказывали владельцы животных, было вдыхание раздражающих газов и паров, но указанные признаки не отличались от обычных в этой местности заболеваний животных.

Значение собранных в Доноре сведений о влиянии загрязнения атмосферного воздуха на животных еще более снижается в силу того, что невозможно выяснить, какое именно из загрязняющих воздух веществ вызывало отмеченные случаи заболевания и падежа. Как было установлено позднее, основные виды загрязнений во время смога в Доноре находились в воздухе в пределах токсических концентраций. Животноводческие и -птицеводческие фермы не были расположены в самом центре интенсивного загрязнения, поэтому остается неизвестной тяжесть воздействия, которую они испытали.

Невозможно точно установить сравнительную чувствительность человека и животных в этом случае. Вполне вероятно, что реакции животных могли субъективно оцениваться владельцами не совсем правильно. Среди заболевших людей 10% имели тяжелые поражения и 17% - поражения средней тяжести. Что касается собак, то сообщалось, что 15% среди заболевших имели тяжелые поражения. Это показывает, что чувствительность собак существенно не отличается от чувствительности людей. Вряд ли можно думать, что какой-либо вид животных, заболевших во время смога в Доноре, представляет собой особо чувствительный биологический индикатор степени и характера заболевания у человека, вызванных загрязнением атмосферного воздуха.

Сообщалось далее, что в период лондонского тумана в 1962 г. многие рекордисты крупного рогатого скота получили тяжелые поражения (Brit. Med., 1953; Joules, 1954). У животных, которые были собраны на животноводческой выставке, развилось острое расстройство дыхания. Пять из них погибли, 11 потребовалось срочно забить, более чем у 40 других развились симптомы, причиной которых явился туман. На вскрытии обнаружили острый бронхиолит, эмфизему и недостаточность правого сердца. Предполагалось, что причиной заболеваний и гибели явился сернистый ангидрид, который был химическим компонентом лондонского тумана (Drinker, 1953).

Причиной другой крупной катастрофы, происшедшей в Поза-Рике (Мексика) в 1950 г. в результате загрязнения атмосферного воздуха, также оказалось соединение серы - сероводород (McCabe a. Clayton, 1952). Обследование, проведенное после этого случая, обнаружило, что животные, по-видимому также подверглись воздействию. Сколько именно канареек, цыплят, коров, свиней, гусей, уток и собак пострадало от загрязнения атмосферы в Поза-Рике, точно неизвестно. Сообщалось, однако, что в этом районе погибло 100% канареек. Установлено также, что во время периода загрязнения воздуха погибло 50% других животных, подвергшихся его воздействию.

Влияние загрязнения атмосферного воздуха на лабораторных животных

Из лабораторий, проводящих эксперименты на мелких животных, начинает поступать обширная информация. С помощью таких экспериментов можно получить более специфические и более достоверные данные в трех основных направлениях. Во-первых, можно заранее знать генетическую конституцию лабораторных животных с относительно определенными физиологическими параметрами и чувствительностью к инфекционным болезням (Russell. 1955), а значит, и к загрязнениям атмосферного воздуха. Во-вторых, в экспериментальных условиях легко качественно и количественно дозировать степень воздействия. В-третьих, в этих условиях можно подробно изучить реакции животных, причем с .помощью таких методик, которые нелегко применить к человеку. Эксперименты в лабораторных условиях могут быть использованы как для исследования известных загрязняющих веществ, так и для дальнейшей проверки результатов эпидемиологических исследований и выявления истинной причинной связи между потенциальными причинами и эффектами, наблюдавшимися на практике.

Большинство полученных в лабораториях данных относится к реакциям животных на значительные концентрации специфических химических атмосферных загрязнений. В настоящее время изучение потенциальной опасности атмосферных загрязнений для здоровья должно в большей степени основываться на данных о длительном воздействии слабых концентраций, чем на данных о кратковременных острых воздействиях высоких концентраций. Хотя и в дальнейшем нельзя исключить возможность острых воздействий, которые могут привести к катастрофическим последствиям, но большее значение имеют исследования ежедневных воздействий с целью выяснения хронического влияния атмосферных загрязнений на здоровье животных и человека. Эпидемиологическое изучение влияния "естественного" загрязнения может быть настолько осложнено влиянием факторов окружающей среды и другими интеркуррентными патологическими влияниями, что невозможно отдифференцировать специфические эффекты атмосферных загрязнений. Вес это свидетельствует о необходимости экспериментального изучения с эпидемиологическим подходом.

Доказано, что разные виды животных неодинаково чувствительны к различным видам атмосферных загрязнений. Наблюдения в Поза-Рике свидетельствуют о том, что птицы, в особенности канарейки, являются, по-видимому, значительно более чувствительными к сероводороду, чем обычные лабораторные животные. Гибель тучного рогатого скота во время лондонского тумана позволяет считать, что значительное ожирение, которое нарушает сердечно-легочные функции, может резко усилить неблагоприятное влияние воздействий внешней среды и тем самым увеличить чувствительность к веществам, загрязняющим атмосферу.

У крыс, подвергавшихся действию пыли кремния и полевого шпата, не обнаружено повышения заболеваемости пневмонией (Baetjer a. Wintinner, 1944). Подробно изучалось влияние сернистого ангидрида и серной кислоты на морских свинок (Amdur, 1954; Comar и др., 1957). Комбинация двух этих веществ оказывает гораздо более сильное влияние, чем эквивалентные концентрации каждого из них в отдельности. Под влиянием этих загрязнений изменялась динамика роста молодых животных, возникали различные формы легочной патологии и менялась резистентность дыхательных путей. Аналогичные физиологические эффекты наблюдались и у человека (Amdur, Melvin a. Drinker, I953; Greenwald, 1954). Подобные заболевания и посмертные признаки отмечались и у скота, подвергавшегося воздействию лондонского тумана (Pattle a. Cullumbine, 1956).

Для большинства лабораторных животных, содержащихся в аналогичных условиях, обычно характерно учащение дыхания, расстройство дыхания и общая депрессия. Было отмечено, что морские свинки обладают большей чувствительностью к этим токсическим веществам, чем мыши, крысы или козы (Pattle a. Cullumbine, 1956). На вскрытии у подопытных морских свинок обнаружены в легких кровоизлияния, отек и кроме того, уплотнение и опеченение (Amdur, Schulz a. Drinker, 1952). Дальнейшие исследования в той же лаборатории показали, что комбинация сернистого ангидрида и аэрозоля хлористого натрия во много раз сильнее меняет резистентность воздухоносных путей, чем только сернистый ангидрид.

В настоящее время проводятся многочисленные исследования для определения влияния различных видов загрязнения атмосферного воздуха порознь или совместно на энзиматические системы определенных тканей или клеток. Предварительные сообщения о некоторых результатах этих исследований вошли в труды семинара по исследованию атмосферных загрязнений (Air Pollution Research, Planning Seminar; US Department of Health, Education a. Welfare, 1956).

Воздействие окисляющих загрязнений воздуха

Влияние на животных в естественных условиях атмосферных загрязнений, возникающих в результате реакций между ненасыщенными углеводородами и окислами азота в присутствии солнечных лучей, до настоящего времени изучено лишь поверхностно.

Примером этого вида загрязнения является атмосфера Лос-Анжелоса (Haagcn-Smit a. Fox, 1956).

В 1954 т. было предпринято интенсивное исследование атмосферных загрязнений в Лос-Анжелосе. При этом влияние на здоровье животных изучалось недостаточно. Полученные сведения, по-видимому, не считались убедительными и не были включены в опубликованные отчеты (California State Department of Public Health, 1955). Сравнительно недавно при опросе населения выяснилось, что ветеринары Южной Калифорнии иногда называли в качестве причины заболеваний животных загрязнение атмосферного воздуха (Catcott, 1957, неопубликованные данные). Признаки раздражения глаз и верхних дыхательных путей у собак и домашней птицы очень часто связывались с загрязнением атмосферного воздуха.

При экспериментальном изучении химических агентов, присутствующих в этом типе смога, был получен ряд данных об их влиянии. Примером является сообщение о канцерогенных свойствах продуктов реакции углеводородов с озоном (Kotin, 1956). У мышей, подвергнутых воздействию облученной смеси озона и ненасыщенных углеводородов, развивался рак кожи и рак легких. Смазывание кожи ароматическими углеводородами вызывало появление кожных опухолей у мышей линий С57 черные и А (Kotin, Falk a. Thomas, 1956). Смазывание кожи алифатическими углеводородами также вызывало появление кожных опухолей у мышей линии С57 черные. Однако больший интерес и, по-видимому, большее значение представляет тот факт, что содержание мышей линии А в камере, насыщенной продуктами реакций между озоном и бензином, вызывает у них опухоли легких (Kotin a. Falk, 1956).

В чистой атмосфере опухоли развивались в 41% случаев, а в условиях загрязненной атмосферы - в 80%. Kotin и Falk (1968) сообщили о результатах аналогичных опытов "а мышах линии С 57 черные. Если в контроле процент возникновения опухолей легких был незначительным, то среди вдыхавших загрязненный воздух опухоли появлялись более чем у одной трети подопытных животных. О других биологических эффектах у этих мышей подробно будет сообщено дополнительно. Отмечено, что мыши, живущие в условиях загрязненной атмосферы, имеют значительно меньший вес, чем контрольные.

Эти лабораторные наблюдения подтверждаются данными вскрытия собак (Catcott, McEammen a, Kotin, 1958). В районе Лос-Анжелоса состояние внутренних органов исследовалось макро и микроскопически. Особое внимание было уделено изучению морфологических изменений в легочной ткани. Считают, что важнейшей составной частью лос-анжелосского загрязнения является озон.

В связи с этим проводилось и все еще проводится широкое изучение токсикологии озона (Stokinger, 1954; Stokinger, Wagner a. Wright, 1956; US Department of Health, Education and Welfare, 1956).

Раздражающие свойства озона были продемонстрированы на собаках, кошках, кроликах, мышах и морских свинках. Воздействие токсических концентраций озона приводило к заметным изменениям в легких в виде отека и кровоизлияний, подчас оказывавшихся смертельными. Эти явления наблюдались при концентрациях озона значительно более высоких, чем те, которые регистрировались в естественных условиях. Хотя озон признавался наиболее характерным окисляющим компонентом смога, в настоящее время существует мнение, что озон сам по себе не является определяющим фактором этого типа смога. Дальнейшие эксперименты доказали, что животные могут адаптироваться к действию озона либо их чувствительность к нему может быть повышена другими неблагоприятными факторами окружающей среды.