Живому организму нужны макро- и микроэлементы. В число первых входят кальций, магний, стронций, барий, железо, кремний, алюминий, марганец, калий и натрий. В число вторых иод, селен, кобальт, молибден, бор, цинк и некоторые другие. Все они участвуют в обмене веществ. Однако растения и животные могут заболевать не только из-за избытка, но и из-за недостатка того или иного элемента.

"Слишком много - плохо, слишком мало - тоже плохо, - говорит заведующий лабораторией биогеохимии окружающей среды Института геохимии и аналитической химии им. В.И.Вернадского РАН профессор Вадим Викторович Ермаков. - Даже недостаток в организме никеля, кадмия и свинца приводит к нарушениям. Поэтому многие животные, например, с удовольствием поедают красные мухоморы, в которых много кадмия". Получается, что оценивать состояние окружающей среды только по предельно допустимым концентрациям химических веществ явно недостаточно. Необходимо знать, какие элементы находятся в избытке в почве и воде региона, благополучие которого для человека мы оцениваем, а какие - в недостатке. Поэтому и возникла потребность создать биогеохимические критерии оценки экологического состояния территорий, то есть определить, при каких максимальных и минимальных концентрациях элементов у животных или человека проявляются признаки отравления или недостаточности.

В силу естественных процессов образования почвы поверхность нашей планеты разбита на так называемые биохимические провинции, которые различаются концентрациями разных элементов. Из-за деятельности человека естественный баланс элементов в окружающей среде нарушается: одни накапливаются, а другие рассеиваются. Поэтому со временем в промышленных зонах сформировались свои биогеохимические провинции. На Южном Урале, в Башкортостане, Чаре, Норильске повышено содержание меди, цинка, никеля, кобальта и свинца (полиметаллические провинции). В Норильске, Мончегорске, Никеле, Заполярье, Туве слишком много никеля в окружающей среде (никелевые провинции). На Алтае, Кавказе, в Забайкалье отмечают избыток свинца (свинцовые), а на Алтае, в Якутии, Кемеровской области - ртути (ртутные).

Чтобы определить необходимую для жизни концентрацию элемента, нужно знать, насколько активно он участвует в обмене веществ. Эколого-биогеохимическое исследование проводят, изучая изменения концентрации элементов вдоль всей пищевой цепи, что позволяет установить их критическую концентрацию в среде, рационах питания и организмах. При этом надо учитывать и то, что элементы активны в определенных сочетания и соотношениях. Поэтому в критерии оценки региона входят не только оптимальные концентрации, но и соотношения различных элементов.

Например, очень важно соотношение кальция и фосфора, кальция и стронция. Если оно нарушено, то плохо образуется костная ткань, а значит, может развиться остеопороз или рахит. Другой пример - заболевания щитовидной железы, которые происходят от недостатка йода. Но оказывается, на щитовидную железу в той же степени влияет и другой микроэлемент - селен. Он входит в состав ферментов, которые обеспечивают действие ее гормонов. Поэтому если в организме не хватает селена, то профилактика с помощью йодированной соли, включенной в рацион, бесполезна.

Кстати, другой фермент на основе селена содержится в клетках крови - эритроцитах. Есть сведения о том, что он поддерживает иммунную систему и что из-за нехватки этого элемента в организме может развиться дистрофия мышц и увеличиться риск онкологического заболевания. В России зона с недостатком селена - это центральная часть Нечерноземья. Здесь нужно обязательно добавлять в корма животным препарат селенид натрия. Недостаток других микроэлементов также можно скорректировать, добавляя их в продукты питания, в корма животным, принимая в виде препаратов (комплексов с витаминами). Кстати, селена довольно много в грибах и чесноке.

Однако прежде чем принимать какие-то меры, надо точно знать, где чего не хватает. Поэтому все данные по микроэлементному составу почвы, воды, растений и животных после компьютерной обработки используют для создания эколого-биогеохимических карт. На них же отображают зоны, где зафиксированы заболевания, связанные с недостатком микроэлементов. По такой динамической карте, в которой представлено, насколько содержание важных элементов отклонено от оптимума, можно выявить неблагополучные территории на стадиях риска, кризиса и бедствия. Создание подробной карты для всей территории нашей страны - задача исследователей на ближайшее время. Первые эколого-биогеохимические карты-схемы сделали в Институте геохимии и аналитической химии РАН. Многие карты по регионам СССР представлены в Трудах биогеохимической лаборатории АН СССР, например, в томах 18 и 23. А недавно была подготовлена мелкомасштабная карта "Селеновый статус РФ".

К сожалению, мы знаем далеко не все о роли микроэлементов в обмене веществ, в болезнях человека и животных. Поэтому любые новые данные в этой области, несомненно, помогут уточнить и усовершенствовать систему биогеохимических критериев, по которым можно оценивать благополучие тех или иных регионов.

ИнформНаука