Здоровье населения является многомерным динамическим признаком, отражающим воздействие не только социальных, экономических, но и экологических факторов, которые сказываются на здоровье, генеративной функции, качестве генофонда. Это связано и с тем, что эволюционная адаптация человека отстает от ускоряющего негативного изменения окружающей среды. На долю заболеваний, связанных с негативным воздействием окружающей среды, приходится до 20%. Анализ заболеваемости показал резкий рост ухудшения здоровья населения, особенно детей, живущих в городах с высоким технологическим загрязнением. В первую очередь при таких воздействиях снижается сопротивляемость организма и повышается вероятность развития или манифестация патологических процессов в почках, мочевыделительной системы, легких и др. Болезнь возникает или обостряется вследствие негативного воздействия на организм человека загрязнений окружающей среды, которые могут усугубить или дать толчок к манифестации имеющегося патологического процесса.
Элементы следует рассматривать как часть физиологической системы, участвующей в регулировании жизненных функций живых организмов на всех этапах развития, что заключается в их избирательном поглощении и накоплении в определенных тканях и органах. Эти механизмы поддерживают микроэлементный гомеостаз любого живого организма. Ход этих процессов связан как с экологическими условиями, так и генетически закодированным, присущим только данному организму обменом веществ.
Металлы в волосе представляют, по всей вероятности, интегральную часть в виде солей или координированных комплексов с боковыми цепями пигмента или белка. Инкорпорация элементов может происходить как экзогенным, так и эндогенным путем. Поэтому следует учитывать экологическое окружение сравниваемых объектов. Для установления элементного состава волос применяют различные методы: ядерную активацию, флюоресценцию в рентгеновских лучах, абсорбцию, эмиссию атомов. Наиболее удобными для исследования организма на микроэлементный состав являются кости и волосы. Волосы являются как бы архивом жизни человека. Полный профиль элементов на протяжении волоса может оказаться столь же уникальным для каждого индивидуума, как и отпечатки пальцев. В настоящее время в волосах определены следующие элементы: Са, Mg, B, Al, Si, Na, K, Cu, Mg, Fe, Ag, Au, Hg, As, Ti, P, Se, N, Cr, Zn, Mo, Cd, Sn, I, Sr, Pb, Tl.
Индивидуальность волос определяется, как и любого другого вещества, выражается в его свойствах и проявляется в признаках морфологического, химического, биологического, физического характера. К морфологическим свойствам можно отнести цвет, длину, толщину, форму и др. К химическим — содержание катионов, анионов, элементов, особенности, проявляющиеся при воздействии на них химических реагентов. Физические свойства — это поляризация, рефракция, проницаемость, флюоресценция и др. Биологические свойства: групповые, ферментные, половые, генетические характеристики. Учитывая, что волос является стабильной тканью, вещества, включившись в него единожды, остаются как в архиве, свидетельствуя об метаболизме организма в целом.
Этим объясняется возросший интерес к исследованию волос для решения клинических и экологических проблем в медицине. Надо отметить, что в волосах определяются многие элементы системы Менделеева, поступающие извне. Для их определения применяются различные методы: ядерная активация флюоресценции в рентгеновских лучах, эмиссия, абсорбция, эмиссия атомов, чувствительность которых разная. Стандартизация методов делает возможным, например, использование активации фотонами на всем протяжении волоса.
Содержание вредных веществ в некоторых регионах по данным Госкомстата в десятки раз превышает предельно допустимую концентрацию. Однако системного исследования данного вопроса не имеется, проблема освещена крайне недостаточно.
Микроэлементы не относятся к незаменимым пищевым веществам и не синтезируются в организме, не обладают пищевой ценностью, но они нужны организму как пластический материал для костной ткани, как регулятор обменных процессов, как структурный элемент в различных ферментных системах, синтезе меланина в волосах и др.
Для оценки состояния окружающей среды разрабатываются комплексные схемы охраны природы крупных городов. Геохимический материал организуется в 4 блока: базисный, оценочный, технологический, прогнозный. Базисный включает информацию снежного покрова, земли, донных отложений. Снег отражает состояние окружающей среды в настоящее время; почва носит информацию реликтового характера; оценочный блок
включает сопоставление геохимических показателей с гигиеническими нормативами и состоянием здоровья населения и показателями концентрации элементов в биологических субстратах человека (волосы, ногти, кровь, моча).
Геохимическое окружение во многих случаях определяет химический состав всех элементов экологической системы. Основные пути миграции вредных веществ (полютантов), в том числе микроэлементов, свидетельствуют, что человек является конечным звеном любой миграции. Поэтому элементный состав, особенно их количественное содержание и соотношение у человека, зависит от места его проживания, состояния (дисбаланса) водного бассейна и др. Наиболее удобным объектом исследования являются волосы и кости, в которых накапливаются элементы, особенно тяжелые металлы. Установлена статистическая достоверность различия в уровне элементной насыщенности в группах сравнения по полу, возрасту, длительности проживания, профессии.
Связь состояния здоровья с воздействием конкретного химического загрязнителя не всегда можно надежно установить. Только характеристика здоровья однородных групп населения, подвергающихся негативному фактору, дает возможность установить причинно-следственную связь с достаточной достоверностью.
Поступающие в организм микроэлементы всасываются, преимущественно из желудочно-кишечного тракта, подвергаются изменениям и депонируются. Происходит одновременно их экскреция с мочой, калом, потом, волосами и др. В случаях избыточного поступления превращение элементов уменьшает их токсичность, а иногда могут образоваться токсичные метаболиты, и организм включает в действие систему элиминации. Дефект в определенном звене микроэлементного гомеостаза сопровождается развитием заболевания.
Каждый элемент имеет свой диапазон безопасности контакта, поддерживающий оптимальную концентрацию и функцию. Основными видами взаимодействия токсичных веществ являются их суммирование, потенцирование и антагонизм.
Различают короткоживущие элементы — алюминий, барий; среднеживущие — золото, барий, мышьяк, ванадий, йод, молибден, кальций, кадмий, медь, натрий, хром; долгоживущие — селен, серебро, магний, железо, цинк, кобальт. К тяжелым металлам относят химические элементы с атомной массой более 40 и атомным номером более 20. Они обладают высокой реакционной способностью, биохимической и физиологической активностью, склонностью к образованию комплексов.