Medicininė geologija – besiformuojanti tarpdisciplininė tyrimų kryptis

J.Satkūnas

Lietuvos geologijos tarnyba

COGEOENVIRONMENT

2001 06 28 – 29 dienomis Lusakoje, Zambijoje, vyko tarptautinis medicininės geologijos seminaras “Metalai, sveikata ir aplinka”. Tai buvo Tarptautinės Geologijos Mokslų Sąjungos (IUGS) komisijos COGEOENVIRONMENT (Geologijos Mokslai Aplinkosauginiam Planavimui) renginys, kurį surengė šios komisijos Medicininės geologijos darbo grupė, vadovas Dr. Olle Selinus, Švedijos geologijos tarnyba (SGU). Daugiau informacijos apie šios darbo grupės veiklą galima rasti tinklalapyje adresu: http://home.swipnet.se/medicalgeology, bei informaciniuose biuleteniuose.

Viena seminaro diena buvo skirta kviestinėms paskaitoms, kurias skaitė Dr. Jose A.Centeno iš JAV Ginkluotųjų Pajėgų Patologijos tyrimų instituto (AFIP), Dr Robert Finkelman iš JAV Geologijos tarnybos (USGS) ir Dr Olle Selinus, Švedijos geologijos tarnyba. Paskaitų metu buvo apžvelgta toksinių metalų gamtoje įvairovė, antropogeniniai ir gamtiniai šaltiniai, pernašos ir sklaidos būdai, poveikis žmonių ir gyvūnijos sveikatos būklei, toksikologinės patologijos formos. Paskaitų medžiaga turima Lietuvos geologijos tarnyboje. Kita seminaro diena buvo skirta medicininės geologijos problemoms Rytų ir Pietų Afrikos regiono valstybėse nagrinėti.

Seminaro pranešimų pagrindu yra parengta žemiau pateikiama medicinės geologijos krypties tyrimų bei problemų šiame Afrikos regione apžvalga.

Geologinės priežastys sukeliančios žmonių sveikatos problemas gali būti sugrupuotos į tris pagrindines grupes, tai - naudingųjų iškasenų gavyba, žemės ūkio tąrša, natūralios anomalinės gruntų, dirvožemio bei vandens cheminės savybės.

Didžioji dauguma aplinkos kokybės ir žmonių sveikatos problemų yra susijusi su naudingųjų iškasenų, visų pirma metalų rūdų, gavyba bei netinkamu kasybos atliekų deponavimu. Vien tik Pietų Afrikos respublikoje veikia apie 1100 kasyklų, kurios užima apie 1 procentą šalies teritorijos.

Vario telkiniai Zambijos Vario Juostuoje (Copperbelt) yra ekspolatuojami nuo 1930 metų. Maksimali vario gavyba vyko 1970 metais. Vien tiktai 1995 - 1996 metais kompanija Zambia Consolidated Copper Mines Limited (ZCCM) išgavo 307 000 tonų vario ir apie 3577 tonų kobalto - tai sudarė per 80 procentų metinių Zambijos užsienio pajamų. Tačiau kasyba ženkliai veikia ir aplinkos kokybę. ZCCM kompanija pati deklaruoja, kad išleidžia per parą apie 500 000 m3 vandens iš kasyklų į Kafue upę, kuri teikia apie 20 procentų geriamo vandens vien tik Lusakos miestui. Kasyklų nuotekų vandenyje Cu ir Co kiekiai yra padidinti iki 50 ir 300 kartų atitinkamai.

Žuvų tyrimai Kafue upėje, Zambijos miesto Kitwės kasyklų rajone bei kitose upėse į kurias išleidžiamos kasyklų nuotekos, parodė, kad yra padidinti Cu kiekiai: žuvų audiniuose - iki 800 mg/kg, vandenyje - iki 190 mikrogramų/litre. Co, Zn, Ag, Pb, V kiekiai upės nuosėdose šiame kasyklų rajone yra padidinti 4-100 kartų lyginint su analogiškomis nuosėdomis už kasyklų rajono.

Nustatyta, kad dėl asbesto gavybos Pietų Afrikos Mafefe ir Mathabathe kasyklose, kurių apylinkėse gyvena apie 12 000 žmonių, daugiausia dirbančių kasyklose, jau 73 procentų šių gyventojų, vyresnių nei 20 metų, plaučiai yra pažeisti asbesto skaidulų, patenkančių per orą, vandenį ir kitais būdais.

Didelė Afrikos problema – tai nelegali aukso gavyba.

Kenijoje, Migori rajone, kur vyksta nelegali aukso gavyba, atliekose, vandenyje, vandens telkinių nuosėdose nustatyti ženkliai padidinti As, Pb, ir Hg kiekiai, galintys turėti poveikį iki 10 000 žmonių, čia besiverčiančių aukso gavyba, sveikatai. Duomenų apie jų sveikatos būklę nėra. Angwa upės (vakarų Zimbabvė), kertančios apatiniojo protezojaus uolienų išeigas, 25 km ilgio atkarpoje aukso gavyba užsiima apie 3 tūkstančiai aukso plovėjų. Manoma, kad pavieniai aukso plovėjai išgauna apie 3 g aukso per dieną.

Auksas mineralogiškai daugiausia yra susijes su arsenopiritu, piritu, bismutitu. Žalingiausias sveikatai yra arsenopiritas, kuriam oksiduojantis išsiskiria arsenas. Dėl to aukso kasyklų nuotekų vandenyje arseno kiekiai siekia iki 50-120 ppm.

Auksas iš rūdos dažniausiai yra išgaunamas vadinamuoju amalgamacijos būdu, naudojant gyvsidabrį arba cianidus. Šie elementai jau savaime yra labai toksiški.

Gyvsidabris jau šimtmečius yra naudojamas amalgamacijos procese - į aukso rūdos vandeninę pulpą yra įleidžiamas skystas gyvsidabris, kursi prisijungia auksą ir susidaro gyvsidabrio amalgama. Ją kaitinant gyvsidabris išgaruoja ir palieka gryną auksą. Gyvsidabris, panaudotas aukso sodrinimui patenka į aplinką metalo pavidalu ir įsijungia į natūralią maisto grandinę. Gamtinėje aplinkoje jis transformuojasi į organinius ir neorganinius junginius, kurie yra labai toksiški. Gyvsidabris į žmogaus organizmą patenka įkvepiant, odos kontaktu, naudojant užterštą vandenį ar maistą (pvz. – žuvį) ir sukelia sunkius apsinuodijimus.

Nelegalioje gavyboje vyrauja gyvsidabrio naudojimas. Vienam gramui aukso išgauti yra sunaudojama apie 1 g gyvsidabrio.

Cianidai naudoti aukso sodrinimo gamyklose yra išleidžiami į nuotėkų baseinus, kur jų koncentracijos svyruoja 0.01 – 0.3 ppm ribose. Šarminių metalų cianidai redukcinėse sąlygose išskiria vandenilio cianido dujas, kurios inhaliacijos būdu gali apnuodyti gyvus organizmus. Nuotekų baseinuose sunkiųjų metalų cianidai suirsta maždaug per dvejus metus. Maksimalus toleruotinas bendras cianidų kiekis daugelyje šalių yra 10 ppb geriamajame vandenyje. Žuvys miršta vandenyje esant daugiau 0,025 ppm cianido. Žmogui cianidų poveikis pasireiškia patekus į organizmą (asmeniui sveriančiam 70 kg) nuo 0,12 mg, tačiau pastebima, kad cianidai organizmuose nesikaupia.

Dantų fluorozės problema yra labai aktuali Rytų ir Pietinėje Afrikoje. Tanzanijoje, didžiojo rifto slėnyje fluoridų kiekis geriamajame vandenyje svyruoja nuo 0.4 iki 36 mg/l. Be to, Tanzanijoje yra plačiai naudojama natūrali druska – magadi - išgaunama Tanzanijos Magadi ežere, kur fluoro kiekis siekia 2000 ppm (WHO rekomenduojama viršutinė riba yra 8 ppm). Minėti faktoriai yra tiesiogiai siejami su dideliu sergamumu dantų fluoroze šiame regione.

Su fluoridų koncentracijomis požeminiame vandenyje (1.3-4.8 ppm) siejamas padidintas sergamumas dantų fluoroze Malavio sostinės Lilongwės apylinkėse. Manoma, kad sergamumą fluoroze jau gali sukelti fluoro kiekis viršijantis 2ppm. Vakarų Zimbabvėje, nustatyta kad 11 procentų ištirtų vandens mėginių viršija DLK koncentaciją - 1.5 mg/l. Šiame krašte padidintos fluoridų koncentracijos siejamos su karbonatitinio tipo vulkaninėmis uolienomis.

Intensyvaus žemės ūkio regionuose yra nustatyti taršos mineralinėmis trąšomis, pesticidais požymiai. Pranešama, kad pesticidais yra užterštas dirvožemis ir požeminis vanduo Kenijos rajonuose, kur buvo intensyviai auginami kukurūzai, cukrašvendrės, citrusinės kultūros ir kt. Intensyvus vandens naudojimas padidina mineralinių medžiagų koncentravimosi procesą.

Foto. Monica A. Omulo iš Kenijos Maseno univesiteto Aplinkos tyrimų departamento tyrinėja naudingųjų iškasenų gavybos įtaką aplinkai.

Natūralioje gamtoje irgi galimos anomalijos, turinčios įtakos ekosistemų būklei. Tyrimai atlikti Vakarų Pokoto regione, Kenijoje, parodė kad tam tikros augalų rūšys – Faurea saligna, Protea kilimandischrica Satureja abbyssinica - gali būti indikatorinėmis ieškant chromito mineralizacijos vietų. Šių augalų lapuose aptinkami anomaliniai padidinti nikelio, kobalto, mangano kiekiai. Šie augalai sėkmingai gali būti naudojami chromito paieškose, tačiau gali būti kartu ir pavojingi juos naudojančiai gyvūnijos populiacijai bei, savo ruožtu, žmogaus organizmui.

Seminare pateikta pavyzdžių, kurie iki šiol yra sunkiai paaiškinami gamtinėmis ar technogeninėmis priežastimis. pvz susirgimas Mseleni liga - endeminiu osteoartritu, kuri yra būdinga tik Maputalando pakrantės lygumoje (Pietų Afrikos Respublika). Ši liga pasireiškia žmonių kaulų sunykimu (“nykštukėjimo” sindromas) ir yra konstatuojama daugeliui vietinių gyventojų, vyresnių nei 20 metų amžiaus. Atlikti preliminarūs tyrimai rodo, kad ligos židiniai sutampa su kalio ir seleno trūkumo dirvožemyje, kuriame auginamos maistui naudojamos žemės ūkio kultūros, anomalijomis.

Olkarijos geoterminės anomalijos rajone, Hell’s Gate Nacionaliniame parke (Kenija), nustatyti anomalūs padidinti Pb ir Mo kiekiai vandenyje, Zn ir Pb – dirvožemyje, Pb, Cd, Mo ir Co – augaluose. Minėtų elementų padidinti kiekiai nustatyti ir žole mintančių gyvūnų – zebrų, buivolų - organizmuose.

 

Foto: Tipiškas karstinės duobės panaudojimas Lusakos mieste - atliekų sąvartynas. Drėgnuoju metų laiku ši duobė būna užpildyta vandeniu kuris filtruojasi į karstinę plyšių sistemą. Sąvartyno pakraštyje veikia vandenvietė.

Zambijos sostinės Lusakos apylinkėms yra būdingas tropinio karsto kraštovaizdis. Karstinės įdubos yra susiformavusios proterozojaus metamorfizuotuose dolomituose paviršinio tirpinimo būdu. Karstinis dolomitas yra apie 30 m storio, padengtas tik 1-3 metrų lateritinio dūlėjimo dariniais, taigi yra tik labai menkai apsaugotas nuo paviršinės tąršos. Tai pagrindinis geriamojo vandnens šasltinis Lusakos mieste, kaptuojamas tiesiogiai iš karstinių duobių (gruntinio vandens lygis yra tik 1-2 metrai net ir sausuoju metų laiku) bei gręžiniais. Bendrai Lusakoje geriamojo vandens poreikiams patenkinti naudojamas požeminis vanduo sudaro 80%, o likusi dalis imama iš Kafue upės. Tos pačios karstinės duobės Lusakos priemiesčiuose yra naudojamos fekalinei kanalizacijai - atviri lauko tualetai įrengti į karstines duobes Lusakoje sudaro 55 procentus visos kanalizacijos sistemos. Uždaros septikinės šalinimo talpos sudaro dar 20 proc.

Bloga požeminio vandens kokybė neabejotinai įtakoja žmonių sveikatingumo būklę, tačiau dėl lėšų ir specialistų stygiaus tyrimai neatliekami, nors pastoviai egzistuoja choleros židiniai.

Foto: Lusakos priemiesčiuose – vadinamose neplanuotose gyvenvietėse gyvena apie 1,5 milijono žmonių. Vanduo gėrimui yra naudojamas iš karstinės sistemos uolienų, slūgsančių po 1 – 3 metrų lateritinio dūlėjimo pluta, kuri dažnai yra nukasta, atidengiant geriamo vandens šaltinius paviršinei taršai. Sistemingi sveikatingumo tyrimai nėra atliekami, nors pastoviai egzistuoja choleros židiniai.

 

Foto. Gyventojų skaičiaus augimas - viena opiausių Afrikos problemų. Zambijoje viena šeima vidutiniškai turi 10 vaikų. Gyventojų vidurkinis amžius – apie 50 metų.

 

Medicinės geologijos seminare buvo paliesta dar viena problema – geofagija. Zambijoje, Zimbabwėje moterys valgo molį, kuris pardavinėjamas turguose. Specialūs tyrimai parodė, kad tai natūralus nuosėdinės kilmės molis, bet kartu yra naudojamas molis imamas iš termitynų bei termitų suneštas ant medžių žievės. Apklausa parodė, kad labiausiai vertinamas yra iš Kongo atvežamas molis, kuris turi daugiausia molio frakcijos – vidutiniškai 78 proc. Manoma, kad molio valgymas yra susijęs su mikroelementų, visų pirma geležies maiste trūkumu. Apklaustos moterys, valgančios molį, teigė, kad molis sukelia euforiją panašią kaip rūkant ar geriant alkoholį.

Medicinės geologijos seminaras atskleidė konkrečias sveikatingumo problemas susijusias su gamtinėmis bei technogeninėmis priežastimis ir įrodė tarpdisciplininių tyrimų svarbą ir perspektyvumą. Be to, tampa aišku, kad ne tik technogeninė tąrša, gamtinės koncentracijų anomalijos – teigiamos bei deficitinės - yra svarbiais geocheminių tyrimų objektais. Pagrindu visiems geocheminiams vertinimams atlikti yra natūralus geocheminis fonas, kurį reikia nustatyti pakankamai deataliais tyrimais.