CC BY
73
Hygiene & Sanitation (Russian Journal). 2016; 95(6)
_DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-6-521-524
Original article
О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2016 УДК 614.77:546.3]-074(571.121)
Журба О.М., Рукавишников В.С., Меринов А.В., Алексеенко А.Н.
СОДЕРЖАНИЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ, БЕНЗ(А)ПИРЕНА, ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ, МЫШЬЯКА В ПОЧВЕ ЯМАЛО-НЕНЕЦКОГО АВТОНОМНОГО ОКРУГА И ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ, МЫШЬЯКА В ВОЛОСАХ ДЕТЕЙ
ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований», 665827, Ангарск
В работе представлены сведения о содержании бенз(а)пирена, нефтепродуктов, мышьяка в образцах почвы, а также тяжелых металлов (железо, медь, свинец, марганец, хром, кадмий и ртуть) в почве и образцах волос детей. Пробы почв и волос отобраны в октябре 2014 г. на территории северо-западной части Ямало-Ненецкого автономного округа. Полученные значения сопоставлялись с ОДКи ПДК, принятыми в РФ. Уровни определяемых веществ в почве в целом не превышали допустимых концентраций. В пробах волос отмечены превышения рекомендуемых значений по цинку, меди, хрому и железу в 10; 16,7; 83,3 и 100% проб соответственно. Причиной высокого содержания железа в пробах волос может являться качество употребляемой воды, для которой характерны низкая минерализация и высокое содержание железа. Повышенное содержание хрома в более 80% проб волос может быть вызвано, как и в случае с железом, качеством употребляемой воды, а также высокой долей продуктов питания местного производства в рационе жителей, богатой хромом. Проведенные исследования по изучению состояния окружающей среды в поселке, удаленном от участков добычи углеводородного сырья, свидетельствуют о низкой значимости техногенного воздействия.
Ключевые слова: арктическая зона; тяжелые металлы; бенз(а)пирен; нефтепродукты; почва; дети; волосы; атомно-абсорбционная спектрометрия (ААС).
Для цитирования: Журба О.М., Рукавишников В.С., Меринов А.В., Алексеенко А.Н. Содержание нефтепродуктов, бенз(а)пирена, тяжелых металлов, мышьяка в почве Ямало-Ненецкого автономного округа и тяжелых металлов, мышьяка в волосах детей. Гигиена и санитария. 2016; 95(6): 521-524. DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-6-521-524
Zhurba O.M., Rukavishnikov V.S., MerinovA.V, Alekseyenko A.N.
THE CONTENT OF PETROLEUM PRODUCTS, BENZO(A)PYRENE AND HEAVY METALS IN SOILS OF YAMAL-NENETS AUTONOMOUS DISTRICT AND HEAVY METALS IN THE HAIR OF CHILDREN
East-Siberian Institute of Medical and Ecological Researches, Angarsk, 665827, Russian Federation
The paper presents information about the content of benzo(a)pyrene in soil samples of petroleum products and the content of heavy metals (iron, copper, lead, arsenic, manganese, chromium, cadmium and mercury) in the soil and hair samples of children. Soil samples and hair were taken in October 2014 in the north-western part of the Yamal-Nenets Autonomous District. The values obtained were compared with the approximately permissible levels and maximum allowable concentrations adopted in the Russian Federation. Levels are determined compounds in the soil in general do not exceed the allowable concentrations. In hair samples there was noted marked exceeding of the recommended values for zinc, copper, chromium and iron 10%, 16.7%, 83.3% and 100% samples, respectively. The cause of the high iron content in the hair samples may be due to the quality of consumed water, which is characterized by low mineralization and high iron content. Increased chromium content of more than 80% of the hair samples can be caused, as in the case of iron, the quality of water consumed, but also a high proportion of local foods in the diet of people, rich by chromium. A conducted study on the state of the environment in the village, away from areas of hydrocarbon production, indicates to the low importance of anthropogenic impact.
Keywords: аШк zone; heavy metals; benzo(a)pyrene; oil; soil; children; hair; atomic absorption spectrometry (AAS).
For citation: Zhurba O.M., Rukavishnikov V.S., Merinov A.V, Alekseyenko A.N. The content of petroleum products, benzo(a)pyrene and heavy metals in soils of yamal-nenets autonomous district and heavy metals in the hair of children. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal) 2016; 95(6): 521-524. (In Russ.). DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-6-521-524
For correspondence: Olga M. Zhurba, MD, PhD, Head of the laboratory of physical - chemical methods of investigations. E-mail: labchem99@gmail.com
Conflict of interest. Исследование проводилось в рамках фундаментальных научных исследований Президиума РАН АЗ РФ-44П «Оценка, моделирование и прогноз состояния здоровья и связанные с ним качества жизни населения Азиатского Севера на территориях освоения углеводородного сырья». Funding. The study had no sponsorship. Received: 5 May 2015 Accepted: 17 November 2015
Введение
Обеспечение в долгосрочной перспективе потребностей российской экономики в минерально-сырьевых ресурсах и сохранение ведущих позиций России на мировом рынке углеводородов является одной из актуаль-
Для корреспонденции: Журба Ольга Михайловна, канд. биол. наук, зав. лаб. аналитической экотоксикологии и биомониторинга, ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований», 665827, Ангарск. E-mail: labchem99@ gmail.com
ных задач государственной экономической политики. Одним из базовых принципов промышленного освоения Ямала является гармоничное сочетание развития индустрии на полуострове и бережного отношения к традиционному укладу жизни коренных малочисленных народов [1]. Социально-экономическое развитие территорий Арктической зоны приводит к изменению качества окружающей природной и социальной среды, что требует своевременных превентивных мер, направленных на сохранение здоровья населения.
дигиена и санитария. 2016; 95(6)
DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-6-521-524
Оригинальная статья
Концентрации определяемых веществ в образцах почв
Таблица 1
Концентрация определяемых компонентов, мг/кг
Места отбора проб нефтепродукты (ОДК 700 мг/кг) бенз(а)пирен, (ПДК 0,02 мг/кг) Zn (ПДК 23 мг/кг) Cu (ПДК 3,0 мг/кг) Pb (ПДК 6,0 мг/кг) Fe Mn Cr (ПДК 6,0 мг/кг) Cd Hg (ПДК 2,1 мг/кг) As (ПДК 2,0 мг/кг)
Выезд из поселка 40 0,0009 3,7 2,1 1,5 88,2 7,2 1,7 <1,0 <0,015 <0,2
ул. Х. Сэроко 243 <0,0005 31,5 2,8 1,8 292,6 46,5 2,1 <1,0 <0,015 <0,2
Котельная ул. Федорова 37 0,0016 3,1 2,4 1,8 94,5 16,1 1,0 <1,0 <0,015 <0,2
Д/У «Солнышко» <20 <0,0005 2,2 2,4 1,8 99,9 22,3 1,2 <1,0 <0,015 <0,2
Интернат корп. № 5, ул. Мира 37 <0,0005 6,4 2,2 1,7 43,5 35,9 1,2 <1,0 <0,015 <0,2
Котельная, ул. Мира 28 0,0031 4,6 2,4 1,7 27,9 35,5 3,2 <1,0 <0,015 <0,2
Котельная, ул. Советская 40 <0,0005 4,2 2,0 1,3 503,7 15,5 2,8 <1,0 <0,015 <0,2
Центральная 73 <0,0005 7,2 2,1 1,6 64,4 40,0 2,2 <1,0 <0,015 <0,2
Тундра(фон) 38 <0,0005 4,0 2,0 1,5 176,4 3,8 3,1 <1,0 <0,015 <0,2
Неблагоприятные условия среды обитания в первую очередь представляют опасность для детей, которые отличаются повышенной чувствительностью к недостаточному или избыточному поступлению извне химических элементов, различным внешним физическим и биологическим воздействиям [2]. Почвенный покров является своеобразным индикатором состояния окружающей природной среды. Он отражает не только сиюминутные процессы, но и прошлые. Поэтому состояние почв имеет огромное значение для решения проблемы экологического состояния исследуемого региона [3].
Волосы представляют идеальный объект исследования, так как отражают процессы, годами протекающие в организме человека [4]. В сравнении с анализом крови или мочи элементный анализ волос имеет много преимуществ, среди которых одними из основных является высокая концентрация элементов в волосах, неинвазивность отбора проб, удобство при хранении и транспортировке. Отмечено, что в отличие от внутренних (жидких) биосред организма концентрация элементов в волосах менее подвержена жесткому гомеостатическому контролю, что предопределяет преимущества использования элементного анализа волос в гигиенической диагностике и раннем выявлении патологических изменений в организме и латентных процессов [5].
Целью настоящего исследования явилось изучение техногенного загрязнения металлами - железо ^е), медь (Си), свинец (РЬ), марганец (Мп), хром (Сг), кадмий (Cd), ртуть (И§), и мышьяком (As), бенз(а)пиреном и нефтепродуктами почв Ямало-Ненецкого автономного округа (ЯНАО) и содержания металлов в образцах проб волос детей, проживающих на данной территории.
Материал и методы
Основные материалы, используемые в работе, были получены в процессе экспедиционных исследований. Проведен анализ образцов почв, отобранных в нескольких точках поселка Яр-Сале Ямальского района. Данный населенный пункт удален от мест добычи и транспортировки нефти и газа, поэтому
можно считать, что содержание определяемых компонентов в образцах почв должны соответствовать фоновым уровням для данного региона. Полученные значения сравнивали с ОДК и ПДК, указанными ГН 2.1.7.2511-09 [6], ГН 2.1.7.2041-06 [7], МУ 2.1.7.730-99 [8]. Отобраны по унифицированной методике пробы волос 30 детей в возрасте от 7 до 17 лет, родившихся и проживающих на территории данного поселка. Перед измерением пробы волос подвергали автоклавной минерализации смесью концентрированной азотной кислоты с пероксидом водорода.
В работе использовали двойную атомно-абсорб-ционную систему с пламенной и электротермической атомизациями Agilent AA DUO 240FS/240Z/UltrAA.
В волосах Fe определяли методом ААС с пламенной атомизацией, а Cu, Pb, Mn, Cr, Cd - методом ААС с электротермическим способом атомизации с зеемановской коррекцией фона, As в почве и волосах - пламенной ААС с предварительной генерацией гидридов.
Пробы почвы для определения подвижных форм Fe, Cu, Pb, Mn, Cr, Cd и Zn обрабатывали ацетатно-аммонийным буферным раствором с pH = 4,8. Для определения As анализируемые образцы почв разлагали путем сплавления с гидроксидом натрия в платиновом тигле при 600 °C с последующим выщелачиванием дистиллированной водой, доведением водного раствора до кислого. Содержание железа, меди, свинца, марганца, хрома, кадмия и цинка в почве определяли с помощью ААС с пламенной атоми-зацией.
Hg в почве и в волосах определяли методом холодного пара на анализаторе ртути «Юлия-5К».
Измерение бенз(а)пирена проводили на газох-роматографической системе на базе газового хроматографа Agilent 7890А с масс-селективным детектором Agilent 5975С. Определение основано на извлечении бенз(а)пирена из сухого образца почвы ацетоном, концентрировании экстракта за счет упаривания растворителя досуха, реэкстракции аналита из сухого остатка гексаном и далее на хромато-масс-спектрометрическом анализе гексанового экстракта.
Hygiene & Sanitation (Russian Journal). 2016; 95(6)
DOI: 10.18821/0016-9900-2016-95-6-521-524
Original article
Таблица 2
Содержание металлов и мышьяка в волосах детей, постоянно проживающих на территории ЯНАО, мкг/г
Элемент Число наблюдений Ме (Q25-Q75) Минимальные-максимальные значения Рекомендуемые уровни [9]
Cu 30 15,2 (11,0-19,4) 9,2-43,9 10-20
Pb 30 0,5 (0,26-0,87) 0,05-3,22 <5
Zn 30 130,7 (83,0-166,7) 72,1-386,4 140-230
Mn 30 0,25 (0,18-0,38) 0,1-0,47 0,25-1,0
Fe 30 77,9 (53,7-119,1) 30,4-241,2 10-20
Hg 30 0,25 (0-0,45) 0,0-1,15 <2,0
Cd 30 0,21 (0,13-0,3) 0,08-0,46 <0,5
Cr 30 1,07 (0,8-2,175) 0,2-2,4 0,25-0,6
As 21 0,014 (0,013-0,036) 0,01-0,19 <1,0
Определение нефтепродуктов осуществлялось гравиметрическим (весовым) методом. Данный метод основан на экстракции нефтепродуктов из сухого образца почвы хлороформом, упаривании хлороформа досуха, реэкстракции гексаном из сухого остатка, отделении от полярных соединений на хроматогра-фической колонке, заполненной оксидом алюминия, и количественном определении гравиметрическим методом на аналитических весах.
Результаты и обсуждение
Результаты проведенных исследований образцов почв представлены в табл. 1. Уровни содержания определяемых компонентов в почвах не превышают соответствующих ПДК и ОДК (за исключением пробы, отобранной на территории интерната (ул. Х. Сэ-роко), в которой имеется превышение ПДК по цинку в 1,3 раза).
Результаты исследований проб волос (табл. 2), представлены в виде медианы (Me), верхнего и нижнего квартилей (Q25-Q75), минимального и максимального значений, полученных с использованием программы Microsoft Excel.
Проведенные исследования накопления металлов (токсичных и условно эссенциальных) в волосах детей пос. Яр-Сале Ямальского района показали, что содержание свинца, марганца, ртути, кадмия и мышьяка волосах не превышало рекомендуемых уровней. По меди и цинку отмечено превышение у 16,7 и 10% образцов проб волос соответственно. Наибольшее количество проб с концентрациями выше рекомендуемых уровней отмечено по железу и хрому -100 и 83,3% соответственно (см. рисунок).
Fe относится к группе жизненно необходимых элементов, участвует в переносе кислорода, а также играет важную роль в процессах выделения энергии, в ферментативных реакциях, обеспечении иммунных функций, метаболизме холестерина [5]. Как дефицит, так и избыток железа отрицательно влияют на состояние здоровья человека. Одним из основных проявлений снижения уровня сывороточного железа (в 1,5-3 раза) является повышение риска развития атеросклероза, болез-
100-,
80-
60-
40-
20-
0-
Ре Сг 7х\ Си
Выше рекомендуемых значений
И Не превышающие рекомендуемых значений
Доля детей, в волосах которых содержание металлов с превышением и без превышения рекомендуемых значений (%).
ней печени и сердца, артритов, диабета и др. [10]. Среда характеризуется значительными изменениями химического состава в зависимости от геохимической обстановки: одни территории обогащены определенными химическими элементами, другие, наоборот, бедны. В данном исследовании показано высокое содержание железа в волосах обследуемых детей, что может быть связано с качеством воды в водоисточнике и разводящей сети, для которой характерны низкая минерализация и высокое содержание железа. Так, по результатам исследований проб воды в водоисточниках и разводящих сетях на территории ЯНАО отмечались высокие концентрации железа [11, 12].
Хром, как и железо, относится к группе жизненно необходимых элементов, участвуя в регуляции синтеза жиров и обмене углеводов, вместе с инсулином действуя как регулятор уровня сахара в крови, обеспечивая нормальную активность инсулина и т.д. [5]. Избыточное содержание хрома в организме может вызывать, например, астматический бронхит, бронхиальную астму, повышать риск онкологических заболеваний [10].
Повышенное содержание хрома в волосах более 80% проб помимо использования воды, богатой хромом, связано с употреблением пищи местного производства, например рыбы, одного из главных продуктов питания коренного населения Севера. По данным литературы, одним из основных источников поступления хрома в организм человека являются продукты питания (овощи, рыба) и вода [5]. Так, например, А.Н. Мартинчиком с соавт. в образцах рыбы, выловленной вблизи п. Харп, а также в ряде пищевых источников были обнаружены высокие концентрации хрома [13].
Заключение
Проведенные исследования по изучению содержания различных веществ в почве свидетельствуют о низкой значимости техногенного воздействия на состояние окружающей среды в поселке, удаленном от участков добычи углеводородного сырья.
Результаты исследования содержания металлов в волосах детей являются достаточно информативными как дополнительный метод оценки сложившейся экологической ситуации.
гиена и санитария. 2016; 95(6)
РРк 10.18821/0016-9900-2016-95-6-521-524_
Оригинальная статья
Показано превышение рекомендуемых уровней по цинку, меди, хрому и железу в 10; 16,7; 83,3 и 100% проб соответственно, что важно для объективного прогноза ожидаемого роста или снижения группы риска развития заболеваний детского населения.
Финансирование. Исследование проводилось в рамках фундаментальных научных исследований Президиума РАН АЗ РФ-44П «Оценка, моделирование и прогноз состояния здоровья и связанные с ним качества жизни населения Азиатского Севера на территориях освоения углеводородного сырья».
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Литер ату р а
1. Павленко В.И. Арктическая зона Российской Федерации в системе обеспечения национальных интересов страны. Арктика: экология и экономика. 2013; (4): 16-25.
2. Корчина Т.Я. Содержание тяжелых металлов в волосах детей севера Тюменской области. Гигиена и санитария. 2007; (4): 27-9.
3. Матвиенко Т.И., Молчанов М.А., Теренина И.Б. Тяжелые металлы в почвенном покрове зоны влияния ТЭЦ-3. Вестник Тихоокеанского государственного университета. 2008; (1): 223-30.
4. Скальный А.В. Химические элементы в физиологии и экологии человека. М.: «ОНИКС 21 век», Мир; 2004.
5. Скальный А.В., Киселев М.Ф., ред. Элементный статус населения России. Часть 1. Общие вопросы и современные методические подходы к оценке элементного статуса индивидуума и популяции. СПб.: Медкнига «ЭЛБИ-СПб»; 2010.
6. Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2511-09. Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве. М.; 2009.
7. Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2041-09. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. М.; 2009.
8. Методические указания МУ 2.1.7.730-99. Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест. М.; 1999.
9. Скальный А.В., Киселев М.Ф., ред. Элементный статус населения России. Часть 4. Элементный статус населения Приволжского и Уральского федеральных округов. СПб.: Медкнига «ЭЛБИ-СПб»; 2013.
10. Калетина Н.И., ред. Токсикологическая химия. Метаболизм и анализ токсикантов: учебное пособие. М.: ГЭО-ТАР-Медиа; 2008.
11. Государственный доклад о санитарно-эпидемиологической обстановке в Ямало-Ненецком автономном округе за период 2007-2011. Салехард; 2012.
12. Кирилюк Л.И. Гигиеническая значимость тяжелых металлов в оценке состояния здоровья населения Крайнего Севера: Автореф. дисс. ... докт. биол. наук. Надым; 2006.
13. Мартинчик А.Н., Шеповальников В.Н., Пескова Е.В., Оношко В.А., Домаенко А.В., Лисенкова Е.Н. и др. Со-
держание тяжелых металлов в продуктах питания и плазме крови населения Приуральского района. Проблемы Арктики и Антарктики. 2009, (1): 146-52.
References
1. Pavlenko V.I. Arctic zone of the Russian Federation in the system of national interests. Arktika: ekologiya i ekonomika. 2013; (4): 16-25. (in Russian)
2. Korchina T.Ya. The hair levels of heavy metals in children living in the north of the Tyumen Region. Gigiena i sanitari-ya. 2007; (4): 27-9. (in Russian)
3. Matvienko T.I., Molchanov M.A., Terenina I.B. Ground pollution with heavy metals near the Heat Electric Power Sta-tion-3. Vestnik Tikhookeanskogo gosudarstvennogo univer-siteta. 2008; (1): 223-30. (in Russian)
4. Skal'nyy A.V. Chemical Elements in the Physiology and Ecology of Human [Khimicheskie elementy vfiziologii i ekologii che-loveka]. Moscow: «ONIKS 21 vek», Mir; 2004. (in Russian)
5. Skal'nyy A.V., Kiselev M.F., eds. Element Status of the Russian Population. Part 1: General Issues and Modern Methodological Approaches to Assessing the Element Status of the Individual and the Population [Elementnyy status naseleniya Rossii. Chast' 1. Obshchie voprosy i sovremennye metod-icheskie podkhody k otsenke elementnogo statusa individuu-ma i populyatsii]. St. Petersburg: Medkniga «ELBI-SPb»; 2010. (in Russian)
6. Hygienic standards GN 2.1.7.2511-09. Approximate allowable concentrations of chemical substances in soils. Moscow; 2009. (in Russian)
7. Hygienic standards GN 2.1.7.2511-09. Maximum allowable concentrations of chemical substances in soils. Moscow; 2009. (in Russian)
8. Guidelines MU 2.1.7.730-99. Hygienic assessment of soil quality residential areas. Moscow; 1999. (in Russian)
9. Skal'nyy A.V., Kiselev M.F., eds. Element status of the Russian population. Part 4: Elemental Status of the Population of the Volga and Ural Federal Districts [Elementnyy status naseleniya Rossii. Chast' 4. Elementnyy status naseleniya Priv-olzhskogo i Ural'skogofederal'nykh okrugov]. St.Petersburg: Medkniga «ELBI-SPb»; 2013. (in Russian)
10. Kaletina N.I., ed. Toxicological Chemistry. Metabolism and Analysis of Toxicants: a Tutorial [Toksikologicheskaya khi-miya. Metabolizm i analiz toksikantov: uchebnoe posobie]. Moscow: GEOTAR-Media; 2008. (in Russian)
11. State report on the epidemiological situation in the Yamal-Nenets Autonomous District for the period 2007-2011. Salekhard; 2012. (in Russian)
12. Kirilyuk L.I. Hygienic Significance of Heavy Metals in the Assessment of the Health Status of the Population of the Far North: Diss. Nadym; 2006. (in Russian)
13. Martinchik A.N., Shepoval'nikov V.N., Peskova E.V, Onoshko V.A., Domaenko A.V, Lisenkova E.N. et al. The content of heavy metals in food and blood plasma population Priuralsky area. Prob-lemyArktiki iAntarktiki. 2009, (1): 146-52. (in Russian)
Поступила 05.05.15 Принята к печати 17.11.15
