CC BY
6
слюне у детей от расстояния между районом проживания и месторасположением нефтехимического комбината: чем дальше расстояние, тем выше изученный показатель, однако уровень не достигает уровня, характерного для здоровых детей данного возраста.
Активность лизоцима слюны достоверно ниже у детей загрязненного района, чем у дошкольников контрольной группы (соответственно 50,85 ± 1,23 и 68,47 ± 1,64%; р < 0,001).
Проведенное кожное тестирование с набором стандартных неинфекционных аллергенов скари-фикационным методом позволило выявить характер сенсибилизации детей дошкольного возраста с аллергическими заболеваниями.
У детей обеих групп, больных атопической бронхиальной астмой, установлена высокая сенсибилизация к аллергенам домашней пыли, клеша домашней пыли ОегтаЮрИазогскз Гаппае и шерсти домашних животных (кошки и собаки), частота выявления которой в среднем составила соответственно 44,4 ± 2,8, 22,3 ± 1,9 и 33,3 ± 2,3%. При этом у 2/3 детей с бронхиальной астмой из основной группы имелась соче-танная сенсибилизация, в контрольной группе выявлена моносенсибилизация (либо к группе бытовых, либо к группе эпидермальных аллергенов).
В атмосферном воздухе города содержится не один ингредиент, а совокупность различных веществ. В связи с этим интерес представляет измерение тесноты связи между аллергической заболеваемостью отдельными нозологическими формами и степенью загрязнения комплексом вредных веществ.
Результатами исследований выявлена корреляционная связь между аллергической заболеваемостью, с одной стороны, и уровнем загрязнения воздуха оксидом углерода, аммиаком, диоксидом се-
ры, углеводородами, формальдегидом, диоксидом азота, пылью — с другой стороны.
Корреляционный анализ связи между степенью загрязнения атмосферного воздуха (Р) и аллергической заболеваемостью детей загрязненного района выявил наличие прямой направленности сильной достоверной корреляционной зависимости {гху± т = 0,73 ± 0,12), а в контрольном районе — прямой средней силы корреляционной связи (гху± т = 0,57 ± 0,11; р < 0,001). Наличие достоверной средней связи в 30,9% случаев связано, видимо, с тем, что при показателе Р, равном 2,3, имело место влияние отдельных примесей в концентрациях, превышающих допустимые величины. По Нижнекамску выявлена средней силы корреляционная зависимость (г^ ± т = 0,53 ± 0,02; р < 0,001). Значения корреляции имеют тенденцию к увеличению, они возросли за изученный период от гху± т = 0,53 ± 0,02 до гху± т- 0,75 ± 0,13 (р < 0,01). Так как во всех случаях коэффициент корреляции (г^) превышает свою среднюю ошибку (тг) более 3 раз, его можно считать статистически достоверным.
Таким образом, в результате проведенных исследований и наблюдений выявлены особенности частоты и структуры аллергических заболеваний у детей в зависимости от качественной и количественной характеристик загрязнения атмосферного воздуха Нижнекамска. На основании полученных данных сформулированы и обоснованы научные положения, совокупность которых позволяет выявить причины высокой аллергической заболеваемости детей в условиях химического загрязнения окружающей среды, дать количественную оценку заболеваемости и определить практические мероприятия, направленные на снижение влияния факторов риска и оздоровление детского населения.
Поступил« 16.10.07
С КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2009 УДК «14.77:6«5.7)-07
В. С. Журков', Л. В. Ахалъцева2, Е. В. Неяскина3, Н. В. Русаков\ И. А. Крятов5, Н. И. Тонкопий6, Н. 10. Карцева7
АНАЛИЗ МУТАГЕННОЙ АКТИВНОСТИ ВОДНЫХ И БУФЕРНЫХ ЭКСТРАКТОВ ОБРАЗЦОВ ПОЧВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЬЮ
'Ведущий научный сотрудник лаборатории генетического мониторинга НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина РАМН, Москва (8-499-246-09-69, e-mail: [email protected]); 2старший научный сотрудник лаборатории генетического мониторинга НИИЭЧиГОС, канд. биол. наук (т. 8-499-246-09-69, e-mail: [email protected]), 'научный сотрудник лаборатории генетического мониторинга НИИЭЧиГОС, канд. биол. наук (т. 8-499-246-09-69); 'зам. директора по науке НИИЭЧиГОС, академик РАМН, доктор мед. наук, профессор (т. 8-499-246-58-05, e-mail: [email protected]); 'руководитель лаборатории гигиены почвы НИИЭЧиГОС, канд. мед. наук (т. 8-499-246-86-85, e-mail: [email protected]); 'ведущий научный сотрудник лаборатории гигиены почвы НИИЭЧиГОС, канд. мед. наук (т. 8-499-246-86-85, e-mail: [email protected]); 7научный сотрудник лаборатории гигиены почвы НИИЭЧиГОС, канд. биол. наук (т. 8-499-246-86-85, e-mail: [email protected])
В тесте Эймса на штаммах Salmonella typhimurium ТА 100 и ТА98 изучена мутагенная активность водных (pH 7,4) и буферных (pH 4,5) экстрактов проб почвы разных районов города с различным содержанием нефти (от 16 до 3526мг/кг) и буферных экстрактов моделы/ых образцов почвы с внесением нефти (Западно-Сибирская нефть) в количествах от 160—15 625 мг/кг. Экстракты всех образцов почвы не показали мутагенной активности. Буферный экстракт пробы почвы, содержащий нефть в количестве 12 290мг на 1 кг и продукты горения нефти и угля, показал мутагенный эффект на штамме ТА98 в варианте с метаболической активацией. Предполагается, что мутагенный эффект этой пробы связан с продуктами горения нефти и угля.
Ключевые слова: экстракты почвы, загрязненной нефтью, мутагенная активность, тест Эймса
V. S. Zhurkov, L. V. Akhaltseva, Ye. V. Neyaskina, N. V. Rusakov, I. A. Kryatov, N. /. Tonkopiy, N. Yu. Kartseva. — ANALYSIS OF THE MUTAGENIC ACTIVITY OF AQUEOUS AND BUFFER EXTRACTS FROM OIL-POLLUTED SOIL SAMPLES
The Ames test on Salmonella typhimurium TA 100 and TA 98 strains were used to study the mutagenic activity of aqueous (pH 7.4) and buffer (pH 4.5) extracts from soil samples containing different oil levels (from 16 to 3526 mg per kg soil), which had been taken from different areas of a town, and buffer extracts from model soil samples added by crude West-Siberian oil (160-15625 mg/kg). The extracts from all soil samples showed no mutagenic activity. The buffer soil sample extract containing oil in the amount of 12290 mg/kg and oil and coat combustion products had a mutagenic effect with metabolic activation on the TA 98 strain. It is suggested that the mutagenic effect of this sample is associated with oil and coal combustion products. Key words: oil-polluted soil extracts, mutagenic activity, Ames lest.
Оценка возможных последствий для здоровья населения загрязнения почвы нефтью и нефтепродуктами — актуальная проблема современной гигиены. Расширяющееся освоение месторождений, развитие нефтеперерабатывающей индустрии, транспортировка нефти на дальние расстояния обусловливают значительное расширение ареала нефтезагрязненных почв. Площадь земель, подвергшихся единовременному и периодическому загрязнению нефтью, постоянно увеличивается. В настоящее время общая площадь нуждающихся в рекультивации земель составляет 1,14 млн га [2]. Наличие в сырой нефти и нефтепродуктах соединений, обладающих канцерогенной и мутагенной активностью [8], ставит вопрос контроля мутагенной активности объектов окружающей среды, загрязненных нефтью (почва, вода). Интегральным методом контроля за появлением мутагенных канцерогенов в объектах окружающей среды является анализ суммарной мутагенной активности (СМА). Под СМА понимается характеристика мутагенной активности химических загрязнений с использованием в качестве индикатора биологических тестов объектов [3, 5].
Наиболее часто изучают мутагенную активность экстрактов образцов почв с использованием метода 5а1топе11а/микросомы (тест Эймса). Эксперименты с разными штаммами сальмонеллы позволяют выявлять мутагены разного механизма действия, а варианты с метаболической активацией — мутагенный эффект возможных метаболитов химических соединений [5].
Цель данной работы — оценка мутагенной активности водных и буферных экстрактов натурных и модельных образцов почвы, загрязненных нефтью.
Материалы и методы
Исследовали почвы территорий повышенного риска воздействия на здоровье населения — придомовые детские игровые площадки. Пробы почвы отбирали в различных районах Москвы, отличающихся уровнем техногенной нагрузки: селитебных зонах района Капотня Юго-Восточного административного округа — ЮВАО (содержание нефти 190—12 990 мг на 1кг почвы) и рекреационные (контрольные) зоны Кузьминского и Битцевского лесопарков (содержание нефти в почве 16,33 мг/кг). Определение нефти в почве проводили методом инфракрасной спектрофотометрии на приборе КН-2, чувствительность метода 20 мг/кг, суммарная погрешность измерения ±24% [6].
Модельные опыты проводили на наиболее распространенной в России (52%) дерново-подзолистой сред-несуглинистой почве, отобранной в районе пос. Красная
Пахра на целинных участках вне зоны техногенного, антропогенного и сельскохозяйственного воздействия. Содержание нефти в данной почве 29,1 ± 2,7 мг/кг было принято как фоновое. Почва (pH 4,5) с низким содержанием гумуса (2—2,9%) и малообеспеченная элементами питания растений, по содержанию тяжелых металлов (ниже ПДК) незагрязненная.
Изучали товарную нефть (смесь западно-сибирских нефгей различных месторождений) плотностью 0,825 г/см3, что в соответствии с ГОСТом 51858—2002 [1] позволяет отнести ее к 0-му типу (особо легкая). Нефть малопара-финистая, малосмолистая, маловязкая, не содержащая сероводорода.
В эксперименте в 100 г модельных образцов почв вносили нефть до концентрации 160, 400, 1000, 2500, 6250, 15 625 мг/кг. Время инкубации нефти в почве 5 сут при комнатной температуре. Перед внесением нефти почву доводили до 60% влажности от полной влагоемкости. Почву с нефтью тщательно перемешивали, переносили в коническую колбу и закрывали ватно-марлевой пробкой. В течение всего эксперимента в сосудах поддерживали исходный вес по мере испарения влаги.
Результаты и обсуждение
Экстракты из почв готовили в соответствии с методикой определения суммарной токсичности почвы [7]. 100 г почвы заливали 100 см3 дистиллированной воды (pH 7,4) или ацетатом аммонийного буфера (pH 4,5), взбалтывали 2,5 ч на ротаторе. Полученную суспензию отфильтровывали через фильтр "Белая лента". Перед постановкой теста Эймса экстракты стерилизовали фильтрацией через фильтры "Millipore" с диаметром пор 0,22 ммк.
Мутагенность экстрактов образцов почв оценивали с применением стандартного теста Эймса на Salmonella typhimurium штамм ТА100 (оценка мутаций типа замены пар оснований) и штамм ТА98 (оценка мутаций типа сдвига рамки считывания генетического кода) в вариантах без СМ" и в присутствии СМ+ системы метаболической активации с 9000 g фракцией гомогената печени самцов крыс Вистар [8].
В экспериментах на чашку вводили 0,1 и 0,3 мл исходного экстракта и 0,1 мл его разведений 1:5 и 1:25 в дистиллированной воде или ацетат-аммо-нийном буфере.
В каждом опыте был контроль с растворителем (дистиллированная вода или ацетат-аммонийный буфер) и со стандартными мутагенами: азид натрия 10 мкг/чашка для штамма ТА100 при СМ"; 2,7-диа-мино-4,9-диокси-5,10-диоксо-4,5,9,10-тетрагидро-4,9-диазопирен (ДИАМ) 10 мкг/чашка для штамма ТА98 при СМ"; этидиум бромид 10 мкг/чашка для
Таблица 1
Результаты оценки СМА пробы почвы "горелая земля"
Экст-рагент Разведение экстракта Объем экстракта, мл/чашка Хж/ЭСижт*
ТА100 ТА98
CM- СМ* СМ" СМ*
Вода 1:0 0,3 1,07 0,98 1,57 1,33
1:0 0,1 1 1,02 1,5 1,48
1:5 0,1 0,98 0,97 1.17 1.21
1:25 0,1 1.19 0,9 1,07 0,94
Буфер 1:0 0,3 0,96 1 00 ы • • « 2,84"
1:0 0,1 0,97 0,92 1,4 2**
1:5 0,1 0,99 0,99 1,07 1,21
1:25 0,1 0,95 0,93 0,8 1,06 Контроли со стандартными мутагенами
Азид натрия, 10 мкг/чашка 5,44** ДИАМ, 10 мкг/чашка 55,33**
Эгидиум бромид, 10 мкг/чашка 3,45**
Контроль с растворителем (среднее число ревертантов на чашку)
Дистиллированная вода, 0,1 мл/чашка (184,0) (179,0) (15,0) (16,5)
Примечание. * — отношение среднего числа колоний ревертантов на чашку в опыте к таковому в контроле, "* — значимый мутагенный эффект Ха^Ххо,„ > 2, *** — Х^/Х^^ > 1,8.
контроля активности системы метаболической активации на штамме ТА98 при СМ+.
На каждую точку ставили по 2 чашки.
Мутагенный эффект считали значимым, если среднее число колоний ревертантов на чашку в опытном варианте в 2 раза и более выше, чем среднее число колоний ревертантов на чашку в контрольном варианте; среднее число колоний ревертантов на чашку в опытном варианте в 1,8 раза выше, чем среднее число колоний ревертантов на чашку в контрольном варианте и имеется статистически значимое возрастание среднего числа колоний ревертантов на чашку с увеличением дозы экстракта (регрессионный анализ).
На первом этапе оценивали СМА водного и буферного экстрактов почвы 5 придомовых детских площадок в ЮВАО Москвы в двух контрольных точках Битцевского и Кузьминского парков.
Водные экстракты образцов почвы из контрольных парковых районов (содержание нефти от 16 до 33 мг/кг) и 5 городских детских площадок (содержание нефти 190, 290, 394, 579 и 2643 мг/кг) не показали мутагенной активности на штаммах сальмонеллы ТА100 и ТА98 в вариантах СМ", СМ+.
В этом эксперименте исследовали водный и буферный экстракты образца подпочвенного слоя, в котором наряду с нефтью были продукты горения нефти и угля ("горелая земля"). Содержание нефти в пробе было 12 990 мг/кг. Результаты эксперимента приведены в табл. 1.
Водный экстракт образца почвы "горелая земля" не обладал мутагенной активностью на штаммах сальмонеллы ТА100 и ТА98 в вариантах СМ" и СМ+. Буферный экстракт был не мутагенен на штамме ТА100 при СМ" и СМ+ и показал значимый мутагенный эффект на штамме ТА98 при СМ+
в дозах 0,3 и 0,1 мл неразведенного экстракта на чашку (отношение среднего числа колоний ревертантов на чашку в опыте к таковому в контроле — Хоп/Хкокт > 2). В варианте СМ" на штамме ТА98 при дозе буферного экстракта 0,3 мл/чашка Хоп/Хконт было больше 1,8, отмечалось значимое возрастание числа колоний ревертантов на чашку с увеличением дозы экстракта (г = 0,86; р < 0,01).
На втором этапе в исследованных точках повторно отбирали пробы почвы и оценивали СМА их буферных экстрактов на штамме сальмонеллы ТА98 при СМ" и СМ+. Буферные экстракты образцов почвы из контрольного паркового района (содержание нефти 70 мг/кг) и городских детских площадок (содержание нефти 207, 298, 384, 468 и 3256 мг/кг) не показали мутагенной активности.
В натурных условиях почва может содержать то или иное количество разных неорганических и органических химических загрязнений, которые могут обладать мутагенной активностью. Поэтому провели эксперимент с модельными образцами почвы, в которые вносили нефть в количествах, сходных и превышающих содержание нефти в натурных образцах. Опыты проводили на штамме сальмонеллы ТА98 при СМ" и СМ\
В эксперименте буферные экстракты почвы с содержанием нефти 160, 400, 1000, 2500, 6250 и 15 625 мг/кг (время инкубации почвы с нефтью 5 сут) не показали мутагенной активности.
Для оценки мутагенной опасности загрязнения нефтью почвы были изучены водный (рН 7,4) и ацетат-аммонийный буферный (рН 4,5) экстракты как наиболее гигиенически значимые. Все экстракты образцов почвы, собранных в контрольных парковых районах (содержание нефти 16—70 мг/кг) и на детских площадках в ЮВАО Москвы (содержание нефти 190—3256 мг/кг), не показали мутагенной активности в тесте Эймса.
Буферный экстракт подпочвенного слоя с содержанием нефти 12 900 мг/кг и примесью отходов сгорания нефти и угля ("горелая земля") показал мутагенный эффект на штамме ТА98 при СМ+ в дозах 0,3 и 0,1 мл исходного экстракта на чашку и при СМ" в дозе 0,3 мл. Такой профиль мутагенного ответа характерен для полициклических ароматических углеводородов, ароматических аминов.
Для буферного экстракта пробы "горелая земля" проведен регрессионный анализ зависимости мутагенного эффекта (числа колоний ревертантов на чашку) от содержания нефти в пробе. Оценивали
Таблица 2
Результаты регрессионного анализа зависимости числа колоний ревертантов штамма ТА98 при СМ* и СМ" от условной дозы нефти на чашку для экстракта в ацетат-аммонийном буфере пробы "горелая земля"
Вариант Коэффициент корреляции Коэффициент регрессии F регрессии (Г, = I; Г, = 8) УД*, мкг/ч
а b±s. Р
СМ* 0,97 18,24 0,0078 ± 0,0007 122,2 < 0,00001 2338
СМ- 0,86 14,41 0,0035 ± 0,0007 23,5 0,0013 4117
Примечание. * — УД — удваивающая доза.
уравнение: У = а + ЬХ\ где X — условная доза нефти, мкг на чашку; число колоний ревертантов на чашку; а и Ь — коэффициенты уравнения. По существу коэффициент а — ожидаемое число колоний ревертантов на чашку в контроле; коэффициент Ь — число колоний, индуцируемых условной дозой нефти 1 мкг на чашку. Результаты регрессионного анализа приведены в табл. 2.
Из уравнений вычислена удваивающая доза (УД) — условное количество нефти в экстракте на чашку, индуцирующее количество колоний ревертантов на чашку, равное контрольному уровню. УД буферного экстракта нефти для штамма ТА98 при СМ+ в 1,8 раза ниже, чем при СМ". Таким образом, мутагенный эффект экстракта пробы "горелая земля" связан в основном с соединениями, требующими для проявления мутагенности метаболической активации.
Если предположить, что мутагенный эффект буферного экстракта пробы "горелая земля" связан с нефтью, можно рассчитать содержание нефти в почве, которое при экстрагировании буфером даст удвоение количества колоний ревертантов на чашку. Для штамма ТА98 при СМ+ эта величина будет 8000 мг/кг, при СМ" —13 700 мг/кг. Эти величины существенно превышали содержание нефти проб почвы детских площадок. Данные модельного эксперимента с внесением в почву нефти в больших количествах (15 625 мг/кг в опыте с буферным экстрактом) указывают на отсутствие мутагенности компонентов нефти, экстрагируемых ацетат-аммо-нийным буфером (рН 4,5). Сходные результаты по отсутствию мутагенности в тесте Эймса экстрактов образцов сырой нефти разных месторождений получены в ряде работ [9, 10).
Мутагенный эффект буферного экстракта пробы "горелая земля" связан с продуктами горения нефти и угля в почве. Это подтверждается данными 5Иеррагс1 и соавт. [11], которые показали в тесте Эймса на штамме ТА98 существенную большую мутагенность экстрактов продуктов горения нефти по сравнению с экстрактами сырой нефти.
Выводы. 1. Водные и буферные экстракты образцов почвы контрольных и городских районов с содержанием нефти 16—3526 мг/кг исследовались на показатели мутагенной активности в тесте Эймса на штаммах S. typhimurium ТА100 и ТА98 при СМ" и СМ+.
2. Буферные экстракты модельных образцов почвы с содержанием нефти 160—15 625 мг/кг не показали мутагенной активности в тесте Эймса на штаммах S. typhimurium ТА98 при СМ" и СМ+.
3. Мутагенный эффект буферного экстракта пробы почвы "горелая земля" (содержание нефти 12 290 мг/кг) на штамме ТА98 при СМ" и СМ+, возможно, связан с продуктами горения нефти и угля.
J1 итература
1. ГОСТ Р 51858-2002. Нефть. Общие технические условия. — М., 2002.
2. Другое Ю. С., Родин А. А. Экологические анализы при розливах нефти и нефтепродуктов. — СПб., 2000.
3. Журков В. С., Русаков Н. В., Тонкопий Н. И. и др. // Гиг. и сан. - 1998. - № 4. - С. 30-32.
4. Методические указания по изучению мутагенной активности химических веществ при обосновании их ПДК в воде. —М., 1986.
5. Методические указания по экспериментальной оценке суммарной мутагенной активности загрязнений воздуха и воды. — М., 1990.
6. МУК 4.1.1956—05. Определение концентраций нефти в почве методом инфракрасной спектр офотомет-рии: Метод, указания. — М., 2006.
7. Практикум по агрохимии / Под ред. В. Г. Минеева.
- М., 2001.
8. Серковская Г. С. // Химия и технол. топлив и масел.
- 1996. - № 1. - С. 39-45.
9. Lockard J. M., Prater J. W, Viau C. J. et al. // Mutât. Res. - 1982. - Vol. 102, N 3. - P. 221-235.
10. Pelrov R. A., Sklarew D. S., Downev S. P. // Mutat. Res.
- 1981. - Vol. 90, N 3. - P. 233-245.
11. Sheppard E. P., Wells R. A., Georghiou P. E. // Environ. Res. - 1983. - Vol. 30, N 2. - P. 427-441.
Поступила 28.03.08
О И. Ю. КОВАЛЬЧУК УДК 614.7:616-092.11
И. Ю. Ковальчук
ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ РАЙОНОВ ОБЛАСТИ, ПРИЛЕГАЮЩИХ К КРУПНОМУ ПРОМЫШЛЕННОМУ ЦЕНТРУ
Ассистент кафедры охраны здоровья и безопасности жизнедеятельности ГОУ ВПО Рязанский государственный университет им. С. А. Есенина (т. 4912756878)
В работе представлены данные по заболеваемости населения, проживающего в пригородной зоне промышленного центра (Рязань), с учетом валовых воздушных выбросов стационарными источниками, уровня загрязнения атмосферного воздуха и санитарно-гигиенической оценки качества жизни. Различия выявлены только по величине удельных выбросов (на 1 км2 и на I человека). Исследования в динамике за 1991—2006 гг. состояния здоровья детей, проживающих в пригородных районах, показали, что уровни средней многолетней заболеваемости достоверно ниже, чем в городе (за исключением болезней крови и кроветворных органов), по находятся на уровне среднеобластных значений. Сравнение заболеваемости детей пригородов с контрольным районом выявило достоверное увеличение заболеваемости с диагнозом, установленным впервые как в целом, так и по отдельным классам болезней. Уровень заболеваемости населения сельских территорий, прилегающих к промышленному центру, и корреляционный анализ свидетельствуют о значительном влиянии на показатели заболеваемости и выбросов химических веществ в атмосферу стационарными источниками.
Ключевые слова: факторы окружающей среды, состояние здоровья населения, выбросы в атмосферу
