CC BY
17УДК 613.62:616-057:669.018.674
Т.К. Ларионова, Г.Ф. Гарифуллина
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РИСКА ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ Г. УФЫ ПРИ
ВОЗДЕЙСТВИИ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
Федеральное государственное учреждение науки (ФГУН) Уфимский НИИ медицины труда и экологии
человека Роспотребнадзора, г. Уфа
Установлено, что при отсутствии производственного контакта с солями тяжелых металлов, основным источником их поступления в организм человека являются пищевые продукты, суммарно обеспечивая более 90 % суточной дозы. Повышенный уровень свинца, хрома, никеля и пониженный цинка в биосредах жителей Уфы может быть обусловлен характером и степенью контаминации пищевых продуктов.
Ключевые слова: тяжелые металлы, риск здоровью населения.
T.K. Larionova, G.F. Garifoullina. Hygienic evaluation of health risk for Ufa city residents
under exposure to heavy metals. The article deals with results of evaluated metals intake by residents of Ufa — major industrial city. Findings are that in absence of occupational exposure to heavy metal salts human health becomes more vulnerable to ecologic influence. Main sources of heavy metals intake by humans are foods providing over 90% of daily dose of the metals. Higher level of lead, chromium, nickel and lower level of zinc in biologic materials of Ufa residents could result from character and degree of foods contamination.
Key words: heavy metals, health risk.
Тяжелые металлы входят в перечень приоритетных химических веществ, определяющих неблагоприятное воздействие на здоровье населения. Дисэлементозы, проявляющиеся в нарушении соотношения эссенциальных и токсичных элементов в различных биологических средах человека, весьма характерны для жителей крупных промышленных городов [5]. Целью настоящей работы является оценка риска возникновения экологозависимых дисэлементозов, наблюдаемых при изучении элементного состава биологических сред жителей Уфы.
М а т е р и а л ы и м е т о д и к и. Для изучения элементного статуса жителей г. Уфы была сформирована группа, состоящая из практически здоровых лиц в возрасте 30—50 лет (70 % женщин и 30 % мужчин), не имеющих в своей производственной деятельности контакта с тяжелыми металлами, некурящих. Все обследованные проживали в одном районе города. В цельной крови и волосах определяли медь, цинк, магний, кальций, железо, марганец, никель, кобальт, свинец, кадмий, хром, ртуть, мышьяк. Кровь для анализа отбирали в условиях клиники, пробы подготавливали методом мокрой минерализации как в герметичных автоклавах, так и открытым способом по общепринятым методикам. Анализ выполняли методом атомно-абсорбционной спектрометрии с графитовой
печью, в воздушно-ацетиленовом пламени и на гидридной приставке в зависимости от определяемого компонента.
Анализ состояния атмосферного воздуха, воды, почвы города проводили по данным мониторинга, осуществляемого Башкирским территориальным управлением по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Башкортостан», Управлением государственного аналитического контроля МПР РБ, ГУП «Уфаводоканал» и собственным исследованиям.
Содержание металлов в пищевых продуктах оценено по данным многолетних исследований химико-аналитической лаборатории ФГУН Уф-НИИ МТЭЧ и ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Башкортостан».
Изучение фактического питания проводили методом записи (ведение дневника питания за 10-дневный период наблюдения).
На основе полученных данных о характере и количестве потребленной пищи, содержании металлов в различных объектах среды обитания рассчитывали их суточное поступление в организм жителей согласно «Руководству по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду» (Р 2.1.10.1920—04) [2].
Р е з у л ь т а т ы. Содержание элементов в жидких средах организма (кровь, слюна, моча) нестабильно. Состав твердых тканей, таких, как волосы, ногти, наиболее полно отражает элементный статус организма человека, формирующийся в течение длительного срока, и его оценку рационально использовать для целей клинической и гигиенической донозологической диагностики. Наиболее полно данные по элементному составу волос обобщены в монографиях В.Н. Преображенского и А.В. Скального [1, 3, 4]. Учитывая данные по информативности определения химических элементов в различных биологических средах человека [4], в пробах волос были определены мышьяк, кадмий, кальций, медь, железо, свинец, магний, цинк, марганец. Хотя анализ волос на содержание хрома не считается информативным, мы посчитали целесообразным определить его в связи с высоким уровнем в крови. Кроме того, проанализировано содержание марганца.
Результаты исследований элементного состава волос жителей Уфы представлены в табл. 1.
Установлено, что свинец, кадмий, ртуть, никель и мышьяк содержатся в волосах жителей Уфы в допустимых концентрациях. Свинца и никеля содержится больше в волосах мужчин, а ртути — в волосах женщин. Концентрация мышьяка и кадмия не зависит от пола обследованных. Среднее содержание эссенциальных макроэлементов кальция, магния и микроэлементов железа, цинка, меди, хрома в волосах уфимцев не выходит за пределы среднего физиологического уровня. Средняя концентрация марганца
несколько выше физиологического уровня, причем у женщин она находится на верхней границе нормы, а мужчин даже выше допустимого отклонения. Среди обследованных мужчин не было лиц, имеющих профессиональный контакт с солями марганца. Уровень кальция, цинка, меди в волосах женщин выше, чем в волосах мужчин. Железа обнаружено больше в волосах мужчин.
Удержание большинства эссенциальных элементов в крови обследованных жителей Уфы находится в границах средних физиологических уровней, однако имеет некоторые особенности (рисунок). Практически у всех обследованных концентрация цинка находится на нижней границе нормы, а средний уровень кальция несколько выше среднего физиологического уровня. Средний уровень железа в крови составляет 472 ± 10 мг/л, что соответствует норме, в крови женщин он несколько ниже, чем в крови мужчин.
Концентрация магния не зависит от пола и составляет в среднем 41,0 ± 1,1 мг/л. Содержание марганца выше среднего физиологического уровня, несмотря на очень широкий диапазон нормального содержания (20 —150 мкг/л). Медь определена в концентрации от 0,4 до 1,37 мг/л, по средней величине приближаясь к норме. Что касается токсичных металлов — свинца и ртути, их содержание также укладывается в диапазон физиологических колебаний, однако при сравнении с сельскими районами республики очевидно техногенное влияние. Так, например, средний уровень свинца в крови жителей юго-восточных районов РБ составляет 78 ± 8 мкг/л,
Т а б л и ц а 1
Содержание металлов в волосах жителей г. Уфы, мкг/г
Элемент Средний физиологический уровень [1] Содержание металлов в волосах жителей Уфы, п — 125
Ni (< 0,05) 0,1—2,0 (5,0) 0,46 ± 0,03
As 0,005—0,1 (0,5) 0,026 ± 0,003
Pb (0,05) 0,1—5,0 (15) 3,6 ± 0,4
Cd (0,02) 0,05—0,5 (1,0) 0,10 ± 0,02
Hg (< 0,01)0,05—2,0 (5,0) 0,213 ± 0,024
Ca 200—2000 888 ±150
Mg 16—163 49 ± 4
Fe (3,0) 5—25 (75) 17 ± 1
Zn (50) 100—250 (400) 129 ± 4
Cu (5,0) 7,5—80 (150) 8,9 ± 0,5
Mn (0,05) 0,1—1,0 (2,0) 1,4 ± 0,2
Cr (0,01) 0,1—2,0 (5,0) 1,35 ± 0,22
Примечание. В скобках даны отклонения от среднего диапазона.
северо-восточных — 51 ± 6 мкг/л, Уфы — 142 ± 11 мкг/л. Концентрация кадмия в среднем составляет 15,7 мкг/л, что выше допустимого уровня для лиц, не контактирующих с металлом в условиях производства.
Экологическое состояние воздушного бассейна города определяется наличием на его территории промышленных предприятий практически всех отраслей экономики, а также большого количества автотранспорта. Уфа относится к населенным пунктам с высоким уровнем загрязнения (ИЗА5 = 14). Постоянный контроль качества атмосферного воздуха проводится на девяти стационарных постах наблюдения. В среднем годовой объем валовых выбросов от стационарных источников г. Уфы составляет около 200 тыс. т и в последние годы (2004—2005) имеет тенденцию к снижению. Основной «вклад» в выбросы от стационарных источников вносят предприятия нефтеперерабатывающей промышленности (60 %) и электроэнергетики (31 %). Суммарный объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу в расчете на одного жителя города достаточно высок и составляет около 0,3 т в год. Жилые районы находятся в непосредственной близости от промышленных предприятий и крупных автомобильных дорог, что существенно осложняет экологическую обстановку города,
Cu, мг/л [J^1 Hg, мкг/л Р7'8 Zn' мг/л р479° cd, мкг/л Mg, мг/л Ca, мг/л Mn, мкг/л Pb, мкг/л
37,8 ] 41,°
I 6°,5
195,5
175,°
1115,°
особенно его северной промышленной зоны. В южной части города расположены предприятия машиностроения и приборостроения, являющиеся основными источниками поступления в окружающую среду марганца, никеля и свинца. Одним из глобальных загрязнителей воздушного бассейна является автотранспорт, доля которого в суммарном объеме выбросов загрязняющих веществ в атмосферу составляет более 60 %. В 2005 г. за счет расширения существующих и строительства новых объездных дорог уменьшилось количество транзитного транспорта, при этом выбросы от передвижных источников снизились на 25,5 тыс.т. Загрязнение воздуха металлами незначительно, их уровень не превышает соответствующих ПДК.
Тяжелые металлы из атмосферного воздуха и транспортных выбросов осаждаются вблизи источников загрязнения и накапливаются в поверхностных горизонтах почвенного покрова. Попадая в почву, металлы вступают в различные химические реакции, сорбируются органическими веществами, глинами. Из почвы они поступают в грунтовые воды и затем в растения. Степень загрязнения почвы города тяжелыми металлами оценена по их валовому содержанию.
Валовая концентрация хрома в почве превышает ПДК в 1,7 раза, причем уровень хрома
121°,°
142,°
Fe, мг/л
447,°
472,°
I I I I I I I I I I I
0,0 50,0 100,0 150,0 200,0 250,0 300,0 350,0 400,0 450,0 500,0
□ Уфа I I Средний физиологический уровень (по Дж. Эмсли)
Элементный состав крови жителей г. Уфы
Т а б л и ц а 2
Количественное поступление металлов (доза) в организм жителей г. Уфы
Элемент Cu Zn Ni Cr Pb Cd
Средняя суточная доза, мг/кг/день 0,002 0,01 0,002 0,031 0,0002 0,00004
Референтная суточная доза при хроническом пероральном поступлении [2] 0,019 0,30 0,020 0,005 0,0035 0,00050
выше в южной части города, где расположены предприятия машиностроения. Содержание мышьяка в почве превышает ПДК в 4,9 раза. В почвах города достаточно высоко содержание меди (коэффициент концентрации К0 — 0,7) и никеля (К0 — 0,9). По суммарному показателю загрязнения почвы Zc — 2,3, рассчитанному с учетом содержания металлов на фоновой территории, почвы г. Уфы можно отнести к допустимой категории.
По данным лабораторных исследований за последние пять лет, превышения ПДК металлов в воде системы городского водоснабжения не наблюдалось, суммарный показатель химического загрязнения питьевой воды за этот период снизился с 7,19 до 6,84.
Как показал анализ данных, загрязнение тяжелыми металлами атмосферного воздуха, воды и почвы г. Уфы не является значительным и не вносит существенного «вклада» в общую техногенную нагрузку на организм жителей города.
Для установления причин дисбаланса микроэлементов в биосредах жителей была проведена оценка содержания металлов в основных продуктах питания по данным многолетних исследований химико-аналитической лаборатории института, изучено фактическое питание населения с определением ряда макро- и микроэлементов в суточном пищевом рационе. Несмотря на то что в целом превышения гигиенических нормативов по металлам в продуктах питания не установлено, фактические величины их содержания в отдельных видах пищевого сырья и пищевой продукции довольно значимы. Например, для кадмия в среднем этот показатель равен 0,4 ПДУ; для свинца — 0,3 ПДУ, для никеля — 0,5 ПДУ. Суточное поступление в организм свинца превышает допустимый уровень в 6 раз, никеля — в 2 раза. Таким образом, существует опасность, а следовательно, и риск для здоровья населения, вызванный избыточным поступлением металлов с пищевыми продуктами.
С учетом данных по содержанию металлов в объектах среды обитания было установлено
их количественное поступление и рассчитана доза — количество конкретного металла, полученное организмом человека с учетом его массы тела. Затем была оценена общая суммарная доза поступления металлов (табл. 2).
«Вклад» различных источников поступления в суммарную суточную нагрузку тяжелыми металлами на организм жителей Уфы распределился следующим образом: пищевые продукты — 96,9 %, вода — 2,2 %, воздух — 0,88 %, почва — 0,02 %.
В ы в о д ы. 1. При отсутствии производственного контакта с солями тяжелых металлов экологическая компонента — загрязнение металлами основных объектов среды обитания: атмосферы, питьевой воды, почвы и продуктов питания, становится преобладающей в структуре риска здоровью человека. 2. Основным источником поступления тяжелых металлов в организм человека являются продукты питания. 3. Повышенный уровень свинца, хрома, никеля и пониженный эссенциального элемента цинка в биосредах жителей г. Уфы могут быть обусловлены степенью контаминации продуктов питания, служащих основой пищевого рациона населения города.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Преображенский В.Н., Ушаков И.Б., Лядов К.В. Активационная терапия в системе медицинской реабилитации лиц опасных профессий. — М., 2000.
2. Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду. — М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004.
3. Скальный А.В. Химические элементы в физиологии и экологии человека. — М., 2004.
4. Скальный А.В., Рудаков И.А. Биоэлементы в медицине. — М.: Мир, 2004.
5. Хамитова Р.Я., Степанова Н.В. Тяжелые металлы и город: некоторые аспекты контроля и оценки воздействия (на примере г. Казани). — 2004.
Поступила 21.03.08
