CC BY
14
Литература
1. Приймак А. А.. Трегубое Ю. Г., Каневская С. С.// Сов. здравоохр. — 1983, — № 4. — С. 7—10.
2. Уваренко А. Р., Педелько В. П., Коблянский В. В. //
Там же.—1980, —№ 12, —С. 50—53.
3. Устинович А. К- Зубович В. К-, Дерюгина М. П. // Там же,— 1984, — № 7. — С. 11—15.
4. Чазов Е. И. // Там же,—1987, —№ 6. — С. 3—8.
Поступила 10.10.88
Общие »опросы гигиены
© Б. А. РЕВИЧ. 1990
УДК 613.6 + 613.151-074:616.594-008.92/.93
Б. А. Ревич
химические элементы в волосах человека как индикатор воздействия загрязнения производственной и окружающей среды
Институт минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов Мингео СССР,
Москва
Воздействие на население повышенных концентраций загрязняющих веществ, в том числе и химических элементов, сопровождается накоплением их в организме человека. Оценка степени этого влияния может быть дана при помощи экспозиционных тестов, или тестов накопления, позволяющих установить концентрации химических элементов в различных диагностических биосубстратах. Микроэлементный состав биосубстратов (кровь, моча, волосы, ногти, зубы, некротический материал) отражает суммарное поступление загрязняющих веществ из воздуха производственных и жилых помещений, атмосферного воздуха, воды и продуктов питания, ¿-{а основании скрининговых исследований выделяются группы населения с повышенным содержанием токсичных или с пониженным содержанием эссенциальных элементов в биосубстратах. Для массовых эпидемиологических исследований разработана система биомониторинга, включающая разделы: рекомендуемые индикаторные биосубстраты для различных микроэлементов; методы отбора и подготовки образцов биосубстратов; комплекс аналитических методов; физиологические, допустимые и критические уровни микроэлементов в биосубстратах.
В табл. 1 приведены данные о степени информативности различных биосубстратов при воздействии повышенных концентраций ряда химических элементов. Для многих элементов па воздействие повышенных концентраций в первую очередь реагирует состав волос. Это характерно для таких распространенных токсикантов, как хвинец, мышьяк, фтор. Волосы обладают преимуществом по сравнению с другими биосубстратами: сбор их прост, безболезнен и пригоден для массовых исследований.
Методы отбора, подготовки и анализа проб исследуемых биосубстратов подробно описаны в литературе [1, 5]. Результаты исследований их микроэлементного состава оцениваются путем сопоставления с физиологическими, допустимыми или критическими уровнями.
Физиологический уровень соответствует естественному содержанию микроэлемента у человека, не имеющего с ним профессионального контакта. Допустимым уровнем накопления считается такое количество вещества в организме или крити-
Таблица I
Информативность диагностических биосубстратов оценки воздействия химических элементов
для
Элемент Кровь Моча Волосы Ногти Зубы
РЬ ++ + ++ + ++
н8 + ++ + +
са Х+ + + + + +?
№ х+ + ++ +
Р — ++ ++ + ++
Сг + + + + +
N1 Х+ + ? Х+ — —
Со + — Х+ + —
Мп + +? + — —
2п — + Х+ + +
БЬ — — + — —
Бе — + + + —
Си Х+ + Х+ Х+ +
Вг +
Примечай и е. ++ повышение содержания элемента в данном биосубстрате проявляется раньше, чем в других, и корреляционные связи с концентрацией в производственной или окружающей среде достоверны; + то же, но указанные корреляционные связи выражены слабее; х-{- то же, но проявляется только при высоких уровнях воздействия; +? данные противоречивы; — данных нет.
Содержание (в мкг/г) свинца, кадмия, меди и цинка в волосах жителей «фоновых» районов городов в различных
регионах (М±т)
Регион, ландшафт Группа н аселения Число проб РЬ Cd С" 2п
Нечерноземный рав- Дети 136 3,58±0,34 0,19±0,07 11,0±0,35 132,«±22,0
нинный Взрослые 38 2,97±0,46 0,26±0,46 14,3±0,7 195,3± 10,0 *
Централыю-Черпо- Дети 37 7,24+0,96 0,38±0,10 10,1+0,50 131,5+7,1
земный равнинный Взрослые 24 3,07±0,6 0,27±0,05 13,3± 1,8 198,6±8,3
Закавказкий долин- Дети 17 4,0±0,54 0,15±0,03 10,1±0,46 121,4+6,1
ный » 25 4,8±0,74 0,35±0,06 10,5+0,38 155,7±3,9
Крым, горнодолин- Взрослые 29 1,83+0,22 0,34±0,11 12,3± 1,04 166,0±1 1,1
ный Дети 27 4, 8± 1,70 0,30±0,07 14, 1±0,32 147,0+86,0
Среднее значение по Взрослые 14 3,3±0,5 0,30±0,03 26,3±3,9 212,0± 10,0
регионам Дети 236 4,4+0,31 0,24±0,04 11, 1 + 0,43 135,8+2,1
Взрослые 105 2,7±0,5 0,29+0,07 15,1+1,85 190,2+ 12,0
Примечание. Дети — 5—7 лет; взрослые — женщины 20—40 лет.
ческом органе, которое при постоянном его содержании не вызывает изменений состояния здоровья человека, обнаруживаемых современными методами исследований [4]. Практически допустимый уровень соответствует верхней границе физиологического содержания. Критический уровень — это такое содержание химического элемента в организме, при котором появляются ранние биохимические изменения. Для большинства химических элементов критический уровень выше допустимого в 1,5—3 раза.
Применение системы биомониторинга в ряде крупных промышленных городов позволило выявить некоторые закономерности изменения бно-концентраций отдельных микроэлементов и дать гигиеническую оценку зон влияния выбросов источников загрязнения. Проанализировано более 1000 образцов волос людей различного возраста, пола и профессий. РЬ, Сё, Ъх\ и Си определяли атомно-абсорбционным методом, 22 элемента (Нд, V, Сг, Со, Аб, Бе, Вг и др.)—нейтронно-активационным
В качестве физиологических концентраций микроэлементов в биосубстратах приняты результаты обследования населения, не имеющего профессиональных вредностей и проживающих в городах на территориях с минимальным уровнем загрязнения атмосферного воздуха. Сравнение микроэлементного состава волос жителей фоновых районов городов, расположенных в различных природных регионах страны (Нечерноземный, Центрально-Черноземный, горнорудный и долинный регионы Закавказья, горный и долинный Крым), позволяет оценить влияние лаид-шафтно-геохимических условий (табл. 2, 3). Проведено сравнение микроэлементного состава волос жителей этих регионов на примере 4 микроэлементов, из которых РЬ и Сс1 высокотоксич-
' Нейтронно-активационный анализ выполнен Ю. Г1. Сот-сковым. А. Н. Горбуновым, Н. П. Росляковым и В. В. Колесником.
ны, а их содержание в волосах не превышает единичных частей на 1 млн (0,2—5,0 мкг/г); Си и 2п относятся к биоэлементам, и их содержание в волосах на 1—2 порядка выше (10— 200 мкг/г). Для токсичных элементов характерна большая вариабельность концентраций (коэффициент вариации у детей 54—430), чем для биоэлементов (коэффициент вариации 24—193). Средние концентрации как токсичных, так и биоэлементов в волосах жителей различались между собой не более чем в 2 раза. Близость микроэлементного состава волос лиц, проживающих в малозагрязненных частях городов, сзидетель-
Т а блица 3
Содержание (в мкг/г) микроэлементов в вопосах населения «фоновых» районов городов различных регионов (М±т)
Дети Взрослые
Элемент Нечерноземье Закавказье Нечерноземье
(/1 = 20) (/1 = 33) (/1 = 26) ^
Na 12,01=1= 1,16 28,3+2,54 12,9±0,75
Al 12,8± 1,27 14.7± 1,82 9,04+1,31
Se 0,007+0,001 0,004+0,001 0,0098±0,0015
Ti 7,09+0,50 — 4,35+0,55
V 0,07+0,014 — 0,033+0,020
Сг 0,62±0,20 0,65+0,07 1,09+0,10
Mn 0,27+0,04 0,53±0,08 0,66+0,18
Fe 18,5+ 1,86 21,7+2,21 87±20,5
Со 0,07+ 0,009 0,04 + 0,004 0,13+0,014
As 0,16+0,02 0, 14+0,02 0,09±0,010
Se 0,42+0,03 0,58+0,04 0,50+0,04
Br 2,13±0,05 2,81+0,35 2,37+0,70
Rb 1,80+0,31 1,40±0,17 1,97+0,016
Ag 0,16+0,02 0,15+0,03 0,18+0,02
Sb 0,18+0,07 0,21+0,04 0, 10+0,007
Te 0,52+0,08 — 0,63±0,07
La 0,039+ 0,003 0,044+0,005 0,085+0,014
Ce 0,09±0,03 — 0,17+0,02
Sm 0,004+0,0004 0,009+0,001 0,009+0,002
A и 0,014+0,001 — 0,001+0,0005
Hg 0,006±0,001 0,06+0,015 0,020+0,008
0,99+0,14 1,06+0,17 l,81±0,15a
Примечание. Здесь и в табл. 4 и 5: п — число проб.
Таблица 4
Накопления (в мкг/г) химических элементов в волосах рабочих различных производств (М±т)
Производство Сс1 Элемент на свинцово-кадниевом комбинате (ч = 23)
Выплавка меди (п = 25)
Рафинирование Си методом электролиза (» = 22)
Производство фтористых солен (/1 = 47)
Производство минеральных красок (п = 39)
Бс 0,008± 0,002
А Сг 0,72±0,34
V Со 0,44+0,13**
Си 24,25±5,8***
2п 401+56***
Ав 0,70+0,15
Бе 0,59±0,09
Вг 1,17+0,5
ИЬ 1,61 + 0,25
0,80+0,39
Сс1 92,0+ 17,2***
БЬ 1,40+0,42***
Те 6.06± 1,23***
Ьа 0,045+ 0,007
Се —
Бгп 0,035±0,019
Ей 0,017±0,005
Не 3,38±0,43***
РЬ 56,0+7,8***
0,006±0,002 0,43+ 0,042 0,09+ 0,022 134+5,4*** 208,9± 11,7 5,53±1,56*** 0,68+0,076 0,84±0,17 1,22± 1,04 0,40±0,10 0,98±0,12 0,35+0,07*** 1,70+0,25 0,038+ 0,005 0,076+0,040 0,012±0,002
1,21+0,34 8,4 1 + 1,56***
0,005+0,00 0,50+0,081
95,8+27,6** 236,2+20,2 0,90±0,26*** 1,25+0,26 1,31 + 0,23 2,31 + 0.65 0,63+0,20** 0,30+0,03 0,14+0,02* 0,98+0,21*** 0.042+0,007 0,073+0,010 0,005±0,001
0,61+0,075 7,0+0,9***
0,015±0,008 1,46±0,27 0,11±0,03 19,9± 1,96 215±9,1 0,17±0,03** 0,71±0, 19 1,0±0,2
0,27±0,2 0,48+0,07 0,65±0,10***
0,53+0,2** 0,63±0,2** 0,13±0,08*** 0,С5±0,01*** 0,34±0,016 1,55±0,33
0,005±0,0008 6,54± 1,41*** 2,79+0,59*** I 1,4+0,&3 207,2± 17,8 0,77±0,30*** 7,44±1,40*** 0,68±0,13 4,03±0,55*** 0,33±0,04** 25,1+6,7*-* 4,65±1,89** 2,45±0,41*** 0,04 + 0,006 0,26±0,04 0,0!5±0,003** 0,033±0,008*** 1,64+0,14 102,8±21,7***
Примечание. Здесь и в табл. 5 различия с контролем достоверны с вероятностью ошибки 0,1 % (три звездочки), 1 % (две звездочки), 5% (одна звездочка), прочерк — определение не проводилось.
ствует об относительной стабильности микроэлементного статуса организма человека, находящегося в сходных условиях городской среды и защищенного от влияния природных колебаний геохимической обстановки. Концентрации химических элементов в волосах детского и взрослого населения, не подвергающегося воздействию загрязненной окружающей среды, у большинства людей не превышают допустимые уровни.
Волосы детей и взрослых различаются по микроэлементному составу. В волосах у детей в 1,6 раза выше содержание РЬ (более активная аб-^ сорбция токсичных элементов в растущем организме); у взрослых — в 1,4 раза выше содержания Си и 2п (возрастные накопления биоэлементов).
В двух городах с контрастными ландшафтно-геохимическими условиями в Нечерноземье и Закавказье проведено изучение более широкого спектра химических элементов (см. табл. 3). Содержание большинства из них в волосах детей этих двух регионов имеет незначительные различия. У детей Закавказья в волосах выше содержание Ыа (в 2,3 раза) и Мп (в 2 раза). Это различие связано с цветом волос (преобладание брюнетов, у которых физиологический уровень элемента выше). Повышенное содержание Ыа обусловлено национальными особенностями питания (использование большого количества соли).
Значительно более высокие биоконцентрации химических элементов характерны для рабочих Щ металлургических комбинатов, производств минеральных удобрений и минеральных красок, а также детей 5—7 лет в зонах влияния выбросов
этих источников загрязнения. Важной особенностью изменения микроэлементного состава волос является накопление элементов, специфичных для техногенной геохимической аномалии, возникшей вокруг загрязняющих предприятий. По сравнению с микроэлементным составом волос лиц контрольных групп наиболее выраженные изменения обнаружены у рабочих цеха по производству Сс1 свинцово-цинкового комбината. Содержание Сс1 в волосах рабочих выше физиологической нормы в среднем в 317 раз, РЬ — в 21 раз. Достоверно увеличена биоконцентрация и других элементов: БЬ, Те, Аэ, Си, и Со (табл. 4). Интенсивность накопления микроэлементов в волосах детей (табл. 5) вблизи этого источника загрязнения ниже, чем у рабочих, но по сравнению с контрольной группой содержание РЬ у них выше в 6 раз, Сс1 в 3 и БЬ в 4 раза. Аналогичная тенденция к повышению концентраций элементов в волосах прослеживается по Ав, Си, Со. В отличие от рабочих у детей содержание Ъх\ в волосах несколько снижено.
Повышенные концентрации комплекса других элементов, в частности соединений Ав и Си, регистрируются у рабочих медеплавильного комбината. Особенно отличаются от контроля показатели группы рабочих, занятых выплавкой меди (по Аэ, Си, Сё, БЬ, Те, РЬ), рабочих рафинирования меди (по Аэ, Си, Те, Ад, БЬ, РЬ). Содержание Ав в волосах 39 % рабочих металлургического цеха превышает 3 мкг/г (уровень, при котором регистрируются признаки мышьяковистой интоксикации) [2]. Выбросы медеплавильного комбината обусловливают повышенное загрязнение атмосферного воздуха Си и РЬ. В бли-
Накопление (в мкг/г) химических элементов в волосах детей 5—7 лет, проживающих вблизи источников загрязнения (М±т)
Источники загрязнения
Элемент свинцово-цииковый комбинат (/1 = 45) медеплавильный комбинат (/1 = 30) производство минеральных удобрений (/1 = 53) автомагистраль с интенсивным движением автотранспорта (/1 = 38) машиностроительный завод (л = 122) ^
Си ЛБ Бе Вг Лё С<1 БЬ Се Ьа Бт н« РЬ 14,7±2,2 0,39+ 0,06*** 0,60±0,02 3,84+0,65 0,37+0,05*** 0,75±0, II*** 0,85+0, !2*** 0,14+0,01 0,04±0,004 0,007±0,001 2,02+0,24*** 3!, 1±4,7 23,3±2,2*** 3,3+0,51*** 3,7+0,64 0,08±0,03 0,56±0,09 0,12+0,02 18,2±3,6*** 10,6±0,6 0,07+0,04 1,0+0,26** 1,6+0,41 0,37±0,2 0,20±0,03 0,13+0,03 0,23±0,07*** 0,13+0,03** 0,008+0,002* 0,84±0,13 4,3+0,85 11 ,4±0,32 0,23±0,02 0,27±0,04 6,54+0,87*** 0,24±0,05 0,71+0,09 0,18+0,04 0,04±0,005 0,013±0,004 0,42+0,09 6,7±0,91*** 12,7±0,70 0,14±0,03 0,49±0,06 3,71±0,38 0,17±0,03 0,23±0,02 0,21 + 0,04 0,03+0,005 0,008± 0,002 0,93±0,09 8,4+0,74***
жайшей к источнику загрязнения жилой зоне (0,5 км) в волосах детей 5—7 лет содержание Аб в 23 раза, РЬ в 4 и Си в 2 раза выше, чем в контрольной группе. Накопление РЬ и Ав в волосах этих детей достигает концентраций, значительно превышающих допустимый уровень. Так, у всех детей содержание Аэ выше рекомендуемого допустимого уровня 1 мкг/г и у 80 % детей—допустимого уровня РЬ 8 мкг/г [2, 3]. Отмечаются пространственные изменения микроэлементного состава волос. Так, с увеличением расстояния от источника загрязнения концентрации РЬ и Си резко снижаются, и на расстоянии 1 км достигают физиологического уровня. Влияние загрязнения атмосферного воздуха мышьяком установлено на большем расстоянии, что обусловлено высокой летучестью этого элемента.
Интенсивное поступление химических элементов в воздух рабочей зоны характерно для целого ряда производств, где используют сырье с богатым элементным составом. Так, у рабочих производства минеральных красок по сравнению с контрольной группой наиболее достоверно выражены различия по содержанию Сс1, БЬ, РЬ, V, Со, Бе, Сг, РЬ, Те, Ей, Аэ, Ад и наблюдается тенденция к накоплению Бгп.
Иная по качественному составу биогеохимическая аномалия проявилась при исследовании волос рабочих производства минеральных удобрений из кольских апатитов. Здесь на первое место выступает накопление редкоземельных элементов: 5>т, Ьа, Се, а также БЬ и Аэ. В волосах детей, проживающих в зоне влияния выбросов этого производства, достоверно выше (в 3,3 раза) содержание Ьа, Бе (в 2,4 раза), Бгп (в 2 раза), Се (в 1,6 раза).
Приведенные примеры характеризуют изменения микроэлементного состава волос лиц, подвергающихся воздействию наиболее мощных ис-
точников загрязнения. Значительно большая часть населения в городах испытывает влияние более низкого уровня загрязнения атмосферного'^ воздуха, создаваемого выбросами многочисленных машиностроительных производств, типографий, автотранспорта. Результаты изучения микроэлементного состава волос детей в городах с доминирующим влиянием машиностроительной промышленности и автотранспорта показывают накопление преимущественно РЬ и Вг (в 1,5— 2 раза по сравнению с контролем)—элементов, поступающих с отработанными газами автомобилей.
Информация о содержании в волосах значительного числа микроэлементов позволяет оценить изменения и самого микроэлемептного баланса, т. е. количественных взаимосвязей элементов. Для населения наиболее «чистых» райф онов городов корреляция между содержанием" отдельных микроэлементов практически отсутствует. В условиях воздействия загрязненного атмосферного воздуха, особенно в зоне влияния таких мощных источников загрязнения, как металлургические производства, отмечается корреляция между содержанием в волосах некоторых токсичных биоэлементов. Так, у рабочих металлургического производства возникают устойчивые связи между содержанием Си и 2п (г = = 0,52), РЬ и Сс1 (г = 0,73). У детского населения с увеличением содержания в волосах РЬ происходит снижение содержания 2п (г=—0,77). Можно предположить, что снижение содержания 2п, играющего определенную роль в поддержании иммунных свойств организма, отражает и снижение иммунологической резистентности организма ребенка.
Таким образом, интенсивное загрязнение окру-^ жающей среды городов комплексом химических элементов проявляется в увеличении биоконцентраций тех или иных элементов в организме
человека, в ряде случаев превышающих допустимые и критические уровни.
Литература
1. Ревич Б. А. // Гиг. окружающей среды. (Экспресс-ин-форм.). — 1980. — № 9 — С. 1—19.
2. Ревич Б. Л. Ц Гиг. и сан. — 1986. — № 7. — С. 59— 62.
Щ Ревич Б. А., Сотсков 10. П., Колесник В. В., Гинзбург Л. Н. II Влияние промышленных предприятий на окружающую среду. — М„ 1987.— С. 93—101.
4. Рощин А. В. И Гиг. и сан, — 1977. — № 5, — С. 66—70.
5. Юдина Т. В, ГильденскиольО Р. С., Егорова М. В. // Там же. — 1988. — № 2. — С. 50—52.
Поступила 29.08.88
S u m m а г у. Pollution of occupational and atmospheric a>'r could be evaluated by means of bioindicators, such as human hair. There was developed a system of biomonitoring tested in various cities of the country. Basic principles of the changes in trace elemental structure of workers' hair at different production plants and the hair of the population living near pollution sources were determined.
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 1990 УДК 614.31:632.951-07
О. /О. Русина, И. И. Држевецкая, Е. Е. Мирская
исследование мутагенности вновь синтезированных пестицидов в бактериальной тест-системе
НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалеи АМН СССР, Москва
В последние годы значительно увеличились объем и ассортимент пестицидов, применяемых в сельском и лесном хозяйстве, что приводит к загрязнению пестицидами и продуктами их трансформации пищевых продуктов растительного и животного происхождения, воздуха, почвы, источников водоснабжения. В связи с этим возникает проблема проверки безопасности для человека вновь синтезированных пестицидоз с точки зрения возможности их воздействия на генетический аппарат клеток. Согласно существующим правилам, все вновь синтезированные пестициды, перед тем как использовать в широких масштабах, надлежит подвергать испытанию на мутагенную и канцерогенную активность в системах in vivo и in vitro. По всеобщему признанию, обязательным краткосрочным текстом для испытания мутагенной активности химических соединений является бактериальная тест система В. Ames [2, 3]. Испытание вновь синтезированных препаратов в данной тест-си-стемс легло в основу настоящего исследования.
Группа изученных соединений включала следующие пестициды: фунгицид сумилекс— (3,5-дихлорфенил) - 1,2-диметилциклохлорпропан-1,2-дикарбоксимид (Япония), препарат фудзи-ван — диизопропил-1,3-дитиолан-2-илиденмало-нат, бис (1-метилэтил) эфир 1,3-дитиолан-2-ден-пропандиоловой кислоты (Япония), предназначенный для борьбы с перикулезом зерновых культур, и отечественный препарат виндитат (из группы дитиокарбаматов), синтезированный Иркутским институтом органической химии и используемый для борьбы с возбудителями корневой гнили огурцов в закрытом грунте. Для проведения экспериментов все препараты растворяли в диметилсульфоксиде. * В экспериментах использовали штаммы сальмонелл ТА100 (мутации замены пар оснований).
ТА98 (мутации сдвига рамки считывания). Оба штамма содержат мутацию uvr, плазмиду рКМ 101, повышающие их чувствительность к мутагенным соединениям, а также мутацию ría, повышающую проницаемость бактериальных клеток для высокомолекулярных соединений [2].
Анализу подвергали реверсии к прототрофно-сти по гистидину. В качестве полноценных питательных сред использовали питательный бульон и агар Lennox. Минимальной средой служила среда Davies [1]. Положительным контролем являлись известные мутагены — этил-метансульфонат (ЭМС), бенз(а)пирен, цикло-фосфан, 4-нитрохкнолин-1-оксид (4НХО),2,7-диамино-4,9-диокси-5,10 - диоксо-4,5,10-тетрагид-ро-4,9-диазопирен (ДДДТДП), метилметан-сульфонат (ММС). Действие препаратов было испытано с метаболической активацией и без нее. Для обеспечения метаболической активации препаратов использовали микросомную фракцию печени крыс с кофакторами (S 9 mix), приготовленную по [2]. Ree- и pol-assay-экспс-рименты проводили по методам, описанным J. Shirasu и соавт. [5] и М. Hollstein и соавт. [4]. При этом использовали штаммы кишечной палочки ABl 157 (гес+), АВ2463 (гес Al), KS400 (poI+), KS402 (poIAI).
Результаты экспериментов показали, что препараты фудзиван и сумилекс не оказывают четко выраженного токсического действия на микробы в жидкой среде (при экспозиции 60 мин при 37°С). У виндитата выявлено токсическое действие на бактериальные клетки. Мутагенного эффекта при обработке в жидкой среде ни у одного из соединений не обнаружено. При испытании сумилекса. виндитата и фудзивана на плотной среде без метаболической активации и
