CC BY
51
Передовая статья
УДК 614.7 + 613.1 (282.257.59) (571.61/.62)
В.А. Рябкова, B.C. Таловская, В.А. Добрых, В.А. Филонов, Е.Г. Рябцева, М.И. Радивоз, Ю.Г. Ковальский, И.Н. Брылева, Е.В. Трутенко, Т.В. Чепель
МЕДИКО-ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ Р. АМУР НА БИОТУ И СОСТОЯНИЕ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ ПРИАМУРЬЯ
Дальневосточный государственный медицинский университет, г. Хабаровск
Россия занимает одно из первых мест в мире по запасам пресной воды, примерно половина из них, по заключению экологов, не соответствует санитарным нормам, а в регионах с развитой промышленностью вода вообще непригодна для питья. Кроме того, последнее десятилетие разведка подземных вод велась неудовлетворительными темпами. Следствием стала кризисная или тревожная ситуация со снабжением населения питьевой водой, сложившаяся в ряде регионов (Владивосток, Ульяновская область, Хабаровский край).
Река Амур является одной из крупнейших рек мира, занимая среди них девятое место. Среди российских рек Амур занимает третье место по длине и четвертое по площади водосбора, по водности уступает лишь Енисею, Оби, Лене. Амур образуется слиянием реки Аргуни и Шилки, протекает по территории Амурской области, Читинской области, ЕАО, Хабаровского края и впадает в Амурский лиман Татарского пролива, образуя эстуарий длиной 48 км и шириной 16 км в устьевой части (по створу мыс Табах — мыс Пронге). Длина реки Амур от истока реки Аргуни составляет 4444 км, общая площадь бассейна 1856 тыс. км2. По характеру строения долины и русла реки Амур принято делить на три участка: Верхний, Средний, Нижний. Верхний Амур начинается от места слияния реки Аргуни и Шилки и заканчивается устьем реки Зея у г. Благовещенска, его длина 883 км. Средний Амур охваты-
Резюме
В результате медико-экологического мониторинга были установлены приоритетные экотоксиканты био-ты р. Амур. При обследовании 1582 чел. взрослого и детского населения Приамурья, употребляющего загрязненную рыбу из р. Амур, была установлена химическая природа патологии печени, системы кроветворения, которые можно отнести к экологически обусловленным болезням.
V.A. Ryabkova, V.S. Talovskaya, V.A. Dobrych,
V.A. Filonov, E.G. Ryabceva, M.I. Radivoz, Y.G.
Kovalsky, I.N. Brileva, E.V. Trutenko, T.V. Chepel
MEDICO-ECOLOGICAL EVALUATION OF THE IMPACT TO THE BIOTA CAUSED BY THE
POLLUTION OF THE AMUR RIVER AND THE HEALTH CONDITIONS OF THE POPULATION IN THE AMUR TERRITORY
Far Eastern State Medical University, Khabarovsk Summary
It is estimated by the Medico-Ecological monitoring the list of prioritized eco-toxins for the Amur River biota. The sample size 1582 people included children and adults were examined. The findings suggested that there was a relationship between eating exposed fish and liver diseases, pathology of haemopoiesis associated with ecological -associated diseases.
вает участок от устья р. Зея до г. Хабаровска, длина 995 км. Здесь впадают в него главные притоки: слева — р. Зея и р. Бурея, справа — р. Сунгари (КНР) и р. Уссури. Нижний Амур — участок от г. Хабаровска до устья, его длина 966 км [4]. Река Амур является транспограничной рекой, протекая по территории трех государств: Китая, России, Монголии. Граница с КНР проходит по реке на протяжении 1376 км. Река имеет паводочный режим. Основное питание получает от летне-осенних дождей, обусловливающих ее многоводность в теплый период года, в течение которого проходит до 90% годового стока. Особенностью гидрологического режима р. Амур в течение последних трех лет является его маловодность [3].
По данным Амурского бассейнового водного управления, река Амур испытывает значительную антропогенную нагрузку, в первую очередь со стороны промышленных предприятий-водопользователей, расположенных в крупных населенных пунктах, таких как Благовещенск, Хабаровск, Амурск, Ком-сомольск-на-Амуре, Николаевск-на-Амуре [1].
Значительный вклад в загрязнение Среднего Амура сточными водами вносит китайская сторона. В бассейне р. Сунгари в городах Цзилинь, Харбин, Муданьцзян, Дацин действуют целлюлозно-картон-ные, нефтехимические, химические комбинаты по выпуску химических удобрений, пластмасс, синтетического каучука и.т.д. На дацинских нефтепромыслах добывается нефть и природный газ, причем 20% добытой нефти перерабатывается на 14 НПЗ г. Да-цина. Ведется интенсивное градостроительство, а также имеются значительные площади сельскохозяйственных угодий. Вследствие роста плотности населения в бассейне р. Сунгари возрастает сброс неочищенных бытовых стоков, о чем свидетельствует антропогенная составляющая вод данной реки, которая формируется в основном за счет хлоридов и сульфатов натрия. С водами р. Сунгари также попадает в Амур большое количество органики и азотистых соединений. Так, в зимнюю межень 1998 г. сток ионов аммония за сутки мог составлять приблизительно 80 тонн — более 10% того количества, которое сбрасывают в реки бассейна р. Амур предприятия всего Хабаровского края за год. Поступления высокоминерализованных вод р. Сунгари в Амур не только увеличивает содержание растворенных и взвешенных веществ, но и создает большую неоднородность в их распределении по поперечному профилю. Максимальное содержание растворенных веществ отмечается в районе Хабаровска в средней части реки. Неоднородное распределение химического состава наблюдается во все фазы водного режима и мало связано с водностью Амура [5, 6].
"посзвдсглъ десятазкггиь ъ шяь ^ У^^ОАЖЫКЛ объема производственных мощностей Китай постоянно и практически в неограниченном объеме сбрасывает неочищенные промышленные стоки в р. Сунгари, чем создает угрозу глобальной экологической катастрофы на Амуре. Положение осложняется тем, что между Россией и Китаем до сих пор нет серьезных полномасштабных экологических соглашений.
13 ноября 2005 г. произошла серия взрывов на крупнейшем нефтехимическом заводе в г. Цзилинь на северо-востоке Китая. В воду р. Сунгари было сброшено около 100 т бензола и других химических веществ. До сих пор нет полного перечня наименований химических веществ, сброшенных в реку. В период прохождения так называемого "бензольного пятна" лабораторным контролем качества речной воды были обнаружены следующие токсические вещества: нитробензол, нафталин, 2- метилнафталин, 2,6- диэтиланилин, атразин. В результате проведенного комплекса чрезвычайных мероприятий концентрации вышеуказанных веществ были ниже ПДК.
Постоянные источники загрязнения Нижнего Амура — это бытовые и производственные стоки. Ежегодный объем сбрасываемых сточных вод в р. Амур составляет 392,01 млн м3, из них 221,06 млн м3 — загрязненные. Характерными загрязнителями являются взвешенные и органические вещества, азотсодержащие соединения, нефтепродукты (НП), фенолы, тяжелые металлы. Качество воды р. Амур по индексу загрязнения воды (данные ДВУГМС) изменяется от "загрязненной" в Верхнем Амуре до "грязной" и "очень грязной" на Нижнем Амуре. В результате этого констатируется факт ухудшения состояния ресурсно-экологического потенциала бассейна р. Амур, прежде всего биологического. Снизились запасы осетровых, лососевых, частиковых рыб.
Падение качества воды и биоты в значительной степени ухудшает экологические условия проживания людей в российской части Приамурья. Обострилась этническая проблема. В результате загрязнения среды обитания токсическими агентами в ряде географических районов стали появляться различные заболевания химической этиологии, снижающие дееспособность человека и уносящие ежегодно тысячи жизней. Для установления причин и проявлений интоксикации в настоящее время применяется метод биомониторинга, основанный на регулярном исследовании индивидуальных биологических эффектов для оценки возможного риска здоровью при воздействии реально существующих концентраций ксенобиотика.
Биомониторинг может быть разделен на мониторинг дозы, то есть определения количества ксенобиотика или его метаболита в тканях и биологических жидкостях, и мониторинг эффекта, то есть выявление и слежение за ранними специфическими и неспецифическими признаками интоксикации. Развитию концепции и методов биомониторинга придается в настоящее время важное значение Всемирной организацией здравоохранения, в ряде стран Западной Европы, США и Японии биомониторинг ряда химических веществ внедрен на законодатель-•иил "у^линг..
Цель настоящей работы — привлечь внимание к проблеме загрязнения р. Амур и ее биоты суперэко-токсикантами антропогенного происхождения для включения ее в перечень потенциально опасных водных объектов, требующих углубленного изучения.
Основной задачей биологического мониторинга, проводившегося в течение 1998-2004 г. по социальному заказу Правительства Хабаровского края, яв-
ляется, во-первых, определение приоритетных, экологически значимых, органических загрязнителей биоты р. Амур с установлением их токсичности, биокумуляции, процессов трансформации с учетом стабильности и сравнительной опасности последних, во-вторых, — выявление взаимосвязи между ксенобиотиками и нарушениями со стороны жизненно важных систем организма у жителей, проживающих в акватории р. Амур и употребляющих рыбу в качестве основного продукта питания. Этим обусловлена научная и социальная значимость проводимых исследований, их комплексный подход, включающий сочетанное использование разных методов: гигиенических, биохимических, токсикологических, клинико-инструментальных, эпидемиологических, углубленного физико-химического анализа высокой степени разрешения и других.
Материалы и методы
Объектами изучения были: речная вода, донные отложения (ДО), речная и морская рыба, лабораторные животные, биопробы, взятые у населения (кровь, моча, плацента, абортивный материал, слюна, грудное молоко).
В течение 1998-2004 гг. было исследовано: 165 проб речной воды, донных отложений; рыбы разных пород (конь, толстолоб, касатка-плеть, сом амурский, карась, щука, сазан, калуга, осетр, корюшка, кета, горбуша); 582 пробы биосубстратов обследованного населения. Пробы воды отбирались в поверхностном и придонном слоях согласно ИСО 5667-6. Донные отложения брались одновременно с пробами воды в одних и тех же точках согласно ИСО 5667-12. Гигиеническая экспертиза и отбор проб рыбы производились в соответствии с ГОСТ 7631-85-"Рыба" сразу же после ее доставки, при естественном освещении, отсутствии сквозняков и посторонних запахов.
Анализ 877 экстрактов, полученных экстракцией гексаном и диэтиловым эфиром, проведен двумя наиболее современными методами: 1) газовой хроматографии (хроматографы "Цвет-500М" и "Цвет-3700" с детекторами ДПР и ДЭЗ, с ККК "ULTRA-2") с расшифровкой спектров соединений по внешним стандартам; 2) методом хромато-масс-спект-рометрии на газовом хроматографе "Hewlett-Packard 5890 series 2", с масс-селективным детектором "Hewlett-Packard 5972", с расшифровкой аналитических сигналов на хроматограммах по масс-спектрам с использованием баз данных библиотек США (Wiley и NBS) полуколичественно по площадям пиков в процентах. Проанализирована 921 хрома-тограмма и хромато-масс-спектрограмма. На первом этапе оценка суммарного воздействия всех токсических веществ, обнаруженных в амурской рыбе, проводилась на лабораторных животных в токсикологическом эксперименте. Была проведена затравка 70 лабораторных животных, в рацион питания которых включался фарш из образцов исследованной рыбы. Выполнено 970 биохимических анализов, 620 клинико-лабораторных исследований, изучено 770 гистологических и цитологических препаратов по 8 параметрам.
Вторым этапом мониторинга были углубленные медицинские осмотры и клинико-лабораторные исследования взрослого и детского населения, употребляющего рыбу и воду из реки Амур. Было проанкетировано с использованием специального опросника 1418 детей и взрослых, осмотрено специалистами 1582 чел. На клинические и биохимические исследования было взято 1676 проб крови и мочи. Ультразвуковое исследование внутренних органов выполнено у 1325 чел. У 526 чел. проведено определение количества микроядер в ретикуло-цитах периферической крови. Проведен анализ заболеваемости у обследованного населения по возрасту, полу, национальности, мест}' проживания (1309 амбулаторных карт). Общий объем клинико-инструментальных, лабораторных, морфологических, биохимических и физико-химических исследований составил 52 554. Клинико-лабораторные исследования выполнены стандартными методами. УЗИ-исследования выполнены на аппарате "SIM5000PLUS" производства "ESAOTE ВЮ-MEDICA" с использованием высокочастотного датчика 3,5 и 7,5 Мгц. Статистический анализ проводился на ПК с использованием вложенного пакета статистических программ для Excel 2003.
Результаты и обсуждение
Среди объектов наблюдения особый интерес представила речная рыба. Частота употребления рыбы в ежедневном рационе у взрослых составила 94,3%, у детей — 42,2%. Именно речная рыба для населения Приамурья, являясь основным продуктом питания, служит источником поступления в организм и аккумуляции токсических веществ.
Обобщая результаты проведенного физико-химического анализа, можно сделать вывод, что основными органическими загрязнителями воды реки Амур, донных отложений, рыбы и биосубстратов, взятых у населения, являются нефть и продукты трансформации различных ее фракций (бензин, керосин, дизельное топливо и смазочные масла). С эколого-токсикологических позиций нефть представляет собой групповой токсикант, основу которого составляет группа наиболее растворимых и токсичных ароматических углеводородов. Определяемые ароматические углеводороды, большая часть которых состоит из бензолов и алкилбензолов, содержатся во всех объектах. Наибольшая частота встречаемости этих токсикантов приходится на кровь, грудное молоко, плаценту и слюну, что объясняется их высокой липофильностью. Хлорорганические вещества, преимущественно хлорпарафины и хлор-фенолы, продукты трансформации дизельного топлива, обнаружены в воде, донных отложениях. Хлор-парафины также выделены из крови, грудного молока. В плаценте, абортивном материале и речной рыбе наряду с хлорпарафинами был обнаружен хлорбензол. Хлорорганические пестициды группы ДДТ и гексахлорциклогексана определялись в рыбе, выловленной в зимний период, в концентрациях намного меньше ПДК, а хлорфенолы — ниже предела обнаружения стандартными приборами. Алка-ны и изоалканы являются составляющими всех
Вещества Показатели Кровь, п=367 Моча, 11=140 Грудное молоко, п=16 Плацента, п=18 Абортивный материал, п=5 Слюна, п=36 Рыба, п=48 Вода, п=52 Донные отложения, п=46
Алкил-бензолы Максимальное содержание* 61,79 25,7 52,16 34,04 13,7 39,65 68,26 12,24 65,24
Частота встречаемости, % 90,2 57,1 75 50 60 97,2 72,9 3,8 39,1
Хлорорга-нические Максимальное содержание* 38,15 36,75 5,85 0,48 0,48 0 7,52 65,15 17,37
Частота встречаемости, % 13,6 24,3 25 27,8 40 18,8 32,7 56,5
Нафтены Максимальное содержание* 32,57 3,09 11,4 7,6 1,87 0 20,89 2,82 1,62
Частота встречаемости,% 25,6 3,6 37,5 33,3 60 29,2 3,8 28,3
Алканы, изоалканы Максимальное содержание* 98,64 76,83 45,09 2,83 7,68 75,18 62,21 47,43 80,95
Частота встречаемости,% 98,1 86,4 81,2 66,7 100 97,2 100 44,2 73,9
Фталаты Максимальное содержание* 79,88 93,19 3,26 1,82 26,16 16,94 30,29 81,63 99,47
Частота встречаемости, % 63,5 91,4 31,2 16,7 80 66,7 66,7 98,1 78,3
Примечание. * — в процентах, по площади пиков на хромато-масс-спектрограммах.
фракций нефти, от бензина до смазочных масел, что и определяет их наличие во всех исследуемых пробах и высокую частоту встречаемости. Из группы нафтенов, составляющих в основном бензиновую фракцию нефти, были выделены циклогексан, циклопентан и их производные. В наибольшем количестве данные вещества содержались в крови, рыбе, грудном молоке, плаценте. В пробах слюны эти соединения не обнаружены.
В изученных пробах наряду с углеводородами нефтяного происхождения были определены эфи-ры фталевой кислоты — фталаты (дибутил-фталат, диэтилфталат, диметилфталат и др.), которые в значительном количестве присутствовали во всех объектах наблюдения. Максимальная частота встречаемости отмечена для мочи, абортивного материала, рыбы, воды, донных отложений. Обращает на себя внимание тот факт, что в абортивном материале их содержание было больше, чем в грудном молоке и плаценте. При изучении состава и количественного содержания токсических веществ в разных породах рыб нами было установлено, что наиболее загрязненными оказались породы долгожи-вущих жирных рыб. Максимальное количество нефтяных углеводородов присутствовало в экстрактах калуги, осетра, толстолоба, составляя 0,3-0,8 мг/кг. Это объясняется высокой липофильностью углеводородов.
Источник
Вода
Плацента
Кровь
Таким образом, поступление в организм человека углеводородов нефти и других ксенобиотиков осуществляется через потребление загрязненной ими рыбы и питьевой воды, т.е. алиментарным путем. Прямым индикатором поступления этих веществ является определение их содержания в крови и грудном молоке человека. Известно, что многие виды рыб являются замыкающим трофическим звеном в экосистемах, для которых характерно нарастание концентрации токсических веществ по мере продвижения от низших трофических звеньев к высшим. "Потребителем" этих токсикантов является и новорожденный ребенок — последний в трофической цепи. Содержание хлорорганических веществ в крови и грудном молоке обследованных было в 3,5 раза больше, чем в рыбе.
По литературным данным, выявленные токсические вещества обладают гепатотропным, нефроток-сическим и мутагенным действием, что подтверждено нами в токсикологическом эксперименте на лабораторных животных. Они оказывают токсическое действие также на ЦНС и органы кроветворения. Целенаправленные клинико-эпидемиологичес-кие исследования случайной выборки населения Приамурья показали, что в структуре заболеваемости у взрослого населения приоритетными являются болезни системы кровообращения, органов пищеварения, крови и кроветворных органов и ЦНС,
Донные отложения
Рыба
Человек
О
Рыбная продукция
Новорожденный
Грудное молоко
Рис. 1. Поступление углеводородов нефти в организм человека
Повышение АЛТ Повышение ACT Повышение ГГТП Повышение ЩФ
0 5 10 15 20 25 30
1 В Дети й Взрослые I
Рис. 2. Частота отклонений биохимических показателей у населения Приамурья, отражающих функцию печени, %
Повышение
жссс
О 5 10 15 20 25 30 35 ЕЗ Дети И Взрослые
Рис. 3. Частота анемического синдрома у населения Приамурья, %
а у детского населения — болезни органов пищеварения, крови и кроветворных органов.
Ведущая роль в детоксикации ксенобиотиков принадлежит печени, однако в результате постоянного влияния химических загрязнений она сама может подвергнуться деструкции, о чем свидетельствуют многочисленные исследования. Проведение в 1998-1999 гг. токсического эксперимента по специально разработанной методике на 70 беспородных белых крысах и мышах впервые позволило установить у животных опытных групп, при кормлении их в течение 21 дня образцами исследуемой рыбы из реки Амур, наличие острого гепатита. Данный диагноз основывался на морфологических и биохимических исследованиях печени животных. Патологические изменения печени у обследованного населения, по данным УЗИ, отмечены у 61% взрослого населения и 68% — детского. Биохимическая индикация (особенно эн-зимодиагностика) позволяет на ранних стадиях получить информацию о характере и интенсивности функциональных нарушений в печени населения при потреблении рыбы, в которой депонируются и метаболизируются накопленные из внешней среды токсиканты.
Проявление синдрома цитолиза, по критерию повышенных уровней аланиновой (АЛТ) и аспаргино-вой трансаминаз (ACT), отмечено во многих случаях у взрослого и детского населения Приамурья, что обусловлено присутствием в организме углеводородов нефти и фталатов. Наблюдалось также сни-
Рис. 4. Патологические изменения гемограммы у населения Приамурья, %
жение белково-синтетической функции печени, увеличение гамма-глютамилтранспептидазы (ГГТП) и щелочной фосфатазы, отражающее патологические процессы цитолиза и холестаза.
На систему кроветворения действуют три группы ксенобиотиков, одновременное присутствие в организме которых усиливает негативное действие друг друга. Болезни крови и кроветворных органов у детского населения заняли второе место, а у взрослого — третье. Снижение гемоглобина и дефицит железа имелись у обследованных обеих групп. Однако у взрослых оно было выражено более значительно. Дефицит железа в сочетании с токсическим действием ароматических углеводородов, хлорорганических веществ и нафтенов в организме приводит к нарушению стабильности эрит-роцитарных мембран и усилению гемолиза эритроцитов.
Анемия носила токсический характер, что косвенно подтверждалось наличием палочкоядерного сдвига и токсогенной зернистостью лейкоцитов у всех обследованных. В обеих группах имелась лейкопения, наиболее выраженная у взрослого населения, что свидетельствовало, возможно, об умеренной гипоплазии костного мозга на фоне токсического действия загрязняющих веществ.
Во всех группах обнаружена эозинофилия, причиной которой могла быть сенсибилизация ксенобиотиками, хотя это предположение требует исключения глистной инвазии.
Маркером токсического воздействия загрязняющих веществ на организм человека является и лим-фоцитопения в совокупности с высоким процентом плазматизации цитоплазмы лимфоцитов, особенно у детей.
Сырая нефть и многие нефтепродукты, в частности ароматические углеводороды, при своем воздействии на организм способны поражать нервную систему и вызывать вегетативные нарушении, трактуемые как вегетососудистая дистония (ВСД). В связи с этим проведенная количественная оценка степени выраженности у пациентов вегетативных нарушений позволила определить частоту распространения и тяжесть ВСД. Обследование показало, что распространенность ВСД в Николаевском и Нанайском районах очень высокая и достигает 86-89%.
Выводы
1. Приоритетными загрязнителями р. Амур и ее биоты, по данным проводимого медико-экологического мониторинга, являются нефть и продукты ее трансформации, представляющие широкий спектр органических ксенобиотиков.
2. Углеводороды нефти, фталаты и другие эко-токсиканты, алиментарным путем попадая в организм, в условиях экологического неблагополучия сохраняют и проявляют свои основные свойства: персистентность, биокумуляцию, липофильность, гепато- и генотоксичность.
3. У населения, употребляющего загрязненную рыбу из р. Амур, установлена химическая природа патологии печени, системы кроветворения, которые можно отнести к экологически обусловленным болезням.
4. Кроветворная система является наиболее уязвимой в организме для отрицательного воздействия факторов окружающей среды, и ее состояние может служить маркером экологического неблагополучия исследуемой территории.
5. Проведенные исследования свидетельствуют о существовании экологического неблагополучия экосистем р. Амур и проживающего в ее акватории населения.
6. Принимая во внимание, что река Амур является трансграничной рекой, для полной оценки се-
годняшнего состояния водной среды р. Амур и прогноза на будущее, с учетом аварий на химических предприятиях в КНР, необходимо объединить усилия всех заинтересованных в данной проблеме стран и организовать международный научно-методичес-кий мониторинговый центр по контролю за экологической безопасностью великой реки.
Литература
1. Информационный бюллетень о состоянии поверхностных водных объектов, водохозяйственных систем и сооружений на территории зоны деятельности Амурского бассейнового водного управления за 2000 г. Хабаровск, 2001.
2. Государственный доклад "Состояние природной среды и природоохранная деятельность в Хабаровском крае в 2000 г." Хабаровск, 2001.
3. Ким В.И. // Исследование водных и экологических проблем Приамурья. Владивосток-Хабаровск: Дальнаука, 1999. С. 66-69.
4. Ресурсы поверхностных вод СССР. Дальний Восток. Т. 18. Вып. 1. Л.: Гидрометеоиздат, 1966. 799 с.
5. Шестеркин В.П. // Переход Хабаровского края на модель устойчивого развития: Экология. Природопользование. Хабаровск, 2000. С. 19-27.
6. Шестеркина Н.М. // Исследования водных и экологических проблем Приамурья. Владивосток-Хабаровск: Дальнаука, 1999. С. 187-190.
□ □□
