CC BY
0
УДК 614.3.31.663: 621.798: 341.001.5 DOI: 10.21668/health.iisk/2024.1.04
Научная статья
ОЦЕНКА РИСКА ЗДОРОВЬЮ НАСЕЛЕНИЯ ОТ ФТАЛАТОВ ИЗ ПОЛИМЕРНОЙ УПАКОВКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
В.В. Шилов1'2, О.Л. Маркова1, Е.В. Зарицкая1, Д.С. Исаев1, М.Д. Петрова1
Северо-Западный научный центр гигиены и общественного здоровья, Российская Федерация, 191036, г. Санкт-Петербург, ул. 2-я Советская, 4
2Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова, Российская Федерация, 191015, г. Санкт-Петербург, ул. Кирочная, 41
В настоящее время во всем мире отмечается рост потребления упакованной питьевой воды. В связи с этим особое значение приобретает обеспечение безопасности упакованной питьевой воды, непосредственно зависящее от состава и качества используемых полимерных материалов. Наиболее распространенным видом упаковки для питьевой воды является тара из полимерных материалов - бутыли из полиэтилентерефталата и поликарбоната.
Осуществлена оценка риска здоровью населения от воздействия фталатов из полимерной упаковки питьевой воды. Исследования выполнялись в соответствии с требованиями Технического регламента Таможенного союза по упаковке, инструкции по санитарно-химическому исследованию изделий. Упаковки и модельные среды проанализированы методом газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием. Оценка риска проведена в соответствии с действующим руководством.
По результатам проведенного исследования определено содержание фталатов в образцах упаковки: ди(2-этил-гексил)фталата (ДЭГФ) - 1,7-4,2 мг/кг; ди-п-бутилфталата (ДнБФ) < 2,4-31,3 мг/кг; диизобутилфтлата (ДиБФ) -2,2-10,2 мг/кг. Миграция фталатов в модельные среды отмечена из всех образцов: из полиэтилентерефталата -ДЭГФ - 8,6-71,0 мкг/л и ДиБФ - от < 2,6 до 19,2 мкг/л; из поликарбоната - ДЭГФ, ДнБФ, ДиБФ - 31,5-43,5; 4,8-6,2 и 17,0-54,0 мкг/л соответственно.
Согласно выполненной оценке риска, связанного с хроническим поступлением вредных веществ из водной среды, содержание фталатов находится на безопасном уровне. Рассчитанные значения эквивалента эстроген-ности изучаемых фталатов в модельных образцах бутилированной воды в РФ зафиксированы на минимальном уровне среди других стран.
Результаты данной работы могут быть использованы при оценке безопасности полимерной упаковки для питьевой воды.
Ключевые слова:упакованная питьевая вода, бутилированная вода, модельная среда, миграция фталатов, ди(2-этил-гексил)фталат (ДЭГФ), ди-п-бутилфталата (ДнБФ), диизобутилфтлата (ДиБФ), безопасность, оценка риска.
Производство упакованной (бутилированной) воды в мире неуклонно растет и в 2020 г. составляло 6,61010 л [1]. По мнению населения, бутилированная вода лучше водопроводной воды по вкусу, переносимости и безопасности [2]. Однако согласно исследованиям, проведенным в ряде стран, в бутилированной воде обнаруживаются органические соединения, среди которых фталаты привлекают все большее внимание в связи с их потенци-
ально неблагоприятным воздействием на здоровье населения [3-5].
Воздействие фталатов может вызвать ряд негативных последствий, включая эндокринные нарушения, развитие заболеваний нервной, сердечно-сосудистой и репродуктивной систем [6, 7]. Ди(2-этил-гексил)фталат (ДЭГФ), ди-н-бутилфталат (ДнБФ), ди-изо-бутилфталат (ДиБФ), бензилбутилфталат (ББФ) внесены в перечень особо опасных веществ ^УНС,
© Шилов В.В., Маркова О.Л., Зарицкая Е.В., Исаев Д.С., Петрова М.Д., 2023
Шилов Виктор Васильевич - доктор медицинский наук, профессор, главный научный сотрудник (е-mail: vshilov@inbox.ru; тел. 8 (921) 757-32-28; ORCID: https://oicid.oig/0000-0003-3256-2609).
Маркова Ольга Леонидовна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник отдела гигиены (е-mail: o.markova@s-znc.ru; тел.: 8 (98) 883-87-72; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4727-7950).
Зарицкая Екатерина Викторовна - руководитель испытательного лабораторного центра (е-mail: e.zarickaya@s-znc.ru; тел.: 8 (911) 965-75-04; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2481-1724).
Исаев Даниил Сергеевич - заведующий отделением коммунальной гигиены (e-mail: d.isaev@s-znc.ru; тел.: 8 (911) 739-40-23; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9165-1399).
Петрова Милена Дмитриевна - младший научный сотрудник отделения изучений электромагнитных излучений (е-mail: m.petrova@s-znc.ru; тел.: 8 (921) 743-27-73; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5506-6523).
Substances of Very High Concern) регламента европейских стран по регистрации, оценке, авторизации химических веществ (REACH), а также на их производство и применение наложены ограничения. Данное ограничение учитывает кумулятивные эффекты и совместное воздействие четырех фталатов [8, 9].
По данным A. Pradhan et al. и V.R. Kay et al., ДЭГФ и другие фталаты негативно воздействовали на развитие репродуктивной системы самцов и самок в эксперименте на животных, развитие эстрогенчувстви-тельных тканей [10, 11]. Перинатальное воздействие фталатов вызывало ряд вредных эффектов на потомство животных: отмечены мертворождаемость, повышение частоты пренатальной гибели плодов, врожденные пороки, в том числе половой системы [12]. Установлено, что фталаты с помощью геномных, негеномных и эпигенетических механизмов действия изменяют экспрессию генов, созревание клеток и процессы апопто-за в тканях млекопитающих [13].
Исследование на группе детей с выявленным преждевременным началом роста молочных желез обнаружило в пробах сыворотки крови значительные уровни фталатов и их метаболитов. Результат исследования предполагает возможную связь между пластификаторами с известной эстрогенной и анти-андрогенной активностью (диметил, диэтил, дибу-тил и ди(2-этилгексил)фталаты) и причиной преждевременного развития груди у женщин [14].
При пероральном поступлении фталаты изначально трансформируются в слюне и желудочно-кишечном тракте до моноэфирных метаболитов, воздействием которых и обусловлены токсические эффекты фталатов. Фталаты обнаруживались в моче, крови, грудном молоке, семенной жидкости, фолликулярной жидкости яичников и слюне человека. Кроме того, метаболиты фталатов обнаруживались в материнской и пуповинной крови, ткани плаценты и амниотической жидкости [15].
В соответствии с исследованиями, проведенными в США и Германии, ориентировочный уровень суточной экспозиции фталатов у населения находится в диапазоне: ДЭГФ ~ от 3 до 30 мкг/кг/д, ДнБФ - от 0,84 до 5,22 мкг/кг/д и ДиБФ - от 0,12 до 1,4 мкг/кг/д [16, 17].
Учитывая токсическое воздействие фталатов, а также экспозицию населения, можно утверждать, что необходима оценка их содержания в бутилиро-ванной воде как одном из источников их поступления в организм человека.
Для питьевой воды используется упаковка из полимерных материалов (бутыли) - полиэтиленте-рефталата (ПЭТФ) и поликарбоната (ПК) [18].
В состав всех перечисленных материалов в качестве пластификатора входят добавки: ДЭГФ, ДиБФ, ДнБФ. В объеме полимера фталаты, как правило, не образуют прочных связей и легко выделяются из готовых изделий [19].
Потенциальными источниками фталатов в бу-тилированной воде могут служить исходная вода, производственные процессы, материал упаковки [2]. Однако в ходе проведенных исследований было установлено значительное содержание фталатов в материале пластиковых бутылей. Обнаруженные уровни диэтилгексилфталата находились в диапазоне 393-1499 мг/кг, концентрации диэтилфталата, диметилфталата составляли 3,1 и 14,8 мг/кг соответственно [20]. Из этого следует, что упаковка является наиболее вероятным источником фталатов.
В результате проведенных исследований на содержание ДЭГФ в бутилированной воде в 2012 г. установлено, что 13,9 % из 379 торговых наименований не соответствовали рекомендациям ВОЗ (8 мкг/л). При обобщении результатов мировых исследований установлено, что более чем в трех сотнях образцов бутилированной воды из 21 страны частота обнаружения пяти целевых фталатов составляет: дибутилфталат (ДБФ) - 67,6 %; ДЭГФ -61,7 %; диэтилфталат (ДЭФ) - 47,1 %; ББФ - 36,9 % и диметилфталат - 30,1 %. Максимальные концентрации данных фталатов: 222,0; 94,1; 34,2; 109,0 и 61,3 мкг/л соответственно [21-23].
Таким образом, качество и свойства полимерных упаковочных материалов непосредственно влияют на безопасность пищевой продукции. В целях сохранения здоровья населения актуальной задачей является дальнейшее изучение качества и безопасности полимерных упаковок, контактирующих с пищевыми продуктами, в том числе питьевой водой.
В регламенте Европейской комиссии по пластиковым материалам и изделиям, предназначенным для контакта с продуктами питания1, представлены специальные нормы для ДЭГФ, ББФ, ДБФ, регулирующие поступление данных компонентов в продукты питания. В РФ в требованиях к безопасности
2 3
упакованной питьевой воды и упаковке в перечне санитарно-гигиенических показателей данные соединения не представлены.
1 Commission Regulation (EU) No 10/2011 of 14 January 2011 on plastic materials and articles intended to come into contact with food [Электронный ресурс] // Official Journal of the European Union. - URL: https://www.ctec.lv/userfiles/files/ regulations%2010-2011-EU.pdf (дата обращения: 13.07.2023).
2 ТР ЕАЭС 044/2017. О безопасности упакованной питьевой воды, включая природную минеральную воду: Технический регламент Евразийского экономического союза (с изменениями на 5 октября 2021 года) / принят Решением Совета Евразийской экономической комиссии от 23 июня 2017 года № 45 [Электронный ресурс] // КОДЕКС: электронный фонд правовых и нормативно-технических документов. - URL: https://docs.cntd.ru/document/456090353 (дата обращения: 13.07.2023).
3 ТР ТС 005/2011. О безопасности упаковки: Технический регламент Таможенного союза (с изменениями на 18 октября 2016 года) / утв. Решением Комиссии Таможенного союза от 16 августа 2011 года № 769 [Электронный ресурс] // КОДЕКС: электронный фонд правовых и нормативно-технических документов. - URL: https://docs.cntd.ru/docu-ment/902299529 (дата обращения: 13.07.2023).
Цель исследования - оценка риска здоровью населения от воздействия фталатов из полимерной упаковки питьевой воды.
Для выполнения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
• идентификация опасности. Определить остаточные количества фталатов в материале двух видов упаковки и установить уровни миграции фталатов (ДЭГФ, ДнБФ, ДиБФ) для ПЭТФ и ПК, изготовленных в РФ шестью производителями в соответствии с ТР ТС 005/20113;
• проведение оценки риска здоровью (канцерогенный и неканцерогенный) населения при ежедневном потреблении человеком бутилированной питьевой воды;
• оценка потенциального эстрогенного эффекта фталатов для населения при употреблении бути-лированной питьевой воды на основе токсикологических исследований.
Материалы и методы. Для идентификации опасности был составлен план лабораторных исследований на основе требований Технического регламента Таможенного союза3 и Инструкции по санитарно-химическому исследованию изделий, изготовленных
4
из полимерных и других синтетических материалов .
Для проведения исследований были взяты девять образцов полимерной тары для питьевой воды из ПЭТФ и ПК, изготовленных в Российской Федерации шестью производителями, из них семь образцов бутылей из ПЭТ с объемом 0,6; 6; 19 л, остальные бутыли из ПК объемом 19 л. Образцы были отобраны на производстве и представляли собой новую тару, готовую к заполнению. Для проведения лабораторных исследований было подготовлено 27 проб полимерного материала упаковки (3 навески с одного образца).
Оценка миграции фталатов проводилась в условиях моделирования контакта среды (питьевая вода) с полимерными материалами. Образцы полимерного материала (4 х 5 см, площадь - 40 см2) в модельной среде (дистиллированной воде, рН = 7) помещались в термостат на 30 суток при температуре 20 °С. В качестве внутренних стандартов были выбраны изотопномеченые аналоги или изомеры
аналитов: ДБФ-Э4 для измерения ДБФ и ДиБФ; ДЭГФ-Э4 для измерения ДЭГФ, которые вносили в модельную среду перед началом эксперимента. По окончании испытаний фталаты из модельной среды извлекали методом жидкостно-жидкостной экстракции в гексан (5 см3). Экстракты аналитов анализировали с использованием метода газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием (ГХ-МС)5 [23, 24]. Нижний предел измерения ДЭГФ, ДнБФ, ДиБФ составил 0,0040; 0,0026; 0,0026 мг/дм3 соответственно. Статистическую обработку данных выполняли с использованием программы Microsoft Excel 2010.
При определении фталатов в полимерном материале из образцов тары вырезали фрагменты, затем измельчали, гомогенизировали. Навески помещали в колбы, вносили внутренние стандарты и экс-трагент (метанол). Экстракцию аналитов проводили с помощью УЗ-поля при нагревании. Анализ экстрактов выполняли методом ГХ-МС в режиме регистрации выбранных ионов. Нижний предел измерения ДЭГФ, ДнБФ, ДиБФ - 0,56; 1,5; 1,5 мг/кг соответственно5.
Поскольку распределение концентраций определяемых веществ статистически значимо отличалось от нормального, то для описания выборок результатов рассчитали медианы и межквартильный диапазон (25-75 процентили), привели максимальное и минимальное значения. Для двух образцов ПК (4 пробы) приведены минимальные и максимальные значения, медиана.
Методы расчета. Среднюю суточную дозу для человека фталатов, поступающих с упакованной водой, рассчитывали в соответствии с действующим руководством по оценке риска для здоровья населе-ния6 Переменные в формуле установлены согласно рекомендуемым стандартным значениям факторов экспозиции, указанных в руководстве. Значение потребления воды для детей до 18 лет выбрано исходя из методических рекомендаций по нормам физиологических потребностей различных групп населения7, где значение для мальчиков - 1,5-1,6 л и девочек -1,4-1,5 л (14-17 лет).
4 Инструкция по санитарно-химическому исследованию изделий, изготовленных из полимерных и других синтетических материалов, предназначенных для контакта с пищевыми продуктами / утв. Заместителем главного санитарного врача СССР Д.Н. Лоранским 2 февраля 1971 г. № 880-71 [Электронный ресурс] // КОДЕКС: электронный фонд правовых и нормативно-технических документов. - URL: https://docs.cntd.ru/document/1200045682 (дата обращения: 15.07.2023).
5 Результаты лабораторных исследований содержания ди(2-этилгексил)фталата, ди(н-бутил)фталата, ди(изобутил)-фталата и бисфенола А в таре из полиэтилентерефталата и поликарбоната и их миграции в модельные среды при различных условиях хранения бутилированной воды: база данных / Е.В. Зарицкая, Г.Б. Еремин, О.Л. Маркова, П.А. Ганичев, И.О. Мясников; Свидетельство о регистрации базы данных: 2020622808 от 24.12.2020, заявка № 2020622554 от 08.12.2020.
6 Р 2.1.10.3968-23. Руководство по оценке риска здоровью населения при воздействии химических веществ, загрязняющих среду обитания / утв. Федеральной службой по надзору в сфере здравоохранения от 5 сентября 2023 г. [Электронный ресурс] // ГАРАНТ.РУ: информационно-правовое обеспечение. - URL: https://base.garant.ru/408644981/ (дата обращения: 15.07.2023).
7 МР 2.3.1.0253-21. Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации: методические рекомендации / утв. Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека 22 июля 2021 г. [Электронный ресурс] // ГАРАНТ.РУ: информационно-правовой портал. - URL: https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/402716140/ (дата обращения: 15.07.2023).
Средняя суточная доза рассчитывалась для детей до 6 лет (масса тела - 15 кг, потребление воды -1 л/день), для детей до 18 лет (масса тела - 42 кг, потребление воды - 1,5 л/день) и для взрослых (масса тела - 70 кг, потребление воды - 2 л/день). Частота экспозиции принята 350 дней/год.
С целью сравнительной характеристики эстро-генного потенциала проводился расчет эквивалента эстрогенности (EEQ) и сравнение результатов с ранее выполненными исследованиями [9]:
EEQ = YEP, • C,
где EP - эстрогенный потенциал отдельного фтала-та, определяемый in vitro; C - концентрация отдельного фталата.
Эстрогенная активность 17Ь-эстрадиола (E2) устанавливается равной «1» [22]. При эстрогенной активности соединения сильнее, чем у (Е2), его значение EP будет выше «1»; при более слабой эстрогенной активности - ниже «1».
Результаты и их обсуждение. Согласно полученным данным, остаточные количества фтала-тов были обнаружены во всех образцах полимерной упаковки. Содержание фталатов колебалось в широком диапазоне: ДЭГФ - 1,7-4,2 мг/кг; ДнБФ < 2,4-31,3 мг/кг; ДиБФ - 2,2-10,2 мг/кг. Стоит отметить, что ДнБФ был обнаружен лишь в трех образцах из девяти. Результаты представлены в табл. 1 и 2. На основании полученных данных концентрации фтала-тов (медианы) в таре ПЭТФ были распределены в порядке от высокого к низкому: ДиБФ > ДЭГФ > ДнБФ. В таре ПК: ДЭГФ > ДиБФ > ДнБФ.
Во всех водных вытяжках, контактирующих с материалом ПЭТФ, отмечается присутствие фталатов. Содержание ДЭГФ находилось в диапазоне 8,6-71,0 мкг/л; ДиБФ - от < 2,6 до 19,2 мкг/л. ДнБФ не обнаружен.
При анализе образцов водных модельных сред, контактирующих с ПК, были обнаружены три фтала-та. Однако максимальные концентрации отмечались для ДЭГФ, ДиБФ - соответственно 31,5-43,5 мкг/л; 17,0-54,0 мкг/л. Концентрации ДнБФ находились в диапазоне 4,8-6,2 мкг/л.
На основании полученных экспериментальных данных прослеживается миграция двух фталатов -ДЭГФ, ДиБФ - из обоих изученных полимерных материалов, причем миграция фталатов из ПК при оценке суммарного содержания происходила значительнее, чем из ПЭТФ.
Наличие фталатов в материале и в водной среде указывает на возможность поступления составляющих полимерной упаковки в питьевую воду, а значит необходимо оценить потенциальное влияние на здоровье населения, употребляющего упакованную питьевую воду.
На основе полученных данных проводилась оценка риска здоровью населения. Результаты расчета суточных доз, хронического неканцерогенного и канцерогенного рисков при употреблении питьевой воды из упаковки, выполненной из ПЭТФ и ПК, представлены в табл. 3, 4.
Значения неканцерогенного риска при употреблении бутилированной питьевой воды из упаковки, выполненной из ПЭТФ и ПК, соответствуют допустимому уровню для всех возрастных групп, наибольшие значения HQ выявлены для детей до 6 лет. Значение канцерогенного риска соответствует второму диапазону рисков - допустимому уровню, такие значения не требуют организации мероприятий по снижению риска и подлежат лишь постоянному контролю. При этом наибольшие значения риска получены при употреблении бути-лированной питьевой воды из упаковки, выполненной из ПК.
Таблица 1
Содержание фталатов в упаковочном материале (ПЭТФ) и модельной среде (дистиллированная вода)
Показатель Объект исследования, концентрация Min Max Me Ö25-Ö75
ДЭГФ CAS 117-81-7 Упаковка, мг/кг 1,7 2,8 2,4 2,2-2,5
Вода, мкг/л 8,6 71,0 14,5 13,0-18,8
ДнБФ CAS 84-74-2 Упаковка, мг/кг < 2,4 31,3 1,2 3,5-10,2
Вода, мкг/л/ < 2,6 < 2,6 < 2,6 -
ДиБФ CAS 84-69-5 Упаковка, мг/кг 3,5 10,2 5,6 3,4-6,4
Вода, мкг/л < 2,6 19,2 9,3 5,6-11,0
Таблица 2
Содержание фталатов и в упаковочном материале (ПК) и в модельной среде (дистиллированная вода)
Показатель Объект исследования, концентрация Min Max Me
ДЭГФ CAS 117-81-7 Упаковка, мг/кг 3,4 4,2 3,8
Вода, мкг/л 31,5 43,5 37,5
ДнБФ CAS 84-74-2 Упаковка, мг/кг < 2,4 2,4 1,8
Вода, мкг/л 4,8 6,2 4.8
ДиБФ CAS 84-69-5 Упаковка, мг/кг 2,2 4,6 3,4
Вода, мкг/л 17,0 54,0 18,0
Таблица 3
Результаты оценки риска для здоровья при употреблении бутилированной питьевой воды из упаковки,
выполненной из ПЭТФ
САБ Вещество С яю SFo I* дети до 6 лет I дети до 18 лет I взрослые HQ* дети до 6 лет HQ дети до 18 лет HQ взрослые ся
117-81-7 ДЭГФ 0,0145 0,02 0,014 9Д7Е-04 4,97Е-04 3,97Е-04 4,63Е-02 2,48Е-02 1,99Е-02 5,56Е-06
84-74-2 ДнБФ 0,0013 0,1 - 8,31Е-05 4,45Е-05 3,56Е-05 8,31Е-04 4,45Е-04 3,56Е-04 -
84-69-5 ДиБФ 0,0093 - - 5,95Е-04 3,18Е-04 2,55Е-04 - - - -
П р и м е ч а н и е: здесь и далее I - дозы; HQ - коэффициент опасности.
Таблица 4
Результаты оценки риска для здоровья при употреблении бутилированной питьевой воды из упаковки,
выполненной из ПК
САБ Вещество С яю SFo I дети до 6 лет I дети до 18 лет Iвзрос-лые HQ дети до 6 лет HQ дети до 18 лет HQ взрослые ся
117-81-7 ДЭГФ 0,0375 0,02 0,014 2,40Е-03 1,28Е-03 1,03Е-03 1Д0Е-01 6,42Е-02 5,14Е-02 3,36Е-05
84-74-2 ДнБФ 0,00475 0,1 - 3,04Е-04 1,63Е-04 1,30Е-04 3,04Е-03 1,63Е-03 1,30Е-03 -
84-69-5 ДиБФ 0,018 - - 1, 15Е-03 6,16Е-04 4,93Е-04 - - - -
Таблица 5
Результаты расчета эквивалента эстрогенности
Страна Фталаты Ранг среди стран Средняя концентрация, мкг/л Эстрогренный потенциал Эквивалент эстрогенности
ДЭГФ 61,1 3,00Е-07 0,018
Таиланд ДБФ 2 31,8 4,10Е-05 1,304
Всего фталатов 1,322
ДЭГФ 6,2 3,00Е-07 0,002
Саудовская Аравия ДБФ 4 3,1 4,10Е-05 0,127
Всего фталатов 0,129
ДЭГФ - 3,00Е-07 -
Мексика ДБФ 1 45,1 4,10Е-05 1,849
Всего фталатов 1,849
ДЭГФ 3,8 3,00Е-07 0,001
Пакистан ДБФ 3 17,8 4,10Е-05 0,730
Всего фталатов 0,731
Российская Федерация (ПЭТ) ДЭГФ 14,5 3,00Е-07 4,35Е-06
ДнБФ 6 1,3 4,10Е-05 5,33Е-05
Всего фталатов 5,77Е-05
Российская Федерация (ПК) ДЭГФ 37,5 3,00Е-07 1,13Е-05
ДнБФ 5 4,8 4,10Е-05 1,95Е-04
Всего фталатов 2,06Е-04
Аналогичные исследования проводились в Китае, авторы идентифицировали фталаты в упакованной питьевой воде и выполняли оценку риска. Отмечено, что наиболее высокие концентрации фталатов характерны для ДЭГФ, ДнБФ и ДиБФ. Концентрации определялись в диапазоне от нижнего предела обнаружения до 0,041 мг/л (ДЭГФ), 0,016 мг/л (ДиБФ), 0,0049 мг/л (ДнБФ). Результаты оценки риска с учетом средних значений оценивались как допустимые [25].
С целью сравнения вероятных эстрогенных эффектов при употреблении упакованной питьевой воды проводились расчеты эквивалента эстрогенно-сти (табл. 5).
По результатам расчета и ранжирования значений эквивалента эстрогенности в упакованной
питьевой воде в РФ получены наименьшие значения (5-й и 6-й ранги) среди других стран, в которых проводились исследования. Тем не менее рядом авторов обнаружены фталаты в упакованной питьевой воде в концентрациях, которые могут оказывать неблагоприятные эстрогенные эффекты, что обосновывает дальнейшее и систематическое изучение безопасности бутилированной воды, связанной с фталатами.
Необходимо также обратить внимание, что данные были получены при экспозиции 30 дней и температуре 20 °С, а большая часть упакованной питьевой воды имеет срок гарантийного качества до 24 месяцев, что может потребовать проведения долгосрочного экспериментального исследования миграции фталатов.
Выводы. Полученные результаты идентификации опасности позволили оценить содержание целевых фталатов в ограниченной выборке двух полимерных материалов и их миграцию в водную среду.
Установлено, что ежедневное потребление человеком питьевой воды в современной полимерной упаковке не приводит к формированию недопустимых значений риска воздействия фталатов на здоровье. При исследовании образцов из ПЭТФ наибольшее значение коэффициента опасности для ДЭГФ (для детей до 6 лет) составило 4,63Е-02, для образцов из ПК - 1,20Е-01, что соответствовало
допустимому уровню риска. Канцерогенный риск определялся на уровне предельно допустимого значения (110-4-110-6): при исследовании образцов из ПЭТФ - 5,56Е-06, при исследовании образцов из ПК - 3,36Е-05.
Результаты данной работы могут быть использованы при оценке безопасности полимерной упаковки для питьевой воды.
Финансирование. Исследование не имело финансовой поддержки.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Список литературы
1. Rodwan J.G. Jr. Bottled water 2020: continued upward movement // BWR: Bottled Water Reporter. - 2021. - P. 11-19.
2. Diduch M., Polkowska Z., Namiesnik J. Factors affecting the quality of bottled water // J. Expo. Sci. Environ. Epidemiol. - 2013. - Vol. 23, № 2. - P. 111-119. DOI: 10.1038/jes.2012.101
3. Chemometric tools to highlight non-intentionally added substances (NIAS) in polyethylene terephthalate (PET) / A. Kassouf, J. Maalouly, H. Chebib, D.N. Rutledge, V. Ducruet // Talanta. - 2013. - Vol. 115. - Р. 928-937. DOI: 10.1016/j.talanta.2013.06.029
4. Endocrine disruptor phthalates in bottled water: daily exposure and health risk assessment in pregnant and lactating women / M.Z. Jeddi, N. Rastkari, R. Ahmadkhaniha, M. Yunesian // Environ. Monit. Assess. - 2016. - Vol. 188, № 9. - P. 534. DOI: 10.1007/s10661-016-5502-1
5. Диэтилгексилфталат как актуальная проблема гигиенической безопасности упаковки и упакованной питьевой воды / Е.В. Зарицкая, П.А. Ганичев, О.Л. Маркова, А.Ю. Михеева, Г.Б. Еремин // Гигиена и санитария. - 2022. - Т. 101, № 1. - С. 30-34. DOI: 10.47470/0016-9900-2022-101-1-30-34
6. Prenatal phthalate exposure and performance on the Neonatal Behavioral Assessment Scale in a multiethnic birth cohort / S.M. Engel, C. Zhu, G.S. Berkowitz, A.M. Calafat, M.J. Silva, A. Miodovnik, M.S. Wolff // Neurotoxicology. - 2009. -Vol. 30, № 4. - Р. 522-528. DOI: 10.1016/j.neuro.2009.04.001
7. Martino-Andrade A.J., Chahoud I. Reproductive toxicity of phthalate esters // Mol. Nutr. Food Res. - 2010. - Vol. 54, № 1. - Р. 148-157. DOI: 10.1002/mnfr.200800312
8. Phthalate Esters and Their Potential Risk in PET Bottled Water Stored under Common Conditions / X. Xu, G. Zhou, K. Lei, G.A. LeBlanc, L. An // Int. J. Environ. Res. Public Health. - 2020. - Vol. 17, № 1. - Р. 141-150. DOI: 10.3390/ijerph17010141
9. Toxicity and Estrogenic Endocrine Disrupting Activity of Phthalates and Their Mixtures / X. Chen, S. Xu, T. Tan, S.T. Lee, S.H. Cheng, F.W.F. Lee, S.J.L. Xu, K.C. Ho // Int. J. Environ. Res. Public Health. - 2014. - Vol. 11, № 3. - Р. 3156-3168. DOI: 10.3390/ijerph110303156
10. Pradhan A., Olsson P.-E., Jass J. Di (2-ethylhexyl) phthalate and diethyl phthalate disrupt lipid metabolism, reduce fecundity and shortens lifespan of Caenorhabditis elegans // Chemosphere. - 2018. - Vol. 190. - Р. 375-382. DOI: 10.1016/j.chemosphere.t017.09.1t3
11. Kay V.R., Bloom M.S., Foster W.G. Reproductive and developmental effects of phthalate diesters in males // Crit. Rev. Toxicol. - 2014. - Vol. 44, № 6. - Р. 467-498. DOI: 10.3109/10408444.2013.875983
12. Perinatal exposure to the phthalates DEHP, BBP, and DINP, but not DEP, DMP, or DOTP, alters sexual differentiation of the male rat / L.E. Gray Jr., J. Ostby, J. Furr, M. Price, D.N. Veeramachaneni, L. Parks // Toxicol. Sci. - 2000. - Vol. 58, № 2. - Р. 350-365. DOI: 10.1093/toxsci/58.2.350
13. Effects and mechanisms of phthalates' action on reproductive processes and reproductive health: A literature review /
H. Hlisnikova, I. Petrovicova, B. Kolena, M. Sidlovska, A. Sirotkin // Int. J. Environ. Res. Public Health. - 2020. - Vol. 17, № 18. - Р. 6811. DOI: 10.3390/ijerph17186811
14. Identification of phthalate esters in the serum of young Puerto Rican girls with premature breast development /
I. Colon, D. Caro, C.J. Bourdony, O. Rosario // Environ. Health Perspect. - 2000. - Vol. 108, № 9. - Р. 895-900. DOI: 10.1289/ehp.108-2556932
15. Placental outcomes of phthalate exposure / G.R. Warner, R.S. Dettogni, I.C. Bagchi, J.A. Flaws, J.B. Graceli // Reprod. Toxicol. - 2021. - Vol. 103. - Р. 1-17. DOI: 10.1016/j.reprotox.2021.05.001
16. NTP Center for the Evaluation of Risks to Human Reproduction: phthalates expert panel report on the reproductive and developmental toxicity of di (2-ethylhexyl) phthalate / R. Kavlock, K. Boekelheide, R. Chapin, M. Cunningham, E. Faustman, P. Foster, M. Golub, R. Henderson [et al.] // Reprod. Toxicol. - 2002. - Vol. 16, № 5. - Р. 529-653. DOI: 10.1016/s0890-6238(02)00032-1
17. Koch H.M., Calafat A.M. Human body burdens of chemicals used in plastic manufacture // Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. - 2009. - Vol. 364, № 1526. - Р. 2063-2078. DOI: 10.1098/rstb.2008.0208
18. Миграция фталатов из упаковочных материалов для бутилированной воды. Результаты международных исследований / О.Л. Маркова, П.А. Ганичев, Г.Б. Еремин, Е.В. Зарицкая // Здоровье - основа человеческого потенциала: проблемы и пути их решения. - 2020. - Т. 15, № 1. - С. 416-427.
19. Measuring and predicting the emission rate of phthalate plasticizer from vinyl flooring in a specially-designed chamber / Y. Xu, X. Liu, J. Park, P.A. Clausen, J.L. Benning, J.C. Little // Environ. Sci. Technol. - 2012. - Vol. 46, № 22. -Р. 12534-12541. DOI: 10.1021/es302319m
20. Improved method for rapid detection of phthalates in bottled water by gas chromatography-mass spectrometry / P. Otero, S.K. Saha, S. Moane, J. Barron, G. Clancy, P. Murray // J. Chromatogr. B Analyt. Technol. Biomed. Life Sci. -2015. - Vol. 997. - Р. 229-235. DOI: 10.1016/j.jchromb.2015.05.036
21. Zaki G., Shoeib T. Concentrations of several phthalates contaminants in Egyptian bottled water: Effects of storage conditions and estimate of human exposure // Sci. Total Environ. - 2018. - Vol. 618. - Р. 142-150. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.10.337
22. Migration and potential risk of trace phthalates in bottled water: A global situation / Q. Luo, Z.-H. Liu, H. Yin, Z. Dang, P.-X. Wu, N.-W. Zhu, Z. Lin, Y. Liu // Water Res. - 2018. - Vol. 147. - P. 362-372. DOI: 10.1016/j.watres.2018.10.002
23. Метрологическое обеспечение измерений содержания фталатов: стандартный образец состава раствора шести приоритетных фталатов в метаноле / А.И. Крылов, А.Г. Будко, А.Ю. Михеева, И.Ю. Ткаченко // Эталоны. Стандартные образцы. - 2021. - Т. 17, № 3. - С. 5-19. DOI: 10.20915/2687-0886-2021-17-3-5-19
24. Референтная методика измерений содержания фталатов в полимерных матрицах: аналитические и метрологические подходы / А.И. Крылов, А.Г. Будко, А.Ю. Михеева, Г.Р. Нежиховский, И.Ю. Ткаченко // Измерительная техника. - 2022. - № 10. - С. 64-72. DOI: 10.32446/0368-1025it.2022-10-64-72
25. Occurrence of Phthalates in Bottled Drinks in the Chinese Market and Its Implications for Dietary Exposure / X. Xue, Y. Su, H. Su, D. Fan, H. Jia, X. Chu, X. Song, Y. Liu [et al.] // Molecules. - 2021. - Vol. 26, № 19. - Р. 6054. DOI: 10.3390/molecules26196054
Оценка риска здоровью населения от фталатов из полимерной упаковки питьевой воды / В.В. Шилов, О.Л. Маркова, Е.В. Зарицкая, Д.С. Исаев, М.Д. Петрова // Анализ риска здоровью. - 2024. - № 1. - С. 38-46. DOI: 10.21668/health. risk/2024.1. 04
Research article
ASSESSMENT OF PUBLIC HEALTH RISKS CAUSED BY PHTHALATES MIGRATING FROM POLYMER MATERIAL TO BOTTLED WATER
V.V. Shilov1'2, O.L. Markova1, E.V. Zaritskaya1, D.S. Isaev1, M.D. Petrova1
:North-West Public Health Research Center, 4 2nd Sovetskaya St., Saint-Petersburg, 191036, Russian Federation 2North-Western State Medical University named after 1.1. Mechnikov, 41 Kirochnaya St., Saint-Petersburg, 191015, Russian Federation
At present, consumption ofpackaged drinking water is growing worldwide. In this regard, ensuring packaged drinking water safety, which directly depends on the composition and quality of used polymer materials, is becoming especially relevant. Bottles made of polymer materials, i.e. polyethylene terephthalate and polycarbonate, is the most common packaging for drinking water.
The aim of this study was to assess population health risks caused by exposure to phthalates migrating from polymer bottles into drinking water.
© Shilov V.V., Markova O.L., Zaritskaya E.V., Isaev D.S., Petrova M.D., 2024
Viktor V. Shilov - Doctor of Medical Sciences, Professor, Chief Researcher (e-mail: vshilov@inbox.ru; tel.: +7 (921) 757-32-28; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3256-2609).
Olga L. Markova - Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher of Hygiene Department (e-mail: o.markova@s-znc.ru; tel.: +7 (98) 883-87-72; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4727-7950).
Ekaterina V. Zaritskaya - Head of Test Laboratory Center (e-mail: e.zarickaya@s-znc.ru; tel.: +7 (911) 965-75-04; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2481-1724).
Daniil S. Isaev - Head of the Department of Community Hygiene (e-mail: d.isaev@s-znc.ru; tel.: +7 (911) 739-40-23; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9165-1399).
Milena D. Petrova - Junior Researcher of Electromagnetic Radiation Research Department (e-mail: m.petrova@s-znc.ru; tel.: +7 (921) 743-27-73; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5506-6523).
UDC 614.3.31.663: 621.798: 341.001.5 DOI: 10.21668/health.risk/2024.1.04.eng
Read online
The study was carried out according to the requirements of the Customs Union Technical Regulation... on packaging and Instruction... on sanitary-chemical study of goods. Bottles and model media were analyzed using gas chromatography with mass-spectrometric detection. Risk assessment was performed according to the current guidelines.
The study findings allow to report the following phthalate levels in bottle samples: di(2-ethylhexyl)phthalate (DEHP), 1.7-4.2 mg/kg; di-n-butyl phthalate (DnBP), <2.4-31.3 mg/kg; diisobutyl phthalate (DiBP), 2.2-10.2 mg/kg. Phthalate migration into model media occurred from all analyzed samples: DEHP and DiBP migrated from Polyethylene terephthalate in quantities equal to 8.6-71.0 ¡g/l and from < 2.6 to 19.2 ¡g/l respectively; DEHP, DnBP, and DiBP migrated from polycarbonate, 31.5-43.5 ¡g/l, 4.8-6.2 ¡g/l, and 17.0-54.0 ¡g/l, respectively.
The identified phthalate levels are safe according to the performed assessment of health risks associated with chronic intake of harmful substances with drinking water. The values of the estrogenicity equivalent calculated for the analyzed phthalates in model samples of bottled water were seen at a minimum level in Russian Federation as compared to other countries.
The results of this study can be used in safety assessment ofpolymer bottles for drinking water.
Keywords: packaged drinking water, bottled water, model medium, phthalate migration, di(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP), di-n-Butylphtalate (DnBP), diisobutylphthalate (DiBP), safety, health risk assessment.
References
1. Rodwan J.G. Jr. Bottled water 2020: continued upward movement. BWR: Bottled Water Reporter, 2021, pp. 11-19.
2. Diduch M., Polkowska Z., Namiesnik J. Factors affecting the quality of bottled water. J. Expo. Sci. Environ. Epidemiol., 2013, vol. 23, no. 2, pp. 111-119. DOI: 10.1038/jes.2012.101
3. Kassouf A., Maalouly J., Chebib H., Rutledge D.N., Ducruet V. Chemometric tools to highlight non-intentionally added substances (NIAS) in polyethylene terephthalate (PET). Talanta, 2013, vol. 115, pp. 928-937. DOI: 10.1016/j.talanta.2013.06.029
4. Jeddi M.Z., Rastkari N., Ahmadkhaniha R., Yunesian M. Endocrine disruptor phthalates in bottled water: daily exposure and health risk assessment in pregnant and lactating women. Environ. Monit. Assess., 2016, vol. 188, no. 9, pp. 534. DOI: 10.1007/s10661-016-5502-1
5. Zaritskaya E.V., Ganichev P.A., Markova O.L., Mikheeva A.Yu., Yeremin G.B. Diethylhexyl phthalate as a current problem of hygienic safety of packaging and packaged drinking water. Gigiena i sanitariya, 2022, vol. 101, no. 1, pp. 30-34. DOI: 10.47470/0016-9900-2022-101-1-30-34 (in Russian).
6. Engel S.M., Zhu C., Berkowitz G.S., Calafat A.M., Silva M.J., Miodovnik A., Wolff M.S. Prenatal phthalate exposure and performance on the Neonatal Behavioral Assessment Scale in a multiethnic birth cohort. Neurotoxicology, 2009, vol. 30, no. 4, pp. 522-528. DOI: 10.1016/j.neuro.2009.04.001
7. Martino-Andrade A.J., Chahoud I. Reproductive toxicity of phthalate esters. Mol. Nutr. Food Res., 2010, vol. 54, no. 1, pp. 148-157. DOI: 10.1002/mnfr.200800312
8. Xu X., Zhou G., Lei K., LeBlanc G.A., An L. Phthalate Esters and Their Potential Risk in PET Bottled Water Stored under Common Conditions. Int. J. Environ. Res. Public Health, 2020, vol. 17, no. 1, pp. 141-150. DOI: 10.3390/ijerph17010141
9. Chen X., Xu S., Tan T., Lee S.T., Cheng S.H., Lee F.W.F., Xu S.J.L., Ho K.C. Toxicity and Estrogenic Endocrine Disrupting Activity of Phthalates and Their Mixtures. Int. J. Environ. Res. Public Health, 2014, vol. 11, no. 3, pp. 3156-3168. DOI: 10.3390/ijerph110303156
10. Pradhan A., Olsson P.-E., Jass J. Di(2-ethylhexyl) phthalate and diethyl phthalate disrupt lipid metabolism, reduce fecundity and shortens lifespan of Caenorhabditis elegans. Chemosphere, 2018, vol. 190, pp. 375-382. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2017.09.123
11. Kay V.R., Bloom M.S., Foster W.G. Reproductive and developmental effects of phthalate diesters in males. Crit. Rev. Toxicol., 2014, vol. 44, no. 6, pp. 467-498. DOI: 10.3109/10408444.2013.875983
12. Gray L.E. Jr., Ostby J., Furr J., Price M., Veeramachaneni D.N., Parks L. Perinatal exposure to the phthalates DEHP, BBP, and DINP, but not DEP, DMP, or DOTP, alters sexual differentiation of the male rat. Toxicol. Sci., 2000, vol. 58, no. 2, pp. 350-365. DOI: 10.1093/toxsci/58.2.350
13. Hlisnikova H., Petrovicova I., Kolena B., Sidlovska M., Sirotkin A. Effects and mechanisms of phthalates' action on reproductive processes and reproductive health: A literature review. Int. J. Environ. Res. Public Health, 2020, vol. 17, no. 18, pp. 6811. DOI: 10.3390/ijerph17186811
14. Colon I., Caro D., Bourdony C.J., Rosario O. Identification of phthalate esters in the serum of young Puerto Rican girls with premature breast development. Environ. Health Perspect., 2000, vol. 108, no. 9, pp. 895-900. DOI: 10.1289/ehp.108-2556932
15. Warner G.R., Dettogni R.S., Bagchi I.C., Flaws J.A., Graceli J.B. Placental outcomes of phthalate exposure. Reprod. Toxicol., 2021, vol. 103, pp. 1-17. DOI: 10.1016/j.reprotox.2021.05.001
16. Kavlock R., Boekelheide K., Chapin R., Cunningham M., Faustman E., Foster P., Golub M., Henderson R. [et al.]. NTP Center for the Evaluation of Risks to Human Reproduction: phthalates expert panel report on the reproductive and developmental toxicity of di(2-ethylhexyl) phthalate. Reprod. Toxicol., 2002, vol. 16, no. 5, pp. 529-653. DOI: 10.1016/s0890-6238(02)00032-1
17. Koch H.M., Calafat A.M. Human body burdens of chemicals used in plastic manufacture. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci., 2009, vol. 364, no. 1526, pp. 2063-2078. DOI:10.1098/rstb.2008.0208
18. Markova O.L., Ganichev P.A., Yeremin G.B., Zaritskaya E.V. Phthalate migration from packing materials for bottled water. Findings of international studies. Zdorov'e - osnova chelovecheskogo potentsiala: problemy i puti ikh resheniya, 2020, vol. 15, no. 1, pp. 416-427 (in Russian).
19. Xu Y., Liu X., Park J., Clausen P.A., Benning J.L., Little J.C. Measuring and predicting the emission rate of phthalate plasticizer from vinyl flooring in a specially-designed chamber. Environ. Sci. Technol., 2012, vol. 46, no. 22, pp. 12534-12541. DOI: 10.1021/es302319m
20. Otero P., Saha S.K., Moane S., Barron J., Clancy G., Murray P. Improved method for rapid detection of phthalates in bottled water by gas chromatography-mass spectrometry. J. Chromatogr. B Analyt. Technol. Biomed. Life Sci., 2015, vol. 997, pp. 229-235. DOI: 10.1016/jjchromb.2015.05.036
21. Zaki G., Shoeib T. Concentrations of several phthalates contaminants in Egyptian bottled water: Effects of storage conditions and estimate of human exposure. Sci. Total Environ., 2018, vol. 618, pp. 142-150. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.10.337
22. Luo Q., Liu Z.-H., Yin H., Dang Z., Wu P.-X., Zhu N.-W., Lin Z., Liu Y. Migration and potential risk of trace phthalates in bottled water: A global situation. Water Res., 2018, vol. 147, pp. 362-372. DOI: 10.1016/j.watres.2018.10.002
23. Krylov A.I., Mikheeva A.Y., Budko A.G., Tkachenko I.Yu. Metrological support of phthalate content measurements: reference material for the composition of a solution of six priority phthalates in methanol. Etalony. Standartnye obraztsy, 2021, vol. 17, no. 3, pp. 5-19. DOI: 10.20915/2687-0886-2021-17-3-5-19 (in Russian).
24. Krylov A.I., Budko A.G., Mikheeva A.Y., Tkachenko I.Y., Nezhikhovskiy G.R. Reference method for measuring the content of phthalates in polymer matrices: analytical and metrological approaches. Izmeritel'naya tekhnika, 2022, no. 10, pp. 64-72. DOI: 10.32446/0368-1025it.2022-10-64-72 (in Russian).
25. Xue X., Su Y., Su H., Fan D., Jia H., Chu X., Song X., Liu Y. [et al.]. Occurrence of Phthalates in Bottled Drinks in the Chinese Market and Its Implications for Dietary Exposure. Molecules, 2021, vol. 26, no. 19, pp. 6054. DOI: 10.3390/molecules26196054
Shilov V.V., Markova O.L., Zaritskaya E.V., Isaev D.S., Petrova M.D. Assessment of public health risks caused by phthalates migrating from polymer material to bottled water. Health Risk Analysis, 2024, no. 1, pp. 38-46. DOI: 10.21668/health. risk/2024.1.04. eng
Получена: 30.08.2023 Одобрена: 24.11.2023 Принята к публикации: 20.03.2024
