CC BY
10
С КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2010 УДК 614.876:546.296]-053.2-07
В. Г. Дружинин'•2, Н. Л. Алукер', Л. В. Ахальцева3, Т. А. Головина', Ф. И. Ингель3, А. В. Ларионов', Н. В. Сорокина', Т. А. Толочко', А. В. Шапошникова', Н. А. Юрцева3
ОЦЕНКА ТОКСИКО-ГЕНЕТИЧЕСКОГО РИСКА У ДЕТЕЙ ГОРНОЙ ШОРИИ
'Кемеровский государственный университет; 2Институт экологии человека СО РАН, Кемерово; 'Институт экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина РАМН, Москва
В комплексном исследовании оценили ряд экологических факторов, потенциально способных вызывать гено-токсические эффекты в организме человека. Набор радиологических, физико-химических и биоиндикационных методов использовали для оценки качества воды, воздуха и почвы в местах проживания и обучения детей-подростков из школы-интерната Таштагола и школьников из с. Красное Кемеровской области. В Таштаголе, где обнаружены более высокие уровни генотоксических эффектов в лимфоцитах крови детей, чем в с. Красном. Выявлено сверхнормативное содержание радона в воздухе жилых и учебных помещений школы-интерната, а также небольшое превышение ПДК валовых форм тяжелых металлов в отдельных образцах почвы и больший уровень токсических эффектов в половых клетках дрозофилы, экспонированных пробами воздуха. Полученные данные позволяют предположить, что выраженные генотоксические эффекты, регистрируемые на протяжении долгого времени в лимфоцитах крови у детей и подростков, проживающих в Таштаголе, могут быть связаны с комплексным действием указанных факторов. Дальнейшие исследования имеет смысл дополнить развернутым химическим анализом проб воды, воздуха, снега почвы, отобранных в местах проживания и обучения детей.
Ключевые слова: радон, тяжелые металлы, суммарная мутагенная активность проб воды и воздуха, патогенетические эффекты в лимфоцитах крови детей
V. G. Druzhinin, N. L. Aluker, L. V. AkhaUseva, Т. A. Golovina, F. I. Ingel, A. V. Larionov, N. V. Sorokina, T. A. Tolochko, A. V. Shaposhnikova, N. A. Yurtseva. - TOXIC AND GENETIC RISK ASSESSMENTS IN CHILDREN OF GORNAYA SHORIA
This comprehensive study assessed a number of environmental factors that were potentially able to induce genotoxic effects in man. A set of radiological, physicochemical, and bioindication techniques was used to estimate the quality of water, air, and soil in the places of residence and education of children and adolescents from the boarding school of the town of Tashtagol and schoolchildren from the village of Krasnoye, Kemerovo Region. Excess radon levels in the air of living spaces and classes, a small excess of the maximum allowable concentration of gross forms of heavy metals in individual soil samples, and high toxic effects in the Drosophila gametes exposed to air samples were revealed in the Tashtagol children having higher genotoxic effects in the lymphocyte than those in the Krasnoye village ones. The findings suggest that the marked genotoxic effects recorded over a long time in the lymphocytes of children and adolescents living in Tashtagol may be associated with the complex influence of the above factors. It is north supplementing further investigations by an extended chemical analysis of water, air, snow, and soil samples taken in the places of residence and education of children.
Key words: radon, heavy metals, cumulative mutagenic activity of water and air samples, cytogenetic effects in the lymphocytes of children
Обеспечение радоновой безопасности является одной из актуальных задач в радиационной гигиене, активно обсуждаемой в последние десятилетия. Известно, что более 60% дозы ионизирующего облучения, получаемого человеком, приходится на природные источники, а из них более 50% обусловлены радоном и продуктами его распада [16]. Биомедицинские последствия воздействия радона изучены недостаточно, что определяет значимость этой проблемы не только в радиобиологии, но и в социальной сфере. В связи с этим особый интерес представляет оценка последствий облучения населения радоноопасных территорий, находящихся в
Дружинин В. Г. — д-р биол. наук, проф., зав. каф. генетики (druzhinin_vladim@mail.ru); Алукер Н. Л. — канд. физ.-мат. наук, зав. лаб., каф. физической химии (lira@kemsu.ru); Ахальцева Л. В. — канд. биол. наук, ст. науч. сотр.; Головина Т. А. — вед. инженер, каф. генетики (druzhinin_vladim@mail.ru); Ингель Ф. И. — д-р биол. наук, вед. науч. сотр. (fainaingel@mail.ru); Ларионов А. В. — аспирант, каф. генетики (larionov@mail.ru); Сорокина Н. В. — канд. тех. наук, ст. науч. сотр., каф. физической химии (lira@kemsu.ru); Толочко Т. А. — ст. преподаватель, каф. генетики; Шапошникова А. В. — аспирант, каф. генетики (shapo-alina@yandex.ru); Юрцева Н. А. — вед. инженер
регионах с развитой горнодобывающей индустрией. Кемеровская область (Кузнецкий угольный бассейн — Кузбасс), несомненно, относится к числу таких территорий Российской Федерации.
Метод картографирования цитогенетических эффектов у населения, разработанный нами, позволил в ходе 22-летнего мониторинга частоты хромосомных аберраций (ХА) в лимфоцитах крови локализовать на территории Кузбасса районы, характеризующиеся неблагоприятной эколого-генетиче-ской обстановкой [6]. В частности, стабильно высокие уровни ХА были неоднократно выявлены в лимфоцитах крови детей, проживающих и обучающихся в школе-интернате Таштагола, расположенного в южной части Кузбасса — Горной Шории. Так, например, в 1992 г. доля аберрантных метафаз в выборке (я = 28) составила 5,78 ± 0,63%, в 2005 г. (п = 132) — 4,74 ± 0,21%, что значимо превышает уровень регионального фона (2,86 ± 0,26%; р < 0,01). Наличие в спектре аберраций значительного количества цитогенетических маркеров радиации — дицентрических и кольцевых хромосом (0,32 ± 0,05; фоновый контроль 0,08 ± 0,03) — позволило предположить воздействие радиационного фактора на данную популяцию [2, 4]. Однако, по данным лаборатории радиологической экспертизы
центра Госсанэпиднадзора, ежегодно публикуемым в виде Государственного доклада о состоянии окружающей среды в Кемеровской области, радиационная обстановка в изучаемом районе оставалась нормальной на протяжении всего периода мониторинга генетических повреждений у населения. Следует отметить, что утверждение о нормальной радиационной обстановке в регионе можно отнести только к уровню у-фона, поскольку системный мониторинг содержания радона в воздухе жилых и общественных зданий в этот период не осуществлялся [20].
Это обстоятельство с учетом результатов пилотных обследований, в которых была обнаружена высокая частота повреждения хромосом в лимфоцитах детей из Горной Шории, обусловило необходимость дополнительного исследования. Особенностью настоящей работы является реализация комплексного подхода к выявлению и оценке экологических факторов, потенциально способных индуцировать генотоксические и канцерогенные эффекты в организме человека [7]. С этой целью параллельно с анализом ХА в лимфоцитах крови детей, постоянно проживающих в разных районах Кемеровской области, в исследовании использовали радиологические методы, физико-химический анализ проб воды и почвы, а также биоиндикационные методы.
Материалы и методы
Группы для обследования формировали из детей:
— проживающих и обучающихся в школе-интернате Таштагола Кемеровской области (37 мальчиков и 33 девочки, возраст детей 8—18 лет; средний возраст 12,7 года). Район представлен горной таежной местностью (Горная Шория) и характеризуется относительно небольшим уровнем химического загрязнения воздушной среды [22]. В то же время в этом регионе ведется интенсивная добыча железной руды и каменного угля, так что некоторая часть территории загрязнена золо- и шлакоотвалами;
— проживающих в регионе сравнения — с. Красное Ленинск-Кузнецкого района Кемеровской области, расположенного в удалении от промышленных зон Кузбасса (10 мальчиков и 31 девочка, возраст детей 13—18 лет; средний возраст - 15,7 года).
На каждого обследуемого ребенка оформили протокол информированного согласия, подписанный родителями либо лицами, осуществляющими опеку несовершеннолетних.
Цитогенетический анализ. Генотоксические эффекты в лимфоцитах крови изучали с помощью метода учета ХА в кратковременных культурах лимфоцитов периферической крови. Стимулированные фитогемагглютинином лимфоциты культивировали в течение 48—50 ч. В среднем на каждого ребенка анализировали по 190 метафаз (100—200). Учитывали одиночные и парные фрагменты, а также аберрации обменного типа. Детальное описание методики культивирования лимфоцитов, фиксации, приготовления препаратов и анализа ХА приведено в литературе [5].
Анамнестические данные собирали путем устного анкетирования и анализа медицинских карт (форма 025/у-87). Учитывали наличие хронических и инфекционных заболеваний, курение, прием лекарственных препаратов и проведение рентгенодиагностических процедур за 3 мес до сбора материала.
Радиометрические методы. Мощность экспозиционной дозы (МЭД) внешнего у-излучения в жилых и общественных помещениях в местах проживания и обучения обследуемых детей измеряли в период сбора биологического материала. Использовали поверенные дозиметры у-излучения ДБГ-04А, ДКГ-02У "Арбитр" и поисковый у-радиометр СРП-88. При проведении измерений руководствовались нормативно-методической документацией [3, 15, 18].
Удельную объемную активность (ОА) радона в воздухе жилых и учебных помещений исследуемых населенных пунктов замеряли в период с декабря 2007 г. по февраль 2009 г. Использовали радиометр радона РРА-01М-01 Альфарад в режиме А1г 1. Для интегральной оценки концентрации радона дополнительно использовали УСК "Прогресс" с комплектом угольных адсорберов. Интегральный метод основан на экспонировании сорбцион-ных колонок СК-13 (адсорберов) с активированным углем в течение 1 сут и последующем измерении в лабораторных условиях активности радона, сорбированного в активированном угле.
Суммарную ОА а- и р-излучающих радионуклидов, а также ОА 22211п и '"Сб в пробах водопроводной и питьевой воды определяли согласно методическим рекомендациям по применению радиологических комплексов с программным обеспечением "Прогресс" для определения соответствия проб питьевой воды требованиям радиационной безопасности [15, 17].
Удельную активность радионуклидов (137С5, 232ТЪ, 40К, 226 Яа) в образцах почв, отобранных в местах проживания обследованных детей, определяли на у-спектрометре "Прогресс" [10].
Физико-химические методы. Содержание валовых и подвижных форм тяжелых металлов (РЬ, С<1, Си, 2п, Мп, N1, Со, Ре, Сг) в образцах почв (14 проб), отобранных в местах проживания и обучения обследованных детей в период сбора биологического материала, изучали в аналитической лаборатории Испытательного центра по агрохимическому обслуживанию сельскохозяйственного производства ФГУ Центр агрохимической службы "Кемеровский" в соответствии с ГОСТами и ОСТами, принятыми в агрохимической службе. Состав и содержание подвижных соединений определяли в ацетатно-буфер-ной вытяжке (рН 4,8) атомно-абсорбционным методом [13]. Валовые формы тяжелых металлов получали химическим разложением почв смесью азотной кислоты и перекиси водорода с последующим определением атомно-абсорбционным методом [12]. Для сравнения выявленных концентраций тяжелых металлов с ПДК в почве использовали Перечни ПДКиОДК№ 6229-91, а также Дополнение № 1 к перечню ПДК и ОДК № 6229-91 [11].
Биоиндикационные методы использовали для оценки суммарных эффектов проб воздуха и воды, отобранных в местах проживания обследованных когорт детей.
Твердые и аэрозольные частицы воздуха отбирали на поглотительные фильтры АФА-ХА1 с помощью пробоот-борного переносного устройства (ПУ-ЭР). Объем воздуха, прокачанного через фильтры для одной пробы, составил 80 м3. Для подготовки проб воздуха фильтры от каждой пробы погружали в 25 мл дистиллированной воды, содержащей 5% диметилсульфоксида (ДМСО). Экстракцию проводили в темноте на шейкере при темпера-
'Фильтры АФА-ХА стандартно применяются для высокоэффективного улавливания аэрозоля различного химического и дисперсного состава, но непригодны для улавливания радона и продуктов его распада [16]. Использование именно этих фильтров в нашем исследовании обеспечило возможность селективного анализа факторов, связанных с высоким риском развития аберраций хромосом у человека.
рекомендациями. Каждый эксперимент проводили в трех повторах.
Постановка теста. К 20 мл каждого экстракта фильтров или вымороженного концентрата питьевой воды ех tempore добавляли сахарозу для получения 5% раствора. Раствор заливали в стеклянные стаканчики, в которые помещали фильтры Шотга с находящимися в них 50 самцами дрозофилы таким образом, чтобы раствор мог проникать в поры фильтра, но не скапливался внутри. В качестве контроля использовали 5% раствор сахарозы в дистиллированной воде.
Самцов мух экспонировали полученными растворами в течение 72 ч при комнатной температуре и естественном освещении, после чего скрещивали с виргинными (девственными) самками той же линии в отношении 1:2. После скрещивания самок отсаживали в камеры, под которые помещали кюветы с питательной средой для откладки яиц. Кюветы заменяли каждые 12 ч, сразу подсчитывали количество отложенных яиц и помещали кюветы во влажную камеру. Через 36 ч подсчитывали количество неразвившихся яиц, определяя РЭЛ как яйца, не изменившие свой первоначальный вид, а ПЭЛ — как яйца всех оттенков желтого цвета.
Статистический анализ. Результаты статистически обрабатывали с использованием пакета Statistica for Windows 5.0. Группы сравнивали с помощью рангового U-теста Манна—Уитни и (для тестов на дрозофиле) критерия соответствия xJ-
Результаты и обсуждение
В табл. 1 сведены результаты 5 последовательных измерений МЭД внешнего у-излучения и OA радона в воздухе жилых и учебных помещений школы-интерната Таштагола, а также в помещениях общеобразовательной школы и в жилых домах контрольного населенного пункта — с. Красное.
Как следует из этих данных, МЭД внешнего у-излучения во всех изученных помещениях не различалась по средним уровням и находилась в пределах от 0,14 до 0,2 мкЗв/ч, что не превышает гигиенические нормативы [15]. Сезонных изменений МЭД в Таштаголе обнаружено не было.
В зимний период средняя удельная OA радона в воздухе помещений школы-интерната (Таштагол) была значимо выше соответствующего уровня в с. Красном. При этом в отдельных помещениях наблюдалось превышение допустимого уровня для эксплуатируемых зданий до 583 Бк/м3 [8]. В весен-
Таблица 1
Результаты измерений /-фона и удельной объемной активности радона в воздухе жилых и учебных помещений школы-интерната Таштагола и контрольного населенного пункта (с. Красное)
туре 37°С в течение 3 ч. Контрольную пробу готовили путем идентичной обработки интактных фильтров.
Исследования проводили двумя методами.
1. В тесте Эймса с использованием штаммов Salmonella typhimurium ТА98 и ТА100 оценивали суммарную мутагенную активность (СМА) проб воздуха. Данный тест является бактериальной тест-системой для учета мутаций к прототрофности по гистидину при действии испытуемого вещества или смеси и (или) их метаболитов, индуцирующих мутации типа замены оснований или сдвига рамки считывания в геноме этого организма. Использовали варианты постановки теста в условиях без системы метаболической активации (СМ-) и ее присутствии (СМ+). Перед началом эксперимента пробы стерилизовали фильтрацией через мембранные фильтры Millipore диаметром пор 0,22 мкм. Условные объемы пробы воздуха на I чашку составили 0,04, 0,11, 0,32 и 0,96 м3. Эксперимент сопровождали стандартными положительными контролями. В качестве отрицательного контроля использовали 5% ДМСО. Процедура тестирования соответствовала методическим указаниям [21]. Результаты учитывали через 48 ч инкубации. Мутагенный эффект считали значимым, если среднее число колоний ревертантов в опыте превышало таковое в отрицательном контроле в 2 раза и более [14].
2. В тесте на индукцию доминантных летальных мутаций (ДЛМ) в половых клетках дрозофилы оценивали суммарную токсическую и генотоксическую активность проб воздуха и питьевой воды [9].
В основе метода лежит выявление генетических повреждений в сперматозоидах самцов мух вида Drosophila melanogaster, которое приводит к гибели потомка, развивающегося из оплодотворенной таким спермием зиготы. В данном тесте учитывали 2 варианта неразвившихся яиц: ранние (РЭЛ) и поздние (ПЭЛ) эмбриональные летали. Наличие генотоксической (мутагенной) активности исследуемого фактора оценивают, ориентируясь на уровень ПЭЛ, уровень РЭЛ обычно связывают с индукцией физиологических изменений. Кроме того, тест позволяет выявить комплекс эффектов, связанных со снижением половой активности самцов, эффективностью спаривания либо с физиологическими изменениями в спермиях, что влечет снижение или утрату способности к оплодотворению.
Пробы питьевой воды готовили вымораживанием [19], что обеспечило концентрирование в 14 раз. Перед экспозицией мух пробы шифровали.
В экспериментах использовали мух Drosophila melanogaster линии Д-32 разводки Института биологии развития им. Н. К. Кольцова РАН. Культуру дрозофилы поддерживали и разводили в ГУ НИИ ЭЧиГОС им. А. Н. Сысина РАМН в соответствии со стандартными
Населенный пункт Дата проведения замеров Число мест замеров МЭД внешнего у-излучения в помещениях, мкЗв/ч, минимум-среднее—максимум Средняя удельная объемная активность радона, Бк/м' (М ± т) Предел вариаций, Бк/м'
Таштагол 20.12.07 11 0,13-0,15-0,17 235 ± 44*' 68-583
Красное 25.01.08 12 0,11-0,14-0,17 106 ± 17 39-203
Повторные замеры:
Таштагол 06.02.08 6 0,13-0,14-0,15 415 ± 53*** 232-617
Таштагол 13.05.08 5 0,15-0,2-0,26 200 ± 42 101-334
Таштагол 04.02.09 7 0,12-0,16-0,2 432 ±116** 118-991
Таштагол 11.02.09 7 0,14-0,18-0,22 730 ± 177*** 192-1285
Таштагол* 11.02.09 22 0,11-0,17-0,28 441 ± 88*** 110-1373
Примечание. * — замеры МЭД выполнены ДКГ-02У "Арбитр"; замеры АО радона выполнены интегральным методом (УСК
"Прогресс"). Достоверность различий с контролем (с. Красное): ** — р < 0,01; *** — р < 0,001.
Таблица 2
Результаты испытаний образцов почв на содержание валовых и подвижных форм тяжелых металлов, мг/кг
Таштагол (6 проб) с. Красное (8 проб)
Показа- ПДК
тель среднее предел ва- среднее предел ва-
значение риаций значение риаций
Подвижные формы
Цинк 37,2* 10,3-87,6 8,4 2,3-20,1 23
Медь 1,1 0,3-2,6 0,3 0,1-0,4 3
Кадмий 0,3 0,2-0,6 0,3 0,1-0,3 ОДКО
Свинец 2,0 0,7-4,0 2,8 1,1-4,5 6
Марганец 124,2 27,4-180,0 28,4 10,8-50,8 140
Кобальт 0,6 0.2-1,1 2,0 1,3-2,7 5
Никель 2,2 1.6-2,4 1.6 1,1-2,8 4
Железо 47,9 12,6-154,0 13,0 8,3-16,4 —
Хром 2,9 1.9-3,5 2,1 1,4-5,1 6
Валовые формы
Цинк 148,8 76,8-294,0 58,3 22,6-99,0 220
Медь 52,1 28,0-101,0 13,5 8,1-37,2 55
Кадмий 0,9 0.6-1,1 0,4 0,3-0,7 2
Свинец 21,6 7,7-31,7 8,5 7,6-21,8 130
Марганец 1228 478—2106 1040,0 642-1347 1500
Кобальт 25,3 2,9-33,2 9,1 2,1-23,6 132
Никель 12,7 5,9-17,0 8,4 7,2-13,3 80
Железо 14519 7890-20719 6063 1172-10844 —
Хром 16,3 5,6-30,6 21,2 12,8-27,9 100
Ртуть 0,18 0,05-0,56 0,06 0,03-0,08 2
Примечание. * — превышение ПДК.
ний период этот уровень был несколько ниже, однако и в этом случае при явном улучшении режима проветривания помещений концентрация радона в школе-интернате Таштагола оставалась достаточно высокой (до 334 Бк/м3).
Для верификации показателей ОА радона, полученных с помощью радиометра радона РРА-01М-01 Альфарад, провели дополнительные измерения интегральным методом (нижняя строка табл. 1). Значения ОА радона, полученные при этом в 22 точках (с учетом погрешности), подтвердили результаты предыдущих радиометрических измерений. Интегральный метод позволил также рассчитать усредненный показатель эквивалентной равновесной объемной активности (ЭРОА) изотопов радона в воздухе помещений школы-интерната, составивший 314,4 Бк/м3. Таким образом, ЭРОА в воздухе помещений школы и общежития выше предельно допустимого значения для эксплуатируемых зданий (200 Бк/м3) [8].
Расчеты с использованием норм радиационной безопасности [15] показали, что при постоянном пребывании на территории школы-интерната зафиксированные значения ЭРОА радона обусловливают индивидуальную эффективную дозу ингаляционного облучения детей за счет изотопов радона и их короткоживущих дочерних продуктов в воздухе -20 мЗв/год. При этом доза, обусловленная растворением газообразного 222 Яп в крови и последующим облучением внутренних органов, достигает ~1 мЗ/год.
В результате радиологических исследований двух проб воды (водопроводной и питьевой), отобранных в школе-интернате Таштагола, выявили,
что суммарная ОА радионуклидов не превысила регламентируемый уровень 0,1 Бк/л для а- и 1 Бк/л для р-излучателей. ОА радионуклидов 222Яп и |37Св в пробах воды также не превысила значений регламентируемого уровня вмешательства [15].
Удельная эффективная активность почв, отобранных с территорий проживания обследованных детей, рассчитанная на основании измерений удельной активности радионуклидов '"Се, 232ТЬ, ^К, 226Яа, в пробах Таштагола и с. Красное составила ~ 100 Бк/кг, что соответствует средним величинам для почв Кузбасса [20].
Известно, что наряду с радиацией существует большое число химических токсикантов, способных индуцировать ХА в лимфоцитах крови. К числу кластогенов, в частности, относятся некоторые тяжелые металлы: РЬ, К<3, Ав, Сг(У|) [1]. С учетом того, что на территории Таштагола ведется промышленная добыча железной руды [22], очевидна необходимость оценки содержания тяжелых металлов в образцах почв, отобранных в местах проживания и обучения обследуемых детей.
В табл. 2 представлены результаты таких измерений, выполненных для опытного и контрольного населенных пунктов. Из табл. 2 следует, что содержание валовых и подвижных форм всех изученных элементов в образцах почв, отобранных в с. Красное, укладывается в нормируемые значения ПДК. В пробах почв с территории школы-интерната (Таштагол) обнаружили превышение ПДК для подвижных форм цинка (в 3 образцах из 6), а также сверхнормативное содержание подвижных форм кадмия и марганца (по 1 образцу из 6 изученных). Для валовых форм тяжелых металлов установили превышение ПДК в отдельных образцах: по цинку
Таблица 3
Результаты оценки С МЛ проб воздуха, отобранных в исследуемых населенных пунктах, в тесте Эймса
Населенный пункт, условный Кратность превышения среднего количества колоний ревертантов на чашку в опыте к таковому в отрицательном контроле
объем пробы, м'/чашка ТА 98 ТА 100
СМ+ СМ- СМ+ см-
с. Красное:
0,04 1,23 1,06 0,58 1,08
0,11 1.21 1,06 0,82 0,95
0,32 0,98 0,90 0,84 0,96
0,96 1,17 0,77 0,84 0,83
Таштагол:
0,04 1,29 0,62 0,91 0,82
0,11 1,46 1,06 0,86 1,11
0,32 1,25 1,02 0,75 0,86
0,96 0,90 1,15 0,92 0,98
Положительный контроль Этидиум бромид 5,85* ДИАМ 31,28*
Азид натрия > 17,39*
Отрицательный контроль (среднее число колоний ревертантов на чашку)
5% ДМСО 24,0 26,0 128,0 125,0
Примечание. * — значимый мутагенный эффект.
Таблица 4
Результаты оценки суммарной генотоксической активности проб воздуха в тесте на индукцию ДЛМ у дрозофилы
Населенный пункт Количество отложенных яиц РЭЛ ПЭЛ
количество нераэвившихся яиц X1с контролем количество нераэвившихся яиц X1 с контролем
абс. % абс. %
Таштагол 1953 154 7,89 38,89 12 0,61 0,93
с. Красное 1729 46 2,66 0,01 16 0,93 3,46
Чистый фильтр, дистиллированная вода 1034 13 2,74 5 0,37
X5 с регионом сравнения 48,74 1,17
(1 проба), меди (2 пробы), марганцу (1 проба). Таким образом, можно заключить, что часть образцов почв на территории школы-интерната имеют загрязнения отдельными тяжелыми металлами. Наиболее явное превышение ПДК отмечено для цинка.
С учетом того, что тяжелые металлы могут попадать в организм человека главным образом в виде пыли с вдыхаемым воздухом, мы отобрали и подготовили образцы твердых и аэрозольных частиц воздуха. Результаты оценки суммарной мутагенной активности проб воздуха в тесте Эймса представлены в табл. 3.
Как видно из табл. 3, количество колоний ре-вертантов в контроле с растворителем в вариантах СМ- и СМ+ было в пределах колебаний спонтанного уровня для данных штаммов, ответ штаммов на стандартные мутагены также был в пределах обычных уровней. Во всех вариантах постановки опыта экспозиция образцами проб воздуха не вызывала превышения числа колоний ревертантов на чашку в 2 раза и более по сравнению с отрицательным контролем. Поэтому можно заключить, что исследованные пробы воздуха во всех тестируемых объемах не показали мутагенного эффекта на штаммах ТА 100 и ТА98 в вариантах в присутствии системы метаболической активации и без нее.
Результаты анализа проб воздуха в тесте на индукцию ДЛМ у дрозофилы приведены в табл. 4. Как видно, проба воздуха из Таштагола индуцировала более высокий уровень РЭЛ (но не ПЭЛ), чем проба из с. Красное, что предполагает наличие в пробе веществ, влияющих на физиологические особенности развития зародышей мух. Кроме того, следует отметить, что количество яиц, отложенных после экспозиции самцов мух водой из Таштагола и с. Красное, не различалось между собой, но значимо превышало уровень контроля. Этот феномен можно объяснить присутствием в воде из обоих на-
селенных пунктов соединений, влияющих на половую активность самцов, в частности соединений металлов [23].
Результаты анализа концентрированных проб питьевой воды в тесте на индукцию ДЛМ у дрозофилы приведены в табл. 5. Эти данные демонстрируют отсутствие значимых различий с контролем во всех пробах по всем параметрам. В то же время частота РЭЛ, индуцированная пробой из Таштагола, была выше, чем соответствующий эффект пробы воды из с. Красное, что может быть связано с ббльшим количеством яиц, отложенных при экспозиции самцов мух этой пробой воды. Поскольку их число значительно превышало уровень контроля, можно предположить, что в этой пробе присутствовали вещества, влияющие на фертильность мух.
В целом данные, полученные в этом фрагменте работы, указывают на присутствие в пробах воды и воздуха соединений, вызывающих физиологические изменения в спермиях мух, которые вызывают гибель зародышей на ранних стадиях развития (РЭЛ). Следует отметить, что пробы воздуха и воды из Таштагола индуцировали эти изменения в большей степени, чем пробы из с. Красное. Обнаруженные эффекты, видимо, нельзя однозначно связать с радоном, поскольку обратное заключение требует доказательства сорбции радона пылевыми частицами, улавливаемыми фильтрами Петрянова.
Поскольку химический анализ проб воды и воздуха, проанализированных на биотестерах, произведен не был, полученные данные могут свидетельствовать об острой необходимости таких исследований.
В табл. 6 приведены результаты анализа ХА в обеих группах детей. Очевидно, что значения основных цитогенетических показателей (доля аберрантных метафаз, число одиночных и парных
Таблица 5
Оценка суммарной геиотоксияеской активности проб питьевой воды (концентрирование в 14 раз) в тесте на индукцию ДЛМ у дрозофилы
РЭЛ ПЭЛ
Населенный пункт Количество отложенных яиц количество нераэвившихся яиц X1 с контролем количество нераэвившихся яиц х' с контролем
абс. % абс. %
Таштагол 1924 51 2,65 1,81 3 0,16 0,53
с. Красное 3077 59 1,92 0,01 9 0,29 0,00
Контроль (дистиллированная вода) 1071 20 1,87 3 0,28
X2 с регионом сравнения 3,32 0,92
Таблица 6
Частоты хромосомных аберраций в группах детей из Таштагола и с. Красное (М ± т)
Число обследованных детей Число аберраций на 100 клеток
Населенный пункт Дата исследования Доля аберрантных мстафаэ, % фрагменты обмены
одиночные парные хроматидные хромосомные
Таштагол с. Красное
20.12.07
25.01.08
70 41
5,78 ± 0,26** 3,62 ± 0,31
4,42 ± 0,26** 2,79 ± 0,24
1,35 ± 0,11** 0,89 ±0,17
0,02 ± 0,02 0,04 ± 0,02
0,26 ± 0,06* 0,09 ± 0,05
Примечание. Достоверность различий между группами: * — р < 0,05; ** — р < 0,001.
фрагментов) в группе детей школы-интерната Таштагола высокодостоверно увеличены по сравнению со значениями в контрольной группе (р < 0,001). Обмены хромосомного типа (дицен-трические и кольцевые хромосомы) также значимо чаще зарегистрированы в выборке детей из Горной Шории (р < 0,05). Следует отметить, что нам не удалось сбалансировать сравниваемые выборки по некоторым из сопутствующих факторов. Так, например, группы обследованных подростков различались по возрасту ^5,1; р < 10"4). Однако статистический анализ показал, что этими различиями можно пренебречь из-за очень слабой связи с ци-тогенетическими показателями (коэффициент регрессии в обоих населенных пунктах ни по одному показателю не достигал 0,1). Группы также различались по половому составу, однако мы не нашли различий между девочками и мальчиками по цито-генетическим показателям. Оценка курения как фактора, способного модифицировать кластоген-ные эффекты в лимфоцитах, показала отсутствие значимых различий между курящими (5,15 ± 0,46%; я =19) и некурящими (6,02 ± 0,31%; п = 51) подростками из школы-интерната (р > 0,05). Наконец, этнический состав изучаемых групп также различался. Выборка детей-подростков из Таштагола представлена шорцами (70%), русскими (15%) и метисами (15%), выборка из с. Красное преимущественно сформирована из русских (71%). Однако оценка фактора этнической принадлежности показала отсутствие достоверных различий по частотам всех основных цитогенети-ческих показателей между шорцами, русскими и потомками смешанных браков.
Таким образом, результаты цитогенетического обследования, выполненного на данном этапе, подтверждают наличие выраженных генотоксиче-ских эффектов, стабильно воспроизводящихся в выборках воспитанников школы-интерната Таштагол. Анализ приведенных выше результатов радиологических, физико-химических и биоиндикационных исследований приводит к заключению, что из всего комплекса оцененных экологических факторов, только один — сверхнормативное содержание радона в воздухе жилых и учебных помещений школы-интерната — способен вызывать высокие уровни цитогенетических нарушений в лимфоцитах детей. Различие результатов оценки СМА проб воздуха с данными цитогенетического анализа лимфоцитов крови подростков можно объяснить тем, что для отбора проб воздуха намеренно использовали фильтры АФА-ХА, непригодные для улавливания продуктов распада радона [16]. Вместе
с тем нельзя исключить возможное мутагенное воздействие сочетания радона, продуктов его распада и соединений тяжелых металлов, всегда присутствующих в воздухе рудных районов.
В ы воды
1. Проживание и обучение детей-подростков в школе-интернате Таштагоа связано с экспозицией высокими уровнями радона и, возможно, металлов, присутствующих в почве (следовательно, и в воздухе в виде частиц пыли) горнорудного района.
2. Полученные данные позволяют предположить, что выраженные генотоксические эффекты, регистрируемые на протяжении долгого времени у детей в этом районе, могут быть связаны с комплексным действием указанных факторов.
Работа выполнена при финансовой поддержке государственного контракта Миннауки, 02.512.11.2233; гранта РФФИ, 07-04-96031-р_урал_а.
Литература
1. Бочков Н. П., Чеботарев А. Н. Наследственность человека и мутагены внешней среды. — М., 1989.
2. Волков А. Н., Головина Т. А., Минина В. И. и др. // Гиг. и сан. - 2006. - № 3. - С. 9-11.
3. Гигиенические требования по ограничению облучения населения за счет природных источников ионизирующего излучения. Санитарные правила. — М., 2003.
4. Дружинин В. Г., Лифанов А. Ю., Головина Т. А., Ульянова М. В. // Генетика. - 1995. - Т. 31, N° 7. — £ _
5. Дружинин В Г. Ц Генетика. - 2003. — Т. 39, № 10. - С. 1373-1380.
6. Дружинин В. Г., Мокрушина Н. В., Волков А. Н. и др. // Мед. генетика. - 2004. - № 8. - С. 363-369.
7. Захаров В. М., Кларк Д. М. Биотест: интегральная оценка здоровья экосистем и отдельных видов. Московское отделение Фонда "Биотест". — М., 1993.
8. Крисюк Э. М. Радиационный фон помещений. — М., 1989.
9. Мендельсон Г. И. Доминантные летальные мутации у различных видов дрозофилы как тест для оценки мутагенного действия загрязнителей окружающей среды: Автореф. дис.... канд. биол. наук. — М., 1992.
10. Методика измерения активности радионуклидов в счетных образцах на сцинтилляционном у-спектро-метре с использованием программного обеспечения "Прогресс". — М., 1999.
11. Методические указания по определению тяжелых металлов в кормах, растениях и их подвижных соединений в почвах. — М., 1993.
12. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельскохозяйственных угодий и продукции растениеводства. — М., 1989.
13. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. — 2-е изд. — М., 1992.
14. Методические указания по экспериментальной оценке суммарной мутагенной активности загрязнений воздуха и воды / Соколовский В. В., Журков В. С. и др. - М., 1990.
15. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99). — М., 1999.
16. О состоянии контроля за радиационной безопасностью населения от природных источников ионизирующего излучения // Здоровье населения и среда обитания. — 2008. — № 4. — С. 9—11.
17. Радиационный контроль и гигиеническая оценка источников питьевого водоснабжения и питьевой воды по показателям радиационной безопасности: Метод, указания. — М., 2005.
18. Радиационный контроль и санитарно-эпидемиологическая оценка земельных участков под строительство жилых домов, зданий и сооружений общественного и производственного назначения в части обес-
печения радиационной безопасности: Метод, указания. - М., 2009.
19. Ревазова Ю. А., Ингель Ф. И., Пуцман Т. Е. и др. // Вестн. РАМН. - 1997. - № 7. - С. 18-24.
20. Сорокина Н. В. Изучение регионально-фоновой радиационной ситуации с применением дозиметрии и исследований содержания природных и техногенных радионуклидов в материалах и продуктах Кузбасса: Автореф. дис.... канд. мед. наук. — Кемерово, 2006.
21. Фонштейн Л. М., Абилев С. К. и др. Методы первичного выявления генетической активности загрязнителей среды с помощью бактериальных тест-систем: Метод, указание. — М., 1985.
22. Шорский национальный парк: природа, люди, перспективы / Ин-т угля и углехимии СО РАН. — Кемерово, 2003.
23. Kiss S. A., Kiss /. // Magnesium Res. - 1995. - Vol. 8, N 3. - P. 243-247.
Поступила 21.04.09
С С. Г. ФОКИН. 2010 УДК 614.72:615.277.41-07
С. Г. Фокин
ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ НА НАСЕЛЕНИЕ МОСКВЫ ЗАГРЯЗНЕНИЙ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА КАНЦЕРОГЕННЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ
Управление Роспотребнадзора по городу Москве
Стремительный рост автомобильного транспорта в Москве привел к значительному увеличению объемов выбросов загрязняющих веществ в воздушную среду города. Автотранспортный парк города по состоянию на 2007 г. приблизился к 3 млн единиц, потребляющих в год около 5 млн т моторного топлива. В атмосферном воздухе Москвы контролируются канцерогенные вещества формальдегид и бензол. Для оценки их неблагоприятного влияния на здоровье населения рассчитаны канцерогенные риски по среднегодовым концентрациям. Уровни суммарных канцерогенных рисков от воздействия средних концентраций формальдегида и бензола за период 2005—2007 гг. на всех территориях соответствуют предельно допустимому (сигнальному) риску, требующему осуществления мер по оздоровлению атмосферного воздуха. По результатам работы Правительству Москвы рекомендованы оздоровительные мероприятия.
Ключевые слова: канцерогенные вещества, загрязнение атмосферного воздуха, канцерогенные риски
S. G. Fokin. - EVALUATION OF EXPOSURE OF THE MOSCOW POPULATION ТО AMBIENT AIR POLLUTION BY CARCINOGENIC SUBSTANCES
The rapid growth of motor transport in Moscow has led to a substantial increase in the volumes of pollutant emissions into the city's air. As of 2007, the motor transport fleet of the city approximated 3 million units annually consuming about 5 million tons of motor fuel.
Carcinogenic substances, such as formaldehyde and benzene, are supervised in the ambient air of Moscow. To evaluate their adverse effect on human health, carcinogenic risks are calculated from their annual average concentrations. The levels of total carcinogenic risks from the impact of the average concentrations of formaldehyde and benzene in the period 2005 to 2007 in all areas correspond to the maximum permissible (alarm) risk that requires measures to improve ambient air. According to the results of the investigation, health promotion measures are recommended to the Government of Moscow.
Key words: carcinogenic substances, ambient air pollution, carcinogenic risks
Методология оценки риска в настоящее время представляет собой наилучший аналитический инструмент для характеристики влияния факторов окружающей среды на состояние здоровья населения [3]. Оценка риска позволяет получить соотношение определенной концентрации вещества, загрязняющего окружающую среду, и вероятности негативного воздействия на здоровье человека (вероятность развития канцерогенных и неканцерогенных эффектов, смертельного исхода заболева-
Фокин С. Г. — канд. мед. наук, зам. рук. (uprav@mos-sanepid.ru)
ния и др.), выявить приоритетные загрязняющие вещества и источники их поступления в различные среды (атмосферный воздух, вода, почва).
Результаты проведенных работ по оценке риска в Москве показали, что атмосферный воздух является ведущей средой, обусловливающей канцерогенный и неканцерогенный риски для здоровья населения. Основным источником загрязнения атмосферного воздуха является автомобильный транспорт. Его вклад в загрязнение воздуха неуклонно возрастает и на сегодняшний день составляет 83%. За ним следуют выбросы от стационарных источников (промышленные предприятия) — 11%. Объ-
