CC BY
12УДК 546.16-056.86(571.53)
Н.В. Ефимова, В.Б. Дорогова, О.М. Журба, В.А. Никифорова
ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ФТОРА НА ДЕТСКОЕ НАСЕЛЕНИЕ ИРКУТСКОЙ
ОБЛАСТИ
АФ-НИИ медицины труда и экологии человека ГУ НЦ МЭ ВСНЦ СО РАМН, г. Ангарск; Братский
государственный университет, г. Братск
Изучена связь экспозиции фтористых соединений и экскреции фторид-иона. Средние уровни фтора в образцах мочи и волос детей выше референтных концентраций. Установлено, что загрязнение фтором атмосферного воздуха и почвы важный фактор риска для здоровья детского населения городов Иркутской обл.
Ключевые слова: воздействие фтора, экскреция, пробы мочи и волос, детское население.
N.V. Efimova, V.B. Dorogova, O.M. Zhourba, V.A. Nikiforova. Evaluating fluorine effects in children of Irkutsk area. The authors studied connection between exposure to fluorine compounds and fluorides excretion. Average fluorine content of urine and hair samples of children exceeds the reference values. Ambient air and soil pollution with fluorine was proved to be an important health risk factor for urban children in Irkutsk region.
Key words: exposure to fluorine, excretion, urine and hair samples, children.
Фтор в организме человека участвует в адаптации пластичности соединительной ткани, инициировании минерализации костей, активации или ингибировании некоторых ферментов печени, мышечной ткани, замещении йода в щитовидной железе и др. [4, 9]. При этом фтор и его соединения (ФС) обладают узким диапазоном физиологического оптимума, что требует особенного внимания к проблеме воздействия указанных ингредиентов на здоровье населения. Одним из элементов системы минимизации риска может служить мониторинг за содержанием токсиканта в окружающей среде и биологических материалах [2, 6, 8, 9]. Основными источниками ФС являются предприятия цветной металлургии (в первую очередь, производство алюминия) и химической промышленности, специфичные для территории Иркутской обл. В связи с указанным целью работы явилась оценка опасности загрязнения фтором для здоровья населения региона.
М а т е р и а л и м е т о д и к и. Проведена оценка территории риска по степени нагрузки на окружающую среду по данным Управления по гидрометеорологии и материалам собственных исследований. Скрининг детского и подросткового населения как наиболее сенситивных групп включал анкетирование родителей, позволяющее учесть возраст ребенка, место жительства, особенности питания, употребления лекарственных препаратов (1075 анкет), и анализ проб мочи (у 783 человек) и волос (у 125
человек). Сформированы группы обследуемых детей (в возрасте 5 —18 лет), проживающих в зоне длительного техногенного влияния выбросов алюминиевой (гг. Братск, Шелехов) и электролизно-химической (г. Ангарск) промышленности, а также на территории, подвергающейся воздействию опытно-экспериментальной установки (ОЭУ) по производству алюминия (г. Тайшет). В качестве группы сравнения рассматривались данные обследования детей и подростков неэкспонированной ФС территории (г. Усолье-Сибирское). У детей г. Тайшета проведено двукратное обследование: в период до пуска ОЭУ и через два года ее эксплуатации. Содержание фторид-иона в пробах определяли электрохимическим методом с использованием ион-селективного электрода. В соответствии с действующими рекомендациями в качестве допустимого уровня содержания фтора в моче принята величина 20,0 ± 4,9 мкмоль/дм3, в волосах — до 150 мг/кг [9].
Р е з у л ь т а т ы и о б с у ж д е н и е. Алюминиевая промышленность во многом определяет валовый региональный продукт в Иркутской обл. На территории Приангарья в течение нескольких десятилетий действуют два крупных алюминиевых завода (в гг. Братске и Шелехове). В настоящее время планируется построить еще один — в г. Тайшете, где с 2003 г. запущена ОЭУ. Всего в атмосферный воздух населенных мест предприятиями по производству алюминия выбрасывается около 60
тыс. т парогазовых и твердых примесей, из них с содержанием фтора — 4 тыс. т в год, в котором доля газообразного фтора составляет почти 50 %. Под воздействием ФС находится 300 тыс. жителей Иркутской обл., что составляет 14,3 % от общего населения.
Среднегодовые концентрации растворимых твердых фторидов в воздушном бассейне гг. Братска и Шелехова в период 1997 — 2006 гг. находились на уровне ПДКсс, однако максимальные концентрации были выше ПДКмр в 2,3 и 3,3 раза соответственно. Среднегодовое содержание фтористого водорода в г. Братске превышало гигиенический норматив в 1,2 раза. Максимальные концентрации HF в атмосферном воздухе гг. Братска и Шелехова достигали 4,9 и 2,8 ПДКмр, соответственно. Среднегодовые уровни ФС в г. Ангарске не превышали значения ПДКсс, однако с учетом эффекта потенцирования они представляют определенную опасность (коэффициент потенцирования в среднем составил 0,6, в отдельные годы достигал 1,2). Динамика удельного веса нестандартных проб в воздушном бассейне изучаемых городов представлена в табл. 1. Наибольшее число проб с содержанием ФС выше ПДКмр приходилось на 2002—2004 гг. Вероятно, это связано с увеличением производственной активности предприятий относительно периода 1997 —1999 гг. В 2005 г. на источниках выбросов проведен ряд природоохранных мероприятий, приведших к снижению выбросов.
Т а б л и ц а 1
Удельный вес проб атмосферного воздуха, превышающих ПДК по фтору и его соединениям в городах Иркутской обл., %
По данным ежегодных наблюдений за содержанием примесей в почвах селитебных зон гг. Братска и Шелехова ФС являются приоритетными загрязнителями. При удалении от заводов загрязнение почв ФС уменьшается. Концентрация фтора в почве г. Братска в среднем за 1997 — 2006 гг. составила 832 мкг/кг на расстоянии 2 км от источника загрязнения, 630 мкг/кг — в 12 км от промплощадки, 290 мкг/ кг — в 20—30 км. Почва является объектом окружающей среды, способным кумулировать и трансформировать вредные вещества. Статистически подтверждена способность к кумуляции загрязнителя в изучаемый период, особенно выраженная в наиболее загрязненном районе (Я = 0,68, р < 0,05). Особую опасность может представлять накопление загрязнителей в пахотных почвах. Установлено, что содержание ФС в почве агропромышленного комплекса, расположенного в 8 км от Братского алюминиевого завода, составляло в среднем 516 мкг/кг.
Загрязнение почвы селитебной зоны может привести к поступлению примеси в организм человека. Суточное поступление ФС из почвы в г. Братске для взрослых в среднем за изучаемый период оценивается в 0,4 мг/кг в сутки, что равно 19 % от необходимой среднесуточной дозы фтора, для детей — 1 мг/кг в день (67 % от необходимой среднесуточной дозы фтора). Наибольшие дозы поступления характерны для населения пос. Чекановский, расположенного в пределах санитарно-защитной зоны источников выбросов, интегральная доза которых для взрослых составляет 0,6 мг/кг в день, для детей — 1,3 мг/кг в день. На расстоянии 8—20 км от источника загрязнения опасность для населения не имела значимых различий, в организм взрослого поступало из почвы 0,4 мг/кг в день фтора, в организм ребенка — 0,9 мг/кг в день.
В связи с тем что отсутствует постоянный мониторинг за накоплением фтора в почве г. Тайшета, для оценки экспозиции проведен анализ проб снежного покрова: фоновый в 2001 г. (до пуска ОЭУ) и контрольный — в 2006 и 2007 гг. Точки наблюдения выбраны с учетом зонирования территорий города, расположения промышленной площадки по отношению к селитебной зоне, с учетом повторяемости и направления ветра, на расстоянии 1 — 40 высот источника выбросов. В фоновых пробах концентрация фтора в талой воде не превышала величин, характерных для поверхностных водоемов региона (0,18 — 0,22 мг/дм3). В период активной деятельности ОЭУ в пробах обнаружено увеличение содержания фто-
Год Фтор и его соединения Фтористый водород Фториды неорганические Всего
1997 13,6 18,5 0,9 33,0
1998 7,3 10,4 0,0 17,7
1999 8,8 13,4 1,6 23,3
2000 24,1 30,3 1,3 55,7
2001 18,8 25,4 1,0 45,2
2002 19,8 25,7 1,1 46,6
2003 13,3 17,9 2,5 32,7
2004 25,9 30,4 6,7 63,0
2005 12,1 15,4 4,3 31,8
2006 3,4 4,1 0,0 7,5
Среднее 14,7 19,1 1,9 35,6
ра. Средняя концентрация составила 1,73 мг/ дм3. В пробах, отобранных на условно-чистой территории, удаленной от источника загрязнения на расстояние более 3,8 км, фтор не выявлен, на границе санитарно-защитной зоны зарегистрированы наиболее высокие уровни, изменяющиеся в пределах 0,6 — 2,5 мг/дм3. В пределах двух километров от источника содержание фтора в среднем составляло 2,17 мг/ дм3 (среднеквадратичное отклонение — 1,44), максимальное содержание токсиканта — 4,75 мг/дм3 зарегистрировано на расстоянии 1 км к востоку от промышленной площадки.
Характеристика риска по неканцерогенным эффектам осуществлена путем сравнения уровней экспозиции с референтными (безопасными) для здоровья дозами на основе расчета коэффициента опасности (HQ) [9]. Анализ риска здоровью населения, потенциально подверженного воздействию выбросов Братского алюминиевого завода, произведен на основе расчета суммарного действия фтора за период 1997—2006 гг. для различных групп населения. Отмечено увеличение коэффициента опасности по 1-му району, расположенному на расстоянии 8—12 км от промплощадки алюминиевого завода, для взрослого населения в 3,2 раза; по 2-му району (удаленному на 20—25км) — в 1,7 раза. Для населения г. Шелехова коэффициент опасности также превышает допустимый уровень (HQ = 1,4). Общая доза поступления фтора из атмосферного воздуха, питьевой воды, почвы в данных городах составляет в среднем 57 мкг/кг (при норме 28—46 мкг/кг массы тела). Для жителей гг. Ангарска, Усолья-Сибирского
и Тайшета HQ не превышает 1.
Характеристика содержания фтора в моче обследованных детей представлена средней арифметической величиной и ее стандартной ошибкой, минимальным уровнем, модой и 95-м проценти-лем (табл. 2). Различий показателей по полу в исследованных группах не выявлено. В каждой возрастной группе отмечаются достоверные различия средней величины у детей, проживающих на неэкспонированной территории, и у детей, подвергающихся техногенному воздействию ФС. Наименьшее среднее значение зарегистрировано в г. Тайшете (30 ± 3,0 мкмоль/дм3), наибольшее — в г. Шелехове (63 ± 2,6 мкмоль/дм3). Мода, как и среднее арифметическое значение концентрации фтора, не выходит за пределы допустимого уровня в рассматриваемых группах. Избыточное содержание элемента в моче отмечается у 23 ± 4,5 % детей г.Усолье-Сибирское, 45 ± 5,2 % г. Ангарска и 58 ± 6,0 % детей г. Шелехова. С увеличением возраста содержание фтора в моче имеет тенденцию к уменьшению у лиц, подвергающихся техногенному воздействию фтора, что может быть связано с кумуляцией элемента в тканях-мишенях и большей его потребностью в метаболических процессах при физическом развитии ребенка [1, 8].
Остановимся на результатах обследования детей, проживающих в г. Тайшете, проведенного до пуска ОЭУ. Среди 159 детей в возрасте 4—7 лет превышение референтного уровня отмечалось в 41,6 ± 3,8 %. Средняя концентрация фтора в моче была ниже, чем при повторном обследовании в период работы установки (33,1 ± 2,5, против 38,7 ± 2,0 мкмоль/дм3, р < 0,1). Максималь-
Т а б л и ц а 2
Содержание фтора в моче детей промышленных центров Иркутской обл., мкмоль/дм3
Город n Среднее Ошибка Мода Минимум 95-й процентиль
5—6 лет
Ангарск 70 60* 3,1 53 20 121
Усолье - Сибирское 66 47 4,1 50 14 95
Шелехов 97 65* 3,00 68 15 131
Тайшет 133 30* 2,9 51 15 121
7—10 лет
Ангарск 95 58* 2,7 53 20 96
Усолье-Сибирское 101 49 2,4 38 15 79
Шелехов 66 59* 2,8 63 14 118
Тайшет 55 31* 3,2 49 15 139
п — число наблюдений; * различие статистически значимо в сравнении с группой г. Усолье-Сибирское (по ^критерию Стьюдента, р < 0,05).
ное содержание фтора, из зарегистрированных при первичном обследовании, составляло 89,5 мкмоль/дм3, 95-я процентиль была в 1,3 раза ниже существующей в настоящее время. Анализ связной выборки, включающей 54 ребенка, обследованных дважды, показал, что за 3 года произошло увеличение экскреции фтора с мочой в среднем на 35 %. Следует отметить, что увеличилась доля детей, у которых содержание фтора превышает допустимые величины.
Для подтверждения химической нагрузки на детей и подростков г. Братска проведен анализ содержания фтора в волосах (табл. 3). Установлено, что для жителей г. Братска в большей степени, чем для лиц группы сравнения, характерно накопление ФС. Причем уровень накопления токсиканта зависит от удаленности от источника загрязнения. У подростков, родившихся и постоянно проживающих в 1-м районе, концентрация фтора в волосах составила 97 ± 3,2 мг/кг, что в 2 раза выше, чем у жителей 2-го района, и в 9 раз выше, чем у лиц группы сравнения. Кроме того, интересно отметить, что с возрастом увеличивается содержание фтора в волосах, возможно, это связано с его кумуляцией в организме. Доля лиц с высоким содержанием фтора в волосах составляет 12 % от числа обследованных. Подтверждением неблагоприятного воздействия фтора на организм служит выявление у лиц с содержанием фтора в волосах выше 100 мкг/кг сниженного количества гемоглобина в крови (менее 115 мг/л), лейкопении.
Т а б л и ц а 3
Содержание фтора в волосах детей и подростков г. Братска, мг/кг
M ± m Мода
Дети в возрасте 4—6 лет
1-й район 113,4 ± 6,7 (37,2) 46
2-й район 20 ± 1,1 (11,6)*** 14
Подростки до 18 лет
1-й район 97 ± 3,2 (91,2)* 33
2-й район 44 ± 2,3 (39,8) 16
Всего постоянные жители г. Братска 64 ± 2,9 (86,8)** 28
Группа сравнения 11 ± 0,8 (7,3) 8
* Различия достоверны между группами жителей 1-го и 2-го районов; ** различия достоверны между группами жителей г. Братска и группой сравнения; *** различия достоверны между возрастными группами.
В скобках приведено стандартное отклонение от средней арифметической.
Указанные признаки считаются критериями фтористой экспозиции [8, 9].
Известно, что мишенью воздействия ФС является, в первую очередь, костная ткань. Длительность и степень загрязнения обусловливают уровни нарушений формирования опорно-двигательной системы [1, 2, 4]. Авторы работы [5] охарактеризовали причинно-следственные связи между загрязнением атмосферного воздуха фтористым водородом и содержанием фторид-иона в костной ткани зубов.
В ы в о д ы. 1. Средние уровни фтора в биосубстратах детей, проживающих в промышленных центрах Иркутской обл., выше референтных величин, предложенных в документах ВОЗ, что представляет потенциальную опасность для здоровья. 2. Загрязнение атмосферного воздуха и почвы городов с развитой алюминиевой промышленностью (Шелехова и Братска) обусловливает поступление повышенной дозы фтора и приводит к накоплению токсиканта в биосубстратах. 3. Скрининг снегового покрова и биосубстратов детского населения в районе действия опытно-экспериментальной установки по производству алюминия свидетельствует о накоплении примеси фтора в объектах окружающей среды и его циркуляции в организме детей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Верихов Б.В., Устинова О.Ю., Зайцева Н.В. // Гиг. и сан. — 2007. — № 3. — С. 58—60.
2. Здоровье населения и окружающая среда / Под ред. Е.Н. Беляева. — М., 2002. — С. 245—300.
3. Кувина В.Н. Экологически обусловленная патология опорно-двигательной системы детей Восточной
Сибири. — Иркутск, 1991.
4. Ребров В.Г., Громова О.А. Витамины и микроэлементы. — М., 2003.
5. Савченков М.Ф., Юшков Н.Н., Горева Е.Л. и др. // Сб. науч. тр. ФНУ гигиены им. Д.Ф. Эрисмана «Благополучная среда обитания — залог здоровья населения». — Воронеж, 2002. — С. 285—290.
6. Ткачева Т.А. Биомаркеры экспозиции и эффекта в системе гигиенического нормирования и оценки риска воздействия вредных веществ: Автореф ... дис. д. м.
н. — М., 2005.
7. Campell J.D. // Med. hypotheses. — 2001. — № 57 (5). — P. 521—531.
8. Gion M. // 1п!егпа1. J. Biol. Markers. — 1999. — № 14. — Р. 123—133.
9. Hazardous chemicals in human and environmental health / Criteria WHO. — 2002.
Поступила 02.11.08
