CC BY
95
6. Akhtyamova G.G., Yanin E.P., Tatsiy Yu.G. The contribution of anthropogenic factor in contamination of sediments River basin smell of mercury. In: Actual Problems of Ecology and Environmental Management: Collection of Scientific Papers [ Aktual'nye problemy ekologii iprirodopol'zovaniya: sbornik nauchnykh tru-dov]. Moscow, 2011: 22-б. (in Russian)
7. Zilov E.A. Hydrobiology and Aquatic Ecology (the organization and functioning of aquatic ecosystems): Tutorial [Gidmbiologiya i vodnaya ekologiya (organizatsiya, funktsionirovanie i zagryaznenie vodnykh ekosiste): uchebnoe posobie]. Irkutsk; 2008. (in Russian)
8. Mamyrbaev A.A. Toxicology of Chromium and its Compounds [Tok-sikologiya khroma i ego soedineniy]. Aktobe; 2012. (in Russian)
9. Fedotova I.V. Mercury contamination of the environment in the extraction of alluvial gold saralinskogo gold district of the Republic of Khakassia. In: Proceedings of IV All- th Scientific-practical. Conference dedicated to the 130th anniversary of the birth of the first head. Department. PGSGA geography, prof. K.V Polyakova [Materialy IV vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii posvyashchennoy 130-letiyu so dnya rozhdeniya pervogo zaveduyushchego kafedroy geografiiPGSGA, prof. K.V.
О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2015
УДК 631.483; 613.95
Степанова Н.В., Валеева Э.Р., Фомина С.Ф.
Polyakova]. Samara; 2013: 249-52. (in Russian)
10. Lavrinenko A.V., Ilyasova G.H. Accumulation of heavy metals in shellfish Volga delta. Estestvennye nauki. 2010; 4 (33): 18-20. (in Russian)
11. Minakova V.V. Bivalves Genera Unio and Anodonta - Components of Biological Resources of the River. Ural and their Participation in the Processes of Regulation of Llysozyme Bacterio-cenosis: Diss. Orenburg; 2005. (in Russian)
12. Stravinskene E.S. The Problem of Bioavailability of Heavy Metals in Environmental Monitoring of Natural Waters: Diss. Krasnoyarsk; 2012. (in Russian)
13. Lukashev D.V. Distribution of heavy metals in the organs of molluscs Anodonta anatina under Incoming wastewater. Gidrobiologicheskiy zhurnal. 2009; 45(5): 98-109. (in Russian)
14. Dedyu I.I. Environmental Encyclopedic Dictionary [Ekologiches-kiy entsiklopedicheskiy slovar']. Kishinev; 1989. (in Russian)
15. SanPin 42-123-4089-86. Maximum allowable concentrations of heavy metals and arsenic in food raw materials and food products № 4089-86. Moscow; 1986. (in Russian)
Поступила 18.06.14
ПОДХОДЫ К РАНЖИРОВАНИЮ ГОРОДСКОЙ ТЕРРИТОРИИ ПО УРОВНЮ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ
ФГАОУ ВПО «Казанский (Приволжский) федеральный университет» Институт фундаментальной медицины и биологии, 420012, Казань, Россия
Проведено ранжирование городской территории по уровню загрязнения тяжелыми металлами с выделением на территории Казани четырех зон: I - Дербышки; II - Теплоконтроль; III - Горки; IV- Кировский район. Загрязненность снежного покрова городской территории определяли по коэффициентам загрязнения, рассчитанным с использованием ПДК химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Вся изученная территория Казани слабо загрязнена марганцем. Биологический мониторинг волос детей является информативным дополнительным методом оценки сложившейся экологической ситуации по тяжелым металлам на отдельных территориях города.
Ключевые слова: тяжелые металлы; снежный покров; почва; городская среда; биологический мониторинг. Для цитирования: Гигиена и санитария. 2015; 94(5): 56-61.
Stepanova N.V., Valeeva E.R., Fomina S.F. APPROACHES TO URBAN AREA RANKING ACCORDINGLY TO THE LEVEL OF HEAVY METAL POLLUTION
Kazan (Volga Region) Federal University, Institute of Fundamental Medicine and Biology, Kazan, Russian Federation, 420012
Urban area ranking was performed according to the level of the heavy metal pollution based on the data of the snow and soil chemical characteristics. With reference to cumulative rates of the snow cover and soil pollution by heavy metals in the territory of the city of Kazan there were selected four areas: I - Derbyshki; II - Teplocontrol; III - Gorki; IV- Kirovsky district. The pollution level of snow cover in the territory of the city was determined by pollution level indices calculated with the application of Maximum Permissible Concentration (MPC) of chemical substances in ambient waters for household and recreational and service facilities use. The assessment of the pollution level in soils in the city showed the total territory of Kazan to be mildly polluted by manganese, concerning other heavy metals the categories of the soil pollution vary on areas. Results of hair biological monitoring in children are an informative auxiliary tool for the evaluation of the present ecological situation concerning heavy metals in certain territories of the city.
Key words: heavy metals; snow cover; soil; urban environment; biological monitoring. Received 15.04.15
Citation: Gigiena i Sanitariya. 2015; 94(5): 56-61. (In Russ.)
Казань - крупный индустриальный центр, на его территории размещены десятки промышленных предприятий машиностроительного, энергетического, химиче-
Для корреспонденции: Степанова Наталья Владимировна, [email protected]
For correspondence: StepanovaN.V., [email protected].
ского профиля, развита напряженная внутригородская автотранспортная сеть. В городе к числу загрязнителей стабильно относятся тяжелые металлы (ТМ).
На сегодняшний день ранжирование городской территории по уровню загрязнения тяжелыми металлами представляет определенную сложность. Существующий в республике банк данных программного продукта «Ох-
рана атмосферного воздуха» Министерства экологии и природных ресурсов РТ позволяет проанализировать сводные отчеты статистической отчетности 2-ТП-воздух по выбросам специфических веществ, в том числе ТМ, в Казани за последние 10 лет. Однако данный подход является искусственным, объединяя относительно экологически чистые участки городской среды и неблагополучные в один механически созданный массив. Тем более что существующие стационарные посты наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха расположены не во всех районах города, большей частью вдоль автомобильных дорог, преимущественно оценивая локальное загрязнение воздуха автотранспортом и судить о фактическом состоянии дел практически невозможно. В последнее время для зонирования городских территорий весьма активно используют результаты снегохимической съемки, так как снег считается надежным индикатором загрязнения, консервирующим почти весь объем выпадений из атмосферы за зимний период. По результатам наблюдений [1, 2], концентрация загрязняющих веществ в снегу оказывается на 2-3 порядка выше, чем в атмосферном воздухе. Однако оценка техногенной нагрузки по этим данным до сих пор считается проблематичной из-за отсутствия надежных реперов для определения фоновых содержаний. При исследовании загрязнений снежного покрова ТМ чаще всего ограничиваются определением их концентрации в снеговой воде [3, 4].
Цель исследования - ранжирование городской территории по уровню загрязнения тяжелыми металлами снежного покрова, почвы, а также исследования содержания тяжелых металлов в волосах детей в выделенных зонах города.
Материалы и методы
Степень загрязнения городской среды ТМ изучали методом снегохимической съемки. Исследования в Казани проведены по результатам экспедиционных данных Института проблем экологии и недропользования АН РТ в соответствии с существующими нормативными документами [5]. Анализ снеговых проб на содержание тяжелых металлов выполнен в сертифицированной Центральной специализированной инспекции аналитического контроля Министерства экологии и природных ресурсов РТ методом атомно-абсорбционной спектрометрии с пламенной и электротермической атомизаци-ей (ААС). Загрязненность снежного покрова городской территории определялась по коэффициентам загрязненности, рассчитанным с использованием регламентов для воды хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения. При суммировании коэффициентов загрязнения можно получить суммарный коэффициент загрязнения, который характеризует общую степень загрязнения территории в месте отбора проб, что дает возможность выделять на территории города районы с разным уровнем загрязнения ТМ [6]. Оценку загрязненности почвы проводили в соответствии с СанПиН «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы» (2003), ГН 2.1.7.2041-06 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве» и МУ «Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест» (1999) по коэффициентам концентрации отдельных металлов (Кс) и суммарным коэффициентам загрязнения (2с). Отбор проб волос проводили по унифицированной методике у 110 детей 8-10 лет, отнесенных к 1 и 2 группам здоровья и проживающих в выделенных зонах города. Определение химических элементов в волосах детей проводили
методами ИСП-АЭС и ИСП-МС в АНО «Центр биотической медицины».
По результатам снегомерных съемок метеостанции «Казань» в период 1937-2012 гг. максимальные запасы снега в Казани колебались от 44 мм (1954 г.) до 260 мм (1976 г.), а в различных точках на территории города, например в 1999 г., этот показатель варьировал от 50 мм до 400 мм, а в 2012 - от 200 мм до 570 мм.Средний максимальный запас, который иногда называют «фоновым» запасом снега, выведенный на основании многолетних наблюдений, для Казани составляет 170 мм или 170 кг/м2. В соответствии с таким подходом концентрации элементов в снеговой воде характеризуют чистоту снега, но не позволяют дать оценку динамике загрязнения городского ландшафта и определить степень ее опасности для человека и экосистем. Для оценки содержания ТМ (Cd, РЬ, Си, 2п, Со, №, Сг) в растворимой фракции и твердом осадке снега использовали коэффициенты техногенной концентрации (Кс) по сравнению с фоном [6, 8]:
Кс = С/Ск! ,
где Кс - коэффициент концентрации; С; - концентрация элемента в твердом осадке снега, отобранного в черте города; Ск1 - концентрация элемента в твердом осадке снега фоновой территории (К1). Фоновые участки выбирают на территориях, не подвергающихся загрязнению или испытывающих его в минимальной мере. Для определения степени полиэлементного загрязнения снежного покрова использовали суммарный показатель загрязнения:
=Е Кс - (п-1),
где Ъс - показатель суммарного загрязнения; Кс - коэффициенты концентрации элементов, п - число определяемых ТМ. Однако фоновый подход к оценке степени загрязненности снежного покрова имеет ряд недостатков, поскольку произволен выбор участка для отбора проб, значения фоновых показателей зависят от характера метеоусловий и ежегодно изменяются в связи с полной сменой снежного покрова (в наших исследованиях фоновые показатели отдельных металлов различных лет отличались в несколько раз), отсутствует возможность определить реальное количество загрязняющего вещества на единице территории [6]. Важно и то, что при расчете суммарного коэффициента концентраций ТМ не принимается во внимание класс токсичности элементов. В связи с изложенным, мы считаем, что при изучении загрязненности снежного покрова фоновый метод оценки в «чистом» виде практического значения не имеет. Более информативным представляется определение массы загрязняющих веществ на единицу площади за определенный период времени, что сводит к минимуму неопределенности, обусловленные пространственной и временной изменчивостью снежного покрова. По концентрации элемента в снеговой воде (мкг/л), высоте снежного покрова и его плотности на данной площади определяют его содержание в массе снега, находящегося на 1м2 территории и поступление вещества на всю исследуемую территорию в течение определенного периода (табл. 1).
Однако и при этом методе оценки результатов анализа снежного покрова на ТМ невозможно определить степень опасности для экосистем. Более рационально при оценке загрязненности снежного покрова использовать показатель превышения над регламентом, установленным для данного объекта. Однако в настоящее время предельно допустимая концентрация (ПДК) химических
Таблица 1
Поступление тяжелых металлов (водорастворимая форма) в снежный покров Казани в 2006-2012 гг. (кг/200 км2 5 мес)
Элемент 2007 г. 2008 г. 2009 г. 2010 г. 2011 г. 2012 г. 2013 г.
Кадмий 23,6 12 12 Н/д 101 331 44
Кобальт 20 14 20 Н/д 58 Н/д 613
Марганец - - - 114 336 350 235
Медь 282 74 379 157 171 270 428
Никель 57 92 209 172 1473 120 165
Свинец 86 - 24 37 290 27 418
Хром 93 64 129 59 360 - 185
Цинк 713 771 770 1823 426 884 1258
Всего... 1275 1027 1573 2362 3215 1682 3346
веществ в снеге не определена. В то же время снег является индикатором загрязнения как атмосферного воздуха, так и последующего загрязнения поверхностных, подземных вод, почв и растительности. Так, талые воды, поступающие в реки в период весеннего половодья, составляют до 80% общего питания для большинства рек Республики Татарстан. Данное обстоятельство позволяет использовать ПДК для любых из перечисленных объектов. В связи с тем, что количество воды и снега выражают в одинаковых единицах, удобнее использовать ПДК для воды. Вместе с тем прямое использование ПДК для оценки степени загрязнения снежного покрова нецелесообразно, так как необходим учет массы снега и показателя, характеризующего выпадение вещества на единицу площади за определенное время. Была предпринята попытка совместить показатель, отражающий токсичность вещества, с единицей площади, на которую оно поступает. В качестве обобщенного показателя был предложен ПДП (предельно допустимое поступление вещества в снежный покров), который показывает количество вещества, поступающего на определенную площадь в единицу времени в концентрациях, не превышающих установленные регламенты. Он рассчитывается по формуле:
ПДП = ПДК • тср • время, где тср - средняя масса снега на единице площади, обследованной к моменту отбора проб. В дальнейшем рассчитывали коэффициенты загрязнения. Как известно, ПДК металлов для вод хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения установлены не только по санитарно-токсикологи-ческим, но и по органолептическим показателям, поэтому коэффициенты ПДП, полученные с использованием ПДК для этих вод, обозначаются как коэффициенты загрязнения. Определяют средний коэффициент для каждого элемента (табл. 2). Общий коэффициент загрязненности приобретает вид сумм отношений концентраций элементов в каждой пробе к соответствующим ПДК: ЕК = С1/ПДК1 + С2/ПДК2 + ... Сп/ПДКп,
так как при вычислении ПДП используют среднюю массу на 1 м2 территории.
Уровни загрязнения ТМ снежного покрова с использованием коэффициентов загрязнения (для воды хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения) позволяют оценить вклад химического элемента в общее загрязнение в зависимости от его количества (массы) и качества (ПДК). Анализ загрязненности территории города по значениям средних и суммарных коэффициентов загрязнения снежного покрова за 2007-2008 гг. показал, что наибольший вклад приходится на кадмий, свинец,
Таблица 2
Коэффициенты загрязнения тяжелыми металлами снежного покрова Казани (по ПДК для вод хозяйственно-питьевого назначения)
Год Средние коэффициенты загрязнения, Кср. Сумма
Cd Co Mn Cu Ni Pb Cr Zn Fe Кср.
2007 0,15 0,003 - 0,003 0,01 0,03 0,02 0,02 н/о 0,24
2008 0,14 0,008 - 0,001 0,05 0,03 0,06 0,02 н/о 0,303
2009 - - 0,04 0,004 0,04 0,04 0,03 0,06 н/о 0,21
2010 0,001 0,013 0,05 0,004 0,32 0,21 0,15 0,01 н/о 0,748
2011 0,25 - 0,13 0,01 0,03 0,01 - 0,03 н/о 0,453
2012 0,89 0,18 0,08 0,015 0,05 0,26 0,06 0,04 0,13 1,59
2013 5,43 - 0,09 0,01 0,08 0,24 0,24 0,03 0,17 6,29
Примечание. н/о - данный металл в пробах не определялся; -содержание металла ниже аналитической чувствительности методов определения.
хром и никель (см. табл. 2). В зимний период 2009-2011 гг. загрязненность территории определяли по цинку, марганцу, никелю и свинцу. Суммарная загрязненность в этот период была ниже гигиенических регламентов с подъемом в 2010 г. (за счет значительного увеличения доли никеля, свинца и хрома). Загрязненность территории Казани в зимние периоды 2007 и 2013 гг. была не только существенно выше предельно допустимой (по ПДКхоз. пит в 1,59 и 6,29 раз соответственно), но загрязнение тяжелыми металлами за год усилилось. Суммарная загрязненность за этот период была ниже гигиенических регламентов для вод хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения, хотя в 2012-2013 гг. за счет значительного увеличения доли кадмия, свинца и хрома наблюдался подъем. Знание суммарных коэффициентов загрязненности снега позволяет выделить территории с различными уровнями загрязнения. Исходя из показателя суммарного коэффициента загрязнения снегового покрова ТМ на территории Казани за 2009-2013 гг. были выделены четыре зоны: I - Дербышки (Ксумм = 13,4); II - Теплоконтроль (Ксумм = 10,6); III - Горки (К^ = 6,3); IV - Кировский район (Ксумм = 8,5), различающиеся по расположению промышленных предприятий, производств, интенсивности движения автотранспорта. Так, Кировский район (IV зона) и зона Теплоконтроль в Приволжском районе города (II зона) являются старыми промышленными центрами, где расположены крупные предприятия и ряд автотранспортных хозяйств. В I зоне, в Дербышках, наиболее крупными по выбросам вредных веществ в атмосферу являются Казанский оптико-механический завод (КОМЗ) и предприятие по производству бытовой химии ОАО «Хитон» и Горки (III зона) относятся к наиболее экологически благополучному району города. Оценка химического загрязнения подвижной формы металлов в отдельных зонах города, показала, что допустимый уровень загрязнения (Z,, < 16) отмечается в III зоне [7]. По величине суммарных коэффициентов (Zc) самыми загрязненными оказались II и IV зоны (район Теплоконтроль и Кировский район). Уровни загрязнения I и III зон был практически всегда в два раза ниже. Как известно, уровень техногенного загрязнения почв характеризуется достаточно большой стабильностью на протяжении многих лет и столетий, что, возможно, объясняет более высокий уровень загрязнения в III и V зонах, которые всегда характеризовались высоким уровнем развития промышленности и производства, с XIX века являясь сосредоточением фа-
z сум. 45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
1
Зоны
в&яя Подвижная форма Валовая форма
Рис. 1. Коэффициент загрязнения почв в зонах Казани валовая подвижная форма (I - Дербышки, II - Теплоконтроль, III - Горки, IV -Кировский район).
брик и заводов региона. В таком случае по суммарному показателю загрязнения почвы подвижными формами металлов почвы I зоны относятся к категории с допустимым уровнем загрязнения (2с 11,3), почвы III и IV зон - к умеренно опасным (2сум. 23,4 и 27,1), а почвы II зоны (Те-плоконтроль) относятся по оценочной шкале к опасной (2сум. 41,2) (рис. 1).
На основании многолетних наблюдений рассчитаны линейные уравнения регрессии между содержанием ТМ в твердой фазе снега и валовой форме в почвах, что позволяет прогнозировать экологическую ситуацию. Нами были получены статистические модели, отражающие зависимость валового содержания хрома, меди и цинка в почве от содержания соответствующих металлов в твердой (нерастворимой) фазе снега (рис. 2 и 3). Итоговое регрессионное уравнение связи содержания меди в пыли и валового содержания его в почве выглядит следующим образом:
Y = 101,2 . х - 159,7, где х - валовое содержание меди в почве (мг/кг), при этом F = 49,6, Я = 0,82, р < 0,001. Уравнение регрессии для хрома: у = 87,9 . х - 403,2, где х - валовое содержание хрома в почве (мг/кг), при этом F = 8,1, Я = 0,67, р <0,001; для цинка: у = 0,00028 . х + 0,03, (Б = 7,37, Я = 0,53, р < 0,001).
Полученные нами статистические модели для хрома, меди и цинка подтверждают существование четких почвенных аномалий в промышленных зонах города по данным ТМ. В отношении остальных металлов (свинца и кадмия) такая зависимость не определена, что указывает на равномерное их распределение (рассеяние) в составе твердой фазы снегового покрова и источников их выброса по территории города, и в определенной степени свидетельствует о большей роли в их происхождении автотранспорта. Выявленная зависимость содержания меди, хрома и цинка в пыли и в почве представляет возможность рассчитать валовое содержания изученных металлов в любой точке на территории города и идентифицировать источники загрязнения.
Оценка степени загрязнения почв города с учетом класса опасности элемента, его ПДК и максимального значения допустимого уровня содержания металла (Ктах) показала, что вся изученная нами территория Казани слабо загрязнена марганцем. По другим ТМ категория загрязненности почвы различается по зонам. В I
20 40 60 80 100 Валовое содержание меди в почве, мг/кг
Рис. 2. Взаимосвязь содержания валовой формы меди почве с содержанием в снеге.
зоне (поселок Дербышки) сильная загрязненность определялась только по меди; во II зоне (Теплоконтроль) сильная и очень сильная загрязненность - по никелю, свинцу, кобальту, меди и цинку; в III зоне (Горки) -по никелю и кобальту; в IV зоне - по кадмию и меди. Особого внимания заслуживает вторая зона, условно обозначенная «Теплоконтроль» и отнесенная к сильно и очень сильно загрязненной из-за высоких по сравнению с ПДК концентраций свинца, кобальта, подвижных форм меди, никеля, цинка и по пяти из них (Ni, Pb, Zn, Co, Cu). Широкая вариабельность точечных значений металлов, особенно «всплески» в санитарно-защитных зонах предприятий (например, Zn в Дербышках), подтверждают их техногенное происхождение. Исходя из этого, на следующем этапе нами был проведен анализ на содержание ТМ в волосах у детей, проживающих в выделенных зонах. На сегодняшний день одним из подходов для установления реальной химической нагрузки и оценки степени неблагоприятного воздействия на здоровье и безопасность жизнедеятельности населения является использование определения химических соединений в биологических средах человека. При этом важным аспектом остается установление региональных уровней, с учетом комплекса эколого-гигиенических факторов на изучаемой территории [8]. Результаты анализа волос детей, проживающих в указанных зонах города Казани, показали, что концентрации свинца, кадмия, никеля, цинка, марганца и меди характеризовались большим размахом абсолютных величин. Проверка характера распределения абсолютных значений концентраций ТМ показала, что статистическое распределение концентраций только одного биогенного металла цинка
4000 и | 3500 -| 3000 -
с S з z
£ ^
з 2500-
m
о 2000-
I I
а.
со со
1500-
юоо-
500-
4 8 12 16 20 24
Валовое содержание хрома в почве, мг/кг
Рис.3. Взаимосвязь содержания валовой формы хрома в почве с содержанием в снеге.
150 200 250 Классы значений
Рис. 4. Распределение значений содержания Ъп в волосах детей Казани (К^ d = 0,10879).
(по критерию Колмогорова-Смирнова) подчиняется закону нормального распределения (рис. 4).
В отношении остальных металлов (токсичных и условно-эссенциальных) график выборки имел асси-метричный вид, со сдвигом в правую сторону. Однако соблюдая традиционный подход, на предварительном этапе мы провели сравнение среднеарифметических значений содержания ТМ в волосах детей, проживающих в ранее выделенных четырех зонах города.
Так, у детей, проживающих в I зоне (Дербышки) и IV зоне (Кировский район), достоверно ниже, по сравнению с детьми из II зоны (Теплоконтроль) в волосах было содержание свинца (р <0,01). Самое высокое среднее содержание кадмия (0,51 мкг/г) в волосах наблюдалось у детей II зоны. Содержание ТМ в волосах детей III зоны не имело достоверных различий от аналогичных из других зон, хотя Горки традиционно считаются экологически благополучным районом города. Однако мы обратили внимание на ряд факторов: во-первых, некоторые из детей проживают на границе двух диаметрально противоположных по экологической ситуации зонах (Теплоконтроль и Горки); во-вторых, среди детей, проживающих во II зоне, более высокий процент детей с повышенным содержанием токсичных ТМ в волосах, чем в зоне Горки, в-третьих, противоположная картина выявилась в отношении эссенциальных ТМ - процент детей, имеющих высокие значения Си и Ъп, оказался в техногенной зоне меньшим, чем в III зоне (рис. 5).
%
40 35 30 25 20 15 10 5
и Cd РЬ Ni Мп Сг Си Zn
Ш Теплоконтроль 22 23 23 23 30 22 23
Ш Горки 9 7 10 17 35 36 35
Рис. 5. Доля детей, в волосах которых содержание металлов выше допустимо го уровня, %.
Таким образом, наиболее значительные различия в содержании отдельных металлов в волосах, особенно свинца и кадмия выявлялись у детей, проживавших в техногенно-загрязненной зоне (Теплоконтроль).
Наличие выраженной правосторонней асимметрии в распределении концентраций токсичных и условно-эссенциальных металлов определило необходимость использования центильного метода анализа для разработки эталонных шкал по результатам оценки содержания тяжелых металлов в волосах детей. В результате проведенных исследований были установлены границы стандартных центильных интервалов для детского населения города. В качестве нормы нами рассматривался интервал от 25-го до 75-го центиля как соответствующий средним значениям концентрации данного химического элемента в волосах детской популяции Казани.
Медиана центильного распределения (50 центиль) концентраций свинца в волосах во всех изученных зонах города не превышал принятого допустимого уровня свинца в волосах, колеблясь от 2,02 до 5,27 мкг/мг. Верхние границы кадмия выше допустимых величин были в двух зонах, но во II зоне содержание кадмия превышал рекомендуемый уровень уже на уровне 75-го центиля. Во всех зонах города, кроме Горок, у свыше 50% детей концентрации в волосах никеля и цинка превышали допустимые уровни. В волосах детей города верхняя граница повышенных концентраций превышала допустимый уровень по свинцу, достигая 11,03 мкг/ мг, никелю (до 23,25 мкг/мг), цинку (до 232,4 мкг/мг), кадмию (до 2,39 мкг/мг), меди (до 75,7 мкг/мг), марганцу (до 17,2 мкг/мг) и хрому (до 6,62 мкг/мг). В заключение отметим, что для детей I зоны оказалось характерным повышенное содержание в волосах цинка, меди и никеля; II зоны - цинка и меди. Таким образом, зона Тепло-контроль вновь определялась как зона риска (дисбаланса эссенциальных микроэлементов и повышенного содержания ТМ). Нами были получены линейные статистические зависимости содержания в волосах от валового содержания свинца и подвижной формы кадмия в почве (95% ДИ), коэффициент регрессии г = 0,878, г2 = 0,772. Следовательно, содержание эссенциально и условно необходимых микроэлементов (цинка и меди), как правило, в волосах детей проживавших в экологически неблагополучных зонах города было ниже, по сравнению, с благополучной по экологии зоной. В то же время концентрации токсичных элементов (кадмия, свинца, никеля, хрома и марганца) были выше допустимых для нашего города уровней в волосах детей из зоны Теплоконтроль. Использование центильного метода для оценки содержания ТМ в волосах детей позволяет обосновать и внести определенность в понятие «норма» с учетом местных региональных особенностей и провести корректный отбор детей в группы риска развития заболеваний, связанных с дефицитом или избытком микроэлементов. На сегодняшний день методы определения химических соединений в биосредах наряду с клинико-диагностическими, эпидемиологическими, статистическими и другими методами исследований позволяют в комплексе решать вопросы по изучению общих механизмов взаимодействия организма человека с химическими факторами окружающей среды и выявлению риска для здоровья при малых уровнях воздействия различных контами-нантов в биологических средах [9].
Выводы. Ранжирование городской территории по уровню загрязнения тяжелыми металлами на основании данных химической характеристики снежного покрова и почвы позволило выделить наиболее неблагоприятные районы проживания (зона Теплоконтроль и Кировский район).
При уровнях загрязнения атмосферного воздуха ТМ существенно ниже регламентов контроль за качеством окружающей среды с помощью снегохимической съемки является не только экономически обоснованным и адекватным методом оценки загрязненности городской территории, но и единственным способом, позволяющим ранжировать территорию по степени загрязнения и отражающим годичный срез загрязненности территории ТМ.
Биологический мониторинг волос детей является информативным дополнительным методом оценки экологической ситуации по тяжелым металлам на отдельных территориях города (зона Теплоконтроль). Биологический мониторинг и выявление детей с повышенной чувствительностью к химическим агентам представляется более важным, чем расширение программ экологического мониторинга по определению концентраций различных химических агентов в объектах окружающей среды.
Выявленная зависимость содержания меди, хрома и цинка в твердой фаза снега (пыли) и в почве позволяет рассчитать валовое содержания изученных металлов в любой точке на территории города и идентифицировать источники загрязнения городской среды.
Работа выполнена за счет средств субсидии, выделенной в рамках государственной поддержки Казанского (Приволжского) федерального университета в целях повышения его конкурентоспособности среди ведущих мировых научно-образовательных центров.
Литер ату р а
1. Иванов В.Б., Мухаметдинова Э.А., Королик В.С. Распределение загрязнения тяжелыми металлами в снежном покрове г. Нижневартовск. Вестник Тюменского государственного университета. 2010; 3: 148-53.
2. Степанова Н.В., Валетдинов А.В., Хамитова Р.Я. Динамика различных фракций тяжелых металлов в снежном покрове города. Вестник татарстанского отделения Российской экологической академии. 2004; 2: 31-4.
3. Пряженникова О.Е., Тараканова А.С. Анализ содержания подвижных форм тяжелых металлов в снеговом и почвенном покровах г. Кемерово и возможные последствия воздействия на здоровье населения. Вестник Кемеровского государственного университета. 2009; 4(40): 21-6.
4. Сергеева А.Г., Куимова Н.Г. Снежный покров как индикатор состояния атмосферного воздуха в системе санитарно-эко-логического мониторинга. Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2011; 40: 100-4.
5. Методические рекомендации по оценке степени загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов металлами по их содержанию в снежном покрове и почве. № 5174-90. М.: МЗ СССР; 1990.
6. Степанова Н.В., Хамитова Р.Я., Петрова Р.С. Оценка загрязнения городской территории по содержанию тяжелых металлов в снежном покрове. Гигиена и санитария. 2003; 2: 18-21.
7. Степанова Н.В., Хамитова Р.Я. Гигиеническая оценка почв г. Казани. Казанский медицинский журнал. 2004; 6: 443-7.
8. Степанова Н.В., Фомина С.Ф. Региональные особенности показателей биологического мониторинга детского населения. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014; 12: 269-73.
9. Онищенко Г.Г., Зайцева Н.В., Уланова Т.С. Контроль содержания химических соединений и элементов в биологических средах: руководство. Пермь: Книжный формат; 2011.
References
1. Ivanov V.B., Mukhametdinova E.A., Korolik V.S. The distribution of heavy metal pollution in snowpack of Nizhnevartovsk. Vestnik Tyumenskogo gosudarstvennogo universiteta. 2010; 3: 148-53. (in Russian)
2. Stepanova N.V., ValetdinovA.V., Khamitova R.Ya. The dynamics of the different fractions of heavy metals in snowpack of the city. Vestnik tatarstanskogo otdeleniya Rossiyskoy ekologicheskoy akademii. 2004; 2: 31-4. (in Russian)
3. Pryazhennikova O.E., Tarakanova A.S. Analysis of the content of mobile forms of heavy metals in snow and soil cover in Kemerovo and the possible effects of exposure on human health. Vestnik Kemerovskogo gosudarstvennogo universiteta. 2009; 4(40): 21-6. (in Russian)
4. Sergeeva A.G., Kuimova N.G. Snow cover as an indicator of air quality in the sanitary and environmental monitoring. Byulleten' fiziologii i patologii dykhaniya. 2011; 40: 100-4. (in Russian)
5. Guidelines on the assessment of the degree of air pollution in settlements by metals on their content in the snow cover and soil. № 5174-90. Moscow: MZ SSSR; 1990. (in Russian)
6. Stepanova N.V., Khamitova R.Ya., Petrova R.S. Assessment of pollution of the urban area by the heavy metal content in the snow cover. Gigiena i sanitariya. 2003; 2: 18-21. (in Russian)
7. Stepanova N.V., Khamitova R.Ya. Hygienic assessment of soil Kazan. Kazanskiy meditsinskiy zhurnal. 2004; 6: 443-7. (in Russian)
8. Stepanova N.V., Fomina S.F. Regional characteristics of indicators of biological monitoring of the child population. Mezhdunarodnyy zhurnal prikladnykh i fundamental'nykh issledovaniy. 2014; 12: 269-73. (in Russian)
9. Onishchenko G.G., Zaytseva N.V., Ulanova T.S. Control of Chemical Compounds and Elements in Biological Fluids: a Guide [Kontrol' soderzhaniya khimicheskikh soedineniy i elementov v biologicheskikh sredakh: rukovodstvo]. Perm': Knizhnyy format; 2011. (in Russian) „
JJ ' v ' Поступила 15.04.15
