CC BY
108
© ШЕЛЕПЧИКОВ А.А., ЧЕРНЯК Ю.И., БРОДСКИЙ Е.С., ФЕШИН Д.Б., ГРАССМАН ДЖ.А. — 2012 УДК 543.544.43:54.064
ПОЛИХЛОРИРОВАННЫЕ ДИБЕНЗО-П-ДИОКСИНЫ, ДИБЕНЗОФУРАНЫ И БИФЕНИЛЫ В СЫВОРОТКЕ КРОВИ ПОЖАРНЫХ ИРКУТСКОГО РЕГИОНА
Андрей Александрович Шелепчиков1, Юрий Ильич Черняк2, Ефим Соломонович Бродский1,
Денис Борисович Фешин1, Джин Анн Грассман3 (1Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН, Москва, директор — акад. РАН, д.б.н., проф. Д. С. Павлов;2 НИИ медицины труда и экологии человека СО РАМН, Ангарск, директор — чл.-корр. РАМН, д.м.н., проф. В.С. Рукавишников;
3 Бруклинский колледж Городского университета Нью-Йорка, США, президент — проф. К.Л. Гоулд)
Резюме. Изучено содержание полихлорированных дибензо-п-диоксинов (ПХДД), полихлорированных дибен-зофуранов (ПХДФ) и диоксиноподобных полихлорированных бифенилов (ПХБ) в сыворотке крови пожарных Иркутского региона. Показано, что у пожарных, принимавших участие в ликвидации пожара на кабельном заводе в г. Шелехове в 1992 г., содержание этих соединений превышало уровни, обнаруженные в контрольной группе, и было пропорционально стажу работы пожарными. У бывших пожарных отмечено снижение уровней ПХДД/ ПХДФ с возрастом, тогда как в целом для популяции характерно их увеличение, что свидетельствует об экспозиции диоксинами в процессе пожаротушения. В качестве наиболее информативных индикаторов «профессиональной» экспозиции можно рассматривать 1,2,3,4,6,7,8-гептахлордибензофуран и ПХБ-169.
Ключевые слова: ПХДД, ПХДФ, ПХБ, пожарные, профессиональное воздействие.
POLYCHLORINATED DIBENZO-P-DIOXINS, DIBENZOFURANS AND BIPHENYLS IN BLOOD SERUM OF FIREFIGHTERS OF IRKUTSK OBLAST
А.А. Shelepchikov1, Yu.I.Chernyak2, E.S. Brodsky1, D.B.Feshin1, J.A. Grassman3
(1 Institute of Ecology and Evolution of RAS, Moscow, Russia; 2 Institute of Occupational Health and Human Ecology,
SB RAMS, Angarsk, Russia; 3 Brooklyn College-CUNY, Brooklyn, NY, USA)
Summary. PCDD, PCDF and dioxin-like PCB levels were studied in blood serum of firefighters of Irkutsk oblast. Firefighters who took part in the fire elimination in the city of Shelekhov in 1992 had higher levels of dioxin-like compounds than the control group and the levels were proportional to the number of years employed as a firefighter. We found that in contrast to reports from other studies, PCDD/PCDF levels in former firefighters declined with age. This observation gives opportunity to consider the occupation of firefighter as the source of the exposure. 1,2,3,4,6,7,8-heptachlorodibenzofuran (HpCDF) and PCB-169 are considered to be the most prominent markers of «occupational» exposure.
Key words: PCDD, PCDF, PCB, firefighters, occupational exposure.
Полихлорированные дибензо-п-диоксины (ПХДД) и дибензофураны (ПХДФ) не являются целевыми продуктами промышленного синтеза, они образуются как побочные продукты при производстве ряда хлорорга-нических веществ и при горении. Полихлорированные бифенилы (ПХБ) также образуются при горении, но в основном это промышленные продукты. 17 из 210 кон-генеров ПХДД/ПХДФ и 12 из 209 конгенеров ПХБ обладают специфической, так называемой «диоксиновой», токсичностью [27].
В 1992 году в г. Шелехове Иркутской области произошел крупный пожар на ОАО «Иркутсккабель», во время которого сгорело более 1000 тонн пластиков, включая поливинилхлорид. Из-за угрозы взрыва пожарные не использовали дыхательное кислородное оборудование, что обусловило риск попадания в их организм больших количеств токсичных продуктов горения, включая диоксины [1,3]. Было установлено, что содержание ПХДД/ПХДФ в сыворотке крови этих пожарных сопоставимо с наиболее высокими уровнями, обнаруженными в России [21]. К настоящему времени у значительной части пожарных сформировался неврологический синдромокомплекс в виде токсической энцефалопатии с вегетативно-сенсорной полиневропатией конечностей; в данной когорте отмечен более высокий уровень инвалидизации, чем у других пожарных в регионе. Очевидно, что диоксины не были единственной причиной отравления, но их присутствие могло усиливать действие других токсикантов [4].
Целью данной работы являлась оценка текущих уровней ПХДД/ПХДФ и ПХБ в сыворотке крови пожарных Иркутского региона.
Материалы и методы
В 2009-2010 г.г. анализировали образцы сыворотки крови 40 мужчин, включая 30 пожарных из сформи-
рованной в 2003 г. когорты из 165 человек [9]. При ее формировании пожарные были распределены на четыре группы в зависимости от времени проявления син-дромокомплекса (СК) и участия в ликвидации пожара. Первую группу составили лица, госпитализированные вскоре после пожара с симптомами острого отравления и последующим быстрым развитием СК, вторую — у которых СК проявился позднее. В третью группу включены пожарные, у которых СК вообще не выявлен, в четвертую — пожарные, которые не принимали участия в ликвидации пожара на кабельном заводе. В данном обследовании первая группа не представлена.
При подборе кандидатов в группы (10 человек в каждой) стремились добиться сопоставимости групп между собой по возрасту и индексу массы тела. Тот же принцип был использован при формировании контрольной группы (группа 0), которую составили 10 мужчин, никогда не работавшие пожарными или на предприятиях химической промышленности. От каждого человека получено письменное информированное согласие на участие в обследовании, протокол которого одобрен Комитетом по биомедицинской этике ВСНЦ СО РАМН (протокол № 7 от 01.10.2008 г.). Краткая характеристика групп представлена в таблице 1.
Забор крови (40-50 мл) у 40 обследуемых осуществлялся после 10-12 часового голодания в стеклянные ва-кутейнеры объемом 15 мл (Becton Dickinson) с красной пробкой. В этих же пробирках по стандартной процедуре выделялась сыворотка. Сыворотка от одного человека переносилась стеклянной стерильной пипеткой (Sigma) в 40 мл сертифицированный на примеси боросиликатный флакон с завинчивающейся крышкой с тефлонирован-ной прокладкой (I-CHEM), замораживалась и доставлялась в лабораторию для анализа. Дистиллированная вода, прошедшая обработку, аналогичную образцам крови, использовалась как холостая проба.
Таблищ 1
Xapaктepиcтикa обследованных групп, M (min-max)
Группа 2 Группа 3 Группа 4 Группа 0
Возраст, лет 45 (39-54) 45,1 (33-52) 42 (35-51) 45,4 (38-52)
Масса тела, кг 84,8 (69-115) 86,2 (65,6-112) 86,9 (72,5-110) 79,7 (67-100,5)
Индекс массы тела, кг/м2 27,3 (21,8-34,3) 27,3 (21,7-36,0) 26,6 (23,3-29,6) 25,4 (21,1-30,3)
Масса жировых тканей, кг 19,6 (11,9-40,0) 19,0 (12,0-31,1) 18,9 (11,1-31,8) 16,9 (8,9-28,6)
Инвалидность, чел. 10 4 (3)* 0 0
Работающих пожарных, чел. 0 4 10 ---
Стаж работы пожарным, лет 13 (9-17) 16,5 (9-25) 16,8 (9-29) ---
Курение, чел. 6 3 7 4
Сигарет в день для курящих, шт. 16 (5-30) 10 для всех 18 (10-35) 19 (10-30)
* — в скобках — число пожарных, инвалидность которых не связана с ликвидацией пожара на кабельном заводе в 1992 г.
Анализ проводили методом газовой хроматографии/масс-спектрометрии высокого разрешения (ГX/MCВP). Навеску пробы (10-25 г) помещали во флакон вместимостью 40 мл с завинчивающейся крышкой с тефлони-рованной прокладкой, вносили смесь 13C12 меченых стандартов ПXДД, ГО^Ф и ПXБ, интенсивно встряхивали и оставляли на ультразвуковой бане на 10 минут, затем добавляли 1 мл муравьиной кислоты и экстрагировали 20 мл смеси гексан:ацетон (1:1 об.) с добавлением 10 г сульфата аммония.
Полученную смесь центрифугировали в течение 10 мин на 1700 об/ мин, отделяли экстракт, остаток промывали 5 раз по 10 мл гексана и фракционировали на колонке с активным углем AX-21 [2]. Фракцию, содержащую планарные соединения, дополнительно очищали на «многослойной» колонке, содержащей слои, разделенные безводным сульфатом натрия (снизу вверх), 4 г активированной при 550°C щелочной окиси алюминия, 1 г активированного при 140°C силикагеля, 1 г силиката калия и два слоя по 2 г силикагеля, импрегнированного серной кислотой (44% вес.). Определяемые вещества элюировали 50 мл смеси дихлорметан:гексан (3:2 об.). Элюат концентрировали до 5-7 мкл и определяли в нем ПXДД/ПXДФ и планарные ПXБ. Другие конгенеры ПXБ и пестициды определяли во фракции, прошедшей через угольную колонку, которую также очищали на «многослойной» колонке, элюируя 30 мл смеси дихлорметан:гексан (1:8 об.). Каждая серия образцов состояла из четырех образцов сыворотки и одной холостой пробы.
Анализ проводили на хромато-масс-спектрометре высокого разрешения Finnigan MAT 95 XP — Hewlett-Packard HP 6890 Plus при разрешении около 10000.
Фракцию ПXДД/ПXДФ и планарных ПXБ разделяли на колонке SGE-BPX5 (30 м х 0,22 мм х 0,25 мкм). Температура инжектора равнялась 280°C, вводили 2,5 мкл пробы в режиме без деления потока, с началом продувки через 1,5 мин; начальная температура колонки 170°C, выдержка 1,5 мин, нагрев до 220°C со скоростью 12°Омин, до 240°C — 2,5°C/ мин, до 255 — 1,1°C /мин, 290°C — 4°C/ мин, выдержка при этой температуре не менее 10 мин после элюирования 0XДД; температура интерфейса 280°C, ионного источника 300°C; расход газа носителя (гелия) — 1,8 мл/мин при вводе пробы и 0,75 мл/мин далее; режим постоянного потока.
Фракцию непланарных конгенеров ПXБ разделяли на колонке SGE-HT8 (30 м х 0,25 мм х 0,25 мкм) при температура инжектора 270°C, вводе 1,5 мкл пробы в режиме без деления потока, с началом продувки через 1,5 мин; начальной температуре колонки 135°C (выдержка 1,5 мин), нагреве до 175°C со скоростью 15°Омин, далее до 270°C — 4°Омин, и до 295°C — 5°Омин (выдержка 15 мин); температура интерфейса 280°C, ионного источника 300°C; расход газа носителя (гелия) — 0,8 мл/мин, режим постоянного потока.
При расчете суммарного эквивалента токсичности (TEQ) использованы системы коэффициентов токсичности Всемирной организации здравоохранения (WHO) 1998 и 2005 года [26,27]. Концентрации соединений, содержание которых в пробе было меньше предела определения, приравнивались к величине предела определения, деленной на корень из двух [13]. Обозначения конгенеров ПХБ приводятся в виде номеров по системе ИЮПАК [7].
Так как концентрация диоксинов в липидах крови зависит не только от суммарного уровня экспозиции,
Таблица 2
Концентрации полихлорированных дибензо-п-диоксинов, дибензофуранов и планарных бифенилов в крови обследованных мужчин Иркутского региона,
пг/г липидов
WHO- TEF98 WHO- TEF05 Группа 0 Группа 2 Группа 3 Группа 4
Среднее значение*
M G M G M G M G
13,6 13,1 14,5 13,8 15,0 14,8 15,0 13,8
WHOTEQ9^ 17,2 16,1 20,5 19,6 22,7 20,9 27,6 23,7
WHO-TEQ98 ',IIV ' ^ ПXДД/Ф+ПXБ 30,9 29,6 35,0 33,7 37,7 36,2 42,6 37,8
WHaTlEQ0^ 11,6 11,1 11,6 11,0 12,4 12,2 12,2 11,3
WH°-TEQ°^ 8,4 7,8 9,2 8,7 10,5 9,8 13,9 11,8
WHO-TEQ05 who |EQ ПXДД/Ф+ПXБ 20,0 19,1 20,8 20,0 23,0 22,3 26,1 23,4
2,3,7,8-TXДД 1 1 3,2 2,5 3,0 2,3 3,2 2,9 3,5 2,8
1,2,3,7,8-ПеXДД 1 1 3,1 3,0 1,7 1,4 2,8 2,2 2,0 1,5
иЗА^-ПОДД 0,1 0,1 1,3 1,3 1,3 1,3 1,5 1,4 1,4 1,3
1,2,3,6,7,8-ГкXДД 0,1 0,1 3,6 3,4 4,0 3,8 3,6 3,5 4,0 3,9
из^^-Г^ДД 0,1 0,1 1,2 1,1 1,5 1,4 1,3 1,2 1,6 1,5
1,2,3,4,6,7,8-Г пXДД 0,01 0,01 6,1 5,8 7,5 6,7 18,6 15,1 8,4 7,7
OXДД 0,0001 0,0003 76,8 63,9 70,6 51,5 110 70,5 83,2 62,8
2,3,7,8-TXДФ 0,1 0,1 1,4 1,4 1,5 1,4 2,2 2,0 1,9 1,7
1,2,3,7,8-ПеXДФ 0,05 0,03 1,0 0,9 0,7 0,6 1,1 1,0 0,8 0,7
2,3,4,7,8-ПеXДФ 0,5 0,3 10,5 9,8 14,6 13,6 13,0 12,7 13,5 12,2
^ЗД^З-Г^ДФ 0,1 0,1 5,7 5,3 6,8 5,9 5,2 5,0 7,0 6,6
1,2,3,6,7,8-ГкXДФ 0,1 0,1 4,5 4,2 5,4 5,0 5,0 4,6 5,6 5,2
из^з^-Г^ДФ 0,1 0,1 0,7 0,7 1,6 1,3 1,4 1,1 1,7 1,5
2,3,4,6,7,8-Г ^ДФ 0,1 0,1 1,4 1,3 1,5 1,4 1,4 1,2 1,9 1,8
1,2,3,4,6,7,8-Г пXДФ 0,01 0,01 4,1 3,8 3,9 3,3 5,6 4,7 6,9 5,1
1,2,3,4,7,8,9-Г пXДФ 0,01 0,01 1,0 0,9 1,1 0,9 1,3 1,1 1,2 1,1
OXДФ 0,0001 0,0003 1,8 1,7 5,0 3,8 4,2 3,2 6,4 6,1
ПXБ-77 0,0001 0,0001 <91 <85 <32 <30 <51 <46 <47 <39
ПXБ-81 0,0001 0,0003 <10 <9 <8 <8 <9 <8 <14 <10
ПXБ-126 0,1 0,1 51,2 42,4 52,4 47,6 59,3 54,6 90,9 72,6
ПXБ-169 0,01 0,03 54,6 52,5 72,0 67,9 67,6 61,9 73,4 66,2
* — M — среднее арифметическое, G — среднее геометрическое.
20
18
16
14
i 12 1,0 j в 6 4 2 0
1,2,3,4,6,7,8-Г пХДФ
♦
♦
♦
♦ ♦ ♦ ♦
♦ ± ♦
1 * * 1 ♦ #
♦ ♦
Группа 0 Группа 2 Группа 3 Группа 4
Рис. 1. Концентрация (пг/г липидов) полихлорированных дибензо-п-диоксинов и дибензофуранов в сыворотке крови обследованных.
но и количества жировых тканей в организме, а комплекции обследуемых людей существенно различались, производилась оценка содержания жира для расчёта общего количества диоксинов в организме по формуле:
%Жира = 495/(1,0324 — 0,19077 х (к^(Талия-Шея)) + 0,15456 х (к^(Рост))) — 450.
Результаты и обсуждение
Концентрация диоксинов в крови человека зависит от совокупности множества факторов, одним из которых является профессиональная деятельность.
Результаты определения ПХДД/ПХДФ и ПХБ в крови пожарных представлены в таблицах 2-3. Средняя концентрация ПХДД/ПХДФ в изученных группах практически одинакова, то есть в настоящее время уровень диоксинов в крови пожарных, подвергшихся высокой экспозиции продуктами горения хлорорганических пластиков в 1992 г., сопоставим со значениями, характерными для работающих пожарных, не принимавших участия в тушении пожара на кабельном заводе.
Средний возраст участников исследования составлял 45 лет, среднее геометрическое значение WHO-TEQ05пxдд/пxдФ+пxБ в контрольной группе (19,1 пг/г липидов) соответствует сравнимой по возрасту группе американцев — 16,3 пг/г липидов [20]. Уровни диоксиноподобных веществ в крови пожарных являются более высокими, причем это превышение определяется вкладом ПХБ.
Сопоставление полученных данных с результатами других зарубежных исследований [6,11,22] также указывает на более высокий, чем в других странах, уровень диоксиноподобных веществ в крови обследованных нами людей, и, как правило, превышение величины относительного вклада ПХБ в общий эквивалент токсичности. Следует отметить, что большой вклад ПХБ в суммарный эквивалент токсичности, был обнаружен также у женщин г. Чапаевска, признанного в 1999 году зоной чрезвычайной экологической ситуации. Средняя концентрация диоксиноподобных веществ в крови 444 женщин составила 30 пг/г липидов WHO-TEQ05, из которых доля ПХБ — 11,2 пг/г липидов [14].
В объектах окружающей среды и продуктах питания на долю диоксиноподобных ПХБ также зачастую приходится более половины суммарного эквивалента токсичности [23,24]. Имеются также данные о высоких уровнях ПХБ в Иркутском регионе [18]. Так что очень вероятно, что повышенный вклад ПХБ связан с их поступлением в организм с пищей.
Одним из факторов, влияющих на уровень диоксинов в организме, является курение. По имеющимся данным, при горении одной сигареты образуются диоксины в количестве 0,07-1 пг WHO-TEQ98 [16,17]. При этом Европейский Комитет по питанию (SCF) считает безопасным недельное поступление диоксинов в организм человека на уровне 14 пг WHO-TEQ/кг [10,28]. То есть для интенсивно курящих людей экспозиция от курения может быть сопоставимой с пищевой. У всех обследованных нами людей был измерен уровень котинина в моче, но связь между курением и уровнями ПХДД/ ПХДФ не была выявлена.
При рассмотрении индивидуальных значений WHO-TEQ обращает на себя внимание тот факт, что для большинства пожарных величина суммарного эквивалента токсичности выше уровня медианы (10,6 пг/г липидов) в контрольной группе (рис. 1). При сравнении общего количества ПХДД/ПХДФ в организме обследованных людей различия между группами становятся более очевидными (рис. 2). В контрольной группе выделяется один человек с повышенным содержанием ПХДД/ПХДФ, для всех других индивидуумов наблюдается плотное распределение результатов, верхняя граница которого ниже значений, полученных для 12 из 20 «шелеховских» пожарных и четырех из 10 пожарных из группы 4.
Таблица 3
Концентрации полихлорированных бифенилов в крови обследованных мужчин Иркутского региона, нг/г липидов
шио- ТЕР98 шио- ТЕР05 Группа 0 Группа 2 Группа 3 Группа 4
Среднее значение*
М в М в М в М в
ПХБ-105 0,0001 0,00003 7,1 5,5 6,6 6,1 14,0 9,6 12,8 11,1
ПХБ-114 0,0005 0,00003 2,3 1,7 2,4 2,3 3,2 2,7 3,3 2,7
ПХБ-118 0,0001 0,00003 29,7 21,8 27,8 25,6 48,0 38,1 45,2 38,6
ПХБ-123 0,0001 0,00003 0,4 0,3 0,2 0,2 0,6 0,4 0,4 0,3
ПХБ-156 0,0005 0,00003 10,6 9,5 14,9 14,2 12,5 11,8 15,6 13,3
ПХБ-157 0,0005 0,00003 2,6 2,5 4,6 4,3 3,8 3,6 4,8 4,1
ПХБ-167 0,00001 0,00003 2,0 1,8 2,8 2,6 2,9 2,7 3,7 3,0
ПХБ-189 0,0001 0,00003 0,6 0,5 0,9 0,8 0,7 0,7 0,8 0,7
ПХБ-28 5,1 4,7 3,2 2,8 6,7 5,7 5,3 4,4
ПХБ-52 11,0 9,4 3,6 2,9 8,9 7,5 5,3 4,6
ПХБ-66 6,4 5,9 4,1 3,4 20,5 10,3 8,0 7,0
ПХБ-74 25,8 15,4 19,6 17,4 46,7 31,8 32,9 24,5
ПХБ-99 22,2 14,7 24,5 22,6 34,2 26,4 38,8 35,0
ПХБ-101 6,2 5,7 3,3 3,2 7,4 5,1 4,6 4,3
ПХБ-110 7,2 6,5 2,9 2,2 6,0 5,0 4,1 3,6
ПХБ-128 0,9 0,7 0,7 0,6 1,2 0,9 1,8 1,4
ПХБ-138 39,5 33,3 60,2 57,7 55,7 51,5 77,0 66,6
ПХБ-153 56,0 49,1 84,9 80,7 75,7 71,9 96,2 82,6
ПХБ-180 23,9 22,8 36,0 34,3 29,4 27,5 34,7 29,9
ПХБ-209 1,1 0,9 3,1 2,5 4,0 2,7 2,4 2,2
— М — среднее арифметическое, G — среднее геометрическое.
В целом для популяции скорость выведения диоксиноподобных веществ меньше скорости поступления, поэтому с возрастом наблюдается рост концентраций. По результатам проведенного в США исследования 538 мужчин различных рас и национальностей, за каждые 10 лет жизни среднегеометрическая концентрация ПХДД/ПХДФ в крови возрастает примерно в 1,5 раза [20].
Применительно к обследованным нами людям тенденция к росту концентраций с возрастом прослеживается у лиц старше 37 лет (рис. 3), а у работающих пожарных рост общего содержания ПХДД/ПХДФ с возрастом происходит быстрее, чем в других группах. В то же время наблюдается увеличение WHO-TEQ с увеличением стажа работы и тенденция к снижению уровней диоксинов в организме у вышедших в отставку пожарных (рис. 4). Из полученных результатов можно сделать вывод, что для пожарных характерно более быстрое накопление ПХДД/ПХДФ в период активной работы и снижение уровней после завершения карьеры, то есть профессиональная деятельность является более весомым фактором, чем общепопуляционная экспозиция.
Следовательно, пожарные из группы 2 могли получить более высокую экспозицию диоксинами при ликвидации пожара на кабельном заводе по сравнению с группой 3, но за годы, прошедшие после прекращения выездов на пожары, суммарный уровень этих веществ в крови уменьшился за счет постепенного вывода ПХДД/ПХДФ.
Для выявления «индикаторов» специфической диоксиновой экспозиции, связанной с работой пожарным, необходимо рассмотреть уровни индивидуальных конгенеров, исходя из вероятности их образования при горении и потенциала биоаккумуляции.
При горении возможно образование практически всех ПХДД/ПХДФ. Профиль их распределения может существенно изменяться от источника к источнику, но сохраняются общие отличительные признаки, такие как преобладание ПХДФ над ПХДД и увеличение доли токсичных изомеров при увеличении степени хлорирования.
В организмах млекопитающих накапливаются только 2,3,7,8-замещенные ПХДД/ПХДФ, при этом эффективность биоаккумуляции уменьшается с увеличением числа атомов хлора в молекуле. Это приводит к нивелированию различий в распределении ПХДД/ ПХДФ поступивших из большинства источников. Поэтому нельзя ожидать резкого изменения профиля конгенеров при экспозиции, связанной с профессиональной деятельностью или чрезвычайными ситуациями, за исключением случаев контакта с хлороргани-ческим препаратами, содержащими высокие концентрации ПХДД/ПХДФ.
Так как образование ПХДД в меньшей степени, чем ПХДФ, ассоциируется с процессами горения и их содержание не удалось определить в крови у всех обследованных людей, в качестве индикаторов профессиональной экспозиции пожарных можно рассматривать только ПХДФ.
Наиболее очевидным индикатором экспозиции продуктами горения, можно считать 1,2,3,4,6,7,8-гептах-лордибензофуран (ГпХДФ), который образуется в больших количествах при горении, но мало накапливается в организме и передается по пищевым цепям. Поэтому повышенные уровни 1,2,3,4,6,7,8-ГпХДФ достаточно четко указывают на экспозицию продуктами горения. Это было выявлено у пожарных команды оперативного назначения после трагедии 11 сентября во Всемирном торговом центре в Нью-Йорке [12].
Концентрации 1,2,3,4,6,7,8-ГпХДФ в крови «шеле-
ховских» пожарных из группы 2 практически идентичны значениям, полученным для контрольной группы. В группах 3 и 4 при той же нижней границе концентраций наблюдается значительно большее варьирование значений, причем для группы 4 этот интервал значительно шире, чем для группы 3, что может быть связанно с разным уровнем текущего поступления. Также наблюдается рост диапазона концентраций 1,2,3,4,6,7,8-ГпХДФ в ряду: контрольная группа — бывшие пожарные — работающие пожарные (рис. 1). Характер распределения результатов не претерпевает изменений при пересчёте на общее содержание 1,2,3,4,6,7,8-ГпХДФ в организме (рис. 2).
2,3,7,8-замещенные гексахлордибензофураны (ГкХДФ) имеют большую способность к биоаккумуляции, чем ГпХДФ. Соотношение концентраций четырех токсичных изомеров ГкХДФ может заметно варьировать от источника к источнику, поэтому целесообразнее использовать их суммарную концентрацию. Закономерности изменения суммарной концентрации четырех токсичных изомеров ГкХДФ в разных группах в целом повторяют результаты, полученные для ГпХДФ, но изменения менее явно выражены, что может быть связанно с большим вкладом ГкХДФ из иных источников (рис. 1).
Наиболее токсичный из ПеХДФ — 2,3,4,7,8-пен-тахлордибензофуран (2,3,4,7,8-ПеХДФ), как и
1.2.3.7.8-ПеХДФ, при горении образуется в существенных количествах, но лучше накапливается в живых организмах. Обычно в биологических пробах вклад
2.3.4.7.8-ПеХДФ в ТЕО доминирует, оказываясь заметно большим, чем более токсичных, но менее распространенных 2,3,7,8-ТХДД и 1,2,3,7,8-ПеХДД. Поэтому эффекты, обусловленные профессиональным воздействием, должны быть размыты еще в большей степени по сравнению с ГкХДФ.
Диапазон концентраций 2,3,4,7,8-ПеХДФ в крови у «шелеховских» пожарных из группы 2 и контрольной группы пожарных (группа 4) находится на одном уровне; для третьей группы из «шелеховских» пожарных, где большинство лиц также вышли в отставку, наблюдаются более низкие уровни (рис. 1).
Рис. 2. Суммарное содержание (нг) ПХДД и ПХДФ в организме обследованных.
В проведенном 5 лет назад исследовании [9] были получены аналогичные результаты для контрольной группы пожарных (группа 4) и в 1,5-2 раза более высокие значения для «шелеховских» пожарных, что свидетельствует о снижении уровней данного конгенера и
Рис. 3. Изменение с возрастом суммарной концентрации ПХДД и ПХДФ в крови обследованных ^НО-
ТЕ°05ПХДД/ПХДФ).
согласуется с существующим представлением о периоде полувыведения 2,3,4,7,8-ПеХДФ [19]. Таким образом, можно предположить, что наиболее пострадавшие ликвидаторы пожара на кабельном заводе могли получить существенную экспозицию высокотоксичным 2,3,4,7,8-ПеХДФ.
При горении образуются разнообразные изомеры ТХДФ, из которых на долю 2,3,7,8-ТХДФ приходится малая часть. Вследствие этого и небольшого потенциала бионакопления 2,3,7,8-ТХДФ можно встретить во многих биологических пробах, но в малых концентрациях. В нашем исследовании 2,3,7,8-ТХДФ был найден в крови 31 человека из 40. Характер распределения концентрации 2,3,7,8-ТХДФ в крови людей повторяет наблюдения для Гк- и ГпХДФ.
Динамика изменения концентрации ПХДФ в целом хорошо согласуется с результатами, полученными на первом этапе исследования для меньших выборок [5]. Вклад ПХБ в общий эквивалент токсичности у об-600
е 500 §
=
§400
£ 300 н
и 200 £
= 100
* I.
15 20
Стаж, лет
25
30
35
X окончили работать
600 у
е = 500 -400 -
с
а № Н 300 -
О аз £ 200 -
и X 100 -
10
лет
20
Рис. 4. Изменение суммарного содержания в организме ПХДД и ПХДФ в зависимости от стажа работы пожарным (вверху) и временем после выхода в отставку (внизу).
Рис. 5. Концентрация (пг/г липидов) ПХБ-126 и 169 в крови обследованных.
следованных людей превышает 50% в системе эквивалентов токсичности 1998 года и 40% — 2005 года. ПХБ могут образовываться при горении, но большинство из них нельзя рассматривать как индикаторы экспози-
Рис. 6. Общее содержание (нг) ПХБ-126 и 169 в организме обследованных.
ции пожарных, так как распределение доминирующих конгенеров в продуктах горения близко к их распределению в распространенных технических смесях [8,25]. Поступление ПХБ в организм в основном связано с загрязнением продуктов питания и мест проживания, это проявляется в некотором росте их содержания с увеличением массы тела.
В продуктах горения относительная доля копла-нарных конгенеров ПХБ (77,81,126,169) выше, чем в технических смесях, но их использование для индикации экспозиции человека также затруднительно [15]. Конгенеры 77 и 81 почти не накапливаются в организме. ПХБ-126 содержится в существенных количествах в окружающей среде и продуктах питания и обладает высоким потенциалом биоаккумуляции, поэтому его поступление в организм размыто антропогенными факторами еще в большей степени, чем
2,3,4,7,8-ПеХДФ. Концентрация ПХБ-126 в крови «ше-леховских» пожарных практически идентична концентрации в контрольной группе, как по величине, так и диапазону (рис. 5). У пожарных из группы 4 наблюдаются более высокие уровни ПХБ-126, но, принимая во внимание более высокие концентрации и других кон-генеров ПХБ у представителей данной группы, сложно утверждать, что это является следствием профессиональной деятельности.
Для ПХБ-169, концентрация которого в окружающей среде значительно меньше, чем ПХБ-126, наблюдаются повышенные уровни у пожарных группы 2 и более широкой диапазон значений у пожарных группы
4 по сравнению с контрольной группой (рис. 5). При пересчете на общее содержание в организме количество ПХБ-169 у большинства бывших и работающих пожарных превосходит 90 процентиль для контрольной группы (рис. 6), причем повышенные уровни ПХБ-169 сохраняются и после окончания работы пожарным. У пожарных наблюдается корреляция между концентрациями ПХБ-169 и 1,2,3,4,6,7,8-ГпХДФ, отсутствующая в контрольной группе, таким образом, эти соединения можно рассматривать в качестве основных индикаторов экспозиции продуктами горения (рис. 7).
Таким образом, проведенное исследование показало повышенный уровень ПХДД, ПХДФ и особенно диоксиноподобных ПХБ в крови жителей Иркутского региона. У 30 обследованных пожарных, из которых 20 человек принимали участие в ликвидации пожара на кабельном заводе в г. Шелехове, содержание диоксиноподобных веществ в большинстве случаев превышает уровни, выявленные у мужчин, никогда не работавших пожарными. При этом установлено, что у пожарных количество диоксиноподобных веществ в организме пропорционально стажу работы. Наличие экспозиции, связанной с работой пожарными, также подтверждается тем, что у лиц, прекративших работу, наблюдается
160
140
120
ЬВ 80 X
И 60 40 20 0
0 5 10 15 20
1,2,3,4,6,7,8-ГпХДФ
• не пожарные А работающие шелеховские пож.
О окончили работать X работающие пожарные
Рис. 7. Связь между концентрациями (пг/г липидов) 1,2,3,4,6,7,8-ГпХДФ и ПХБ-169 в сыворотке крови обследованных.
снижение уровней ПХДД/ПХДФ, в то время как в целом для популяции характерен рост концентраций этих веществ с возрастом.
Специфика источников поступления диоксиноподобных соединений в организм человека и процессов биотрансформации этих ксенобиотиков не позволяет
полностью выделить источники экспозиции, характерные только для пожарных. Наиболее явными индикаторами экспозиции продуктами горения можно назвать
1,2,3,4,6,7,8-ГпХДФ и ПХБ-169.
Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ (08-04-91119) и CRDF ^Ш1-2917-А^07).
ЛИТЕРАТУРА
1. Клюев Н.А., Шелепчиков А.А., Бродский Е.С. и др. Моделирование процесса горения хлорсодержащих материалов при пожаре в г. Шелехове. // Диоксины и родственные соединения: экологические проблемы, методы контроля. — Уфа, 2001. — С. 165-172.
2. Клюев Н.А., Шелепчиков А.А., Фешин Д.Б. и др. Оптимизация процесса пробоподготовки при анализе полихлорированных дибензо-п-диоксинов и дибензофуранов. // Лаб. журнал. — 2002. — № 2. — С. 12-16.
3. Черняк Ю.И., Грассман Д.А. Воздействие диоксинов на пожарных. // Мед. труда и пром. экология. — 2007. — № 6. — С. 18-21.
4. Черняк Ю.И., Шелепчиков А.А., Грассман Д.А. Модификация диоксин-сигнального пути у высокоэкспони-рованных пожарных. // Бюлл. ВСНЦ СО РАМН. — 2007. — №2 (54). — С. 65-71.
5. Черняк Ю.И., Шелепчиков А.А., Фешин Д.Б. и др. Полихлорированные дибензо-п-диоксины, дибензофураны и бифенилы в сыворотке крови пожарных, участвовавших в ликвидации пожара на кабельном заводе в Иркутской обл. в 1992 г. // ДАН. — 2009. — Т. 429, № 5. — С. 713-717.
6. Arisawa K., Uemura H., Hiyoshi M., et al. Dietary patterns and blood levels of PCDDs, pCDFs, and dioxin-like PCBs in 1656 Japanese individuals. // Chemosphere. — 2011. — Vol. 82, N 5. — P. 656-662.
7. Ballschmiter K., Zell M. Analysis of polychlorinated biphenyls (PCB) by glass capillary gas chromatography. Composition of technical Arochlors and Chlorphen mixtures. // Fresenius J. Anal. Chem. — 1980. — Vol. 302. — P. 20-31.
8. Brodsky E., Kucherenko A., Jilnikov V., et al. PCB Emission in the Combustion Processes. // Organohalogen Compd. — 2003. Vol. 63. — P. 17-20.
9. Chernyak Y., Grassman J., Brodsky E., et al. Assessment of serum PCDD, PCDF and PCB levels in firefighters exposed to combustion products during the 1992 «Irkutskcable» factory fire in the city of Shelekhov, Russia. // Organohalogen Compd. — 2004. Vol. 66. — P. 2509-2515.
10. Commission directive 2006/13/EC of 3 February 2006 amending Annexes I and II to Directive 2002/32/EC of the European Parliament and of the Council on undesirable substances in animal feed as regards dioxins and dioxin-like PCBs. // Official Journal of the European Union L 32/44 4.2.2006.
11. Costopoulou D., Vassiliadou I., Papadopoulos A., et al. Levels of dioxins, furans and PCBs in human serum and milk of people living in Greece. // Chemosphere. — 2006. — Vol. 65, N 9. — P. 1462-1469.
12. Edelman P., Osterloh J., Pirkle J., et al. Biomonitoring of Chemical Exposure among New York City Firefighters Responding to the World Trade Center Fire and Collapse. // Environ. Health Perspect. — 2003.— Vol. 111, N 16. — P. 1906-1911.
13. Hornung R. W., Reed L.D. Estimation of average concentration in the presence of non-detectable values. // Appl. Occup. Environ. Hyg. — 1990. Vol. 5. — P. 48-51.
14. Humblet O., Williams P.L., Korrick S.A., et al. Predictors of Serum Dioxin, Furan, and PCB Concentrations among Women
from Chapaevsk, Russia. // Environ. Sci. Technol. — 2010. — Vol. 44, N 14. — P. 5633-5640.
15. Kim K.S., Hirai Y., Kato M., et al. Detailed PCB congener patterns in incinerator flue gas and commercial PCB formulations (Kanechlor). // Chemosphere. — 2004. — Vol. 55, N 4. — P. 539553.
16. Lofroth G., Zebuhr Y. Polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDD) and dibenzofurans (PCDFs) in mainstream and side-stream cigarette smoke. // Bull. Environ. Contam. Toxicol. — 1992. — Vol. 48. — P. 789-794.
17. Matsueda T., Kurokawa Y., Nakamura M., et al. Concentrations of PCDDs, PCDFs and coplanar PCBs in cigarettes from various countries. // Organohalogen Compd. — 1994. — Vol. 20. — P. 331-334.
18. McConnell L.L., Kucklick J.R., Bidleman T.F., et al. Air-water gas exchange of organochlorine compounds in Lake Baikal, Russia. // Environ. Sci. Technol. — 1996. — Vol. 30, N 10. — P. 2975-2983.
19. Milbrath M.O., Wenger Y., Chang C.-W., et al. Apparent half-lives of dioxins, furanes, and polychlorinated biphenyls as a function of age, body fat, smoking status, and breast-feeding. // Environ. Health Perspect. — 2009. — Vol. 117. — P. 417-425.
20. Patterson Jr. D.G., Turner W.E., Caudill S.P., Needham L.L. Total TEQ reference range (PCDDs, PCDFs, cPCBs, mono-PCBs) for the US population 2001-2002. // Chemosphere. — 2008. — Vol. 73, N 1. — P. S261-S277.
21. Revich B., Shelepchikov A. Persistent organic pollutants (POPs) hot spots in Russia. // The fate of persistent organic pollutants in the environment. / Eds Mehmetli E., Koumanova B. Dordrecht: Springer, 2008. — P. 113-126.
22. Sampaio C., Reis M.F., Miguel J.P., Aguiar P. Levels and trends of PCDD/Fs in human blood and milk of residents in the vicinity of a modern municipal solid waste incinerator near to Lisbon. // Organohalogen Compd. — 2004. Vol. 66. — P. 2813-2817.
23. Shelepchikov A., Sergeyev O., Revich B., et al. Chlorine Industry in the Former USSR, Chapaevsk, Russia. // Organohalogen Compd. — 2008. — Vol. 70. — P. 1950-1953.
24. Shelepchikov A.A., Shenderyuk V.V., Brodsky E.S., et al. Contamination of Russian Baltic fish by polychlorinated dibenzo-p-dioxins, dibenzofurans and dioxin-like biphenyls. // Environ. Toxicol. Pharm. — 2008. Vol. 25, N 2. — P. 136-143.
25. The Inventory of Sources and Environmental Releases of Dioxin-Like Compounds in the United States: The Year 2000 Update EPA/600/P-03/002A, March 2005.
26. Van den Berg M., Birnbaum L., Bosveld A.T.C., et al. Toxic equivalency factors (TEFs) for PCBs, PCDDs, PCDFs for humans and wildlife. // Environ. Health Perspect. — 1998. — Vol. 106. — P.775-792.
27. Van den Berg M., Birnbaum L.S., Denison M., et al. The 2005 World Health Organization Reevaluation of Human and Mammalian Toxic Equivalency Factors for Dioxins and DioxinLike Compounds. // Toxicol. Sci. — 2006. — Vol. 93, N 2. — P. 223-241.
28. Update based on new scientific information available since the adoption of the SCF opinion of 22 November 2000. http:// europa.eu.int/comm/food/fs/sc/scf/out90_en.pdf).
Информация об авторах: 119071, Ленинский пр., 33, Москва, Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН. Шелепчиков Андрей Александрович — к.х.н., старший научный сотрудник; 665827, г. Ангарск, а/я 1170, НИИ медицины труда и экологии человека.
Черняк Юрий Ильич — д.б.н., ведущий научный сотрудник, e-mail: [email protected], тел. (3955) 559663; 119071, Ленинский пр., 33, Москва, Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН. Бродский Ефим Соломонович — д.х.н., заведующий лабораторией;
Фешин Денис Борисович — к.х.н., старший научный сотрудник;
11210-2889 Нью-Йорк, Бруклин, 2900 Бедфорд авеню, Бруклинский колледж Городского университета Нью-Йорка. Грассман Джин Анн — профессор отдела наук о здоровье и питании.
