CC BY
24
УДК 61:504
система химико-аналитического контроля в медико-биологических исследованиях
(на примере пермского края)
Н. В. Зайцева, Т. С. Уланова, Т. В. Нурисламова, Т. Д. Карнажицкая, Г. А. Вейхман, Е. В. Стенно
Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, г. Пермь
Разработана новая система химико-аналитического контроля токсичных соединений в биологических средах человека, которая является доказательной базой и позволяет проводить исследования по оценке риска негативного воздействия химических факторов среды обитания на здоровье населения.
Ключевые слова: токсичные соединения, медико-биологические исследования, оценка риска, эли-минационные технологии.
Угроза здоровью человека, связанная с загрязнением среды обитания, является одной из самых актуальных проблем современности [4, 5]. Несмотря на то что интенсификация роста промышленного производства вносит существенный социально-экономический вклад в улучшение здоровья населения, ее последствия также неизбежно сопряжены с неблагоприятным воздействием на организм и здоровье человека [1].
К числу наиболее актуальных исследований по оценке степени неблагоприятного воздействия химических факторов окружающей среды на здоровье человека является определение химических соединений в биологических средах. Именно прямые методы определения токсичных соединений в биологических средах человека являются неоспоримым доказательством неблагоприятного антропогенного воздействия на здоровье [6]. Определение токсичных соединений в биосредах позволяет уточнять оценку рисков антропогенного влияния неблагоприят-
ных химических факторов, формированию доказательной базы в системе «уровень токсиканта в биосреде — клинико-лабора-торные показатели изменения состояния здоровья», дать оценку эффективности комплексов элиминационных технологий и решать проблемы обеспечения гигиенической безопасности населения.
На основании многолетних мониторинговых исследований за содержанием экзогенных соединений в биосредах детей городов Пермского края в Федеральном научном центре медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения накоплена база данных и сформировано новое научно-практическое направление по химико-аналитической диагностике контаминантной нагрузки биосред населения, проживающего в условиях антропогенного воздействия промышленно развитых городов.
Исследования по химико-аналитической диагностике контаминантой нагрузки в био-
логических средах населения основываются на методических разработках по определению 60 химических соединений различных классов: органические соединения (кислородсодержащие, ароматические, предельные углеводороды, ароматические амины, хлор-органические соединения), тяжелые металлы и микроэлементы [2, 3].
В качестве критериев оценки уровней химических соединений в биосредах детей используются фоновые региональные уровни содержания токсикантов в биосредах контрольной группы здоровых детей, проживающих вне зоны антропогенного влияния промышленных предприятий [7].
Для обоснования выбора приоритетных химических соединений, характерных для территорий обследования, используется информация о качестве атмосферного воздуха, воды источников питьевого водоснабжения баз данных Госкомстата, формы 2ТП-воздух, 2ТП-водхоз, исследований Федеральной службы Роспотребнадзора, Росгидромета.
В атмосферный воздух с выбросами промышленных предприятий городов Пермского края ежегодно поступает широкий спектр химических соединений, в том числе соединения первого и второго классов опасности: соединения марганца, свинца, хрома, никеля, меди, магния, ванадия, ароматических углеводородов, алифатических альдегидов, фтористых соединений, предельных одноатомных спиртов, фенола и ацетона.
Кроме того, особенностью водопользования населения Пермского края является водоснабжение из поверхностных водоемов, обеспечивающих водой для питьевых целей более 40% населения края, проживающего в гг. Пермь, Лысьва, Губаха, Кизел, Красно-камск, Кунгур, Чусовой, Чайковский и др. Наиболее приоритетными загрязняющими веществами водных объектов Пермского края являются нефтепродукты, фенолы, соединения марганца, меди, железа, трудно-
окисляемые органические соединения (по ХПК), концентрации которых в поверхностных водах стабильно превышают предельно допустимые концентрации для водоемов рыбохозяйственного пользования, чаще всего в пределах от 1 до 5 ДДКр/х. Так, индекс загрязнения воды в Камском водохранилище в 2009—2010 гг. составлял 2,5—3; класс качества воды — 3Б (очень загрязненная).
Неудовлетворительное состояние качества атмосферного воздуха и воды водоемов хозяйственно-питьевого назначения, высокие концентрации токсикантов в окружающей среде формируют изменение микрокомпонентного состава среды обитания человека, что, в свою очередь, приводит к накоплению токсичных соединений в биосредах населения. Следствием может явиться повышение риска развития заболеваний населения, прежде всего детского.
Для оценки воздействия техногенных контаминантов проводились медико-биологические исследования на примере крупных промышленных городов Пермского края: Пермь, Краснокамск, Березники, Губаха, Чусовой. Источниками загрязнения среды обитания изучаемых городов являются предприятия тяжелого органического синтеза, нефтехимической, целлюлозно-бумажной, металлургической, электротехнической промышленности и автотранспорт. Исследования по определению экзогенных соединений в биосредах позволили установить повышенные уровни содержания химических соединений и элементов в крови относительно региональных фоновых уровней (табл. 1).
В процессе проведенных исследований установлено, что у детей гг. Пермь, Березники, Краснокамск количество проб диагностических биосред (кровь) с повышенным содержанием марганца, метанола, формальдегида и хрома составило 62—96%, в том числе в крови детей г. Губахи — 58—95% г. Чусо-вого — 73—82%. По таким соединениям, как
Таблица 1
Исследованные пробы крови, превышающие региональный фоновый уровень (%),
2009-2010 гг.
Наименование ингредиента Пермь Березники Краснокамск Губаха Чусовой
Ацетальдегид 10,2 7,7 0 25,0 11,4
Ацетон 31,0 7,7 4,2 25,0 14,3
Бензол 12,5 22,0 5,3 17,9 22,7
Марганец 64,9 70,0 62,5 71,2 81,6
Масляный альдегид 1,7 0 0 0 0
Медь 11,1 0 17,2 — 17,6
Метиловый спирт 69,2 — 83,0 90,0 —
Никель 15,4 — 12,9 0 0
Мета-, параксилол 0 0 0 — 0
Пропионовый альдегид 1,7 0 0 7,1 5,7
Свинец 18,9 0 21,9 30,8 50,8
Толуол 27,5 30,5 26,3 39,3 63,6
Формальдегид 96,4 92,3 62,5 94,9 74,3
Хром 72,1 65,5 67,7 57,7 73,3
Этилбензол 2,5 0 0 0 0
бензол, формальдегид и метанол кратность превышения фоновых уровней изменялась от 2 до 14 раз, по марганцу и хрому — до 2 раз.
Для детей г. Губахи характерно накопление метилового спирта, а для детей г. Перми — формальдегида, для г. Чусового — тяжелых металлов, приоритетных по антропогенной нагрузке для данных территорий.
Важную роль в выяснении механизмов воздействия неблагоприятных факторов среды обитания на организм человека играет сопоставление результатов вероятностной оценки риска здоровью с данными клинико-лабораторных и химико-аналитических исследований, а также установление причинно-следственных связей в системе «уровень токсиканта в биосреде — клинико-лабораторные показатели изменения состояния здоровья», что является доказательной базой негативного антропогенного воздействия.
На примере г. Чусового при проведении биомониторинга детского населения доказаны статистически достоверные взаимосвязи и выполнено математическое моделирование зависимостей изменения клинико-лабо-раторных показателей «маркер ответа» от концентрации токсиканта в крови «маркер экспозиции».
Так, для содержания марганца в крови показателем риска неблагоприятного эффекта при воздействии явилось снижение содержания лимфоцитов. Содержание марганца в крови, соответствующее приемлемому уровню риска для здоровья, по содержанию лимфоцитов в крови составило 0,0122 мг/дм3 (рис. 1).
В ходе клинического наблюдения детям с повышенным содержанием контаминантов обследуемых территорий Пермского края проведены комплексные клинико-диагностические, химико-аналитические исследо-
Рис. 1. Модель зависимости«концентрация марганца в крови — показатель риска снижения содержания лимфоцитов» (параметры модели: k = 10,11; а=23; Ь=-54,18)
вания и лечебно-профилактические мероприятия, которые позволили установить полный клинический диагноз, разработать наиболее рациональную схему индивидуальной терапии и оценить эффективность эли-минационной терапии до и после лечебно-профилактических мероприятий.
В таблице 2 показана положительная динамика выведения токсикантов из крови обследованных детей. По завершении курса терапии концентрация изучаемых соединений в крови пациентов снизилась до 2 раз. По отдельным компонентам (марганец) концентрации отмечены ниже фоновых региональных уровней.
Так, анализ содержания органических соединений в крови детей г. Краснокамска до лечения выявил высокую концентрацию бензола (0,004 мг/дм3) при фоновом значении 0. После лечения отмечено его снижение. Эффективность лечения составила 95%. Высокая эффективность лечения достигнута по бензолу и формальдегиду на всех изучаемых территориях, которая изменялась от 60 до 95%. Хроматограммы образца крови детей групп обследования до и после курса эли-минационной терапии представлены на рисунке 2. 122
Рис. 2. Хроматограмма крови пациента: а — до лечения: бензол (С=0,012 мкг/см3), толуол (С=0,003 мкг/см3), этилбензол (С = 0,008 мкг/см3), п-ксилол (С = 0,01 мкг/см3);
б — после лечения: бензола, толуола, этилбензола и п-ксилола не обнаружено
По завершении курса лечения эффект терапии выразился в прекращении элиминации бензола у детей гг. Пермь, Березники (90—99%) и формальдегида у детей г. Красно-камска (98%). Продолжающееся выведение с мочой метанола у отдельных детей гг. Пермь и Губаха свидетельствует о незаконченности процесса элиминации к моменту окончания курса лечения. Для детей с повышенным остаточным уровнем метанола рекомендовано более продолжительное амбулаторное лечебно-профилактическое сопровождение.
Комплексное использование элиминаци-онной терапии позволило снизить токси-кантную нагрузку в крови и моче до 1—4 раз относительно допустимых уровней.
Таким образом, новая диагностическая система контроля уровня техногенной контаминации биосред, основанная на элементах доказательной медицины, позволяет проводить исследования по оценке риска нега-
Таблица 2
Оценка эффективности элиминации контаминантов (содержание химических соединений в крови детей Пермского края)
Компонент Концентрация, мг/дм3 Эффективность лечения, %
До лечения (М±m) После лечения (М±m) Фоновый региональный уровень (М±m)
Пермь
Бензол 0,0014±0,0004 0,00018±0,00005 0 87,1
Метанол 1,16±0,18 0,80±0,065 0,37±0,117 68,9
Марганец 0,029±0,0015 0,028±0,003 0,0198±0,0076 3,5
Формальдегид 0,061±0,01 0,043±0,001 0,005±0,0028 70,5
Березники
Бензол 0,00082±0,00032 0,0006±0,0001 0 73,3
Метанол 0,795±0,028 0,065±0,0043 0,37±0,117 8,2
Марганец 0,026±0,003 0,01±0,0011 0,0198±0,0076 38,5
Формальдегид 0,037±0,0017 0,021±0,001 0,005±0,0028 56,7
Краснокамск
Бензол 0,0039±0,0003 0,00024±0,00005 0 94,8
Метанол 1,485±0,67 0,710±0,036 0,37±0,117 47,8
Марганец 0,025±0,003 0,013±0,0011 0,0198±0,0076 52,0
Формальдегид 0,019±0,0037 0,013±0,0072 0,005±0,0028 68,4
Губаха
Бензол 0,0014±0,0002 0,001±0,0002 0 71,4
Метанол 2,096±0,419 1,741±0,317 0,37±0,117 69,3
Марганец 0,025±0,0046 0,014±0,0012 0,0198±0,0076 56,0
Формальдегид 0,047±0,002 0,029±0,0032 0,005±0,0028 61,7
тивного воздействия химических факторов окружающей среды здоровью населения, оценить эффективность комплексов элими-национных технологий, направленных на выведение контаминантов из организма и улучшение состояния здоровья.
бИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Онищенко Г. Г. Оценка риска влияния факторов окружающей среды на здоровье в системе социально-гигиениче-
ского мониторинга/Г Г. Онищенко//Гигиена и санитария.— 2002.— № 6.— С. 3—4.
2. Определение вредных веществ в биологических средах: сб. метод. указ. МУК 4.1.763-4.1.779—99.— М.: Минздрав России, 2000.— 151 с.
3. Определение вредных веществ в биологических средах: сб. метод. указ. МУК 4.1.2102-4.1.2116—06.— М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека.
методы диагностики и технологии
Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2008.— 183 с.
4. Потапов А. И. Социально-гигиенический мониторинг: практика применения и научное обеспечение. Ч. 1/А И. Потапов, Г. Г. Ястребов.— М., 2000.— С. 21—27.
5. Проблемы обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения. Ч. 1: Научно-методические аспекты анализа санитарно-эпидемиологической ситуации/Г Г. Онищенко, Г. И. Куценко, Е. Н. Беляев, Н. В. Зайцева, П. З. Шур.— М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2000.— 251 с.
6. Разработка и совершенствование методических приемов контроля химической нагрузки на организм в рамках медико-биологического мониторинга/Т. С. Уланова, Т. В. Нурисламова, Т. Д. Карнажицкая, Е. В. Стенно, Г. А. Вейхман, А. В. Кисли-цина//Материалы научно-практической конференции с международным участием «Гигиенические и медико-профилактические технологии управления рисками здоровью населения в промышленно развитых регионах» (г. Пермь, 6—8 октября 2010 г.).— Пермь, 2010.— С. 482—488.
7. Уланова Т. С. Система химико-аналитической поддержки санитарно-гигиенических исследований (медико-биологические ас-пекты)/Т. С. Уланова//Материалы научно-практической конференции с международным участием «Гигиенические и медико-профилактические технологии
управления рисками здоровью населения в промышленно развитых регионах» (г. Пермь, 6—8 октября 2010 г.).— Пермь, 2010.- С. 62—67.
N. V. Zaitseva, T. S. Ulanova, T. V. Nurislamova, T. D. Karnazhitskaya, G. A. Veikhman, E. V. Stenno
SYSTEM OF CHEMOANALYTICAL CONTROL IN MEDICOBIOLOGICAL INVESTIGATIONS (at the example of Perm Krai)
New system of chemoanalytical control of toxic compounds in the human biological media was developed. It is a documentary basis permitting to carry out investigations estimating the risk of negative effect of environmental chemical factors on human health.
Keywords: toxic compounds, medico-biological investigations, risk assessment, elimination technologies.
Контактная информация: Зайцева Нина Владимировна, доктор мед. наук, профессор, директор Федерального научного центра медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 614045, г. Пермь, ул. Орджоникидзе, 82, тел. 8 (342) 233-11-25
Материал поступил в редакцию 21.01.2011
