Автореферат и диссертация по медицине (14.00.07) на тему:Гигиеническая оценка процессов транслокации металлов и их соединений биологические среды человека из объектов окружающей среды в биологические среды человека

На правах рукописи

003170340

ФРОЛОВА Елена Геннадьевна

ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОЦЕССОВ ТРАНСЛОКАЦИИ МЕТАЛЛОВ И ИХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В БИОЛОГИЧЕСКИЕ СРЕДЫ ЧЕЛОВЕКА

14.00.07 - Гигиена

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

2 9 и А Й 2003

Оренбург-2008

003170340

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшег профессионального образования «Оренбургская государственная медицинска академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

Научный руководитель

доктор медицинских наук

Дунаев Василий Никандрович

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор доктор медицинских наук, профессор

Березин Игорь Иванович Перепелкин Сергей Витальевич

Ведущая организация. ГУ НИИ экологии человека и гигиены

окружающей среды им. А.Н. Сысина

Защита диссертации состоится «_ » июня 2008 года в _ часов н

заседании диссертационного Совета Д 208 066 01. при ГОУ ВПО «Оренбургска государственная медицинская академия Федерального агентства п здравоохранению и социальному развитию» по адресу: 460000, г. Оренбург, ул. Советская, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Оренбургска государственная медицинская академия Федерального агентства п здравоохранению и социальному развитию»

Автореферат разослан «_» мая 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук, профессор

Соловых Галина Николаевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Условия жизни населения в крупных ромышленных городах являются определяющим фактором в формировании опуляционного здоровья Урбанизированные территории характеризуются аличием комплекса вредных факторов, структура и уровень которых подвержены начительным изменениям, зависящим как от производственных процессов, так и от риродных условий. Среди всех факторов городской среды приоритетное значение в азвитии многих патологических процессов в организме человека имеет группа еталлов и их соединений Гигиенически значимым является как избыток и ефицит, так и дисбаланс металлов в природных объектах и в организме человека, де металлы в виде различных соединений участвуют во многих жизненноважных роцессах (Авцын А П, 1995, Рахманин Ю А , 2000)

Многие территории Российской Федерации характеризуются дефицитом тех ли иных биогенных элементов Вместе с тем развитие и функционирование ольшинства отраслей промышленности, особенно металлургической, химической, орнодобывающей и т п, применение разного рода агрохимических ехнологических процессов в сельском хозяйстве приводят к постепенному зменению геохимического статуса региона, характеризующегося как обеднением, ак и загрязнением природных сред различными химическими элементами, что едет к формированию техногенных биогеохимических провинций (Боев В.М, 1998, 002)

В условиях урбанизированных территорий происходит усиление процессов заимодействия человеческой популяции с продуктами своего труда, в т ч казывающими неблагоприятное влияние на окружающую среду и организм еловека Современные условия жизни населения характеризуются накоплением елого ряда химических субстратов неорганической природы в объектах кружающей среды (воде, воздухе, почве, пищевых продуктах) и опосредованно в амом организме человека (Авцын АП, 1991, Боев ВМ, Быстрых ВВ, 2002) еталлы и их соединения, как эубиотики, так и ксенобиотики, переходя тонкую рань нормального взаимодействия с биологическими структурами организма, мешиваются в основные жизнеобеспечивающие процессы на органном, клеточном субклеточном уровнях (Скальный А В , 1996, 2000)

Несмотря на большое количество исследований, остается невыясненным елый ряд вопросов, касающихся процессов транслокации металлов и их оединений в природе и человеческом организме, накопления металлов в иологических тканях, их взаимодействия друг с другом, участия металлов и их омплексов в развитии патологии Не отработаны многие методические вопросы онозологической диагностики изменений в организме человека, способных повлечь а собой развитие патологических процессов, не разработаны гигиенические ормативы содержания химических элементов в биосредах человека, что не озволяет проводить корректную оценку риска здоровью Не отработаны етодические подходы к организации социально-гигиенического мониторинга нутренней среды человека, содержания металлов в биологических средах человека, фоводимые научные ис-

следования носят фрагментарный характер. Выявление особенносте! урбанизированной среды в формировании антропогенной нагрузки служит осново! для разработки региональных гигиенических нормативов и обеспечит приняти рациональных и эффективных природоохранных и гигиенических мероприятии Необходимость данных исследований определена постановлением Правительств РФ от 1 06 2000 г. № 426 и Региональной целевой программой «Неотложные мерь по обеспечению санитарно-эпидемиологического благополучия, профилактим инфекционных и неинфекционных заболеваний на 2005 - 2010 г.г.» Перечисленный круг нерешенных вопросов определил актуальность и состави цель и задачи настоящей работы

Цель исследования: Выявление закономерностей в процессах транслокацш металлов и их соединений в природных и биологических средах, оценка риске здоровью населения.

Задачи исследования: 1. Провести комплексную гигиеническую оценку содержания металлов и и соединений в объектах окружающей среды урбанизированных территорий 2 Провести гигиеническую оценку содержания металлов в биологических сред городских жителей

3. Установить связь рассматриваемых факторов городской среды с показателям} здоровья населения.

4. Оценить риск здоровью населения города при разных уровнях антропогенно! нагрузки за счет металлов и их соединений.

Научная новизна исследования. Впервые на примере селитебны территорий города проведена комплексная оценка содержания металлов в объект окружающей среды урбанизированной территории с учетом пространственной временной динамики Рассчитаны суммарные дозы металлов, определен вклад все изучаемых сред в структуру дозы по каждому металлу.

Определены основные пути транслокации металлов в окружающей среде установлена корреляционная связь в содержании металлов между водой водоемов питьевой водой, воздушной средой, почвой, снеговым покровом Получень достоверные различия в содержании металлов в биологических средах взрослог населения на территориях с разной антропогенной нагрузкой. Установлен достоверная зависимость содержания меди, никеля, цинка, марганца, железа биологических средах от их содержания в объектах окружающей среды Установлены приоритетные поллютанты и зоны риска с высокими уровням антропогенной нагрузки.

Расчетами определены уровни неканцерогенного риска здоровью формируемого металлами в разрезе административных территорий городя характеризующихся различной антропогенной нагрузкой. Определена структур риска по факторам и нозологическим формам. Предложена математическая модел определения ориентировочных уровней металлов в биологических средах в качеств маркеров формирования территорий повышенного риска.

Практическая значимость. Предложенные мероприятия по внедрению лементов мониторинга металлов в биологических средах в социально-игиенический мониторинг позволят проводить интегральную оценку риска доровью населения, формируемого металлами и их соединениями Установление и недрение ориентировочных уровней металлов в биологических средах, их спользование в гигиенической диагностике позволит определять территории овышенного риска по результатам биомониторинга

Определены приоритетные металлы в объектах внешней среды обитания и нутренней среды человека, определяющие риск здоровью населения становленные корреляционные связи позволили определить приоритетные среды и еханизмы транслокации металлов, как в объектах внешней среды, так и их переход организм человека

С учетом приоритетных факторов риска для здоровья разработаны игиенически обоснованные мероприятия по охране окружающей среды и здоровья аселения

Реализация результатов исследования. По результатам исследований роведены совещания-семинары со специалистами администрации г Оренбурга, правления здравоохранения, санитарно-эпидемиологической службы ренбургской области, с представителями служб мониторинга за состоянием кружающей среды.

Материалы исследований включены в ежегодные доклады «О санитарно-пидемиологической обстановке в Оренбургской области» (Оренбург, 2005-2007 .г.), Результаты исследований использовались Управлением Федеральной службы оспотребнадзора по Оренбургской области при формировании Государственного оклада «О санитарно-эпидемиологической обстановке и состоянии здоровья аселения Оренбургской области в 2007 г» (акт внедрения от 20 03.2008 г.). етодические разработки использовались ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в ренбургской области» (акт внедрения от 11 02 2008 г)

Материалы диссертации используются в учебном процессе в Оренбургской осударственной медицинской академии (акт внедрения от 10 04 2008 г), включены программу курсов усовершенствования санитарных врачей, врачей-лаборантов в ренбургской области

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и бсуждены на. IX Всероссийском Конгрессе «Экология и здоровье человека» Самара, 2004), Пленумах Научного совета по экологии человека и гигиене кружающей среды РАМН Минздрава и соцразвития РФ «Современные проблемы едицины окружающей среды» (Москва, 2004, 2005, 2006, 2007), всероссийской аучно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Окружающая реда и здоровье» (Суздаль, 2005), научно-практической конференции Обеспечение санитарно-эпидемиологической безопасности населения в радостроительных решениях, проблемы, достижения, перспективы» (Москва, 006), научно-практической конференции «Актуальные проблемы и перспективы азвития медико-профилактического дела в Российской Федерации (Казань, 2006), еждуна-

родной научно-практической конференции «Здоровье и безопасное™ жизнедеятельности молодежи: проблемы и пути решения» (Уфа, 2006); Н-о международной научно-практической конференции «Биоэлементы» (Оренбург 2006)

Основные положения, выносимые на защиту:

1 Система взаимодействия и транслокации металлов в объектах внешне среды и их переход в организм человека

2. Зависимость формирования риска популяционному здоровью о концентрации металлов во внешней и внутренней среде.

3 Обоснование применения ориентировочных уровней металлов I биологических средах в качестве оценочного показателя формирования территори повышенного риска.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзор* литературы, главы, посвященной выбору и описанию материалов и методе исследований, трех глав собственных исследований, заключения, выводов практических рекомендаций, списка используемой литературы и приложений. Текс диссертации изложен на 170 машинописных страницах, иллюстрирован 1 таблицами и 86 рисунками. Указатель литературы содержит 346 источников, из ни 252 отечественных и 94 иностранных авторов.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, из ни 2 статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях рекомендованных ВАК

Связь работы с научными программами. Диссертационная работ выполнена в ГОУ ВПО «Оренбургская государственная медицинская академи Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» согласн плану НИР по комплексной программе (№ государственной регистраци 01.2 00316.164).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования. Для решения поставленных зада была проведена комплексная оценка и анализ лабораторных данных испытательног лабораторного центра ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Оренбургско области» В качестве объекта исследования был выбран крупный промышленны город Оренбург с населением 517,3 тыс.жителей, анализ проводился в разрезе административных районов города. Зоны наблюдения выбраны в соответствии «Методическими указаниями по вопросам сбора, обработки и порядк представления данных об изменениях состояния здоровья населения, связанных загрязнением окружающей среды» №3861-85. Комплексный анализ среды обитани урбанизированных территорий проводился с учетом содержания металлов (медь цинк, железо, свинец, кадмий, никель, марганец) в атмосферном воздухе, почве снеговом покрове, воде питьевой, воде водоемов, пищевых продуктах.

Отбор проб и анализ содержания вредных веществ в атмосферном воздух проводился в соответствии с ГОСТ 17.2 3.01-86 и РД 52 04.186-89, использовались

6

анные ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Оренбургской области» Данные аршрутных наблюдений включали в себя результаты исследований в 4-х министративных районах г Оренбурга Всего в данной работе проанализированы езультаты более чем 3,5 тысяч исследований воздушной среды В качестве игиенических нормативов использованы ПДК по ГН 2 1 6 1338-03 «Предельно-опустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе аселенных мест»

Проведен анализ содержания металлов в аккумулирующих средах (снеговом окрове и почве) Отбор проб почвы на территории г Оренбурга проводился в оответствии с ГОСТ 17 4 4.02-84. Всего проанализировано 160 проб почвы за 2001006 годы. Оценка степени загрязнения почвы проведена по содержанию ислоторастворимых (медь, цинк, никель, кадмий, свинец, марганец) и подвижных орм (медь, цинк, никель) металлов Проанализировано содержание меди, цинка, винца, кадмия, марганца, никеля в снеговом покрове, всего отобрано 66 проб, роведено 396 исследований. Анализ проводился в соответствии с «Методическими казаниями по оценке степени загрязнения атмосферного воздуха населенных унктов металлами по их содержанию в снежном покрове и почве» № 5174-90.

Оценка качества воды водоемов - рек Урал и Сакмара проводилась по езультатам исследований за период с 1990 г по 2005 г Отбор проб воды роводился в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51592-2000 Качество воды ценивалось на соответствие требованиям ГН 2.1.5 1315-03 Предельно-допустимые онцентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-итьевого и культурно-бытового водопользования Проанализировано 580 проб оды (более 4100 исследований) из 7 контрольных створов в черте г Оренбурга ценка качества питьевой воды проведена по результатам исследования воды всех сновных водозаборов города, из водопроводной сети 4-х районов города, тобранных в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51593-2000 за период с 1991 по 005 гг. Качество питьевой воды оценивалось по металлам, на соответствие ебованиям СанПиН 2.1 4 1074-01 «Питьевая вода Гигиенические требования к ачеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения Контроль ачества». Проанализировано 234 пробы воды (более 1600 исследований)

Анализ безопасности пищевых продуктов и продовольственного сырья роводился по результатам ретроспективной оценки с 1998 г. по 2003 г и роведенных исследований за период с 2004 г. по 2006 г Всего проанализировано 540 проб по 6 показателям. Оценка проведена в соответствии с требованиями анитарно-эпидемиологических правил и нормативов СанПиН 2 3 2 1078-01 Гигиенические требования к безопасности и пищевой ценности пищевых родуктов».

Определение содержания металлов в биологических средах проводилось с спользованием атомно-абсорбционного спектрофотометра «Сатурн-ЗП». Забор рови и волос проводился в ЛПУ города у здоровых взрослых людей при роведении профилактических медицинских осмотров в возрасте от 20 до 30 лет, не урящих, не связанных с вредными производственными факторами (офисные виды

работ), всего участвовал 121 доброволец (не менее 25 человек на изучаемый район)

На основании полученных результатов проведен расчет суммарной дозово! нагрузки по металлам, определены территории повышенного риска с учето комплексной антропогенной нагрузки. Оценка риска проводилась п неканцерогенным эффектам с учетом Руководства Р 2.1 10 1920-04 (Москва, 2004) При оценке риска здоровью использовались отечественные нормативы параметре! среды (ПДК, ДУ), а также референтные дозы (RfD) и концентрации (RfC выбранных для анализа металлов. Для установления величины поступлени химических веществ в организм человека в разные периоды жизни использовань нормативные показатели в соответствие с Методическими рекомендациями «Оценк дозовых рисков и допустимых лимитирующих концентраций ксенобиотиков г окружающей среде» (М.- ГКСЭН РФ, 1995)

Статистическая обработка результатов проводилась с использование корреляционного анализа методом Пирсона, определялись средние арифметически величины (М), средняя ошибка (т) и среднеквадратическое отклонение (о). Дл выявления статистически значимых различий в сравниваемых группах бьии использованы параметрический метод и непараметрический ранговый метод Полученные данные считали достоверными при значениях р<0,05. Все расчет осуществлялись с использованием персональных IBM-совместимых компьютеров программных средах Excel, Access.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

На первом этапе исследований была проведена оценка содержания металло в объектах окружающей среды (воде водоемов, воде питьевой, атмосферно воздухе, почве, снеговом покрове, пищевых продуктах). Анализ суммарной нагрузю загрязняющих веществ в воде водоемов по результатам исследований в 7-м контрольных створах выявил больший ее уровень в реке Урал по сравнению с реко Сакмара. Проведена оценка пространственной динамики уровней загрязнени металлами воды водоемов в городской черте Содержание железа в воде рек Сакмара значительно ниже, чем в Урале, что определило низкий уровень данны показателей в Урале после слияния обеих рек, в тоже время очевидно нарастани концентраций железа в воде реки Урал в черте города. Исходное содержание мед (до города) в воде реки Сакмара существенно меньше, чем в Урале. Вместе с те если изменение концентраций меди в Урале незначительно, то в Сакмар происходит увеличение показателя в городской черте почти в 1,5 раза, что указывав на наличие источников сброса стоков, загрязненных соединениями меди в город Концентрации цинка в воде рек увеличивается в городской черте как в Сакмаре, та и в Урале и снижается до минимальных уровней после слияния рек за городско территорией. Содержание никеля в воде Урала изменяется незначительно находится на низком уровне В Сакмаре концентрации никеля значительн увеличиваются по течению реки в черте города Содержание марганца в воде рек Сакмара - ниже предела обнаружения применяемой методики, в Урале отмечаете увеличение его содержания в черте города и снижение после слияния рек.

8

Анализ уровней различных параметров качества воды рек Урал и Сакмара оказал значительные колебания в содержании поллютантов за последние 15 лет По одержанию железа в воде водоемов отмечается стабилизация показателя в юследние годы. Анализ содержания других металлов и их соединений в воде одоемов выявил незначительное увеличение концентраций меди, цинка, никеля за оследние годы, по содержанию марганца отмечается снижение концентраций, как в оде Урала, так и Сакмары.

Для целей обеспечения города и пригородных поселков питьевой водой в г ренбурге эксплуатируется 26 водозаборных сооружений, из них наиболее рупными являются Ивановский, Ново-Сакмарский, Южно-Уральский, Открытый ральский, Старо-Сакмарский (в настоящее время не эксплуатируется) водозаборы словия расположения водозаборов определяют качество воды Водоносным оризонтом для данных водозаборов являются четвертичные отложения долин реки рал и ее притока Сакмары без достаточно надежной почвенной защиты, идравлически водозаборы связаны с реками Проведенными исследованиями становлена зависимость уровня многих показателей питьевой воды подрусловых одозаборов от качества воды водоемов (медь - г = 0,43, р<0,01, цинк - г = 0,31, <0,05; никель - г = 0,99, р<0,05; марганец - г = 0,99, р<0,01,железо - г = 0,95, <0,01).

Средние концентрации марганца в питьевой воде снизилось за 15 лет с 2,5 ДК (ПДК=0,1 мг/л) до менее 0,5 ПДК Наибольшая средняя концентрация арганца зарегистрирована в воде Лучевого водозабора (3,4 ПДК), Южно-ральского (1,1 ПДК), пос. Самородово (0,7 ПДК) Максимальные концентрации арганца регистрировались в воде Южно-Уральского водозабора (2,28 мг/л), пос амородово (1,24 мг/л), Лучевого водозабора (1,15 мг/л), Ивановского водозабора 0,74 мг/л). Среднее содержание свинца в питьевой воде Оренбурга находится на ровне предела обнаружения применяемых методик, максимальные концентрации ,4 - 0,6 ПДК зарегистрированы в воде водозаборов- Старо-Сакмарский, виагородка, ПО «Стрела», Краснохолма, при ПДК = 0,03 мг/л. В многолетней инамике отмечается существенное снижение содержания железа в питьевой воде ревышение ПДК железа (0,3 мг/л) зарегистрировано в воде Старо-Сакмарского, жно-Уральского водозаборов, в пос Самородово Обнаруженные концентрации еди и цинка в питьевой воде водозаборов значительно ниже ПДК, при инамическом наблюдении установлено увеличение содержания данных элементов воде Наибольшие концентрации относительно других водозаборов отмечаются по еди в Ивановском водозаборе и в Чистых Прудах, по цинку в Открытом Уральском одозаборе, в Ростошах и Ново-Сакмарском водозаборе

Гигиеническая оценка водного фактора является приоритетной и значимой ля установления влияния факторов среды на здоровье населения Исследованиями становлены зоны с высокой антропогенной нагрузкой водного фактора, которые ожно рассматривать в качестве зон риска Разнородность антропогенной нагрузки, ак во временном аспекте, так и по перечню приоритетных показателей предъявляет овышенные требования к организации мониторинга качества воды

Среднемноголетние уровни загрязнения питьевой воды металлами разрезе административных районов Оренбурга представлены в табл. 1

Таблица 1

Уровни загрязнения питьевой воды металлами в разрезе административных районов

Уровни загрязнения металлами (мг/л)

Административные о ет я а X иЭ л Ч И >я я 2 >1 о н

районы ш Ч <0 К 2 & 5 и У я я Я Я я 3 к о 2 м

Дзержинский р-н 0,1 0 0,003 0,006 0,02 0 0,40

Ленинский р-н 0,1818 0,1092 0,0292 0,0064 0,0303 0 1,81

Центральный р-н 0,2042 0,1865 0,0471 0,006 0,0426 0 2,67

Промышленный р-н 0,0629 0 0,0064 0,008 0,0237 0,0001 0,94

При оценке атмосферных выбросов установлено, что на тверды выбрасываемые в атмосферу вещества приходится 5,4 % Значительную част твердых загрязняющих веществ составляют различные виды пыли (81,2 %) оставшуюся часть формируют металлы и их соединения (марганец, свинец, хром никель, цинк, медь и др). При исследовании содержания металлов в воздушно» среде не установлено превышение ПДК по цинку (наибольшие концентрацш отмечены в Промышленном районе) и по марганцу, максимальные содержани которого (0,9 ПДК) зарегистрированы в Ленинском и Промышленном районах Содержание меди было максимальным в Ленинском районе (5 ПДК), только в 2-точках наблюдения превышение ПДК не установлено (зауральная часть Ленинског района и Промышленный район), в других точках содержание меди было на уровн 1,5-2 ПДК Содержание никеля превышало ПДК в 2-х зонах наблюдения (зауральн часть Ленинского района и Дзержинский район) в других точках отмечалис концентрации на уровне ниже ПДК.

Анализ внутригодовой динамики содержания различных загрязняющи веществ в атмосферном воздухе выявил высокую вариабельность показателя позволил установить не только зоны, но и время повышенного риска за сче аэрогенного фактора. Содержание меди в воздухе подвержено значительны колебаниям, максимум зарегистрирован в июле. Содержание цинка в атмосферно воздухе было значительно ниже ПДК в течение наблюдаемого года Максиму концентрации цинка отмечен в мае и июне. По содержанию никеля в воздух превышение ПДК зарегистрировано в период с ноября по январь, максимум -ноябре (4,6 ПДК). Превышение ПДК марганца установлено в августе и сентябре, зимние месяцы марганец содержится в воздухе на уровне 0,1-0,2 ПДК, с марта п июль - 0,4-0,5 ПДК. Сравнительный анализ средних концентраций определяемы веществ за летний и зимний периоды позволил установить приоритет летнег периода по меди, цинку, марганцу, зимнего периода - по никелю (рис. 1)

3,00 1-

2,00 -1,00 - —-—-

0,00 -I---1---1-1 1

медь цинк никель

■-1 Лето Зима

марганец вещества

Рисунок 1. Соотношение средних концентраций определяемых веществ за летний и зимний период (за единицу принят зимний период)

Средние концентрации металлов в воздушной среде административных айонов приведены в табл 2

Таблица 2

Металлы Административные районы

Ленинский Центральный Дзержинский Промышленный

медь 0,0025 0,0018 0,0016 0,0011

цинк 0,0008 0,00084 0,00074 0,00135

никель 0,0009 0,00047 0,00068 0,00041

марганец 0,0005 0,00057 0,00055 0,00078

Примечание Содержание свинца, ртути, кадмия, железа в атмосферном оздухе за наблюдаемый период времени (2001-2006 г г) не установлено

Для дополнительной гигиенической оценки аэрогенной нагрузки роанализировано содержание металлов в почве По содержанию меди первые анговые места занимают придорожная территория и СЗЗ предприятий Жилая ерритория по уровням загрязнения приближается к фоновым Первое и второе есто по содержанию цинка, также как и по меди, занимают придорожные и ромышленные территории Содержание цинка в жилой зоне почти в 4 раза меньше, ем в почве придорожных территорий Первые три места по уровню загрязнения икелем занимают зоны производственного использования, загрязнение почв ельскохозяйственного использования и жилых территорий находится примерно на дном уровне Придорожные территории характеризуются наибольшими уровнями агрязнения по всем рассматриваемым металлам, что подтверждает приоритет втомобильного транспорта среди всех источников загрязнения окружающей среды а урбанизированных территориях По всем точкам наблюдения максимальная онцентрация подвижных форм меди составила 34,4 мг/кг, цинка - 147 мг/кг, никеля 9,1 мг/кг. Территориями повышенного риска необходимо признать жилые ерритории, непосредственно прилегающие к автомагистралям с высокой интен-

11

сивностью движения и промышленным зонам Результаты исследован» ( представлены в табл 3

Таблица 3

Районы Содержание металлов (мг/кг)

Медь Цинк Никель

Дзержинский район 1,943 25,288 3,338

Ленинский район 1,071 25,943 3,200

Промышленный район 2,38 25,48 4,025

Центральный район 4,183 32,083 3,511

Определение загрязняющих веществ в снеге позволяет дать адекватну! сравнительную оценку различных зон наблюдения в зимний период Поступательное увеличение концентраций металлов выявлено по меди в 3-х район (Центральный, Дзержинский, Ленинский); по цинку - в 4-х точках (Центральный Промышленный, Ленинский). Содержание марганца за три зимних месяц увеличилось более чем в 3 раза (р<0,05) в пробах снега отобранных Промышленном районе, рост концентраций никеля в снеге зарегистрирован Ленинском районе, концентрации составили в январе - 0,002 мг/л, в марте - 0,003 мг/л Данный рост концентраций указывает на постоянный характер загрязнени снегового покрова в течение зимних месяцев Содержание свинца и кадмия в проб снега не установлено По результатам отбора проб снега в марте (в конце период снегостояния) была проведена сравнительная оценка уровней загрязнени определяемыми поллютантами зон наблюдения. Наибольшие концентрации мед1 зарегистрированы в Центральном районе. Приоритетным по содержанию цинк являются Промышленный и Ленинский районы. По содержанию марганца Дзержинский район. Содержание никеля значительно выше в Центральном районе Сравнительный анализ за 2 года наблюдения показал снижение концентраций мед (на 19,4 %), цинка (на 16,3 %) и увеличение концентраций марганца (в 5,8 раза) никеля (на 40,5 %) В целом результаты проведенных исследований показываю значительную неравномерность распределения загрязнений по территори Оренбурга Анализ результатов исследований аккумулирующих сред подтверждав высокую гигиеническую значимость атмосферного воздуха урбанизированны территорий как фактора повышенного риска для здоровья населения

Существенным фактором риска для здоровья является контаминаци продовольственного сырья и пищевых продуктов поллютантами. Удельный вес про с превышение ДУ токсических веществ составил в среднем за изучаемый перио 0,25 %, максимальный уровень показателя отечен в 1996 г. - 0,57 %, минимальный в 1998 и 2000 г.г. - 0,08 %. Тяжелые металлы в повышенных концентрациях, в тч выше ДУ наиболее часто обнаруживаются в дикорастущих растениях птицеводческой продукции и жировых растительных продуктах, ртуть - в рыбе (0,2 %), свинец - в детском питании (0,62 %), кадмий - в дикорастущих пищевы продуктах (1,36 %) Анализ содержания кадмия в продуктах питания показал наи-

ольшие средние концентрации металла в группе малоупотребляемых продуктов, аких как зародыши семян зерновых, зернобобовых и других культур, хлопья и рот из них, отруби, а также в рыбе. Первые ранговые места среди продуктов итания по содержанию ртути занимает зародыши семян, рыба и нерыбные родукты промысла, содержание свинца повторяет выявленную тенденцию [аксимальное содержание меди выявлено в плодовоовощной продукции, первое есто по среднему содержанию занимает группа «других продуктов» 1риоритетными являются мясные, молочные и другие продукты

Таблица 4

Пищевые продукты Металл ДУ (мг/кг) Содержание металлов в пищевых продуктах (мг/кг)

19982000* 20012003* 2004-2006

Хлебопродукты медь 10 1,14 1,17 1,18

цинк 50 5,63 7,86 8,1

свинец 0,3 0,07 0,14 0,13

кадмий 0,05 0 0,0013 0,0012

Молочные продукты медь 1 0,077 0,28 0,31

цинк 5 3,2 4,9 4,8

свинец 0,1 0,048 0,056 0,0055

кадмий 0,03 0 0,0011 0,0012

Мясные продукты медь 5 0,82 0,96 1,02

цинк 70 19,1 22,4 25,4

свинец 0,5 0,12 0,17 0,16

кадмий 0,05 0 0,0017 0,0015

Рыбные продукты медь 10 1,01 1,13 1,21

цинк 40 8,92 10,9 12,2

свинец 1 0,27 0,26 0,26

кадмий 0,2 0 0,011 0,009

*-данные Дунаева В Н (2005)

Приоритетными по содержанию металлов являются зародыши семян ерновых, зернобобовых и других культур, хлопья и шрот из них, а также отруби, но ольшее значение имеют мясные, рыбные и мукомольно-крупяные продукты одобные различия в ранговых рядах подтверждают значимость учета мест добычи, ыращивания и производства основных продуктов питания для установления ерриторий повышенного риска с большим уровнем антропогенной нагрузки, инамические наблюдения за содержанием металлов в основных продуктах питания -ыявили тенденцию к увеличению концентраций меди, цинка, свинца, кадмия в юбных, мясных, молочных и рыбных продуктах. Исключение составил свинец в ыбных продуктах, где отмечено снижение концентрации (табл 4). Содержание металлов в среднем по всем пробам и максимальное содержание не превышало становленные допустимые уровни и составило в среднем по кадмию 0,04 ДУ, по

13

ртути - 0,31 ДУ, по свинцу - 0,24 ДУ, по цинку - 0,3 ДУ, по меди - 0,15 ДУ. Анали содержания металлов в продуктах питания в разрезе наблюдаемых районов н выявил достоверных различий (р>0,05)

Таблица 5

Суточные дозы металлов по административным районам Оренбурга (мг/кг)

Металлы Доза Районы наблюдения

Ленинский район Центральный район Дзержинский район Промышленный район

медь пероральная 0,0013 0,0021 0,0002 0,0003

ингаляционная 0,0008 0,0006 0,0005 0,0003

суммарная 0,0021 0,0026 0,0007 0,0007

цинк пероральная 0,0067 0,0073 0,0063 0,0064

ингаляционная 0,0003 0,0003 0,0002 0,0004

суммарная 0,007 0,0075 0,0065 0,0069

никель пероральная 0,0009 0,0009 0,0009 0,001

ингаляционная 0,0003 0,0001 0,0002 0,0001

суммарная 0,0012 0,001 0,0011 0,0011

марганец пероральная 0,0047 0,008 0 0

ингаляционная 0,0002 0,0002 0,0002 0,0002

суммарная 0,0049 0,0082 0,0002 0,0002

свинец пероральная 1,00Е-05 1.40Е-05 1,00Е-05 1.00Е-05

ингаляционная 0 0 0 0

суммарная 1.00Е-05 1.40Е-05 1,00Е-05 1.00Е-05

ртуть пероральная 1.00Е-06 1,20Е-06 1.00Е-06 1,ООЕ-О6

ингаляционная 0 0 0 0

суммарная 1,00Е-06 1,20Е-06 1,00Е-06 1,ООЕ-О6

кадмий пероральная 2,00Е-06 1,60Е-06 2,00Е-06 6,00Е-06

ингаляционная 0 0 0 0

суммарная 2,00Е-06 1.60Е-06 2,00Е-06 6,ООЕ-О6

железо пероральная 0,0079 0,00884 0,0044 0,0028

ингаляционная 0 0 0 0

суммарная 0,0079 0,00884 0,0044 0,0028

В результате проведенных исследований была рассчитана суммарная доз металлов, присутствующих во всех средах, с которыми взаимодействует человек, учетом ингаляционного и алиментарного путей поступления химических веществ Полученные данные указывают на приоритетность пищевых продуктов в

ачестве источника всех исследуемых металлов, однако необходим также учет оксикологических характеристик поступающих в организм человека веществ и их озможную трансформацию в организме человека при разных путях поступления

Расчет поглощенных суточных доз металлов проведен с учетом средних арактеристик человека (потребление питьевой воды - 3 л/сут, продуктов питания -о данным раздела 3.6, ингаляция воздуха - 22 куб м/сут, вес взрослого человека -О кг) Отдельно рассчитаны пероральные и ингаляционные дозы, сводные данные риведены в табл 5, 6 Удельный вес ингаляционной дозы меди по полученным анным составляет от 21,6 % в Центральном районе до 75,7 % в Дзержинском айоне; цинка - от 3,5 % в Центральном районе до 6,2 % в Промышленном районе, икеля - от 11,9 % в Промышленном районе до 23,5 % в Ленинском районе В ентральном районе зарегистрированы наибольшие дозы меди, цинка, марганца, елеза, в Ленинском районе - никеля, в Промышленном районе - кадмия, в равной ере в Центральном и Ленинском районе - дозы свинца и ртути.

Таблица 6

Формирование дозы металлов__

Средняя Средняя Суммарная доза % пероральной

Металлы пероральная ингаляционная дозы в

доза (мг/кг) доза (мг/кг) структуре

медь 0,000963 0,000548 0,00151 63,7

цинк 0,006665 0,000288 0,006953 95,8

никель 0,000918 0,000168 0,001085 84,5

марганец 0,003173 0,000193 0,003365 94,2

свинец 0,000011 Стат незначимо 0,000011 99,99

ртуть 1,05Е-06 Стат.незначимо 1,05Е-06 99,99

кадмий 2,9Е-06 Стат незначимо 2,9Е-06 99,99

железо 0,005985 Стат незначимо 0,005985 99,99

На следующем этапе исследований был проведен анализ полученных анных по содержанию металлов в биологических средах, таких как волосы и кровь сследования выявили достоверные различия между административными районами ренбурга (р<0,01). Данные о содержании металлов в волосах и крови человека риведены в табл. 7.

На следующем этапе исследований проведена оценка межсредового аспределения изучаемых металлов Идентификация микроэлементов в объектах реды обитания выявила разный уровень суммарной нагрузки и характер аспределения металлов в изучаемых средах урбанизированных территорий, что во ногом может определяться степенью межсредового перехода

Корреляционный анализ содержания металлов в исследуемых средах выявил остоверную средней силы и сильную прямую связь в содержании в разных средах еди (в 6-ти парах сравниваемых сред), цинка (в 6-ти парах) и никеля (в 3-х парах), в аре «вода водоема - вода питьевая» установлена сильная связь в содер-

жании марганца и железа, связь в содержании свинца и кадмия между изучаемым средами не установлена (табл 8).

Таблица

Металлы Районы наблюдения

Дзержинский Ленинский Промышленный Центральный

В волосах (мкг/г)

медь 23,45±1,1 4,3±0,62 7,486±0,98 34,6±2,3

цинк 85,6±6,2 99,1±6,6 27,16±1,56 58,68±4,2

свинец 20,1±1,52 1,8±0,3 7,55±0,81 9,5±1,1

кадмий 0,17±0,01 0,0485±0,01 0,0975±0,02 0,08±0,02

марганец 30,1±2,4 25,65±2,1 20,632±1,6 73,68±3,4

железо 38,9±2,3 10,05±1,2 25,88±2,1 66,18±7,1

никель 42,55±4,9 3,1 ±0,4 10,8±0,89 0,363±0,03

В крови (мкг/г)

медь 0,78±0,08 0,79±0,09 0,68±0,06 0,68±0,06

цинк 3,98±0,4 5,75±0,6 4,15±0,44 3,86±0,42

свинец 0 0 0 0,018±0,002

марганец 0,04±0,003 0,07±0,006 0,04±0,002 0,04±0,003

железо 343,4±16,2 394,7±21,1 250,4±14,5 317,5±16,1

никель 0,051±0,006 0,083±0,007 0,017±0,002 0,046±0,004

Таблица 8

Корреляционная связь содержания металлов в различных средах

Коэффициенты корреляции (г)

Системы «среда-среда» медь цинк никель марганец железо

Вода водоема - вода питьевая 0,43 0,31 0,99 1,0 0,95

Вода водоема - воздух - 0,84 - - -

Вода водоема - почва 0,21 0,32 0,90 - -

Вода водоема - снег 0,42 0,62 - - -

Вода питьевая - воздух 0,55 - - - -

Вода питьевая - почва 0,54 0,94 0,86 - -

Вода питьевая - снег 0,85 - - - -

Воздух - снег - 0,73 - - -

Почва - снег 0,90 - - - -

Примечание в таблице представлены результаты при р<0,05

Корреляционный анализ содержания металлов в биологических средах олосы, кровь) и объектах внешней среды выявил достоверную средней силы и ильную прямую связь в содержании ряда металлов (табл 9) Также установлена остоверная прямая корреляционная связь между содержанием металлов в зучаемых средах в следующих парах «медь-цинк», «медь-никель», «медь-арганец», «цинк-никель», «цинк-марганец», «никель-марганец» (табл 10) становленные закономерности доказывают процессы транслокации ряда металлов з внешней среды в биологические среды человека и их кумуляции в организме, тем амым указывают на возможность формирования риска здоровью на территориях с ысокой антропогенной нагрузкой.

Расчет уровня и анализ структуры риска здоровью населения, формируемого еталлами, в целом по Оренбургу показал, что суммарный неканцерогенный риск доровью населения составляет по разным административным районам от 22,4 до 0,1 (рис. 2), в структуре риска преобладает воздушная среда - 95,6 %, на долю ищевых продуктов приходится 3,7 %, питьевой воды - 0,7 %

Таблица 9

Коэффициенты корреляции (г) между содержанием металлов в сравниваемых _биологических средах и объектах внешней среды_

Среда Коэффициенты корреляции (г)

медь цинк никель марганец железо

Волосы - вода водоема - - - 0,80* 0,46*

Волосы - вода питьевая 0,77* - - 0,82* 0,32*

Волосы - воздух 0,86* - 0,14** - -

Волосы - почва 0,11** - - - -

Волосы - снег 0,42** - - - -

Кровь - вода водоема - - - 0,31* 0,35*

Кровь - вода питьевая - - - 0,27* 0,62*

Кровь - воздух - - 0,93* - -

Кровь - снег - 0,49** 0,44** - -

Волосы - кровь - 0,59* - - -

* - р<0,05, ** -р>0,05

В структуре металлов, формирующих риск здоровью, преобладает никель, а втором месте марганец (рис 3) Расчет риска по критическим органам и системам ыявил наибольший риск развития патологии органов дыхания, нервной и ммунной систем и кроветворных органов (рис. 4)

Таблица

Корреляционная зависимость между содержанием разных металлов во всех

Корреляционные пары Коэффициент корреляции

медь-цинк 0,95*

медь-никель 0,99*

медь-марганец 1,00*

медь-железо -0,15

цинк-никель 0,98*

цинк-марганец 0,99*

цинк-железо -0,09

никель-марганец 1,00*

никель-железо -0,17

марганец-железо -0,26

! - р<0,05

в

£ 25

Рисунок 2. Уровень неканцерогенного риска по административным районам

марганец 28,81%

кадмий 0,86%

1,07%

медь 5,16% ;винец 6,11%

Рисунок 3. Структура суммарного риска здоровью за счет металлов

Заболевания гормональной системы □ 054

Болезни кожи 0 02

Болезни пищеварительной системы | 0 16

Болезни мочеполовой сферы —1 089

Болезни органов репродукции —1111 1

Болезни нервной системы

Патология развития 1 —10 95 1

Иммунные болезни

Заболевания крови и кроветворных органов 1 1 9 77

1 1 139

Болезни органов дыхания

О 2 4 б 8 10 12 14 16

Рисунок 4 Риск развития патологии критических органов и систем

исунок 5. Соотношение содержания никеля и меди в крови (мкг/г) с уровнем риска здоровью, формируемым данным металлом при многосредовом воздействии.

На следующем этапе работы было проведено обоснование применени концентраций металлов в биосредах для оценки риска здоровью человека. Фак наличия зависимости в системе «окружающая среда - биологические среды - рис здоровью» позволил создать математические модели и рассчитать ориентировочны уровни содержания таких металлов (ОУМ) как никель (0,09 мкг/г) и медь (0,7 мкг/г) в крови, свидетельствующих о факте проживания конкретного наблюдаемог человека в условиях повышенного риска по данным металлам (рис. 5).

Установленные ориентировочные уровни металлов могут быт использованы при проведении социально-гигиенического мониторинга дл ориентировочной оценки уровней неканцерогенного риска здоровью

ВЫВОДЫ.

1 Пространственная динамика уровней загрязнения рек Урал и Сакмар металлами в городской черте определяется природными и антропогенным источниками. Уровень антропогенной нагрузки по железу, меди и марганцу выше воде реки Урал, по цинку и никелю - в воде реки Сакмара Водоносные горизонт большинства водозаборов г Оренбурга не имеет достаточно надежной почвенно защиты, качество воды подрусловых водозаборов и водопроводной вод определяется качеством воды рек Урал и Сакмары. Установлена зависимость уровн многих показателей питьевой воды подрусловых водозаборов от качества вод водоемов (медь - г = 0,43, р<0,01, цинк - г = 0,31, р<0,05, никель - г = 0,99, р<0,0 марганец - г = 0,99, р<0,01, железо-г = 0,95, р<0,01)

2 Содержание металлов в воздушной среде Оренбурга подвержен значительным колебаниям, как по времени, так и в пространстве. Установлен достоверные различия между административными районами Оренбурга загрязнении воздушной среды металлами (р<0,05). Наибольшие среднегодовы концентрации меди и никеля зарегистрированы в Ленинском районе, цинка марганца - в Промышленном районе

3. Анализ содержания металлов в продуктах питания в разрезе наблюдаемы районов не выявил достоверных различий (р>0,05) Установлена тенденция к рос содержания меди и цинка в основных продуктах питания за период с 1998 по 200 г г Продукты питания определяют основной характер перорального пут формирования суммарной дозы металлов - от 63,7% по меди и 84,5 % по никелю д 95 - 99 % по другим металлам

4. Различия между наблюдаемыми районами в содержании металлов биологических средах людей статистически достоверно (в волосах р<0,01, в кров р<0,05) Содержание металлов в волосах и крови населения характеризуют процесс их транслокации из объектов окружающей среды в организм человека

5 Установлена достоверная средней силы и сильная прямая корреляционн связь (р<0,05) между содержанием меди, цинка, никеля, марганца, железа в объект-внешней среды. Имеется достоверная прямая корреляционная связь межд содержанием разных металлов в изучаемых средах в следующих парах «медь-цинк (г=0,95), «медь-никель» (г=0,99), «медь-марганец» (г=1,0), «цинк-никель» (г=0,98),

20

инк-марганец» (г=0,99), «никель-марганец» (г=1,0). Установлена достоверная едней силы и сильная прямая корреляционная связь (р<0,05) между содержанием ди в волосах и воде питьевой (г=0,77), воздухе (г=0,86), марганца в волосах и воде тьевой (г=0,82), крови и воде водоемов (г=0,31), железа в волосах и воде питьевой 0,32), в крови и воде питьевой (г=0,62)

6 Уровень неканцерогенного риска здоровью, формируемый металлами ше в Ленинском районе - 30,1, наименьший в Центральном районе - 22,4 В уктуре риска преобладает воздушная среда - 95,6 %, на долю пищевых одуктов приходится 3,7 %, питьевой воды - 0,7 % В структуре металлов, рмирующих риск здоровью, преобладает никель (57,6%), на втором месте рганец (28,8%). По критическим органам и системам установлен наибольший ск развития патологии органов дыхания (13,9), нервной (14,3) и иммунной (8,9) стем и кроветворных органов (9,8).

7. Обосновано применение в социально-гигиеническом мониторинге нцентраций металлов в биосредах для оценки риска здоровью человека пределены ориентировочные уровни содержания металлов (ОУМ) никель (0,09 г/г) и медь (0,74 мкг/г) в крови, превышение которых характеризует среду итания как среду повышенного риска по данным металлам

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1 Внедрить в систему социально-гигиенического мониторинга оценку держания металлов в биологических средах человека Включить в ведомственную левую программу «Социально-гигиенический мониторинг» исследование ологических сред.

2 Разработать допустимые пределы концентраций металлов в биологических едах, характеризующие уровень антропогенной нагрузки и риск здоровью селения

3 Провести углубленный анализ состояния здоровья населения, оживающего на территориях повышенного риска с учетом коэффициента асности по критическим органам и системам

4 На уровне муниципальных образований разработать и внедрить комплекс офилактических мероприятий по уменьшению выбросов в атмосферный воздух грязняющих веществ, удалению источников выбросов от жилой зоны, агоустройству городских территорий Принять управленческие решения по ренаправлению и ограничению транспортных потоков на жилых территориях, как новных источников загрязнения воздушной среды

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

5. Дунаев В.Н. Гигиеническая оценка формирования риска здоровью пр воздействии металлов и их соединений / В.Н. Дунаев, В.М. Боев, Р. Шагеев, Е.Г. Фролова. // Вестник Оренбургского государственно универсистета.-2006.-№ 12.-С.89-92.

6. Боев В.М. Гигиеническая оценка формирования суммарного рис популяционному здоровью на урбанизированных территориях / В. Боев, В.Н. Дунаев, P.M. Шагеев, Е.Г. Фролова // Гигиена и санитария № 5. -2007.-С.12-14.

7 Боев В М Гигиеническая оценка загрязнения снегового покрова в услови

селитебных зон промышленного города / В М Боев, В Н Аверьянов, Е. Фролова, В.Н Дунаев, А П. Воробьев Современные проблемы медицин окружающей среды Сб.тр /Пленум Научного совета по экологии человека гигиене окружающей среды РАМН и Минздрава и соцразвития РФ -2004 - С. 261-263.

8 Фролова Е.Г. Формирование групп риска здоровью среди детского населен

при воздействии антропогенных факторов на примере металлов / Е Фролова, В М. Боев, В.Н Дунаев, В Н. Аверьянов Актуальные проблем педиатрии. Сб тр /Межрегиональная науч.-практ.конф - Оренбург, 2004. С 32-33.

9 Сетко А.Г. Дисбаланс микроэлементов в окружающей среде и организ

человека и риск здоровью человека / А Г. Сетко, М В Боев, Р М. Шагее Е.Г. Фролова // Экологически обусловленные ущербы здоровь методология, значение и перспективы оценки Материалы Плену Научного совета по экологии человека и гигиене окружающей среды РАМ и Минздрава и соцразвития РФ. - Москва - 2005. - С 159-160

10 Фролова Е.Г. Гигиеническая оценка содержания металлов в снегово покрове / Е Г. Фролова Окружающая среда и здоровье- Всероссийск науч -практ конф молодых ученых и специалистов. - Суздаль, 2005 -С 50 505.

11 Шагеев Р М Приоритетные источники загрязнения воздуха жиль помещений в городской среде / Р М. Шагеев Р М, Е.Г. Фролова, В М Бое В Н Дунаев / Обеспечение санитарно-эпидемиологической безопасное населения в градостроительных решениях проблемы, достижени перспективы. Материалы научно-практ конф -М -2006 - С.164-135.

12 КоноплевА.И Формирование доз химических поллютантов при экспозиц в жилой и промышленной зоне /А И Коноплев, А А Неплохое, Е. Фролова, В.Н Дунаев, М.В. Боев / Актуальные проблемы и перспектив развития медико-профилактического дела в Российской Федераци Материалы научно-практ. конф. - Казань - 2006. - С 220-223

13 Дунаев В Н. Контаминация пищевых продуктов - фактор риска здоровь населения / ВН. Дунаев, Р М Шагеев, Е.Г. Фролова, В М Боев Здоровье безопасность жизнедеятельности молодежи проблемы и пути решени Международная науч -практ конф - Уфа, 2006 -С 183-186

22

1 P.M. Шагеев, B.H Дунаев, В M Боев Современные проблемы гигиены города, методология и пути решения: Пленум Науч совета по экологии человека и гигиене окружающей среды РАМН и Минздравсоцразвития РФ -Москва, 2006.-С.355-356.

2 Дунаев В H К оценке формирования риска здоровью при воздействии металлов и их соединений / ВН. Дунаев, В.М. Боев, РM Шагеев, Е.Г. Фролова Биоэлементы. II-ая международная науч -практ конф Оренбург, 2006-С 315-319

3. Боев В M Региональные особенности межсредового перехода биоэлементов в системе «среда обитания-человек». / В M Боев, H H. Верещагин, M В. Боев, Е.Г. Фролова // Биоэлементы. II-ая международной науч -практ конф -Оренбург - 2007. - С.289-293.

4 Фролова Е.Г. Структура риска здоровью при воздействии комплекса химических факторов внешней среды / Е Г Фролова, В H Дунаев, В M Боев, P.M. Шагеев, C.B. Колосков Методологические проблемы изучения и оценки био- и нанотехнологий в экологии человека и гигиене окружающей среды: Пленум Науч. совета по экологии человека и гигиене окружающей среды РАМН и Минздравсоцразвития РФ - Москва,-2007 - С 168-170

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ГН - гигиенический норматив ДУ - допустимый уровень ЖКТ - желудочно-кишечный тракт НС - нервная система

ОБУВ - ориентировочный безопасный уровень воздействия ОД - органы дыхания

ОДК - ориентировочная допустимая концентрация

ОУМ - ориентировочный уровень металла

ПДК - предельно допустимая концентрация

РД - референтная доза

ССЗ - сердечно-сосудистые заболевания

ССС - сердечно-сосудистая система

ЯГС - референтная концентрация

ЯЮ - референтная доза

ФРОЛОВА Елена Геннадьевна

ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОЦЕССОВ ТРАНСЛОКАЦИИ МЕТАЛЛОВ И ИХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В БИОСРЕДЫ ЧЕЛОВЕКА И ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ

14.00.07 - Гигиена

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Отпечатано с готового оригинал-макета 20 04 2008 г Заказ № 28 Тираж 100 экз

Лицензия ЛР № 063109 от 04 02 1999 г. ООО «Агентство «Пресса» г Оренбург, ул Комсомольская, 45,

Актуальность проблемы.

Условия жизни населения в крупных промышленных городах являются определяющим фактором в формировании популяционного здоровья. Урбанизированные территории характеризуются наличием комплекса вредных факторов, структура и уровень которых подвержены значительным изменениям, зависящим как от производственных процессов, так и от природных условий. Среди всех факторов городской среды приоритетное значение в развитии многих патологических процессов в организме человека имеет группа металлов и их соединений. Гигиенически значимым является как избыток и дефицит, так и дисбаланс металлов в природных объектах и в организме человека, где металлы в виде различных соединений участвуют во многих жизненноважных процессах (Авцын А.П., 1995; Рахманин Ю.А., 2000).

Многие территории Российской Федерации характеризуются дефицитом тех или иных биогенных элементов. Вместе с тем развитие и функционирование большинства отраслей промышленности, особенно металлургической, химической, горнодобывающей и т.п., применение разного рода агрохимических технологических процессов в сельском хозяйстве приводят к постепенному изменению геохимического статуса региона, характеризующегося как обеднением, так и загрязнением природных сред различными химическими элементами, что ведет к формированию техногенных биогеохимических провинций (Боев В.М., 1998, 2002).

В условиях урбанизированных территорий происходит усиление процессов взаимодействия человеческой популяции с продуктами своего труда, в т.ч. оказывающими неблагоприятное влияние на окружающую среду и организм человека. Современные условия жизни населения характеризуются накоплением целого ряда химических субстратов неорганической природы в объектах окружающей среды (воде, воздухе, почве, пищевых продуктах) и опосредованно в самом организме человека (Авцын А.П., 1991; Боев В.М., Быстрых В.В., 2002). Металлы и их соединения, как эубиотики, так и ксенобиотики, переходя тонкую грань нормального взаимодействия с биологическими структурами организма, вмешиваются в основные жизнеобеспечивающие процессы на органном, клеточном и субклеточном уровнях (Скальный A.B., 1996, 2000).

Здоровье человека является основополагающим фактором при решении гигиенических проблем. Гигиеническая диагностика, как среды обитания, так и связи между воздействием факторов среды и изменениями в состоянии здоровья человека, служит основой поиска доказательных оснований неблагоприятного влияния среды на человека (Сидоренко Г.И., 1995). Многообразие прямых и опосредованных связей факторов среды и здоровья с учетом множества слабых причинных факторов, в т.ч. обладающих модифицирующим действием, значительно усложняет гигиеническую оценку среды обитания (Рахманин Ю.А., 2001).

Несмотря на большое количество исследований, остается невыясненным целый ряд вопросов, касающихся процессов транслокации металлов и их соединений в природе и человеческом организме, накопления металлов в биологических тканях, их взаимодействия друг с другом, участия металлов и их комплексов в развитии патологии. Не отработаны многие методические вопросы донозологической диагностики изменений в организме человека, способных повлечь за собой развитие патологических процессов, не разработаны гигиенические нормативы содержания химических элементов в биосредах человека, что не позволяет проводить корректную оценку риска здоровью.

Комплексный анализ содержания металлов в различных природных и биологических средах в разных антропогенных условиях позволит разработать модель взаимодействия человеческого организма с факторами среды, определить допустимый уровень риска как для монофакторов, так и для их различных комплексов. Выявление особенностей Оренбургской области в формировании антропогенной нагрузки послужит основой для разработки региональных гигиенических нормативов и обеспечит принятие рациональных и эффективных природоохранных и гигиенических мероприятий. Необходимость планируемых исследований определена постановлением Правительства РФ от 1.06.2000 г. № 426 и Региональной целевой программой «Неотложные меры по обеспечению санитарно-эпидемиологического благополучия, профилактики инфекционных и неинфекционных заболеваний на 2005-2010 г.г.».

Цель и задачи исследования

Цель работы - выявление закономерностей в процессах транслокации металлов и их соединений в природных и биологических средах, оценка риска здоровью населения.

Задачи исследования:

1. Провести комплексную гигиеническую оценку содержания металлов и их соединений в объектах окружающей среды урбанизированных территорий.

2. Провести гигиеническую оценку содержания металлов в биологических средах городских жителей.

3. Установить связь рассматриваемых факторов городской среды с показателями здоровья населения.

4. Оценить риск здоровью населения города при разных уровнях антропогенной нагрузки за счет металлов и их соединений.

Научная новизна исследования

Впервые на примере селитебных территорий города проведена комплексная оценка содержания металлов в объектах окружающей среды урбанизированной территории с учетом пространственной и временной динамики. Рассчитаны суммарные дозы металлов, определен вклад всех изучаемых сред в структуру дозы по каждому металлу.

Определены основные пути транслокации металлов в окружающей среде, установлена корреляционная связь в содержании металлов между водой водоемов, питьевой водой, воздушной средой, почвой, снеговым покровом. Получены достоверные различия в содержании металлов в биологических средах взрослого населения на территориях с разной антропогенной нагрузкой. Установлена достоверная зависимость содержания меди, никеля, цинка, марганца, железа в биологических средах от их содержания в объектах окружающей среды. Установлены приоритетные поллютанты и зоны риска с высокими уровнями антропогенной нагрузки.

Расчетами определены уровни неканцерогенного риска здоровью, формируемого металлами в разрезе административных территорий города, характеризующихся различной антропогенной нагрузкой. Определена структура риска по факторам и нозологическим формам. Предложена математическая модель определения ориентировочных уровней металлов в биологических средах в качестве маркеров формирования территорий повышенного риска.

Практическая значимость

Предложенные мероприятия по внедрению элементов мониторинга металлов в биологических средах в социально-гигиенический мониторинг позволят проводить интегральную оценку содержания металлов во внешней среде. Установление и внедрение ориентировочных уровней металлов в биологических средах, их использование в гигиенической диагностике позволит определять территории повышенного риска по результатам биомониторинга.

Определены приоритетные металлы в объектах внешней среды обитания и внутренней среды человека, определяющие риск здоровью населения. Установленные корреляционные связи позволили определить приоритетные среды и механизмы транслокации металлов, как в объектах внешней среды, так и их переход в организм человека.

С учетом приоритетных факторов риска для здоровья разработаны гигиенически обоснованные мероприятия по охране окружающей среды и здоровья населения.

Внедрение результатов в практику

По результатам исследований проведены совещания-семинары со специалистами администрации г. Оренбурга, управления здравоохранения, санитарно-эпидемиологической службы Оренбургской области, с представителями служб мониторинга за состоянием окружающей среды.

Материалы исследований включены в ежегодные доклады:

- «О санитарно-эпидемиологической обстановке в Оренбургской области в 2004 году» (Оренбург, 2005);

- «О санитарно-эпидемиологической обстановке в Оренбургской области в 2005 году» (Оренбург, 2006);

- «О санитарно-эпидемиологической обстановке в Оренбургской области в 2006 году» (Оренбург, 2007);

- «О санитарно-эпидемиологической обстановке в Оренбургской области в 2007 году» (Оренбург, 2008);

Результаты исследований использовались Управлением Федеральной службы Роспотребнадзора по Оренбургской области при формировании

Государственного доклада «О санитарно-эпидемиологической обстановке и состоянии здоровья населения Оренбургской области в 2007 г.» (акт внедрения от 20.03.2008 г.). Методические разработки использовались ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Оренбургской области» (акт внедрения от 11.02.2008 г.).

Материалы диссертации используются в учебном . процессе в Оренбургской государственной медицинской академии (акт внедрения от 10.04.2008 г.), включены в программу курсов усовершенствования санитарных врачей, врачей-лаборантов в Оренбургской области.

Апробация работы

Материалы и положения диссертации доложены и обсуждены:

- IX Всероссийском Конгрессе «Экология и здоровье человека» (Самара,

2004);

- Пленуме Научного совета по экологии человека и гигиене окружающей среды РАМН Минздрава и соцразвития РФ «Современные проблемы медицины окружающей среды» (Москва, 2004);

- межрегиональной научно-практической конференции «Актуальные проблемы педиатрии» (Оренбург, 2004);

- всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Окружающая среда и здоровье» (Суздаль, 2005);

- Пленуме Научного совета по экологии человека и гигиене окружающей среды РАМН и Минздрава и соцразвития РФ «Экологически обусловленные ущербы здоровью: методология, значение и перспективы оценки» (Москва,

2005); научно-практической конференции «Обеспечение санитарно-эпидемиологической безопасности населения в градостроительных решениях: проблемы, достижения, перспективы» (Москва, 2006). научно-практической конференции «Актуальные проблемы и перспективы развития медико-профилактического дела в Российской Федерации (Казань, 2006);

- Международной научно-практической конференции «Здоровье и безопасность жизнедеятельности молодежи: проблемы и пути решения» (Уфа, 2006);

- Пленуме Научного совета по экологии человека и гигиене окружающей среды РАМН и Минздравсоцразвития РФ «Современные проблемы гигиены города, методология и пути решения» (Москва, 2006);

П-ой международной научно-практической конференции «Биоэлементы» (Оренбург, 2006);

- Пленуме Научного совета по экологии человека и гигиене окружающей среды РАМН и Минздравсоцразвития РФ «Методологические проблемы изучения и оценки био- и нанотехнологий в экологии человека и гигиене окружающей среды».- Москва, 2007.

Материалы диссертации использовались при подготовке совещаний, семинаров, дней специалистов Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека в Оренбургской области (2004 - 2007 гг.)

Диссертация апробирована на расширенном заседании проблемной комиссии «Гигиена» Оренбургской государственной медицинской академии (2008 г.).

По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, из них 2 журнальные статьи.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Система взаимодействия и транслокации металлов в объектах внешней среды и их переход в организм человека.

2. Зависимость формирования риска популяционному здоровью от концентрации металлов во внешней и внутренней среде.

3. Обоснование применения ориентировочных уровней металлов в биологических средах в качестве оценочного показателя формирования территорий повышенного риска.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, главы, посвященной выбору и описанию материалов и методов исследований, трех глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка используемой литературы и приложений. Текст диссертации изложен на 170 машинописных страницах, иллюстрирован 16 таблицами и 86 рисунками. Указатель литературы содержит 346 источников, из них 252 отечественных и 94 иностранных авторов.

выводы.

1. Пространственная динамика уровней загрязнения рек Урал и Сакмара металлами в городской черте определяется природными и антропогенными источниками. Уровень антропогенной нагрузки по железу, меди и марганцу выше в воде реки Урал, по цинку и никелю - в воде реки Сакмара. Водоносные горизонты большинства водозаборов г. Оренбурга не имеет достаточно надежной почвенной защиты, качество воды подрусловых водозаборов и водопроводной воды определяется качеством воды рек Урал и Сакмары. Установлена зависимость уровня многих показателей питьевой воды подрусловых водозаборов от качества воды водоемов (медь — г = 0,43, р<0,01; цинк - г = 0,31, р<0,05; никель - г = 0,99, р<0,05; марганец - г = 0,99, р<0,01 ;железо - г = 0,95, р<0,01).

2. Содержание металлов в воздушной среде Оренбурга подвержено значительным колебаниям, как по времени, так и в пространстве. Установлены достоверные различия между административными районами Оренбурга в загрязнении воздушной среды металлами (р<0,05). Наибольшие среднегодовые концентрации меди и никеля зарегистрированы в Ленинском районе, цинка и марганца - в Промышленном районе.

3. Анализ содержания металлов в продуктах питания в разрезе наблюдаемых районов не выявил достоверных различий (р>0,05). Установлена тенденция к росту содержания меди и цинка в основных продуктах питания за период с 1998 по 2006 г.г. Продукты питания определяют основной характер перорального пути формирования суммарной дозы металлов - от 63,7% по меди и 84,5 % по никелю до 95 - 99 % по другим металлам.

4. Различия между наблюдаемыми районами в содержании металлов в биологических средах людей статистически достоверно (в волосах р<0,01, в крови р<0,05). Содержание металлов в волосах и крови населения характеризуют процессы их транслокации из объектов окружающей среды в организм человека.

5. Установлена достоверная средней силы и сильная прямая корреляционная связь (р<0,05) между содержанием меди, цинка, никеля, марганца, железа в объектах внешней среды. Имеется достоверная прямая корреляционная связь между содержанием разных металлов в изучаемых средах в следующих парах «медь-цинк» (г=0,95), «медь-никель» (г=0,99), «медь-марганец» (г=1,0), «цинк-никель» (г=0,98), «цинк-марганец» (г=0,99), «никель-марганец» (г=1,0). Установлена достоверная средней силы и сильная прямая корреляционная связь (р<0,05) между содержанием меди в волосах и воде питьевой (г=0,77), воздухе (г=0,86), марганца в волосах и воде питьевой (г=0,82), крови и воде водоемов (г=0,31), железа в волосах и воде питьевой (г=0,32), в крови и воде питьевой (г=0,62).

6. Уровень неканцерогенного риска здоровью, формируемый металлами выше в Ленинском районе — 30,1, наименьший в Центральном районе - 22,4. В структуре риска преобладает воздушная среда — 95,6 %, на долю пищевых продуктов приходится 3,7 %, питьевой воды - 0,7 %. В структуре металлов, формирующих риск здоровью, преобладает никель (57,6%), на втором месте марганец (28,8%). По критическим органам и системам установлен наибольший риск развития патологии органов дыхания (13,9), нервной (14,3) и иммунной (8,9) систем и кроветворных органов (9,8).

7. Обосновано применение в социально-гигиеническом мониторинге концентраций металлов в биосредах для оценки риска здоровью человека. Определены ориентировочные уровни содержания металлов (ОУМ) никель (0,09 мкг/г) и медь (0,74 мкг/г) в крови, превышение которых характеризует среду обитания как среду повышенного риска по данным металлам.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Внедрить в систему социально-гигиенического мониторинга оценку содержания металлов в биологических средах человека. Включить в ведомственную целевую программу «Социально-гигиенический мониторинг» исследование биологических сред.

2. Разработать допустимые пределы концентраций металлов в биологических средах, характеризующие уровень антропогенной нагрузки и риск здоровью населения.

3. Провести углубленный анализ состояния здоровья населения, проживающего на территориях повышенного риска с учетом коэффициента опасности по критическим органам и системам.

4. На уровне муниципальных образований разработать и внедрить комплекс профилактических мероприятий по уменьшению выбросов в атмосферный воздух загрязняющих веществ, удалению источников выбросов от жилой зоны, благоустройству городских территорий. Принять управленческие решения по перенаправлению и ограничению транспортных потоков на жилых территориях, как основных источников загрязнения воздушной среды.