Автореферат и диссертация по медицине (14.00.07) на тему:Научно-методические основы химико-аналитического обеспечения гигиенических и медико-биологических исследований в экологии человека

На правах рукописи

Татьяна Сергеевна УЛАНОВА

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИКО-АНАЛИТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГИГИЕНИЧЕСКИХ И МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ЭКОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА

14.00.07 - Гигиена

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Москва • 2006

Работа выполнена в Государственном учреждении "Научно-исследовательский институт экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН" и Государственном учреждении здравоохранения "Пермский научно-исследовательский клинический институт детской экопато-логии".

Научные консультанты:

академик РАМН,

доктор медицинскихнаук^профессор,.

член-корреспондент РАМН, доктор медицинских наук, профессор

„„.Юрий.Анат.ольевич.Рахманин Нина Владимировна Зайцева

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Алла Георгиевна Малышева

доктор медицинских наук, профессор Анатолий Александрович Королев

доктор медицинских наук, профессор Андрей Михайлович Лакшин

Ведущая организация: Санкт-Петербургская государственная

медицинская академия им. И.И.Мечникова

Защита состоится 8 июня 2006 г. в II00 часов на заседании диссертационного совета Д 001.009.01 в ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН (119992, г. Москва, ул. Погодинская, д. 10/15).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН.

Автореферат разослан «£?£» 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук

Наталия Николаевна Беляева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Угроза здоровью человека, связанная с загрязнением окружающей среды, является в настоящее время одной из самых актуальных проблем (Ю.А. Рахманин, 2000, 2005; Г.Г. Онищенко, 2001; Н.Ф. Измеров, 2002). Несмотря на то, что интенсификация роста промышленного производства вносит существенный положительный вклад в улучшение здоровья населения, ее последствия также неизбежно сопряжены с неблагоприятным воздействием на организм и здоровье человека (Г.Н. Красовский, 1999; А.И. Потапов, 1999; М.А. Пинигин, 2000 и др.).

По данным ВОЗ загрязнение окружающей среды обусловливает во всем мире примерно 25 % всех болезней, при этом на долю детей приходится более 60 % заболеваний, вызванных этой причиной.

Одним из подходов для оценки степени неблагоприятного воздействия и диагностики экозависимых изменений состояния здоровья является определение химических соединений в биосредах человека (М.Т. Дмитриев, А.Г. Малышева, 1986; Н.В. Зайцева и др., 2000). В докладах экспертов Всемирной организации здравоохранения по критериям качества окружающей среды в связи с воздействием на организм человека токсичных соединений рекомендуется проводить биомониторинг с определением их содержания в биосредах (Е.Н. Беляев, 1999; А.Г. Малышева, 2000; Б.А. Ревич, 2004).

Определение химических соединений в биосредах является одним из основных принципов диагностики и приоритетным доказательством экологически обусловленной заболеваемости, позволяет оценить эффективность комплексов лечебно-профилактических технологий, совершенствовать методологию разработки гигиенических и биологических нормативов (Н.В. Зайцева и др., 2000,2004).

Кроме того, определение химических соединений в биосредах, наряду с расчетными, тестовыми методами и натурными исследованиями, может быть использовано для оценки комплексной антропогенной нагрузки на территории, планирования природоохранных мероприятий и проведения санитарно-гигиенического мониторинга. На базе разработанной системы методов могут быть отработаны новые направления в гигиенических исследованиях, разработаны новые критерии оценки риска неблагоприятного воздействия техногенных факторов на здоровье населения (Г.Г. Онищенко, С.М. Новиков и др., 2002).

Исследование биосред человека на содержание компонентов антропогенной нагрузки в большей степени определяется созданием надежных и эффективных методических приемов, внедрением новых аналитических способов контроля содержания химических соединений широкого спектра, в том числе органических соединений различных классов, неорганических соединений, тяжелых металлов в биологических средах (Т.В. Юдина, 2000; Ю.А. Рахманин, Ю.А. Ревазова, 2004).

Методы определения химических соединений в биосредах должны отличаться высокой селективностью, низким пределом обнаружения и высокой информативностью (надежностью) получаемых результатов при идентификации

химических соединений различных классов в условиях сложной матрицы, характерной для биосред организма.

Методические приемы, положенные в основу методов определения химических соединений в биологических средах, должны обеспечивать точность, достоверность результатов и, вместе с тем, должны быть доступными, недорогими и индикативными. Доступность методов позволяет повысить массовость исследований и сформировать наиболее полную картину присущих данному региону элементных нарушений, идентифицировать контаминанты, характерные для локального антропогенного воздействия (Г.Г. Онищенко, Ю.А. Рахма-нин и др., 2004).

Вместе с тем, большинство существующих в настоящее время методов определения химических соединений в биологических средах отличаются недостаточной селективностью, низкой чувствительностью, трудоемкостью выполнения и находят применение, как правило, в исследованиях по судебной медицине и экспериментальных токсикологических исследованиях (И.Д. Гада-скина, 1971; В .И. Ткаченко, 1978; В.Ф. Крамаренко, 1989; В.А. Филов, 1994). Кроме того, остается нерешенным вопрос о критериях оценки содержания химических соединений в биосредах при выполнении гигиенических и медико-биологических исследований с учетом территориальных особенностей.

Для решения обозначенных проблем наиболее эффективными являются методы газовой и высокоэффективной жидкостной хроматографии, атомно-абсорбционной спектрофотометрии, которые наряду с высокой степенью селективности, достоверности и точности определения микроколичеств химических соединений и микроэлементов являются наиболее доступными среди современных физико-химических методов анализа (Б.В. Столяров, 1998; Ю.С. Другов, А .А. Родин,1999; Ю.С. Другое, 2000).

Все вышеизложенное определило актуальность настоящих исследований.

Цель исследования — разработка научно-методических основ химико-аналитического обеспечения контроля содержания химических соединений в биологических средах для задач гигиенических и медико-биологических исследований в экологии человека.

Для достижения поставленной цели решены следующие основные задачи исследования:

1. Научно обосновать концептуальные основы и системный алгоритм химико-аналитического обеспечения медико-биологических и гигиенических исследований для задач экологии человека,

2. Разработать научно-методические принципы химико-аналитического определения ряда соединений классов ароматических углеводородов, спиртов, альдегидов, фенолов, кетонов, ароматических аминов в биологических средах человека (кровь, моча) на уровне микроконцентраций для задач социально-гигиенического мониторинга.

3. Создать научно-методическое обеспечение химико-аналитического контроля тяжелых металлов и микроэлементов в биологических средах человека (кровь, моча) с высокой чувствительностью на фоне сложной матрицы для задач биомониторинга населения.

4. Обосновать научно-методическую основу критериальной оценки кон-таминантной нагрузки организма на базе системных зависимостей с факторами воздействия.

5. Оцейить гигиеническую эффективность разработанных методических подходов и принципов контроля в условиях региональной модели для задач классификации и ранжирования гигиенических проблем и закономерностей их формирования.

6. Внедрить в практику гигиенических исследований, социально-гигиенического мониторинга, медицины окружающей среды и экологии человека предложенную систему химико-аналитического обеспечения.

Теоретическая значимость: сформировано новое научное направление по химико-аналитической диагностике контаминантной нагрузки биосред населения в области гигиены и экологии человека.

Научная новизна работы:

• Впервые разработана оригинальная комплексная модель подсистемы биологического мониторинга как составная часть социально-гигиенического мониторинга регионального уровня.

• Создана новая система высокочувствительных и селективных методов определения 26 органических соединений — представителей классов ароматических углеводородов, алифатических спиртов, алифатических альдегидов, фенолов, кетонов, ароматических аминов с чувствительностью определения на уровне 0,001-0,09 мг/дм3 и 9 металлов в биологических средах человека (кровь, моча) с чувствительностью на уровне 0,0015-0,05 мг/дм3.

• Впервые проведены классификация и ранжирование гигиенических проблем, связанных с выявлением приоритетных территорий по антропогенной нагрузке, на основании исследования биосред населения с использованием в качестве оценочных величин фоновые уровни содержания химических соединений в биосредах.

• Предложены принципы гигиенической оценки закономерностей формирования нарушений здоровья, обусловленных контаминантной нагрузкой внутренних сред организма, заключающиеся в анализе зависимостей "маркер экспозиции — маркер ответа" с использованием показателей риска.

• Обоснована методическая и критериальная оценка антропогенной и фоновой контаминантной и микроэлементной нагрузки 36 химических соединений широкого спектра.

• Создана новая диагностическая система, основанная на элементах доказательной медицины, для задач социально-гигиенического мониторинга (подсистема медико-биологического мониторинга) и медицины окружающей среды (клинико-лабораторные исследования, оценка эффективности лечебно-профилактических мероприятий).

Практическая значимость работы

На основе проведенных исследований сформировано новое научно-практическое направление - диагностические химико-аналитические исследо-

вания по определению химических соединений в биосредах отдельных групп населения, проживающих в условиях высокой антропогенной нагрузки.

Определение химических соединений в биосредах является одним из основных принципов диагностики экозависимых состояний, позволяет оценить эффективность комплексов элиминационных технологий и лечебно-профилактических мероприятий, направленных на выведение контаминантов из организма и улучшение состояния здоровья. Эта подсистема позволяет решать проблемы обеспечения санитарно-гигиенической безопасности населения и контроля эффективности мероприятий по ее достижению.

Результаты выполненных комплексных аналитических исследований применены на практике при разработке гигиенических рекомендаций для ряда целевых комплексных программ регионального и муниципального уровня.

Результаты работы использованы при подготовке патентов, ряда федеральных методических, законодательных, программных и информационных документов:

Внедрение материалов диссертационного исследования осуществлено в виде изобретений и в ряде методических документов:

• Способ выведения бензола и его производных из организма человека // Патент на изобретение 6А61Н 7/00, А6 H 33/06. 07.04.97 (в соавт. с Зайцевой Н.В., Вайсманом Я. И., Медведковым В.Д., Нурисламовой Т.В.).

• Способ количественного определения формальдегида в моче методом жидкостной хроматографии // Патент № 2189596 20.09.2002 (в соавт. с Зайцевой Н.В., Карнажицкой Т.Д., Сыпачевой A.M.).

• Способ количественного определения фенола в моче // Патент № 2200958, 20.03.2003 (в соавт. с Зайцевой Н.В., Нурисламовой Т.В., Гараниным В.П., Поповой H.A.).

• Способ количественного определения фенола в крови // Патент №2188416 27.08.2002 (в соавт. с Зайцевой Н.В., Нурисламовой Т.В., Гараниным В.П., Реневым C.B., Поповой H.A.).

• Способ определения тяжелых металлов в цельной крови // Патент № 2184973 10.07.2002 (в соавт. с Зайцевой Н.В., Плаховой JI.B., Суетиной Г.Н., Стенно Е.В.).

• Способ количественного определения ванадия в цельной крови // Патент № 2224254 , 20.02.2004, ( в соавт. с Зайцевой Н.В., Плаховой JI.B., Суетиной Г.Н., Стенно Е.В.).

• Сборник методических указаний по определению химических соединений в биологических средах, МУК 4.1.763-4.1.779-99. Минздрав России, включающий:

— газохроматографический метод количественного определения ацетона

в биосредах (моча): МУК 4.1.763-99;

— газохроматографический метод количественного определения предельных (гексан, гептан) и ароматических (бензол, толуол, этилбензол, о-, м-,

п-ксилол) углеводородов в биосредах (моча): МУК 4.1.764-99;

- газохроматографический метод количественного определения ароматических (бензол, толуол, этилбензол, о-, м-, п-ксилол) углеводородов в биосредах (кровь): МУК 4.1.765-99;

- газохроматографический метод количественного определения ароматических аминосоединений (анилин, И.-мстиланилин, о-толуидин, НЫ-диметиланилин, М-этиланилин, НИ-диэтиланилин) в биосредах (моча): МУК 4.1.766-99;

- газохроматографический метод количественного определения ароматических аминосоединений (анилин, N.-метиланилин, о-толуидин, N,14-диметиланилин, И-этиланилин, Ы.Ы-диэтиланилин) в биосредах (кровь): МУК 4.1.767-99;

- методику количественного определения экзогенного фенола в биосредах (моча): МУК 4.1.768-99;

- методику количественного определения формальдегида в моче (МУК 4.1.769-99) и в крови (МУК 4.1.770-99) методом высокоэффективной жидкостной хроматографии;

- методику газохроматографического определения концентраций метилового, этилового, изопропилового, пропилового, изобутилового и бутилового спиртов в моче (МУК 4.1.771 -99) и в крови (МУК 4.1.772-99);

- методику количественного определения ионов фтора в моче с использованием ионселективного электрода: МУК 4.1.773-99;

- методику определения содержания железа, цинка, никеля в моче (МУК 4.1.774-99) и в желчи (МУК 4.1.775-99) методом атомной абсорбции;

- методику определения содержания железа, цинка, никеля, меди и хрома в волосах методом атомной абсорбции: МУК 4.1.776-99;

- методику определения содержания цинка, никеля, меди и хрома в крови (МУК 4.1. 777-99) и в женском молоке методом атомной абсорбции (МУК 4.1.778-99);

- методику определения содержания марганца, свинца в моче методом атомной абсорбции: МУК 4.1.770-99.

• областная целевая программа "Медико-экологическая реабилитация территорий и населения Пермской области на 1998-2000 гг." (утв. Постановлением Администрации Пермской области от 13.03.1998 г.);

• закон Пермской области об областной целевой комплексной программе "Охрана окружающей среды Пермской области на 2001-2005 гг." (№16390263 от 12.07.2001г.);

• государственный доклад "О санитарно-эпидемиологическом благополучии в Пермской области в 2001 г";

• "Ежегодный доклад о состоянии и охране окружающей среды в Пермской области" за 2000,2001, 2002,2003 гг.;

• концепция "Разработка и реализация системы обеспечения экологической безопасности детского населения Пермской области на 2001-2005гг." (утв. решением Госкомэкологии Пермской области от 26.12.2000 г.).

Работа выполнена в. Государственном учреждении "Научно-исследовательский институт экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН" и Государственном учреждении здравоохранения "Пермский научно-исследовательский клинический институт детской экопато-логии".

Личный вклад автора работы. Все исследования проведены при личном участии автора. Личный вклад 80%.

Апробация работы

Результаты исследований доложены и обсуждены на 18 итоговых научных сессиях, конференциях, симпозиумах, пленумах международного, всероссийского и регионального значения:

- на международных конференциях и симпозиумах: «Проблемы охраны окружающей среды на урбанизированных территориях» (Пермь, 1996), «Организационно-технические и технологические проблемы применения активных углей и реагентов в водоподготовке с учетом ввода новых нормативных документов на питьевую воду» (Пермь, 1997), «Медико-экологические информационные технологии-99» (Курск, 1999), «Актуальные проблемы экологической безопасности территорий и населения» (Бангкок-Паттайя, 2000), «Энергетика, окружающая среда, здоровье» (Тунис, 2001), «Экология и здоровье» (Пермь -Казань, 2003), «Социально-гигиенический мониторинг: методология, региональные особенности, управленческие решения» (Материалы Пленума Научного Совета по экологии человека и гигиене окружающей среды МЗ РФ, 2003), 4 Международной специализированной выставке-конференции «Современная лаборатория» (Санкт-Петербург, 2005);

- на Всероссийских и региональных конференциях: «Окружающая среда и здоровье» (Казань, 1996), «Проблемы здоровья матери и ребенка в Пермском регионе» (Пермь, 1996), «Экологические проблемы промышленных зон Урала» (Магнитогорск, 1997), «Проблемы здоровья семьи - 2000» (Пермь - Анталья, 1997), «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности» (Санкт-Петербург, 1998, 1999, 2000), «Экологические и гигиенические проблемы педиатрии» (Москва, 1998), «Химический анализ веществ и материалов» (Москва, 2000), «Экоаналитика-2000» (Туапсе, 2000), XV Уральская конференция по спектроскопии, (Заречный, 2001), Пленуме Лабораторного Совета государственной санитарно-эпидемиологической службы Российской Федерации (Москва, 2003).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 66 печатных работ, в том числе 9 в центральной печати, 2 монографии, 4 за рубежом, получено 6 патентов на изобретение Российской Федерации.

Объем и структура работы. Работа изложена на 407 страницах; состоит из введения, аналитического обзора литературы, главы, посвященной направлениям, объектам, объему и методам исследований; 6 глав собственных исследований; обсуждения результатов, выводов, списка литературы и приложений. Указатель литературы содержит 425 источников, из них 288 отечественных и 137 зарубежных авторов. Диссертация иллюстрирована 74 рисунками и 80 таблицами, имеет 6 приложений.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту

1. Научно-методические основы химико-аналитических определений содержания химических соединений классов ароматических углеводородов, ароматических ' аминов, алифатических спиртов, алифатических альдегидов, фенолов, кетонов, тяжелых металлов и микроэлементов в биосредах человека для медико-биологических исследований в экологии человека.

2. Методические основы критериальной оценки содержания химических соединений в биосредах, алгоритм формирования и определения фоновых уровней содержания химических соединений в биосредах детей для сравнительной оценки риска антропогенной нагрузки на территории, состояния здоровья населения и проведения санитарно-гигиенических мероприятий.

3. Возможность оценки антропогенной нагрузки на человека впервые предложенным комплексом исследований, включающим определение химических соединений в биосредах и формированием доказательной базы медико-биологического ответа.

Объекты, материалы, методы и объем исследований

Работа выполнена в рамках отраслевых программ Министерства здравоохранения РФ "Эколого-гигиенические проблемы безопасности России и пути их решения" (1996-2000), "Системная разработка мероприятий по гигиенической безопасности России" (2001-2005), № 066 РАМН 01200 403237 от 01.2004 по 01.2007 "Разработка методических исследований неинвазивных методов в оценке окружающая среда - здоровье населения", комплексных научно-исследовательских программ "Медико-экологическая реабилитация территорий и населения Пермской области" (1996-2000), "Охрана окружающей среды Пермской области на 2001-2005 годы" в ГУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н.Сысина РАМН и ГУ здравоохранения "Пермский научно-исследовательский клинический институт детской экопатологии".

Для достижения поставленных задач использовался комплекс современных физико-химических, химических, клинических, клинико-диагностических, иммунологических, эпидемиологических, статистических методов, методов оценки риска здоровью, методов математического моделирования, обеспечивающих реализацию разделов лабораторных и натурных исследований.

Основные направления работы, методы и объем исследований представлены в таблице 1.

Одной из важнейших гигиенических проблем современности является оценка окружающей среды на экологически неблагополучных территориях, влияющей на состояние здоровья населения. Для установления степени влияния, для выбора приоритетных химических соединений, формирующих антропогенную нагрузку, выполнялись исследования по состоянию окружающей среды. Качество атмосферного воздуха, воды источников питьевого водоснабжения оценивалось методами статистической обработки баз данных Госкомстата 2ТП-воздух, 2ТП-водхоз, исследований Госсанэпиднадзора, Росгидромета. С этой целью проанализировано 100 000 единиц информации.

Таблица 1

Направления, объекты, методы и объем исследований

Направления исследований Объекты и материалы исследований Методы анализа Объем исследований, (ед.инф.) или определений* (исследуемых соединений)

1 2 3 4

1. Гигиеническая оценка и установление параметров загрязнения объектов окружающей среды Качество атмосферного воздуха, воды источников водоснабжения по 15 муниципальным образованиям Пермского региона: база данных Госкомстата (2ТП-воздух), (2ТП-водхоз), исследования Госсанэпиднадзора, Росгидромета Статистическая обработка 100.000

2. Исследование и обоснование использования методических приемов при определении ароматических углеводородов, ацетона, алифатических спиртов в биосредах Биосреды человека (кровь, моча) Газовая хроматография, анализ равновесной паровой фазы 1540*

3. Разработка методических подходов при определении стирола и алифатических альдегидов в биосредах Биосреды человека (кровь, моча) Высокоэффективная жидкостная хроматография с УФ спектро-фотометрическим детектором (ВЭЖХ) 960*

4. Разработка и обоснование использования методических приемов при определении фенола в биосредах Биосреды человека (кровь, моча) Газовая хроматография 340*

5. Изучение методических приемов и разработка методов определения металлов в биосредах Биосреды человека (кровь, моча, желчь, желудочный сок, волосы) Лтомно-абсорбционная спектрометрия (ААС) в режиме пламенной атомизации 900*

6. Исследование и обоснование использования методических приемов при определении ванадия в крови Биосреды человека (кровь) Атомно-абсорбционная спектрометрия с электротермической атоми-зацией 320*

7. Разработка фоновых уровней содержания химических соединений в биосредах Биосреды человека (кровь, моча) Газовая хроматография, ВЭЖХ, ААС с атомизацией в пламени и электротермической атомизацией, математическая статистика. 1820*

Окончание табл. 1

1 2 3 4

8. Использование разработанных методов в гигиенических и клинико-диагностических исследованиях на примере экстремальной ситуации в п. Павлова. Исследование зависимостей между содержанием контаминантов в крови и изменением общеклинических, иммунологических, биохимических, иммуноферментных показателей под влиянием антропогенной нагрузки Атмосферный воздух Газовая хроматография, ВЭЖХ, атомно-абсорбционная спектрометрия 360*

Вода водоемов, вода питьевая 720*

Биосреды человека (кровь, моча) Газовая хроматография, ВЭЖХ, атомно-абсорбционная спектрометрия (б показателей) 3270*

Биосреды человека (кровь, моча) Иммуноферментный, биохимический, иммунологический, общеклинический (27 показателей) 1566*

9. Медико-биологические исследования биосред детей Пермского региона на содержание контаминантов Биосреды человека (кровь, моча) Газовая хроматография, высокоэффективная жидкостная хроматография, атомно-абсорбционная спектрометрия 40 700*

10. Использование разработанных методов в гигиенических и медико-биологических исследованиях на примере г.Чусовой. Биосреды человека (кровь) Газовая хроматография, ВЭЖХ, атомно-абсорбционная спектрометрия, клинико-диагностические, иммунологические 2590*

Атмосферный воздух Атомно-абсорбционная спектрометрия, ВЭЖХ, методы математической статистики, математического моделирования, оценки риска здоровью 2450*

Биосреды человека (кровь) Общеклинический, биохимический, иммунологический (26 показателей) 3510*

При проведении исследований по разработке методов определения предельных и ароматических углеводородов, ацетона, алифатических спиртов в биосредах (кровь, моча) обоснованы методические приемы газохроматографи-ческого анализа равновесной паровой фазы над исследуемой биологической жидкостью. Работа выполнена на газовых хроматографах "ЛХМ-80", "Цвет-500", "Хром-5" с детектором ионизации в пламени. Всего проведено 1540 определений в исследуемых биосредах.

В процессе исследований по разработке методов определения стирола в крови и алифатических альдегидов в биосредах (кровь, моча) изучены и обоснованы методические приемы определения методом обращенно-фазной ВЭЖХ на жидкостном хроматографе с насосом высокого давления НРР 5001 (Чехия) и на жидкостном хроматографе "Милихром-5-3" с УФ-спектрофотометрическим

детектором. Определение стирола основано на экстракции данного контами-нанта из исследуемой биологической жидкости, а при определении алифатических альдегидов использован методический прием, основанный на дериватизации определяемых алифатических альдегидов в 2,4-динитрофенилгидразоны с последующей экстракцией производных соответствующих альдегидов. Методические разработки основаны на выполнении 960 определений в исследуемых биосредах (кровь, моча).

Методические приемы, используемые при определении фенола в биологических жидкостях (кровь, моча), отрабатывались на газовом хроматографе "ЛХМ-80" с детектором ионизации в пламени. На этапе пробоподготовки использовался способ дериватизации определяемого фенола в фенилацетат. Для идентификации фенола в пробах наряду с идентификацией по временам удерживания выполнялся хромато-масс-спектрометрический анализ на хроматографе НР 5890 серии 11, с масс-спектрометрическим детектором МСД НР 5972, капиллярной колонкой НР-58М. В процессе исследований выполнено 340 определений в исследуемых биосредах (кровь, моча).

Исследования и особенности методических приемов определения металлов в биосредах отрабатывались методом атомно-абсорбционного анализа в режиме пламенной атомизации прямой элементометрией (моча) и с использованием различных способов минерализации проб (кровь). Работы выполнены на атом-но-абсорбционном спектрофотометре "Перкин-Элмер" (США) с пламенным атомизатором. Всего выполнено 900 определений.

Исследования по разработке атомно-абсорбционного метода определения ванадия в крови и основные методические приемы, положенные в основу метода, проводились на приборе "МГА-915". Всего в процессе исследований выполнено 320 определений при анализе биосред (кровь).

Разработаны подходы к установлению фоновых уровней содержания химических соединений в биосредах детей. В процессе исследований решался комплекс вопросов по выбору контрольной территории, определению критериев отбора детей в контрольную группу, рекомендациям по химико-аналитическому определению содержания химических соединений в биосредах, разработке методики расчета контрольных уровней содержания химических соединений в биосредах. Всего выполнено 1820 определений при анализе биосред (кровь, моча).

Результаты исследований по установлению фоновых уровней содержания химических соединений в биосредах обрабатывались с использованием методов параметрического статистического анализа. Поскольку полученные данные характеризовались большим размахом абсолютных величин, был проведен анализ характера статистического распределения определяемых соединений в изучаемых биологических средах.

Для устранения влияния территориального фактора на содержание определяемых соединений использовали однофакторный дисперсионный анализ, основанный на сравнении внутригрупповых и межгрупповых дисперсий. Оценка характера распределения показателей выполнялась с помощью критерия согласия Пирсона — х2.

Медико-биологические исследования с использованием разработанных методических приемов в гигиенических и клинико-диагностических исследованиях реализованы на примере изучения двух типов санитарно-гигиенической ситуации — экстремальной в п. Павлово Пермского региона и хронической экспозиции на примере г. Чусовой.

Формирование доказательной базы негативного влияния контаминантной нагрузки в п. Павлово выполнялось при анализе зависимостей между содержанием химических соединений в питьевой воде, атмосферном воздухе и определением исследуемых соединений в крови. Всего выполнено 1080 определений в объектах окружающей среды.

Объектом исследования являлось население п. Павлово, которое на протяжении ряда лет проживает в условиях периодического экстремального загрязнения среды обитания нефтепродуктами в результате сложных природно-техногенных процессов. В процессе исследований выполнялась оценка содержания химических соединений в крови жителей п. Павлово как индикаторов загрязнения среды обитания; проводился анализ специфических и неспецифических клинико-лабораторных показателей состояния здоровья населения; исследовалось наличие и достоверность зависимостей между качеством среды обитания, уровнем контаминантной нагрузки и отклонениями в клинико-лабораторных показателях состояния здоровья населения.

В процессе исследований оценивалось содержание в крови химических соединений антропогенного происхождения: фенола, бензола, толуола, о-, м-, п-ксилола, формальдегида, ацетальдегида. Одновременно выполнялся значительный объем широкого спектра клинико-лабораторных тестов, в том числе маркерных по отношению к вероятному загрязнению; общеклинические анализы: сегментоядерные нейтрофилы, лимфоциты, моноциты, плазматические клетки, тромбоциты, ретикулоциты, время свертываемости по Сухареву (начало, конец), эритроциты, гемоглобин, цветной показатель, лейкоциты, СОЭ, эозино-филы, абсолютное число эозинофилов, эозинофильно-лимфоцитарный индекс; биохимические исследования: альбумины, глюкоза, холестерин общий, дельта-аминолевулиновая кислота, железо, антиоксидантная активность плазмы, щелочная фосфатаза; иммунологические показатели: ^Е общий, 1§А, ^М, Содержание контаминантов в биосредах определяли параллельно с натурными исследованиями качества атмосферного воздуха, природных и питьевых вод. Всего выполнено 3270 определений в биосредах обследуемых (дети, взрослые) и 1566 общеклинических, биохимических, иммунологических и иммунофер-ментных исследований.

Наличие в крови химических соединений, специфических для нефтяного загрязнения, таких как бензол, толуол, этилбензол, рассматривали как доказательство наличия внешних источников поступления данных соединений в организм.

На основании результатов определения химических соединений в крови детей п. Павлово до и после лечебно-профилактических мероприятий выполнялась оценка и эффективность используемых элиминационных технологий. Все-

го выполнено 250 определений химических соединений в крови детского населения.

Разработка региональных подходов по оценке вредного воздействия загрязняющих веществ, присутствующих в атмосферном воздухе города, на состояние здоровья населения выполнена на примере г. Чусовой Пермской области, который характеризуется комплексом негативных медико-демографических показателей и тенденций, негативной экологической ситуацией по ряду приоритетных показателей (ежегодными высокими значениями выбросов в атмосферный воздух вредных веществ более 70 наименований, значительной долей в выбросах токсичных компонентов и т.д.).

На примере г. Чусового Пермской области на основании медико-биологических исследований, включающих определение химических соединений в биосредах детского населения, использования теории оценки риска возникновения заболеваний населения установлено содержание загрязняющих веществ в биосредах детей, соответствующее приемлемому уровню риска для здоровья по критерию функциональных изменений и риска заболеваний органов дыхания.

Для решения поставленных задач в течение 2003-2004 гг. были проведены комплексные исследования объектов окружающей среды, источников выбросов, обследование детского населения г. Чусового, включающее биохимические, общеклинические, иммунологические исследования, определение содержания химических соединений в биосредах. Всего выполнено 8550 определений.

Для установления содержания химических соединений в биосредах (кровь), соответствующего приемлемому уровню риска для здоровья, строились математические модели, отражающие зависимость содержания определяемого соединения в крови от общеклинических и биохимических показателей.

В основу методики расчета уровней маркеров экспозиции, соответствующих приемлемому уровню риска здоровью населения, положен анализ влияния уровня экспозиции на отношение шансов как одного из показателей риска.

В работе использованы материалы совместных исследований с сотрудниками научных подразделений ПНИКИ детской экопатологии (зав. лабораторией биохимического анализа, д.м.н. Земляновой М.А., зав. лабораторией иммунологии и аллергологии, д.м.н. Долгих О.В., к.т.н. Кирьянова Д.А.).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В работе представлены результаты экспериментально-теоретической разработки новых методологических подходов оценки реальных химических нагрузок на основе химико-аналитических исследований как нового диагностического направления в связи с высоким риском воздействия антропогенной нагрузки на здоровье населения.

Системный алгоритм химико-аналитического обеспечения медико-биологических исследований в экологии человека представлен на рис. 1.

Начальным этапом выполненных исследований являлся выбор приоритетных контаминантов антропогенной нагрузки. Основными критериями выбора

являлись токсичность исследуемых соединений, возможные последствия воздействия на состояние здоровья и объемы выбросов этих соединений.

Разработка концептуальных основ гигиенической оценки источников формирования повышенной опасности нагрузки контаминантов на организм

Выбор приоритетных ингредиентов, принципы обоснования I

Научно-методические разработки высокочувствительных и селективных методов определения I --■

Органических соединений

Тяжелых металлов и микроэлементов

Стандартизация и метрологическая оценка разработанных методов

Обоснование критериев фонового содержания исследуемых веществ в биосредах —

Гигиеническая оценка и критерии ранжирования территорий по ксенобиальной нагрузке органическими соединениями ----------------- 1 . _ ------------------ Гигиеническая оценка и критерии ранжирования территорий по ксенобиальной нагрузке тяжелыми металлами и микроэлементами

Обоснование принципов построения региональной модели подсистем биологического мониторинга химических соединений

Клинико-диагностические исследования как доказательная база подсистем мониторинга

Разработка рекомендаций по организации региональной подсистемы биомониторинга для задач медицины окружающей среды

Рис. 1. Системный алгоритм и концептуальные основы исследований

Исследуемые в работе соединения относятся к I, 2, 3 классам опасности, характеризуются риском популяционного нарушения репродуктивного здоровья, большинство из них обладают эмбриотоксическим (никель, марганец, свинец, цинк, толуол), репротоксическим (хром, свинец, бензол, толуол), мутагенным действием (никель, хром, цинк, бензол, толуол), тератогенным эффектом (никель, свинец, бензол, толуол).

Одним из основных блоков общего алгоритма исследований является разработка научно-методических принципов высокочувствительных и селективных методов определения химических соединений в биосредах человека, на основе которого сформировано новое диагностическое направление — химико-

аналитические исследования биосред человека на содержание контаминантов, приоритетных в антропогенной нагрузке.

Научно-методические принципы, используемые при анализе контаминантов в биосредах детей (рис. 2), отработанные и используемые при определении 36 химических соединений, базируются на методах экстракции этих веществ в слой органического растворителя с последующим газохроматографическим (ГХ) анализом (ароматические амины), экстракцией и анализом методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) — стирол.

ГХсДИП, методом АРПФ

ВЭЖХ с дериватизацией, экстракция

СФ, ГХ, методом дериватизацин, эктсракция

ГХ с ДИП методом АРПФ

ГХ с ДИП методом АРПФ

ВЭЖХ, экстракция гексаном

ГХсДИП, экстракция хлороформом

Рис. 2. Схема методических принципов, используемых при анализе экзогенных соединений в биосредах человека

Для высоколетучих соединений, таких как метанол, этанол, бутанол, изо-бутанол, пропанол, изо-пропанол, ацетон, используется газохроматографиче-ский анализ равновесной паровой фазы (АРПФ). Такие соединения, как формальдегид, ацетальдегид, масляный и пропионовый альдегиды, фенол и его производные, определяются предварительной дериватизацией исследуемых соединений и дальнейшим анализом производных методом ВЭЖХ или газовой хроматографии.

Методические приемы определения ряда предельных углеводородов (гекса-на, гептана) и ряда ароматических углеводородов (бензола, толуола, о-, м-, п-ксилола, этилбензола) при совместном присутствии, разработанные на примере анализа биосред детей, основаны на предварительном изолировании этих соединений из биологического материала путем нагревания исследуемой биопро-

Алифатические спирты

Алифатические альдегиды

Фенолы

Кстоны

Ароматические углеводороды

Ароматические амины

Метанол, этанол, изо-пропанол, пропанол, изобутанол, бутанол

Формальдегид, ацетальдегид, пропанапь, бутаналь

Фенол

Ацетон

Бензол, толуол,этил-бензол, ксилол

Стирол

Анилин, диметиланилин, диэтиланилин, этил-о-толуидин

бы в замкнутом объеме и последующем газохроматографическом анализе равновесной паровой фазы (АРП).

Измерение концентрации предельных и ароматических углеводородов выполняется ' методом газо-жидкостной хроматографии с пламенно-ионизационным детектированием. Оптимальные параметры работы прибора составляют: температура термостата колонок 95°С; температура испарителя 150°С; температура детектора 100°С; расход газа-носителя (гелия) 30 см3/мин; расход воздуха 300 см3/мин; шкала измерителя тока 10х10"12 А. Для разделения используется насадка: 5 % Ар!езоп Ь на хроматоне N. Хроматограмма смеси ароматических углеводородов в крови приведена на рис. 3, на рис. 4 — хроматограмма крови пациента, проживающего в г. Березники. Основные характеристики методов определения ряда предельных и ароматических углеводородов в биосредах (кровь, моча) приведены в табл. 2.

и

мин

1 - бензол, С=0,006 мг/дм3; 2 - толуол, С=0,005 мг/дм3; 3 - этилбензол, С=Ю,022 мг/дм3; 4 - п-, м- ксилол, С= 0,047 мг/дм3: 5 — о-ксилол, С=0,04 мг/дм

Рис. 3. Хроматограмма стандартной смеси ароматических углеводородов в крови

1 - бензол (00,006 мг/дм3), 2 - толуол (С=0,003 мг/дм3), 3 - этилбензол (00,002 мг/дм3)

Рис. 4. Хроматограмма крови пациента г. Березники на содержание ароматических углеводородов

Таблица 2

Основные характеристики метода определения ряда предельных и ароматических углеводородов в биосредах (кровь, моча)

№ п/п Определяемый ингредиент Диапазон определяемых концентраций, мг/дм3 Погрешность метода, % при Р=0,95

кровь моча кровь моча

1. Гексан - 0,03-1 - 13,4

2. Гептан - 0,03-4,1 - 12,7

3. Бензол 0,005-0,1 0,005-0,5 9,4 6,9

4. Толуол 0,01-0,1 0,05-1 14,4 12,6

5. П-, м-ксилол 0,014-0,1 0,05-1,7 16,9 11,3

6. О-ксилол 0,03-0,2 0,05-1,7 16,8 7,1

7. Этилбензол 0,007-0,2 0,005-0,1 18,2 9,4

Метод определения стирола. Определение стирола основано на базе метода высокоэффективной жидкостной хроматографии с УФ-спектрофотометрическим детектором при длине волны 254 нм с насосом высокого давления НРР 5001 (Чехия) при следующих условиях: колонка - сепарон Си. подвижная фаза — ацетонитрил/вода в соотношении 60:40, скорость подвижной фазы 0,6 мл/мин, время выхода стирола - 6 мин. На этапе пробоподго-товки обоснованы оптимальные условия экстракции исследуемых образцов, заключающиеся в использовании гексана в качестве экстрагента, 10 % раствора гидроксида натрия для создания оптимальной РН среды и экстрактора ППЭ-10. Количественное определение выполняется методом абсолютной калибровки. Реализация отработанных условий выполнения анализа позволяет определять стирол в диапазоне концентраций 0,091-5 мг/дм3 с погрешностью 23,2 % (рис. 5, 6).

Ввод пробы

3 4 е в ю

1 - бензол, 2 - толуол, 3 - стирол (1 мг/дм3), 4-ксилол, 5 — этилбензол.

Рис 5. Хроматограмма разделения стандартной смеси стирола в присутствии ароматических углеводородов, выполненная на колонке с сепароном С18 при использовании элюента ацетонитрил:вода (60:40)

1-бензол, 2-толуол, 3-стирол (С-0,336 мг/дм3), 4, 5-неидентифицированные пики

Рис. 6. Хроматограмма крови пациента (Пермский район)

Метод определения алифатических спиртов. Для раздельного определения алифатических спиртов наиболее широкие возможности имеет метод газо-хроматографического анализа равновесной паровой фазы, находящейся в равновесии с исследуемой жидкостью. На основании этого методического приема была осуществлена разработка метода определения метилового, этилового, пропилового, изо-пропилового, бутилового, изо-бутилового спиртов в биологических жидкостях (кровь, моча).

Обоснованы оптимальные условия газохроматографического определения спиртов с использованием детектора ионизации в пламени: Тисп — 120°С, режим программирования температуры — 10°С/мин. (Тнач. - 90°С, Ткон. - 140°С), время термостатирования при конечной температуре — 5 мин. Разделение выполня-

лось на стеклянной хроматографической колонке длиной 200 см, заполненной 5% ПЭГ на полисорбе-1. Равновесный парофазный анализ проб биологических сред выполнялся при температуре 96°С, оптимальное время термостатирования биопробы —'5 мин. Для увеличения чувствительности определения в качестве высаливателя использовали хлорид натрия. Хроматограмма смеси алифатических спиртов в крови представлена на рис. 7, хроматограмма мочи обследованного пациента - на рис. 8. Характеристика метода определения алифатических спиртов в биосредах приведена в табл. 3.

7 14

время, мин

1 - метанол, 2 - этанол, 3- изопропанол, 4 - пропанол, 5 - изобутанол, б - бутанол

Рис. 7. Хроматограмма смеси алифатических спиртов С] — С4, полученная в режиме программирования температуры колонки

. 1-метанол (С=3,2 мг/дм3), 2-этанол (С=1,б2 мг/дм3)

Рис. 8. Хроматограмма мочи обследованного пациента, г. Александровск

Метод определения ацетона. Для определения ацетона в биосредах разработан метод газохроматографического анализа равновесной паровой фазы над исследуемой биологической жидкостью. Эффективное определение ацетона при анализе биосред (кровь, моча) достигнуто при использовании 5 % ПЭГ-1540 наполисорбе 1.

Таблица 3

Характеристика метода определения алифатических спиртов в биосредах

№ п/п Определяемый ингредиент Диапазон определения концентраций, мг/дм3 Погрешность метода, % при Р=0,95

кровь моча кровь моча

1. Метанол 0,016-2 0,01-1 23,7 20,1

2. Этанол 0,01-2 0,005-1 13,5 17,5

3. Пропанол 0,005-2 0,003-1 22,1 22,2

4. Изо-пропанол 0,005-2 0,003-1 24,2 19,4

5. Бутанол 0,003-1 0,002-1 20,5 17,5

6. Изо-бутанол 0,002-1 0,003-1 24,1 21,9

На основании экспериментально установленной зависимости концентрации ацетона в паровой фазе от времени термостатирования (9б°С) определено оптимальное время термостатирования пробы, равное 5 мин. Метод определения ацетона в биосредах (кровь, моча) позволяет определять 0,05 мкг ацетона в анализируемом объеме пробы. Максимальная погрешность определения ацетона в крови составила 22,9 %, в моче — 16,5 %.

Методы определения алифатических альдегидов в биосредах. Определение микроколичеств алифатических альдегидов в биосредах на фоне сложной биологической матрицы, содержащей большое число примесей, проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии.

Для селективного извлечения алифатических альдегидов в биосредах исследована возможность использования реакции взаимодействия 2,4-динитрофенилгидразина с карбонильной группой и экстракция гексаном. Изучены и определены оптимальные условия количественного превращения формальдегида, ацетальдегида, пропионового и масляного альдегидов в 2.4-динитрофенилгидразоны соответствующих альдегидов на фоне сложной матрицы исследуемой биосреды: 2,5 см3 0,2%-ного раствора 2,4-динитрофенилгидразина добавляются в 50 см3 мочи и 2 см3 в пробу крови объемом 2 см3, разбавленную до 40 см3 бидистиллированной водой и 1-2 капли концентрированной соляной кислоты. Степень экстракции гексаном составляет 88,5 %.

Для качественного разделения рассматриваемых алифатических альдегидов обосновано использование колонки длиной 80 мм, внутренним диаметром 3 мм, заполненной сорбентом Диасорб]в. Оптимальные условия для разделения альдегидов были достигнуты при использовании фазы ацетонитрил : вода в соотношении 50:50 + (2,5 % уксусной кислоты, 1 % диэтиламина) при скорости движения элюента 100 мкл/мин и длине волны УФ-детектора 360 нм. Диапазон измеряемых концентраций алифатических альдегидов в исследуемых биосредах (кровь, моча) составляет 0,001 — 1 мг/дм3 с погрешностью определения не более 26% в моче и 26,5 % в крови. Хроматограмма стандартного раствора 2,4-динитрофенилгидразонов альдегидов представлена на рис. 9, хроматограмма мочи обследованного пациента — на рис. 10.

Методические подходы при определении ароматических аминов в биосредах. Для определения ароматических аминов - анилина и ряда И- алкиламинов (Ы-метиланилина, N. М-диметиланилина, Ы-этиланилина, Ы,М-диэтиланилина, о-толуидина) в качестве принципа метода определения использован экстракци-онно-хроматографический метод, основанный на предварительной экстракции анализируемых аминосоединений из биологического материала в хлороформ и последующем газохроматографическом анализе хлороформенного экстракта. Оптимальное разделение определяемых.аминосоединений было достигнуто на хроматографической колонке, заполненной 3 % ОУ-1 на хроматоне И-супер. Количественное определение ароматических аминов в биосредах выполнялось методом внутреннего стандарта. Диапазон определяемых концентраций ароматических аминосоединеий в крови составляет 0,03-4,2 мг/дм3, в моче - 0,04—5,2 мг/дм3 с погрешностью определения не более 21,4 % в моче и 18,1 % в крови.

3 - ацетон, 4 - пропионовый альдегид, 5 - метилэтилкетон, б- масляный альдегид

1 - формальдегид, 2 - ацетальдегид,

1- формальдегид (00,33 мг/дм!); 2 -ацетальдегид (0=0,14 мг/дм3); 3 - ацетон, 4 — масляный альдегид (С=0.001 мг/дм1)

Рис. 9. Хроматограмма стандартной смеси 2,4-динитрофенилгидразонов. Колонка (80x3 см) Диасорб Ci6

Рис. 10. Хроматограмма крови ребенка, проживающего в Индустриальном районе г. Перми

Методические подходы при определении фенола в биосредах. При разработке метода определения фенола в биологических жидкостях была исследована возможность использования реакции дериватизации с последующим газохроматографическим определением продуктов превращения фенола. Превращение реакционноспособной гидроксильной группы фенола приводит, во-первых, к уменьшению полярности и понижению температуры кипения анализируемых соединений, что позволяет проводить газохроматографический анализ при более низких температурах. Во-вторых, в случае хроматографирования производных фенола форма пика более правильная по сравнению с формой пика для самого фенола, что способствует повышению чувствительности газо-хроматографического анализа. Кроме того, получаемые производные более летучи, чем исходные фенолы, что позволяет более эффективно извлекать их из биологических жидкостей.

Соотношение объемов экстрагента (метиленхлорид), ацилирующего реагента (уксусный ангидрид) и катализатора (карбонат натрия) по степени экстракции позволило рекомендовать в основу метода следующие объемные соотношения — экстр агент : ацилирующий реагент : катализатор = 5 : 0,3 : 2 и нагревание экстракта биопробы до +40+60°С в течение 20 с ( для полной денатурации белков в биопробах). При использовании в качестве ацилирующего реагента уксусного ангидрида фенол в моче определяется в виде производного - фенилацетата. Для идентификации фенилацетата по времени удерживания выполнен хромато-масс-спектромерический анализ пробы мочи на хроматографе НР 5890 серии 11, МСД с капиллярной колонкой. Масс-спектры мочи и стандартного раствора фенилацетата из библиотеки (рис. 11) подтверждают, что в качестве продукта дериватизации фенола в моче образуется фенилацетат, который является основным пиком на той и другой хроматограмме со временем удерживания 8,67 мин.

Для определения фенола в крови способом дериватизации в качестве метилирующего агента использовали йодистый метил, а в качестве растворителя-экстрагента диэтиловый эфир и карбонат натрия в качестве катализатора реакции в объемных соотношениях, равных 10 : 0,3 : 2. Количественное определение фенола в крови выполняли методом внутреннего стандарта, в качестве которого использовали нафталин.

15 «

01

Я

18« 115« ............

1Я

»»

даЦп-. . . .

*> с 5) ю л и я ю ш й и) «1 ® ко я ас«1С м

Масса ионов *10"7

а» л д а ж в а

.1

М Ж Д Д) 1Я И 1р ¡X н Масса ионов *ИГ'

а) Масс-спектр исследуемой пробы мочи

б) Масс-спектр стандартного раствора фенилацетата из библиотеки: 107- фенилацетат

Рис. 11. Масс-спектры проб мочи после дериватизации и стандартного раствора фенилацетата

Диапазон определяемых концентраций фенола в крови составляет 0,04—0,5 мг/дм3, в моче — 0,04-0,4 мг/дм3 с погрешностью определения 9,7 % в моче и 24,8 % в крови.

Методические основы разработки методов определения ряда тяжелых металлов в биосредах. При разработке методов определения металлов в биосредах, наряду со специальными приемами пробоподготовки, использовался атомно-абсорбционный анализ, который в настоящее время является самым распространенным селективным методом определения металлов и используется в современной аналитической практике для выполнения массовых анализов.

Основными вопросами, которые были реализованы в процессе разработки методов определения металлов в биосредах методом атомно-абсорбционного анализа в режиме пламенной атомизации, являлось научное обоснование выбора основных параметров метода, достижение минимальной величины характеристической концентрации и получение удовлетворительных характеристик измерения воспроизводимости, сходимости и точности.

В процессе исследований при проведении элементометрии для каждого определяемого металла (свинец, марганец, никель, медь, хром, цинк, железо, кадмий) научно обоснованы и оптимизированы следующие параметры: ток

лампы, рабочая высота пламени, соотношение горючее-окислитель, скорость подачи пробы (табл. 4).

Таблица 4

Основные характеристики атомно-абсорбционного определения ряда металлов в режиме пламенной атомизации

Элемент Ток лампы (млА) Высота пламени Н (мм) Соотношение газов С2Н2/воздух Скорость подачи пробы (см5/сек) Характеристическая концентрация (мг/дм3)

Марганец 30 (тах) 20 1:1 стехиометрическое 0,35 0,025

Свинец 12 (тах) 10 1:1,5 окислительное 0,30 0,250

Хром 30 (тах) 5 2:1 сильно восстановительное 0,40 0,050

Никель 30 (min) 10 1:2,5 сильно окислительное 0,25 0,100

Медь 25 (тах) 10 1:1 стехиометрическое 0,40 0,050

Цинк 20 (рабочий) 10 1:2 окислительное 0,30 0,010

Железо 18 (рабочий) 15 1:1 стехиометрическое 0,30 0,100

Кадмий 10 (рабочий) 10 1:1 стехиометрическое 0,30 0,010

Для некоторых типов биосред, являющихся жидкими средами, разработан вариант прямого атомно-абсорбционного определения, который позволяет проводить элементометрию для всех исследуемых металлов из одной пробы, минуя стадию предварительного перевода биологического материала в анализируемый раствор.

Оценка точности определения элемента в пробе и установление влияния матричной основы на аналитический сигнал проводились методом добавок, посредством сравнительного анализа калибровочных кривых при использовании водных стандартных образцов и калибровочных кривых при использовании в качестве основы исследуемой биологической жидкости.

На основании использования атомно-абсорбционного анализа в режиме пламенной атомизации и прямой элементометрии в условиях влияния матричной основы разработаны методы определения марганца, свинца, цинка, никеля, меди, хрома, кадмия, железа в моче, желчи, желудочном соке с относительной погрешностью определения от 2,9 до 19,5 % для каждого ингредиента (табл. 5).

В отличие от биологических жидкостей, для таких типов биосред, как кровь и волосы, метод прямой элементометрии с использованием пламенного варианта невозможен. Для биопроб волос и крови разработаны способы перевода исследуемого биологического материала в анализируемый раствор с помощью сильных неорганических окислителей (способ кислотной минерализации), термическим озолением, сочетанием способов термического разложения и кислотной минерализации.

В ходе исследований по проведению пробоподготовки с помощью сильных неорганических окислителей обоснованы оптимальные соотношения окислителей, необходимых для полного растворения биопробы (волосы), НМ0з:Н202 — 3:1, общий объем окислителей — 8 мл. Время полного разложения биопробы - 24 часа, определялось по завершении процесса выделения газообразного продукта.

Таблица 5

Основные аналитические параметры методов атомно-абсорбционного определения металлов в жидких биосредах (моча, желчь, желудочный сок)

Определяемый элемент Моча Желчь Желудочный сок

диапазон определяемых концентраций, мг/дм3 относительная погрешность определения, % Р=0,95 диапазон определяемых концентраций, мг/дм3 относительная погрешность определения, % Р=0,95 диапазон определяемых концентраций, мг/дм3 относительная погрешность определения, % Р=0,95

Марганец 0,005-0,1 7,7 0,05-0,25 5,1 0,005-0,1 18,7

Свинец 0,01-0,5 18,7 0,1-1 15,5 0,05-0,5 16,7

Никель 0,05-0,5 15,5 0,5-2 7,04 0,25-2,5 3,6

Хром 0,005-0,05 19,5 0,01-0,25 19,3 0,01-0,25 5,7

Медь 0,01-0,1 17,9 0,05-1 14,8 0,1-1 4,6

Кадмий 0,05-0,1 10,5 0,01-0,1 4,7 0,005-0,1 16,5

Цинк 0,1-1 12,1 0,25-2,5 3,5 0,25-2,5 2,9

Железо 0,01-0,1 18,7 - - - -

Способ термического разложения использовался при определении в крови никеля, меди, цинка, хрома. Установлено, что полное разложение биоматериала происходит при температурах не ниже 450-500°С. Данные условия позволяют получить растворимый зольный остаток белого цвета, который при последующей минерализации переводят в анализируемый раствор. Отработаны темпера-турно-временные этапы озоления, общее время термического разложения - 9 часов.

По результатам элементометрии, выполненной с использованием различных способов пробоподготовки (с помощью кислотной минерализации и термического разложения), установлено, что в ряде случаев оптимальным является вариант сочетания этих способов.

Для определения содержания марганца, свинца, меди, хрома, железа, цинка, никеля (волосы, кровь) на этапе пробоподготовки осуществлен выбор оптимального сочетания конечной температуры озоления и кислотной добавки для полного озоления биопроб, что позволило снизить потери элементов, неизбежные как при сухом озолении, так и при кислотной минерализации биопроб, и одновременно расширить спектр определяемых элементов в одной пробе.

Экспериментально установлен объем биоматериала, достаточный для количественного определения всех исследуемых элементов на уровне характеристической концентрации в пробе, равный для волос 0,15 г, для крови — 1 см3.

Результаты элементометрии, выполненной различными способами пробоподготовки (табл. 6), позволяют выбрать оптимальный вариант проведения

анализа при определении необходимого спектра элементов в исследуемом биоматериале.

Таблица 6

Способы подготовки биопроб волос и крови для определения ТМ методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии в режиме пламенной атомизации

Биоматериал Способ пробоподготовки Определяемые ингредиенты Погрешность определения,% Р=0,95 Положительный эф фею-

Волосы Кислотная минерализация N1, гп, Си, Ее, Сг 16 Повышение точности на Преувеличение спектра определяемых элементов

N1,Си, Рс, Сг, Мп, РЬ 28-60

Сочетанный способ (термическое озоление 430-450 °С и кислотная минерализация) Хп, Си, Ге, Сг,Мп, РЬ 15

Кровь Термическое озоление N1, Хп, Си, Сг 18 Повышение точности на 11-21%, увеличение спектра определяемых элементов

га, Си, Ре, Сг, Мп, РЬ 30-40

Сочетанный способ (термическое озоление 430-450 °С и кислотная минерализация) №, Ъп, Си, Сг, Мп, РЬ 19

Примечание: шрифтом выделены оптимальные варианты способов пробоподготовки для соответствующих элементов.

На основании проведенных исследований установлен диапазон определяемых концентраций металлов в волосах с использованием способа термического разложения и кислотной минерализации: никель — 0,1-5 мкг/г, свинец — 0,5-5 мкг/г, хром - 0,1-1 мкг/г, медь - 0,5-5 мкг/г, марганец - 0,1-2 мкг/г, цинк - 50250 мкг/г, железо - 2,5-15 мкг/г с погрешностью определения, не превышающей 15 %.

Диапазон определяемых концентраций металлов в крови с использованием модифицированного способа термического разложения и кислотной минерализации составил: никель - 0,1-1 мг/дм5, цинк - 1-10 мг/дм3, хром - 0,0050,05 мг/дм3, марганец - 0,01-0,1 мг/дм3, медь - 0,25-2,5 мг/дм3, свинец - 0,05-0,5 мг/дм3 с максимальной погрешностью определения 19 %.

Определение в биологических средах следовых количеств тугоплавких элементов, таких как ванадий, проводили на приборе "МГА-915". Выбран оптимальный диапазон тока источника излучения полого катода для лампы на ванадий 18-20 мА и установлен максимальный ток 22 мА, опытным путем установлена спектральная длина волны для определения ванадия. Экспериментально выполнен подбор значений аналитических параметров — напряжения питания кварцевого генератора (ЦАП кварца), положения компенсатора и ве-

личины ФЭУ, для определения ванадия на уровне характеристической массы 4 пкг.

Выполнен подбор и экспериментально обоснованы основные этапы аналитической программы, позволяющей проводить определение ванадия в крови в условиях влияния матричного эффекта. Оптимальные параметры температур-но-временной программы работы печи для определения ванадия приведены в табл. 7.

Таблица 7

Оптимальные параметры температурно-временной программы работы печи при определении ванадия

Этап температурно-временной программы Температура, °С Время, с Скорость потока внутреннего аргона, дм3/мин

Сушка 110 55 0,4

Пиролиз 1 450-470 30-40 0,4

Пиролиз 2 1300 30 0,6

Атомизация 2750 1,5 0

Очистка 2800 2 0,9

Пауза - 40 -

Охлаждение печи - 100 -

Учитывая особенности определения ванадия и технические характеристики прибора "МГА-915", установлено, что, поскольку главным образом на чувствительность определения влияет стадия атомизации, характеризующаяся температурой 2700-2800°С, при оптимальном варианте реализации которой достигается максимальная чувствительность определения и воспроизводимость порядка 8-12 %, обязательным условием ее выполнения является поддержание стабильности по температуре.

Для полного устранения эффекта матрицы экспериментально установлено применение химических модификаторов, оптимальным из которых является 1 % раствор нитрата палладия в сочетании с восстановителем (1 % раствор аскорбиновой кислоты), использование которого уже на стадии озоления позволяет эффективно разрушить матрицу пробы.

Установленные экспериментально аналитические параметры и темпера-турно-временные этапы работы электротермического атомизатора позволили получить высокие значения аналитического сигнала при определении ванадия в крови - 4,00 пкг при его воспроизводимости 6 %.

На основании методических исследований по определению ванадия в крови разработан метод атомно-абсорбционного анализа с электротермической атомизацией с использованием в качестве технического решения Зеемановской спектроскопии с высокочастотной модуляцией, позволяющий определять ванадий в крови прямым определением в диапазоне 0,0015-0,015 мг/дм3 с погрешностью определения, не превышающей 25 %.

Медико-биологические исследования по обоснованию региональных фоновых уровней содержания исследуемых соединений в биологических средах

Изучение общих механизмов взаимодействия организма человека с химическими факторами окружающей среды и выявление риска для здоровья при малых уровнях воздействия токсичных веществ представляет собой сложную и комплексную задачу.

Для оптимального решения этого важнейшего вопроса необходима разработка и дальнейшее совершенствование методических основ изучения состояния здоровья населения, включая определение реальной нагрузки воздействия на население химических компонентов окружающей среды, и разработку методологии по обоснованию региональных фоновых уровней содержания химических соединений в биологических средах, которая послужит основой создания системы диагностики предпатологических (донозологических) состояний организма.

В экологическом аспекте разработаны критериальные подходы к установлению фоновых уровней содержания химических соединений в биосредах детей. Под региональными фоновыми уровнями следует понимать содержание химических соединений (мг/дм3) в биосредах детей, проживающих на экологически чистых территориях Пермского региона вне зоны антропогенного воздействия.

Наряду с территориальным фактором, отбор детей в контрольную группу осуществлялся в соответствии с определенным перечнем медико-биологических, лабораторно-диагностических, социально-гигиенических, социально-бытовых критериев.

Разработан и предложен алгоритм статистической обработки результатов исследований по установлению региональных фоновых уровней содержания химических соединений в биосредах, основанный на использовании методов параметрического статистического анализа.

На основании анализа распределения и однофакторного дисперсионного анализа из всей выборки отбрасывались резко отличающиеся значения и проверялись гипотезы об отсутствии влияния территориального фактора на содержание определяемых соединений в биосредах.

В ходе исследований установлено, что статистическое распределение концентраций всех изучаемых соединений в исследуемых средах соответствует или приближено к закону нормального распределения.

При расчете фоновых уровней были сформулированы следующие утверждения: показатель, характеризующий фоновый уровень содержания вещества в организме, всегда соответствует закону нормального распределения; фоновый уровень содержания определенного вещества в организме задается некоторым интервалом, имеющим нижнюю и верхнюю границы; нижняя граница фонового интервала не может быть меньше нуля.

Определение металлов в биосредах выполнялось в соответствии с разработанными методами обнаружения отдельных элементов в соответствующих биологических жидкостях (кровь, моча).

Расчет фоновых уровней металлов, относящихся к макро-, микро- и ультрамикроэлементам, показал, что эти элементы всегда присутствуют в биосредах человека в определенных концентрациях.

Гистограммы распределения, показывающие нормальность распределения содержания металлов в биосредах на уровне фоновых значений, представлены на примере распределения содержания меди в крови (рис. 12 а).

концентрация, мг/дм' концентрация, мг/дм5 концентрация, мг/дм3

а) медь 6) формальдегид в) стирол

Рис. 12. Гистограммы распределения химических соединений в крови

Значения фоновых уровней содержания металлов в биосредах (кровь, моча) представлены в табл. 8.

Наряду с йодным дефицитом на территории Пермской области наблюдается дефицит содержания фторид-ионов в объектах окружающей среды. По данным ВОЗ концентрация фторидов в воде питьевого назначения равна 1 мг/дм3.

Данный показатель для Пермской области в среднем в три и более раз ниже нормативного, что подтверждается многочисленными исследованиями состава питьевой воды р. Камы, Чусовой и других водоемов питьевого назначения. Соответственно суточная доза поступления фтора в организм детей занижена. Региональный фоновый уровень содержания фторидов в моче детей определен на уровне 0,43±0,16 мг/дм3 (табл. 8), что приблизительно в три раза меньше, чем нормативное содержание, рекомендованное ВОЗ и необходимое для поддержания здоровья детского населения.

Среди органических соединений, являющихся истинными ксенобиотиками, присутствие которых в организме обусловлено влиянием антропогенной деятельности человека, фоновые уровни установлены для бензола, толуола, о-, м-, п-ксилола, этилбензола, гептана, гексана, стирола, анилина, Ы- метиланили-на, Т^Ы-диметиланилина, №этиланилина, N.К-диэтил анилина, стирола.

Статистическая обработка результатов анализа, основанная на анализе частот распределения, показала, что данный тип распределения характеризуется очень низкими значениями, в основном равными нулю (рис. 12 в). Полученные

в процессе статистической обработки значения фоновых уровней ряда органических соединений ксенобиального происхождения равны нулю (табл. 8).

Таблица 8

Региональные фоновые уровни содержания химических соединений в биосредах детей Пермского региона

№ Химическое соединение Концентрация, иг/дм4

в крови 1 в моче

Алифатические альдегиды

• 1. Формальдегид 0,0050 ± 0,0014 0,0040 ± 0,0009

2. Ацетальдегид 0,077 ± 0,009 0,068 ± 0,009

3. Масляный альдегид 0 0

4. Пропионовый альдегид 0 0

Алифатические спирты

5. Метиловый спирт 0,369 ±0,117 1,251 ±0,294

6. Этиловый спирт 0,605 ±0,103 0

7. Пропиловый спирт 0 0

8. Изопропиловый спирт 0,610 ±0,07 1,080 ±0,044

9. Бутиловый спирт 0 0

10. Изобутиловый спирт 0 0

Кетоны

11. Ацетон 0,450 ± 0,248 0,265 ±0,129

Предельные углеводороды

12. Гексан 0 0

13. Гептан 0 0

Ароматические углеводороды

14. Бензол 0 0

15. Толуол 0 0

16. Этилбензол 0 0

17. О-ксилол 0 0

18. М-.П-КСИЛОЛ 0 0

19. Фенол 0,057 ±0,017 0,280 ±0,146

20. Стирол 0 -

Ароматические амины

21. Анилин 0 0

22. К-метиланилин 0 0

23. М-этиланилин 0 0

24. N.К-диметил анилин 0 0

25. К,К-диэтиланилин 0 0

Неорганические соединения

26. Марганец 0,0194 ±0,0015 0,0163 ±0,003

27. Медь 1,0590 ±0,0332 0,0384 ± 0,0027

28. Магний 33,25 ± 2,866 35,75 ±15,08

29. Никель 0,2299 ± 0,0203 0,160 ±0,013

30. Свинец 0,1326 ± 0,0071 0,109 ±0.015

31. Цинк 4,5208 ±0,1280 0,441 ± 0,038

32. Хром 0,0165 ±0,0014 0,0130 ±0,0017

33. Железо - 0,086 ± 0,008

34. Ванадий 0,0046 + 0,0008 -

35. Фторид-ион - 0,41 ±0,16

Среди органических соединений, формирующих химическую нагрузку на территории Пермской области, весомый вклад вносят широко распространенные в промышленности кислородсодержащие органические соединения — алифатические спирты, альдегиды, кетоны и фенолы. Одной из основных особенностей рассматриваемых кислородсодержащих органических соединений является то, что наряду с антропогенными источниками поступления в организм, эти соединения являются метаболитами других, как правило, более сложных органических соединений и практически всегда присутствуют в исследуемых биосредах.

Для расчета фоновых уровней содержания альдегидов выбраны наиболее часто встречающиеся в структуре выбросов антропогенных источников предельные альдегиды — формальдегид, ацетальдегид, масляный и пропионовый альдегиды.

Исследования и расчет фоновых уровней содержания алифатических спиртов выполнен по метиловому, этиловому, пропиловому, изопропиловому, бутиловому и изобутиловому спиртам; из ароматических спиртов фоновых уровень установлен для фенола.

Анализируя результаты полученных исследований, следует заключить, что значения содержания кислородсодержащих органических соединений антропогенного и метаболического происхождения характеризуются диапазоном низких, но отличных от нуля концентраций. Распределение, характерное для большинства соединеиий этого класса, может быть представлено на примере распределения формальдегида в крови (рис. 12 б). Диапазоны фоновых уровней содержания кислородсодержащих органических соединений представлены в таблице 8.

Ранжирование и оценка антропогенной нагрузки территорий Пермского региона по результатам биомониторинга детского населения Определение химических соединений в биосредах детей Пермского региона и сравнительная оценка по отношению к фоновым уровням позволили выполнить ранжирование территорий по антропогенной нагрузке и выявить ряд приоритетных территорий с высоким содержанием химических соединений в биосредах. Так, по полиметаллическому загрязнению (марганец, медь, свинец, никель, хром, цинк, магний) среди городов Пермской области наиболее высокие кратности превышения контрольных уровней определены для гг. Пермь, Березники, Чусовой, Соликамск, Лысьва (рис. 13 а).

Установлена зависимость между содержанием определяемых соединений в промышленных выбросах обследуемых территорий, их содержанием в исследуемых биосредах (кровь) и кратностью превышения контрольных уровней на исследуемых территориях. Так, по г. Перми среди городов Пермского региона установлено наиболее высокое содержание в выбросах меди и никеля, соответственно по этим же элементам в крови детей г. Перми определены наиболее высокие кратности превышения контрольных уровней (1,4 - по меди и 2,1 - по никелю). По г. Чусовой установлено приоритетное содержание в выбросах марганца и ванадия и по этим же элементам определены наиболее высокие кратно-

сти превышения контрольных уровней (1,8 - по марганцу и 4,6 - по ванадию) среди городов Пермского региона (рис. 13а).

а) металлы 6) органические соединения

Рис. 13. Ранжирование территорий Пермского региона содержанию химических соединений в биосредах детского населения

Установлено, что для промышленно развитых территорий Пермского региона приоритетными компонентами, определяемыми в крови детей в концентрациях, статистически достоверно превышающих контрольные уровни, являются свинец, марганец, хром, ванадий. Максимальный показатель кратности превышения среднегрупповых концентраций при этом составил: для свинца — 6,1 (г. Березники), хрома - 4,0 (г. Березники), марганца - 1,8 (г. Березники), ванадия - 4,6 (г. Чусовой) (рис. 13а).

Ранжирование районов Пермской области по кратности превышения содержания в крови тяжелых металлов позволило выделить следующие приоритетные территории: Октябрьский район — марганец (2,2); Горнозаводский и Красновишерский районы — свинец (2,0); Добрянский район - никель (1,8); Октябрьский район - хром (2,5). В крови детей, проживающих на сельских территориях (Еловский, Куединский, Оханский, Ординский, Суксунский, Уинский районы), определяются меньшие уровни содержания тяжелых металлов, в основном соответствующие контрольным уровням (рис. 13 а).

Оценка содержания органических соединений в биосредах детей показала, что на отдельных территориях определяются повышенные концентрации ряда

органических соединений. На промышленно развитых территориях Пермской области достоверно выше региональных фоновых уровней определяются метиловый, бутиловый и изо-бутиловый спирты, формальдегид, ацетальдегид, бензол, толуол. Так, в городах с высоким промышленным потенциалом наиболее высокий среднегрупповой уровень превышения фоновых значений в крови составил: метиловый спирт - от 4,0 (г. Губаха) до 2,0 (г. Кунгур); формальдегид -от 6,0 (г. Губаха) до 1,6 (г. Кизел) (рис. 136).

Оценивая содержание толуола в крови, в качестве наиболее проблемных следует выделить гг. Березники, Чайковский, Гремячинск, Пермь, среди районов - Нытвенский и Пермский. По содержанию бутилового спирта в крови таковыми являются города Соликамск, Гремячинск, Губаха; среди районов области — Нытвенский район; по изо-бутиловому спирту высокие концентрации характерны для городов Соликамск, Кунгур, Краснокамск, Лысьва, Гремячинск; среди районов области - Нытвенского, Ильинского, Пермского.

Использование разработанных методических приемов в гигиенических и клинико-диагностических исследованиях

Научно обоснованные методические подходы определения химических соединений в биологических средах человека положены в основу разработанных методов, которые были использованы при проведении исследований по установлению особенностей медико-биологических показателей состояния здоровья населения, постоянно проживающего в сложных условиях природно-техногенного загрязнения, и формировании доказательной базы негативного влияния низкого качества среды обитания на состояние здоровья.

Исследования проведены на примере изучения экстремальной ситуации природно-техногенного происхождения, сложившейся в п. Павлово. Поселок Павлово расположен в зоне нахождения Кокуйского нефтяного месторождения Пермской области. В радиусе трех километров на 79 промплощадках расположено 248 источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, среди основных выбрасываемых веществ — сероводород, предельные углеводороды (С]-Сю), непредельные углеводороды, бензол, толуол, ксилол, фенол. Кроме того, в период весеннего паводка происходит выброс в реку пластовых вод, содержащих нефтепродукты.

В процессе исследований отработан пошаговый алгоритм формирования доказательной базы негативного влияния экологических факторов на состояние здоровья населения.

Сопряженный анализ данных качества воды в реке и атмосферного воздуха позволил выявить зависимость содержания нефтепродуктов в воде реки -акролеина (11=0,79; р<0,05) и формальдегида (Я=0,85; р<0,05) в воздухе. В питьевых водах установлено повышенное содержание нефтепродуктов. При ПДК 0,1 мг/дм3 в водопроводной воде определяли концентрации нефтепродуктов в диапазоне 0,13-0,31 мг/дм3.

Установлены корреляционные зависимости между концентрацией химических соединений в объектах среды обитания и уровнем их содержания в крови

(табл. 9). Показано, что фоновые уровни содержания химических соединений в биосредах чаще превышались у детей, чем у взрослых.

Установлено, что показатели содержания химических соединений в крови детей и взрослых отличались в зависимости от режима работы нефтедобывающих скважин. Среднее содержание фенола в крови детей группы обследования при работающих скважинах составляло 0,36 мг/дм3 (р<0,05), анализ диапазона полученных концентраций показал, что 50,0 % от числа исследованных проб превышали контроль. При неработающих скважинах среднегрупповое содержание фенола составляло 0,24 мг/дм3 (р<0,05), 13,3 % исследованных проб превышали контроль.

Таблица 9

Корреляционные зависимости между содержанием химических соединений в объектах окружающей среды и в крови жителей п. Павлово (п=4350, р<0,05)

Химические соединения Я Р

в объектах среды обитания в крови

Нефтепродукты в питьевой воде Фенол (взрослые) 0,35 0,05

Бензол (дети) 0,35 0,05

Фенол (дети) 0,39 0,05

Бензол в воздухе Бензол (взрослые) 0,88 0,01

Бензол (дети) 0,43 0,04

Ацетальдегид в воздухе Ацетальдегид (взрослые) 0,51 0,05

Толуол в воздухе Толуол (взрослые и дети) 0,31 0,05

Содержание формальдегида в крови детей при работающих скважинах в среднем составляло 0,022 мг/дм3 (р<0,05), 68,0 % исследованных проб превышали контроль, в то время как при неработающих скважинах эта величина составляла 0,006 мг/дм3 (р<0,05), в 28,6 % проб формальдегид определялся выше контроля.

При работающих скважинах в крови 12 % детей и 19 % взрослых из группы обследования регистрировался бензол, который не определялся ни в одном случае при неработающих скважинах. Аналогичная ситуация зафиксирована и по толуолу: у детей и взрослых толуол в крови регистрировали только в периоды функционирования нефтедобывающих скважин.

Известно, что обнаруженные в крови детей химические соединения (бензол, толуол, фенол, формальдегид, ацетальдегид) оказывают токсическое действие на кровь и процессы костномозгового кроветворения, вызывая депрессию гемопоэза, проявлением которой, в том числе, является лейкопения; вследствие развития гипокоагуляционных процессов происходит замедление процесса свертывания крови. Кроме того, анализируемые компоненты обладают гепато-токсическим и сенсибилизирующим действием на организм, вызывают изменение пигментного обмена.

Установлено, что присутствие в организме ребенка указанных соединений может вызывать определенные отклонения, часто донозологического характера. Обобщенные данные по клинико-лабораторным исследованиям состояния здоровья детей п. Павлово приведены в табл. 10.

Выявлена обратная корреляционная зависимость между концентрацией фенола в крови и содержанием лейкоцитов (11—0,27, р<0,02), что свидетельствует о начальных признаках угнетения гемопоэза (табл. 11). Выявленная прямая зависимость между содержанием формальдегида, ацетальдегида, бензола и временем свертывания крови (11=0,39, р<0,04; 11=0,37, р<0,05; 11=0,63, р<0,01 соответственно) подтверждает супрессивное действие определяемых соединений на коагуляционное звено гемостаза.

Таблица 10

Обобщенные данные по клинико-лабораторным показателям состояния здоровья детей п. Павлово (весна 2003 г.)

Показатель Физиологическая норма Среднегрупповой показатель (М±ш) Доля показателей с отклонением от нормы, %

до лечения после лечения до лечения после лечения

Общеклинические и биохимические показатели

Сегментоядерные нейтрофилы, % 30-54 46,82*7,06 38,42*5,04 91.2Т 17,3 Т

Лимфоциты, % 36-59 43,61*6,58 52,78*5,46 78,41 8,51

Моноциты, % 4-6 4,01*0,60 5,46*0,33 73,Ц 10,21

Плазматические клетки, % 0 0,02*0,003 0 1,8 Т 0

Тромбоциты, Ю'/дм" 180-320 253*44 260*32 9,51 1,51

Ретикулоциты, % 0,1-0,6 0,46*0,08 0,56*0,06 13,4| 5,4Т

Время свертывания по Сухареву, (начало), мин 0,5-2,0 3,46*0,61 1,86*0,84 87,3 Г 29,1Т

Время свертывания по Сухареву, (конец), мин 3-5 4,60*0,81 3,82*0,60 42,9| 14,ЗТ

Эритроциты, 10"/дмл 3,9-5,3 4,44*0,67 4,78*0,73 11.Ц 1,61

Гемоглобин, г/дм11 115-135 134,9*20,4 120,6±10,5 9,4 1 1,51

Цветной показатель, п/г 23-35 30,31*4,57 28,50*2,89 2,91 0

Лейкоциты, |017дм' 4,5-6,5 6,57*0,99 6,45*0,63 50.9Т 32,3 Т

СОЭ, мм/ч 2-10 10,33*1,56 7,10*0,36 27.5Т 5,ОТ

Эозинофилы, % 2-3 3,01*0,45 2,85*0,53 1 30,4Т 17,8 Т

Абсолютное число эозинофилов, Ю'/дм' 150-350 189,8±28,7 142,6*15,7 48,5 Г 23,3 Т

Эозинофильно-лимфоцитарный индекс 0,015-0,02 0,063*0,012 0,022*0,009 79,6Т 39,6 Т

Альбумины, г/дм'1 35-50 45,05±б,92 39,12*4,50 43,01 13,01

Глюкоза, ммоль/дм"1 4,2-5,55 5,3*0,8 4,72*0,98 40,01 10,0 т

Холестерин общий, ммоль/дм^ 3,11-5,44 3,46±0,53 3,55±0,50 3,6 Т 1,5

Дельта-аминолевулиновая кислота, мкмоль/см' 0,0012-0,013 0,008*0,002 0,0022± 0,0008 47,2| 15,2 Т

Железо, мкмоль/дм* 6,6-28,6 10,71*1,73 15,25±1,20 50,01 25,0 1

Антиоксидантаая активность, % 36,2-38,6 42,7*7,5 38,8±7,5 85,ОТ 46,3 Т

Щелочная фосфатаза, Е/дм3 71-645 450,5*97,5 424,5*97,5 10,от 1.5Т

Иммунологические показатели

общий, МЕ/см^ 0-50,0 44,9*3,9 24,9*2,9 65,ОТ 35,0 Т

1еА, г/дм' 0,6-1,8 1,09*0,41 0,90*0,55 35.0Т 25,01

1йМ, г/дм"1 1,0-1,9 1,14*0,45 1,22*0,25 47,ОТ 26,4 1

1йО, г/дм' 8,3-13,3 9,8±3,7 8,55*2,82 12,01 8,7 1

Наличие прямой корреляционной зависимости концентраций фенола в крови и дельта-аминолевулиновой кислоты в моче (11=0,72, р<0,02), а также обратной зависимости содержания бензола, формальдегида в крови и содержания альбумина в'крови (11—0,32, р<0,05; 11—0,31, р<0,04 соответственно) характеризует токсическое действие исследуемых соединений на функции печени, в частности, на пигментный обмен и белоксинтетические процессы.

Выявленная прямая корреляционная зависимость содержания ацетальде-гида в крови и иммуноглобулина Е общего характеризует сенсибилизирующее действие на организм (Я=0,71, р<0,03). Механизм неспецифической сенсибилизации, возможно, обусловлен ирритантным действием химических соединений с раздражением эпителия слизистых оболочек дыхательных путей, либо имму-носупрессивным действием и дестабилизацией цитоплазматических мембран клеток.

Таблица 11

Параметры зависимостей между содержанием токсикантов в крови детей п. Павлово и клинико-лабораторными тестами

Химическое соединение Юшнико-лабораторные показатели а Достоверность связи (р)

Бензол Время свертывания по Сухареву (конец) 0,63 0,01

Время свертывания по Сухареву (начало) 0,63 0,01

Альбумины -0,32 0,05

Толуол Антиоксндантная активность плазмы 0,47 0,04

Время свертывания по Сухареву (начало) 0,56 0,02

Ретикулоциты 0,22 0,02

Фенол Дельта-амкнолевулиновая кислота 0,72 0,02

Лейкоциты -0,27 0,02

Формальдегид Иммуноглобулин в 0,46 0,05

Иммуноглобулин М 0,54 0,04

Время свертывания по Сухареву (начало) 0,39 0,04

Альбумины -0,31 0,04

Ацет альдегид Иммуноглобулин Б общий 0,71 0,03

Время свертывания по Сухареву (начало) 0,37 0,05

О напряжении процессов антиоксидантной защиты организма в ответ на повреждающее действие химических соединений свидетельствует прямая зависимость между содержанием толуола в крови и показателем антиоксидантной защиты (11=0,47, р<0,04).

Выявленные зависимости "уровень химической нагрузки организма - кли-нико-лабораторные показатели" свидетельствуют о ранних нарушениях неспецифической защиты организма, углубление которых формирует специфический патологический процесс.

Исследования по определению содержания химических соединений в биосредах, использованные при оценке элиминационных технологий до и после лечебно-профилактических мероприятий населения п. Павлово (табл. 12), показали, что среднегрупповые концентрации формальдегида, фенола, ацетальдеги-да после лечения достоверно ниже. Фенол выше контроля не был зарегистрирован в крови ни у одного ребенка, тогда как в ходе обследования до лечения фенол определялся в крови 26,8 % детей.

В целом, при проведении повторного исследования крови у детей, имевших исходно нарушенные показатели, установлена их положительная динамика (табл. 10). Наиболее существенные положительные сдвиги лабораторных показателей установлены при исследовании гуморального звена иммунного ответа — почти в 2 раза увеличилось содержание иммуноглобулинов А, М, й и достигло практически у всех детей физиологической нормы. Анализ динамических связей между уровнем токсикантной нагрузки и клинико-лабораторными показателями показал отсутствие ранее существовавших зависимостей.

Таблица 12

Сравнительное содержание исследуемых соединений в крови детей п. Павлово до и после лечебно-профилактических мероприятий (р<0,05-0,01)

Определяемый ингредиент Стадия лечения Среднегрупповая концентрация в крови (с±т), мг/дм3 Результаты исследований, превышающие фоновые уровни, %

Бензол до 0,0009± 0,0002 20,0

после 0,0008±0,0001 7,40

Формальдегид до 0,0324±0,0076 86,7

после 0,0049±0,00085 20,0

Ацетальдегид до 0,052610,0075 20,0

после 0,0280±0,0031 8,00

Фенол ДО 0,2435±0,08087 26,7

после 0,0029±0,0008 0

Проведенные химико-аналитические исследования по оценке лечебно-профилактических и элиминационных технологий позволили сделать вывод о том, что снижение содержания химических соединений в биосредах приводит к нормализации клинико-лабораторных показателей и, вместе с тем, присутствие токсикантов в тех концентрациях, которые были зарегистрированы у детей после курса оздоровительных мероприятий, не влияет на клинико-лабораторные показатели состояния здоровья детей.

В настоящее время в качестве эффективного инструмента в решении проблем загрязнения окружающей среды широкое распространение в мире получила концепция риска. Методология оценки риска здоровью от воздействия вредных факторов окружающей среды во всех экономически развитых странах и международных организациях рассматривается как один из наиболее приоритетных и эффективных инструментов обоснования управленческих решений в области охраны здоровья человека и окружающей среды (Ю.А. Рахманин, Г.Г. Онищенко, 2001; H.A. Егорова, 2002; C.JI. Авалиани и др., 2000; Г.Г. Онищенко и др., 2002).

Особую актуальность эти вопросы приобретают для промышленно развитых территорий Западного Урала, в том числе Пермской области, характеризующихся сочетанным техногенным и природнообусловленным воздействием на население.

На примере г. Чусовой Пермской области при проведении биомониторинга детского населения разработаны и использованы критериальные и оценочные величины медико-биологического мониторинга для обоснования приоритетных загрязняющих веществ социально-гигиенического мониторинга. Исследования

основаны на определении концентраций химических соединений в организме, соответствующих приемлемому уровню риска для здоровья населения.

Установление уровней содержания химических соединений в биосредах, соответствующих приемлемому уровню риска для здоровья, выполнялось по критерию функциональных изменений на основании результатов химико-аналитических (маркеры экспозиции) и клинико-лабораторных (маркеры ответа) исследований наиболее чувствительной субпопуляции населения - длительно и часто болеющие дети в возрасте от 4 до 14 лет.

В рамках исследований, проведенных в г. Чусовой, разработано 2 модели зависимости «уровень экспозиции — маркер экспозиции» для ванадия, описанные с помощью логистической кривой:

В качестве уровня экспозиции в этих моделях установлено содержание ванадия в крови, в качестве маркера экспозиции - повышение содержания эози-нофилов и ретикулоцитов. Лимитирующим показателем вредности явилось повышение содержания ретикулоцитов. Содержание ванадия в крови, соответствующее приемлемому уровню риска для здоровья по этому показателю -0,0068 мг/дм3 (рис. 14).

По уровню экспозиции свинца сформированы модели для 5 маркеров воздействия (повышение числа ретикулоцитов, цветного показателя, ACT, малонового диальдегида плазмы, моноцитов). Лимитирующим показателем вредности явилось повышение ретикулоцитов. Содержание свинца в крови, соответствующее приемлемому уровню риска для здоровья по этому показателю

(1)

-0,053 мг/дм3 (рис. 15).

t»

<ff

О Ш 0010 Q01S

I MI II Mi It Mf И •>'

Концентрация мг/дм

ретикулоцитов» (параметры модели: к=1,57; а=0,69; Ь=-1165,95)

«концентрация ванадия в крови — показатель риска повышения

Рис. 14. Модель зависимости

Рис. 15. Модель зависимости «концентрация свинца в крови -показатель риска повышения ретикулоцитов» (параметры модели: к=2,89; а=1,32;Ь—99,86)

Для марганца разработана 1 модель зависимости, в которой в качестве лимитирующего показателя вредности определено снижение содержания лимфоцитов в крови. Содержание марганца в крови, соответствующее приемлемому уровню риска для здоровья по содержанию лимфоцитов в крови — 0,0122 мг/дм3 (рис. 16).

Под воздействием хрома сформировано 5 моделей зависимости увеличения концентрации малонового диальдегида плазмы, дельта-аминолевулиновой кислоты в моче, антиоксидантной активности плазмы, лейкоцитов, снижение содержания лимфоцитов в крови. Лимитирующий показатель вредности - лим-фоцитопения. Содержание хрома в крови, соответствующее приемлемому уро-веню риска для здоровья населения — 0,0055 мг/дм3 (рис. 17).

II 11

I

-----j-----и -mhj

" Г" у л

.....J" "j/'rr t - -

0.0OS 0.М *"'i.«s 0.02

2.50 • «

¿00 о и * ■ ■ ■ I

оо/ Г • ...

Si1" г s - - - Ч; Р

5 » 9 а 1.00 о X Е О 01» р: / • ■Ж:-. •'1 ; i ...

0.00 ■' i ;

Концентрация, мг/дм3

Рис. 16. Модель зависимости «концентрация марганца в крови -показатель риска снижения содержания лимфоцитов» (параметры модели: к= 10,11; а=2,3 ;Ь=-54,18)

о Т№( ш о.оз ам nos &ое о.от а.а

Концентрация, мг/длг5

Рис. 17. Модель зависимости «концентрация хрома в крови -показатель риска снижения содержания лимфоцитов» (параметры модели: k=l,93; а=М),1;Ь=-160,25)

По процедуре, аналогичной установлению концентраций соответствующих приемлемому уровню риска для здоровья населения по критерию функциональных изменений, осуществляли расчет коэффициентов риска (отношения шансов увеличения заболеваемости), моделирование их зависимости от уровня содержания вредных веществ в организме (крови), вычисление уровня содержания вредных веществ в организме, соответствующего отношению шансов, равному единице (признак отсутствия зависимости «экспозиция - ответ»), вычисление уровня экспозиции, соответствующего уровню, приемлемого риска для здоровья населения по критерию заболевания органов дыхания.

В результате проведенных исследований разработана 1 модель для ванадия (рис. 18). Лимитирующим показателем вредности явилось повышение числа заболеваний органов дыхания, уровень ванадия, соответствующий приемлемому уровню риска для здоровья населения - 0,0061 мг/дм3, в то время как, по критерию функциональных изменений этот показатель составляет 0,0068 мг/дм3.

Результаты биомониторинга содержания определяемых соединений в биосредах (кровь) детей г. Чусового Пермской области в сравнении с содержанием, соответствующим приемлемому уровню риска для здоровья населения, рассчитанным по критерию функциональных изменений (ванадий - по критерию риска заболеваний органов дыхания), и региональными фоновыми уровнями приведены в табл. 13.

Впервые разработанные и приведенные в табл.13 уровни, соответствующие приемлемому риску возникновения заболеваний населения, и региональные фоновые уровни для ванадия, марганца, свинца, хрома могут быть рекомендованы в качестве критериальных и оценочных величин медико-биологического мониторинга.

Анализ результатов обследования биосред (кровь) детского населения г. Чусового, табл. 13 с использованием в качестве критериальных и оценочных величин медико-биологического мониторинга уровней, соответствующих приемлемому риску возникновения заболеваний, показал, что по ванадию содержание в биосредах обследуемых детей находится на уровне содержания соответствующего приемлемому уровню риска, по свинцу содержание в биосредах обследуемых превышает эту величину в 2,8 раза, по хрому в 3,3 раза, по марганцу в 1,5 раза.

Разработанные критериальные и оценочные величины медико-биологического мониторинга позволяют установить приоритетные по опасности соединения, относительно которых необходимо принимать дополнительные меры по установлению источников поступления, проведения природоохранных мероприятий, вносить дополнительные коррективы при проведении социально-гигиенического мониторинга.

Так, на примере г. Чусового на основании оценки содержания исследуемых соединений в биосредах детского населения, используя в качестве критериальной и оценочной величины уровень, соответствующий приемлемому риску, установлено, что дополнительные мероприятия при проведении соци-

I

Концентрация, мг/дм1

Рис. 18. Модель зависимости «концентрация ванадия в крови-показатель риска заболеваний органов дыхания» (параметры модели: к=1,2; а=1,14;Ь=-898,0)

ально-гигиенического мониторинга следует проводить в отношении свинца, марганца и хрома.

На основании проведенных исследований следует заключить, что дополнительные медико-биологические исследования, включающие определение химических соединений в биосредах детского населения, и использование вновь разработанных критериальных и оценочных величин медико-биологического мониторинга позволили обосновать необходимость дополнительных мероприятий по ограничению воздействия на население ряда соединений (свинец, хром, ванадий, марганец), несмотря на то, что содержание этих соединений в атмосферном воздухе не превышает гигиенические нормативы.

Таблица 13

Критериальные и оценочные величины для подсистемы медико-биологического мониторинга (на примере биомониторинга детского населения г. Чусового Пермской области)

Определяемый элемент Чувствительность метода, мг/дм3 Определено при обследовании, мг/дм3 Критериальные и оценочные величины медико-биологического мониторинга

уровень, соответствующий приемлемому риску, мг/дм региональный фоновый уровень, мг/дм3

1. Ванадий 0,0015 0,0068 ± 0,0006 0,0061 0,0042 ± 0,0005

2. Марганец 0,01 0,0181± 0,0015 0,0122 0,0194 ±0,0015

3. Свинец 0,05 0,147 ± 0,007 0,053 0,1326 ±0,0071

4. Хром 0,005 0,0179 ±0,0017 0,0055 0,0165 ±0,0014

Таким образом, на примере г. Чусового Пермской области на основании медико-биологических исследований, включающих определение химических соединений в биосредах детского населения, использования теории оценки риска возникновения заболеваний населения, установлены уровни содержания приоритетных загрязняющих веществ в биосредах детского населения, соответствующих приемлемому уровню риска для здоровья по критерию функциональных изменений и риска заболеваний органов дыхания.

Проведенные исследования позволили выделить приоритетные соединения, по которым необходимо проведение дополнительных мероприятий в рамках социально-гигиенического мониторинга с целью снижения воздействия на заболеваемость населения.

Полученные в процессе проведенных исследований и рассчитанные при моделировании значения содержания определяемых соединений в крови соответствующие уровням приемлемого риска возникновения заболеваний населения, как и региональные фоновые уровни, могут быть использованы в качестве критериальных и оценочных величин при проведении медико-биологического и социально-гигиенического мониторинга.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в результате проведенных исследований создана новая система высокочувствительных и селективных методов определения органических соединений — представителей классов ароматических углеводородов, алифатических спиртов, алифатических альдегидов, фенолов, кетонов, ароматических аминов, тяжелых металлов и микроэлементов в биологических средах человека (кровь, моча).

Обоснована методическая и критериальная оценка антропогенной и региональной фоновой ксенобиальной и микроэлементной нагрузки 36 химических соединений широкого спектра.

Разработана комплексная модель подсистемы биологического мониторинга как составная часть социально-гигиенического мониторинга регионального уровня. Создана новая диагностическая система, основанная на элементах доказательной медицины, для задач социально-гигиенического мониторинга (подсистема медико-биологического мониторинга) и медицины окружающей среды (клинико-лабораторные исследования, оценка эффективности лечебно-профилактических мероприятий).

Сформировано новое научное направление по химико-аналитической диагностике последствий контаминантной нагрузки биосред населения.

Проведенные исследования могут получить дальнейшее перспективное развитие при:

- расширении подсистемы медико-биологического мониторинга;

- уточнении патогенетических аспектов нарушения здоровья человека под влиянием химических факторов антропогенной нагрузки;

- развитии методик оценки риска, его минимизации при воздействии химических факторов на здоровье населения;

- развитии медико-профилактических технологий коррекции неблагоприятных последствий антропогенного воздействия;

- ранжировании медико-экологических проблем по степени их приоритетности;

- обосновании направлений деятельности по снижению антропогенной нагрузки в рамках социально-гигиенического мониторинга.

ВЫВОДЫ

1. Научно обоснованы концептуальные основы и системный алгоритм химико-аналитического обеспечения медико-биологических и гигиенических исследований для задач гигиены окружающей среды и экологии человека. Базовые исследования по реализации основных положений алгоритма выполнены на примере 36 химических соединений, приоритетных контаминантов выбросов химической, нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности — представителей классов ароматических и предельных углеводородов, алифатических спиртов, алифатических альдегидов, ароматических аминов, кетонов, фенолов, тяжелых металлов и микроэлементов.

2. Разработан и методически обоснован комплекс методов определения в биологических средах отдельных представителей классов органических соединений: предельных и ароматических углеводородов (гексан, гептан, бензол, толуол, этилбензол, о-,м-,п-ксилол), основанный на анализе равновесной паровой фазы (АРПФ) методом газовой хроматографии (ГХ) в диапазоне определяемых концентраций: 0,005-0,2 мг/дм3 в крови и 0,03-4,1 мг/дм3 в моче, с максимальной погрешностью определения 23,8 %; стирола в крови, основанный на экстракции гексаном и анализе ВЭЖХ в диапазоне 0,09-5 мг/дм3 с максимальной погрешностью 23,2 %.

3. Разработан и методически обоснован комплекс методов определения кислородсодержащих органических соединений в биологических средах: алифатических спиртов (метилового, этилового, пропилового, изо-пропилового, бутилового, изо-бутилового), основанный на АРПФ методом ГХ в диапазоне: 0,003-2 мг/дм3 в крови и 0,002-1 мг/дм3 в моче с максимальной погрешностью 24,2 %; кетонов (ацетона), основанный на АРПФ методом ГХ в диапазоне определяемых концентраций 0,01-0,2 мг/дм3 (кровь, моча), с максимальной погрешностью 22,9 %; алифатических альдегидов (формальдегида, ацетальдегида, пропионового и масляного) методом дериватизации с 2,4-динитрофенилгидразином и ВЭЖХ анализе в диапазоне 0,001-1 мг/дм3 (кровь, моча) с максимальной погрешностью определения 26,5 %; фенола методом дериватизации с использованием ацилирующего реагента уксусного ангидрида (моча) и йодистого метила (кровь) с последующим ГХ анализом экстракта в диапазоне 0,04-0,5 мг/дм3, с максимальной погрешностью 24,8 %.

4. Разработан и методически обоснован метод определения ароматических аминосоединений (анилина, Ы-мст ил анилина, N.И-димстил анилина, Ы-этиланилина, К,№диэтиланилина, о-толуидина), основанный на экстракции в хлороформ и ГХ анализе экстракта в диапазоне концентраций: 0,03-4,2 мг/дм3 (кровь) и 0,04-5,2 мг/дм3 (моча) с максимальной погрешностью 21,4 %.

5. Разработан и методически обоснован комплекс методических приемов определения содержания ряда тяжелых металлов и микроэлементов в диагностических биосредах детей с использованием различных способов пробоподго-товки методом атомно-абсорбционного анализа в режиме пламенной атомизации для меди, марганца, свинца, никеля, хрома, цинка, железа, кадмия в диапазонах: 0,005-1 мг/дм3 (моча), 0,01-1 мг/дм3 (желчь), 0,005-1 мг/дм3 (желудочный сок) с максимальной погрешностью 19,5 %; в крови для меди, марганца, свинца, никеля, хрома в диапазоне 0,005-2,5 мг/дм3, цинка - 1-10 мг/дм с максимальной погрешностью 19,4 %; в волосах для никеля, свинца, меди, марганца, железа, цинка, хрома в диапазоне 0,1-5 мкг/г, цинка — 50-250 мкг/г с максимальной погрешностью 15,0 %; в режиме электротермической атомизации для ванадия в крови в диапазоне 0,0015-0,015 мг/дм3 с максимальной погрешностью 25 % селективно, достоверно, с высокой чувствительностью в соответствии с задачами биологического и социально-гигиенического мониторинга.

6. Научно обоснованы и разработаны методические приемы критериальной оценки контаминантной нагрузки биосред населения. Предложен и апробиро-

ван алгоритм комплекса исследований и статистической обработки результатов химико-аналитических определений по установлению региональных фоновых уровней содержания химических соединений в биологических средах (кровь, моча) для 36 соединений на примере детского населения Пермского региона. Разработанные методические и критериальные подходы позволили обосновать возможность выявления и ранжирования наиболее проблемных по антропогенной нагрузке территорий для формирования программ социально-гигиенического мониторинга, принятия управленческих решений по улучшению качества окружающей среды и охраны здоровья населения, для оценки риска возникновения экологически обусловленных заболеваний.

7. На базе комплексов разработанных методических приемов сформировано новое научное направление — химико-аналитические диагностические исследования по определению содержания органических соединений, тяжелых металлов и микроэлементов в биологических средах населения, проживающего в условиях дестабилизированной окружающей среды. Реализация этого направления показала его высокую эффективность при обосновании и постановке соматического диагноза, выборе способов и форм коррекции выявленных нарушений, оценке достаточности специализированной лечебно-профилактической помощи детям с экологически обусловленными нарушениями здоровья.

8. На примере экстремальной ситуации природно-техногенного происхождения установлены достоверные (р<0,01-0,05) системные зависимости между факторами воздействия на организм и уровнем содержания химических соединений в биосредах человека (0,88>К>0,31), в том числе, для бензола 11=0,88; ацетальдегида 11=0,51; толуола 11=0,31 (содержание в воздухе — содержание в крови); фенола 11=0,35 (содержание в питьевой воде — содержание в крови). Негативное влияние этих соединений на состояние здоровья подтверждено наличием тесных статистически достоверных зависимостей "факторы токсикантной нагрузки организма — клинико-лабораторные показатели антиоксидантного статуса, системы гемостаза, сенсибилизации, гепато-билиарной системы" (0,72>К>0,22), что позволило реализовать методологию выбора приоритетных контаминантов объектов окружающей среды в качестве маркерных показателей для социально-гигиенического мониторинга и для доказательства выявленных причинно-следственных связей.

9. На основании комплексных медико-биологических исследований и теории оценки рисков в качестве критериальных и оценочных величин системы социально-гигиенического мониторинга для условий хронической экспозиции (на примере г. Чусового) обоснованы концентрации в биосредах детского населения для ванадия, свинца, марганца, хрома, соответствующие приемлемому уровню риска для здоровья по критериям функциональных изменений основных органов и систем и по заболеванию органов дыхания.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Монографии:

1. Зайцева Н.В., Беляев E.H., Уланова Т.С.. Леденцова Е.Е., Карнажицкая Т.Д. Химико-аналитическое обеспечение социально-гигиенического мониторинга кислородсодержащих органических соединений / Москва, 2002,- 207 с.

2. Зайцева Н.В., Беляев E.H., Уланова Т.С.. Нурисламова Т.В. Химико-аналитическое обеспечение социально-гигиенического мониторинга алифатических хлорированных углеводородов, фенола и алкилфенолов / Москва, 2002,- 172 с.

В соавторстве:

3. Зайцева Н.В., Уланова Т.С.. Нурисламова Т.В.. Изучение кинетических закономерностей транспортно-распределительных процессов о-толуидина в организме // Гигиена и санитария,- 1997.- №5.- С. 14-15.

4. Зайцева Н.В., Уланова Т.С.. Карнажицкая Т.Д., Тырыкина Ю.А. Определение формальдегида в биологических жидкостях // Гигиена и санитария. - 1999.- № 4. -С. 69-71.

5. Зайцева Н.В., Уланова Т.С.. Нурисламова Т.В., Попова H.A. Практическое применение метода газовой хроматографии для определения ароматических углеводородов в биологических жидкостях // Гигиена и санитария. - 1999,- № 5. - С. 75-77.

6. Зайцева Н.В., Уланова Т.С.. Морозова Я.С., Суетина Г.Н., Плахова Л.В. Свинец в системе мать-новорожденный как индикатор опасности химической нагрузки в районах экологического неблагополучия //Гигиена и санитария.- 2002.- № 4.- С. 45-46.

7. Зайцева Н.В., Уланова Т.С.. Гаранин В.П., Нурисламова Т.В., Попова H.A. Идентификация фенолсодержащих соединений в биологических жидкостях // Гигиена и санитария.- 2003.- № 1.- С. 72-74.

8. Самарцев В.А., Сайдаков П.Я. Уланова Т.С. Хронический панкреатит и биотрансформация тяжелых металлов у больных желчнокаменной болезнью // Анналы хирургической гепатологии. Том 8.- Москва, МАИК «Наука/Интерпериодика».- 2003.- № 2. С. 348.

9. Зайцева Н.В., Уланова Т.С.. Нурисламова Т.В., Попова H.A. Количественное определение содержания фенола, 2-хлорфенола и хлорорганических соединений в биосрсдах для задач мониторинга // Здоровье населения и среда обитания. МЗ РФ ФЦГСЭН.- 2003- № 6. С. 223.

Ю.Зайцева Н.В., Уланова Т.С.. Плахова Л.В., Суетина Г.Н. Влияние полиметаллических загрязнений объектов окружающей среды на измерение микроэлементного состава биосред у детей // Гигиена и санитария,- 2004.- № 4.- С. 11-15.

П.Зайцева Н.В., Уланова Т.С.. Карнажицкая Т.Д., Теплоухова Н.В. Определение стирола в крови методом высокоэффективной жидкостной хроматографии // Гигиена и санитария.- 2005.- № 4.- С. 58-61.

12. Зайцева Н.В., Онищенко Г.Г., Шур П.З., Уланова Т.С. Перечень приоритетных показателей для выявления изменений состояния здоровья детского населения при вредном воздействии ряда химических факторов среды обитания // Методические рекомендации. Москва, Минздрав РФ.- 2000.- 38 с.

13.Уланова Т.С.. Нурисламова Т.В. Методические указания по газохроматографиче-скому определению анилина и о-толуидина в воде. МУК4.1.647-96 // Сборник методических указаний МУК 4.1.646-4.1.660-96. Москва, Минздрав РФ,- 1997.

14. Зайцева Н.В., Уланова Т.С.. Нурисламова Т.В., Попова H.A., Карнажицкая Т.Д., Плахова Л.В., Суетина Г.Н. Сборник методических указаний по определению хи-

мических соединений в биологических средах II Методические указания МУК 4.1. 763-99-4.1.779-99. Москва, 1999,- 152 с.

15.Рахманин Ю.А., Зайцева Н.В., Новиков С.М., Беляев Е.Н., Шур П.З., Май И.В., Кирьянов -Д.А., Уланова Т.С. Методические подходы к обоснованию региональных предельно допустимых концентраций вредных веществ по критериям приемлемого риска с использованием результатов эпидемиологических исследований // Социально-гигиенический мониторинг: методология, региональные особенности, управленческие решения. Материалы Пленума Научного Совета по экологии человека и гигиене окружающей среды Минздрава Российской Федерации. Москва, 2003.- С. 36.

16. Зайцева Н.В., Уланова Т.С.. Нурисламова Т.В.,Карнажицкая Т.Д., Плахова Л.В., Суетина Г.Н. Методические подходы и критерии оценки при определении химических соединений в биосредах // Материалы Пленума Лабораторного Совета государственной санитарно-эпидемиологической службы Российской Федерации. Москва, 2004.- С.59-64.

17. Зайцева Н.В., Шур П.З., Долгих О.В., Уланова Т.С., Карнажицкая Т.Д. Сапссг risk in children exposed by outdoor and indoor formaldehyde // Журнал "Epidemiology".-July 1999,- vol 10.- № 4.. p. 62.

18. Зайцева H.B., Шур П.З., Уланова Т.С. Some results of lead multimedia exposure investigation for pregnant women // Журнал "Epidemiology".- July 1999,- vol 10, № 4.-P. 83.

19. Зайцева H.B., Уланова T.C.. Нурисламова T.B. Phenol, its alkyl and haloid derivatives and trihalomethanes identifikacion in biological media for the problems of monitoring of tap water quality health effects // Журнал "Epidemiology".- July 2002,- vol 13, № 4.-P.161.

20. Зайцева H.B., Уланова T.C.. Суетина Г.Н., Плахова Л.В., Стенно Е.В. Procedure supplay of heavy metals control in biological media using atomic absorption analysis // Журнал "Epidemiology".- July 2002.- vol 13, № 4.- P.162.

21. Зайцева H.B., Уланова T.C.. Суетина Г.Н., Ходырева Е.Е. Соотношение содержания марганца и свинца в моче у детей малых промышленных городов // Окружающая среда и здоровье. Материалы региональной научной конференции. Казань, 1996,- С. 53.

22.Уланова Т.С.. Суетина Г.Н., Долгих О.В., Ходырева Е.Е. Оценка уровня содержания металлов в биологических средах различных ipynn риска возникновения эко-патологии // Материалы международной конференции студентов и молодых ученых "Проблемы охраны окружающей среды на урбанизированных территориях." Пермь, 1996.- С. 107.

23.Зайцева Н.В., Корюкина И.П., Уланова Т.С.. Суетина Г.Н. Исследование ксенобиотиков в биосредах как метод диагностики экозависимой патологии И Проблемы здоровья матери и ребенка в Пермском регионе. Материалы 1-й Научно-практической конференции Ассоциации детских врачей Пермской области. Пермь, 1996.-С. 3.

24.Падруль М.М., Серов В.Н., Миронов Ю.А., Корюкина И.П, Зайцева Н.В., Сакасва Т.Л., Малкова Л.В., Бабина Г.В., Головская Л.А., Тырыкина Т.И., Землянова М.А., Уланова Т.С.. Долгих О.В., Маклакова О.А. Мамунц М.А. Влияние ксенобиотиков на состояние здоровья беременных и новорожденных в зоне действия предприятий нефтехимии // Информационное письмо. Управление Здравоохранения администрации Пермской области. Пермь, 1996.

25. Зайцева Н.В., Тырыкина Т.И., Землянова М.А., Долгих О.В., Уланова Т.С. Результаты проведения медико-экологической реабилитации на примере детского населения Пермской области // Информационные материалы. Администрация пермской области. Пермь, 1996,- 39 с.

26. Зайцева Н.В., Пушкарева М.В., Май И.В., Шур П.З., Уланова Т.С.. Ситниченко Е.П., Мельчукова Л.И. Медико-экологическая реабилитация детского населения Пермской области // Информационные материалы. Администрация пермской области. Пермь, 1996.- С. 38.

27.Мамунц М.А., Зайцева Н.В., Уланова Т.С.. Падруль М.М. Определение некоторых ксенобиотиков в биосредах матерей и их новорожденных детей с желтухами неясного генеза // Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием «Проблемы здоровья семьи - 2000». Пермь-Анталья, 1997,- С.65.

28.3айцева Н.В., Гельфенбуйм И.В., Пушкарева М.В., Уланова Т.С. Экологические факторы риска здоровью населения // Методические рекомендации. Пермь, 1997,-С. 148.

29.Зайцева Н.В., Долгих О.В., Тырыкина Т.И., Землянова М.А., Шур П.З., Уланова Т.С.. Нурисламова Т.В., Суетина Г.Н. Скрининговые исследования химического носительства у детей, проживающих на территориях с высокой аэрогенной нагрузкой // Сборник научных трудов «Экология и жизнь». Вып.2.- Пермь, 1997.- С. 6-8.

30. Зайцева Н.В., Долгих О.В., Тырыкина Т.И., Землянова М.А., Шур П.З., Уланова Т.С. Оценка состояния здоровья детей с экологически обусловленными заболеваниями при проведении медико-экологической реабилитации // Сборник научных трудов «Экологические проблемы промышленных зон Урала». Магнитогорск, 1997.- С .22.

31 .Уланова Т.С.. Суетина Г.Н., Плахова JI.B. Оценка уровня свинцовых нагрузок в почве вблизи транспортных магистралей на состояние здоровья населения г.Перми // Там же.- С. 23.

32. Зайцева Н.В., Уланова Т.С. О влиянии качества питьевой воды на состояние соматической заболеваемости населения г. Перми // Материалы международного семинара-совещания «Организационно-технические и технологические проблемы применения активных углей и реагентов в водоподготовке с учетом ввода новых нормативных документов на питьевую воду». Пермь, 1997.- С. 55.

33. Зайцева Н.В., Шур П.З., Долгих О.В., Уланова Т.С. Некоторые результаты коррекции медико-экологических ситуаций на территориях, характеризующихся риском загрязнения свинцом // Сборник научных трудов МНИИ Гигиены им. Эрисмана «Современные гигиенические проблемы охраны окружающей срсды и здоровья населения в регионах России». М., 1997,- С. 26.

34.Зайцева Н.В., Лебедева Т.М., Шур П.З., Тырыкина Т.И., Уланова Т.С.. Гимерверт Д.А., Землянова М.А., Долгих О.В., Бражкин A.B., Хорошавин В.А. Результаты коррекции медико-экологических ситуаций на территориях, характеризующихся риском загрязнения свинцом // Сборник научных трудов « Гигиенические аспекты среды обитания и здоровья населения», Пермь, 1997.- С.58-61.

35.Ситниченко Е.П., Шур П.З., Долгих О.В., Уланова Т.С.. Суетина Г.Н. Медико-химическая диагностика у детей с заболеваниями гастродуоденальной системы из экологически неблагоприятных районов Пермской области // Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием «Проблемы здоровья семьи - 2000». Пермь - Ангалья, 1997.- С. 67.

36.Пушкарева М.В., Тырыкина Т.И., Уланова Т.С. Влияние экологических факторов среды обитания на здоровье населения // Состояние и охрана окружающей среды Пермской области в 1997 г. Сборник материалов к Государственному Докладу о состоянии, окружающей среды Российской Федерации в 1997 г. Пермский областной комитет по охране природы. Пермь, 1998. С. 48-53.

37.Тырыкина Т.И., Землянова М.А., Долгих О.В., Уланова Т.С.. Нурисламова Т.В., Тырыкин A.A. Зависимость состояния здоровья детей от уровня территориальной аэрогенной нагрузки И Доклады 3-й Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности». Том 2,- Санкт-Петербург, 1998.-С. 341.

3 8. Уланова Т.С.. Карнажицкая Т.Д., Митрофанова В.М. Содержание формальдегида в моче детей // Там же.- Том 3.- С. 197.

39. Уланова Т.С.. Суетина Г.Н., Плахова Л.В. Соотношение уровней содержания свинца в крови беременных женщин и новорожденных детей с количеством загрязнений в объектах окружающей среды г. Чусового // Там же.- С. 289-290.

40. Уланова Т.С.. Нурисламова Т. В., Суетина Г. Н., Карнажицкая Т. Д. Химико-аналитическое обследование как инструмент в постановке экологического диагноза // Конгресс педиатров России «Экологические и гигиенические проблемы педиатрии». Москва, 1998,- С.44-45.

41. Уланова Т.С.. Суетина Г.Н., Плахова Л.В. Использование показателей соотношения металлов в биосредах детей для оценки изменений экологической нагрузки в регионах Пермской области // Окружающая среда и здоровье. Сборник научных трудов международного симпозиума. Магнитогорск, 1998,- С. 43-44.

42.Тырыкина Т.И., Землянова М.А., Долгих О.В., Шур П.З., Уланова Т.С. Использование результатов медико-экологической реабилитации населения в задачах управления природоохранной деятельностью // Там же.- С. 45.

43.Зайцева Н.В., Гельфенбуйм И.В., Май И.В., Пушкарева М.В., Уланова Т.С.. Нурисламова Т.В., Тырыкина Т.И., Федоровская А.Х., Шур П.З. Экологические факторы риска для здоровья населения // Сборник материалов по результатам медико-экологической реабилитации населения. Пермь, 1998.- С. 76.

44.Уланова Т.С.. Суетина Г.Н., Плахова Л.В., Морозова Я.С. Уровни содержания свинца и цинка в плаценте и меконии для диагностики экологически обусловленных заболеваний // IV Всероссийская научно-практическая конференция «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности». С-Петербург, 1999.-С. 260-261.

45.Уланова Т.С.. Суетина Г.Н., Плахова Л.В. Тяжелые металлы в биологической системе мать-новорожденный как элемент биологического мониторинга // 2-я Международная научно-техническая конференция «Медико-экологические информационные технологии-99». Курск, 1999,- С.126-129.

46. Уланова Т.С.. Нурисламова Т.В., Попова H.A., Карнажицкая Т.Д., Рудакова Е.А., Тырыкина Ю.А. Создание банка данных содержания органических токсикантов в биосредах населения для оценки медико-экологической ситуации // Там же.-С.135-137.

47. Уланова Т.С.. Нурисламова Т.В. Химико-аналитическое обеспечение в диагности-. ке экопатологии // Труды международной конференции «Актуальные проблемы

экологической безопасности территорий и населения». Бангкок-Паттайя, 2000,- С. 175-177.

48. Уланова Т.С.. Нурисламова Т.В., Попова H.A. К вопросу количественной идентификации ароматических углеводородов в биологических жидкостях (моча) // Тсзи-

сы докладов IV Всероссийской конференции «Экоаналитика-2000». Краснодар, 2000,-С. 233-234.

49. Уланова Т.С.. Суетина Г.Н, Плахова JI.B. Уровень содержания металлов в биосрс-дах детей, проживающих на территориях Пермской области с высоким содержанием золы углей в промышленных выбросах // Там же.- С. 72.

50. Зайцева Н.В., Уланова Т.С.. Нурисламова Т.В., Суетина Г.Н., Тырыкина Т.И. Аназлиз динамики приоритетных химических факторов риска по результатам медико-химической диагностики // Сборник «Мониторинг состояния объектов окружающей среды и медико-экологическая реабилитация населения Пермской области в 1999 г.». Пермь, 2000.- С. 48.

51. Зайцева Н.В, Уланова Т.С.. Суетина Г.Н, Плахова JI.B. Отработка элементов мониторинга за содержанием химических соединений в биосредах детей, влияющих на развитие патологий щитовидной железы // Отчет о НИР Депонир. №02.20.00.04702. Москва, Всероссийский научно-технический центр.- 2000.

52. Уланова Т.С.. Суетина Г.Н., Плахова Л.В. Использование апимониторинга для оценки территориальной полиметаллической нагрузки // V Всероссийская научно-практическая конференция "Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности". С.-Петербург, 2000. - С. 157-158.

53.Долгих О.В., Землянова М.А., Уланова Т.С. Оценка состояния здоровья детей промышленно развитых городов (на примере Пермской области) // Там же.- Т. 2,-С. 519.

54. Уланова Т.С.. Карнажицкая Т.Д., Митрофанова В.М., Сыпачева A.M. Об обнаружении формальдегида в биологических средах // Тезисы докладов Всероссийской конференции «Химический анализ веществ и материалов». Москва, 2000,- С. 107108.

55. Туровская В.А., Устинова О.Ю., Акатова A.A., Уланова Т.С. Атопический дерматит у детей в экологически неблагоприятных районах как фактор риска перманентного течения синдрома вегетативной дисфункции // Современные проблемы атопического дерматита. Сборник трудов Межрегиональной научно-практической конференции. Новосибирск, 2000.- С. 84-85.

56. Зайцева Н.В., Рыжаков С.А., Пушкарева М.В., Уланова Т.С. Влияние экологических факторов среды обитания на здоровье населения // Государственный Доклад «Состояние и охрана окружающей среды Пермской области в 1999 году». Администрация Пермской области. Пермь, 2000.

57. Зайцева Н.В., Уланова Т.С.. Карнажицкая Т.Д., Митрофанова В.М., Сыпачева A.M. Разработка метода определения насыщенных алифатических альдегидов в биологических средах (моча) для установления ксенобиального носительства под влиянием антропогенной нагрузки // Отчет о НИР Рег.№ 01.2.00 101840 Инв.№ 02.2.00 101674 2000. Москва, Всероссийский научно-технический центр,- 2000.

58. Зайцева II.B., Уланова Т.С.. Суетина Г.Н., Плахова Л.В., Бушмелева Т.П. Отработка методов определения кадмия в биосредах (моча, желчь, желудочный сок) для установления ксенобиального носительства под влиянием экологической нагрузки // Отчет о НИР Рег.№ 01.2.00 101852 Инв.№ 02.2.00 101669 2000. Москва, Всероссийский научно-технический центр.-2000.

59. Уланова Т.С.. Карнажицкая Т.Д., Митрофанова В.М., Дивакова В.П. Оценка содержания фтора в биосредах детей, проживающих на различных территориях Пермской области // Труды международной конференции «Энергетика, окружающая среда, здоровье», Тунис, 2001.- С. 51-52.

60. Уланова Т.С.. Нурисламова Т.В., Попова H.A., Рудакова Е.А. Определение фенола и его производных в биосредах детей для задач мониторинга антропогенной на-1руэки // Там же.- С. 53-56.

61 .Уланова Т-.С.. Суетина Г.Н., Плахова Л.В., Стснно Е.В. Сравнительная оценка экологической ситуации на территории Пермской области по показателям содержания экотоксикантов в биосредах детей // Там же,- С. 56-59.

62. Уланова Т.С.. Суетина Г.Н., Плахова Л.В., Стенно Е.В. Методы и практика контроля содержания тяжелых металлов в биосубстратах // XV Уральская конференция по спеюроскопии. Заречный, 2001.- С. 58-59.

63. Уланова Т.С.. Нурисламова Т.В. Диагностическое определение химических соединений в биологических средах в экопатологии // Влияние загрязнений окружающей среды на здоровье человека. Материалы 1-й Всеросийской конференции с международным участием. Новосибирск, 2002,- С. 147-148.

64.Зайцева Н.В., Бражкин A.B., Шур П.З., Май И.В., Алексеев В.Б., Уланова Т.С.. Ве-ковшинина С.А., Долгих О.В. Мониторинг объектов окружающей среды и результаты медико-экологической реабилитации населения // Пермь, 2002,- С. 89.

65.Уланова Т.С.. Плахова Л.В., Суетина Т.Н., Стенно Е.В. Аналитические подходы к определению ванадия в цельной крови // Труды международной конференции «Экология и здоровье». Пермь - Казань, 2003.- С. 147-149.

66. Уланова Т.С.. Самарцев В.А. Содержание тяжелых металлов в биосредах при патологии печени и желчевыводящих путей в условиях техногенной нагрузки // Там же.- С. 132-135.

_Лицензия ПД-11-0002 от 15.12.99_

Подписано в печать 04.05.06. Тираж 100 экз. Усл. печ. л. 3.0 Формат 60X90/16. Набор компьютерный. Заказ №212/2006.

Отпечатано на ризографе в отделе Электронных издательских систем ОЦНИТ Пермского государственного технического университета 614000, г.Пермь, Комсомольский пр.. 29а. к. 113. т. (342) 2-198-033

Угроза здоровью человека, связанная с загрязнением окружающей среды, является в настоящее время одной из самых актуальных проблем [16, 118, 177, 178, 180,182, 202, 203]. Несмотря на то, что интенсификация роста промышленного производства вносит существенный положительный вклад в улучшение здоровья населения, ее последствия также неизбежно сопряжены с неблагоприятным воздействием на организм и здоровье человека [135, 197, 191].

По данным ВОЗ загрязнение окружающей среды обусловливает во всем мире примерно 25% всех болезней, при этом на долю детей приходится более 60% заболеваний, вызванных этой причиной [418].

Одним из подходов для оценки степени неблагоприятного воздействия и диагностики экозависимых изменений состояния здоровья населения является определение химических соединений в биосредах человека [82, 101]. В докладах экспертов Всемирной организации здравоохранения по критериям качества окружающей среды в связи с воздействием на организм человека наиболее токсичных соединений рекомендуется проводить биомониторинг с определением их содержания в биосредах [30, 214].

Определение химических соединений в биосредах, являясь одним из основных принципов диагностики экозависимых состояний, позволяет оценить эффективность комплексов лечебно-профилактических технологий [101]. Кроме того, определение химических соединений в биосредах, наряду с расчетными, тестовыми методами, натурными исследованиями, может быть использовано для оценки комплексной антропогенной нагрузки на территории, при планировании природоохранных мероприятий и при проведении санитарно-гигиенического мониторинга [150].

Исследование биосред человека на содержание компонентов антропогенной нагрузки в большей степени определяется созданием надежных и эффективных методических приемов, внедрением новых аналитических способов контроля содержания химических соединений широкого спектра, в том числе органических соединений различных классов, неорганических соединений, тяжелых металлов в биологических средах [82, 279].

Методы определения химических соединений в биосредах должны отличаться высокой селективностью, низким пределом обнаружения и высокой информативностью (надежностью) получаемых результатов при идентификации и количественном определении химических соединений различных классов [89,91].

Высокая чувствительность и селективность этих методов наряду с оптимальными условиями пробоподготовки отработанными и рекомендованными для каждого определяемого соединения позволяют получить достоверную информацию о концентрации различных химических веществ (эндогенного и экзогенного происхождения) [61, 82, 210, 279, 281, 425].

Методические приемы, положенные в основу методов определения щ химических соединений в биологических средах, должны обеспечивать точность, достоверность результатов и, вместе с тем, должны быть доступными, недорогими и индикативными. Доступность методов позволяет повысить массовость исследований и сформировать наиболее полную картину присущих данному региону элементных нарушений, идентифицировать контаминанты, характерные для локального антропогенного воздействия [29].

Вместе с тем, большинство существующих в настоящее время методов определения химических соединений в биологических средах отличаются недостаточной селективностью, низкой чувствительностью, трудоемкостью выполнения и находят применение, как правило, в исследованиях по -судебной медицине и экспериментальных токсикологических исследованиях « [32,61,133,248].

Разработка методов определения химических соединений в биосредах требует определения исследуемых соединений на фоне макроколичества биологического материала сложного состава (сложной матрицы). В процессе выполнения исследований, как правило, приходится изолировать и количественно определять несколько микрограммов анализируемого компонента в присутствии относительно высоких количеств органических соединений и мешающих ионов [230].

Кроме того, разработка методов определения химических соединений в биосредах связана с отработкой специальных приемов, позволяющих повысить чувствительность и произвести эффективное выделение определяемого соединения из биологической матрицы сложного состава, поэтому особое внимание при разработке методов уделяется специальным способам пробоподготовки [61,133].

Наряду с вышеизложенным, при анализе биосред следует учитывать тот факт, что ряд соединений, в основном относящихся к классу органических веществ в обычных условиях не присутствуют в организме человека. Они определяются в биосредах только в случае влияния антропогенных источников воздействия на организм человека - это ксенобиотики [20, 144, 187].

Среди рассмотренных в данной работе соединений это ряд ароматических и предельных углеводородов - бензол, толуол, о-, м-, п-ксилол, этилбензол, гептан, стирол. Ряд кислородсодержащих соединений, таких как ацетон, фенол, формальдегид, метиловый спирт характеризуются тем, что наряду с антропогенными источниками поступления в организм, являются метаболитами других, как правило, более сложных органических соединений и практически всегда присутствуют в исследуемых биосредах [23,31,60, 75].

Кроме того, в биосредах человека присутствует большой спектр макро-и микроэлементов, металлов, таких как медь, цинк, магний, свинец, хром, марганец, никель и т.д., которые присутствуют в организме в определенном диапазоне концентраций и сдвиг этого диапазона под влиянием антропогенных источников воздействия в ту или другую сторону может вызывать негативные последствия для человека [59, 60, 218, 228, 229].

Методы определения химических соединений в биосредах, наряду с клинико-диагностическими, эпидемиологическими, статистическими и другими методами исследований позволяют в комплексе решать вопросы по изучению общих механизмов взаимодействия организма человека с химическими факторами окружающей среды и выявлению риска для здоровья при малых уровнях воздействия различных контаминантов [21, 41, 150,261,269, 273].

Наряду с разработкой методов определения контаминантов в биосредах нерешенным является вопрос о критериях оценки содержания химических соединений в биосредах при выполнении гигиенических и медико-биологических исследований с учетом территориальных особенностей. Одним из вариантов оптимального решения этого вопроса является разработка методических подходов по установлению региональных фоновых уровней содержания химических соединений в биосредах детского населения.

В процессе отработки концепции оценки риска здоровью при формировании доказательной базы негативного влияния экологических факторов на состояние здоровья населения одним из приоритетных этапов исследований также является определение химических соединений в биологических средах населения [182,273].

Определение химических соединений в биосредах может быть использовано при реализации концепции оценки риска здоровью и установлении уровней соответствующих приемлемому риску, которые могут быть использованы в качестве критериев при проведении медико-биологического мониторинга.

Все вышеизложенное определило актуальность настоящих исследований и позволило определить цель настоящей работы - разработка научнометодических основ химико-аналитического обеспечения контроля содержания химических соединений в биологических средах для задач гигиенических и медико-биологических исследований в экологии человека.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие основные задачи исследования:

- научно обосновать концептуальные основы и системный алгоритм химико-аналитического обеспечения медико-биологических и гигиенических исследований для задач экологии человека;

- разработать систему научно-методических принципов химико-аналитического определения ряда соединений классов ароматических углеводородов, алифатических спиртов, алифатических альдегидов, фенолов, кетонов, ароматических аминов в биологических средах человека (кровь, моча) на уровне микроконцентраций для задач социально-гигиенического мониторинга;

- создать научно-методическое и критериальное обеспечение химико-аналитического контроля содержания тяжелых металлов и микроэлементов в

4 биологических средах человека с высокой чувствительностью, с низким пределом определения на фоне сложной матрицы для задач биомониторинга населения;

- обосновать научно-методическую основу критериальной оценки контаминантной нагрузки организма на основе системных зависимостей с факторами воздействия на организм;

- оценить гигиеническую эффективность разработанных методических подходов и принципов контроля в условиях региональной модели для задач классификации и ранжирования гигиенических проблем и закономерностей их формирования;

- внедрить в практику гигиенических исследований, социально-гигиенического мониторинга, медицины окружающей среды и экологии человека предложенную систему химико-аналитического обеспечения.

Теоретическая значимость данной работы заключалась в том, что в результате проведенных исследований сформировано новое научное направление по химико-аналитической диагностике контаминантной нагрузки биосред населения в области гигиены и экологии человека.

Научная новизна работы заключалась в следующем!

- впервые разработана оригинальная комплексная модель подсистемы биологического мониторинга, как составная часть социально-гигиенического мониторинга регионального уровня;

- создана новая система высокочувствительных и селективных методов определения 26 органических соединений - представителей классов ароматических углеводородов, алифатических спиртов, алифатических альдегидов, фенолов, кетонов, ароматических аминов с чувствительностью определения на уровне 0,001-0,09 мг/дм3 и 9 металлов в биологических средах человека на уровне 0,0015-0,05 мг/дм3;

- впервые проведены классификация и ранжирование гигиенических проблем, связанных с выявлением приоритетных территорий по антропогенной нагрузке, на основании исследования биосред населения с использованием в качестве оценочных величин региональные фоновые уровни содержания химических соединений в биосредах.;

- предложены принципы гигиенической оценки закономерностей формирования нарушений здоровья, обусловленных контаминантной нагрузкой внутренних сред организма, заключающиеся в анализе зависимостей "маркер экспозиции - маркер ответа" с использованием показателей риска;

- обоснована методическая и критериальная оценка антропогенной и фоновой котаминантной и микроэлементной нагрузки 36 химических соединений широкого спектра;

- создана новая диагностическая система, основанная на элементах доказательной медицины, для задач социально-гигиенического мониторинга (подсистема медико-биологического мониторинга) и медицины окружающей среды (клинико-лабораторные исследования, оценка эффективности лечебно-профилактических мероприятий).

На защиту выносятся следующие положения:

1. Научно-методические основы химико-аналитических определений содержания химических соединений классов ароматических углеводородов, ароматических аминов, алифатических спиртов, алифатических альдегидов, кетонов, тяжелых металлов и микроэлементов в биосредах человека для медико-биологических исследований в экологии человека,

2. Методические основы критериальной оценки содержания химических соединений в биосредах, алгоритм формирования и определения фоновых уровней содержания химических соединений в биосредах детей для сравнительной оценки риска антропогенной нагрузки на территории, состояния здоровья населения и проведения социально-гигиенических мероприятий.

3. Возможность оценки антропогенной нагрузки на человека впервые предложенным комплексом исследований, включающим определение химических соединений в биосредах и формированием доказательной базы медико-биологического ответа.

Практическая значимость работы заключается в создании нового направления диагностических исследований - химико-аналитических исследований по определению содержания химических соединений в биосредах отдельных групп населения, проживающих в условиях высокой антропогенной нагрузки.

Определение химических соединений в биосредах является одним из основных принципов диагностики экозависимых состояний, позволяет оценить эффективность комплексов элиминационных технологий и лечебно-профилактических мероприятий, направленных на выведение контаминанта из организма и улучшение состояния здоровья, позволяет решать проблемы обеспечения санитарно-гигиенической безопасности населения и контроля за эффективностью природоохранных мероприятий.

Результаты выполненных комплексных аналитических исследований применены на практике при разработке гигиенических рекомендаций для ряда целевых комплексных программ регионального и муниципального уровня.

Результаты работы использованы при подготовке ряда законодательных, нормативно-методических, программных и информационных документов различного уровня:

- закон Пермской области об областной целевой комплексной программе "Охрана окружающей среды Пермской области" на 2001-2005 гг. (№ 16390263 от 12.07.2001 г.);

- государственный доклад "О санитарно-эпидемиологическом благополучии в Пермской области в 2001г. ";

- областная целевая программа "Медико-экологическая реабилитация территорий и населения Пермской области на 1998-2000 гг." (утв. Постановлением Администрации Пермской области от 13.03.1998 г.);

- областная целевая программа "Охрана окружающей среды Пермской области на 2001-2005 гг." (утв. решением Законодательного собрания Пермской области № 1639-263 от 12.07.2001 г.);

- "Ежегодный доклад о состоянии и охране окружающей среды в Пермской области" за 2000,2001, 2002,2003 гг.;

- концепция "Разработка и реализация системы обеспечения экологической безопасности детского населения Пермской области на 20012005гг." (утв. решением Госкомэкологии Пермской области от 26.12.2000 г.);

- Сборник методических указаний по определению химических соединений в биологических средах, включающий:

- газохроматографический метод количественного определения ацетона в биосредах (моча): МУК 4.1.763-99;

- газохроматографический метод количественного определения предельных (гексан, гептан) и ароматических (бензол, толуол, этилбензол, о-, м-, п-ксилол) углеводородов в биосредах (моча): МУК 4.1.764-99;

- газохроматографический метод количественного определения ароматических (бензол, толуол, этилбензол, о-, м-, п-ксилол) углеводородов в биосредах (кровь): МУК 4.1.765-99;

- газохроматографический метод количественного определения ароматических аминосоединений (анилин, М,-метиланилин, о-толуидин, N,N-диметиланилин, N-этиланилин, ЫДЧ-диэтил анилин) в биосредах (моча): МУК 4.1.766-99;

- газохроматографический метод количественного определения ароматических аминосоединений (анилин, Ы,-метиланилин, о-толуидин, N,N-диметиланилин, N-этиланилин, Ы^-диэтиланилин) в биосредах (кровь): МУК 4.1.767-99;

- методика количественного определения экзогенного фенола в биосредах (моча): МУК 4.1.768-99;

- методика количественного определения формальдегида в моче (МУК 4.1.769-99) и в крови (МУК 4.1.770-99) методом высокоэффективной жидкостной хроматографии;

- методика газохроматографического определения концентраций метилового, этилового, изопропилового, пропилового, изобутилового и бутилового спиртов в моче (МУК 4.1.771-99) и в крови (МУК 4.1.772-99);

- методика количественного определения ионов фтора в моче с использованием ионселективного электрода: МУК 4.1.773-99;

- методика определения содержания железа, цинка, никеля в моче методом атомной абсорбции (МУК 4.1.774-99) и в желчи (МУК 4.1.775-99);

- методика определения содержания железа, цинка, никеля, меди и хрома в волосах методом атомной абсорбции (МУК 4.1.776-99);

- методика определения содержания цинка, никеля, меди и хрома в женском молоке методом атомной абсорбции (МУК 4.1.778-99) и в крови (МУК 4.1. 777-99);

- методика определения содержания марганца, свинца в моче методом атомной абсорбции: МУК 4.1.770-99.

выводы

1. Научно обоснованы концептуальные основы и системный алгоритм химико-аналитического обеспечения медико-биологических и гигиенических исследований для задач гигиены окружающей среды и экологии человека. Базовые исследования по реализации основных положений алгоритма выполнены на примере 36 химических соединений, приоритетных контаминантов выбросов химической, нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности - представителей классов ароматических и предельных углеводородов, алифатических спиртов, алифатических альдегидов, ароматических аминов, кетонов, фенолов, тяжелых металлов и микроэлементов.

2. Разработан и методически обоснован комплекс методов определения в биологических средах отдельных представителей классов органических соединений: предельных и ароматических углеводородов (гексан, гептан, бензол, толуол, этилбензол, о-, м-, п-ксилол), основанный на анализе равновесной паровой фазы (АРПФ) методом газовой хроматографии (ГХ) в диапазоне определяемых концентраций: 0,005-0,2 мг/дм3 в крови и 0,03-4,1 мг/дм3 в моче, с максимальной погрешностью определения 23,8 %; стирола в крови, основанный на экстракции гексаном и анализе ВЭЖХ в диапазоне 0,09-5 мг/дм3 с максимальной погрешностью 23,2 %.

3. Разработан и методически обоснован комплекс методов определения кислородсодержащих органических соединений в биологических средах: алифатических спиртов (метилового, этилового, пропилового, изо-пропилового, бутилового, изо-бутилового), основанный на АРПФ методом ГХ в диапазоне: 0,003-2 мг/дм3 в крови и 0,002-1 мг/дм3 в моче с максимальной погрешностью 24,2 %; кетонов (ацетона), основанный на АРПФ методом ГХ в диапазоне определяемых концентраций 0,01-0,2 мг/дм3 (кровь, моча), с максимальной погрешностью 22,9 %; алифатических альдегидов (формальдегида, ацетальдегида, пропионового и масляного) методом дериватизации с 2,4-динитрофенилгидразином и ВЭЖХ анализе в диапазоне 0,001-1 мг/дм (кровь, моча) с максимальной погрешностью определения 26,5 %; фенола методом дериватизации с использованием ацилирующего реагента уксусного ангидрида (моча) и йодистого метила (кровь) с последующим ГХ анализом экстракта в диапазоне 0,04-0,5 мг/дм3, с максимальной погрешностью 24,8 %.

4. Разработан и методически обоснован метод определения ароматических аминосоединений (анилина, N-метиланилина, N,N-диметиланилина, N-этиланилина, М,Ы-диэтиланилина, о-толуидина), основанный на экстракции в хлороформ и ГХ анализе экстракта в диапазоне концентраций: 0,03-4,2 мг/дм3 (кровь) и 0,04-5,2 мг/дм3 (моча) с максимальной погрешностью 21,4 %.

5. Разработан и методически обоснован комплекс методических приемов определения содержания ряда тяжелых металлов и микроэлементов в диагностических биосредах детей с использованием различных способов пробоподготовки методом атомно-абсорбционного анализа в режиме пламенной атомизации для меди, марганца, свинца, никеля, хрома, цинка, железа, кадмия в диапазонах: 0,005-1 мг/дм (моча), 0,01-1 мг/дм (желчь), 0,005-1 мг/дм3 (желудочный сок) с максимальной погрешностью 19,5 %; в крови для меди, марганца, свинца, никеля, хрома в диапазоне 0,005-2,5 мг/дм , цинка - 1-10 мг/дм с максимальной погрешностью 19,4 %; в волосах для никеля, свинца, меди, марганца, железа, цинка, хрома в диапазоне 0,1-5 мкг/г, цинка - 50-250 мкг/г с максимальной погрешностью 15,0 %; в режиме электротермической атомизации для ванадия в крови в диапазоне 0,00150,015 мг/дм3 с максимальной погрешностью 25 % селективно, достоверно, с высокой чувствительностью в соответствии с задачами биологического и социально-гигиенического мониторинга.

6. Научно обоснованы и разработаны методические приемы критериальной оценки контаминантной нагрузки биосред населения. Предложен и апробирован алгоритм комплекса исследований и статистической обработки результатов химико-аналитических определений по установлению региональных фоновых уровней содержания химических соединений в биологических средах (кровь, моча) для 36 соединений на примере детского населения Пермского региона. Разработанные методические и критериальные подходы позволили обосновать возможность выявления и ранжирования наиболее проблемных по антропогенной нагрузке территорий для формирования программ социально-гигиенического мониторинга, принятия управленческих решений по улучшению качества окружающей среды и охраны здоровья населения, для оценки риска возникновения экологически обусловленных заболеваний.

7. На базе комплексов разработанных методических приемов сформировано новое научное направление - химико-аналитические диагностические исследования по определению содержания органических соединений, тяжелых металлов и микроэлементов в биологических средах населения, проживающего в условиях дестабилизированной окружающей среды. Реализация этого направления показала его высокую эффективность при обосновании и постановке соматического диагноза, выборе способов и форм коррекции выявленных нарушений, оценке достаточности специализированной лечебно-профилактической помощи детям с экологически обусловленными нарушениями здоровья.

8. На примере экстремальной ситуации природно-техногенного происхождения установлены достоверные (р<0,01-0,05) системные зависимости между факторами воздействия на организм и уровнем содержания химических соединений в биосредах человека (0,88>R>0,31), в том числе, для бензола R=0,88; ацетальдегида R=0,51; толуола R=0,31 (содержание в воздухе - содержание в крови); фенола R=0,35 (содержание в питьевой воде - содержание в крови). Негативное влияние этих соединений на состояние здоровья подтверждено наличием тесных статистически достоверных зависимостей "факторы токсикантной нагрузки организма -клинико-лабораторные показатели антиоксидантного статуса, системы гемостаза, сенсибилизации, гепато-билиарной системы" (0,72>R>0,22), что позволило реализовать методологию выбора приоритетных контаминантов объектов окружающей среды в качестве маркерных показателей для социально-гигиенического мониторинга и для доказательства выявленных причинно-следственных связей.

9. На основании комплексных медико-биологических исследований и теории оценки рисков в качестве критериальных и оценочных величин системы социально-гигиенического мониторинга для условий хронической экспозиции (на примере г. Чусового) обоснованы концентрации в биосредах детского населения для ванадия, свинца, марганца, хрома, соответствующие приемлемому уровню риска для здоровья по критериям функциональных изменений основных органов и систем и по заболеванию органов дыхания.