RUDN Journal of Ecology and Life SafetyRUDN Journal of Ecology and Life SafetyВестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности2313-23102408-8919Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)3189210.22363/2313-2310-2022-30-3-312-325Human ecologyЭкология человекаResearch ArticleAssessment of potential risks to the health of the population of the Baikal region when using products contaminated with antibioticsОценка потенциальных рисков для здоровья населения Байкальского региона при употреблении продуктов, загрязненных антибиотикамиhttps://orcid.org/0000-0001-8427-3732TimofeevaSvetlana S.ТимофееваСветлана Семеновна

Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department of Industrial Ecology and Life Safety

доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности

sstimofeeva@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7085-9468TimofeevSemyen S.ТимофеевСемён Сергеевич

Senior Lecturer of the Department of Industrial Ecology and Life Safety

старший преподаватель кафедры промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности

sstimofeeva@mail.ru6806-7565TyukalovaOlga V.ТюкаловаОльга ВасильевнаCandidate of Chemical Sciences, Associate Professor of the Department of Industrial Ecology and Life Safetyкандидат химических наук, доцент кафедры промышленной экологии и безопасности жизнедеятельностиolgaburlak1@yandex.ruIrkutsk National Research Technical UniversityИркутский национальный исследовательский технический университет13092022303VOL 30, NO3 (2022)ТОМ 30, №3 (2022)31232512092022Copyright ©; 2022, Timofeeva S.S., Timofeev S.S., Tyukalova O.V.Copyright ©; 2022, Тимофеева С.С., Тимофеев С.С., Тюкалова О.В.2022Timofeeva S.S., Timofeev S.S., Tyukalova O.V.Тимофеева С.С., Тимофеев С.С., Тюкалова О.В.https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0https://journals.rudn.ru/ecology/article/view/31892

Modern ecological problems are considered - pollution of the natural environment with antibiotics and resistance to antimicrobial drugs, when microorganisms mutate and lose susceptibility to antibiotics. The reasons for this dangerous phenomenon are the ever-growing and uncontrolled use of antibiotics in medicine, veterinary medicine and agriculture. Most antibiotics are not completely metabolized in humans and animals, a significant part of the injected drugs enters the water and soil through urban wastewater, animal manure and sewage sludge transported to agricultural fields as fertilizers and pose environmental risks to human health. Assessment of environmental risks from the accumulation of antibiotics in natural waters and food is extremely important for the Baikal natural territory. This is an area that includes Lake Baikal (a World Heritage site), a water protection zone adjacent to Lake Baikal, its catchment basin on the territory of the Russian Federation, natural zones of primary protection adjacent to Lake Baikal, as well as an area about 200 km wide adjacent to Lake Baikal to the west and northwest of it. It may be at potential risk both for endemic species of Lake Baikal and for the population in case of chronic exposure and accumulation of antibiotics in environmental objects. The purpose of this work was a predictive assessment of the environmental risk to public health with direct oral consumption of water, meat and other products grown in an area contaminated with antibiotics. The initial data were the results of monitoring the quality of food products entering the retail network of the Irkutsk region. It was found that on average, an adult resident of the region receives 0.5718 mg/kg of antibiotics daily with food. A child aged 6 to 12 years receives 1.3803 mg/kg of antibiotic daily with food, and a child aged 2 to 6 years receives 2.6686 mg/kg of the substance. Residents of the Baikal region, adults and children aged 2 to 12 years, have a potential environmental health risk as a result of exposure to antibiotics coming with food on the body an order of magnitude higher than the safe level and it is necessary to take actions aimed at minimizing such risks.

Рассмотрены современные экологические проблемы - загрязнение природной среды антибиотиками и устойчивость к противомикробным препаратам, когда микроорганизмы мутируют и теряют восприимчивость к антибиотикам. Причины этого опасного явления заключаются в постоянно растущем и неконтролируемом применении антибиотиков в медицине, ветеринарии и сельском хозяйстве. Большинство антибиотиков полностью не метаболизируются у людей и животных, значительная часть вводимых лекарств попадает в воду и почву через городские сточные воды, навоз животных и осадок сточных вод, транспортируемый на сельскохозяйственные поля в качестве удобрений, и создают экологические риски для здоровья человека. Оценка экологических рисков от накопления антибиотиков в природных водах и продуктах питания крайне важна для Байкальской природной территории. Это территория, которая включает озеро Байкал (объект всемирного наследия), водоохранную зону, прилегающую к озеру Байкал, его водосборный бассейн на территории Российской Федерации, природные зоны преимущественной охраны, прилегающие к озеру Байкал, а также территорию шириной около 200 км, прилегающую к озеру Байкал к западу и северо-западу от него. Она может подвергнуться потенциальному риску как в отношении эндемичных видов озера Байкал, так и для населения в случае хронического воздействия и накопления антибиотиков в объектах окружающей среды. Целью настоящей работы являлась прогнозная оценка экологического риска для здоровья населения при прямом пероральном потреблении воды, мяса и других продуктов, выращенных на территории, загрязненной антибиотиками. Исходными данными служили результаты мониторинга качества пищевых продуктов, поступающих в розничную сеть Иркутской области. Установлено, что в среднем ежедневно взрослый человек - житель региона получает 0,5718 мг/кг антибиотиков вместе с пищевыми продуктами. Ребенок в возрасте от 6 до 12 лет получает 1,3803 мг/кг антибиотика с пищей, а ребенок в возрасте от 2 до 6 лет - 2,6686 мг/кг вещества. У жителей Байкальского региона, взрослого населения и детей в возрасте от 2 до 12 лет, потенциальный экологический риск для здоровья в результате воздействия антибиотиков, поступающих с продуктами питания, на организм на порядок выше безопасного уровня и необходимо предпринимать действия, направленные на минимизацию таких рисков.

antibioticspollutionfoodenvironmental riskhealthантибиотикизагрязнениепродукты питанияэкологический рискздоровьеThe work was carried out with the support of the Scientific Council of IRNTU grant No. 18RAN_2020 “Technogenic risks of the Baikal region”.Работа выполнена при поддержке Ученого совета ИРНИТУ гранта № 18РАН_2020 «Техногенные риски Байкальского региона».Namazova-Baranova LS, Baranov AA. Antibiotic Resistance in Modern World. Pediatricheskaya farmakologiya. Pediatric pharmacology. 2017;14(5):41–354. https://doi.org/10.15690/pf.v14i5.1782 (In Russ.).Намазова-Баранова Л.С., Баранов А.А. Антибиотикорезистентность в современном мире // Педиатрическая фармакология. 2017. № 14 (5). С. 341-354. https://doi.org/10.15690/pf.v14i5.1782Global Action Plan to Combat Antimicrobial Resistance. Available from: https://www.who.int/antimicrobial-resistance/global-action-plan/ru/ (accessed: 02.04.2022). (In Russ.).Глобальный план действий по борьбе с устойчивостью к противомикробным препаратам. URL: https://www.who.int/antimicrobial-resistance/global-action-plan/ru/ (дата обращения: 02.04.2022).Yakovlev SV, Suvorova MP, Beloborodov VB. Prevalence and clinical significance of nosocomial infections in medical institutions of Russia. ERGINI research. Antibiotics and Chemotherapy. 2016;61(5–6):32–42. (In Russ.).Яковлев С.В., Суворова М.П., Белобородов В.Б. Распространенность и клиническое значение нозокомиальных инфекций в лечебных учреждениях России. Исследование ЭРГИНИ // Антибиотики и Химиотерапия. 2016. Т. 61 (5-6). С. 32-42.Sidorenko SV, Yakovlev SV, Spichak TV. Strategy and tactics of rational use of antimicrobial agents in outpatient practice. Eurasian Clinical guidelines. Pediatrics (Appendix to the journal Consilium Medicum). 2017;1:17–25. (In Russ.).Сидоренко С.В., Яковлев С.В., Спичак Т.В. Стратегия и тактика рационального применения антимикробных средств в амбулаторной практике. Евразийские клинические рекомендации // Педиатрия (Приложение к журналу Consilium Medicum). 2017. № 1. С. 17-25.Gosset A, Polomé P, Perrodin Y. Ecotoxicological risk assessment of micropollutants from treated urban wastewater effluents for watercourses at a territorial scale: Application and comparison of two approaches. International Journal of Hygiene and Environmental Health. 2020;224:113437. https://doi.org/10.1016/j.ijheh.2019.113437Polomé P., Perrodin Y. Ecotoxicological risk assessment of micropollutants from treated urban wastewater effluents for watercourses at a territorial scale: Application and comparison of two approaches // International Journal of Hygiene and Environmental Health. 2020. Vol. 224. Р. 113437. https://doi.org/10.1016/j.ijheh.2019.113437Ahmad F, Zhu D, Sun J. Environmental fate of tetracycline antibiotics: degradation pathway mechanisms, challenges, and perspectives. Environmental Sciences Europe. 2021;33:64. https://doi.org/10.1186/s12302-021-00505-yAhmad F., Zhu, D. & Sun J. Environmental fate of tetracycline antibiotics: degradation pathway mechanisms, challenges, and perspectives // Environmental Science Europe. 2021. Vol. 33. P. 64. https://doi.org/10.1186/s12302-021-00505-yMo WY, Chen Z, Leung HM. Application of veterinary antibiotics in China’s aquaculture industry and their potential human health risks. Environmental Science and Pollution Research. 2017;24:8978–8989. https://doi.org/10.1007/s11356-015-5607-zMo W.Y., Chen, Z., Leung, H.M. Application of veterinary antibiotics in China’s aquaculture industry and their potential human health risks // Environmental Science and Pollution Research 2017. Vol. 24. P. 8978-8989. https://doi.org/10.1007/s11356-015-5607-zAkimenko YuV, Kazeev KSh, Kolesnikov SI, Mazanko MS. Ecological consequences of soil contamination with antibiotics. Bulletin of Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. 2013;15(3):1196–1199. (In Russ.).Акименко Ю.В., Казеев К.Ш., Колесников С.И., Мазанко М.С. Экологические последствия загрязнения почв антибиотиками // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2013. Т. 15. № 3 (4). С. 1196-1199.Prozherina YuA. Pharmaceutical waste as a new environmental problem. Redium. 2017;(11):14–19. http://dx.doi.org/10.21518/1561-5936-2017-11-14-19 (In Russ.).Прожерина Ю.А. Фармацевтические отходы как новая экологическая проблема // Редиум. 2017. № 11. С. 14-19. http://dx.doi.org/10.21518/1561-5936-2017-11-14-19Wang R, Feng F, Chai Y. Screening and quantitation of residual antibiotics in two different swine wastewater treatment systems during warm and cold seasons. The Science of the Total Environment. 2019;660:1542–1554.Wang R., Feng F., Chai Y. Screening and quantitation of residual antibiotics in two different swine wastewater treatment systems during warm and cold seasons // The Science of the Total Environment. 2019. Vol. 660. P. 1542-1554.Zhou X, Wang J, Lu Ch, Liao Q, Gudda FO, Ling W. Antibiotics in animal manure and manure-based fertilizers: Occurrence and ecological risk assessment. Chemosphere. 2020;225:12700. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.127006Xian Zhou, Jian Wang, Chao Lu, Qihang Liao, Fredrick Owino Gudda, Wanting Ling. Antibiotics in animal manure and manure-based fertilizers: Occurrence and ecological risk assessment // Chemosphere. 2020. Vol. 225. Р. 12700. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.127006Hu Y, Jiang L, Sun X, Wu J, Ma L, Zhou Y, Lin K, Luo Y, Cui Ch. Risk assessment of antibiotic resistance genes in the drinking water system. Science of The Total Environment. 2021 December 15;800:149650. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.149650Yaru Hu, Lei Jiang, Xiaoyan Sun, Jianqiang Wu, Lei Ma, Yanbo Zhou, Kuangfei Lin, Yi Luo, Changzheng Cui. Risk assessment of antibiotic resistance genes in the drinking water system // Science of the Total Environment. 2021. Vol. 800. 15 December 2021. 149650. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.149650Tatarnikova NA, Maul OG. Antibiotics in food products. Available from: https://cyberleninka.ru/article/n/antibiotiki-v-pischevyh-produktah (accessed: 02.04.2022). (In Russ.).Татарникова Н.А., Мауль О.Г. Антибиотики в пищевых продуктах. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/antibiotiki-v-pischevyh-produktah (дата обращения: 02.04.2022).Bataeva DS, Zaiko EV. Risks associated with the presence of residual amounts of antimicrobial drugs in meat and animal slaughter products. Theory and practice of meat processing. 2016;1(3):4–10. (In Russ.).Батаева Д.С., Зайко Е.В. Риски, связанные с наличием в мясе и в продуктах убоя животных остаточных количеств антимикробных препаратов // Теория и практика переработки мяса. 2016. № 1 (3). С. 4-10.Timofeeva SS, Shupletsova ID. Forecasting environmental risks of micro-pollutants in the Baikal region. XXI century. Technosphere safety. 2020;5(3):269–283. https://doi.org/10.21285/2500-1582-2020-3-269-283 (In Russ.).Тимофеева С.С., Шуплецова И.Д. Прогнозирование экологических рисков микро-поллютантов в Байкальском регионе // XXI век. Техносферная безопасность. 2020. № 5(3). С. 269-283. https://doi.org/10.21285/2500-1582-2020-3-269-283Timofeeva SS, Gudilova OS. Antibiotics in the environment: state and problems. XXI century. Technosphere safety. 2021;6(3):251–265. https://doi.org/10.21285/2500-1582-2021-3-251-265 (In Russ.).Тимофеева С.С., Гудилова О.С. Антибиотики в окружающей среде: состояние и проблемы // XXI век. Техносферная безопасность. 2021. Т. 6. № 3. С. 251-265. https://doi.org/10.21285/2500-1582-2021-3-251-265Guidelines for assessing the risk to public health from exposure to chemicals that pollute the environment. P 2.1.10.1920-04 (approved by the Chief State Sanitary Doctor of the Russian Federation 05.03.2004). (In Russ.).Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду. Р 2.1.10.1920-04 (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 05.03.2004).Health risk analysis in the strategy of state socio-economic development monograph / [GG. Onishchenko et al.]; GG Onishchenko, NV Zaitseva (eds.); Russian Academy of Sciences, Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being, Federal Budgetary Institution of Science “Federal Scientific Center for Medical-preventive technologies of public health risk management”. Moscow: [B. I.]; Perm: Publishing House of Perm National Polytechnic University, 2014. 737 p. (In Russ.).Анализ риска здоровью в стратегии государственного социально-экономического развития: монография / [Г.Г. Онищенко и др.]; под ред. Г.Г. Онищенко, Н.В. Зайцевой. Российская акад. наук, Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Федеральное бюджетное учреждение науки «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения». Москва: [б. и.]; Пермь: Изд-во Пермского национального исследовательского политехнического университета, 2014. 737 с.Shokina YuI, Moskvicheva VV, Taseikova OV, Belskaya EN. Definition of environmental quality standards based on a risk-based approach. Bulletin of the Russian Academy of Sciences. 2020;90(12):1146–1155. (In Russ.).Шокинa Ю.И., Москвичевa В.В., Тасейковa О.В., Бельская Е.Н. Определение нормативов качества окружающей среды на основе риск-ориентированного подхода // Вестник российской академии наук. 2020. Т. 90. № 12. С. 1146-1155.