Этнические аспекты содержания токсичных элементов у жителей Северо-Востока России

Полный текст

Введение В настоящее время одной из важнейших проблем, стоящих перед человечеством, является техногенное загрязнение биосферы. Токсические выбросы предприятий, транспорта с воздушными потоками, водой способны распространяться на огромные территории и оказывать негативное трансгрессивное влияние на компоненты биосферы. К числу наиболее опасных токсичных элементов относится так называемая мрачная тройка - ртуть, кадмий и свинец [1]. Избыточное поступление этих химических элементов в организм человека представляет угрозу здоровью, в связи с чем необходим контроль за содержанием токсичных элементов как в объектах окружающей среды (воде, почве, воздухе), так и в биологических. Согласно данным литературы, Север в биогеохимическом отношении характеризуется недостаточностью многих макро- и микроэлементов [2]. Низкие содержания химических элементов в гумусовых почвах северных регионов, вечная мерзлота, среднегодовые отрицательные температуры приводят к пониженной миграции минеральных веществ в природные воды, что, нарушая трофические связи (вода - растения - животные), может вызывать дефицит или дисбаланс микроэлементов в организме человека. Магаданская область - это территория добычи молибдена, кобальта, вольфрама, свинца, цинка, меди, железа, золота, серебра, олова, бурых углей [3]. Ископаемые породы в виде пластов могут выходить на поверхность и образовывать геохимические аномалии. Существенным негативным фактором нарушения химического баланса биосферы является техногенная миграция химических элементов [4]. В связи с особенностями технологии и масштабами добычи металлов остро стоит вопрос о состоянии окружающей среды не только в местах их добычи, но и в соседних регионах. Токсичные элементы, поступая в организм, способны накапливаться в тканях и оказывать вредное влияние даже в сравнительно низких концентрациях, а при продолжительном воздействии вызывать микроэлементозы - экологически обусловленные заболевания [4; 5]. В настоящее время исследователи отмечают демографический кризис аборигенных жителей Севера, сопровождающийся ростом заболеваемости и прогрессирующей смертностью [6]. Учитывая различный адаптивный потенциал аборигенного и приезжего населения Севера, представляется актуальным анализ уровня токсичных элементов в организме жителей Северо-Восточного региона в связи с их этнической принадлежностью. Материалы и методы Изучено содержание токсических микроэлементов (кадмий, свинец, ртуть) и их соотношение c эссенциальнымы элементами (кальций, цинк) в организме представителей различных этнических групп Магаданской области (232 чел.) мужского и женского пола в возрасте от 18 до 65 лет. Первую группу исследуемых составили коряки (n = 40), вторую - чукчи (n = 35), третью - эвены (n = 68), четвертую - европеоиды (n = 89). Биологическим субстратом для анализа послужили волосы, элементный состав которых отражает биогеохимическое окружение. Химический анализ образцов волос проведен в лаборатории АНО «Центр биотической медицины» (Москва) методами атомно-эмиссионной и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной аргоновой плазмой на приборах Optima 2000 DV и ELAN 9000 (PerkinElmer, США). В волосах определено содержание кадмия (Cd), свинца (Pb), ртути (Hg), кальция (Ca), цинка (Zn). Полученные результаты статистически обработаны с помощью программ Microsoft Excel 2010 и Stastistica 6.0. Вычисляли медиану (Me), максимальное (Max) и минимальное (Min) содержание химических элементов, 25-й и 75-й процентили. Проверку законов нормального распределения осуществляли с помощью критерия Колмогорова - Смирнова. Достоверность различий определяли по методу Манна - Уитни. Результаты и обсуждение Результаты статистической обработки данных спектрального анализа волос представлены в таблице. Концентрации Cd, Pb, Hg, Ca, Zn в волосах жителей Северо-Востока России, мкг/г Показатель Коряки (1) Чукчи (2) Эвены (3) Европеоиды (4) Достоверные межгрупповые различия, p < 0,05 Cd Me 0,011 0,01 0,026 0,011 1-3, 2-3, 3-4 P25 0,007 0,005 0,009 0,005 P75 0,026 0,026 0,037 0,019 Min 0,003 0,002 0,002 0,0012 Max 0,100 0,087 0,013 0,293 Pb Me 0,26 0,14 0,34 0,22 1-2, 2-3, 2-4, 3-4 P25 0,125 0,09 0,21 0,12 P75 0,53 0,27 0,68 0,44 Min 0,03 0,030 0,062 0,04 Max 2,15 1,8 18,3 13,4 Hg Me 0,45 0,30 0,44 0,48 - P25 0,27 0,22 0,26 0,30 P75 0,58 0,43 0,71 0,75 Min 0,07 0,10 0,04 0,04 Max 1,41 2,06 2,15 1,73 Ca Me 366,06 375,58 395,56 318,48 1-4, 3-4 P25 320,93 287,92 337,08 217,0 P75 482,10 529,68 521,77 488,85 Zn Me 183,7 180,0 181,41 190,8 2-4 P25 157,11 156,50 155,76 167,22 P75 205,33 219,82 210,96 241,6 Примечание: P25 - 25-й процентиль; P75 - 75-й процентиль. Concentrations of Cd, Pb, Hg, Ca, Zn in the hair of residents of the Northeast of Russia, µg/g Indicator Koryaks (1) Chukchi (2) Evens (3) Caucasians (4) Significant intergroup differences, p < 0.05 Cd Me 0.011 0.01 0.026 0.011 1-3, 2-3, 3-4 P25 0.007 0.005 0.009 0.005 P75 0.026 0.026 0.037 0.019 Min 0.003 0.002 0.002 0.0012 Max 0.100 0.087 0.013 0.293 Pb Me 0.26 0.14 0.34 0.22 1-2, 2-3, 2-4, 3-4 P25 0.125 0.09 0.21 0.12 P75 0.53 0.27 0.68 0.44 Min 0.03 0.030 0.062 0.04 Max 2.15 1.8 18.3 13.4 Hg Me 0.45 0.30 0.44 0.48 - P25 0.27 0.22 0.26 0.30 P75 0.58 0.43 0.71 0.75 Min 0.07 0.10 0.04 0.04 Max 1.41 2.06 2.15 1.73 Ca Me 366.06 375.58 395.56 318.48 1-4, 3-4 P25 320.93 287.92 337.08 217.0 P75 482.10 529.68 521.77 488.85 Zn Me 183.7 180.0 181.41 190.8 2-4 P25 157.11 156.50 155.76 167.22 P75 205.33 219.82 210.96 241.6 Note: P25 - 25th percentile; P75 - 75th percentile. Кадмий. Среди изучаемых элементов кадмий представляет опасность в качестве загрязнителя пищевых продуктов. Установлено, что растворимые соединения кадмия вызывают анемию, нарушают витаминный, белковый и фосфорно-кальциевый обмен, поражают центральную нервную систему; менее растворимые - действуют на желудочно-кишечный тракт и дыхательные пути [7]. Медиана содержания кадмия в волосах коряков, чукчей, эвенов и европеоидов не превышала биологически допустимый уровень (0,25 мкг/г) [8]. Отмечено статистически значимое увеличение (в 2,6 раза) медианы кадмия у эвенов в сравнение с аналогичными показателями у коряков, чукчей и европеоидов. При этом в группе эвенов не выявлено лиц с повышенной концентрацией кадмия относительно биологически допустимого уровня. Таким образом, в волосах аборигенных жителей и европеоидов избыточного содержания кадмия не установлено. Свинец. Этот токсический элемент обладает канцерогенной активностью. Несмотря на запрет использования этилированного бензина, содержащего тетраэтилсвинец, воздействие свинца на человека по-прежнему остается серьезной проблемой. Основными источниками его поступления являются загрязненные вода и продукты питания, косметика, кухонная утварь, старые краски. При ингаляционном пути поступления в организм, в отличие от пищевого, свинец быстрее достигает кровотока и действие его максимально [9; 10]. У коряков, чукчей, эвенов медиана содержания свинца в волосах находилась ниже биологически допустимого уровня (5,0 мкг/г) [8]. При этом у 1,5 % эвенов и 4,5 % европеоидов отмечены концентрации свинца, превышающие 5,0 мкг/г. Выявлены межгрупповые статистически значимые различия в содержании свинца (см. таблицу): содержание элемента у чукчей находилось на более низком уровне относительно аналогичных показателем у коряков, эвенов и европеоидов. Повышенная концентрация свинца у некоторых жителей, вероятно, связана с употреблением в пищу продуктов, загрязненных свинцом. Уровень свинца, не превышающий биологически допустимый уровень, у большей части коряков, чукчей, эвенов и европеоидов свидетельствует об отсутствии свинцового загрязнения на территории проживания исследуемых групп населения. Ртуть. Уровень ртути в биологических средах человека, согласно литературным сведениям, однозначно не определен. Так, нормативное содержание ртути в волосах, согласно лабораторными нормативами Центра биотической медицины, соответствует значениям 0,5-1,0 мкг/г, биологически допустимый уровень - 5,0 мкг/г [11]. По нашим данным, медиана ртути в волосах коряков, чукчей и эвенов не превышала 0,5 мкг/г. Среди аборигенных жителей наибольший процент проб с содержанием ртути в диапазоне от 0,5 до 1,0 мкг/г отмечен у эвенов и коряков (33,8 и 30 % обследованных); у чукчей этот показатель составил 8,6 %. Встречаемость лиц с показателями ртути, превышающими 1,0 мкг/г составила: у эвенов - 16,2 %, коряков - 7,5 %, чукчей - 5,7 %, европеоидов -10,1 %. Статистически достоверных различий в содержании ртути в волосах между коряками, эвенами и чукчами, а также между аборигенными жителями и европеоидами не выявлено. Результаты анализа подтверждают полученные ранее сведения об отсутствии в организме аборигенов Северо-Востока России критических уровней ртути [12]. Однако в среднем у каждого десятого из исследованных жителей ее концентрации превышают нормативные величины (1,0 мкг/г). Повышенное содержание ртути у некоторых аборигенных жителей, вероятно, связано с большой долей в рационе питания рыбы и морепродуктов, содержащих метилртуть [13]. Исследуя пропорции токсичных металлов по отношению к их эссенциальным микроэлементам-антагонистам, можно определить, в какой степени токсические элементы нарушают биохимические процессы, контролируемые соответствующими эссенциальными элементами [14]. Считается, что химические элементы способны проявлять эссенциальность, если их отношения к токсичным элементам соответствуют определенным значениям. В частности, для Ca/Pb это соотношение должно составлять 100, для Zn/Cd - 500 [15]. Снижение указанных значений предполагает негативное влияние токсичных элементов на метаболизм эссенциальных элементов. У исследованных коряков, чукчей, эвенов и европеоидов отмечено сниженное содержания кальция в волосах, его медианы во всех группах были ниже референтных величин (494-1619 мкг/г) [16]. При этом у 100 % коряков, 100 % чукчей, 98,5 % эвенов и 98,9 % европеоидов значение соотношения Ca/Pb соответствовало установленной нормативной величине. Таким образом, возможный эндогенный дефицит кальция у исследованных лиц не увеличивает риск токсического действия свинца на организм. Медианы содержания цинка у коряков, чукчей, эвенов и европеоидов находились в пределах референтных величин (155,00-206,00 мкг/г) [16], а соотношение Zn/Cd у всех исследованных лиц соответствовало оптимальному уровню. Указанные показатели свидетельствуют о благоприятной обстановке в геохимическом окружении по содержанию цинка и кадмия. Заключение Отмечены статистически значимые различия в содержании кадмия и свинца у аборигенных жителей и европеоидов. Так, у эвенов медиана кадмия превышала аналогичный показатель среди коряков, чукчей и европеоидов, значение медианы свинца у чукчей было меньше в сравнении с показателем в других исследованных группах. Межгрупповых различий в содержании ртути не выявлено. В волосах исследованных жителей Магаданской области критически высоких концентраций кадмия, свинца и ртути не определено. Однако у некоторых аборигенных жителей отмечено повышенное содержание ртути и свинца, а у части европеоидов - избыточные концентрации свинца. Указанные особенности могут быть обусловлены рационом питания и диетическим предпочтением рыбы и морепродуктов. Дисбаланса в соотношении токсичных (кадмия, свинца) и эссенциальных (кальция, цинка) элементов не установлено. Таким образом, Магаданскую область в плане токсической нагрузки на население можно отнести к территориям с относительно благоприятной экологической ситуацией.

Об авторах

Наталья Владимировна Похилюк

Северо-Восточный государственный университет

Email: natalis2686@mail.ru
врач по общей гигиене МСЧ МВД России по Магаданской области, преподаватель Российская Федерация, 685000, Магадан, ул. Портовая, д. 13

Анатолий Леонидович Горбачев

Северо-Восточный государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: gor000@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2432-3408

доктор биологических наук, профессор кафедры валеологии

Российская Федерация, 685000, Магадан, ул. Портовая, д. 13

Список литературы