Экология/1

Таловская В.С.

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт водных и экологических проблем Дальневосточного отделения Российской академии наук, Россия

ОСОБЕННОСТИ МИКРОЭЛЕМЕНТНОГО СТАТУСА НАСЕЛЕНИЯ ПРИАМУРЬЯ

Специфические нарушения обмена веществ в организме вследствие недостатка или избытка микроэлементов развиваются на фоне комплекса социальных и природных условий (состав пищи и питьевой воды, климатические условия, геохимический фон и т.д.). Действие региональных геохимических аномалий проявляется постоянно и длительно, в течение всего периода нахождения данного организма в пределах этой территории [1]. На это важное обстоятельство до сих пор медиками и экологами ещё мало обращается внимания.

Воздействие эндогенной геохимической специализации горных пород на живые организмы происходит последовательно через почву, гидросферу и атмосферу. Климатические и природно-ландшафтные условия оказывают влияние на типы почв, их кислотно-щелочные характеристики. Однако, общий химический состав почв и набор составляющих их элементов определяются, в решающей мере, составом исходных горных пород. Вся акватория Тихоокеанского побережья и примыкающие материковые территории, включая Хабаровский край, охватывают проявления современной вулканической деятельности. Основные зоны молодых тектонических нарушений обладают повышенным содержанием потенциально токсичных веществ, таких как ртуть, мышьяк, марганец, сурьма, торий, фосфор, уран. Так, в Хабаровском крае обнаружено повышенное содержание ртути в 1,5-2 раза выше фоновых в почвах и горных породах в трёх районах, а высокие содержания мышьяка характерны для Среднего и Нижнего Приамурья. Особое внимание следует также обратить на высокотоксичный таллий, образующий аномалии в пределах золотосеребряных поясов. В Николаевском районе учтено 44 месторождения россыпного золота и 2 основных месторождения рудного золота, одно из них действующее – Многовершинное. Наряду с повышенным фоновым содержанием потенциально токсичных элементов на отдельных территориях отмечается природный дефицит биомикроэлементов, что имеет особую значимость для установления этиологии эндемических болезней.

Почвы, развитые на «кислых» магматических горных породах (гранитах, гранодиоритах, кварцевых порфирах, вулканитах кислого состава) обогащены (как и исходные породы) кремнием, алюминием, кальцием, калием. В то же время в них понижено содержание халькофильных и, особенно, сидерофильных элементов: железа, меди, никеля, кобальта, титана, магния, марганца, хрома. Усвояемость макро- и микроэлементов (МЭ) растениями зависит от многих причин, главной из которых считается кислотность-щёлочность почв. Кислая среда почв не способствует удерживанию подвижных форм йода. Для большинства металлов подвижность (растворимость) увеличивается по мере роста кислотности почвы. Суммарное содержание металлов в кислых почвах, как правило, повышенное. Кислая среда (так, же как и резкощелочная) в целом неблагоприятна для произрастания большинства культур и, видимо, не способствует усвоению большинства элементов. Наиболее распространенными типами почв Хабаровского края являются кислые буроземы, пойменные аллювиально-слоистые, буроземы глеевые и торфяно-болотные почвы. Они характеризуются низкой обеспеченностью МЭ и нуждаются во внесении микроудобрений марганца, меди, молибдена, кобальта, цинка.

Влажный климат является усугубляющим фактором, так как обуславливает вымывание элементов из зоны окисления и почв и не способствует их накоплению. Характерно это, в частности, для железа, молибдена, свинца, марганца и, особенно, для меди, цинка, никеля, мышьяка, кобальта.

Вместе с тем значительная часть территории Российской Федерации, включая Дальний Восток, в настоящее время не затронута исследованиями, направленными на установление особенностей элементного статуса населения, обусловленных химическим составом окружающей среды. Репрезентативные аналитические данные о распространённости элементозов на территории Хабаровского края отсутствуют, хотя имеются отдельные работы, посвящённые этим проблемам.

Для оценки влияния особенностей среды обитания на организм человека в последнее время всё чаще используют многоэлементный анализ волос [2-5,7-9]. Причём концентрация МЭ в волосах может служить объективным показателем микроэлементной ситуации в целом организме. Кроме того, микроэлементный состав волос отражает не кратковременные сдвиги в обмене веществ, а характерен для сравнительно длинных отрезков времени, что важно для диагностики хронических заболеваний, а также для выделения групп населения повышенного риска формирований различных патологий [6,7]. Дисбаланс поступления микроэлементов в организм оказывает влияние на их накопление в биосредах, следовательно, позволяет использовать их количественные значения в качестве биологических маркёров экспозиции в гигиенической диагностике микроэлементозов и экологически обусловленных заболеваний

Целью нашего исследования было определение микроэлементного состава волос у детей и взрослых, проживающих в экологически неблагоприятных районах Хабаровского края и установление соотношения между концентрациями жизненно необходимых и токсичных МЭ, которые являются более чувствительным показателем загрязнения окружающей среды, чем их абсолютные концентрации в природных средах.

Материалы и методы. При медико-экологическом мониторинге в Николаевском районе (2000 г.) и в г. Амурске (1993–1995 гг.) был проведён отбор проб волос у 196 детей (основной возраст 6-15 лет) и у 242 взрослых (основной возраст от 20 до 49 лет). Микроэлементный состав волос определён эмиссионным спектральным методом в центральной лаборатории ФГУГГП «Хабаровскгеология» (148 проб) и в аналитической лаборатории НИИЧП «АРСЭКО» (290 проб). Результаты исследований МЭ в волосах оценивались в соответствии с гигиеническими критериями путём сопоставления с физиологическими, допустимыми и критическими уровнями [8,9]. Микроэлементный состав волос обследованного населения представлен в таблице.

Содержание химических элементов в волосах обследованного населения (мкг/г)

Элемент	Взрослые (n=242)	Дети (n=196)	Физиологический уровень
			Взрослые	Дети
Cu	3,63 ± 0,34	2,60± 0,26	9-14	8-12
Mn	13,30 ± 1,60	10,45 ± 1,18	0,32-1,13	0,32-0,93
Fe	57,87 ± 7,59	56,64 ± 4,88	11-24	13-27
Co	0,031 ± 0,004	0,029 ± 0,005	0,04-0,16	0,02-0,11
Cr	0,329 ± 0,100	0,195 ± 0,061	0,32-0,96	0,26-0,70
Cd	0,200 ± 0,053	0,145 ± 0,001	0,02-0,12	0,03-0,18
Mо	0,010 ± 0,001	0,009 ± 0,001	0,06
Si	693,1 ± 55,2	696,4 ± 55,1	11-37	10-27
Ti	6,77 ± 0,97	4,48 ± 0,32	0,14-0,66	0,26-0,84
La	0,298 ± 0,045	0,302 ± 0,042	0,071-0,1	0,036-0,042
B	1,348 ± 0,115	2,043 ± 0,342	0,7-1,0
V	0,12 ± 0,01	0,107 ± 0,011	0,013-0,053	0,056-0,084
Ni	0,694 ± 0,126	0,443 ± 0,047	0,14-0,53	0,15-0,55
Tl	0,07 ± 0,007	0,055 ± 0,003	0,01
Pb	2,904 ± 0,596	0,963 ± 0,115	0,38-1,40	0,76-2,73
Al	118,1 ± 27,8	91,4 ± 8,2	6-18	9-23
Zn	112,4 ± 6,2	110,49 ± 6,69	155-206	94-183

Результаты и обсуждение. Анализ полученного материала показал, что существенных различий в содержании МЭ в волосах взрослых и детей не выявлено. Близость микроэлементного состава волос у обследованного населения свидетельствует об относительной стабильности микроэлементного статуса организма человека, находящегося в условиях сформировавшейся биогеохимической и экологической обстановки изучаемой территории и даёт возможность определения состояния здоровья населения. Значительный дефицит, в 2-6 раз ниже физиологического уровня, таких эссенциальных МЭ, как Mo, Си наблюдается практически у 90-100% взрослых и детей во всех возрастных группах. Пограничное с дефицитным содержание Co и Cr отмечается у 95,8 % обследованных. Обеспеченность организма детей Zn и Cd находилась в пределах физиологического уровня, тогда как у взрослого населения Zn был ниже нижнего предела (НП) физиологического уровня, а Cd - выше верхнего предела (ВП) нормального содержания.

В обменных процессах и метаболизме имеет значение не отдельно взятый микроэлемент, а комплекс микроэлементов и их сбалансированность, так как в организме между самими МЭ существует взаимодействие. Так отмечается синергизм Mn, Cu, Co, Zn в их действии на процессы роста и развития. Кобальт эффективно действует на кроветворение лишь при наличии достаточных количеств Fe и Cu, а Mn повышает усвоение Cu. В то же время, известно, что железо, кальций, магний и цинк конкурируют друг с другом при одновременном приёме. Кроме того, кальций и железо ингибируют адсорбцию марганца, а цинк – меди. Дефицит эссенциальных микроэлементов усиливает накопление в организме токсичных МЭ, что подтверждается и в наших исследованиях. В волосах у большинства обследованного взрослого и детского населения выявлено превышение биологически допустимого уровня (БДУ) марганца (11 раз), алюминия (4-6,6раза), лантана (3-7 раз), титана (5-10 раз), кремния (14 раз), железа (2,4 раза). Содержание высокотоксичного канцерогенного металла таллия превысило критический уровень у 75 % детей и у 92 % взрослых Николаевского района. Следует отметить, что у детей с возрастом происходит увеличение контаминации тяжелыми металлами. Избыточное накопление в организме жителей V, B, Pb и Ni не превысило БДУ.

Проблема коррекции микроэлементного статуса организма не может быть решена без учёта данных о взаимодействии МЭ и макроэлементов, которое может быть антагонистическим (как, например, у Tl и K) и синергическим. Низкое содержание кальция и магния в питьевой воде, обуславливает недостаточное поступление в организм, их соотношение составляет 1:0,3, что ниже оптимального (1:0,5), причём дефицит магния выражен сильнее.

Для выявления степени дисбаланса между эссенциальными и токсичными МЭ нами были рассчитаны соотношения между медью, цинком и железом с одной стороны, и между кобальтом, никелем и железом с другой стороны. Сравнительный анализ показал, что в соотношениях указанных элементов отмечены существенные отклонения по сравнению с нормативными и литературными данными [4,9,10]. Дисбаланс эссенциальных МЭ смещён в сторону увеличения соотношения цинк–железо. А соотношение Ni/Co, превышающее вероятностный, нормальный уровень (5-15), позволяет говорить о потенциальной опасности загрязнения внешней среды для здоровья человека.

В работе [11] при проведении медико-экологического мониторинга было установлено, что приоритетными органическими загрязнителями воды реки Амур, донных отложений, рыбы и биосубстратов (кровь,моча, грудное молоко, плацента, абортивный материал слюна), взятых у населения, является нефть и продукты трансформации различных ее фракций (бензина, керосина, дизельного топлива и смазочных масел). Именно речная рыба для населения Приамурья, являясь основным продуктом питания, служит источником поступления в организм и аккумуляции токсических веществ.. Частота употребления рыбы в ежедневном рационе у взрослых составила 94,3 %, а у детей – 42,2 %. У населения, употребляющего загрязненную рыбу из р. Амур, установлена химическая природа патологии печени, системы кроветворения, которые можно отнести к экологически обусловленным болезням

На наш взгляд, следующие факторы обусловили дисбаланс МЭ у обследованного населения:

- геохимическая специализация изучаемой территории (низкое содержание в почвах Co, Mo, Cd, Cr и приуроченное к металлогеническим поясам повышенное содержание в почвах и подземных водах Ni, La, Tl, Mn);

- воздействие ксенобиотиков, выявленных в биосредах населения, на функциональные системы организма и приводящие к их сбою (например нарушение системы элиминации МЭ, неполноценная работа почек, печени).

На примере детского населения Николаевского района были сделаны предварительные расчеты показателей популяционного риска развития патологий, обусловленных выявленным дисбалансом МЭ: риск развития патологии крови максимальный; далее следует риск развития патологии эндокринной системы. В тоже время дисбаланс МЭ не является существенным фактором в развитии патологии печени и почек, а лишь отягощающим.

Таким образом, в результате проведенных исследований были выявлены особенности микроэлементного статуса обследованного населения Приамурья.

При разработке нормативных показателей должны учитываться региональные особенности элементного статуса организма человека.

Литература:

1. Буряк В.А., Рянский Ф.Н., Хмелевская Н.М. Геохимическая специализация как основа при медико-биологическом и эколого-ландшафтном районировании (на примере Азиатско-Тихоокеанского региона). Биробиджан. 1993. 78 с.

2. Агаджанян Н. А., Велданова М.В., Скальный А.В.. Экологический портрет человека и роль микроэлементов. М. 2001. 236 с.

3. Скальный А.В., Горбачев А.Л., Велданова М.В. Элементный статус детей Северо-Востока России. Оренбург: РИК ГОУ ОГУ. 2004. 189 с.

4. Боев. В.М. Среда обитания и экологически обусловленный дисбаланс микроэлементов у населения урбанизированных и сельских территорий // Гигиена и санитария. 2002. №5. С.3–8

5. Скальная М.Г. Гигиеническая оценка влияния минеральных компонентов рациона питания и среды обитания на здоровье населения мегаполиса: автореф. дисс.д-ра.мед.наук. М. 2005. 42с.

6. Олигер Т.А., Юрьев В.С., Олигер А.И. Применение эколого-геохимического картографирования в области гигиены окружающей среды // Гигиена и санитария. 1994. №1. С.23-25.

7. Намазбаева З.И., Кулкыбаев Г.А., Джангозина Д.М. и др. Информационное значение биокумуляции металлов в волосах у детей дошкольного возраста // Гигиена и санитария 1999. №1. С 34-36.

8. Скальный А.В. Референтные значения концентрации химических элементов в волосах, полученные методом ИСП-АЭС (АНО Центр биотической медицины). //Микроэлементы в медицине. 2003. Т. 4. Вып.1. С.55-56

9. Ревич Б.А. Химические элементы в волосах человека как индикатор воздействия загрязнения производственной и окружающей среды // Гигиена и санитария. 1990. № 3. С. 55-59.

10. Перечень приоритетных показателей для выявления изменений состояния здоровья детского населения при вредном воздействии ряда химических факторов среды обитания: Метод. Рекомендации. М. 2000. 58 с.

11. В.А. Рябкова, В.С. Таловская, В.А. Добрых, В.А. Филонов, Е.Г. Рябцева, М.И. Радивоз, Ю.Г. Ковальский, И.Н. Брылева, Е.В. Трутенко, Т.В. Чепель. Медико-экологическая оценка влияния загрязнения р. Амур на биоту и состояние здоровья населения Приамурья //Дальневосточный медицинский журнал. 2006. № 1. С. 5-10.