Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,441

ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В ПОЧВЕ И ОВОЩАХ КАК ФАКТОР РИСКА ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ ЧЕЛОВЕКА

Осипова Н.А. 1 Язиков Е.Г. 1 Янкович Е.П. 1
1 Томский политехнический университет
Для оценки последствий складывающейся эколого-гигиенической ситуации определено содержание химических элементов (Ве, Sc, Mn, Ni, Cu, Zn, Sr, Mo, Ag, Ba, Hg, Pb, U) в почвах пригородных овощеводческих объединений в непосредственной близости от г. Томска и выращенных на ней овощах методами спектрального и атомного адсобционного анализа. Рассчитаны среднесуточные дозы поступления свинца, марганца, никеля, ртути при потреблении в пищу выращенных овощей (картофель, свекла, капуста) для оценки риска здоровью человека. Значения канцерогенных рисков, рассчитанные по усредненным концентрациям контаминантов в овощах, лежат в интервале 10–7–10–6 и в соответствии с критериями приемлемости риска расцениваются как допустимые и не вызывающие беспокойства. Однако, когда содержание свинца в картофеле превышает предельно допустимую концентрацию в 2,7 раза, среднесуточная доза поступления свинца выходит за рамки безопасной. При регулярном потреблении таких овощей или при увеличении частоты встречаемости проб с повышенным содержанием свинца возникает реальная опасность здоровью человека.
дозы поступления
оценка риска для здоровья человека
тяжелые металлы
1. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. СанПиН 2.3.2.1078-01. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://zakonrus.ru/gost/sanpin_232_1078_01.htm (дата обращения 24.05.13).
2. Окружающая среда и здоровье: подходы к оценке риска. / под ред. А.П. Щербо. – СПб.: МАПО, 2002. – 370 с.
3. Предельно допустимые концентрации тяжелых металлов и мышьяка в продовольственном сырье и пищевых продуктах. СанПиН 42-123-4089–86. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://document.ua/docs/tdoc8475.php (дата обращения 20.05.13).
4. Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду. Руководство Р. 2.1.10.1920-04. – М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава РФ, 2004. 273 с [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.gosthelp.ru/text/R2110192004Rukovodstvopoo.html (дата обращения 24.05.13).
5. Эколого-гигиенические последствия прошлого экологического ущерба в промышленных регионах Сибири / А.П. Михайлуц, А.М. Василовский, С.Е. Скударнов, Ю.С. Чухров / Эко-бюллетень ИнЭка. – 2008, № 3 (128). [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ineca.ru/?dr = bulletin/arhiv/0128&pg = 016 (дата обращения 10.05.13).
6. Элементы-экотоксиканты в пищевых продуктах. Гигиенические характеристики, нормативы содержания в пищевых продуктах, методы определения: аналит. обзор, март 2000 / Сиб. отд. Рос. акад.наук. – Новосибирск: Изд-во Наука, 2000. – 68 с.

Оценка риска для здоровья населения от воздействия вредных факторов окружающей среды является относительно новым научным направлением. Основная масса различных химических веществ, как эссенциальных (необходимых для жизнедеятельности), так и токсичных поступает в организм человека пероральным путем с питьевой водой и продуктами питания. Питание является одним из важнейших факторов, опосредующих связь человека с окружающей средой и определяющих его здоровье [2].

В основу показателей безопасности продуктов питания в соответствии с [1] положены требования по ограничению в пищевых продуктах и продовольственном сырье допустимых уровней содержания основных групп опасных для здоровья человека веществ химического, биологического и радиологического происхождения [3].

К основным регламентируемым загрязнителям относятся токсичные металлы (свинец, кадмий, ртуть, олово и др.), мышьяк, пестициды и их метаболиты, нитраты, нитриты, полициклические углеводороды, фтористые соединения, стимуляторы роста сельскохозяйственных животных, а также органические и неорганические соединения, мигрирующие в пищевые продукты из упаковочных материалов, показатели биологического происхождения – бактерии и их токсины, микотоксины, гельминты [5].

В работе проведена оценка риска для здоровья человека при потреблении в пищу овощей, выращенных в пригородных овощеводческих объединениях в непосредственной близости от г. Томска. Известно, что почвы пригородных зон загрязнены тяжелыми металлами. Томская область имеет свою особенность: большая часть населения (> 50 %) занимается сельским хозяйством и питается продуктами подсобного хозяйства.

Содержание химических элементов в почвах пригородных овощеводческих объединений в непосредственной близости от г. Томска и в золе выращенных на ней овощей определено методом эмиссионного спектрального полуколичественного анализа (ЭСПА), содержание ртути – методом атомного адсорбционного анализа (данные по анализу золы пересчитаны на сырую массу). Было отобрано 94 пробы почв полей совхоза «Степановский» и 43 пробы овощей (картофель, капуста, морковь), выращенных на этих полях. На полях совхоза «Томский» было отобрано 83 пробы почвы, 47 проб овощей. Данные по содержанию тяжелых металлов в почвах и выращенных на этих почвах овощах приведены на рис. 1.

Биологическая избирательность в отношении химических элементов, в том числе и тяжелых металлов, позволяет растениям контролировать в определенных границах свой химический состав относительно них. Рис. 1 показывает, что концентрации микроэлементов имеют положительную корреляцию с содержанием этих элементов в почвах. Из этих данных видно, что поступление токсичных веществ в сельско-хозяйственное сырье обусловлено транслокацией их из почвы в растения.

Такие критерии, как концентрации токсичных веществ в почве пригородных зон, содержание химических токсичных контаминантов в местной сельскохозяйственной продовольственной продукции, риски заболеваемости населения вследствие химической контаминации объектов окружающей среды применены для оценки последствий складывающейся эколого-гигиенической ситуации (на примере Томского района Томской области).

pic_128.wmf

pic_129.wmf

Рис. 1. Содержание тяжелых металлов в почве и выращенных на ней овощах

Использование методологии оценки риска для здоровья имеет перспективный характер и направлено на прогноз возможных изменений в будущем, создавая тем самым основу для профилактики неблагоприятных влияний за здоровье населения.

В связи с этим была проведена оценка канцерогенного и неканцерогенного рисков для здоровья населения при алиментарном поступлении токсичных загрязнителей с продуктами питания по известной методике [4]. Чтобы оценить риск, необходимо рассчитать среднедневные дозы поступления химических веществ. Для этого были использованы усредненные значения концентраций тяжелых металлов в овощах: свекле, капусте, моркови, картофеле на территории овощеводческих объединений в окрестностях Томска (табл. 1).

Данные о суточном среднедушевом потреблении продуктов, значения факторов канцерогенного потенциала приведены в [4]. Доля потребления местной продукции принималась равной 100 %.

Таблица 1

Среднесуточные дозы поступления элементов в организм человека с потребляемыми в пищу овощами

Наименование сельхозпродукции

Название элемента

ПДК в овощах, мг/кг

С ср., мг/кг

Смин.., мг/кг

Смакс., мг/кг

ССД., мг/кг

(на сырую массу)

Картофель

Свинец

0,5

0,06

0,02

0,14

3,3∙10–4

Ртуть

0,02

8,4∙10–4

3,4∙10–4

49∙10–4

4,3∙10–6

Медь

5,0

0,99

0,6

1,4

5∙10–3

Цинк

10,0

0,22

0,03

0,3

1,1∙10–3

Никель

0,5

0,18

0,06

2,2

9,2∙10–4

Марганец

 

2,1

0,09

4,0

1,1∙10–2

Барий

 

0,7

0

0,2

3,5∙10–3

Хром

0,2

0,15

0,07

2,1

7,5∙10–4

Молибден

 

0,12

0,07

0,31

6∙10–4

Стронций

 

2,47

1,0

3,5

1,2∙10–2

Свекла, морковь

Свинец

0,5

0,05

0,02

0,14

1,54∙10–4

Ртуть

0,02

2,4∙10–4

0,6∙10–4

8,5∙10–4

7,4∙10–7

Медь

0,8

0,3

1,69

1,4

2,5∙10–5

Цинк

10,0

0,11

0,02

0,21

3,4∙10–4

Олово

 

0,002

0,0001

0,02

6,2∙10–6

Никель

0,5

0,15

0,07

0,35

4,5∙10–4

Марганец

 

6,0

1,5

15

1,8∙10–2

Барий

 

3,6

2,0

7,0

1,1∙10–2

Хром

0,2

0,09

0,03

0,13

2,7∙10–4

Молибден

 

0,09

0,05

0,23

2,7∙10–4

Стронций

 

3,3

2,0

4,5

9,9∙10–3

Капуста

Свинец

0,5

0,045

0,027

0,09

2,8∙10–4

Ртуть

0,02

0,8∙10–4

3∙10–5

1,75∙10–5

5,4∙10–7

Медь

0,8

0,32

0,21

0,48

1,5∙10–3

Цинк

10,0

0,053

0,001

0,21

6,48∙10–4

Никель

0,5

0,15

0,057

0,33

4,5∙10–4

Марганец

 

5,8

2,9

12

1,7∙10–2

Барий

 

0,6

0,01

1,2

1,8∙10–3

Хром

0,2

0,06

0,038

0,16

1,8∙10–4

Молибден

 

0,11

0,043

0,13

3,3∙10–4

Стронций

 

2,7

1,5

3,1

8,1∙10–3

Риск развития неканцерогенных эффектов оценивали по значениям коэффициента опасности (табл. 2).

Так как исследуемые вещества поражают различные критические органы или системы, в таблицу включены данные о критических органах, на которые воздействует загрязнитель. При воздействии компонентов смеси на одни и те же органы и системы организма наиболее вероятным типом их комбинированного действия является суммация. Вклад в суммарную величину коэффициента опасности различных загрязняющих веществ при регулярном поступлении в организм человека с овощами отражен на рис. 2. Общий суммарный риск развития не канцерогенных эффектов составляет 1,745. Системами, наиболее подверженными суммарному воздействию неканцерогенных веществ, таких как свинец и никель, являются: центральная нервная система, сердечно-сосудистая, репродуктивная.

Таблица 2

Оценка риска развития неканцерогенных эффектов при потреблении в пищу выращенных овощей

Вещество

Код САS

Доза, мг/кг

Референтная доза, мг/кг

Коэффициент опасности

Критический орган

Свинец

7439-92-1

0,000764

0,0035

0,218

ЦНС, кровь, репродуктивная система

Ртуть

7439-97-6

0,00000558

0,0003

0,0186

Иммунная система, почки, ЦНС, репродуктивная система

Медь

7440-50-8

0,006525

0,019

0,342

ЖКТ, печень

Цинк

7440-66-6

0,002088

0,3

0,0070

Кровь, биохим.

Олово

7440-31-5

0,0000062

0,6

0,00001

Печень, почки, ЖКТ

Олова дихлорид

7772-99-8

     

Органы дыхания

Никель

7440-02-0

0,00182

0,02

0,091

Печень, серд.-сосуд. система, кровь, масса тела

Марганец

7439-96-5

0,046

0,14

0,329

ЦНС, кровь, ЖКТ

Барий

7440-39-3

0,016

0,07

0,229

Почки, серд.-сосуд. система

Хром

7440-47-3

0,0012

0,005

0,24

Печень, почки, ЖКТ, слизистые

Хром

18540-29-9

 

0,003

   

Молибден

7439-98-7

0,0012

0,005

0,24

Почки

Стронций

7440-24-6

0,0182

0,6

0,03

Костная система

Значительное содержание свинца в пищевых продуктах обусловлено его антропогенным происхождением, а это уже опасно, т.к. свинец не относится к жизненно необходимым элементам, а представляет собой типичный токсикант. Интоксикация свинцом сопровождается нарушением процессов биосинтеза таких жизненно важных соединений, как гемоглобин, нуклеиновые кислоты, протеины, гормоны. Это в свою очередь отражается на функциях желудочно-кишечного тракта, нервной системы, терморегуляции, кровообращения. Особенно опасны токсичные и кумулятивные свойства свинца для детей, обладающих большей чувствительностью развивающихся органов к токсикантам, и для пожилых людей, у которых замедлены выделительные функции кишечника [6].

Что касается ртути, различные физико-химические формы ртути обладают собственными токсическими свойствами и требуют индивидуальной оценки их токсичности. Двухвалентная ртуть образует важный класс металлоорганических соединений. С точки зрения токсикологии, наиболее важным из металлоорганических соединений является подкласс алкилртутных препаратов с короткой цепью: метил-, этил-, пропилртуть. Метилртуть способна проникать через клеточные мембраны

Оценки воздействия молибдена, марганца, меди на здоровье человека более осторожны. Эти вещества относятся к жизненно необходимым при низких дозах поступления. Их токсичность связана с формами нахождения и рядом других факторов, влияющих на усвояемость этих элементов организмом. Вышесказанное также касается хрома и олова: значения референтных доз различны для разных соединений олова, для соединений трех- и шестивалентного хрома, что вносит дополнительную неопределенность в оценку риска при отсутствии достоверных данных о физико-химическом состоянии металлов в составе пищевых продуктов.

Хром присутствует в биологических объектах преимущественно в трехвалентной форме (Cr3+). Некоторые исследователи относят его к биомикроэлементам, поскольку он является кофактором инсулина и необходим для оптимального использования организмом глюкозы. Имеющиеся данные о токсичности хрома в повышенных концентрациях в целом противоречивы.

pic_130.wmf pic_131.wmf

pic_132.wmf pic_133.wmf

Рис. 2. Вклад в суммарную величину коэффициента опасности различных загрязняющих веществ при регулярном поступлении в организм человека с овощами

Следует отметить, что рассчитанные в исследовании индексы опасности неканцерогенных эффектов, связанных с потреблением продуктов питания, характеризуют максимально возможные уровни, поскольку при расчете доз мы ориентировались на сценарии максимального воздействия.

Канцерогенный риск для здоровья человека от регулярного потребления данных пищевых продуктов – это вероятностная величина, характеризующая вероятность того, что в результате такого питания у человека могут развиваться канцерогенные заболевания. Риск на уровне 10–6 соответствует одному дополнительному случаю серьезного заболевания или смерти на 1 млн лиц, подвергшихся воздействию. Такие риски воспринимаются людьми как пренебрежимо малые, не отличающиеся от обычных повседневных.

Риск в интервале 10–6–10–4 соответствует зоне условно приемлемого (допустимого) риска; именно на этом уровне установлено большинство зарубежных и рекомендуемых международными организациями гигиенических нормативов для населения в целом. Значения риска индивидуального канцерогенного выше 10–4 следует расценивать как повышенные.

Как правило, канцерогенный риск при потреблении пищевых продуктов, содержащих канцерогены, оценивается в отношении мышьяка, кадмия, свинца. Мы располагаем данными о содержании в овощах свинца.

Значения канцерогенных рисков, рассчитанные по усредненным концентрациям свинца в овощах, лежащие в интервале 10–7–10–5, в соответствии с критериями приемлемости риска следует расценивать как допустимые и не вызывающие беспокойства. Однако при превышении ПДК по свинцу в пробах картофеля в 2,7 раза. среднесуточная доза поступления свинца выходит за рамки безопасной. В результате индивидуальный канцерогенный риск также возрастает и приближается к границе допустимого. Также следует учесть, что канцерогенные свойства свинца еще изучены явно недостаточно. Более детальные выводы можно делать с учетом данных мониторинга частоты и уровней загрязнения продуктов питания.

Даже при концентрациях ряда элементов в овощах ниже ПДК формируются потенциальные риски для здоровья. В этом смысл оценки риска, которая позволяет оценивать опасность по реальным дозовым нагрузкам, с которыми сталкивается человек, с учетом всех факторов экспозиции: длительности воздействия, возраста человека, доли данной продукции в пищевом рационе и т.д. В целом сельско-хозяйственная продукция, выращенная на исследуемой территории, не характеризуется экстремальными уровнями загрязнения токсичными элементами.

Рецензенты:

Короткова Е.И., д.х.н., профессор кафедры физической и аналитической химии, заместитель директора по научной работе и инновационному развитию института природных ресурсов, ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», г. Томск;

Пасько О.А., д.с.-х.н., профессор кафедры общей геологии и землеустройства, ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», г. Томск.

Работа поступила в редакцию 01.07.2013.

Библиографическая ссылка

Осипова Н.А., Язиков Е.Г., Янкович Е.П. ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В ПОЧВЕ И ОВОЩАХ КАК ФАКТОР РИСКА ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ ЧЕЛОВЕКА // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 8-3. – С. 681-686;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=31981 (дата обращения: 31.10.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074