Система химико-аналитического контроля в медико-биологических исследованиях (на примере Пермского края)

УДК 61:504

система химико-аналитического контроля в медико-биологических исследованиях

Н. В. Зайцева, Т. С. Уланова, Т. В. Нурисламова, Т. Д. Карнажицкая, Г. А. Вейхман, Е. В. Стенно

Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, г. Пермь

Разработана новая система химико-аналитического контроля токсичных соединений в биологических средах человека, которая является доказательной базой и позволяет проводить исследования по оценке риска негативного воздействия химических факторов среды обитания на здоровье населения.

Ключевые слова: токсичные соединения, медико-биологические исследования, оценка риска, эли-минационные технологии.

Угроза здоровью человека, связанная с загрязнением среды обитания, является одной из самых актуальных проблем современности [4, 5]. Несмотря на то что интенсификация роста промышленного производства вносит существенный социально-экономический вклад в улучшение здоровья населения, ее последствия также неизбежно сопряжены с неблагоприятным воздействием на организм и здоровье человека [1].

К числу наиболее актуальных исследований по оценке степени неблагоприятного воздействия химических факторов окружающей среды на здоровье человека является определение химических соединений в биологических средах. Именно прямые методы определения токсичных соединений в биологических средах человека являются неоспоримым доказательством неблагоприятного антропогенного воздействия на здоровье [6]. Определение токсичных соединений в биосредах позволяет уточнять оценку рисков антропогенного влияния неблагоприят-

ных химических факторов, формированию доказательной базы в системе «уровень токсиканта в биосреде — клинико-лабора-торные показатели изменения состояния здоровья», дать оценку эффективности комплексов элиминационных технологий и решать проблемы обеспечения гигиенической безопасности населения.

На основании многолетних мониторинговых исследований за содержанием экзогенных соединений в биосредах детей городов Пермского края в Федеральном научном центре медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения накоплена база данных и сформировано новое научно-практическое направление по химико-аналитической диагностике контаминантной нагрузки биосред населения, проживающего в условиях антропогенного воздействия промышленно развитых городов.

Исследования по химико-аналитической диагностике контаминантой нагрузки в био-

логических средах населения основываются на методических разработках по определению 60 химических соединений различных классов: органические соединения (кислородсодержащие, ароматические, предельные углеводороды, ароматические амины, хлор-органические соединения), тяжелые металлы и микроэлементы [2, 3].

В качестве критериев оценки уровней химических соединений в биосредах детей используются фоновые региональные уровни содержания токсикантов в биосредах контрольной группы здоровых детей, проживающих вне зоны антропогенного влияния промышленных предприятий [7].

Для обоснования выбора приоритетных химических соединений, характерных для территорий обследования, используется информация о качестве атмосферного воздуха, воды источников питьевого водоснабжения баз данных Госкомстата, формы 2ТП-воздух, 2ТП-водхоз, исследований Федеральной службы Роспотребнадзора, Росгидромета.

В атмосферный воздух с выбросами промышленных предприятий городов Пермского края ежегодно поступает широкий спектр химических соединений, в том числе соединения первого и второго классов опасности: соединения марганца, свинца, хрома, никеля, меди, магния, ванадия, ароматических углеводородов, алифатических альдегидов, фтористых соединений, предельных одноатомных спиртов, фенола и ацетона.

Кроме того, особенностью водопользования населения Пермского края является водоснабжение из поверхностных водоемов, обеспечивающих водой для питьевых целей более 40% населения края, проживающего в гг. Пермь, Лысьва, Губаха, Кизел, Красно-камск, Кунгур, Чусовой, Чайковский и др. Наиболее приоритетными загрязняющими веществами водных объектов Пермского края являются нефтепродукты, фенолы, соединения марганца, меди, железа, трудно-

окисляемые органические соединения (по ХПК), концентрации которых в поверхностных водах стабильно превышают предельно допустимые концентрации для водоемов рыбохозяйственного пользования, чаще всего в пределах от 1 до 5 ДДКр/х. Так, индекс загрязнения воды в Камском водохранилище в 2009—2010 гг. составлял 2,5—3; класс качества воды — 3Б (очень загрязненная).

Неудовлетворительное состояние качества атмосферного воздуха и воды водоемов хозяйственно-питьевого назначения, высокие концентрации токсикантов в окружающей среде формируют изменение микрокомпонентного состава среды обитания человека, что, в свою очередь, приводит к накоплению токсичных соединений в биосредах населения. Следствием может явиться повышение риска развития заболеваний населения, прежде всего детского.

Для оценки воздействия техногенных контаминантов проводились медико-биологические исследования на примере крупных промышленных городов Пермского края: Пермь, Краснокамск, Березники, Губаха, Чусовой. Источниками загрязнения среды обитания изучаемых городов являются предприятия тяжелого органического синтеза, нефтехимической, целлюлозно-бумажной, металлургической, электротехнической промышленности и автотранспорт. Исследования по определению экзогенных соединений в биосредах позволили установить повышенные уровни содержания химических соединений и элементов в крови относительно региональных фоновых уровней (табл. 1).

В процессе проведенных исследований установлено, что у детей гг. Пермь, Березники, Краснокамск количество проб диагностических биосред (кровь) с повышенным содержанием марганца, метанола, формальдегида и хрома составило 62—96%, в том числе в крови детей г. Губахи — 58—95% г. Чусо-вого — 73—82%. По таким соединениям, как

Таблица 1

Исследованные пробы крови, превышающие региональный фоновый уровень (%),

2009-2010 гг.

Наименование ингредиента Пермь Березники Краснокамск Губаха Чусовой

Ацетальдегид 10,2 7,7 0 25,0 11,4

Ацетон 31,0 7,7 4,2 25,0 14,3

Бензол 12,5 22,0 5,3 17,9 22,7

Марганец 64,9 70,0 62,5 71,2 81,6

Масляный альдегид 1,7 0 0 0 0

Медь 11,1 0 17,2 — 17,6

Метиловый спирт 69,2 — 83,0 90,0 —

Никель 15,4 — 12,9 0 0

Мета-, параксилол 0 0 0 — 0

Пропионовый альдегид 1,7 0 0 7,1 5,7

Свинец 18,9 0 21,9 30,8 50,8

Толуол 27,5 30,5 26,3 39,3 63,6

Формальдегид 96,4 92,3 62,5 94,9 74,3

Хром 72,1 65,5 67,7 57,7 73,3

Этилбензол 2,5 0 0 0 0

бензол, формальдегид и метанол кратность превышения фоновых уровней изменялась от 2 до 14 раз, по марганцу и хрому — до 2 раз.

Для детей г. Губахи характерно накопление метилового спирта, а для детей г. Перми — формальдегида, для г. Чусового — тяжелых металлов, приоритетных по антропогенной нагрузке для данных территорий.

Важную роль в выяснении механизмов воздействия неблагоприятных факторов среды обитания на организм человека играет сопоставление результатов вероятностной оценки риска здоровью с данными клинико-лабораторных и химико-аналитических исследований, а также установление причинно-следственных связей в системе «уровень токсиканта в биосреде — клинико-лабораторные показатели изменения состояния здоровья», что является доказательной базой негативного антропогенного воздействия.

На примере г. Чусового при проведении биомониторинга детского населения доказаны статистически достоверные взаимосвязи и выполнено математическое моделирование зависимостей изменения клинико-лабо-раторных показателей «маркер ответа» от концентрации токсиканта в крови «маркер экспозиции».

Так, для содержания марганца в крови показателем риска неблагоприятного эффекта при воздействии явилось снижение содержания лимфоцитов. Содержание марганца в крови, соответствующее приемлемому уровню риска для здоровья, по содержанию лимфоцитов в крови составило 0,0122 мг/дм3 (рис. 1).

В ходе клинического наблюдения детям с повышенным содержанием контаминантов обследуемых территорий Пермского края проведены комплексные клинико-диагностические, химико-аналитические исследо-

Рис. 1. Модель зависимости«концентрация марганца в крови — показатель риска снижения содержания лимфоцитов»

вания и лечебно-профилактические мероприятия, которые позволили установить полный клинический диагноз, разработать наиболее рациональную схему индивидуальной терапии и оценить эффективность эли-минационной терапии до и после лечебно-профилактических мероприятий.

В таблице 2 показана положительная динамика выведения токсикантов из крови обследованных детей. По завершении курса терапии концентрация изучаемых соединений в крови пациентов снизилась до 2 раз. По отдельным компонентам (марганец) концентрации отмечены ниже фоновых региональных уровней.

Так, анализ содержания органических соединений в крови детей г. Краснокамска до лечения выявил высокую концентрацию бензола (0,004 мг/дм3) при фоновом значении 0. После лечения отмечено его снижение. Эффективность лечения составила 95%. Высокая эффективность лечения достигнута по бензолу и формальдегиду на всех изучаемых территориях, которая изменялась от 60 до 95%. Хроматограммы образца крови детей групп обследования до и после курса эли-минационной терапии представлены на рисунке 2. 122

Рис. 2. Хроматограмма крови пациента: а — до лечения: бензол (С=0,012 мкг/см3), толуол (С=0,003 мкг/см3), этилбензол (С = 0,008 мкг/см3), п-ксилол (С = 0,01 мкг/см3);

б — после лечения: бензола, толуола, этилбензола и п-ксилола не обнаружено

По завершении курса лечения эффект терапии выразился в прекращении элиминации бензола у детей гг. Пермь, Березники (90—99%) и формальдегида у детей г. Красно-камска (98%). Продолжающееся выведение с мочой метанола у отдельных детей гг. Пермь и Губаха свидетельствует о незаконченности процесса элиминации к моменту окончания курса лечения. Для детей с повышенным остаточным уровнем метанола рекомендовано более продолжительное амбулаторное лечебно-профилактическое сопровождение.

Комплексное использование элиминаци-онной терапии позволило снизить токси-кантную нагрузку в крови и моче до 1—4 раз относительно допустимых уровней.

Таким образом, новая диагностическая система контроля уровня техногенной контаминации биосред, основанная на элементах доказательной медицины, позволяет проводить исследования по оценке риска нега-

Таблица 2

Оценка эффективности элиминации контаминантов

Компонент Концентрация, мг/дм3 Эффективность лечения, %

До лечения

Пермь

Бензол 0,0014±0,0004 0,00018±0,00005 0 87,1

Метанол 1,16±0,18 0,80±0,065 0,37±0,117 68,9

Марганец 0,029±0,0015 0,028±0,003 0,0198±0,0076 3,5

Формальдегид 0,061±0,01 0,043±0,001 0,005±0,0028 70,5

Березники

Бензол 0,00082±0,00032 0,0006±0,0001 0 73,3

Метанол 0,795±0,028 0,065±0,0043 0,37±0,117 8,2

Марганец 0,026±0,003 0,01±0,0011 0,0198±0,0076 38,5

Формальдегид 0,037±0,0017 0,021±0,001 0,005±0,0028 56,7

Краснокамск

Бензол 0,0039±0,0003 0,00024±0,00005 0 94,8

Метанол 1,485±0,67 0,710±0,036 0,37±0,117 47,8

Марганец 0,025±0,003 0,013±0,0011 0,0198±0,0076 52,0

Формальдегид 0,019±0,0037 0,013±0,0072 0,005±0,0028 68,4

Губаха

Бензол 0,0014±0,0002 0,001±0,0002 0 71,4

Метанол 2,096±0,419 1,741±0,317 0,37±0,117 69,3

Марганец 0,025±0,0046 0,014±0,0012 0,0198±0,0076 56,0

Формальдегид 0,047±0,002 0,029±0,0032 0,005±0,0028 61,7

тивного воздействия химических факторов окружающей среды здоровью населения, оценить эффективность комплексов элими-национных технологий, направленных на выведение контаминантов из организма и улучшение состояния здоровья.

бИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Онищенко Г. Г. Оценка риска влияния факторов окружающей среды на здоровье в системе социально-гигиениче-

ского мониторинга/Г Г. Онищенко//Гигиена и санитария.— 2002.— № 6.— С. 3—4.

2. Определение вредных веществ в биологических средах: сб. метод. указ. МУК 4.1.763-4.1.779—99.— М.: Минздрав России, 2000.— 151 с.

3. Определение вредных веществ в биологических средах: сб. метод. указ. МУК 4.1.2102-4.1.2116—06.— М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека.

методы диагностики и технологии

Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2008.— 183 с.

4. Потапов А. И. Социально-гигиенический мониторинг: практика применения и научное обеспечение. Ч. 1/А И. Потапов, Г. Г. Ястребов.— М., 2000.— С. 21—27.

5. Проблемы обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения. Ч. 1: Научно-методические аспекты анализа санитарно-эпидемиологической ситуации/Г Г. Онищенко, Г. И. Куценко, Е. Н. Беляев, Н. В. Зайцева, П. З. Шур.— М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2000.— 251 с.

6. Разработка и совершенствование методических приемов контроля химической нагрузки на организм в рамках медико-биологического мониторинга/Т. С. Уланова, Т. В. Нурисламова, Т. Д. Карнажицкая, Е. В. Стенно, Г. А. Вейхман, А. В. Кисли-цина//Материалы научно-практической конференции с международным участием «Гигиенические и медико-профилактические технологии управления рисками здоровью населения в промышленно развитых регионах» (г. Пермь, 6—8 октября 2010 г.).— Пермь, 2010.— С. 482—488.

7. Уланова Т. С. Система химико-аналитической поддержки санитарно-гигиенических исследований (медико-биологические ас-пекты)/Т. С. Уланова//Материалы научно-практической конференции с международным участием «Гигиенические и медико-профилактические технологии

управления рисками здоровью населения в промышленно развитых регионах» (г. Пермь, 6—8 октября 2010 г.).— Пермь, 2010.- С. 62—67.

N. V. Zaitseva, T. S. Ulanova, T. V. Nurislamova, T. D. Karnazhitskaya, G. A. Veikhman, E. V. Stenno

SYSTEM OF CHEMOANALYTICAL CONTROL IN MEDICOBIOLOGICAL INVESTIGATIONS

New system of chemoanalytical control of toxic compounds in the human biological media was developed. It is a documentary basis permitting to carry out investigations estimating the risk of negative effect of environmental chemical factors on human health.

Keywords: toxic compounds, medico-biological investigations, risk assessment, elimination technologies.

Контактная информация: Зайцева Нина Владимировна, доктор мед. наук, профессор, директор Федерального научного центра медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 614045, г. Пермь, ул. Орджоникидзе, 82, тел. 8 (342) 233-11-25

Материал поступил в редакцию 21.01.2011