Оценка содержания тяжелых металлов в организме детей и взрослых, проживающих в сельской и городской местности Приморского края

УДК 616-053.2-099:614.7:546.3

оценка содержания тяжелых металлов в организме детей и взрослых, проживающих в сельской и городской местности приморского края

© 2011 г. О. В. Савченко

Институт биологии моря им. А. В. Жирмунского Дальневосточного отделения РАН, г. Владивосток

Одной из важных причин неблагоприятного изменения окружающей среды является загрязнение химическими элементами, которое приводит к их избыточному поступлению в организм человека. Целью работы было исследовать методом атомноабсорбционной спектрофотометрии содержание тяжелых металлов в волосах детей г. Владивостока и взрослых, проживающих во Владивостоке и поселках Приморского края. Установлено, что по сравнению со взрослыми, проживающими в городе (2,01 мкг/г) и сельской местности (1,54 мкг/г), в волосах детей содержится больше свинца (5,20 мкг/г) ^ < 0,001), тогда как у городских (0,32 мкг/г) и даже сельских (0,27 мкг/г) жителей по сравнению с детьми (0,15 мкг/г) содержится больше кадмия ^ < 0,001). Статистически значима разница в содержании в волосах стронция у детей (2,29 мкг/г) и взрослых, проживающих в городе (8,76 мкг/г) и сельской местности (13,30 мкг/г) ^ < 0,001). Около половины обследованных детей и более половины взрослых имели повышенный уровень тяжелых металлов в организме. Необходима разработка медико-экологических и природоохранных программ по сокращению воздействия тяжелых металлов на здоровье населения. Ключевые слова: тяжелые металлы, загрязнение окружающей среды.

Роль микроэлементов в жизнедеятельности организма человека чрезвычайно многообразна. Известно, что они входят в состав многих ферментов, стимулируют и нормализуют обмен веществ, участвуют в кроветворении, механизмах иммунного ответа и функционировании иммунной системы. Стабильность химического состава организма является одним из важнейших и обязательных условий его нормального функционирования [2]. Дефицит или избыток как эссенциальных, так и токсичных микроэлементов, а также их дисбаланс приводят к нарушениям состояния здоровья [1, 2, 7]. Содержание микроэлементов в организме человека зависит от целого ряда факторов: чистоты окружающей среды, их количества в воде и продуктах питания, а также от условий проживания в определенной биогеохимической провинции. В настоящее время значительное воздействие на организм оказывает загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами. Основными источниками тяжелых металлов в городах являются выбросы промышленных предприятий. Токсичные элементы даже в низких дозах, накапливаясь в организме, вызывают напряжение адаптационных механизмов и нарушения состояния здоровья.

Цель настоящей работы состояла в изучении содержания тяжелых металлов в волосах детей и взрослых, проживающих в сельской и городской местности Приморского края.

Методы

Для определения уровня тяжелых металлов в организме были обследованы 50 детей 5—7 лет, жителей Владивостока, и 178 взрослых 22—67 лет, из которых 78 проживали во Владивостоке и 100 — в девяти поселках пяти районов Приморского края. Обследование проводилось с разрешения этического комитета ГОУ ВПО «Владивостокский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения и социального развития». На обследование детей было получено согласие родителей. Во время обследования дети и взрослые не предъявляли жалоб на нарушения состояния здоровья.

В волосах детей и взрослых определяли содержание свинца (РЬ), кадмия (Cd) и стронция ^г). Основанием для выбора данных химических элементов явилось их распространение в высоких концентрациях в окружающей среде Владивостока, а также литературные данные о влиянии дисбаланса изучаемых элементов на состояние здоровья [1,

3, 4, 8].

Волосы состригали с 3—4 участков затылочной части головы, помещали в специальные пакеты и подвергали подготовке согласно требованиям МАГАТЭ, методическим рекомендациям, утвержденным Минздравом СССР в 1989 году и Минздравом РФ в 1999-м. Подготовка образцов

волос для определения элементов выполнялась при помощи стандартных лабораторных процедур [6]. Содержание микроэлементов в волосах устанавливали методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии [6] на приборе АА-6800 (Shimadzu).

Исследование было обсервационное, аналитическое, одномоментное. Все выборки были независимыми.

Статистическая обработка данных выполнялась с помощью программы St.atistica 6,0. Проверка распределения проводилась графически и с использованием критерия Шапиро — Уилка. Полученные данные не подчинялись закону нормального распределения, поэтому значения представлены как медиана (Ме) и 25 и 75 перцентили. Анализ для независимых выборок проводился с применением непараметрического критерия Манна — Уитни. Различия при р < 0,017 (0,05/3 = 0,017) считались статистически значимыми.

Результаты

Результаты сравнения концентраций тяжелых металлов в волосах детей и взрослых в исследуемых группах показали следующее (таблица).

Содержание тяжелых металлов

Группа Токсичный элемент

Стронций Кадмий Свинец

Городские жители 8,76

Сельские жители 8) о о СО СО 1 15 ,8

Дети О со =4 1 23 ,3 5) ,2 5 0, 1 06 ,0

Нормативные значения для детей [5] - 0,190±0,056 [7] 4,33±0,80

Нормативные значения для взрослых 0-20 0,00-0,25 5

Примечание. «-» - нет данных.

Уровень Sr у детей был ниже, чем у взрослых, проживающих в городе (и = 205,0; Z = -8,29; р < 0,001) и сельской местности (и = 143,5; Z = -9,14; р < 0,001). При этом в волосах у взрослых городских жителей содержание Sr было меньше, чем у сельских (и = 2 287,5; Z = -4,65; р < 0,001).

Концентрация РЬ в волосах у детей была выше, чем у взрослых горожан (и = 721,0; Z = 5,17; р <

0,001) и сельских жителей (и = 409,0; Z = 7,61; р < 0,001). Среди взрослых у горожан содержание РЬ было выше, чем у проживающих в сельской местности (и = 2 319,5; Z = 3,52; р < 0,001).

Уровень Cd был выше у взрослых, проживающих в городе, по сравнению с детьми (и = 590,5; Z = -6,34; р < 0,001); у детей же Cd в волосах было значительно меньше, чем у взрослых сельских жителей (и = 1 189,0; Z = -4,76; р < 0,001). Разница в содержании Cd у взрослых-горожан и сельских

жителей (и = 2847,5; Z = 2,99; р < 0,001) была статистически незначима.

Превышение допустимого уровня РЬ наблюдалось у 60,0 % детей, среди взрослых у 16,6 % городских жителей и 7,0 % сельских; превышение допустимого уровня Cd - в среднем у 36,2 % детей, 70,5 % взрослых городских жителей и 51,0 % сельских.

В городе у 48,9 % обследованных детей установлена повышенная концентрация в организме одного тяжелого металла - РЬ или Cd, у 17,0 % - двух металлов - РЬ и Cd. У 57,7 % обследованных взрослых городских жителей был повышен уровень одного тяжелого металла, у 14,1 % - одновременно двух. Среди взрослых, проживающих в сельской местности, 44,0 % имели повышенное содержание в волосах одного элемента, 7,0 % - двух - РЬ и Cd.

Обсуждение результатов

Установлено, что РЬ больше содержится в организме детей, тогда как в организме взрослых, даже проживающих в сельской местности, содержится больше Cd и Sr.

Тяжелые металлы РЬ, Cd и Sr относятся к токсичным микроэлементам. Они обладают эмбриотоксическим, нейротоксическим, гонадотропным эффектами, нарушают нормальное функционирование организма.

Повышенный уровень РЬ в организме ускоряет прогрессирование хронических болезней почек [1, 15], поражает нервную [1, 10, 14], кроветворную системы [1]. Одним из характерных симптомов хронической свинцовой интоксикации является анемия. Свинец накапливается в костях, откуда может вновь поступать в кровь, особенно под влиянием нарушений обмена, вновь оказывая токсические эффекты.

Хроническое воздействие даже низких доз Сб может привести к поражению почек [1, 10-13], остеомаляции, нарушению минерализации костей, сопровождающемуся их переломами и деформацией [1, 9, 17, 18], кардиопатии, развитию гипертонии [1, 16], нарушению функции нервной системы [1].

Соединения Sr близки по химическим свойствам к соединениям Са, в организме наблюдается накопление этого элемента в костях и зубах. Избыток Sr может вызывать изменения в костной ткани, поражения и деформацию суставов, задержку роста [19].

Проблема воздействия тяжелых металлов становится еще более сложной в результате одновременного действия на организм различных физических и химических факторов окружающей среды.

Проведенное исследование показало, что около половины обследованных детей и более половины взрослых, проживающих в Приморском крае и Владивостоке, имеют повышенный уровень тяжелых металлов в организме.

Таким образом, необходима разработка медикоэкологических и природоохранных программ по сокращению воздействия тяжелых металлов на население в целом, а также проведение практических мероприятий по элиминации токсических соединений из организма и коррекции микроэлементного статуса,

для того чтобы свести к минимуму риск неблагоприятных последствий для здоровья людей.

Список литературы [References]

1. Avtsyn A. P., Zhavoronkov A. A., Rish M. A., Strochkova L. S. Mikroelementozy cheloveka: etiologiya, klassifikatsiya, organopatologiya [Human Microelementosis: Etiology, Classification, Organopathology]. M.: Meditsina, 1991. 496 s. [in Russian]

2. Agadzhanyan N. A., Skal'nyi A. V. Khimicheskie elementy v srede obitaniya i ekologicheskii portret cheloveka [Chemical Elements in Life Environment and Human Ecological Portrait]. M.: KMK, 2001. 83 s. [in Russian]

3. Gorbachev A. L., Dobrodeeva L. A., Tedder Yu. R., Shatsova E. N. Biogeokhimicheskaya kharakteristika severnykh regionov. Mikroelementnyi status naseleniya Arkhangel'skoi oblasti i prognoz razvitiya endemicheskikh zabolevanii [Biogeochemical Description of Northern Regions. Microelement Status of Arkhangelsk Region Population and Prediction of Endemic Diseases Development] // Ekologiya cheloveka. 2007. N 1. S. 4-11. [in Russian]

4. Nazambaeva Z. I., Kuklybaev G. A., Dzhangozina D. M. i dr. Informatsionnoe znachenie biokumulyatsii metallov v volosakh u detei doshkol'nogo vozrasta [Informational Significance of Metal Biocumulation in Preschool Children’s Hair] // Gigiena i sanitariya. 1999. N 1. S. 34-36. [in Russian]

5. Perechen' prioritetnykh pokazatelei dlya vyyavleniya izmenenii sostoyaniya zdorov'ya detskogo naseleniya pri vrednom vozdeistvii ryada khimicheskikh faktorov sredy sredy obitaniya : metod. Rekomendatsii [List of Priority Indices for Detection of Changes in Children’s Health State under Harmful Impact of Some Chemical Factors of Life Environment : Methodical Recommendations]. M., 2000. 38 s. [in Russian]

6. Prais V. Analiticheskaya atomno-absorbtsionnaya spektroskopiya [Analitical Atomoc Absorbtion Spectroscopy] / pod red. B. V. L'vova. M.: Mir, 1976. 358 s. [in Russian]

7. Revich B. A. Zagryaznenie okruzhayushchei sredy i zdorov'e naseleniya. Vvedenie v ekologicheskuyu epidemiologiyu [Environmental Pollution and Population Health. Introduction into Ecological Epidemiology]. M.: MNEPU, 2001. 264 s. [in Russian]

8. Sukharev A. G., Mikhailova S. A. Sostoyanie zdorov'ya detskogo naseleniya v napryazhennykh ekologicheskikh i sotsial'nykh usloviyakh [Children’s Health State in Strenuous Ecological and Social Conditions] // Gigiena i sanitariya. 2004. N 1. S. 47-51. [in Russian]

9. Alfven T., Elinder C. G., Carlsson M. D., et al. Low-level cadmium exposure and osteoporosis // J. Bone Miner Res. 2000. Vol. 15. P. 1579-1586.

10. Environmental Health Criteria 234: Elemental speciation in human health risk assessment. Geneva: World Health Organization, 2006. 238 p.

11. J^up L., Akesson A. Current status of cadmium as an environmental health problem // Toxicol. Appl. Pharmacol. 2009. Vol. 238, N 3. P. 201-208.

12. J^up L., Berglund M., Elinder C. G., at al. Health effects of cadmium exposure - a review of the literature and a risk estimate // Scand. J. Work Environ. Health. 1998. Vol. 24, N 3. P. 1-51.

13. J^up L., Hellstrom L., Alfven T., et al. Low level exposure to cadmium and early kidney damage: the OSCAR study // Occup. Environ. Med. 2000. Vol. 7. P. 668-672.

14. Lidsky T. I., Schneider J. S. Lead neurotoxicity in children: basic mechanisms and clinical correlates // Brain. 2003. Vol. 126. P. 5-19.

15. Mortada W. I., Sobh M. A., El-Defrawy M. M., Farahat S. E. Study of lead exposure from automobile exhaust as a risk for nephrotoxicity among traffic policemen // Am. J. Nephrol. 2001. Vol. 21. P. 274-279.

16. Nishijo M., Nakagawa H., Morikawa Y., et al. Mortality of inhabitants in an area polluted by cadmium: 15 year follow up // Occup. Environ. Med. 1995. Vol. 52. P. 181-184.

17. Nordberg G., Jin T., Bernard A., et al. Low bone density and renal dysfunction following environmental cadmium exposure in China // Ambio. 2002. Vol. 6. P. 478-481.

18. Staessen J. A., Roels H. A., Emelianov D., et al. Environmental exposure to cadmium, forearm bone density, and risk of fractures: prospective population study. Public Health and Environmental Exposure to Cadmium (PheeCad) Study Group // Lancet. 1999. Vol. 353. P. 1 140-1 144.

19. Toxicological profile for strontium (draft for public comment). U.S. Department of Health and Human Services, Public Health Service, Agency for Toxic Substances and Disease Registry, 2001. 445 p.

ASSESSMENT OF HEAVY METALS CONTENT IN CHILDREN AND ADULTS RESIDING IN RURAL AND URBAN AREAS OF PRIMORSKY KRAI

O. V. Savchenko

A. V. Zhirmunsky Institute of Marine Biology, Far East Branch RAS, Vladivostok

Currently, a significant effect on the body has been connected to environmental contamination with heavy metals. The aim was to study the heavy metal content in hair of children and adults residing in Vladivostok and village of Primorsky region. The amount of lead (Pb), cadmium (Cd), and strontium (Sr) present in hair of 50 children (5-7 years old) residing in Vladivostok, and 178 adults (22-67 years old), residing in Vladivostok and village of Primorsky region, were determined by atomic absorption spectrometry. The study was observational, analytical, and cross-sectional. All samples were independent. We tested data for normality by Shapiro-Wilk test. Statistical evaluation was performed by Mann-Whitney test. Differences with p < 0.017 were considered statistically significant. The results indicate that the values of median Pb in the hair to adults residing in Vladivostok (2.01 mg/g) and in village of the children (5.20 mg/g) (p < 0.001). It was established that townspeople (0.32 mg/g) and rural population (0.27 mg/g), compared with children (0.15 mg/g), contained more Cd (p < 0.001). Statistically significant difference in the content of Sr in the hair has been detected in children (2.29 mg/g) compared with adults residing in the city (8.76 mg/g) and in village (13.30 mg/g) (p < 0.001). It has been found that about a half of the surveyed children and more than a half of the adults living in the Primorsky Krai and the city of Vladivostok had higher levels of heavy metals content. Working out of medical and environmental programs for reduction the impact of heavy metals on the population is necessary.

keywords: heavy metals, environmental pollution

Контактная информация:

Савченко Ольга Владимировна - кандидат медицинских наук, научный сотрудник лаборатории фармакологии Института биологии моря им. А. В. Жирмунского ДВО РАН

Адрес: 690041, г. Владивосток, ул. Пальчевского, д. 17

E-mail: lamanit@mail.ru