Обеспечение в долгосрочной перспективе потребностей российской экономики в минерально-сырьевых ресурсах и сохранение ведущих позиций России на мировом рынке углеводородов является одной из актуальнейших задач государственной экономической политики. Одним из базовых принципов промышленного освоения Ямала является гармоничное сочетание развития индустрии на полуострове и бережного отношения к традиционному укладу жизни коренных малочисленных народов [3]. Социально-экономическое развитие территорий Арктической зоны приводит к изменению качества окружающей природной и социальной среды, что требует своевременного внедрения превентивных мер, направленных на сохранение здоровья населения.
Одним из следствий этого является перераспределение тяжелых металлов в живые объекты, что вызывает серьезную озабоченность негативными последствиями для здоровья различных групп населения и нации в целом. Неблагоприятные условия среды обитания в первую очередь представляю опасность для детей, которые отличаются повышенной чувствительностью к недостаточному или избыточному поступлению извне химических элементов, различным внешним физическим и биологическим воздействиям [2].
Волосы представляют идеальный объект исследования, так как отражают процессы, годами протекающие в организме человека [4]. В сравнении с анализом крови или мочи элементный анализ волос имеет много преимуществ, среди которых одними из основных является высокая концентрация элементов в волосах, неинвазивность отбора проб, удобство при хранении и транспортировке. Отмечено, что в отличие от внутренних (жидких) биосред организма концентрация элементов в волосах менее подвержена жёсткому гомеостатическому контролю, что предопределяет преимущества использования элементного анализа волос в гигиенической диагностике и раннем выявлении паталогических изменений в организме и латентных процессов [6].
Цель исследований
Цель настоящего исследования – определение содержания цинка (Zn), железа (Fe), меди (Cu), свинца (Pb), мышьяка (As), марганца (Mn), хрома (Cr), кадмия (Cd) и ртути (Hg) в образцах проб волос детей Ямало-Ненецкого автономного округа (ЯНАО).
Материалы и методы исследований
Материалом для исследования послужили пробы волос детей, родившихся и постоянно проживающих на территории пос. Яр-Сале, Ямальского района. Было обследовано 30 детей в возрасте от 7 до 17 лет. Пробы волос отбирались в ходе комплексной экспедиции по унифицированной методике. Волосы срезали с затылочной части головы длиной не более 3-х см, где их рост наиболее интенсивен. Отобранные образцы помещали в отдельные конверты с соответствующей маркировкой. В работе использовали двойную атомно-абсорбционную систему с пламенной и электротермической атомизациями Agilent AA DUO 240FS/240Z/UltrAA system и анализатор ртути «Юлия – 5К». Перед измерением выполняли предварительную автоклавную минерализацию проб смесью концентрированной азотной кислоты с пероксидом водорода. Количественное определение проводили методом абсолютной градуировки по стандартным смесям ионов металлов в 1 М азотной кислоте, приготовленных из ГСО ионов металлов.
Fe определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии (ААС) с пламенной атомизацией, Cu, Pb, Mn, Cr, Cd методом ААС с электротермическим способом атомизации с зеемановской коррекцией фона, As – пламенной ААС с предварительной генерацией гидридов, Hg определяли методом холодного пара.
Результаты исследования и их обсуждение
Результаты исследований представлены в виде медианы (Ме), верхнего и нижнего квартилей (Q25–Q75), минимального и максимального значений, полученных с использованием программы Microsoft Excel. Результаты проведенных исследований представлены в таблице.
Содержание тяжелых металлов в волосах детей, постоянно проживающих на территории ЯНАО, мкг/г
|
Элемент |
Число наблюдений, n |
Ме (Q25–Q75) |
MIN – MAX |
Рекомендуемые уровни [7] |
|
Cu |
30 |
15,2 (11,0–19,4) |
9,2–43,9 |
10–20 |
|
Pb |
30 |
0,5 (0,26–0,87) |
0,05–3,22 |
< 5 |
|
Zn |
30 |
130,7 (83,0–166,7) |
72,1–386,4 |
140–230 |
|
Mn |
30 |
0,25 (0,18–0,38) |
0,1–0,47 |
0,25–1,0 |
|
Fe |
30 |
77,9 (53,7–119,1) |
30,4–241,2 |
10–20 |
|
Hg |
30 |
0,25 (0–0,45) |
0,0–1,15 |
< 2,0 |
|
Cd |
30 |
0,21 (0,13–0,3) |
0,08–0,46 |
< 0,5 |
|
Cr |
30 |
1,07 (0,8–2,175) |
0,2–2,4 |
0,25–0,6 |
|
As |
21 |
0,014 (0,013–0,036) |
0,01–0,19 |
< 1,0 |
Доля детей, в волосах которых содержание металлов выше и не превышающих допустимого уровня, %
Проведенные исследования накопления металлов (токсичных и условно-эссенциальных) в волосах детей пос. Яр-Сале, Ямальского района, показали что, содержание свинца, марганца, ртути, кадмия и мышьяка волосах не превышали рекомендуемых уровней. По меди и цинку отмечено превышение у 16,7 % и 10 % образцов проб волос соответственно. Наибольшее количество проб, с концентрациями выше рекомендуемых уровней отмечено по железу и хрому 100 %, и 83,3 % соответственно (рисунок).
Fe относится к группе жизненно необходимых элементов. Железо участвует в переносе кислорода, а так же играет важную роль в процессах выделения энергии, в ферментативных реакциях, в обеспечении иммунных функций, в метаболизме холестерина [6].
Как дефицит, так и избыток железа отрицательно влияют на состояние здоровья человека. Одними из основных проявлений железа являются снижение уровня сывороточного железа (в 1,5–3 раза) повышение риска развития атеросклероза, болезней печени и сердца, артритов, диабета и т.д. [5]. Среда характеризуется значительными изменениями химического состава в зависимости от геохимической обстановки: одни территории обогащены определенными химическими элементами, другие наоборот бедны. В данном исследовании показано высокое содержание железа в волосах обследуемых детей, что может быть связано с качеством воды в водоисточнике и разводящей сети, для которой характерны низкая минерализация и высокое содержание железа. Так по результатам исследований проб воды в водоисточниках и разводящих сетях на территории ЯМНО отмечались высокие содержания железа [1].
Повышенное содержание хрома в волосах более 80 % проб помимо использования воды, богатой хромом, связано с употребление пищи местного производства, например рыбы, одного из главных продуктов питания коренного населения Севера. По литературным данным одними из основных источников поступления хрома в организм человека являются продукты питания (овощи, рыба) и вода [6].
Cr также как и железо относятся к группе жизненно необходимых элементов, биомолекулы содержащие хром участвуют в регуляции синтеза жиров и обмене углеводов, вместе с инсулином действуют как регулятор уровня сахара в крови, обеспечивают нормальную активность инсулина и т.д. [6]. Избыточное содержание хрома в организме может вызывать, например астматический бронхит, бронхиальную астму, повышать риск онкологических заболеваний [5].
Заключение
Решение задач экономического развития Арктики должно быть тесно увязано, а в ряде случаев подчинено целям сохранения окружающей природной среды и обеспечения экологической безопасности, жизнедеятельности коренных малочисленных народов Севера. Промышленное развитие и строительство инфраструктурных объектов должно осуществляться при отказе от реализации проектов, которые способны нанести вред окружающей среде или экологические последствия которых недостаточно изучены.
Несмотря на относительную (по сравнению с другими регионами) чистоту природной среды российской части Арктики, ее высокая чувствительность к антропогенному и техногенному загрязнению предопределяет необходимость принятия адекватных комплексных мер по снижению влияния различных видов хозяйственной деятельности на физическую, химическую и биологическую природу арктических экосистем.
Результаты исследования содержания металлов в волосах детей являются достаточно информативными, как дополнительный метод оценки сложившейся экологической ситуации.
Показано превышение рекомендуемых уровней по цинку, меди, хрому и железу в 10 %, 16,7 %, 83,3 % и 100 % проб соответственно, что служит для объективного прогноза ожидаемого роста или снижения группы риска развития заболеваний детского населения. Необходимо проводить дополнительные исследования объектов среды обитания (воды, почва, воздух), продуктов питания и продовольственного сырья на содержания в них различных элементов, в частности металлов.
Работа выполнена в рамках фундаментальных научных исследований Президиума РАН АЗ РФ-44П «Оценка, моделирование и прогноз состояния здоровья и связанные с ним качества жизни населения Азиатского Севера на территориях освоения углеводородного сырья».