Наиболее чувствительным контингентом к действию неблагоприятных факторов окружающей среды являются дети, поэтому здоровье детского населения может служить надежным индикатором экологического благополучия региона [4]. В силу физиологических особенностей, по сравнению с взрослыми, дети более подвержены воздействию токсичных веществ в питьевой воде, потому что они потребляют больше воды на единицу веса тела (мг/кг). Количество воды на единицу массы тела ребенка достигает максимума в течение первого месяца жизни и уменьшается с увеличением возраста. Разработка и применение информации для реализации оценки детского риска для здоровья является актуальной областью научного исследования, потому что многие эксперты по-прежнему используют значения экспозиции по умолчанию: для оценки уровня скрининга (для взрослых потребление 2 л / сут на 70 кг массы тела и потребление ребенком 1 л / сут на 10 кг соответственно) [2, 6, 7]. В тоже время, использование стандартных значений в питьевом режиме между детьми и взрослыми, может не обладать потенциально большой изменчивостью в экспозиции между возрастными группами [8].
Цель работы - провести оценку риска для здоровья детского населения при пероральном поступлении химических соединений с питьевой водопроводной водой
Материал и методы исследования
Проведение оценки риска для детей в возрасте 3-6 лет позволило минимизировать неопределенности, связанные со специфическими региональными параметрами в оценке экспозиции: дети дошкольного возраста в меньшей степени, чем взрослые, подвержены внутригородской миграции, они теснее привязаны к территории проживания, что позволяет учесть все аспекты сезонной и суточной деятельности детского организма. Выделение зон исследования проводилось на основании расположения постоянных постов наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха и обслуживающих эти районы детских поликлиник (№ 4, 6, 10, 11) с целью последующей комплексной оценки многосредового риска. Выбранные зоны имеют достоверные различия по сложившейся эколого-гигиенической ситуации по тяжелым металлам в почве и снеговом покрове [5]. Для оценки химического состава водопроводной воды был проведен отбор проб в конечной точке потребления по выбранным зонам исследования, охватывающий 127 квартир, расположенных в зонах обслуживания детских поликлиник г.Казани. Оценка химического состава в водопроводных водах проводилось методом атомно-абсорбционной спектрометрии (ААS), отвечающим таким характеристикам, как точность, воспроизводимость, высокая избирательность и быстрота исполнения анализа. Определение концентраций нитратов, нитритов, хлоридов, сульфатов, фторидов и фосфатов, проводилось методом ионной хроматографии, обладающим схожими достоинствами метода AAS. Всего было проведено более 1200 определений. Статистический анализ полученных данных реализован в операционной системе Windows 2007, с использованием стандартных прикладных пакетов Exel 2007 и «Statistica v.6.0». Оценка неканцерогенного риска здоровью осуществлялась в соответствии с P 2.1.10.1920-04 [3]. Расчет средних суточных доз при хроническом пероральном поступлении анализируемых ионов с питьевой водой для детского населения в выделенных зонах г.Казани проводили с использованием стандартных значений факторов экспозиции для детей 3 - 6 лет. Коэффициент опасности HQ определяли отношением величины потенциальной суточной дозы вещества, поступающего пероральным путем, и уровня безопасного воздействия при этом же пути поступления. За допустимый уровень неканцерогенных эффектов принимались значения HQ в диапазоне от 0,11 до 1,0, а HI - от 1,1 до 3,0. Суммарный индекс опасности (HI), который является характеристикой риска развития неканцерогенных эффектов при комбинированном и комплексном воздействии химических соединений для условий одновременного поступления нескольких веществ одним и тем же путем, рассчитывался как сумма коэффициентов опасности (HQ) для отдельных компонентов смеси воздействующих ионов и химических веществ [2].
Результаты исследования и их обсуждение
В результате анализа установлено, что средние концентрации химических элементов в разных зонах города не превышают гигиенических регламентов (ПДК), хотя колеблются в широких пределах. По нашему мнению, это обусловлено как принадлежностью к подземным и поверхностным источникам водоснабжения, так и различной степенью изношенности разводящих магистралей. Состав питьевой воды влияет на формирование суммарного риска здоровью населения, способствует повышенной заболеваемости населения [1]. Концентрации хлоридов, сульфатов, фторидов и фосфатов по зонам исследования не имели статистически значимых различий (табл. 1).
Таблица 1
Средние значения концентраций химических веществ в питьевой
водопроводной воде по зонам исследования (мг/л)
Название вещества |
ПДК, мг/л СанПиН 2.1.4.1074-01 |
Зоны (М + m) |
|||
4 |
6 |
10 |
11 |
||
Стронций |
7,0 |
0,110±0,007 |
0,209±0,007 |
0,105 ± 0,28 |
0,170±0,017 |
Медь |
1,0 |
0,0015±0,0015 |
0,0022±0,0003 |
0,0015 ±0,0002 |
0,0016±0,004 |
Свинец |
0,03 |
0,013±0,0012 |
0,012±0,0009 |
0,016±0,0042 |
0,013±0,0022 |
Цинк |
5,0 |
0,017±0,0016 |
0,019±0,0019 |
0,017±0,0035 |
0,030±0,0079 |
Хром (6+) |
0,05 |
0,0035±0,0014 |
0,0021±0,0002 |
0,0026±0,0016 |
0,0043±0,0018 |
Железо |
0,3 |
0,079±0,006 |
0,107±0,0046 |
0,099±0,018 |
0,084±0,19 |
Нитриты |
0,1 |
0,0034±0,0005 |
0,004±0,0008 |
0,0036±0,0007 |
0,004±0,0004 |
Нитраты |
45,0 |
1,03±0,08 |
0,97±0,09 |
0,92±0,07 |
1,05±0,08 |
Сульфаты |
500,0 |
86±9 |
84±9 |
87,2±9,6 |
83,4±9,2 |
Фториды |
0,06 |
0,24±0,015 |
0,24±0,011 |
0,24±0,011 |
0,24±0,013 |
Хлор |
0,1 |
22,0±1,76 |
22,2±1,67 |
24,2±1,58 |
21,8±1,81 |
Фосфаты |
- |
0,051±0,0044 |
0,049±0,0043 |
0,048±0,0052 |
0,043±0,0055 |
На этапе оценки экспозиции установлено, что рассчитанные дозы при хроническом пероральном поступлении анализируемых химических соединений и элементов с водопроводной водой не превышают верхней границы референтного уровня (RfD) для детского населения. Расчет среднесуточного перорального поступления химических веществ с водопроводной водой для детей в возрасте 3-6 лет по выделенным зонам на территории г.Казани проводился в соответствии с фактором экспозиции при водопотреблении детей 380 мл/сут., (95% ДИ 1,078 мл / сут), что составляет 22 мл/кг/сут (95% ДИ 61 мл/кг/сут), на основании отечественных и зарубежных рекомендаций [3, 8]. Результаты расчета коэффициентов опасности (HQ) здоровью детского населения при поступлении рассматриваемых ионов с водопроводной водой приведены в табл.2.
Таблица 2
Коэффициенты опасности здоровью детского населения по зонам исследования
Название вещества |
CAS |
HQ в отдельных зонах города |
|||
4 зона |
6 зона |
10 зона |
11 зона |
||
Стронций |
7440-24-6 |
0,012 |
0,023 |
0,014 |
0,02 |
Медь |
7440-50-8 |
0,01 |
0,008 |
0,006 |
0,007 |
Свинец |
7439-92-1 |
0,259 |
0,236 |
0,369 |
0,278 |
Цинк |
7440-66-6 |
0,004 |
0,004 |
0,004 |
0,008 |
Хром (3+) |
16065-83-1 |
0,089 |
0,042 |
0,077 |
0,111 |
Железо |
7439-89-6 |
0,018 |
0,024 |
0,025 |
0,022 |
Нитриты |
14797-55-8 |
0,012 |
0,012 |
0,012 |
0,012 |
Нитраты |
14797-65 |
0,036 |
0,036 |
0,036 |
0,036 |
Фториды |
- |
0,25 |
0,25 |
0,25 |
0,25 |
HI |
|
0,69 |
0,635 |
0,793 |
0,744 |
Результаты оценки неканцерогенного риска при поступление химических веществ с питьевой водой показали, что величина риска во всех зонах соответствует минимальному уровню риска (HI < 1). Наибольший уровень суммарного коэффициента опасности (HI = 0,79) отмечается в зоне 10. Основной вклад в величину риска вносят свинец - 46,5%, фториды - 31,5% и хром - 9,7%. Второе место по уровню риска занимает 11 зона, где основная доля величины риска определяется свинцом, фторидами и хромом, соответственно 37,4%, 33,6% и 14,9%. Такая же тенденция характерна для остальных зон города: на свинец, фториды и хром приходится 83,1-87,8% от величины суммарного риска. В соответствии с критериями уровней риска при HQ < 0,1, риск оценивается как минимальный (принебрежимый). Практически во всех зонах большинство анализируемых химических веществ, поступающих с питьевой водопроводной водой, оказывают данный уровень риска. Исключение составляют свинец, фториды и хром, уровень риска каждого определяется как низкий (HQ = 0,1-1,0). Анализ комбинированного поступления химических веществ с питьевой водой показал, что основное воздействие и риск на органы - мишени, обусловлены критическим воздействием свинца (ЦНС, нервная система, кровь, развитие, гормональная и репродуктиная системы, развитие) фторидами (зубы, костная система) и хромом (печень, почки, ЖКТ, слизистые), (табл.3).
Таблица 3
Критические органы и системы по результатам оценки
неканцерогенного риска при поступлении химических веществ с питьевой водой
Критические органы /системы |
Коэффициенты опасности (HI) в зонах |
%, от величины THI в отдельных зонах |
||||||
4 |
6 |
10 |
11 |
4 |
6 |
10 |
11 |
|
Слизистая |
0,11 |
0,07 |
0,11 |
0,13 |
4,14 |
2,95 |
3,33 |
4,50 |
Кожа |
0,02 |
0,02 |
0,03 |
0,02 |
0,75 |
0,84 |
0,91 |
0,69 |
Кровь |
0,33 |
0,32 |
0,45 |
0,36 |
12,41 |
13,50 |
13,64 |
12,46 |
Иммунитет |
0,02 |
0,02 |
0,03 |
0,02 |
0,75 |
0,84 |
0,91 |
0,69 |
ЖКТ |
0,09 |
0,05 |
0,08 |
0,12 |
3,38 |
2,11 |
2,42 |
4,15 |
Печень |
0,11 |
0,05 |
0,08 |
0,12 |
4,14 |
2,11 |
2,42 |
4,15 |
Почки |
0,09 |
0,04 |
0,08 |
0,11 |
3,38 |
1,69 |
2,42 |
3,81 |
ЦНС |
0,26 |
0,24 |
0,37 |
0,28 |
9,77 |
10,13 |
11,21 |
9,69 |
Б/хим.показ. |
0,26 |
0,24 |
0,37 |
0,29 |
9,77 |
10,13 |
11,21 |
10,03 |
Развитие |
0,26 |
0,24 |
0,37 |
0,28 |
9,77 |
10,13 |
11,21 |
9,69 |
Репродуктивная система |
0,26 |
0,24 |
0,37 |
0,28 |
9,77 |
10,13 |
11,21 |
9,69 |
Эндокринная система |
0,26 |
0,24 |
0,37 |
0,28 |
9,77 |
10,13 |
11,21 |
9,69 |
Костная система |
0,28 |
0,29 |
0,28 |
0,29 |
10,53 |
12,24 |
8,48 |
10,03 |
Зубы |
0,27 |
0,27 |
0,27 |
0,27 |
10,15 |
11,39 |
8,18 |
9,34 |
Серд-сосуд.система |
0,04 |
0,04 |
0,04 |
0,04 |
1,50 |
1,69 |
1,21 |
1,38 |
Суммарный индекс опасности(THI) |
2,66 |
2,37 |
3,3 |
2,89 |
100 |
100 |
100 |
100 |
По величине суммарного риска выделяются 10 и 11 зоны с суммарным коэффициентом опасности THI 3,3 и 2,89, что соответствует критериям среднего (THI в пределах 3-7) и низкого уровня риска (THI от 1-3). Ранжирование по величине риска и в процентном значении показало, что основными критическими органами и системами при пероральном поступлении химических веществ с питьевой водой являются: кровь (12,41 - 13,64 %), костная система (8,48 - 12,24 %) и зубы (8,18 - 11,39 %); ЦНС, биохимические показатели, развитие, репродуктивная и эндокринная системы, уровень риска которых определяется в пределах значений HI от 0,26 до 0,37.
Заключение Результаты оценки неканцерогенного риска при поступление химических веществ с питьевой водой показали, что величина риска во всех зонах соответствует минимальному допустимому уровню неканцерогенного риска (HI < 1). Однако показатель суммарного индекса опасности (THI) при комбинированном пероральном поступлении химических соединений и элементов с питьевой водой в выделенных зонах г.Казани свидетельствует о среднем уровне риска для детского населения, проживающего в 10 зоне и низком уровне - для детей из 4, 6 и 11 зон, и представляет опасность для здоровья. По результатам анализа во всех зонах были определены основные критические органы и системы: кровь (HI от 0,32 до 0,45), ЦНС, биохимические показатели, развитие, репродуктивная и эндокринная системы, уровень риска которых колебался в пределах значений HI от 0,26 до 0,37. Особого внимания заслуживают показатели суммарного индекса опасности в 10 и 11 зонах. Они превышают в 1,3 - 1,5 раза показатели по всем перечисленным критическим органам мишеням и системам, и самые высокие уровни риска определяются в 10 зоне. Наибольшую опасность для детского организма изучаемых зон г.Казани представляет постоянное присутствие и поступление химических веществ с питьевой водой. Однако совместное длительное воздействие, даже в установленных гигиеническими регламентами пределах, создает опасность химической нагрузки для организма и является фактором риска для здоровья детского населения.
«Публикация осуществлена при финансовой поддержке РГНФ и Правительства Республики Татарстан в рамках научного проекта № 15-16-16008 а(р) 06».
Рецензенты:
Фролова О.А., д.м.н., должность, профессор кафедры Общей гигиены Государственного Бюджетного образовательного учреждения дополнительного профессионального образования «Казанская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Казань;
Тафеева Е.А., д.м.н., доцент кафедры гигиены, медицины труда Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Казанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Казань.