Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

СОДЕРЖАНИЕ ТОКСИЧНЫХ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ВОЛОСАХ ВЗРОСЛОГО НАСЕЛЕНИЯ БАШКИРСКОГО ЗАУРАЛЬЯ

Семенова И.Н. 1, 2 Рафикова Ю.С. 1, 2 Суюндуков Я.Т. 1 Рафиков С.Ш. 3 Биктимерова Г.Я. 1
1 Государственное автономное научное учреждение «Институт стратегических исследований Республики Башкортостан»
2 ГБУЗ Центральная городская больница г.Сибай
3 ГОУ ВПО БГМУ Минздрава РФ
В статье приведены результаты исследований микроэлементного состава волос 25 мужчин и 46 женщин, проживающих на территории Зауральской зоны Республики Башкортостан, представляющей собой геохимическую провинцию с повышенным содержанием ряда тяжелых металлов в объектах окружающей среды. Образцы волос были взяты у населения, проживающего в сельских районах, удаленных от источников техногенного воздействия, а также у лиц, проживающих в г. Сибай – промышленном центре данного региона. Представлен анализ половой изменчивости 6 токсичных и потенциально токсичных (As, Hg, Al, Pb, Cd, Sn) химических элементов. В работе показано наличие половой изменчивости концентраций ряда элементов в волосах. Концентрация Hg, Pb в волосах сельских мужчин была выше, чем в волосах женщин и городских жителей. Наибольшим содержанием Sn в волосах характеризовались сельские женщины.
токсичные микроэлементы
сельское население
элементный состав волос
башкирское зауралье
1. Агаджанян Н.А. Референтные значения содержания химических элементов в волосах взрослых жителей Республики Татарстан // Н.А. Агаджанян, А.В. Скальный, Е.С. Березкина, В.А. Демидов, А.Р. Грабеклис, М.Г. Скальная // Экология человека. – 2016. – № 4. – С. 38-44.
2. Антропогенная трансформация почв города Сибай в зоне влияния предприятий горнорудной промышленности /Я.Т. Суюндуков, И.Н. Семенова, А.Б. Зулкарнаев, И.К. Хабиров. – Уфа: Гилем, 2014. – 123 с.
3. Баранова О.В. Гигиеническая оценка фактического питания и особенности элементного статуса студентов Оренбуржья: автореф. дис. ... канд. биол. наук /О.В. Баранова. – Оренбург, 2005. – 26 с.
4. Бацевич В.А. Антропо-экологическое изучение микроэлементного состава волос у некоторых групп населения СССР: автореф. дис. ... канд. биол. наук. / В.А. Бацевич. – М., 1988. – 22 с.
5. Гарифуллина Г.Ф. Особенности формирования элементного гомеостаза у жителей крупного промышленного города (на примере г. Уфы Республики Башкортостан): автореф. дис. ... канд. биол. наук / Г.Ф. Гарифуллина. – Москва, 2010. – 22 с.
6. Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и окружающей среды Республики Башкортостан в 2015 году // https://ecology.bashkortostan.ru/upload/iblock/584/gosdoklad-2015.pdf.
7. Гресь Н.А. Гигиенические аспекты формирования элементоза избытка алюминия у человека / Н.А. Гресь, Е.О. Гузик // Микроэлементы в медицине. – 2015. – № 16(2). – С. 28– 36.
8. Рафикова Ю.С. Содержание тяжелых металлов в питьевой воде юго-восточных районов Республики Башкортостан / Ю.С. Рафикова, И.Н.Семенова, Г.Я. Биктимерова // Естественные и технические науки. – 2016. – № 1 (91). – С. 20-23.
9. Семенова И.Н., Ильбулова Г.Р. Оценка загрязнения почвенного покрова г. Сибай Республики Башкортостан тяжелыми металлами // Фундаментальные исследования. – 2011. – № 8-3. – С. 491-495.
10. Семенова И.Н., Ильбулова Г.Р., Биктимерова Г.Р., Бускунова Г.Г.
Биологическая аккумуляция тяжелых металлов растениями в зоне воздействия горно-обогатительного комбината // Актуальные вопросы университетской науки. – Уфа, 2016. – С. 420-428.
11. Семенова И.Н., Рафикова Ю.С., Дровосекова И.В., Муллагулова Э.Р.
Элементный статус населения горнорудного региона (на примере Зауральской зоны Республики Башкортостан) // Микроэлементы в медицине. – 2015. – Т. 16. – № 2. – С. 47-51.
12. Скальный А.В. Референтные значения концентрации химических элементов в волосах, полученные методом ИСП-АЭС // Микроэлементы в медицине. – 2003. – Т.4. –Вып.1. – С.55-56.
13. Скальный А.В. Химические элементы в физиологии и экологии человека. – М.: Оникс 21 век, 2004. – С. 172-178.
14. Суюндуков Я.Т., Семенова И.Н., Зулкарнаев А.Б. Физическая и химическая деградация почв города Сибай в зоне влияния предприятий горнорудной промышленности (Южный Урал) // Экология урбанизированных территорий. – 2013. – № 1. – С. 50-54.
15. Элементный статус населения России. Ч. 4. Элементный статус населения Приволжского и Уральского федерального округов / Л.И. Афтанас и др.; под ред. А.В. Скального, М.Ф. Киселева. – СПб.: Медкнига «Элби-СПб», 2013. – 576 с.

Одним из потенциальных источников загрязнения окружающей среды химическими элементами являются рудные месторождения, промышленное освоение которых активирует геохимическую миграцию тяжелых металлов и способствует накоплению их в токсичных концентрациях в различных биологических средах.

Территория Зауралья Республики Башкортостан, охватывающая Магнитогорскую структурную зону, характеризуется уникальным скоплением крупных месторождений медноколчеданных руд (Учалинское, Сибайское, Подольское, Юбилейное, Ново-Учалинское, Западно-Озерное, Октябрьское и другие), а также наличием коренных месторождений и россыпей золота, залежей хромитов, марганцевых руд, бокситов, пирофиллита, цеолитов и др. [6]. В почве, воде, произрастающей растительности и других объектах окружающей среды выявлен повышенный уровень ряда химических элементов, прежде всего Cu, Zn, Fe, Cd [8,9,10,11]. Крупным промышленным центром, расположенным на данной территории, является город Сибай, в котором находится действующий более полувека горно-обогатительный комбинат, оказывающий техногенное воздействие на окружающую среду [2,14].

Население, проживающее на территории геохимической провинции с наличием разрабатываемых месторождений, подвержено воздействию двоякого рода: техногенному со стороны горнорудного производства (шахты, карьеры, обогатительные фабрики, отвалы породы, хвостохранилища) и природному, обусловленному повышенным содержанием ряда химических элементов в объектах окружающей среды.

Цель настоящего исследования – сравнительная оценка накопления токсичных микроэлементов в волосах взрослого населения Башкирского Зауралья, проживающего в г. Сибай и в прилегающих сельских районах с отсутствием выраженного техногенного воздействия.

Материалы и методы

Под наблюдением находились четыре сформированные на основании случайной выборки группы лиц в возрасте от 18 до 76 лет, постоянно проживающих в Башкирском Зауралье, а именно: в г. Сибай и в сельской местности (Абзелиловский, Бурзянский, Зилаирский, Зианчуринский районы Республики Башкортостан), на территории которых отсутствуют крупные горнорудные предприятия. Городские и сельские жители в данном случае не имели профессионального отношения к горнорудному производству. Общее количество обследованных составило 71 человек.

Волосы представляют собой биосубстрат, отражающий в своем составе процессы депонирования, концентрирования и элиминации химических элементов в течение длительного времени и, соответственно, характеризуют элементный статус организма [13].

Пробоподготовку и анализ волос проводили в лаборатории АНО «Центр биотической медицины» (Москва) по стандартной методике в соответствии с требованиями МАГАТЭ, методическими рекомендациями Минздрава РФ и Федерального центра Госкомсанэпиднадзора МЗ РФ. Полученные результаты сопоставлялись с условным биологически допустимым уровнем химического элемента в волосах (УБДУ) [12], а также с содержанием химических элементов в волосах взрослых, проживающих на территории Приволжского Федерального округа (ПФО), в состав которого входит изучаемый регион [15].

Для обработки полученных данных использовали пакет прикладных программ STATISTICA 6.0.

Результаты и обсуждение

Алюминий поступает в организм человека с воздухом, питьевой водой и пищей. Присутствие алюминия обнаружено практически во всех органах человека. Широкое использование этого металла населением в повседневной жизни приводит к формированию латентных токсических эффектов.

УБДУ для Al в волосах равен 6–18 мкг/г [12]. В наших исследованиях среднее содержание этого элемента в волосах было наибольшим у городских женщин (37,04 мкг/г), наименьшим – у сельских женщин (9,23 мкг/г). Медиана содержания Al в волосах обследованных варьировала от 6,19 мкг/г у сельских женщин до 30,74 мкг/г у сельских мужчин (табл. 1). Превышение в волосах критического уровня Al (более 20 мкг/г) выявлено у 17,1 % обследованных, превышение референтных величин для мужчин ПФО зарегистрировано у 12,5 % сибайцев и 80 % сельчан, для женщин – у 30 % жительниц г. Сибай и 16,4 % жительниц сельских районов.

Таблица 1

Содержание алюминия в волосах взрослого населения Башкирского Зауралья, мкг/г

Пол

Место проживания

M±m

Минимум

Максимум

Me/ q25-q75

Мужчины

г.Сибай

10,21±3,80

2,04

34,87

6,82/3,84-11,72

-//-

Село

30,05±4,89

5,94

52,69

30,74/15,50-40,81

-//-

ПФО*

 

-

-

-

9,44/5,48-15,25

Женщины

г.Сибай

37,04±18,50

4,94

93,88

12,30/5,16-73,16

-//-

Село

9,23±1,13

1,67

37,20

6,19/4,24-10,57

-//-

ПФО*

-

-

-

8,18/4,73-13,86

* Региональные значения для населения ПФО.

Для сравнения следует отметить, что в различных регионах России (Москва, Санкт-Петербург, Новосибирск, Челябинск и др.), по данным Центра биотической медицины РФ, количество взрослых с превышением содержания алюминия в волосах 5 мкг/г составило 8–25 %. В зависимости от региона проживания значения среднего показателя колебались у мужчин в пределах 13–30 мкг/г, у женщин – от 3 до 27 мкг/г. У взрослых мужчин, проживающих в Беларуси, медиана алюминия в волосах составила 7,7 мкг/г (наибольший показатель – 81,6 мкг/г), у женщин – 7,5 мкг/г (максимальное значение – 37,9 мкг/г) [7].

К факторам, формирующим нагрузку человека алюминием, могут быть отнесены следующие: повышенное содержание этого металла в питьевой воде, в продуктах питания, использование алюминиевой посуды, бытовой техники с алюминиевыми емкостями для приготовления пищи, напитков в алюминиевых упаковках, фольги для приготовления или упаковки пищи, дезодорантов на основе алюминия, а также лекарственные препараты, содержащие алюминий (например, Альмагель). Горячая обработка пищи многократно усиливает переход алюминия из посуды в продукты питания.

В отчетных документах отсутствует информация о превышении выбросов различных соединений алюминия в атмосферный воздух на территории Зауральской зоны Башкортостана [6]. Следовательно, формирование повышенной нагрузки алюминием у жителей изучаемого региона может быть обусловлено в основном образом жизни.

Кадмий – один из наиболее опасных ядов, поступающий как из профессиональных источников, так и из окружающей среды, накапливающийся внутриклеточно путем связывания с цитоплазматическим и ядерным материалом. Биологический эффект основывается на блокаде сульфгидрильных групп белков и вытеснении Zn, Cu, Se, Ca и Fe из их соединений. Отмечены тератогенный, мутагенный и канцерогенный эффекты Cd [13]. Среднее содержание кадмия в волосах мужчин превышало данный показатель для женщин (табл. 2). Превышение верхнего квартиля содержания Cd для мужчин ПФО (0,135 мкг/г) выявлено у 12,5 % сибайцев и 40 % сельчан, для женщин (0,043 мкг/г) – у 30 % сибайских и 31 % сельских. В группах городских жителей наблюдается больший размах содержания этого элемента в волосах по сравнению с сельчанами.

Таблица 2

Содержание кадмия в волосах взрослого населения Башкирского Зауралья, мкг/г

Пол

Место проживания

M±m

Минимум

Максимум

Me/ q25-q75

Мужчины

г. Сибай

0,164±0,107

0,004

0,900

0,046/0,022-0,136

-//-

Село

0,125±0,028

0,016

0,322

0,110/0,068-0,171

-//-

ПФО*

 

-

-

-

0,052/0,022-0,135

Женщины

г. Сибай

0,109±0,09

0,010

0,315

0,015/0,015-0,296

-//-

Село

0,042±0,007

0,002

0,241

0,030/0,014-0,050

-//-

ПФО*

-

-

-

0,021/0,011-0,043

* Региональные значения для населения ПФО. 

Ртуть является одним из самых опасных и высокотоксичных элементов, обладающих способностью накапливаться в живых организмах. Выведение избытка ртути из организма составляет от года до 10 лет. Токсичность этого элемента обусловлена ее способностью взаимодействовать с сульфгидрильными группами белков, что приводит к инактивации ферментов [13].

Средние групповые показатели содержания Hg не превышали УБДУ (0–2,5 мкг/г) и региональные значения дл ПФО (табл. 3). Относительно низкое содержание Hg в волосах обследованных лиц может быть объяснено отсутствием загрязняющих факторов антропогенной природы и низким потреблением рыбы и морепродуктов, которые, по мнению ряда авторов, могут быть причиной избыточного поступления Hg и ее соединений в организм человека [4]. В то же время 12 % мужчин г. Сибай, 40 % мужчин и 9 % женщин, проживающих в сельской местности, характеризовались повышенным уровнем содержания Hg в волосах по сравнению с региональным уровнем. У 10 % мужчин-сельчан этот показатель превышал 2,0 мкг/г.

Таблица 3

Содержание ртути в волосах взрослого населения Башкирского Зауралья, мкг/г

Пол

Место проживания

M±m

Минимум

Максимум

Me/ q25-q75

Мужчины

г. Сибай

0,258±0,103

0,041

0,857

0,129/0,068-0,384

-//-

Село

0,654±0,219

0,043

2,390

0,502/0,179-0,949

-//-

ПФО*

 

-

-

-

0,530/0,270-1,030

Женщины

г. Сибай

0,205±0,064

0,0,045

0,395

0,191/0,102-0,322

-//-

Село

0,239±0,031

0,034

1,020

0,145/0,074-0,310

-//-

ПФО*

-

-

-

0,510/0,290-0,900

* Региональные значения для населения ПФО.

Свинец – основной антропогенный поллютант из группы тяжелых металлов, загрязнение которым окружающей среды обусловлено техногенезом и выбросами автомобильного транспорта. Наивысший уровень содержания Pb зарегистрирован в группе сельских мужчин (табл. 4). Установлено, что у 12 % мужчин и 30 % женщин г. Сибай и у 60 % мужчин и 4 % женщин, проживающих в сельской местности, этот показатель был выше региональных референтных значений. Более того, у 20 % мужчин-сельчан этот показатель превышал УБДУ, равный 5,0 мкг/г [12].

Таблица 4

Содержание свинца в волосах взрослого населения Башкирского Зауралья, мкг/г

Пол

Место проживания

M±m

Минимум

Максимум

Me/ q25-q75

Мужчины

г. Сибай

0,536±0,160

0,133

0,410

0,308/0,258-0,808

-//-

Село

3,006±1,326

0,203

14,070

1,535/0,766-3,720

-//-

ПФО*

 

-

-

-

0,860/0,410-2,020

Женщины

г. Сибай

0,640±0,465

0,125

1,620

0,207/0,144-1,570

-//-

Село

0,450±0,052

0,063

2,040

0,346/0,161-0,551

-//-

ПФО*

-

-

-

0,320/0,170-0,370

* Региональные значения для населения ПФО.

Олово. Средний уровень условно токсичного элемента Sn не превышал УБДУ, равный 2,5 мкг/г [12] (табл. 5). Содержание Sn в волосах женщин было достоверно выше этого показателя у мужчин. В волосах 60 % городских и 31 % сельских женщин был выявлен повышенный в сравнении с региональными показателями уровень Sn. Более того, у 9 % женщин-сельчан этот показатель превышал УБДУ.

Таблица 5

Содержание олова в волосах взрослого населения Башкирского Зауралья, мкг/г

Пол

Место проживания

M±m

Минимум

Максимум

Me/ q25-q75

Мужчины

г. Сибай

0,099±0,024

0,025

0,252

0,095/0,023-0,115

-//-

Село

0,106±0,011

0,045

0,149

0,106/0,085-0,147

-//-

ПФО*

 

-

-

-

0,110/0,070-0,180

Женщины

г. Сибай

0,887±0,503

0,030

1,950

0,662/0,150-1,850

-//-

Село

0,779±0,250

0,017

9,840

0,170/0,048-0,780

-//-

ПФО*

-

-

-

0,130/0,060 -0,370

* Региональные значения для населения ПФО.

Мышьяк. Результаты статистической обработки данных по содержанию As показали, что превышение УБДУ не было обнаружено ни в одной из исследуемых групп. Уровень As в волосах сельских женщин было достоверно ниже этого показателя для мужчин (табл. 6). Более высокое содержание As в волосах лиц мужского пола по сравнению с женщинами показано на примере населения Оренбургской области [3], что согласуется с нашими данными.

Таблица 6

Содержание мышьяка в волосах взрослого населения Башкирского Зауралья, мкг/г

Пол

Место проживания

M±m

Минимум

Максимум

Me/ q25-q75

Мужчины

г.Сибай

0,056±0,007

0,026

0,085

0,052/0,042-0,073

-//-

Село

0,052±0,004

0,042

0,072

0,046/0,042-0,069

-//-

ПФО*

 

-

-

-

0,060/0,036-0,092

Женщины

г.Сибай

0,050±0,019

0,022

0,086

0,042/0,022-0,086

-//-

Село

0,022±0,002

0,003

0,110

0,015/0,009-0,031

-//-

ПФО*

-

-

-

0,021/0,021-0,046

* Региональные значения для населения ПФО.

Заключение

Обобщая полученные результаты по оценке содержания токсичных микроэлементов в волосах взрослого населения Башкирского Зауралья, можно констатировать наличие ряда закономерностей. Концентрации токсичных элементов в волосах обследованных лиц в целом соответствовали уровню, показанному в работах разных авторов для жителей городов и районов ПФО [1,3,5]. В большинстве случаев содержание изученных химических элементов было выше в волосах сельских мужчин.

По результатам исследования можно говорить о половой изменчивости содержания ряда токсичных микроэлементов в волосах. Было показано наличие полового диморфизма для всех изучаемых элементов, что может свидетельствовать о наличии специфических особенностей в обмене этих элементов в зависимости от пола. Отмечается тенденция к более высокому содержанию токсичных элементов в волосах мужчин. Исключение составляет потенциально токсичный элемент Sn, содержание которого было наибольшим в волосах сельских женщин.

Проведенные исследования свидетельствуют о наличии воздействия на население, проживающего на территории биогеохимической провинции, со стороны естественных геохимических аномалий. Полученные результаты могут служить сравнительным материалом для работ по мониторингу состояния окружающей среды и определения степени воздействия токсичных элементов на население, проживающее в различных геохимических районах и экологических условиях.

Публикация подготовлена в рамках поддержанного РГНФ и Правительством Республики Башкортостан научного проекта №15-16-02003.


Библиографическая ссылка

Семенова И.Н., Рафикова Ю.С., Суюндуков Я.Т., Рафиков С.Ш., Биктимерова Г.Я. СОДЕРЖАНИЕ ТОКСИЧНЫХ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ВОЛОСАХ ВЗРОСЛОГО НАСЕЛЕНИЯ БАШКИРСКОГО ЗАУРАЛЬЯ // Современные проблемы науки и образования. – 2016. – № 6. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=25606 (дата обращения: 27.09.2021).

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