medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2020-99-11-1294-1300medlit-1113Research ArticleОЦЕНКА РИСКОВ ДЛЯ ЗДОРОВЬЯHEALTH RISK ASSESSMENTОценка канцерогенного и неканцерогенного рисков здоровью, обусловленных качеством питьевой воды родников аридной зоныEvaluation of a carcinogenic and non-carcinogenic health risks due to the quality of drinking water by springs in the arid zonehttps://orcid.org/0000-0002-6614-7297КосаревАнтон ВалериевичKosarevAnton V.

Канд. хим. наук, доцент, науч. сотр. лаб. химико-биологического мониторинга качества воды Саратовского медицинского научного центра гигиены ФБУН «ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Роспотребнадзора, 410022, Саратов.

e-mail: aleteia@inbox.ru

MD, Ph.D., docent, researcher of Laboratory of Chemical-Biological Monitoring of Water Quality of the Saratov Medical Scientific Centre of Hygiene of the Federal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risk Management Technologies, Saratov, 410022, Russian Federation.

e-mail: aleteia@inbox.ru

aleteia@inbox.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8162-9019ИвановД. Е.IvanovDmitriy E.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0670-7918МикеровА. Н.MikerovAnatoliy N.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4878-8784СавинаК. А.SavinaKseniya A.noemail@neicon.ruСаратовский медицинский научный центр гигиены ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человекаSaratov Hygiene Medical Research Center of the FSC Medical and Preventive Health Risk Management TechnologiesСаратовский медицинский научный центр гигиены ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека; ФГБОУ ВО «Саратовская государственная юридическая академия»Saratov Hygiene Medical Research Center of the FSC Medical and Preventive Health Risk Management Technologies; Saratov State Law AcademyСаратовский медицинский научный центр гигиены ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека; ФГБОУ ВО «Саратовский государственный медицинский университет имени В.И. Разумовского»Saratov Hygiene Medical Research Center of the FSC Medical and Preventive Health Risk Management Technologies; Saratov State Medical University named after V. I. Razumovsky202024122020991112941300Copyright © Косарев А.В., Иванов Д.Е., Микеров А.Н., Савина К.А., 20202020Косарев А.В., Иванов Д.Е., Микеров А.Н., Савина К.А.Kosarev A.V., Ivanov D.E., Mikerov A.N., Savina K.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjhas.ru/jour/article/view/1113Введение

Введение. Описаны химические факторы, влияющие на возникновение канцерогенного и неканцерогенного рисков здоровью при употреблении питьевой воды в засушливых регионах России и мира.

Материал и методы

Материал и методы. Объекты исследования - вода родников, расположенных в черте г. Саратова. Содержание загрязнений в родниковой воде определяли методами атомно-абсорбционной спектрометрии, спектрофотометрии, потенциометрии. Санитарно-гигиеническую безопасность родниковой воды оценивали с помощью расчёта канцерогенного и неканцерогенного риска, уровня опасности и суммарного уровня опасности.

Результаты

Результаты. Приведены данные расчёта суммарного индекса опасности, а также ранжирование этой величины в отношении органов и тканей. Установлено, что неприемлемый уровень неканцерогенного риска (HI > 1) относится к развитию патологий сердечно-сосудистой системы и печени, а также желудочно-кишечного тракта, почек, кожного покрова, эндокринной системы. Наибольший вклад в формирование неканцерогенной опасности родниковой воды из исследованных источников играют нитраты, канцерогенный риск обусловлен преимущественно присутствием в воде ионов никеля.

Обсуждение

Обсуждение. Превышение уровня приемлемого риска здоровью для воды родников, находящихся на возвышенностях, обусловлено преимущественно процессами гниения растительного вещества, сельскохозяйственной деятельностью, а также обменными процессами между водой и подстилающим водоносным горизонтом. Наибольшая частота и величина превышений неканцерогенных санитарно-химических показателей чаще всего характерны для родников, находящихся на наибольшем перепаде высот, а также для источников, расположенных в зоне активной сельскохозяйственной деятельности. Канцерогенный эффект обусловлен преимущественно ионами никеля Ni2+, при этом наибольшая величина суммарного канцерогенного риска соответствует родникам, расположенным на склонах неподалёку от автострад.

Выводы

Выводы. Отмечается, что наибольший вклад в опасность неканцерогенного воздействия при употреблении питьевой воды из изученных родников имеют нитраты, никель, кадмий и железо, канцерогенный эффект обусловлен присутствием никеля. Токсическое неканцерогенное действие воды направлено преимущественно на сердечно-сосудистую систему и печень. Вероятность неканцерогенного и канцерогенного эффектов, обусловленных употреблением воды из исследованных родников, снижается с возрастанием высоты источника над уровнем моря. Влияние аридного климата на распределение канцерогенного и неканцерогенного рисков в родниковой воде г. Саратова может объясняться обменными процессами с подстилающим водоносным горизонтом карбонатных пород, а также жизнедеятельностью железовосстанавливающих бактерий в период паводков и дождей.

Introduction

Introduction. Chemical factors affect the emergence of carcinogenic and non-carcinogenic health risks when drinking water consumed in the arid regions of Russia and the world.

Material and methods

Material and methods. The objects of the study are samples of water springs located in the city of Saratov. Methods of atomic-absorption spectrometry, spectrophotometry, and potentiometry were used to determine contaminants’ content in water of springs. The health and hygiene safety of spring water was assessed by calculating carcinogenic and non-carcinogenic risk, hazard level, and total hazard level.

Results

Results. The unacceptable level of non-carcinogenic risk (HI>1) was established to refer to the development of pathologies of the cardiovascular system and liver and the gastrointestinal tract, kidneys, skin, endocrine system. Nitrates are the greatest contributor to the formation of non-carcinogenic hazards of spring water from the sources studied.

Discussion

Discussion. The processes of rotting plant matter, agricultural activities, and exchange between water and underlying aquifer caused the exceeding of the admissible health risk of water springs located at higher elevations was mainly due to. The highest frequency and magnitude of excess non-carcinogenic sanitary and chemical indices are most often characteristic of springs at the highest elevations or located in the zone of active agricultural activity. The Ni2+ ion, with the highest amount of the total carcinogenic risk caused the carcinogenic effect mainly. It corresponds to springs located on the slopes near the freeways.

Conclusion

Conclusion. Nitrates, nickel, cadmium, and iron, made the most significant contribution to the risk of non-carcinogenic exposure in drinking water from the studied springs have. The presence of nickel had a more pronounced carcinogenic effect. Toxic non-carcinogenic water action is directed mainly at the cardiovascular system and liver. The use of water from the springs studied decreases with the increase in the height of the source above sea level caused the probability of non-carcinogenic and carcinogenic effects. The exchange processes with the underlying aquifer of carbonate rocks, as well as the life of iron-healing bacteria during floods and rains, can explain the effect of the arid climate on the distribution of carcinogenic and non-carcinogenic risks in the spring water of Saratov.

мониторингродникикомплексная оценкаканцерогенныйнеканцерогенныйрисктяжёлые металлынитратынитритыmonitoringspringsintegrated assessmentcarcinogenicnon-carcinogenicriskheavy metalsnitratesnitritesReferencesЗайцева Н.В., Клейн Н.В. Оценка риска здоровью населения при воздействии водного перорального фактора среды обитания в условиях крупного промышленного центра для задач социально-гигиенического мониторинга (на примере города Перми). Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2009; 11(1-6): 1139-43.Zaytseva N.V., Kleyn N.V. Estimation of risk to health of the population at impact of water peroral factor of inhabitancy in conditions of large industrial centre for problems of socially-hygienic monitoring (on example of Perm). Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiyskoy akademii nauk. 2009; 11(1-6): 1139–43. (in Russian)Здравоохранение в России - 2019. Статистический сборник. М.: Росстат; 2019.Healthcare in Russia – 2019. Statistical collection. Moscow: Rosstat; 2019. (in Russian)WHO. World health statistics 2018: monitoring health for the SDGs, sustainable development goals. Geneva; 2018WHO. World health statistics 2018: monitoring health for the SDGs, sustainable development goals. Geneva; 2018.Мельцер А.В., Горбанев С.А., Ерастова Н.В., Новикова Ю.А., Акулов Е.С. Риск-ориентированный подход к ранжированию водопроводных станций Ленинградской области. Профилактическая и клиническая медицина. 2016; (1): 5-10.Mel’tser A.V., Gorbanev S.A., Erastova N.V., Novikova Yu.A., Akulov E.S. Risk-oriented approach to ranking of waterworks of the Leningrad region. Profilakticheskaya i klinicheskaya meditsina. 2016; (1): 5–10. (in Russian)Тулакин А.В., Плитман С.И., Амплеева Г.П., Пивнева О.С. Риск-ориентированный надзор, как основа обеспечения безопасности питьевой воды: проблемы и возможности. Прикладные информационные аспекты медицины. 2018; 21(3): 28-31.Tulakin A.V., Plitman S.I., Ampleeva G.P., Pivneva O.S. The risk-oriented supervision of drinking water: problems and possibilities. Prikladnye informatsionnye aspekty meditsiny. 2018; 21(3): 28–31. (in Russian)Коньшина Л.Г. Оценка риска здоровью детей, обусловленного химическим составом питьевой воды источников нецентрализованного водоснабжения Екатеринбурга. Гигиена и санитария. 2019; 98(9): 997-1003. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2019-98-9-997-1003Kon’shina L.G. Assessment of the risk to children’s health due to the chemical composition of drinking water sources of non-centralized water supply in Yekaterinburg. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2019; 98(9): 997–1003. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2019-98-9-997-1003 (in Russian)Пивоварова Е.А., Шибанова Н.Ю. Оценка канцерогенного риска здоровью населения республики Хакасия, обусловленного потреблением питьевой воды. Анализ риска здоровью. 2016; (3): 44-52.Pivovarova E.A., Shibanova N.Yu. Evaluation of carcinogenic risk to public health of the republic of Khakassia associated with consumption of drinking water. Analiz riska zdorov’yu. 2016; (3): 44–52. (in Russian)Опарин А.Е. Гигиеническая оценка условий централизованного водоснабжения с позиций риска здоровью. Сибирский медицинский журнал (Иркутск). 2012; 112(5): 99-102.Oparin A.E. Hygienic evaluation of the centralized water supply conditions from the position of risk for health. Sibirskiy meditsinskiy zhurnal (Irkutsk). 2012; 112(5): 99–102. (in Russian)Ананьев В.Ю., Кайсарова Н.А., Кику П.Ф., Измайлова О.А., Трунова И.Е. Оценка риска воздействия на население химических контаминантов в пищевых продуктах и питьевой воде. Здоровье населения и среда обитания. 2011; (8): 30-4.Anan’ev V.Yu., Kaysarova N.A., Kiku P.F., Izmaylova O.A., Trunova I.E. Estimation of risk of influence on the population chemical substances in foodstuff and potable water. Zdorov’e naseleniya i sreda obitaniya. 2011; (8): 30–4. (in Russian)Bjørklund G. Lead concentrations in drinking water in Europe and cardiovascular mortality. Nauka i zdravookhranenie. 2019; 21(6): 5-10Bjørklund G. Lead concentrations in drinking water in Europe and cardiovascular mortality. Nauka i zdravookhranenie. 2019; 21(6): 5–10.Сетко А.Г., Мрясова Ж.К., Терехова Е.А., Тюрин А.В. Риск развития неканцерогенных эффектов у детей промышленного города при многосредовой контаминации химическими загрязнителями. Гигиена и санитария. 2020; 99(3): 242-5. https://doi.org/10.33029/0016-9900-2020-99-3-242-245Setko A.G., Mryasova Zh.K., Terekhova E.A., Tyurin A.V. Risk of non-carcinogenic effects in children of the industrial city with multi-medium contamination of chemical pollutants. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2020; 99(3): 242–5. https://doi.org/10.33029/0016-9900-2020-99-3-242-245 (in Russian)Анисимов И.С., Малькова И.Л. Некондиционные подземные питьевые воды Кезского района Удмуртской республики как фактор риска здоровью населения. Вестник Удмуртского университета. Серия «Биология. Науки о Земле». 2018; 28(4): 384-91.Anisimov I.S., Mal’kova I.L. Sub-standard underground drinking waters of the Kezsky district of the Udmurt Republic as a risk factor to the population health. Vestnik Udmurtskogo universiteta. Seriya «Biologiya. Nauki o Zemle». 2018; 28(4): 384–91. (in Russian)Сулейманов Р.А., Валеев Т.К., Егорова Н.Н., Кантор Е.А., Сырыгина Д.А., Егорова О.В. и соавт. Эколого-гигиеническая оценка риска влияния качества питьевых вод на здоровье населения мегаполиса. Вода: химия и экология. 2016; (9): 3-8.Suleymanov R.A., Valeev T.K., Egorova N.N., Kantor E.A., Syrygina D.A., Egorova O.V., et al. Ecological and hygienic assessment of the risk of the impact of the quality of drinking water on the metropolitan human health. Voda: khimiya i ekologiya. 2016; (9): 3–8. (in Russian)Коньшина Л.Г., Лежнин В.Л. Оценка качества питьевой воды и риска для здоровья населения. Гигиена и санитария. 2014; 93(3): 5-10.Kon’shina L.G., Lezhnin V.L. Assessment of the quality of drinking water in the industrial city and risk for public health. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2014; 93(3): 5–10. (in Russian)Saleh H.N., Panahande M., Yousefi M., Asghari F.B., Conti G.O., Talaee E., et al. Carcinogenic and non-carcinogenic risk assessment of heavy metals in groundwater wells in Neyshabur Plain, Iran. Biol. Trace Elem. Res. 2019; 190(1): 251-61. https://doi.org/10.1007/s12011-018-1516-6Saleh H.N., Panahande M., Yousefi M., Asghari F.B., Conti G.O., Talaee E., et al. Carcinogenic and non-carcinogenic risk assessment of heavy metals in groundwater wells in Neyshabur Plain, Iran. Biol. Trace Elem. Res. 2019; 190(1): 251–61. https://doi.org/10.1007/s12011-018-1516-6Sami A.Z., Foaad M.A., Al-Ghamdi A.Y. Non-carcinogenic risk assessment of heavy metals and fluoride in some water wells in the Al-Baha Region, Saudi Arabia. Hum. Ecol. Risk Assess. 2008; 14(6): 1306-17. https://doi.org/10.1080/10807030802494667Sami A.Z., Foaad M.A., Al-Ghamdi A.Y. Non-carcinogenic risk assessment of heavy metals and fluoride in some water wells in the Al-Baha Region, Saudi Arabia. Hum. Ecol. Risk Assess. 2008; 14(6): 1306–17. https://doi.org/10.1080/10807030802494667Alidadi H., Tavakoly S.S., Oftadeh B.Z.G., Tafaghodi M., Hosein Sh., Fakhari M. Health risk assessments of arsenic and toxic heavy metal exposure in drinking water in northeast Iran. Environ. Health Prev. Med. 2019; 24(1): 59. https://doi.org/10.1186/s12199-019-0812-xAlidadi H., Tavakoly S.S., Oftadeh B.Z.G., Tafaghodi M., Hosein Sh., Fakhari M. Health risk assessments of arsenic and toxic heavy metal exposure in drinking water in northeast Iran. Environ. Health Prev. Med. 2019; 24(1): 59. https://doi.org/10.1186/s12199-019-0812-xLebedeva (Verba) M., Gerasimova M., Konyushkova M. Micromorphology of solonetzic horizons as related to environmental events in the Caspian Lowland. J. Mt. Sci. 2009; 6(2): 132-8. https://doi.org/10.1007/s11629-009-1029-zLebedeva (Verba) M., Gerasimova M., Konyushkova M. Micromorphology of solonetzic horizons as related to environmental events in the Caspian Lowland. J. Mt. Sci. 2009; 6(2): 132–8. https://doi.org/10.1007/s11629-009-1029-zLiu Q., Gao J., Li G., Tao H., Shi B. Accumulation and re-release of metallic pollutants during drinking water distribution and health risk assessment. Environ. Sci. Water Res. Technol. 2019; (8): 1371-9.Liu Q., Gao J., Li G., Tao H., Shi B. Accumulation and re-release of metallic pollutants during drinking water distribution and health risk assessment. Environ. Sci. Water Res. Technol. 2019; (8): 1371–9.Evans S., Campbell C., Naidenko O.V. Cumulative risk analysis of carcinogenic contaminants in United States drinking water. Heliyon. 2019; 5(9): e02314. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2019.e02314Evans S., Campbell C., Naidenko O.V. Cumulative risk analysis of carcinogenic contaminants in United States drinking water. Heliyon. 2019; 5(9): e02314. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2019.e02314Stoiber T., Temkin A., Andrews D., Campbell C., Naidenko O.V. Applying a cumulative risk framework to drinking water assessment: a commentary. Environ. Health. 2019; 18(37): 8. https://doi.org/10.1186/s12940-019-0475-5Stoiber T., Temkin A., Andrews D., Campbell C., Naidenko O.V. Applying a cumulative risk framework to drinking water assessment: a commentary. Environ. Health. 2019; 18(37): 8. https://doi.org/10.1186/s12940-019-0475-5Nyambura C., Hashim N.O., Chege M.W., Tokonami S., Omonya F.W. Cancer and non-cancer health risks from carcinogenic heavy metal exposures in underground water from Kilimambogo, Kenya. Groundw. Sustain. Dev. 2020; 10: 100315. https://doi.org/10.1016/j.gsd.2019.100315Nyambura C., Hashim N.O., Chege M.W., Tokonami S., Omonya F.W. Cancer and non-cancer health risks from carcinogenic heavy metal exposures in underground water from Kilimambogo, Kenya. Groundw. Sustain. Dev. 2020; 10: 100315. https://doi.org/10.1016/j.gsd.2019.100315Киселев А.В., Мельцер А.В., Ерастова Н.В. Интегральная оценка питьевой воды по показателям химической безвредности на основе методологии оценки риска для здоровья населения. Профилактическая и клиническая медицина. 2011; (3): 284-7.Kiselev A.V., Mel’tser A.V., Erastova N.V. Integral assessment of drinking water on indicators of chemical safety based on risk assessment methodology for public health. Profilakticheskaya i klinicheskaya meditsina. 2011; (3): 284–7. (in Russian)Аксенова М.Е. Тяжелые металлы: механизмы нефротоксичности. Нефрология и диализ. 2000; 2(1-2): 39-43.Aksenova M.E. Toxic metals: mechanisms of nefrotoxicity. Nefrologiya i dializ. 2000; 2(1-2): 39–43. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.