medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2021-100-5-422-427medlit-1414Research ArticleГИГИЕНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫENVIRONMENTAL HYGIENEХромато-масс-спектрометрическая идентификация несимметричного диметилгидразина и N-нитрозодиметиламинаChromato-mass-spectrometric identification of asymmetric dimethylhydrazine and N-nitrosodimethylaminehttps://orcid.org/0000-0002-2344-3037НурисламоваТатьяна ВалентиновнаNurislamovaTatyana V.

Доктор биол. наук, зам. зав. отделом химико-аналитических методов исследований ФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения», 614045, Пермь.

e-mail: nurtat@fcrisk.ru 

MD, Ph.D., deputy head of Department of Chemical and Analytical Research Methods, Federal Scientific Center for Medical andPreventive Health Risks Management Technologies, 614045, Perm.

e-mail: nurtat@fcrisk.ru

nurtat@fcrisk.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5850-7232АлексеевВ. Б.AlekseevVadim B.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9238-5598УлановаТ. С.UlanovaTatyana S.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7664-3270МальцеваО. А.MaltsevaOlga A.noemail@neicon.ruФБУН «Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человекаFederal Scientific Center for Medical and Preventive Health Risks Management Technologies2021070620211005422427Copyright © Нурисламова Т.В., Алексеев В.Б., Уланова Т.С., Мальцева О.А., 20212021Нурисламова Т.В., Алексеев В.Б., Уланова Т.С., Мальцева О.А.Nurislamova T.V., Alekseev V.B., Ulanova T.S., Maltseva O.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/1414Введение

Введение. Экологическая безопасность является одним из главных приоритетов государственной политики и обеспечивает правовое регулирование отношений в области космической деятельности в целях укрепления обороны и безопасности Российской Федерации и дальнейшего расширения международного сотрудничества Российской Федерации.

Материалы и методы

Материалы и методы. В районах падения ступеней ракет-носителей (РН) проведены скрининговые исследования по идентификации компонента ракетного топлива 1,1-несимметричного диметилгидразина в пробах атмосферного воздуха (n = 14) и питьевой воды (n = 23); количественное определение его метаболита N-нитрозодиметиламина в крови жителей (n = 90), проживающих на обследуемых территориях до запуска ракет (n = 45) и после запуска (n = 45); количественное определение метаболита N-нитрозодиметиламина в моче жителей группы наблюдения (n = 108). Для сравнения выбрана группа жителей, не имеющих отношения к воздействиям и последствиям ракетно-космической деятельности (n = 13). Идентификация и анализ проб атмосферного воздуха, питьевой воды и биологических сред (кровь, моча) выполняли на газовом хроматографе Agilent (USA) с масс-селективным детектором с использованием температурного режима программирования капиллярной колонки HP-FFAP 30 m • 0,25 mm • 0,25 µm.

Результаты

Результаты. Показано отсутствие несимметричного 1,1-диметилгидразина в 100% проанализированных проб атмосферного воздуха. В период наблюдений в пробах питьевой воды обнаружены концентрации N-нитрозодиметиламина от 0,00039 до 0,001 мг/дм3, не превышающих гигиенического норматива (ПДКНДМА – 0,01 мг/дм3). В исследуемых образцах крови населения обнаружены концентрации N-нитрозодиметиламина 0,00095–0,346 мг/дм3. Установлено, что после запуска ракет концентрация N-НДМА в крови превышала в 1,8 раза концентрацию в крови до запуска ракет. В образце мочи жителя, проживающего на обследуемой территории, с высокой степенью достоверности идентифицирован N-нитрозодиметиламин по основному иону массой 74 m/z и подтверждающему массой 42 m/z и количественно рассчитана концентрация, которая составила СN-ДМА = 0,23 мкг/мл. Обнаружение N-нитрозодиметиламина в крови и моче, даже в следовых количествах, свидетельствует о возможности экспозиции.

Заключение

Заключение. Разработанный комплекс исследований позволил доказать относительную безопасность экологической ситуации в районах падения ступеней РН и расположенных вблизи границ населённых пунктов в части загрязнения среды обитания несимметричным диметилгидразином и может использоваться для системного мониторинга.

Introduction

Introduction. Environmental safety is one of the main priorities of state policy. It ensures the legal regulation of relations in space activities to strengthen the defense and security of the Russian Federation and further extension of the international cooperation of the Russian Federation.

Material and methods

Material and methods. In the fall areas of the stages of the booster rockets, screening studies were carried out to identify the propellant component 1.1-unsymmetrical dimethylhydrazine in atmospheric air (n=14) and drinking water (n=23), determine its metabolite N-nitrosodimethylamine quantitatively in the residents’ blood (n = 90) living in the surveyed areas before the rocket launch (n = 45) and after the launch (n = 45). Аlso quantitative determination of the N-nitrosodimethylamine metabolite in the residents’ urine in the observation group (n = 108) was performed. For comparison, there was selected a group of residents not related to rocket and space activities (n = 13). Identification and analysis of samples of atmospheric air, drinking water, and biological media (blood, urine) was performed using Agilent 7890A gas chromatograph (USA) with a 5975C quadrupole mass spectrometric detector (MCD) and a capillary column of the HP-FFAP 30m • 0.25mm • 0.25µm series.

Results

Results. The study revealed the absence of asymmetric 1.1-dimethylhydrazine in 100% of analyzed atmospheric air samples. During the observation period, the concentrations of N-nitrosodimethylamine in the range of 0.00039 to 0.001 mg/dm3 were found in drinking water samples that did not exceed the hygienic standard (LOCNDMA 0.01 mg/dm3). N-nitrosodimethylamine in a concentration range of 0.00095-0.346 mg/dm3 was determined in the blood samples of the population. The studies revealed that after the rocket launch, the N-NDMA concentration in the blood was 1.8 times higher than the concentration registered before the rocket launch. In the urine sample of the resident living in the surveyed area, N-nitrosodimethylamine was detected with a high degree of reliability according to the essential ion with mass 74 m/z and confirmatory ion of 42 m/z, and the concentration was quantitatively calculated at a level of CN-DMA = 0.23 μg/ml. The detection of N-nitrosodimethylamine in blood and urine, even in trace amounts, indicates the possibility of exposure.

Conclusion

Conclusion. Performed comprehensive studies made it possible to prove the relative safety of the ecological situation in the fall areas of the booster rockets that are located close to settlements when considering the environmental pollution with unsymmetrical dimethylhydrazine and can be used for systematic monitoring.

несимметричный диметилгидразинN-нитрозодиметиламинбиосреда (кровьмоча)атмосферный воздухпитьевая водахромато-масс-спектрометрическая идентификациябиблиотека масс-спектровтерритории падения отделяющихся частей ракет и ракет-носителей Республики АлтайUnsymmetrical dimethylhydrazineN-nitrosodimethylaminebiological medium (bloodurine)atmospheric airdrinking waterchromatography-mass spectrometric identificationa library of mass spectrabooster rocket drop zones (BR DZ) of the Altai RepublicReferencesЗайцева Н.В., Май И.В., Клейн С.В. К вопросу установления и доказательства вреда здоровью населения при выявлении неприемлемого риска, обусловленного факторами среды обитания. Анализ риска здоровью. 2013; (2): 14-26.Zaytseva N.V., May I.V., Kleyn S.V. On the determination and proof of damage to human health due to an unacceptable health risk caused by environmental factors. Analiz riska zdorov’yu. 2013; (2): 14–26. (in Russian)Алексеев Б.Н., Юнак А.И. Повышение эффективности обеспечения экологической безопасности военной деятельности: проблемы совершенствования правового и экономического механизмов природопользования. Экологическое право. 2001; (2): 30-3.Alekseev B.N., Yunak A.I. Improving the efficiency of ensuring the environmental safety of military activities: problems of improving the legal and economic mechanisms of environmental management. Ekologicheskoe pravo. 2001; (2): 30–3. (in Russian)Ефременков А.А., Малыгин А.А., Горбачев И.В. Экологический мониторинг космической деятельности в районах падения отделяющихся частей ракет-носителей (нормативные аспекты). Мир науки, культуры, образования. 2012; (4): 310-5.Efremenkov A.A., Malygin A.A., Gorbachev I.V. Environmental monitoring of space activities in areas of falling of separating parts of carrier rockets (normative agents). Mir nauki, kul’tury, obrazovaniya. 2012; (4): 310–5. (in Russian)Спицын А.Г. Проблемы глобальной экологии в мировой политике XXI века. Вестник Московского государственного лингвистического университета. 2014; (23): 174-85.Spitsyn A.G. Problems of global ecology in world politics of the XXI century. Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo lingvisticheskogo universiteta. 2014; (23): 174–85. (in Russian)Ефременков А.А. Основные направления работ по обеспечению экологической безопасности в районах падения отделяющихся частей ракет и ракет-носителей. Мир науки, культуры, образования. 2010; (5): 248-9.Efremenkov A.A. The basic directions of works on maintenance of ecological safety in areas of falling of separating parts of rockets and carrier rockets. Mir nauki, kul’tury, obrazovaniya. 2010; (5): 248–9. (in Russian)Бурков В.А. Проблемы эксплуатации районов падения РН на территории Томской области. В кн.: Материалы научно-технической конференции «Проблемные вопросы открытия и эксплуатации трасс запусков космических аппаратов, баллистического и метеорологического обеспечения пусков ракет-носителей». М.: ЦЭНКИ; 2010.Burkov V.A. Problems of exploitation of areas of LV impact on the territory of the Tomsk region. In: Materials of the Scientific and Technical Conference «Problematic Issues of the Opening and Operation of Spacecraft Launch Routes, Ballistic and Meteorological Support for Launch Vehicles» [Materialy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii «Problemnye voprosy otkrytiya i ekspluatatsii trass zapuskov kosmicheskikh apparatov, ballisticheskogo i meteorologicheskogo obespecheniya puskov raket-nositeley»]. Moscow: TsENKI; 2010. (in Russian)Двуреченский А.И., Авдошкин В.В. Проблемы эксплуатации районов падения отделяющихся частей РН. Мир науки, культуры, образования. 2010; (5): 247-8.Dvurechenskiy A.I., Avdoshkin V.V. Actual management of drop zones for carrier rockets. Mir nauki, kul’tury, obrazovaniya. 2010; (5): 247–8. (in Russian)Кондратьев А.Д. Совершенствование экологического мониторинга с учетом закона «О районах падения космических объектов и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации». Мир науки, культуры, образования. 2010; (5): 250-2.Kondrat’ev A.D. Perfection of ecological monitoring taking into account the law «About areas of falling of space objects and about modification of separate acts of the Russian Federation». Mir nauki, kul’tury, obrazovaniya. 2010; (5): 250–2. (in Russian)Кондратьев А.Д., Кречетов П.П., Королева Т.В., Черницова О.В. Космодром «Байконур» как объект природопользования. М.: Пеликан; 2008.Kondrat’ev A.D., Krechetov P.P., Koroleva T.V., Chernitsova O.V. The Baikonur Cosmodrome as an Object of Nature Management [Kosmodrom «Baykonur» kak ob”ekt prirodopol’zovaniya]. Moscow: Pelikan; 2008. (in Russian)Кондратьев А.Д., Королева Т.В., Пузанов А.В., Черницова О.В., Ефременков А.А., Шарапова А.В. и соавт. Совершенствование системы экологического мониторинга районов падения отделяющихся частей ракет-носителей. Мир науки, культуры, образования. 2012; (6): 483-6.Kondrat’ev A.D., Koroleva T.V., Puzanov A.V., Chernitsova O.V., Efremenkov A.A., Sharapova A.V., et al. Improvement of environmental monitoring in areas of falling of detachable parts of carrier rockets. Mir nauki, kul’tury, obrazovaniya. 2012; (6): 483–6. (in Russian)Королева Т.В., Кречетов П.П. Структура и задачи экологического мониторинга районов падения отделяющихся частей ракет-носителей. Мир науки, культуры, образования. 2010; (5): 252-4.Koroleva T.V., Krechetov P.P. The structure and the tasks of ecological monitoring in the zones impacted by the rocket remnants. Mir nauki, kul’tury, obrazovaniya. 2010; (5): 252–4. (in Russian)Батырбекова С.Е. Мониторинговые исследования состояния территорий космодрома «Байконур». Вестник Казахского национального университета. Серия химическая. 2004; (3): 120-5.Batyrbekova S.E. Monitoring studies of the state of the territories of the Baikonur cosmodrome. Vestnik Kazakhskogo natsional’nogo universiteta. Seriya khimicheskaya. 2004; (3): 120–5. (in Russian)Евлашевский Г.Я. Ракетно-космическая деятельность и патологическая пораженность населения, проживающего в зонах Алтайского края, прилегающих к районам падения отделяющихся частей ракет-носителей. Сибирь-Восток. 2006; (4): 19-21.Evlashevskiy G.Ya. Rocket and space activities and pathological damage to the population living in the zones of the Altai Territory adjacent to the areas of fall of the separating parts of carrier rockets. Sibir’-Vostok. 2006; (4): 19–21. (in Russian)Попов И.Н. Качественная и количественная характеристика загрязнения мест падения отделяющихся частей ракет-носителей в районе падения «Койда» с использованием статистических данных. Двойные технологии. 2006; (3): 52.Popov I.N. Qualitative and quantitative characterization of contamination of the crash sites of separating parts of launch vehicles in the area of the Koid crash using statistical data. Dvoynye tekhnologii. 2006; (3): 52. (in Russian)Сидоров П.И., ред. Системный мониторинг ракетно-космической деятельности. М.: МЕДпресс-информ; 2007.Sidorov P.I., ed. System Monitoring of Rocket and Space Activity [Sistemnyy monitoring raketno-kosmicheskoy deyatel’nosti]. Moscow: MEDpress-inform; 2007. (in Russian)Проведение работ по оценке окружающей среды в районах падения отделяющихся частей ракетоносителей под воздействием природных и антропогенных факторов по результатам экологического мониторинга РП ОЧРН: Отчет по НИР. М.; 2006.Carrying out work on environmental assessment in the areas of fall of the separating parts of launch vehicles under the influence of natural and anthropogenic factors based on the results of environmental monitoring of the OCHRN RP: Research report. Moscow; 2006. (in Russian)Шойхет Я.Н., Колядо И.Б., Колядо В.Б., Богданов С.В., Трунова Л.Н. Заболеваемость населения территорий, прилегающих к районам падения отделяющихся частей ракет-носителей. Проблемы клинической медицины. 2005; (4): 102-8.Shoykhet Ya.N., Kolyado I.B., Kolyado V.B., Bogdanov S.V., Trunova L.N. Morbidity of the population of the territories adjacent to the fall areas of the separating parts of launch vehicles. Problemy klinicheskoy meditsiny. 2005; (4): 102–8. (in Russian)Сидоров П.И., Совершаева С.Л., ред. Аналитический отчет «Состояние здоровья населения, проживающего на территориях, подверженных влиянию ракетно-космической деятельности, по данным исследований за период с 1995 по 2005 год» (договор № 11/пм на выполнение НИР «Медико-экологический мониторинг на территориях, находящихся в зоне влияния ракетно-космической деятельности»). Архангельск; 2006.Sidorov P.I., Sovershaeva S.L., eds. Analytical report «The state of health of the population living in territories affected by rocket and space activities, according to research data for the period from 1995 to 2005» (contract No. 11 / pm on the implementation of research work «Medical and environmental monitoring in territories in the zone of influence rocket and space activity»). Arkhangel’sk; 2006. (in Russian)Войсят Н.В. Особенности вегетативной регуляции у работников промышленного предприятия, длительно контактировавших с допустимыми дозами несимметричного диметилгидразина: Автореф. дисс.. канд. мед. наук. Пермь; 2006.Voysyat N.V. Features of vegetative regulation in industrial workers who have been in contact with permissible doses of asymmetric dimethylhydrazine for a long time: Diss. Perm’; 2006. (in Russian)Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR). Toxicological Profiles. Available at: https://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiledocs/index.htmlAgency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR). Toxicological Profiles. Available at: https://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiledocs/index.htmlSharapova A.V., Semenkov I.N., Koroleva T.V., Krechetov P.P., Lednev S.A., Smolenkov A.D. Snow pollution by nitrogen-containing substances as a consequence of rocket launches from the Baikonur Cosmodrome. Sci. Total Environ. 2020; 709: 136072. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.136072Sharapova A.V., Semenkov I.N., Koroleva T.V., Krechetov P.P., Lednev S.A., Smolenkov A.D. Snow pollution by nitrogen-containing substances as a consequence of rocket launches from the Baikonur Cosmodrome. Sci. Total Environ. 2020; 709: 136072. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.136072Мешков Н.А. Методические основы оценки влияния последствий ракетно-космической деятельности на здоровье населения, проживающего вблизи районов падения отделяющихся частей ракет-носителей. Российский биомедицинский журнал. 2009; (10): 57-80.Meshkov N.A. Principles of evaluation of the space rocket activity influence on health of the population living close to the regions of the fall of carrier rocket parts. Rossiyskiy biomeditsinskiy zhurnal. 2009; (10): 57–80. (in Russian)Воздействие ракетно-космической техники на окружающую среду. Available at: https://ecodelo.org/3136-vozdeistvie_raketnokosmicheskoi_tekhniki_na_okruzhayushchuyu_sredu-vozdeistvie_osnovnykh_vidov_The impact of rocket and space technology on the environment. Available at: https://ecodelo.org/3136-vozdeistvie_raketnokosmicheskoi_tekhniki_na_okruzhayushchuyu_sredu-vozdeistvie_osnovnykh_vidov_ (in Russian)Панин Л.Е., Перова А.Ю. Медико-социальные и экологические проблемы использования ракет на жидком топливе (гептил). Сибирское отделение российской академии медицинских наук. 2006; 26(1): 124-31.Panin L.E., Perova A.Yu. Medical, social and environmental problems of using rockets on liquid fuel (heptyle). Sibirskoe otdelenie rossiyskoy akademii meditsinskikh nauk. 2006; 26(1): 124–31. (in Russian)Робертус Ю.В., Пузанов А.В., Любимов Р.В., Архипов И.А., Горбачев И.В. Анализ распределения фрагментов отделяющихся частей ракетоносителей «Протон» на территории Республики Алтай. Мир науки, культуры, образования. 2013; (2): 314-7.Robertus Yu.V., Puzanov A.V., Lyubimov R.V., Arkhipov I.A., Gorbachev I.V. Analysis of fragments separated parts of carrier rockets «Proton» in Altai Republic. Mir nauki, kul’tury, obrazovaniya. 2013; (2): 314–7. (in Russian)Ворожейкин А.П., Куликов К.И., Королева Т.В., Проскуряков Ю.В., Бушмарин А.Б. Перспективы изучения последствий ракетно-космической деятельности на территории российского Севера. Экология северных территорий России. В кн.: Материалы международной конференции «Проблемы, прогноз ситуации, пути развития, решения». Том 2. Архангельск; 2002: 304-7.Vorozheykin A.P., Kulikov K.I., Koroleva T.V., Proskuryakov Yu.V., Bushmarin A.B. Prospects for studying the consequences of rocket and space activities in the Russian North. In: Ecology of the Northern Territories of Russia. Problems, Forecast of the Situation, Ways of Development, Solutions: Materials of the International Conference. Volume 2 [Materialy mezhdunarodnoy konferentsii «Problemy, prognoz situatsii, puti razvitiya, resheniya». Tom 2]. Arkhangel’sk; 2002: 304–7. (in Russian)Carlsen L., Kenessov B.N., Batyrbekova S.Ye. A QSAR/QSTR study on the human health impact by the rocket fuel 1,1-dimethylhydrazine and its transformation products. Environ. Toxicol. Pharmacol. 2009; 27(3): 415-23. https://doi.org/10.1016/j.etap.2009.01.005Carlsen L., Kenessov B.N., Batyrbekova S.Ye. A QSAR/QSTR study on the human health impact by the rocket fuel 1,1-dimethylhydrazine and its transformation products. Environ. Toxicol. Pharmacol. 2009; 27(3): 415–23. https://doi.org/10.1016/j.etap.2009.01.005Mitch W.A., Sharp J.A., Trussell R.R., Valentine R.L., Alvarez-Cohen L., Sedlak D.L. N-nitrosodimethylamine (NDMA) as a drinking water contaminant: A Review. Environ. Eng. Sci. 2003; 20(5): 389-404. https://doi.org/10.1089/109287503768335896Mitch W.A., Sharp J.A., Trussell R.R., Valentine R.L., Alvarez-Cohen L., Sedlak D.L. N-nitrosodimethylamine (NDMA) as a drinking water contaminant: A Review. Environ. Eng. Sci. 2003; 20(5): 389–404. https://doi.org/10.1089/109287503768335896Бырька А.А. Применение аналитических методов для оценки загрязнения атмосферного воздуха при запусках ракет-носителей различных классов с космодрома «Плесецк». В кн.: Сборник трудов XXV Межведомственной научно-технической конференции, посвященной 50-летию космодрома Плесецк (14-15 июня 2007 года). Плесецк; 2008: 18-23Byr’ka A.A. Application of analytical methods to assess air pollution during launches of carrier rockets of various classes from the Plesetsk cosmodrome. In: Proceedings of the XXV Interdepartmental Scientific and Technical Conference dedicated to the 50th anniversary of the Plesetsk Cosmodrome (June 14–15, 2007) [Sbornik trudov XXV Mezhvedomstvennoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii, posvyashchennoy 50-letiyu kosmodroma Plesetsk (14-15 iyunya 2007 goda)]. Plesetsk; 2008: 18–23. (in Russian)

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