medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2021-100-11-1203-1208medlit-1835Research ArticleГИГИЕНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫENVIRONMENTAL HYGIENEАккумуляция тяжёлых металлов в системе «почва – растение» на территории с развитой горнорудной промышленностьюAccumulation of heavy metals in the soil – plant system in areas with the developed mining industryhttps://orcid.org/0000-0003-0838-3598АллаяроваГузель РимовнаAllayarovaGuzel R.

Канд. биол. наук, ст. науч. сотр. химико-аналитического отдела ФБУН «Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека», 450106, Уфа.

e-mail: Guzel-all@mail.ru

MD, PhD, Senior Researcher of Chemical analysis Department of Ufa Research Institute of Occupational Health and Human Ecology, Ufa, 450106, Russian Federation.

e-mail: ufa.lab@yandex.ru

guzel-all@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9754-4685ЛарионоваТ. К.LarionovaTatiana K.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0421-4802ДаукаевР. А.DaukaevRustem A.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0445-9057АфонькинаС. Р.AfonkinaSvetlana R.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6793-6992АухадиеваЭ. А.AukhadievaElvira A.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2818-1558КуриловМ. В.KurilovMikhail V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2042-8162МусабировД. Э.MusabirovDmitriy E.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7682-2703ЗеленковскаяЕ. Е.ZelenkovskayaEvgeniya E.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0037-6791ФазлыеваА. С.FazlievaAnna S.noemail@neicon.ruФБУН «Уфимский научно-исследовательский институт медицины труда и экологии человека»РоссияUfa Research Institute of Occupational Health and Human EcologyRussian Federation2021061220211001112031208Copyright © Аллаярова Г.Р., Ларионова Т.К., Даукаев Р.А., Афонькина С.Р., Аухадиева Э.А., Курилов М.В., Мусабиров Д.Э., Зеленковская Е.Е., Фазлыева А.С., 20212021Аллаярова Г.Р., Ларионова Т.К., Даукаев Р.А., Афонькина С.Р., Аухадиева Э.А., Курилов М.В., Мусабиров Д.Э., Зеленковская Е.Е., Фазлыева А.С.Allayarova G.R., Larionova T.K., Daukaev R.A., Afonkina S.R., Aukhadieva E.A., Kurilov M.V., Musabirov D.E., Zelenkovskaya E.E., Fazlieva A.S.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/1835Введение

Введение. Близкое расположение предприятий горнорудной промышленности к населённым пунктам способствует загрязнению почвенного покрова тяжёлыми металлами. Сельскохозяйственные культуры, выращиваемые на садово-огородных участках, накапливают химические элементы и являются промежуточным звеном в цепи «почва – растение – человек».

Цель работы – оценка уровня антропогенной нагрузки на территорию, прилегающую к горнорудному предприятию, на основе изучения транслокации металлов в системе «почва – растение».

Материалы и методы

Материалы и методы. С целью гигиенической оценки химического состава почвы и выращенной на ней овощной продукции методом атомно-абсорбционной спектрометрии определено содержание 7 микроэлементов. С помощью коэффициента концентрации химического вещества (Кс) и суммарного показателя загрязнения (Zс) установлен уровень химического загрязнения почв. С использованием суммарного коэффициента антропогенной нагрузки (Ка.н. = ∑Ci/ПДУi) проведено ранжирование территории по степени загрязнённости овощей токсичными элементами. Интенсивность накопления металлов овощными культурами оценивали по коэффициенту биологического поглощения (Ах) и показателю биохимической активности вида (БХА).

Результаты

Результаты. Почвенный покров на территории района загрязнён комплексом металлов, содержание валовых форм которых превышает ПДК до 1,9 раза, подвижных – до 4,6 раза. На расстоянии до 5 км вокруг горнорудного предприятия установлены максимальные показатели суммарного загрязнения почв (Zс = 44–65). Свинец и цинк являются элементами «биологического накопления» для всех видов изученной овощной продукции, выращенной в зоне влияния горнорудного предприятия, в свёкле и моркови дополнительно концентрируется кадмий, в моркови — никель. В пробах овощей отмечены превышения допустимых уровней кадмия и свинца, наибольшее накопление тяжёлых металлов выявлено в южном, юго-восточном, северном и северо-западном направлениях от источника выбросов.

Заключение

Заключение. С целью устранения токсического воздействия тяжёлых металлов, содержащихся в овощах, произведённых в зоне влияния горнорудных предприятий, рекомендуется включить в систему социально-гигиенического мониторинга дополнительный контроль содержания никеля и цинка.

Участие авторов

Участие авторов:Аллаярова Г.Р. — концепция и дизайн исследования, статистическая обработка, написание текста и редактирование; Ларионова Т.К. — концепция и дизайн исследования, написание текста и редактирование;Даукаев Р.А. — концепция и дизайн исследования;Афонькина С.Р., Зеленковская Е.Е. — сбор данных литературы;Аухадиева Э.А. — статистическая обработка;Курилов М.В., Мусабиров Д.Э., Фазлыева А.С. — сбор и обработка материала.Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование

Финансирование. Работа выполнена в рамках отраслевой научно-исследовательской программы Роспотребнадзора на 2021–2025 гг. «Научное обоснование национальной системы обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия, управления рисками здоровью и повышения качества жизни населения России», п. 4.1.3 «Совершенствование мониторинга за качеством и безопасностью пищевых продуктов на основе токсико-гигиенической оценки приоритетных контаминантов».

Поступила

Поступила: 07.07.2021 / Принята к печати: 28.09.2021 / Опубликована: 30.11.2021

Introduction

Introduction. The proximity of mining enterprises to settlements contributes to the pollution of the soil cover with heavy metals. Crops grown in garden plots accumulate chemical elements and are an intermediate link in the “soil – plant – human” chain.

Purpose of the work

Purpose of the work. Аssessment of the level of anthropogenic load on the territory adjacent to the mining enterprise, based on the study of the translocation of metals in the soil – plant system.

Materials and methods

Materials and methods. For the purpose of hygienic assessment of the chemical composition of the soil and vegetable products grown on it, the content of 7 microelements was determined by atomic absorption spectrometry. With the help of the coefficient of concentration of a chemical substance (Kc) and the total indicator of pollution (Zc), the level of chemical contamination of soils was determined. Using the total coefficient of anthropogenic load (Ka.n. = ∑Ci/PDUi), the territory was ranked according to the contamination of vegetables with toxic elements. The rate of accumulation of metals by vegetable crops was assessed by the coefficient of biological absorption (Ax) and the index of biochemical activity of the species (BAS).

Results

Results. The soil cover in the district is contaminated with a complex of metals, the content of gross forms of which exceeds the MPC by up to 1.9 times, mobile – up to 4.6 times. At a distance of up to 5 km around the mining enterprise, the maximum indicators of the total soil pollution (Zс = 44–65) have been established. Lead and zinc are elements of “biological accumulation” for all types of studied vegetable products grown in the zone of influence of the mining enterprise; cadmium is additionally concentrated in beets and carrots, and nickel in carrots. In vegetable samples, exceeding the permissible levels of cadmium and lead was noted. The most significant accumulation of heavy metals was found in the southern, southeastern, northern and northwestern directions from emissions.

Conclusion

Conclusion. To eliminate the toxic effects of heavy metals in vegetables produced in the zone of influence of mining enterprises, it is recommended to include additional monitoring of nickel and zinc content in the social and hygienic monitoring system.

Contribution

Contribution: Allayarova G.R. — the concept and design of the study, statistical processing, writing the text and editing;Larionova T.K. — the concept and design of the study, writing the text and editing;Daukаev R.A. — the concept and design of the study;Afonkina S.R., Zelenkovskaya E.E. — collection of literature data;Aukhadieva E.A. — statistical processing;Kurilov M.V., Musabirov D.E., Fazlieva A.S. — collection and processing of material. All authors are responsible for the integrity of all parts of the manuscript and approval of the manuscript final version.

Conflict of interest

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Acknowledgement

Acknowledgement. The work was carried out within the framework of the sectoral research program of the Federal Service for Supervision in Protection of the Rights of Consumer and Man Wellbeing (Rospotrebnadzor) for 2021–2025. “Scientific substantiation of the national system for ensuring sanitary and epidemiological well-being, health risk management and improving the quality of life of the population of Russia”, item 4.1.3 “Improving the monitoring of the quality and safety of food products based on the toxic and hygienic assessment of priority contaminants.”

Received

Received: July 07, 2021 / Accepted: September 28, 2021 / Published: November 30, 2021

почвенный покрововощные культурымикроэлементыгигиеническая оценкакоэффициент биологического поглощенияsoil covervegetablestrace elementshygienic assessmentbiological absorption coefficientReferencesСеменова И.Н., Биктимерова Г.Я., Ильбулова Г.Р., Исанбаева Г.Т. Содержание тяжёлых металлов в почве окрестностей карьеров челябинской области. Современные проблемы науки и образования. 2015; (2-1): 561-5.Semenova I.N., Biktimerova G.Ya., Il’bulova G.R., Isanbaeva G.T. Contents of heavy metals in soil around quarries Chelyabinsk region. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2015; (2–1): 561–5. (in Russian)Лисецкий Ф.Н., Чендев Ю.Г. Загрязнение почвы тяжёелыми металлами в зоне Курской магнитной аномалии. Научные труды федерального научного центра гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана. 2004; (10): 286-91.Lisetskiy F.N., Chendev Yu.G. Soil contamination with heavy metals in the zone of the Kursk magnetic anomaly. Nauchnye trudy federal’nogo nauchnogo tsentra gigieny im. F.F. Erismana. 2004; (10): 286–91. (in Russian)Белан Л.Н., Амирова З.К., Валиуллина А.У., Шамсутдинова Л.Р., Хакимова А.А. Тяжёлые металлы в почве индустриального, рекреационного и селитебного назначения в городе Уфе. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2015; 17(6): 169-73.Belan L.N., Amirova Z.K., Valiullina A.U., Shamsutdinova L.R., Khakimova A.A. Heavy metals in soils of industrial, recreational and residential areas in Ufa city. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiyskoy akademii nauk. 2015; 17(6): 169–73. (in Russian)Водяницкий Ю.Н., Рогова О.Б. Цинк в почвах Череповецкой техногеохимической аномалии. В кн.: Тезисы докладов II съезда общества почвоведов. Книга 1. СПб.; 1996: 151-2.Vodyanitskiy Yu.N., Rogova O.B. Zinc in the soils of the Cherepovets technogeochemical anomaly. In: Abstracts of the II Congress of the Society of Soil Scientists. Book 1[Tezisy dokladov II s”ezda obshchestva pochvovedov. Kniga 1]. St. Petersburg; 1996: 151–2. (in Russian)Бабейкова Н.О., Главати О.А. Экологические последствия загрязнения кадмием грунтов и почвенных вод. Экотехнологии и ресурсосбережение. 2001; (1): 39-48.Babeykova N.O., Glavati O.A. Environmental consequences of cadmium contamination of soils and soil waters. Ekotekhnologiya i resursosberezhenie. 2001; (1): 39–48. (in Russian)Курамшин Э.М., Курамшина Н.Г., Нуртдинова Э.Э., Имашев У.Б. Геохимическая оценка загрязнения тяжёлыми металлами городских почв Башкортостана. Башкирский химический журнал. 2015; 22(2): 74-9.Kuramshin E.M., Kuramshina N.G., Nurtdinova E.E., Imashev U.B. Geochemical assessment of heavy metal pollution urban soils of Bashkortostan. Bashkirskiy khimicheskiy zhurnal. 2015; 22(2): 74–9. (in Russian)Осипова Н.А., Язиков Е.Г., Янкович Е.П. Тяжёлые металлы в почве и овощах как фактор риска для здоровья человека. Фундаментальные исследования. 2013; (8-3): 681-6.Osipova N.A., Yazikov E.G., Yankovich E.P. Heavy metals in soil and vegetables as a risk factor for health of consumers. Fundamental’nye issledovaniya. 2013; (8–3): 681–6. (in Russian)Сульдина Т.И. Содержание тяжёлых металлов в продуктах питания и их влияние на организм. Рациональное питание, пищевые добавки и биостимуляторы. 2016; (1): 136-40.Suldina T.I. The content of heavy metals in food and their effects on the body. Ratsional’noe pitanie, pishchevye dobavki i biostimulyatory. 2016; (1): 136–40. (in Russian)Хотимченко С.А., Бессонов В.В., Багрянцева О.В., Гмошинский И.В. Безопасность пищевой продукции: новые проблемы и пути решений. Медицина труда и экология человека. 2015; (4): 7-14.Khotimchenko S.A., Bessonov V.V., Bagryantseva O.V., Gmoshinskiy I.V. Safety of food products: new problems and ways of solution. Meditsina truda i ekologiya cheloveka. 2015; (4): 7–14. (in Russian)Шур П.З., Зайцева Н.В. Оценка риска здоровью при обосновании гигиенических критериев безопасности пищевых продуктов. Анализ риска здоровью. 2018; (4): 43-56. https://doi.org/10.21668/health.risk/2018.4.05Shur P.Z., Zaytseva N.V. Health risk assessment when giving grounds for hygienic criteria of food products safety. Analiz riska zdorov’yu. 2018; (4): 43–56. https://doi.org/10.21668/health.risk/2018.4.05 (in Russian)Tinkov A.A., Filippini T., Ajsuvakova O.P., Aaseth J., Gluhcheva Y.G., Ivanova J.M., et al. The role of cadmium in obesity and diabetes. Sci. Total Environ. 2017; 601-602: 741-55. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.05.224Tinkov A.A., Filippini T., Ajsuvakova O.P., Aaseth J., Gluhcheva Y.G., Ivanova J.M., et al. The role of cadmium in obesity and diabetes. Sci. Total Environ. 2017; 601-602: 741–55. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.05.224Добровольский Г.В. Биосферные циклы тяжёлых металлов и регуляторная роль почвы. Почвоведение. 1997; (7): 431-41.Dobrovolskiy G.V. Biosphere cycles of heavy metals and the regulatory role of soil. Pochvovedenie. 1997; (7): 431–41. (in Russian)Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М.; 1988.Glazovskaya M.A. Geochemistry of Natural and Technogenic Landscapes of the USSR [Geokhimiya prirodnykh i tekhnogennykh landshaftov SSSR]. Moscow; 1988. (in Russian)Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова. М.: Наука; 1985.Kovda V.A. Biogeochemistry of the Soil Cover [Biogeokhimiya pochvennogo pokrova]. Moscow: Nauka; 1985. (in Russian)Кабата П.А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. Пер. с англ. М.: Мир; 1989.Kabata-Pendias A., Pendias H. Trace Elements in Soils and Plants. Boca Raton, Fla.: CRC Press; 1984.Хабиров И.К., Асылбаев И.Г., Якупов И.Ж., Якупова Р.А., Рафиков Б.В., Шакиров Ю.С. Оценка степени химического загрязнения почвенного покрова экосистем Южного Урала. Вестник Оренбургского государственного университета. 2009; (6): 402-8.Khabirov I.K., Asylbaev I.G., Yakupov I.Zh., Yakupova R.A., Rafikov B.V., Shakirov Yu.S. Assessment of the degree of chemical pollution of the soil cover of the ecosystems of the Southern Urals. Vestnik Orenburgskogo gosudarstvennogo universiteta. 2009; (6): 402–8. (in Russian)Айвазян А.Д. Геохимические особенности флоры ландшафтов юго-западного Алтая. М.; 1974.Ayvazyan A.D. Geochemical Features of the Flora of the Landscapes of the Southwestern Altai [Geokhimicheskie osobennosti flory landshaftov yugo-zapadnogo Altaya]. Moscow; 1974. (in Russian)

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