medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2022-101-2-153-158medlit-2008Research ArticleГИГИЕНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫENVIRONMENTAL HYGIENEКоличественный анализ содержания марганца в волосах населения административного центра Горного АлтаяQuantitative analysis of the content of manganese in the hair of the population of the administrative centre of Gorny Altaihttps://orcid.org/0000-0001-5281-1145ЧанчаеваЕлена АнатольевнаChanchaevaElena A.

Доктор биол. наук, доцент, профессор кафедры физического воспитания и спорта, физиологии и безопасностижизнедеятельности Горно-Алтайского государственного университета, 649000, Горно-Алтайск.

e-mail: chan.73@mail.ru

MD, PhD, DSci., professor of the Department of physical education and sport, physiology and life safety of the Gorno-Altay State University, Gorno-Altaisk, 649000, Russian Federation.

e-mail: chan.73@mail.ru

chan.73@mail.ruФГБОУ ВО «Горно-Алтайский государственный университет»Gorno-Altaisk State University2022160320221012153158Copyright © Чанчаева Е.А., 20222022Чанчаева Е.А.Chanchaeva E.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/2008Введение

Введение. Двойственное значение марганца (Mn) для организма человека обусловлено его необходимостью в малых концентрациях для многих физиологических процессов и токсичностью при избыточном поступлении в организм. Поступление Mn в организм в повышенных концентрациях происходит преимущественно ингаляционным путём и крайне редко путём всасывания через кишечник, поэтому загрязнение атмосферного воздуха рассматривают как наиболее вероятную причину развития гипермикроэлементоза Mn.

Материалы и методы

Материалы и методы. Определяли количественное содержание Mn в волосах населения Горно-Алтайска методом атомно-абсорбционной спектрометрии для анализа референтных значений и выявления микроэлементозов.

Результаты

Результаты. По количественному содержанию Mn в волосах гипомикроэлементоз выявлен у 3,3% жителей Горно-Алтайска, преимущественно в возрастной группе 4–17 лет, гипермикроэлементоз обнаружен у 17% обследованного населения, большей частью в старшей возрастной группе. В ряду референтных значений концентрации Mn в волосах населения различных регионов показатели жителей Горно-Алтайска (2,37 мг/кг) приближены к данным Японии (2,4 мг/кг) и Ханты-Мансийского автономного округа (1,8–2,9 мг/кг). Таким образом, референтные значения концентрации Mn у обследованного населения Горно-Алтайска приближены к показателям индустриальных регионов.

Ограничения исследования

Ограничения исследования. Поступление Mn в организм человека с частицами от выбросов твёрдого и жидкого топлива, взвешенными в воздухе, не оценивали.

Заключение

Заключение. На фоне низкой промышленной нагрузки в Горно-Алтайске остаётся актуальной проблема широкого использования ископаемого твёрдого топлива. За счёт сжигания каменного угля происходит загрязнение атмосферного воздуха многими тяжёлыми металлами, в том числе отмечается повышенное содержание Mn. Географические особенности города обусловливают слабое самоочищение воздушного бассейна, концентрацию поллютантов в приземной части атмосферного воздуха, что повышает риск развития гипермикроэлементозов. Результаты настоящего исследования указывают на необходимость повышения уровня экологической культуры населения Горно-Алтайска, полного отказа от использования твёрдого ископаемого топлива.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Автор декларирует отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила

Поступила: 14.05.2021 / Принята к печати: 25.11.2021 / Опубликована: 10.03.2022

Introduction

Introduction. The dual value of manganese (Mn) for the human body is due to its need for low concentrations for many physiological processes and toxicity in excess intake and accumulation in the tissues. The intake of Mn in the body in concentrations exceeding the physiological norm occurs mainly by inhalation and extremely rarely by absorption through the intestine, so atmospheric air pollution is considered one of the most likely causes of the development of Mn hypermicroelementosis.

Materials and methods

Materials and methods. The quantitative content of Mn in the hair of the population of Gorno-Altaisk was determined by atomic absorption spectrometry to analyze the reference values and detect trace elements.

Results

Results. Hypomicroelementosis was detected in 3.3% of residents of Gorno-Altaisk, mainly in the age group of 4–17 years, hypermicroelementosis was detected in 17% of residents, mostly in the older age group. The reference values of the Mn concentration of the residents of Gorno-Altaisk (2.37 mg/kg) are close to the data of Japan (2.4 mg/kg) and the Khanty-Mansi Autonomous Okrug (1.8–12.9 mg/kg). Thus, the reference values of the Mn concentration of the surveyed population of Gorno-Altaisk are close to the indices of large industrial regions.

Limitations

Limitations. The intake of Mn with particles from solid and liquid fuel emissions suspended in the air by residents was not evaluated.

Conclusion

Conclusion. Against the background of the low industrial load in Gorno-Altaisk, the problem of widespread use of solid fossil fuels remains relevant. Due to the burning of coal, the atmospheric air is polluted with a wide range of heavy metals, including an increased content of Mn. The geographical features of the city cause poor self-cleaning of the air basin an increased concentration of pollutants in the atmospheric air, which increases the risk of hypermicroelementosis. The results of this study indicate the need to improve the level of ecological culture of the population of Gorno-Altaisk and completely abandon the use of solid fossil fuels.

Conflict of interest

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

Acknowledgement

Acknowledgement. The study had no sponsorship.

Received

Received: May 14, 2021 / Accepted: November 25, 2021 / Published: March 10, 2022

марганецреферентные значениябиологически допустимый уровеньГорный Алтайmanganesereference valuesa biologically acceptable levelthe Gorny AltaiReferencesCoetzee D.J., McGovern P.M., Rao R., Harnack L.J., Georgieff M.K., Stepanov I. Measuring the impact of manganese exposure on children’s neurodevelopment: advances and research gaps in biomarker-based approaches. Environ. Health. 2016; 15(1): 91. https://doi.org/10.1186/s12940-016-0174-4Coetzee D.J., McGovern P.M., Rao R., Harnack L.J., Georgieff M.K., Stepanov I. Measuring the impact of manganese exposure on children’s neurodevelopment: advances and research gaps in biomarker-based approaches. Environ. Health. 2016; 15(1): 91. https://doi.org/10.1186/s12940-016-0174-4Шестова Г.В., Иванова Т.М., Ливанов Г.А., Сизова К.В. Токсические эффекты марганца как фактор риска для здоровья населения. Медицина экстремальных ситуаций. 2014; (4): 59-65.Shestova G.V., Ivanova T.M., Livanov G.A., Sizova K.V. Manganese toxic properties and magnese toxicity as a threat to public health. Meditsina ekstremal’nykh situatsiy. 2014; (4): 59–65. (in Russian)Зайцев Н.В., Землянова М.А. Экспериментальные модели и инструментальные исследования для оценки риска в гигиене и эпидемиологии. Анализ риска здоровью. 2018; (1): 89-97. https://doi.org/10.21668/health.risk/2018.1.10Zaytsev N.V., Zemlyanova M.A. Research on acute of toxicity of nanodisperse manganese oxide aerosol for predicting health for workers and population under inhalation exposure. Analiz riska zdorov’yu. 2018; (1): 89–97. https://doi.org/10.21668/health.risk/2018.1.10 (in Russian)Гаврылышена К.В., Гуревич Е.Б., Семенихин В.А., Стрижаков Л.А., Филимонов С.Н., Часовских Е.В. К вопросу о марганцевой интоксикации. Медицина труда и промышленная экология. 2020; 60(3): 206-10. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2020-60-3-206-210Gavrylyshena K.V., Gurevich E.B., Semenikhin V.A., Strizhakov L.A., Filimonov S.N., Chasovskikh E.V. On the issue of manganese intoxication. Meditsina truda i promyshlennaya ekologiya. 2020; 60(3): 206–10. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2020-60-3-206-210 (in Russian)Olumayede E.G., Ediagbonya T.F. Sequential extractions and toxicity potential of trace metals absorbed into airborne particles in an urban atmosphere of Southwestern Nigeria. The Scientific World Journal. 2018; 2018: 6852165. https://doi.org/10.1155/2018/6852165Olumayede E.G., Ediagbonya T.F. Sequential extractions and toxicity potential of trace metals absorbed into airborne particles in an urban atmosphere of Southwestern Nigeria. The Scientific World Journal. 2018; 2018: 6852165. https://doi.org/10.1155/2018/6852165Abdelbagi M.A., Gilani Mustafa M.A., Sharf Eldeen A.E. Concentrations of trace elements in human hair as a biomarker expose to environmental contamination.Int. J. Sci. Res. Inn. Tech. 2017; 4(2): 1-11.Abdelbagi M.A., Gilani Mustafa M.A., Sharf Eldeen A.E. Concentrations of trace elements in human hair as a biomarker expose to environmental contamination. Int. J. Sci. Res. Inn. Tech. 2017; 4(2): 1–11.Roels H.A., Bowler R.M., Kim Y., Claus Henn B., Mergler D., Hoet P., et al. Manganese exposure and cognitive deficits: a growing concern for manganese neurotoxicity. Neurotoxicology. 2012; 33(4): 872-80. https://doi.org/10.1016/j.neuro.2012.03.009Roels H.A., Bowler R.M., Kim Y., Claus Henn B., Mergler D., Hoet P., et al. Manganese exposure and cognitive deficits: a growing concern for manganese neurotoxicity. Neurotoxicology. 2012; 33(4): 872–80. https://doi.org/10.1016/j.neuro.2012.03.009Корчина Т.Я., Миняйло Л.А., Сафарова О.А., Корчин В.И. Сравнительные показатели содержания железа и марганца в волосах женщин Северного региона с различной очисткой питьевой воды. Экология человека. 2018; (4): 4-9. https://doi.org/10.33396/1728-0869-2018-4-4-9Korchina T.Ya., Minyaylo L.A., Safarova O.A., Korchin V.I. Comparative indicators of iron and manganese content in the hair of women living in the northern region with different treatment of drinking water. Ekologiya cheloveka. 2018; (4): 4–9. https://doi.org/10.33396/1728-0869-2018-4-4-9 (in Russian)Скальный А.В., Грабеклис А.Р., Скальная М.Г., Тармаева И.Ю., Киричук А.А. Химические элементы в гигиене и медицине окружающей среды. М.: РУДН; 2019.Skalnyy A.V., Grabeklis A.R., Skalnaya M.G., Tarmaeva I.Yu., Kirichuk A.A. Chemical Elements in Environmental Hygiene and Medicine [Khimicheskie elementy v gigiene i meditsine okruzhayushchey sredy]. Moscow: RUDN; 2019. (in Russian)Агаджанян Н.А., Скальный А.В., Березкина Е.С., Демидов В.А., Грабеклис А.Р., Скальная М.Г. Референтные значения содержания химических элементов в волосах взрослых жителей Республики Татарстан. Экология человека. 2016; (4): 38-44. https://doi.org/10.33396/1728-0869-2016-4-38-44Agadzhanyan N.A., Skal’nyy A.V., Berezkina E.S., Demidov V.A., Grabeklis A.R., Skal’naya M.G. Reference values for chemical elements concentration in hair of adults in the Republic of Tatarstan. Ekologiya cheloveka. 2016; (4): 38–44. https://doi.org/10.33396/1728-0869-2016-4-38-44 (in Russian)Jursa T., Stein C.R., Smith D.R. Determinants of hair manganese, lead, cadmium and arsenic levels in environmentally exposed children. Toxics. 2018; 6(2): 19. https://doi.org/10.3390/toxics6020019Jursa T., Stein C.R., Smith D.R. Determinants of hair manganese, lead, cadmium and arsenic levels in environmentally exposed children. Toxics. 2018; 6(2): 19. https://doi.org/10.3390/toxics6020019Senofonte O., Violante N. Assessment of reference values for elements in human hair of urban schoolboys. J. Trace Elem. Med. Biol. 2000; 14(1): 6-13. https://doi.org/10.1016/s0946-672x(00)80017-6Senofonte O., Violante N. Assessment of reference values for elements in human hair of urban schoolboys. J. Trace Elem. Med. Biol. 2000; 14(1): 6–13. https://doi.org/10.1016/s0946-672x(00)80017-6Czerny B., Krupka K., Ożarowski O., Seremak-Mrozikiewicz A. Screening of trace elements in hair of the female population with different types of cancers in Wielkopolska Region of Poland. Sci. World J. 2014; 2014: 953181. https://doi.org/10.1155/2014/953181Czerny B., Krupka K., Ożarowski O., Seremak-Mrozikiewicz A. Screening of trace elements in hair of the female population with different types of cancers in Wielkopolska Region of Poland. Sci. World J. 2014; 2014: 953181. https://doi.org/10.1155/2014/953181Mikulewicz M., Chojnacka K.W., Gedrange T., Górecki H. Reference values of elements in human hair: A systematic review. Environ. Toxicol. Pharmacol. 2013; 36(3): 1077-86. https://doi.org/10.1016/j.etap.2013.09.012Mikulewicz M., Chojnacka K.W., Gedrange T., Górecki H. Reference values of elements in human hair: A systematic review. Environ. Toxicol. Pharmacol. 2013; 36(3): 1077–86. https://doi.org/10.1016/j.etap.2013.09.012Журба О.М., Ефимова Н.В., Меринов А.В., Алексеенко А.Н. Биомониторинг содержания тяжёлых металлов в волосах детского населения на территории арктической зоны России. Экология человека. 2018; (5): 16-21. https://doi.org/10.33396/1728-0869-2018-5-16-21Zhurba O.M., Efimova N.V., Merinov A.V., Alekseenko A.N. Biological monitoring of content of heavy metals in hair of children in the arctic zone of Russia. Ekologiya cheloveka. 2018; (5): 16–21. https://doi.org/10.33396/1728-0869-2018-5-16-21 (in Russian)Liu W., Xin Y., Li Q., Shang Y., Ping Z., Min J., et. al. Biomarkers of environmental manganese exposure and associations with childhood neurodevelopment: a systematic review and meta-analysis. Environ. Health. 2020; 19(1): 104. https://doi.org/10.1186/s12940-020-00659-xLiu W., Xin Y., Li Q., Shang Y., Ping Z., Min J., et. al. Biomarkers of environmental manganese exposure and associations with childhood neurodevelopment: a systematic review and meta-analysis. Environ. Health. 2020; 19(1): 104. https://doi.org/10.1186/s12940-020-00659-xСнежко С.И., Шевченко О.Г. Источники поступления тяжёлых металлов в атмосферу. Ученые записки Российского государственного гидрометеорологического университета. 2011; (18): 35-7.Snezhko S.I., Shevchenko O.G. Emission sources of heavy metals to the atmosphere. Uchenye zapiski Rossiyskogo gosudarstvennogo gidrometeorologicheskogo universiteta. 2011; (18): 35–7. (in Russian)Ельчининова О.А., Кузнецова О.В., Рождественская Т.А. Элементный состав атмосферных и поверхностных вод бассейна р. Майма. В кн.: Водные и экологические проблемы Сибири и Центральной Азии. Материалы Всероссийской научной конференции с международным участием. Барнаул; 2017: 58-62.El’chininova O.A., Kuznetsova O.V., Rozhdestvenskaya T.A. Microelement composition of atmospheric and surface water of Maima river basin. In: Water and Environmental Problems of Siberia and Central Asia. Proceedings of the All-Russian Scientific Conference with International Participation [Vodnye i ekologicheskie problemy Sibiri i Tsentral’noy Azii. Materialy Vserossiyskoy nauchnoy konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem]. Barnaul; 2017: 58–62. (in Russian)Ситникова В.А. Оценка геоэкологического состояния компонентов окружающей среды на территории агломерации города Горно-Алтайска: Автореф. дисс. … канд. геоэкол. наук. Томск; 2018.Sitnikova V.A. Assessment of the geoecological state of environmental components in the territory of the Gorno-Altaisk agglomeration: Diss. Tomsk; 2018. (in Russian)Робертус Ю.В., Ситникова В.А. Особенности высотного распределения радионуклидов и тяжёлых металлов в почвах г. Горно-Алтайска. В кн.: Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека. Материалы V Международной конференции. Томск; 2016: 568-71.Robertus Yu.V., Sitnikova V.A. Features the altitude distribution of radionuclides and heavy metals in the soils of the Gorno-Altaisk. In: Radioactivity and Radioactive Elements in the Human Environment. Proceedings of the V International Conference [Radioaktivnost’ i radioaktivnye elementy v srede obitaniya cheloveka. Materialy V Mezhdunarodnoy konferentsii]. Tomsk; 2016: 568–71. (in Russian)Робертус Ю.В., Рихванов Л.П., Ситникова В.А. Элементный состав лишайника на шифере как биоиндикатор загрязнения атмосферы агломерации г. Горно-Алтайска. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2018; 329(4): 70-8.Robertus Yu.V., Rikhvanov L.P., Sitnikova V.A. Elemental composition of lichen on roofing slate as bioindicator of air pollution in Gorno-Altaysk. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov. 2018; 329(4): 70–8. (in Russian)Karanin A., Sukhova M., Kocheeva N., Zhuravleva O., Nikolchenko Y., Bakulin A., et al. Studying the dynamics of aridization processes of mountain ecosystems using remote sensing data (case study of Southeastern astern Altai). Geografija v Soli. 2016; 24(2-3): 80-91. (in Slovenian)Karanin A., Sukhova M., Kocheeva N., Zhuravleva O., Nikolchenko Y., Bakulin A., et al. Studying the dynamics of aridization processes of mountain ecosystems using remote sensing data (case study of Southeastern astern Altai). Geografija v Soli. 2016; 24(2–3): 80–91. (in Slovenian)Чанчаева Е.А., Лапин В.С., Кузнецова О.В., Куриленко Т.К., Айзман Р.И. Анализ содержания тяжёлых металлов в шерсти животных городской среды Республики Алтай. Экология человека. 2020; (12): 11-7. https://doi.org/10.33396/1728-0869-2020-12-11-17Chanchaeva E.A., Lapin V.S., Kuznetsova O.V., Kurilenko T.K., Ayzman R.I. Concentrations of heavy metals in animal hair in an urban setting in the Altai Republic. Ekologiya cheloveka. 2020; (12): 11–7. https://doi.org/10.33396/1728-0869-2020-12-11-17 (in Russian)

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