medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2023-102-2-113-120medlit-2922Research ArticleГИГИЕНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫENVIRONMENTAL HYGIENEТяжёлые металлы в почвах Республики Дагестан и оценка риска для здоровья человекаSoil heavy metals in Dagestan Republic and human health risk assessmenthttps://orcid.org/0000-0002-6299-5280АбдулагатовИльмутдин МагомедовичAbdulagatovIlmutdin M.

Доктор тех. наук, профессор, зав. кафедрой физической и органической химии, ФГБОУ ВО «Дагестанский государственный университет», Махачкала, 367000.

e-mail: ilmutdina@gmail.com

MD, PhD, DSci., Professor, Dagestan State University, Makhachkala, 367000, Russian Federation.

e-mail: ilmutdina@gmail.com

ilmutdina@gmail.comЯхияевМагомедпазил А.YahyaevMagomedpazil А.noemail@neicon.ruСалиховШамиль К.SalikhovShamil K.noemail@neicon.ruКараеваАйназ Ф.KaraevaAinaz F.noemail@neicon.ruФГБОУ ВО «Дагестанский государственный университет»; Институт проблем геотермии и возобновляемых источников энергии ФГБУН «Объединённый институт высоких температур» Российской академии наукРоссияDagestan State University; Geothermal and Renewal Energy Institute of the Russian Academy of SciencesRussian FederationФГБУН «Прикаспийский институт биологических ресурсов» — обособленное подразделение Дагестанского федерального исследовательского центра Российской академии наукРоссияPrecaspian Institute of Biological Resources of the Dagestan Federal Research Centre of the Russian Academy of SciencesRussian FederationФГБОУ ВО «Дагестанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияDagestan State Medical UniversityRussian Federation2023250320231022113120Copyright © Абдулагатов И.М., Яхияев М.А., Салихов Ш.К., Караева А.Ф., 20232023Абдулагатов И.М., Яхияев М.А., Салихов Ш.К., Караева А.Ф.Abdulagatov I.M., Yahyaev M.А., Salikhov S.K., Karaeva A.F.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/2922Введение

Введение. Комплексные исследования содержания тяжёлых металлов в почвах по всему миру чрезвычайно важны для оценки и прогнозирования экологических рисков и их влияния на здоровье человека. Для предотвращения загрязнения почвы тяжёлыми металлами и её восстановления требуется выявление источника и оценка риска загрязнения тяжёлыми металлами.

Цель работы — найти корреляционные связи (прямые связи) между здоровьем человека (эндокринными заболеваниями) и тяжёлыми металлами в почве для профилактики эндокринных заболеваний населения.

Материалы и методы

Материалы и методы. Всего было собрано 657 проб сельскохозяйственной почвы, и пять тяжёлых металлов (Zn, Cu, Mn, Co и Pb) были проанализированы на предмет их концентрации, уровней загрязнения и воздействия на здоровье человека.

Результаты

Результаты. Поверхностные пробы почвы (0–20 см) из сельскохозяйственных районов Республики Дагестан были проанализированы на содержание пяти видов металлов (Zn, Co, Cu, Mn и Pb). Выявлено их влияние на здоровье населения в этом районе.

Ограничения исследования

Ограничения исследования. Для проверки достоверности и надёжности полученных результатов о связи содержания Zn, Co, Cu, Mn, Pb в почвах и крови населения с распространённостью эндокринных заболеваний (сахарный диабет, эндемический зоб) населения необходимы повторные исследования с расширением списка тяжёлых элементов, заболеваний населения, географии охвата территории исследований. 

Заключение

Заключение. Исследования показали, что для всех исследованных регионов индекс потенциального экологического риска значительно ниже предела экологического риска, < 150. Однако относительно высокий экологический риск имеет Хасавюртовский район = 19,2, за ним следует Бабаюртовский район (18,9). Кроме того, Pb имеет относительно высокий экологический риск = 6,9, а Mn — самый низкий риск = 0,81. Фактор токсического отклика на все исследованные тяжёлые металлы относительно низкий. Индекс геоаккумуляции для наиболее изученных районов ≤ 0 (в пределах от –0,25 до –0,89), кроме Zn = 0,02 и = 0,04 для районов Хасавюрта и Бабаюрта соответственно. Настоящее исследование показывает, что чем меньше Zn и Cu в почве и больше Pb, тем выше число больных сахарным диабетом.

Соблюдение этических стандартов. Настоящее исследование не требует представления заключения комитета по биомедицинской этике или иных документов.

Участие авторов

Участие авторов: Абдулагатов И.М. — написание текста; Яхияев М.А. — редактирование, сбор данных литературы, концепция и дизайн; Салихов Ш.К. — сбор материала и обработка данных, статистическая обработка; Караева A.Ф. — концепция и дизайн исследования. 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. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила

Поступила: 16.11.2022 / Принята к печати: 08.12.2022 / Опубликована: 25.03.2023

Introduction

Introduction. The comprehensive studies of heavy metal content in soils around the world are extremely important for the assessment and prediction of environmental risks due to their impact on human health. To prevent and restore heavy metal pollution in soil, source identification and risk assessment of heavy metals are requiring.

Aims and objectives

Aims and objectives. The purpose of the present work is to find the correlations (direct links) between human’s health (endocrine diseases) and a heavy metal to prevent the endocrine diseases of the population.

Materials and methods

Materials and methods. A total of six hundred fifty seven samples of agricultural soil were collected and five heavy metals (Zn, Cu, Mn, Co, and Pb), were analyzed for their concentrations, pollution levels and human health impact.

Results

Results. A total of 657 surface soil samples (0–20 cm) from agricultural areas of Dagestan Republic, five kinds of metals (Zn, Co, Cu, Mn, and Pb) were analyzed.

Limitations

Limitations. To check of the reliability of the results obtained on the relationship between the content of Zn, Co, Cu, Mn, Pb in soils and blood of the population with the prevalence of endocrine diseases (diabetes mellitus, endemic goiter) in the population, repeated studies are needed to expand the list of heavy elements, diseases of the population, and the geography of coverage of the study area.

Conclusions

Conclusions. The relationship of endocrine diseases with the concentration of heavy metals in the soils of the flat zone of Dagestan Republic (DR) and patient’s blood was found. The level of МРС (maximum permissible concentration) for Mn was is revealed to be within (0.45–1.29), while for Pb as 0.5–0.0). The results of the present study showed that the concentrations of Co and Cu in the soils of DR are low than МРС.

Compliance with ethical standards. The present study does not require the presentation of a biomedical ethics committee conclusion or other documents.

Contribution

Contribution: Abdulagatov I.M. — writing the text; Yahyaev M.A. — editing, collection of literature data; Salikhov Sh.K. — collection of material and data processing, statistical analysis; Karaeva A.F. — concept and design of the study. All co-authors — approval of the final version of the article, the responsibility for the integrity of all parts of the article. 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 study had no sponsorship.

Received

Received: November 16, 2022 / Accepted: December 8, 2022 / Published: March 25, 2023

сельскохозяйственная почваэндокринологиятяжёлые металлыоценка риска для здоровьяиндекс экологического рискаиндекс геоаккумуляцииagricultural soilendocrinologyheavy metalshealth risk assessmentecological risk indexgeo-accumulation indexReferencesKobielska P.A., Howarth A.J., Farha O.K., Nayak S. Metal organic frameworks for heavy metal removal from water. Coord Chem. Rev. 2018; 358: 92–107.Kobielska P.A., Howarth A.J., Farha O.K., Nayak S. Metal organic frameworks for heavy metal removal from water. Coord Chem. Rev. 2018; 358: 92–107.Huang Y., Wang L., Wang W., Li T., He Z., Yang X. Current status of agricultural soil pollution by heavy metals in China: A meta-analysis. Sci. Total. Environ. 2019; 651(Pt. 2): 3034–42. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.10.185Huang Y., Wang L., Wang W., Li T., He Z., Yang X. Current status of agricultural soil pollution by heavy metals in China: A meta-analysis. Sci. Total. Environ. 2019; 651(Pt. 2): 3034–42. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.10.185Huang Y., Deng M., Wu S., Japenga J., Li T., Yang X., et al. A modified receptor model for source apportionment of heavy metal pollution in soil. J. Hazard Mater. 2018; 354: 161–9. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2018.05.006Huang Y., Deng M., Wu S., Japenga J., Li T., Yang X., et al. A modified receptor model for source apportionment of heavy metal pollution in soil. J. Hazard Mater. 2018; 354: 161–9. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2018.05.006Hu W., Wang H., Dong L., Huang B., Borggaard O.K., Bruun Hansen H.C., et al. Source identification of heavy metals in peri-urban agricultural soils of southeast China: An integrated approach. Environ. Pollut. 2018; 237: 650–61. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2018.02.070Hu W., Wang H., Dong L., Huang B., Borggaard O.K., Bruun Hansen H.C., et al. Source identification of heavy metals in peri-urban agricultural soils of southeast China: An integrated approach. Environ. Pollut. 2018; 237: 650–61. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2018.02.070Яхияев М.А., Салихов Ш.К., Абусуев С.А., Хачиров Д.Г., Атаев М.Г., Абусуева З.С. Артериальная гипертензия – следствие нарушения микроэлементного статуса объектов биосферы. Микроэлементы в медицине. 2016; 17(2): 10–4. https://doi.org/10.19112/2413-6174-2016-17-2-10-14Yakhiyaev M.A., Salikhov Sh.K., Abusuev S.A., Khachirov D.G., Ataev M.G., Abusueva Z.S. Hypertension – a consequence of violations of trace element status of objects of the biosphere. Mikroelementy v meditsine. 2016; 17(2): 10–4. https://doi.org/10.19112/2413-6174-2016-17-2-10-14 (in Russian)Луганова С.Г., Яхияев М.А., Салихов Ш.К., Гамзаева А.У. Влияние ряда микроэлементов в почвах и природных водах Дагестана на здоровье населения. Микроэлементы в медицине. 2018; 19(3): 41–8. https://doi.org/10.19112/2413-6174-2018-19-3-41-48Luganova S.G., Yakhiyaev M.A., Salikhov Sh.K., Gamzaeva A.U. Effect of several trace elements in soils and water of Dagestan on public health. Mikroelementy v meditsine. 2018; 19(3): 41–8. https://doi.org/10.19112/2413-6174-2018-19-3-41-48 (in Russian)Яхияев М.А., Салихов Ш.К., Абдулкадырова С.О., Асельдерова А.Ш., Сурхаева З.З., Казанбиева П.Д. и др. Содержание магния в окружающей среде и заболеваемость населения артериальной гипертензией. Гигиена и санитария. 2019; 98(5): 494–7. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-5-494-497Yakhiyaev M.A., Salikhov Sh.K., Abdulkadyrova S.O., Asel’derova A.Sh., Surkhaeva Z.Z., Kazanbieva P.D., et al. Contents of magnesium in the environment and population morbidity rate of arterial hypertension. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2019; 98(5): 494–7. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-5-494-497 (in Russian)Яхияев М.А., Салихов Ш.К., Курбанова З.В., Абусуева Б.А., Луганова С.Г. Содержание свинца в окружающей среде и первичная заболеваемость артериальной гипертензией в Кизилюртовском районе республики Дагестан. Экология человека. 2020; (5): 4–10. https://doi.org/10.33396/1728-0869-2020-5-4-10Yakhiyaev M.A., Salikhov Sh.K., Kurbanova Z.V., Abusueva B.A., Luganova S.G. Environmental lead concentrations and incidence of hypertension in the Kizilyurt district, Dagestan. Ekologiya cheloveka. 2020; (5): 4–10. https://doi.org/10.33396/1728-0869-2020-5-4-10 (in Russian)Намазбаева З.И., Сабиров Ж.Б., Даркешева А.М., Бержанова Р.С., Почевалов А.М. Микроэлементный статус населения Приаралья. Медицина труда и экология человека. 2017; (3): 37–42.Namazbaeva Z.I., Sabirov Zh.B., Darkesheva A.M., Berzhanova R.S., Pochevalov A.M. Microelement status of the population living in Aral region. Meditsina truda i ekologiya cheloveka. 2017; (3): 37–42. (in Russian)Андрусишина И.Н. Информативная значимость определения микроэлементов в биологических средах пациентов с эндокринной патологией. ScienceRise. 2015; 7(4): 5–10. https://doi.org/10.10.15587/2313-8416.2015.47536Andrusishina I.N. Informative importance of determination of trace elements in biological mediums in patients with endocrine pathology. ScienceRise. 2015; 4(12): 5–10. https://doi.org/10.10.15587/2313-8416.2015.47536 (in Russian)The Health Indicators of Population of the Dagestan Republic in 2004. Makhachkala: Publishing House of the Ministry of Health of the Dagestan Republic; 2005.The Health Indicators of Population of the Dagestan Republic in 2004. Makhachkala: Publishing House of the Ministry of Health of the Dagestan Republic; 2005.ISO 11464. Soil quality – pretreatment of samples for physico-chemical analysis. Geneva: International Standard Organization; 2006.ISO 11464. Soil quality – pretreatment of samples for physico-chemical analysis. Geneva: International Standard Organization; 2006.Сухова О.В., Болдырев В.В., Акулов А.В. Мониторинг содержания микроэлементов в почвах Волгоградской области. Достижения науки и техники АПК. 2019; (4): 20–1. https://doi.org/10.24411/0235-2451-2019-10405Sukhova O.V., Boldyrev V.V., Akulov A.V. Monitoring of trace elements in the soils of the Volgograd region. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2019; (4): 20–1. https://doi.org/10.24411/0235-2451-2019-10405 (in Russian)Сергеев А.П., Липатникова Т.Я., Волошин Е.И. Тяжёлые металлы в почвах Минусинской лесостепной зоны Красноярского края. Плодородие. 2017; (3): 28–31.Sergeev A.P., Lipatnikova T.Ya., Voloshin E.I. Microelements in soils of Minusinsk forest-steppe in Krasnoyarsk region. Plodorodie. 2017; (3): 28–31. (in Russian)Лукин С.В. Микроэлементы в почвах ЦЧО. Земледелие. 2015; (6): 26–8.Lukin S.V. Trace elements in soils of the Central Black Earth region. Zemledelie. 2015; (5): 26–8.Ахметова Г. В. Содержание микроэлементов в почвообразующих породах и лесных почвах озерно-ледниковых равнин среднетаежной подзоны Карелии. Лесной вестник. 2008; 2: 16–20.Akhmetova G.V. The content of trace elements in the parent rocks and forest soils of the lacustrine-glacial plains of the middle taiga subzone of Karelia. Lesnoy vestnik. 2008; 2: 16–20. (in Russian)Просянникова О. И., Просянников В. И. Концентрация микроэлементов в пахотных почвах Кемеровской области. Агрохимический вестник. 2012; 2: 8–11.Prosyannikova O.I., Prosyannikov V.I. Concentration of trace elements in arable soils of the Kemerovo region. Agrokhimicheskiy vestnik. 2012; 2: 8–11. (in Russian)Жарикова Е.А. Геохимическая характеристика почв восточного побережья Северо-Сахалинской низменности. Почвоведение. 2017; (1): 40–7. https://doi.org/10.7868/S0032180X17010154Zharikova E.A. Geochemical characterization of soils of the eastern coast of the northern Sakhalin lowland. Eurasian Soil Sci. 2017; 50(1): 34–41. https://doi.org/10.1134/S106422931701015XБесланеев С.М., Сохроков А.Х., Жамбикова А.А., Татарканова З.Л. Влияние количества органического вещества почвы на содержание микроэлементов в почвах Кабардино-Балкарии. Агрохимический вестник. 2012; (4): 34–5.Beslaneev S.M., Sokhrokov A.H., Zhambikova A.A., Tatarkanova Z.L. Influence of soil organic matter quantity on microelements concentration in soils of Kabardino-Balcaria Republic. Agrochem. Herald. 2015; (4): 34–5. (in Russian)Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. М.; 1957.Vinogradov A.P. Geochemistry of Rare and Dispersed Chemical Elements in Soils [Geokhimiya redkikh i rasseyannykh khimicheskikh elementov v pochvakh]. Moscow; 1957. (in Russian)Александрова Э.А., Гайдукова Н.Г., Кошеленко Н.А., Ткаченко З.Н. Тяжёлые металлы в почвах и растениях и их аналитический контроль. Краснодар; 2001: 6–11.Alexandrova E.A., Gaidukova N.G., Koshelenko N.A., Tkachenko Z.N. Heavy Metals in Soils and Plants and Their Analytical Control [Tyazhelye metally v pochvakh i rasteniyakh i ikh analiticheskiy kontrol’]. Krasnodar; 2001. (in Russian)WHO. Trace Elements in Human Nutrition and Health. Geneva; 1996.WHO. Trace Elements in Human Nutrition and Health. Geneva; 1996.

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