medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2020-99-8-773-779medlit-41Research ArticleГИГИЕНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫENVIRONMENTAL HYGIENEХромато-масс-спектрометрическая идентификация несимметричного диметилгидразина и его производных в объектах окружающей среды и биологических средах населения, проживающего вблизи районов падения отделяющихся частей ракет-носителейChromato-mass spectrometric identification of asymmetric dimethylhydrazine and its derivatives in environmental objects and biological media in the population residing near the fall areas of separated rocket vehicles partshttps://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/0000-0002-2344-3037НурисламоваТатьяна 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., DSci., DSci., Deputy Head of the Department of Chemical and Analytical Research of the Federal Scientific Center for Medical and Preventive Technologies for Risk Management of a Healthy Population Russia, Perm, 614045, Russian Federation.

e-mail: nurtat@fcrisk.ru

nurtat@fcrisk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9730-9092ПоповаН. А.PopovaNina A.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 Risk Management Technologies’ of the Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing202014092020998773779Copyright © Алексеев В.Б., Уланова Т.С., Нурисламова Т.В., Попова Н.А., Мальцева О.А., 20202020Алексеев В.Б., Уланова Т.С., Нурисламова Т.В., Попова Н.А., Мальцева О.А.Alekseev V.B., Ulanova T.S., Nurislamova T.V., Popova N.A., 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/41Введение

Введение. Вопрос наличия/отсутствия последствий техногенного воздействия ракетно-космической деятельности на протяжении длительного времени присутствует в повестке профессионального и общественно-политического сообществ, особенно в регионах, отдельные территории которых выделены в качестве районов падения отделяющихся частей ракет-носителей, в том числе в Республике Алтай.

Цель работы - идентификация химического состава снеговых проб, питьевой воды и крови населения в районах падения отделяющихся частей ракет-носителей Республики Алтай.

Материал и методы

Материал и методы. Выполнена идентификация химического состава и количественное определение содержания N-нитрозоаминов образцов крови (n = 50) населения, постоянно проживающего вблизи районов падения отделяющихся частей ракет-носителей на территории Республики Алтай, снеговых проб (n = 7), питьевой воды (n = 9). Пробы исследованы гибридным методом - на газовом хроматографе Agilent с квадрупольным масс-спектрометрическим детектором. Для расшифровки результатов масс-спектрометрического анализа использованы библиотеки масс-спектральных данных NIST 08.L, WILEY275.L, PMW_TOX2.L., библиотеки Американского агентства защиты окружающей среды, наркотических, лекарственных, токсичных загрязняющих веществ. Количественное определение N-нитрозоаминов в образцах крови выполнено методом хромато-масс-спектрометрии.

Результаты

Результаты. В процессе библиотечного поиска в 94% исследуемых образцов крови населения зарегистрированы вещества, которые могут быть идентифицированы как несимметричный диметилгидразин и в 6% образцов - продукт его распада N-нитрозодиметиламин. Вместе с тем вероятность отнесения данных примесей к искомым веществам составляла 4-26%. В образцах крови жителей, у которых идентифицированы несимметричный диметилгидразин и N-НДМА методом количественного хромато-масс-спектрометрического анализа обнаружены N-нитрозодиметиламин и N-нитрозодиэтиламин в диапазоне концентраций 0,00095-0,346 мг/дм3. В 100% исследованных образцов питьевой воды идентифицированы остаточные количества несимметричного диметилгидразина с низкой вероятностью совпадения с библиотечным масс-спектром 12-33%.

Заключение

Заключение. Выполненные хромато-масс-спектрометрические исследования снеговых проб, образцов воды и крови населения, проживающего вблизи района падения отделяющихся частей ракет-носителей в Республике Алтай, позволили установить признаки присутствия остаточных количеств диметилгидразина и N-нитрозодиметиламина.

Introduction

Introduction. The issue of presence/absence of the consequences of technogenic space and rocket activity over the long period is on the agenda of the professional, social, and political communities, especially in regions were the certain territories have been appointed as the fall areas for the separated rocket vehicles parts, including the Republic of Altai.

Aim of study

Aim of study. Identification of the chemical composition of snow samples, drinking water, and blood in the population residing in the fall areas of the separated rocket vehicle parts in the Republic of Altai.

Material and methods

Material and methods. Identification of the chemical composition has been performed along with the quantitative determination of the content of N-nitrosamines in blood samples (n=50) in n the population who constantly live near to the fall areas of the separated rocket vehicles, as well snow samples (n=7), and drinking water (n=9). The samples were examined by a hybrid method using an Agilent gas chromatograph with a quadrupole mass spectrometric detector. In order to decrypt the results of the mass spectrometric analysis, we used the NIST Mass Spectrometry Data Library 08.L, WILEY275.L, PMW_TOX2.L., libraries of the United States Environmental Protection Agency, narcotic, herbal, toxic and contaminated substances. The quantitative determination of N-nitrosamines in the blood samples was performed by the method of chromatography-mass spectrometry.

Results

Results. During the library search, 94% of the studied blood samples in the population registered substances that can be identified as unsymmetric dimethylhydrazine and 6% of the samples contain its decomposition product N-nitrosodimethylamine. However, the probability of categorizing these impurities to the desired substances was of 4-26%. In the blood samples of residents in whom there were identified asymmetric dimethylhydrazine and N-NDMA by quantitative chromatography-mass spectrometric analysis, the tag (Alt+2) N-nitrosodimethylamine and N-nitrosodiethylamine was found in the concentration range of 0.00095-0.346 mg/dm3. In 100% of the studied drinking water samples, residual amounts of asymmetric dimethylhydrazine were identified with a low probability of matching the library mass spectrum of 12-33%.

Conclusion

Conclusion. The conducted chromatography-mass spectrometry studies of snow samples, samples of the water, and blood of the population living near to the fall area of the separated rocket vehicle parts in the Republic of Altai allowed establishing the signs of residual quantities of dimethylhydrazine and N-nitrozodimethylamine.

несимметричный диметилгидразинN-нитрозодиметиламинбиосредахромато-масс-спектрометрическая идентификациябиблиотека масс-спектровРеспублика АлтайUnsymmetric dimethylhydrazineN-nitrosodimethylaminebiological mediachromato-mass spectrometric identificationMass Spectrum Librarythe Republic of AltaiReferencesБратков А.А., Серегин Е.П., Горенков А.Ф. Химмотология ракетных и реактивных топлив. М.: Химия; 1987.Bratkov A.A., Seregin E.P., Gorenkov A.F. Chemmotology of Rocket and Jet Fuels [Khimmotologiya raketnykh i reaktivnykh topliv]. Moscow: Khimiya; 1987. (in Russian)Кричевский С.В. Экологическая безопасность и экологическая политика аэрокосмической деятельности (актуальные вопросы новейшей истории). В кн.: Тезисы докладов ИИЕТ РАН: годичная научная конференция. М.: Диполь-Т, 2003: 433-5.Krichevskiy S.V. Ecological safety and ecological policy of aerospace activity (relevant questions of the recent history). In: Abstracts of Papers. Institute of history of Natural Science and Technology of the Russian Academy of Sciences: Annual Scientific Conference [Tezisy dokladov IIET RAN: godichnaya nauchnaya konferentsiya]. Moscow: Dipol’-T, 2003: 433-5. (in Russian)Кричевский С.В. Экологическая политика и экологическая безопасность ракетно-космической деятельности (методологичес-кие и практические аспекты). Конверсия в машиностроении. 2006; (2): 32-6.Krichevskiy S.V. Ecological policy and ecological safety of rocket-space activity (methodological and practical aspects). Konversiya v mashinostroenii. 2006; (2): 32-6. (in Russian)Касимов Н.С., Ворожейкин А.П., Королева Т.В., Кречетов П.П., Проскуряков Ю.В. Ракетно-космическая деятельность как источник воздействия на окружающую среду. География, общество, окружающая среда. 2004; 4: 467-74.Kasimov N.S., Vorozheykin A.P., Koroleva T.V., Krechetov P.P., Proskuryakov Yu.V. Rocket-Space Activities as the Source of Environmental Impact. Geografiya, obshchestvo, okruzhayushchaya sreda. 2004; 4: 467-74. (in Russian)Адушкин В.В., Козлов С.И., Петрова А.В., ред. Экологические проблемы и риски воздействия ракетно-космической техники на окружающую природную среду: Справочное пособие. М.: Анкил; 2000.Adushkin V.V., Kozlov S.I., Petrova A.V., eds. Ecological Problems and Risk of the Impact of Rocket-Space Technics on the Environment: Handbook [Ekologicheskie problemy i riski vozdeystviya raketno-kosmicheskoy tekhniki na okruzhayushchuyu prirodnuyu sredu: Spravochnoe posobie]. Moscow: Ankil; 2000. (in Russian)Schmidt E.W. Hydrazine and its Derivatives. New York: John Wiley & Sons; 2001.Schmidt E.W. Hydrazine and its Derivatives. New York: John Wiley & Sons; 2001.Kenessov В., Alimzhanova M., Sailaukhanuly Ye., Baimatova N., Abilev M., Batyrbekova S., et al. Transformation products of 1,1-dimethylhydrazine and their distribution in soils of fall places of rocket carriers in Central Kazakhstan. Sci. Total. Environ. 2012; 427-428: 78-85. https://10.1016/j.scitotenv.2012.04.017Kenessov В., Alimzhanova M., Sailaukhanuly Ye., Baimatova N., Abilev M., Batyrbekova S., et al. Transformation products of 1,1-dimethylhydrazine and their distribution in soils of fall places of rocket carriers in Central Kazakhstan. Sci. Total. Environ. 2012; 427-428: 78-85. https://10.1016/j.scitotenv.2012.04.017Бастраков С.И., Николаев А.П. Оценка риска качества питьевой воды для здоровья населения. Санитарный врач. 2013; (3): 9-10.Bastrakov S.I., Nikolaev A.P. Risk assessment of the quality of drinking water for the health of the population. Sanitarnyy vrach. 2013; (3): 9-10. (in Russian)Кречетов П.П., Королева Т.В., Кондратьев А.Д. Несимметричный диметилгидразин как фактор воздействия на окружающую природную среду при осуществлении ракетно-космической деятельности. М.: Пеликан; 2008.Krechetov P.P., Koroleva T.V., Kondrat’ev A.D. Asymmetric Dimethylhydrazine as a Factor of Impact on the Environment in the Implementation of Rocket and Space Activities [Nesimmetrichnyy dimetilgidrazin kak faktor vozdeystviya na okruzhayushchuyu prirodnuyu sredu pri osushchestvlenii raketno-kosmicheskoy deyatel’nosti]. Moscow: Pelikan; 2008. (in Russian)Клюев Н.А., Бродский Е.С. Современные методы масс-спектрометрического анализа органических соединений. Российский химический журнал (Журнал Российского химического общества им. Д.И. Менделеева). 2002; 46(4): 57-63.Klyuev N.A., Brodskiy E.S. Modern methods of mass spectrometric analysis of organic compounds. Rossiyskiy khimicheskiy zhurnal (Zhurnal Rossiyskogo khimicheskogo obshchestva im. D.I. Mendeleeva). 2002; 46(4): 57-63. (in Russian)Мешков Н.А. Методические основы оценки влияния последствий ракетно-космической деятельности на здоровье населения, проживающего вблизи районов падения отделяющихся частей ракет-носителей. Экология. 2009; 10(4): 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. Ekologiya. 2009; 10(4): 57-80. (in Russian)Онищенко Г.Г. Влияние состояния окружающей среды на здоровье населения. Нерешённые проблемы и задачи. Гигиена и санитария. 2003; 82(1): 3-10.Onishchenko G.G. Influence of the environment state on the health of the population. unsolved problems and tasks. Gigiena i sanitariya. 2003; 82(1): 3-10. (in Russian)Рахманин Ю.А., Малышева А.Г. Концепция развития государственной системы химико-аналитического мониторинга окружающей среды. Гигиена и санитария. 2013; 92(6): 4-9.Rakhmanin Yu.A., Malysheva A.G. The concept of the development of the state of chemical-analytical environmental monitoring. Gigiena i sanitariya. 2013; 92(6): 4-9. (in Russian)Белов А.А. К вопросу о токсичности и опасности гидразина и его производных. Современные проблемы токсикологии. 2000; (1): 25-33.Belov A.A. On the question of the toxicity and hazards of hydrazine and its derivatives. Sovremennye problemy toksikologii. 2000; (1): 25-33. (in Russian)Малышева А.Г., Рахманин Ю.А. Физико-химические исследования и методы контроля веществ в гигиене окружающей среды. СПб.: Профессионал; 2012.Malysheva A.G, Rakhmanin Yu.A. Physical and Chemical Research and Methods of Substance Control in Environmental Hygiene [Fiziko-khimicheskie issledovaniya i metody kontrolya veshchestv v gigiene okruzhayushchey sredy]. St. Petersburg: Professional; 2012. (in Russian)Онищенко Г.Г. О мерах по снижению негативного влияния техногенного загрязнения окружающей среды. В кн.: Материалы 3-го совещания Общенационального Экологического Форума. Волгоград – Пермь; 2001.Onishchenko G.G. On measures to reduce the negative impact of man-made environmental pollution. In: Materials of the 3rd Meeting of the National Environmental Forum [Materialy 3-go soveshchaniya Obshchenatsional’nogo Ekologicheskogo Foruma]. Volgograd – Perm’; 2001. (in Russian)Уланова Т.С. Научно-методические основы химико-аналитического обеспечения гигиенических и медико-биологических исследований в экологии человека: Автореф. дисс. … д-ра биол. наук. М.; 2006.Ulanova T.S. Scientific and methodological bases of chemical and analytical support of hygienic and medico-biological research in human ecology: Diss. Мoscow; 2006. (in Russian)Онищенко Г.Г., Рахманин Ю.А., Зайцева Н.В., Землянова М.А., Акатова А.А. Научно-методические аспекты обеспечения гигиенической безопасности населения в условиях воздействия химических факторов. М.: Медицинская книга; 2004: 109-19.Onishchenko G.G., Rakhmanin Yu.A., Zaytseva N.V., Zemlyanova M.A., Akatova A.A. Scientific and Methodological Aspects of Ensuring Hygienic Safety of the Population under the Influence of Chemical Factors [Nauchno-metodicheskie aspekty obespecheniya gigienicheskoy bezopasnosti naseleniya v usloviyakh vozdeystviya khimicheskikh faktorov]. Moscow: Meditsinskaya kniga; 2004: 109-19. (in Russian)Fortin D.T., Chen R. Developing a trace level GC-MS method for detecting methylhydrazine in an experimental drug substance. J. Chromatogr. Sci. 2010; 48(4): 299-302. https://10.1093/chromsci/48.4.299Fortin D.T., Chen R. Developing a trace level GC-MS method for detecting methylhydrazine in an experimental drug substance. J. Chromatogr. Sci. 2010; 48(4): 299-302. https://10.1093/chromsci/48.4.299Буряк A.K., Татаурова О.Г., Ульянов А.В. Исследование продуктов трансформации несимметричного диметилгидразина на модельных сорбентах методом газохроматографии/масс-спектрометрии. Масс-спектрометрия. 2004; 1(2): 147-52.Buryak A.K., Tataurova O.G., Ul’yanov A.V. Investigation of the transformation products of unsymmetrical dimethylhydrazine in model sorbents by gas chromatography/mass spectrometry. Mass-spektrometriya. 2004; 1(2): 147-52. (in Russian)IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks for Humans. Volume 52. Lyon: 1991.IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks for Humans. Volume 52. Lyon: 1991.WHO. Biomarkers and Human Biomonitoring. Children’s Health and the Environment WHO Training Package for the Health Sector; 2011.WHO. Biomarkers and Human Biomonitoring. Children’s Health and the Environment WHO Training Package for the Health Sector; 2011.Будников Г.К. Определение следовых количеств веществ как проблема современной аналитической химии. Соросовский образовательный журнал. 2000; 6(3): 45-51.Budnikov G.K. Trace analysis as the problem of modern analytic chemistry. Sorosovskiy obrazovatel’nyy zhurnal. 2000; 6(3): 45-51. (in Russian)Крылов А.И. Разработка и совершенствование методов идентификации и определения органических аналитов в пробах неизвестного состава: Автореф. дисс. … д-ра хим. наук. СПб.; 2012.Krylov A.I. Development and improvement of methods for identification and determination of organic analytes in samples of unknown composition: Diss. St. Petersburg; 2012. (in Russian)МУК 4.1. 3479-17. Измерение массовых концентраций N-нитрозоаминов (N-нитрозодиметиламин, N-нитрозодиэтиламин) в крови методом капиллярной газовой хроматографии. М.; 2017.Methodical Instruction 4.1. 3479-17. Measurement of mass concentrations of n-nitrosoamines (n-nitrosodimethylamine, n-nitrosodiethylamine) in blood by capillary gas chromatography method. Moscow; 2017. (in Russian)МУК 4.1.1871-04. Газохроматографическое определение N-нитрозодиметиламина (НДМА) в питьевой воде и воде водоёмов. М.; 2004.Methodical Instruction 4.1.1871-04. Gas chromatographic determination of n-nitrosodimethylamine (NDMA) in drinking water and water bodies. Moscow; 2004. (in Russian)ГН. 2.1.5.1315-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водоёмных объектов хозяйственно-питьевого культурно-бытового водопользования. М.; 2003.Hygienic Standards 2.1.5.1315-03. Maximum permissible concentrations (MPC) of chemical substances in the water of water bodies of economic and drinking cultural and household water use. Moscow; 2003. (in Russian)Fan J., Kong J., Feng S., Wang J., Peng P. Kinetic fluorimetric determination of trace hydrazine in environmental waters. Intern. J. Environ. Anal. Chem. 2006; 86(13): 995-1005.Fan J., Kong J., Feng S., Wang J., Peng P. Kinetic fluorimetric determination of trace hydrazine in environmental waters. Intern. J. Environ. Anal. Chem. 2006; 86(13): 995-1005.Сотников Е.Е., Московкин А.С. Газохроматографическое определение несимметричного диметилгидразина в воде. Журнал аналитической химии. 2006; 61(2): 139-42.Sotnikov E.E., Moskovkin A.S. Gas chromatographic determination of asymmetric dimethylhydrazine in water. Zhurnal analiticheskoy khimii. 2006; 61(2): 139-42. (in Russian)Алимжанова М.Б., Досжан Г.Н., Кенесов Б.Н., Батырбекова С.Е., Наурызбаев М.К. Изучение процессов трансформации 1,1-диметилгидразина в воде в присутствии катионов железа (III), меди (II) и марганца (II). Вестник КазНУ им. аль-Фараби. Серия химическая. 2009; 54(2): 139-43.Alimzhanova M.B., Doszhan G.N., Kenesov B.N., Batyrbekova S.E., Nauryzbaev M.K. Study of 1,1-dimethylhydrazine transformation processes in water in the presence of iron (iii), copper (ii) and manganese (ii) cations. Vestnik KazNU im. al’-Farabi. Seriya khimicheskaya. 2009; 54(2): 139-43. (in Russian)

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