medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2025-104-4-492-496niqvwdmedlit-4830Research ArticleПРОФИЛАКТИЧЕСКАЯ ТОКСИКОЛОГИЯ И ГИГИЕНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕPREVENTIVE TOXICOLOGY AND HYGIENIC STANDARTIZATIONСодержание полиаренов в воздухе рабочей зоны производства алюминияContent of polyarenes in the air of the working area at aluminum productionhttps://orcid.org/0000-0001-8740-3133ШаяхметовСалим ФайзыевичShayakhmetovSalim F.

Доктор мед. наук, профессор, вед. науч. сотр. лаб. аналитической экотоксикологии и биомониторинга ФГБНУ ВСИМЭИ, 665827, Ангарск, Россия

e-mail: salimf53@mail.ru

DSc (Medicine), professor, leading researcher of the laboratory of analytical ecotoxicology and biomonitoring, East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research, Angarsk, 665827, Russian Federation

e-mail: salimf53@mail.ru

salimf53@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2536-1550РукавишниковВиктор СтепановичRukavishnikovViktor S.

Член-корр. РАН, доктор мед. наук, профессор, научный руководитель ФГБНУ ВСИМЭИ, 665827, Ангарск, Россия

e-mail: rvs_2010@mail.ru

DSc (Medicine), professor, corresponding member of the Russian Academy of Sciences scientific supervisor of the East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research, Angarsk, 665827, Russian Federation

e-mail: rvs_2010@mail.ru

rvs_2010@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3856-420XМаринайтеИрина ИозовнаMarinaiteIrina I.

Канд. хим. наук, ст. науч. сотр. лаб. гидрохимии и химии атмосферы ЛИН СО РАН, 664033, Иркутск, Россия

e-mail: marin@lin.irk.ru

PhD (Chemistry), senior researcher of the Laboratory of hydrochemistry and atmospheric chemistry, Limnological Institute, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, Irkutsk, 664033, Russian Federation

e-mail: marin@lin.irk.ru

marin@lin.irk.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7848-6432МериновАлексей ВладимировичMerinovAlexey V.

Канд. биол. наук, науч. сотр. лаб. аналитической экотоксикологии и биомониторинга ФГБНУ ВСИМЭИ, 665827, Ангарск, Россия

e-mail: alek-merinov@mail.ru

PhD (Biology), researcher of the Analytical ecotoxicology and biomonitoring laboratory, East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research, Angarsk, 665827, Russian Federation

e-mail: alek-merinov@mail.ru

ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследованийРоссияEast-Siberian Institute of Medical and Ecological ResearchRussian FederationФГБУН «Лимнологический институт Сибирского отделения Российской академии наук»РоссияLimnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation2025300420251044492496Copyright © Шаяхметов С.Ф., Рукавишников В.С., Маринайте И.И., Меринов А.В., 20252025Шаяхметов С.Ф., Рукавишников В.С., Маринайте И.И., Меринов А.В.Shayakhmetov S.F., Rukavishnikov V.S., Marinaite I.I., Merinov A.V.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/4830Введение

Введение. Загрязнение воздушной среды алюминиевого производства высокотоксичными полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ) обусловливает необходимость идентификации и оценки опасности содержания всех приоритетных ПАУ.

Материалы и методы

Материалы и методы. Проанализировано содержание индивидуальных ПАУ в воздухе электролизных цехов с разной технологией получения алюминия с помощью газового хроматографа с масс-селективным детектором. Рассчитаны гигиенические показатели, суммарная токсичность и степень опасности ПАУ.

Результаты

Результаты. В воздухе рабочих мест электролизных цехов обнаружены 13 приоритетных ПАУ с разной канцерогенной активностью. Наиболее высокие концентрации индивидуальных и суммы всех ПАУ наблюдались в рабочей зоне анодчиков в цехе с традиционной технологией и у крановщиков в цехе с новой технологией получения алюминия. В составе ПАУ преобладали опасные высокомолекулярные пяти-, шестикольцевые структуры соединений ПАУ. Содержание бенз(а)пирена (Б(а)П) в воздухе превышало ПДК в 1,1–5,8 раза. Суммарная токсичность обнаруженных ПАУ, выраженная через эквивалентное количество Б(а)П, была выше ПДК Б(а)П и 1,7–7,3 раза. Вклад воздействия других ПАУ в суммарную токсичность, выраженную через Б(а)П-эквиваленты, составил 17,6–80,3%.

Ограничения исследования

Ограничения исследования. Исследования содержания ПАУ проводили в рабочей зоне трудящихся основных профессий, где был возможен отбор проб воздуха по требованиям безопасности.

Заключение

Заключение. Для эффективного мониторинга и риск-ориентированного контроля опасности загрязнения ПАУ воздуха рабочей зоны алюминиевого производства рекомендовано определение содержания полного спектра ПАУ с высокими концентрациями и коэффициентами эквивалентной токсичности.

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

Участие авторов

Участие авторов: Шаяхметов С.Ф. – концепция и дизайн исследования, написание текста; Рукавишников В.С. – концепция исследования, редактирование; Маринайте И.И. – анализ проб, раздел методы исследования, обсуждение результатов; Меринов А.В. – сбор и обработка данных, таблица, иллюстрация, составление списка литературы. 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 средств, выделяемых на выполнение государственного задания ФГБНУ ВСИМЭИ и ФГБУН ЛИН СО РАН.

Поступила

Поступила: 27.12.2024 / Поступила после доработки: 21.02.2025 / Принята к печати: 26.03.2025 / Опубликована: 30.04.2025

Introduction

Introduction. Pollution of the air environment of aluminum production with highly toxic polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) necessitates the identification and assessment of the hazard of the entire spectrum of priority PAHs.

Materials and methods

Materials and methods. The content of specific PAHs in the air of electrolysis workshops with different aluminum production technologies was analyzed using a gas chromatograph with a mass-selective detector. Hygienic indices, total toxicity, and hazard PAHs level were calculated.

Results

Results. The content of 13 priority PAHs with different carcinogenic activity was detected in the air of workplaces in electrolysis workshops. The highest concentrations of specific and total PAHs were observed in the working area of anode operators in the workshop with traditional technology and among crane operators in the workshop with new aluminum production technology. The PAHs composition was dominated by hazardous high-molecular 5–6 ring structures of PAH compounds. The benzo(a)pyrene (B(a)P) content in the air exceeded the MAC by 1.1–5.8 times. The total toxicity of the detected PAHs, expressed through the equivalent amount of B(a)P, was higher than the MAC of B(a)P by 1.7–7.3 times. The contribution of other PAHs to the total toxicity, expressed through B(a)P equivalents, was 17.6–80.3%.

Limitations

Limitations. The studies of PAH content were conducted in the working area of the main occupations, in which air sampling was possible according to safety requirements.

Conclusion

Conclusion. For effective monitoring and risk-oriented control of the danger of PAH pollution of the air at the working area of aluminum production, it is recommended to detect the content of the full spectrum of PAHs with high concentrations and equivalent toxicity coefficients.

Compliance with ethical standards. The study requires no the submission of a biomedical ethics committee opinion or other documents.

Contribution

Contribution: Shayakhmetov S.F. – concept and design of the study, writing text; Rukavishnikov V.S. – concept of the study, editing; Marinaite I.I. – sample analysis, research methods section, discussion of the results; Merinov A.V. – data processing, information search, tables, figures, bibliography. 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 the absence of obvious and potential conflicts of interest in connection with the publication of this article.

Acknowledgment

Acknowledgment. The work was performed within the framework of funds allocated for the implementation of the state task for East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research and Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences.

Received

Received: December 12, 2024 / Revised: February 21, 2025 / Accepted: March 26, 2025 / Published: April 30, 2025

производство алюминияполициклические ароматические углеводородызагрязнениевоздух рабочей зоныaluminum productionpolycyclic aromatic hydrocarbonspollutionworkplace airReferencesСуздорф А.Р., Морозов С.В., Кузубова Л.И., Аншиц Н.Н., Аншиц А.Г. Полициклические ароматические углеводороды в окружающей среде: источники, профили и маршруты превращения. Химия в интересах устойчивого развития. 1994; 2(2–3): 511–40. https://elibrary.ru/rlinmnSuzdorf A.R., Morozov S.V., Kuzubova L.I., Anshits N.N., Anshits A.G. Polycyclic aromatic hydrocarbons in the environment: sources, profiles and transformation routes. Khimiya v interesakh ustoichivogo razvitiya. 1994; 2(2–3): 511–40. https://elibrary.ru/rlinmn (in Russian)Abdel-Shafy H.I., Mansour M.S.M. A review on polycyclic aromatic hydrocarbons: Source, environmental impact, effect on human health and remediation. Egypt. J. Pet. 2016; 25(1): 107–23. https://doi.org/10.1016/j.ejpe.2015.03.011Abdel-Shafy H.I., Mansour M.S.M. A review on polycyclic aromatic hydrocarbons: Source, environmental impact, effect on human health and remediation. Egypt. J. Pet. 2016; 25(1): 107–23. https://doi.org/10.1016/j.ejpe.2015.03.011Плотникова О.А., Мельников Г.В., Тихомирова Е.И. Полициклические ароматические углеводороды: характеристики, источники, нормирование, спектроскопические методы определения (обзор). Теоретическая и прикладная экология. 2021; (4): 12–9. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2021-4-012-019 https://elibrary.ru/gyuujmPlotnikova O.A., Melnikov G.V., Tikhomirova E.I. Polycyclic aromatic hydrocarbons: characteristics, sources, standardization, spectroscopic determination methods (review). Teoreticheskaya i prikladnaya ekologiya. 2021; (4): 12–9. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2021-4-012-019 https://elibrary.ru/gyuujm (in Russian)Dat N.D., Chang M.B. Review on characteristics of PAHs in atmosphere, anthropogenic sources and control technologies. Sci. Total. Environ. 2017; 609: 682–93. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.07.204Dat N.D., Chang M.B. Review on characteristics of PAHs in atmosphere, anthropogenic sources and control technologies. Sci. Total. Environ. 2017; 609: 682–93. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.07.204Смола В.И. ПАУ в окружающей среде: проблемы и решения. Часть 1. М.: Полиграф сервис; 2013.Smola V.I. PAHs in the Environment: Problems and solutions. Part 1 [PAU v okruzhayushchei srede: problemy i resheniya. Chast’ 1]. Moscow: Poligraf servis; 2013. (in Russian)Ifegwu O.C., Anyakora C. Polycyclic aromatic hydrocarbons: part I. Exposure. Adv. Clin. Chem. 2015; 72: 277–304. https://doi.org/10.1016/bs.acc.2015.08.001Ifegwu O.C., Anyakora C. Polycyclic aromatic hydrocarbons: part I. Exposure. Adv. Clin. Chem. 2015; 72: 277–304. https://doi.org/10.1016/bs.acc.2015.08.001Yang L., Zhang H., Zhang X., Xing W., Wang Y., Bai P., et al. Exposure to atmospheric particulate matter-bound polycyclic aromatic hydrocarbons and their health effects: a review. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2021; 18(4): 2177. https://doi.org/10.3390/ijerph18042177Yang L., Zhang H., Zhang X., Xing W., Wang Y., Bai P., et al. Exposure to atmospheric particulate matter-bound polycyclic aromatic hydrocarbons and their health effects: a review. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2021; 18(4): 2177. https://doi.org/10.3390/ijerph18042177Some non-heterocyclic polycyclic aromatic hydrocarbons and some related exposures: IARC monographs on the evaluation of carcinogenic risks to humans. Lyon: International Agency for Research on Cancer; 2010.Some non-heterocyclic polycyclic aromatic hydrocarbons and some related exposures: IARC monographs on the evaluation of carcinogenic risks to humans. Lyon: International Agency for Research on Cancer; 2010.Зыкова Г.В., Семёнов С.Ю., Смирнов В.Н. Определение метаболитов ПАУ в моче человека методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Вестник РУДН. Серия Экология и безопасность жизнедеятельности. 2014; (2): 128–31. https://elibrary.ru/sdfgjnZykova G.V., Semenov S.Y., Smirnov V.N. Determination of the PAH metabolites in human urine by high-performance liquid chromatography. Vestnik RUDN. Seriya Ekologiya i bezopasnost’ zhiznedeyatel’nosti. 2014; (2): 128–31. https://elibrary.ru/sdfgjn (in Russian)Brzeźnicki S., Przybylski H. Determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in the working environment during aluminum production. Med. Pr. 1996; 47(1): 1–8.Brzeźnicki S., Przybylski H. Determination of polycyclic aromatic hydrocarbons in the working environment during aluminum production. Med. Pr. 1996; 47(1): 1–8.Таранина О.А., Буркат В.С., Волкодаева М.В. Анализ содержания полиароматических углеводородов в газовой и твердой фазах в промышленных выбросах производства алюминия. Металлург. 2019; (11): 77–83. https://elibrary.ru/tlfyjgTaranina O.A., Burkat V.S., Volkodaeva M.V. Analysis of content of polyaromatic hydrocarbons in gas and solid phases in industrial emissions of aluminum production. Metallurg. 2019; (11): 77–83. https://elibrary.ru/tlfyjg (in Russian)Белых Л.И., Горшков А.Г., Рябчикова И.А., Серышев В.А., Маринайте И.И. Распределение и биологическая активность полициклических ароматических углеводородов в системе источник – снежный покров – почва – растение. Сибирский экологический журнал. 2004; 11(6): 793–802. https://elibrary.ru/owhdipBelykh L.I., Gorshkov A.G., Ryabchikova I.A., Seryshev V.A., Marinaite I.I. Distribution and biological activity of polycyclic aromatic hydrocarbons in the system: source – snow cover – soil – plant. Sibirskii ekologicheskii zhurnal. 2004; 11(6): 793–802. https://elibrary.ru/owhdip (in Russian)Маринайте И.И., Горшков А.Г., Тараненко Е.Н., Чипанина Е.В., Ходжер Т.В. Распределение полициклических ароматических углеводородов в природных объектах на территории рассеивания выбросов Иркутского алюминиевого завода (г. Шелехов, Иркутская обл.). Химия в интересах устойчивого развития. 2013; 21(2): 143–54. https://elibrary.ru/szuoblMarinayte I.I., Gorshkov A.G., Taranenko E.N., Chipanina E.V., Khodzher T.V. Distribution of polycyclic aromatic hydrocarbons in natural objects at the plume dispersal territory of the Irkutsk Aluminium plant (Shelekhov city, Irkutsk region). Khimiya v interesakh ustoichivogo razvitiya. 2013; 21(2): 143–54. https://elibrary.ru/szuobl (in Russian)Журба О.М., Алексеенко А.Н., Шаяхметов С.Ф., Меринов А.В. Исследование полициклических ароматических и нефтяных углеводородов в снеговом покрове на урбанизированной территории. Гигиена и санитария. 2019; 98(10): 1037–42. https://elibrary.ru/opldzxZhurba O.M., Alekseyenko A.N., Shayakhmetov S.F., Merinov A.V. Study of polycyclic aromatic and petroleum hydrocarbons in a snow cover in a urbanized territory. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2019; 98(10): 1037–42. https://elibrary.ru/opldzx (in Russian)Marinaite I., Penner I., Molozhnikova E., Shikhovtsev M., Khodzher T. Polycyclic aromatic hydrocarbons in the atmosphere of the southern Baikal region (Russia): sources and relationship with meteorological conditions. Atmosphere. 2022; 13(3): 420. https://doi.org/10.3390/atmos13030420Marinaite I., Penner I., Molozhnikova E., Shikhovtsev M., Khodzher T. Polycyclic aromatic hydrocarbons in the atmosphere of the southern Baikal region (Russia): sources and relationship with meteorological conditions. Atmosphere. 2022; 13(3): 420. https://doi.org/10.3390/atmos13030420Hayakawa K., Tang N., Xing W., Oanh P.K., Hara A., Nakamura H. Concentrations and sources of atmospheric pm, polycyclic aromatic hydrocarbons and nitropolycyclic aromatic hydrocarbons in Kanazawa, Japan. Atmosphere. 2021, 12(2): 256. https://doi.org/10.3390/atmos12020256Hayakawa K., Tang N., Xing W., Oanh P.K., Hara A., Nakamura H. Concentrations and sources of atmospheric pm, polycyclic aromatic hydrocarbons and nitropolycyclic aromatic hydrocarbons in Kanazawa, Japan. Atmosphere. 2021, 12(2): 256. https://doi.org/10.3390/atmos12020256Маринайте И.И., Ходжер Т.В., Оболкин В.А., Потемкин В.Л. Полициклические ароматические углеводороды и частицы PM10, PM2,5, PM1,0 в атмосфере южного Прибайкалья. Метеорология и гидрология. 2023; (4): 22–32. https://doi.org/10.52002/0130-2906-2023-4-22-32 https://elibrary.ru/qkszzlMarinaite I.I., Khodzher T.V., Obolkin V.A., Potyomkin V.L. Polycyclic aromatic hydrocarbons and PM10, PM2.5, PM1.0 particles in the atmosphere over the southern Baikal region. Meteorologiya i gidrologiya. 2023; (4): 22–32. https://doi.org/10.52002/0130-2906-2023-4-22-32 https://elibrary.ru/qkszzl (in Russian)Malcolm H.M., Dobson S. The calculation of an environmental assessment level (EAL) for atmospheric PAHs using relative potencies. London, UK: Department of the Environment; 1994.Malcolm H.M., Dobson S. The calculation of an environmental assessment level (EAL) for atmospheric PAHs using relative potencies. London, UK: Department of the Environment; 1994.Минцис М.Я., Галевский Г.В. Эмиссия ПАУ из самообжигающихся анодов при производстве алюминия. В кн.: Металлургия: технологии, инновации, качество. Труды XX Международной научно-практической конференции: в 2 частях. Новокузнецк; 2017: 375–7. https://elibrary.ru/zuwcobMintsis M.Ya., Galevsky G.V. Issue of PAU from self-burning anodes by aluminium production. In: Metallurgy: Technologies, Innovations, Quality. Proceedings of the XX International Scientific and Practical Conference: In 2 Parts [Metallurgiya: tekhnologii, innovatsii, kachestvo. Trudy XX Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii: v 2 chastyakh]. Novokuznetsk; 2017: 375–7. https://elibrary.ru/zuwcob (in Russian)Baird W.M., Hooven L.A., Mahadevan B. Carcinogenic polycyclic aromatic hydrocarbon-DNA adducts and mechanism of action. Environ. Mol. Mutagen. 2005; 45(2–3): 106–14. https://doi.org/10.1002/em.20095Baird W.M., Hooven L.A., Mahadevan B. Carcinogenic polycyclic aromatic hydrocarbon-DNA adducts and mechanism of action. Environ. Mol. Mutagen. 2005; 45(2–3): 106–14. https://doi.org/10.1002/em.20095Zhao C., Guan X., Zhang Q., Meng L., Lin W., Yang R., et al. Parent and halogenated polycyclic aromatic hydrocarbons exposure in aluminum smelter workers: Serum levels, accumulation trends, and association with health indicators. Sci. Total. Environ. 2024; 913: 169655. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.169655Zhao C., Guan X., Zhang Q., Meng L., Lin W., Yang R., et al. Parent and halogenated polycyclic aromatic hydrocarbons exposure in aluminum smelter workers: Serum levels, accumulation trends, and association with health indicators. Sci. Total. Environ. 2024; 913: 169655. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.169655Pleil J.D., Stiegel M.A., Sobus J.R., Tabucchi S., Ghio A.J., Madden M.C. Cumulative exposure assessment for trace-level polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) using human blood and plasma analysis. J. Chrom. B. 2010; 878(21): 1753–60. https://doi.org/10.1016/j.jchromb.2010.04.035Pleil J.D., Stiegel M.A., Sobus J.R., Tabucchi S., Ghio A.J., Madden M.C. Cumulative exposure assessment for trace-level polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) using human blood and plasma analysis. J. Chrom. B. 2010; 878(21): 1753–60. https://doi.org/10.1016/j.jchromb.2010.04.035Låg M., Øvrevik J., Refsnes M., Holme J.A. Potential role of polycyclic aromatic hydrocarbons in air pollution-induced non-malignant respiratory diseases. Respir. Res. 2020; 21(1): 299. https://doi.org/10.1186/s12931-020-01563-1Låg M., Øvrevik J., Refsnes M., Holme J.A. Potential role of polycyclic aromatic hydrocarbons in air pollution-induced non-malignant respiratory diseases. Respir. Res. 2020; 21(1): 299. https://doi.org/10.1186/s12931-020-01563-1

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