medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2026-105-9-1005-1010dbisxjmedlit-5866Research ArticleМЕДИЦИНА ТРУДАOCCUPATIONAL HEALTHГидроксилированные полициклические ароматические углеводороды как биомаркёры воздействия на работников производства алюминияHydroxylated polycyclic aromatic hydrocarbons as biomarkers of exposure in workers of 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/0000-0002-9961-6408ЖурбаОльга МихайловнаZhurbaOlga M.

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

e-mail: zhurba99@gmail.com

DSc (Biology), leading researcher, head, Laboratory of analytical ecotoxicology and biomonitoring, East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research, Angarsk, 665827, Russian Federation

e-mail: zhurba99@gmail.com

zhurba99@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-4980-5304АлексеенкоАнтон НиколаевичAlekseenkoAnton N.

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

e-mail: alexeenko85@mail.ru

PhD (Chemistry), senior researcher, Laboratory of analytical ecotoxicology and biomonitoring, East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research, Angarsk, 665827, Russian Federation

е-mail: alexeenko85@mail.ru

alexeenko85@mail.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, Laboratory of analytical ecotoxicology and biomonitoring, East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research, Angarsk, 665827, Russian Federation

e-mail: alek-merinov@mail.ru

alek-merinov@mail.ruФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических ТСА»РоссияEast-Siberian Institute of Medical and Ecological ResearchRussian Federation202620102026105910051010Copyright © Шаяхметов С.Ф., Журба О.М., Алексеенко А.Н., Меринов А.В., 20262026Шаяхметов С.Ф., Журба О.М., Алексеенко А.Н., Меринов А.В.Shayakhmetov S.F., Zhurba O.M., Alekseenko A.N., 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/5866Введение

Введение. Актуальность исследования обусловлена воздействием высокотоксичных полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) на работников алюминиевого производства и необходимостью определения релевантных биомаркёров экспозиции для оценки риска нарушения их здоровья.

Материалы и методы

Материалы и методы. С помощью авторского метода ГХ-МС выполнены исследования содержания 7 гидроксилированных метаболитов ПАУ (ОН-РАН) в моче 130 работников цехов с традиционной (ТСА) и модернизированной (ТОА) технологиями производства алюминия и 22 человек контрольной группы.

Результаты

Результаты. Выявлены высокие уровни ОН-РАН в моче работников цехов с ТСА и ТОА, превышающие значения контрольной группы в 1,7–120,7 и 1,2–12,4 раза соответственно, и предел биологического индекса экспозиции – в 2–28 и 1,2–2,9 раза соответственно. Установлены тесные корреляционные связи между содержанием нормируемого маркёрного метаболита ПАУ – 1-OHPyr и уровнями доминирующих в моче у работников цехов с ТСА и ТОА 2-OHFle (r = 0,860 и 0,869), 3-OHPhe (r = 0,902 и 0,932) и 2-OHNap (r = 0,433 и 0,412).

Ограничения исследования

Ограничения исследования. Одним из потенциальных ограничений данного исследования стала сложность определения содержания в моче работников гидроксилированных метаболитов высокомолекулярных (5,6-ядерных) ПАУ, которые преимущественно удаляются с фекальными выделениями.

Заключение

Заключение. Результаты проведённых исследований продемонстрировали, что 2-OHNap, 2-OHFle и 3-OHPhe могут быть применимы в качестве приоритетных биомаркёров воздействия общих ПАУ с целью оценки риска для здоровья работников в дополнение к общепринятому маркёрному метаболиту 1-ОНРyr.

Соблюдение этических стандартов. Исследование одобрено Локальным этическим комитетом ФГБНУ ВСИМЭИ (заключение ЛЭК № 2 от 18.02.2020 г.), выполнено в соответствии с этическими стандартами Хельсинкской декларации Всемирной ассоциации «Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека» (ред. 2013 г.), не ущемляло прав и не подвергало опасности благополучие субъектов исследования, проведено с их согласия.

Вклад авторов

Вклад авторов: Шаяхметов С.Ф. – концепция и дизайн исследования, поиск источников литературы, написание текста; Журба О.М. – концепция и дизайн исследования, поиск источников литературы, сбор материала; Алексеенко А.Н. – лабораторные исследования; Меринов А.В. – сбор данных литературы, сбор материала, статистическая обработка. Все соавторы – утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех её частей.

Конфликт интересов

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

Финансирование

Финансирование. Исследование проведено в рамках средств, выделяемых для выполнения государственного задания ФГБНУ ВСИМЭИ.

Поступила

Поступила: 14.04.2026 / Поступила после доработки: 04.06.2026 / Принята к печати: 01.07.2026 / Опубликована: 20.10.2026

Introduction

Introduction. The relevance of the study is due to the impact of highly toxic polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) on workers of aluminum production and the need of identification of relevant exposure biomarkers to assess the risk of damage to their health.

Materials and methods

Materials and methods. The content of seven hydroxylated metabolites of PAHs (OH-PAH) in the urine in one hundred thirty workers from workshops with traditional (TSA) and modernized (TOA) technologies for aluminum production and 22 persons in the control group were studied using the author’s GC-MS method.

Results

Results. High levels of OH-PAH were found in the urine in workers in workshops with TSA and TOA, exceeding the values of the control group by 1.7–120.7 and 1.2–12.4 times, respectively, and the limit of the biological exposure index by 2.0–28.0 and 1.2–2.9 times. Close correlations were established between the content of the standardized marker metabolite of PAHs, 1-OHPyr, and the levels of 2-OHFle (r = 0.860 and 0.869), 3-OHPhe (r = 0.902 and 0.932), and 2-OHNap (r = 0.433 and 0.412) dominant in the urine in workers in workshops with TSA and TOA.

Limitations

Limitations. One potential limitation of this study is the difficulty in determining the levels of hydroxylated metabolites of high molecular weight (5,6-nuclear) PAHs in the urine in workers, which are primarily eliminated with fecal excretion.

Conclusion

Conclusion. The results of the conducted studies demonstrated that 2-OHNap, 2-OHFle and 3-OHPhe can be used as priority biomarkers of exposure to total PAHs for assessing the health risk of workers in addition to the generally accepted marker metabolite 1-OHPyr.

Compliance with ethical standards. The study was approved by the Local Ethics Committee of the Federal State Budgetary Scientific Institution ESIMER and was conducted in accordance with the ethical principles of research set out in the Helsinki declaration of the World Medical Association (2013 edition).

Contribution

Contribution: Shayakhmetov S.F. – concept and design of the study, organization of the study, search for literature sources, writing the text; Zhurba O.M. – concept and design of the study, search for literature sources, search for literature sources, collection of material; Alekseenko A.N. – laboratory research; Merinov A.V. – collection of literature data, collection of material, statistical processing. 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.

Funding

Funding. The work was performed within the framework of funds allocated for the implementation of the state task by East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research.

Received

Received: April 14, 2026 / Revised: June 4, 2026 / Accepted: July 1, 2026 / Published: October 20, 2026

производство алюминияполициклические ароматические углеводородыгидроксилированные метаболитыработникибиологический мониторингaluminum productionpolycyclic aromatic hydrocarbonshydroxylated metabolitesworkersbiological monitoringReferencesСмола 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)McGowin A.E. Polycyclic aromatic hydrocarbons. In: Chromatographic Analysis of the Environment. 3rd edition. CRC Press; 2006: 555–616.McGowin A.E. Polycyclic aromatic hydrocarbons. In: Chromatographic Analysis of the Environment. 3rd edition. CRC Press; 2006: 555–616.IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. Some Non-Heterocyclic Polycyclic Aromatic Hydrocarbons and Some Related Exposures. Lyon; 2010.IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. Some Non-Heterocyclic Polycyclic Aromatic Hydrocarbons and Some Related Exposures. Lyon; 2010.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.2015.08.001 https://elibrary.ru/ydvbgkIfegwu O.C., Anyakora C. Polycyclic aromatic hydrocarbons: Part I. Exposure. Adv. Clin. Chem. 2015; 72: 277–304. https://doi.org/10.1016/bs.acc.2015.08.001 https://elibrary.ru/ydvbgkYang 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/ijerph18042177 https://elibrary.ru/lvgibiYang 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/ijerph18042177 https://elibrary.ru/lvgibiAbdel-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.2015.03.011 https://elibrary.ru/yejdkiAbdel-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.2015.03.011 https://elibrary.ru/yejdkiШаяхметов С.Ф., Рукавишников В.С., Маринайте И.И., Меринов А.В. Содержание полиаренов в воздухе рабочей зоны производства алюминия. Гигиена и санитария. 2025; 104(4): 492–6. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2025-104-4-492-496 https://elibrary.ru/niqvwdShayakhmetov S.F., Rukavishnikov V.S., Marinaite I.I., Merinov A.V. Content of polyarenes in the air of the working area at aluminum production. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2025; 104(4): 492–6. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2025-104-4-492-496 https://elibrary.ru/niqvwd (in Russian)Zhao 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.2023.169655 https://elibrary.ru/qiterdZhao 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.2023.169655 https://elibrary.ru/qiterdПлотникова 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)Jongeneelen F. Guidelines for biological monitoring of workers in aluminium production facilities for urinary 1-hydroxypyrene (1-pyrenol). J. Environ. Monit. 2004; 6(5): 61N–5N. https://doi.org/10.1039/b312767m https://elibrary.ru/ebucazJongeneelen F. Guidelines for biological monitoring of workers in aluminium production facilities for urinary 1-hydroxypyrene (1-pyrenol). J. Environ. Monit. 2004; 6(5): 61N–5N. https://doi.org/10.1039/b312767m https://elibrary.ru/ebucazKlöslová Z., Drímal M., Balog K., Koppová K., Dubajová J. The relations between polycyclic aromatic hydrocarbons exposure and 1-OHP levels as a biomarker of the exposure. Cent. Eur. J. Public Health. 2016; 24(4): 302–7. https://doi.org/10.21101/cejph.a4179Klöslová Z., Drímal M., Balog K., Koppová K., Dubajová J. The relations between polycyclic aromatic hydrocarbons exposure and 1-OHP levels as a biomarker of the exposure. Cent. Eur. J. Public Health. 2016; 24(4): 302–7. https://doi.org/10.21101/cejph.a4179Zhang Y., Ding J., Shen G., Zhong J., Wang C., Wei S., et al. Dietary and inhalation exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons and urinary excretion of monohydroxy metabolites – a controlled case study in Beijing, China. Environ. Pollut. 2014; 184: 515–22. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2013.10.005Zhang Y., Ding J., Shen G., Zhong J., Wang C., Wei S., et al. Dietary and inhalation exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons and urinary excretion of monohydroxy metabolites – a controlled case study in Beijing, China. Environ. Pollut. 2014; 184: 515–22. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2013.10.005TLVs and BEIs: Based on the documentation of the threshold limit values for chemical substances and physical agents and biological exposure indices. Cincinnati; 2020.TLVs and BEIs: Based on the documentation of the threshold limit values for chemical substances and physical agents and biological exposure indices. Cincinnati; 2020.Campo L., Rossella F., Pavanello S., Mielzynska D., Siwinska E., Kapka L., et al. Urinary profiles to assess polycyclic aromatic hydrocarbons exposure in coke-oven workers. Toxicol. Lett. 2010; 192(1): 72–8. https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2008.12.018Campo L., Rossella F., Pavanello S., Mielzynska D., Siwinska E., Kapka L., et al. Urinary profiles to assess polycyclic aromatic hydrocarbons exposure in coke-oven workers. Toxicol. Lett. 2010; 192(1): 72–8. https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2008.12.018Barbeau D., Persoons R., Marques M., Hervé C., Laffitte-Rigaud G., Maitre A. Relevance of urinary 3-hydroxybenzo(a)pyrene and 1-hydroxypyrene to assess exposure to carcinogenic polycyclic aromatic hydrocarbon mixtures in metallurgy workers. Ann. Occup. Hyg. 2014; 58(5): 579–90. https://doi.org/10.1093/annhyg/meu004Barbeau D., Persoons R., Marques M., Hervé C., Laffitte-Rigaud G., Maitre A. Relevance of urinary 3-hydroxybenzo(a)pyrene and 1-hydroxypyrene to assess exposure to carcinogenic polycyclic aromatic hydrocarbon mixtures in metallurgy workers. Ann. Occup. Hyg. 2014; 58(5): 579–90. https://doi.org/10.1093/annhyg/meu004Hadrup N., Mielżyńska-Švach D., Kozłowska A., Campisi M., Pavanello S., Vogel U. Association between a urinary biomarker for exposure to PAH and blood level of the acute phase protein serum amyloid A in coke oven workers. Environ. Health. 2019; 18(1): 81. https://doi.org/10.1186/s12940-019-0523-1 https://elibrary.ru/qsnkuwHadrup N., Mielżyńska-Švach D., Kozłowska A., Campisi M., Pavanello S., Vogel U. Association between a urinary biomarker for exposure to PAH and blood level of the acute phase protein serum amyloid A in coke oven workers. Environ. Health. 2019; 18(1): 81. https://doi.org/10.1186/s12940-019-0523-1 https://elibrary.ru/qsnkuwAdetona O., Simpson C.D., Li Z., Sjodin A., Calafat A.M., Naeher L.P. Hydroxylated polycyclic aromatic hydrocarbons as biomarkers of exposure to wood smoke in wildland firefighters. J. Expo. Sci. Environ. Epidemiol. 2017; 27(1): 78–83. https://doi.org/10.1038/jes.2015.75Adetona O., Simpson C.D., Li Z., Sjodin A., Calafat A.M., Naeher L.P. Hydroxylated polycyclic aromatic hydrocarbons as biomarkers of exposure to wood smoke in wildland firefighters. J. Expo. Sci. Environ. Epidemiol. 2017; 27(1): 78–83. https://doi.org/10.1038/jes.2015.75Fostinelli J., Madeo E., Toraldo E., Sarnico M., Luzzana G., Tomasi C., et al. Environmental and biological monitoring of occupational exposure to polynuclear aromatic hydrocarbons during highway pavement construction in Italy. Toxicol. Lett. 2018, 298: 134–40. https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2018.06.005Fostinelli J., Madeo E., Toraldo E., Sarnico M., Luzzana G., Tomasi C., et al. Environmental and biological monitoring of occupational exposure to polynuclear aromatic hydrocarbons during highway pavement construction in Italy. Toxicol. Lett. 2018, 298: 134–40. https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2018.06.005Шаяхметов С.Ф., Алексеенко А.Н., Меринов А.В., Журба О.М. Идентификация и характеристика содержания метаболита полициклических ароматических углеводородов 1-гидроксипирена в моче как маркера экспозиции работников электролизных цехов алюминиевого производства. Анализ риска здоровью. 2022; (3): 90–7. https://doi.org/10.21668/health.risk/2022.3.08 https://elibrary.ru/wretzpShayakhmetov S.F., Alekseenko A.N., Merinov A.V., Zhurba O.M. Identification and characterization of 1-hydroxypyrene contents in urine as a marker of exposure to PAH in workers of electrolysis workshops at aluminum production. Health Risk Analysis. 2022; (3): 90–7. https://doi.org/10.21668/health.risk/2022.3.08.eng https://elibrary.ru/paiyztАлексеенко А.Н., Журба О.М., Меринов А.В., Шаяхметов С.Ф. Хромато-масс-спектрометрическое определение гидроксилированных полиароматических углеводородов в моче с помощью дисперсионной жидкостно-жидкостной микроэкстракции и дериватизации в порту инжектора. Журнал аналитической химии. 2024; 79(10): 1132–40. https://elibrary.ru/teydjeAlekseenko A.N., Zhurba O.M., Merinov A.V., Shayakhmetov S.F. Determination of hydroxylated polyaromatic hydrocarbons in urine by gas chromatography-mass spectrometry using dispersive liquid-liquid microextraction and injector-port derivatization. J. Anal. Chem. 2024; 79(10): 1491–9. https://doi.org/10.1134/S1061934824700886 https://elibrary.ru/nzlmjiШилов В.В., Маркова О.Л., Кузнецов А.В. Биомониторинг воздействия вредных химических веществ на основе современных биомаркеров. Обзор литературы. Гигиена и санитария. 2019; 98(6): 591–6. https://elibrary.ru/qlaqmsShilov V.V., Markova O.L., Kuznetsov A.V. Biomonitoring of influence of harmful chemicals on the basis of the modern biomarkers. Literature review. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2019; 98(6): 591–6. https://elibrary.ru/qlaqms (in Russian)Зайцева Н.В., Землянова М.А., Чащин В.П., Гудков А.Б. Научные принципы применения биомаркеров в медико-экологических исследованиях (обзор литературы). Экология человека. 2019; (9): 4–14. https://doi.org/10.33396/1728-0869-2019-9-4-14 https://elibrary.ru/wswnqjZaitseva N.V., Zemlyanova M.A., Chashchin V.P., Gudkov A.B. Scientific principles of use of biomarkers in medico-ecological studies (review). Ekologiya cheloveka. 2019; (9): 4–14. https://doi.org/10.33396/1728-0869-2019-9-4-14 https://elibrary.ru/wswnqj (in Russian)Tuček M., Bencko V., Volný J., Petanová J. A contribution to the health risk assessment of exposure to exhaust gases in custom officers at border crossing. Čes. Prac. Lék. 2006; 7(2): 76–83. (in Czech)Tuček M., Bencko V., Volný J., Petanová J. A contribution to the health risk assessment of exposure to exhaust gases in custom officers at border crossing. Čes. Prac. Lék. 2006; 7(2): 76–83. (in Czech)

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