Содержание ртути в продуктах растениеводства и биосредах населения на территории объекта накопленного вреда

Введение

Известно, что объекты накопленного вреда, содержащие опасные загрязняющие вещества, являются потенциальными и реальными источниками негативного воздействия на окружающую среду, что приводит к увеличению заболеваемости и уменьшению продолжительности жизни населения [1–3]. В Иркутской области одной из территорий, имеющей объекты накопленного экологического риска, является Усолье-Сибирское – город с населением 75 тыс. человек, расположенный вдоль левого берега Ангары. Наибольший вклад в техногенное загрязнение территории внесла многолетняя деятельность до 1998 г. градообразующего химического предприятия, где с помощью технологии ртутного электролиза производили жидкий хлор и каустическую соду [4]. За время работы ртутного электролиза поступление ртути в окружающую среду, по разным оценкам, составило от 1354 до 1396 т, при этом в воздушный бассейн поступило более 79 т [4, 5]. Деятельность предприятия «Усольехимпром» привела к загрязнению объектов среды обитания веществами, относящимися преимущественно к I‒II классам опасности, в том числе хлорсодержащими органическими соединениями, тяжёлыми металлами (ТМ) – кадмием, свинцом, ртутью [6].

Риск для здоровья населения определяется длительным воздействием токсикантов, обнаруживаемых в атмосферном воздухе, почвенном и снеговом покровах, продуктах продовольственного сырья [6]. Наибольший интерес для оценки состояния компонентов окружающей среды и эколого-геохимической обстановки представляет ртуть (Pb) как один из наиболее опасных загрязнителей биосферы с самым высоким показателем токсичности среди тяжёлых металлов [7, 8]. В период работы предприятия химической промышленности у людей, проживающих вблизи очагов вторичного загрязнения и подвергавшихся алиментарному воздействию ртути, была выявлена экскреция ртути выше нормативных значений, и только у 42,8% экспонированного населения Усольского района экскреция ртути не превышала фонового уровня [6]. ВОЗ констатирует, что по состоянию на 2020 г. ртуть входит в число 10 химических веществ, вызывающих серьёзную озабоченность органов общественного здравоохранения [9]. Токсичность ртути для человека связана с агглютинацией эритроцитов, ингибированием ферментов и нарушением белкового обмена. Даже в минимальных концентрациях в окружающей среде ртуть способна аккумулироваться в крови, жировой ткани животных и по пищевой цепи поступать в организм человека, вызывая выраженные токсические и мутагенные эффекты [10, 11]. При этом дети в большей степени подвержены негативному воздействию загрязнения среды обитания из-за несовершенства адаптационных механизмов [6]. По данным Кучерской Т.И. с соавт. [12], исследование атмосферного воздуха на разных расстояниях от промплощадки выявило ртутное загрязнение атмосферного воздуха в районе расположения бывшего цеха электролиза с северо-восточной, юго-восточной и юго-западной сторон. Максимальное превышение (356,6 ПДК) зафиксировано с юго-западной стороны цеха ртутного электролиза, в среднем на территории накопленного вреда отмечено превышение норматива в 21,6 раза.

Загрязнение пищевых продуктов тяжёлыми металлами (ТМ), в том числе ртутью, представляет собой глобальную проблему для здоровья человека [13]. Исследования миграции данного токсиканта в системе «атмосфера – растение – почва» показали, что ртуть, поступающая из атмосферы в виде паров, сорбируется хвоей и прочно удерживается ею [14]. Растения легко поглощают ртуть из питающих растворов, у многих растений концентрация ртути определялась в диапазоне от 0,01 до 0,2 мг/кг [15].

В настоящий период на территории Усолья-Сибирского реализуется проект ликвидации накопленного вреда, строится экотехнопарк «Восточный». Тем не менее длительное поступление загрязняющих веществ в результате многолетней деятельности предприятия продолжало оказывать негативное воздействие на среду обитания из-за большого количества отходов, заброшенных промышленных объектов, создавая угрозу для здоровья населения. С учётом кумулятивных свойств ртути риск, обусловленный её воздействием, определяет необходимость оценки содержания ТМ в биосредах населения и пищевых продуктах на территориях, подвергшихся воздействию объектов бывшего производства химической промышленности.

Цель исследования – оценить содержание ртути в продуктах растениеводства и биосредах населения на территории объектов накопленного вреда окружающей среде.

Материалы и методы

На территории Усольского района Иркутской области исследовали содержание глобального супертоксиканта (ртути) в продуктах растениеводства, произведённых в условиях воздействия на окружающую среду объектов бывшего производства химической промышленности. Растительные образцы представлены картофелем, морковью, свёклой столовой, капустой, луком, перцем, кабачком, выращиваемыми в открытом грунте, поскольку такие растения являются лучшими индикаторами загрязнения по сравнению с тепличными. Отбор проб овощей выполняли непосредственно в местах произрастания, пробы упаковывали в полиэтиленовые пакеты и доставляли в лабораторию. Точки отбора растениеводческой продукции распределены на три группы в зависимости от расстояния до объединённой промышленной площадки ОАО «УсольеХимпром»: группа 1 – до 3 км, группа 2 – 3–5 км, группа 3 – более 5 км. Пробоподготовку образцов проводили с помощью лабораторной системы микроволнового разложения Milestone Ethos UP (Италия), для чего навеску водосодержащих проб овощей (1,5–2,5 г) помещали во фторопластовые автоклавы с добавлением реагентов согласно оригинальным методикам для микроволновой минерализации проб (разработчик – компания Milestone). Полученные результаты сравнивали с ПДУ, представленными в техническом регламенте ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции»¹.

Определение ртути в биосредах проводили в рамках медицинских осмотров взрослых и детей, постоянно проживающих на территории Усольского района (г. Усолье-Сибирское и п. Белореченский). Обследованные дети в возрасте 11‒16 лет были учащимися общеобразовательных школ Усольского района. Определение ртути выполняли атомно-абсорбционным методом на специализированном анализаторе ртути серии «Юлия» в соответствии с методическими документами²^,³. Перед измерением выполняли автоклавную минерализацию проб.

Исследование одобрено Локальным этическим комитетом ФГБНУ ВСИМЭИ (заключения ЛЭК № 1 от 21.12.2023 г.) и выполнено в соответствии с этическими стандартами Хельсинкской декларации Всемирной ассоциации «Этические принципы проведения научных медицинский исследований с участием человека», не ущемляло прав и не подвергало опасности благополучие субъектов исследования, проведено с их согласия. Дети обследованы с информированного согласия родителей. Статистический анализ полученных результатов проводили с использованием программного обеспечения Jamovi с расчётом непараметрических критериев Краскела – Уоллиса и Манна – Уитни (с поправкой Бонферрони и без неё). Результаты исследований представлены в виде медианы (Ме), межквартильного размаха(Q₂₅–Q₇₅) и Min – Max.

Результаты

Результаты мониторинга содержания ртути в овощах на территории Усольского района представлены в табл. 1. Установлено, что в пробах плодоовощной продукции, отобранных на территории Усолья-Сибирского, содержание ртути было в пределах 0,039–0,095 мг/кг (1,95–4,75 ПДУ), наибольшее превышение отмечено в пробах моркови (Т3, 0,091 мг/кг), перца (Т2, 0,092 мг/кг), моркови (Т2, 0,093 мг/кг), лука (Т2, 0,094 мг/кг) и капусты (Т1, 0,095 мг/кг). В пробах, отобранных в п. Сосновка, п. Белореченский и п. Мальта, концентрации токсиканта составляли 0,001–0,048 мг/кг (0,05–2,4 ПДУ). Доля проб, в которых был превышен ПДУ ртути, составила в целом по Усольскому району 69%.

Проведённые исследования аккумуляции ртути в зависимости от удалённости источника накопленного загрязнения среды обитания выявили статистически значимые различия (р < 0,017) в содержании токсиканта между группами 1 и 3 и группами 2 и 3 (табл. 2).

Результаты определения ртути в биосредах людей, проживающих на территории накопленного экологического ущерба, представлены в табл. 3. Установлено, что содержание ртути составляло 0–5,4 и 0–3 мкг/л в моче и крови соответственно. Превышений допустимых уровней содержания ртути в моче (до 10 мкг/л) [16, 17] не выявлено. Превышение референтного уровня в крови (2 мкг/л) [16] установлено в пяти пробах, при этом превышения нормальной средней концентрация ртути в крови относительно показателей, рекомендуемых ВОЗ (5‒10 мкг/л) [18], отсутствовали. Ртуть не идентифицирована в 38 и 44,4% проб мочи и крови соответственно. Содержание ртути в крови женщин и мужчин значимо различалось (среднегрупповой показатель у женщин был выше).

Результаты определения ртути в пробах мочи школьников, постоянно проживающих на территории г. Усолье-Сибирское и п. Белореченский, представлены в табл. 4. Установлено, что медианный показатель уровня Pb в моче школьников Усолья-Сибирского в 3 раза статистически значимо выше, чем у детей п. Белореченский. Сравнение по гендерному признаку не выявило различий содержания ртути в моче детей Усолья-Сибирского. Превышений допустимых уровней содержания ртути в моче (до 10 мкг/л) не выявлено.

Обсуждение

В Российской Федерации восточные регионы с интенсивно развитой промышленностью характеризуются сложным комплексом экологических проблем, связанных с высокой антропогенной нагрузкой, что приводит к формированию долговременных очагов загрязнения окружающей среды [19, 20]. Из-за технологической деградации многие предприятия перепрофилированы, а некоторые прекратили работу. Отечественные и зарубежные исследователи подчёркивают, что ртуть вызывает обеспокоенность в глобальном масштабе вследствие её свободного переноса в атмосфере на большие расстояния, стойкости в окружающей среде, способности к биоаккумуляции в экосистемах [2, 6, 21]. Несвоевременная ликвидация экологического ущерба после прекращения деятельности ООО «УсольеХимпром» обусловливает опасность ртутного загрязнения и представляет риск для здоровья последующих поколений. По результатам исследования [12], концентрации ртути в атмосферном воздухе варьировались в диапазоне от 0,002 до 0,1 мг/м³, в 76,8% проб атмосферного воздуха было установлено превышение гигиенического норматива. Поступление паров металлической ртути в приземные слои может быть следствием вторичной эмиссии в результате работ по ликвидации накопленных загрязнителей на промплощадке [22].

Исследования аккумуляции Hg в овощах в зависимости от расстояния до источника накопленного вреда выявили снижение её содержания в продукции, выращенной на наиболее удалённых участках Усольского района (более 5 км). Сравнение полученных нами результатов с данными исследований, проведённых в зонах влияния промышленных предприятий других регионов России, показало более высокую степень загрязнения ртутью растениеводческой продукции, выращенной на участках Усольского района Иркутской области: содержание Hg определено в диапазоне 0,001–0,095 мг/кг, что превышает ПДУ (0,02 мг/кг) в 69% проб (в 1,05–4,75 раза). В то время как среднее содержание ртути в овощах, выращенных в окрестностях Томска, составляло 0,8–8,4 · 10⁻⁴ мг/кг [23]. В Астраханской области средние концентрации ртути в овощах варьировались в диапазоне 0,0027–0,0046 мг/кг, в бахчевых культурах – 0,0033–0,0040 мг/кг [24]. В Республике Бурятия в зоне с техногенной нагрузкой медианные значения содержания Hg в картофеле составляли 0,0005 мг/кг [25], на территории с развитой горнорудной промышленностью в Республике Башкортостан средние показатели содержания ртути в овощных культурах были на уровне 0,0020–0,0030 мг/кг [26]. Исследование [27] выявило, что на территории Республики Башкортостан содержание ртути в овощных культурах было в переделах 0,0006–0,0011 мг/кг.

В биопробах взрослого населения Усольского района установлено содержание ртути на уровне 0,0–5,4 и 0,0–3 мкг/л в образцах крови и мочи соответственно, у детей – 0–2,7 мкг/л – в пробах мочи. Доля образцов, в которых ртуть не идентифицирована, составила 44,4% (кровь) и 38% (моча) у взрослого населения, 19,2% (моча) – у детского населения. В норме у лиц, не имеющих симптомов интоксикации, содержание ртути в крови определяется на уровне 5–12 мкг/л [21]. При оценке показателей содержания ртути в биосредах населения территории накопленного химического риска не выявлено превышения референтных уровней, что согласуется с данными [28], показавшими относительно низкий уровень содержания ртути в моче детского населения Усолья-Сибирского (0,1‒5,4 мкг/л).

Заключение

Таким образом, установлено, что в результате многолетней деятельности химических предприятий наблюдается повышенное накопление токсичных химических веществ в зонах городских агломераций. В продукции растениеводства содержание ртути было в интервале 0,001–0,095 мг/кг. Превышение значения ПДУ ртути (0,02 мг/кг) обнаружено в 69% проб овощных культур (в 1,05–4,75 раза). Наибольшие концентрации ртути отмечены в пробах моркови (0,091; 0,093 мг/кг), лука (0,094 мг/кг), капусты (0,095 мг/кг) и перца (0,092 мг/кг). С увеличением расстояния от источника накопленного вреда содержание ртути в овощах снижалось. Показатели медианы концентрации ртути в моче и крови обследованной группы населения Усольского района не превышали допустимых значений. Ртуть не обнаружена в 38% проб мочи и 44,4% проб крови взрослых и в 19,2% проб мочи детей.

¹ТР ЕАЭС 044/2017 Технический регламент Евразийского экономического союза «О безопасности упакованной питьевой воды, включая природную минеральную воду», принят решением Совета Евразийской экономической комиссии от 23 июня 2017 года № 45.
²ГОСТ 34786–2021 «Вода питьевая. Методы определения общего числа микроорганизмов, колиформных бактерий, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa и энтерококков».
³МУК 4.2.2314–08 «Методы санитарно-паразитологического анализа воды». Документ утверждён и введён в действие 18 января 2008 г. Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации Г.Г. Онищенко.