Хромосомные аберрации у жителей кемеровской области, проживающих на территориях с различным уровнем загрязнения атмосферного воздуха

Кемеровская область (КО) входит в топ-список из 14 самых экологически неблагополучных регионов России, наряду с Ямало-Ненецким АО, Забайкальским краем, Республикой Адыгея, Чувашией, Коми и Калмыкией, а также Тюменской, Ленинградской, Ульяновской, Курганской, Магаданской, Свердловской и Челябинской областями [2]. Ситуация с выбросами загрязняющих веществ в атмосферный воздух в КО – одна из самых неблагополучных в РФ. Связано это с высокой концентрацией предприятий угольной, химической промышленности, металлургии и теплоэнергетики. Была доказана способность химических веществ, выбрасываемых в воздух выступать в качестве мутагенов и канцерогенов, что делает объективно важным отслеживание уровня мутаций у населения неблагополучных территорий.

Одной из надежных и часто используемых систем для генетического мониторинга состояния внешней среды является изучение хромосомных аберраций (ХА) в лимфоцитах крови человека [1]. Уровень ХА в данных клетках является важной количественной характеристикой мутагенеза в организме в целом. В многочисленных работах проводились исследования частот ХА среди разных контингентов населения, в том числе и у жителей экологически неблагополучных территорий [1, 4, 6]. Было установлено, что высокий уровень ХА характерен для территорий с высокой онкологической заболеваемостью населения [5].

Цель исследования: анализ частоты ХА у населения территорий Кузбасса, отличающихся по уровню выбросов в атмосферный воздух загрязняющих веществ (ЗВ).

Материалы и методы. Информацию по выбросам загрязняющих веществ (ЗВ) в атмосферный воздух брали из Государственных

докладов о состоянии и охране окружающей среды КО в 1992-2011 гг., а также официальных форм отчетности №2-тп (воздух) по отдельным территориям. При этом мониторинг качества атмосферного воздуха осуществлялся Федеральной службой России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, на территории КО – Государственным учреждением «Кемеровский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды». Для сравнительного анализа были выбраны три группы административных территорий КО, сформированные на основе данных по выбросам ЗВ (для тех лет, в которые проводился анализ ХА): - группа 1 - города и районы с высоким (более 50 тыс. тонн в год) уровнем выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух (г. Новокузнецк, г. Кемерово, г. Мыски);

• -    группа 2 - территории со средним (5-50 тыс. тонн) уровнем выбросов ЗВ в атмосферный воздух (гг. Осинники, Топкинский, Гурьевский, Ленинск-Кузнецкий, Таштагольский районы);

• -    группа 3 (контроль) - районы с низким (менее 5 тыс. тонн в год) уровнем загрязнения атмосферного воздуха (Яшкинский, Промышленновский, Кра-пивинский, Беловский, Чебулинский районы).

В качестве источника информации о частоте ХА у населения Кузбасса использовали персонифицированную базу цитогенетических данных (результаты мониторинга за период 1992-2011 гг.), количественные характеристики, которой были опубликованы ранее [4]. Статистическая обработка данных показала, что 583 человека, включенных в данную базу, проживают на территориях, отнесенных к группе 1, 702 – к группе 2, а 317 человек составили группу 3 (контроль). Половозрастной состав обследованных групп: 774 мужского пола, 877 женского пола; 412 взрослых (средний возраст 27 лет), 1239 подростков (средний возраст 4 лет). Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием ППП «STATIS-TICA for WINDOWS 6.0».

Для сравнения групп использовали непараметрический U-критерий Манна-Уитни.

Результаты. Было установлено, что частоты ХА у населения территорий группы 1 (в среднем, 3,95±0,12%) и группы 2 (3,91±0,09%) статистически значимо не различались между собой, но значимо превышали значения, полученные в группе 3 (2,84± 0,13%, р<0,0001) (см. табл.). Данное различие складывается преимущественно за счет одиночных и парных фрагментов. Максимальных значений хромосомная нестабильность достигала у жителей г. Мыски – 6,62%.

Таблица. Выбросы ЗВ в воздух от стационарных источников и частота хромосомных нарушений у жителей изученных территорий Кемеровской области

Примечание: *- приведены средние данные по выбросам ЗВ для тех лет, в которые проводился анализ ХА

Учитывая полученные результаты и, в частности, тот факт, что ХА не различались между группами 1 и 2, в дальнейшем, они были объединены в одну «опытную» группу, группа 3 рассматривалась как «контроль». Различия между опытной и контрольной группами наглядно прослеживаются при сравнении лиц разного пола и возраста. У мужчин опытной группы частота аберрантных метафаз составила 3,90±0,14%, а у мужчин контроля – 2,81±0,18% (p<0,01). У женщин опытной группы частота ХА составила 4,06±0,14%, а в контроле 3,30±0,24% (p<0,001). Достоверно значимые различия были зафиксированы также при сравнении детей опытной и контрольной групп (p=0,0001) и взрослых опытной и контрольной групп (p=0,01). Методом ранговой корреляции было показано существование зависимости уровня хромосомных нарушений от суммарного объема выбросов загрязняющих веществ (R Спирмена = 0,55; р<0,05).

Отличия уровня ХА, наблюдаемые между группами, могут по нашему мнению, быть связаны с разным уровнем загрязнения атмосферного воздуха. г. Новокузнецк и г. Кемерово – это промышленные города, где размещаются предприятия черной и цветной металлургии, энергетического комплекса, химической промышленности, коксохимического производства. Суммарные выбросы ЗВ в этих городах являются одними из самых высоких в Кузбассе и составляют: в г. Новокузнецке 308,3, а в г. Кемерово – 55,4 тыс. тонн в год [3]. Города Мыски (энергетика) и Осинники (угольная промышленность) по объему выбросов ЗВ входят в пятерку самых загрязненных территорий области. Антропогенная нагрузка на одного жителя в г. Мыски составляет 1282 кг/человек, а в г. Осинники – 759 кг/человек [3]. Высокие показатели выбросов в Топкинском районе могут быть связаны с влиянием на окружающую среду цементного завода, расположенного в г.Топки, а в Гурьевском районе – металлургического завода. В Таштагольском районе в связи с интенсивной разработкой угольных и рудных месторождений, сопровождающейся массовыми вскрышными работами, в непосредственной близости от населенных пунктов сформировались долговременные, потенциально опасные по радиационному загрязнению участки (золо- и шлакоотвалы, хранилища отходов и др.).

Основными ЗВ атмосферного воздуха в КО являются газообразные: диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и взвешенные вещества. Они составляют 1619,693 тыс. т или 96,9% от общей массы зарегистрированных выбросов. При этом значительная часть этих ЗВ может выступать в качестве мутагенов. Например, как мутагены могут действовать окислы азота, нитриты, нитраты, радиоактивные соединения, алкалоиды, полициклические ароматические углеводороды, фенол, толуол, формальдегид, соли тяжелых металлов и др. В г. Кемерово отмечается стабильное превышение ПДК по бензо(а)пирену (например, в 2011 г. его содержание превысило 3,3 ПДК) , формальдегиду (2,7 ПДК), диоксиду азота (1,5 ПДК), саже (1,2 ПДК). В г. Новокузнецке – по бенз(а)пирену (в 2011 г. – 6,3 ПДК), формальдегиду (2,3 ПДК), диоксиду азота (1,2 ПДК), фтористому водороду (0,8 ПДК в 2011 г., но 2,8 ПДК в 2010 г.), взвешенным веществам (1,7 ПДК). На остальных территориях судить об уровне и спектре выбросов ЗВ приходится на основании форм 2 тп-воздух, подаваемым территориями ежегодно, где суммируются выбросы от предприятий и других видов экономической деятельности. На территориях, отнесенных к группе 1, выброс этих мутагенов в атмосферный воздух также значимо превышает значения предельно допустимых выбросов, установленных для данных территорий, например, в г. Мыски высокий суммарный уровень выбросов в атмосферу сочетается с высоким содержанием в воздухе потенциальных мутагенов: бензо(а)пирен – 0,003 тонн/год; этилбензол – 0,014 тонн/год; ксилол – 6,35 тонн/год; углеводороды С1-С5 – 11,00 тонн/год; сажа – 324 тонн/год). В Таштагольском районе превышений по бензо(а)пирену и фенолу нет, но повышено содержание сажи – 535,3 тонн/год, толуола – 2,31 тонн/год, бензола – 0,095 тонн/год и амиленов – 0,107 тонн/год.

Выводы: полученные результаты указывают на статистически значимое увеличение частоты нарушений в структуре хромосом у жителей территорий с высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха. Этот факт свидетельствует о необходимости разработки комплексной программы защиты генома населения таких территорий.