Неканцерогенный и канцерогенный риск здоровью населения при воздействии химических контаминантов пищевых продуктов

Степовая Дарья Алексеевна – аспирант кафедры гигиены и медицинской экологии (e-mail: ; тел.: 8 (818) 221-57-38; ORCID: .

Унгуряну Татьяна Николаевна – доктор медицинских наук, профессор кафедры гигиены и медицинской экологии (e-mail: ; ORCID: .

Смольянинова Марина Викторовна – заведующий стационарным отделением филиала «Научно-исследовательская лаборатория» (e-mail: ; ORCID: .

Макаров Дмитрий Алексеевич – старший научный сотрудник отдела научного планирования и НИР (e-mail: ; ORCID: .

Обеспечение доступности качественной и безопасной пищевой продукции в количествах, необходимых для активного и здорового образа жизни, является одной из задач государственной политики в области здорового питания населения1. Повышение качества жизни населения Арктической зоны Российской Федерации, включая совершенствование системы здравоохранения, является стратегическим приоритетом государства2. Обеспечение населения безопасными пищевыми продуктами – важная составляющая этой работы, поскольку напрямую влияет на сохранение здоровья и благополучие граждан. Согласно определению Всемирной организации здравоохранения, безопасность пищевых продуктов в том, что они не содержат биологических, химических и физических опасностей, способных причинить вред здоровью человека при их потребле-нии3. На территории Российской Федерации с 2015 по 2024 г. в целом по стране отмечалось снижение удельного веса проб пищевых продуктов и продо-вольственного сырья, не соответствующих гигиени-ческим требованиям по санитарно-химическим пока-зателям, с 0,55 до 0,34 %. Несоответствие проб гигиеническим требованиям в большинстве случаев было связано с превышением предельно допустимых уровней (ПДУ) содержания нитратов, тяжелых металлов, пестицидов и микотоксинов4.

В результате высокой токсичности и способности накапливаться в организме человека тяжелые металлы, даже в низких концентрациях, могут оказывать канцерогенное, мутагенное, токсическое действие на разные системы и органы, включая желудочно-кишечный тракт, нервную систему и систему крови [1–3]. Нитраты и нитриты при избыточном поступлении в организм человека могут вызывать метгемоглобинемию, оказывать неблагоприятное воздействие на сердечно-сосудистую, дыхательную и нервную системы, на развитие плода в неонатальный период [4–7]. Бенз(а)пирен отнесен МАИР к канцерогенам 1-й группы, обладает генотоксическим, мутагенным и нейротоксическим эффектами [8, 9]. Пероральное поступление бенз(а)пи-рена в эксперименте на животных вызывало опухо- ли желудочно-кишечного тракта, печени и легких. В эпидемиологических исследованиях высокое потребление бенз(а)пирена с мясной продукцией ассоциировалось с повышенным риском колоректальных аденом [9]. Изотопы цезия-137 и стронция-90 имеют длительные периоды полураспада, что обусловливает их сохранение в окружающей среде и возможность продолжительного воздействия на человека [10]. Цезий-137 является биохимическим аналогом калия, а стронций-90 способен замещать кальций в живых организмах [11–13].

На территории Архангельской области техногенная нагрузка на окружающую среду формируется за счет стационарных (производственных объектов целлюлозно-бумажного комплекса, энергетических объектов, предприятий судостроительной отрасли) и мобильных источников загрязнения (автомобильный, речной и железнодорожный транспорт)5. Ранее проведенные исследования показали, что на территории области существует повышенный канцерогенный риск, обусловленный контаминацией пищевых продуктов мышьяком и свинцом, риск развития общетоксических эффектов при воздействии нитратов [14, 15].

Цель исследования – проанализировать уровни загрязнения химическими веществами продовольственного сырья и пищевых продуктов, реализуемых на территории Архангельской области, и оценить их влияние на здоровье населения.

Материалы и методы. Проанализировано 34 878 проб пищевой продукции и продовольственного сырья по данным протоколов ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Архангельской области и Ненецком автономном округе». Пробы на содержание химических веществ были отобраны за период с 2003 по 2022 г. в рамках производственного контроля, надзорных мероприятий и санитарно-эпидемиологической экспертизы. Концентрации конта-минантов сопоставлялись с ПДУ, установленными ТР ТС 021/2011, и учитывалось место производства товара (Архангельская область или другие регионы России)6. Оценка соответствия гигиеническим нормативам проводилась для каждой пробы индивиду- ально, с учетом норматива, установленного ТР ТС 021/2011 для конкретного вида продукции. Рассчитана доля проб с превышением ПДУ. Содержание нитритов в мясной продукции сопоставлялось с нормативом 200 мг/кг по СанПиН 2.3.2.1078-017, поскольку в ТР ТС 021/2011 нитриты для данной группы продукции не нормируются. Пробы, отобранные до вступления в силу ТР ТС 021/2011 (01.07.2013), сопоставлялись с действующим регламентом.

В качестве факторов экспозиции для определения доз контаминантов использованы данные Росстата о потреблении продуктов за 2003–2022 гг.⁸ В соответствии с Р 2.1.10.3968-23⁹ и МУ 2.3.7.2519-09¹⁰ рассчитан риск здоровью населения при потреблении пищевых продуктов, реализуемых на территории Архангельской области. Для оценки неканцерогенного риска рассчитаны коэффициенты ( HQ ) и индексы опасности ( HI ), канцерогенного риска – индивидуальный и суммарный канцерогенный риск ( CR ). Расчет риска проводился на уровне медианы ( Ме ) и 90-го процентиля (P 90 ) содержания химических веществ в пищевых продуктах. Для сопоставления уровней контаминации продукции, произведенной в Архангельской области и других субъектах Российской Федерации, использован двухвыборочный критерий Вилкоксона. Различия принимались статистически значимыми при p < 0,05. Анализ проведен с использованием ПО STATA, версия 18.0.

Результаты и их обсуждение. Среди групп пищевых продуктов, потребляемых населением Архангельской области, первое место занимает молочная продукция (248,5 кг/год/чел., 43 %), на втором находятся хлебобулочные изделия (93,5 кг/год/чел., 16 %), третье место принадлежит плодоовощной продукции (78,8 кг/год/чел., 14 %) и мясным продуктам (77,5 кг/год/чел., 14 %), на четвертом стоят сахар и кондитерские изделия (38,3 кг/год/чел., 7 %), на пятом – рыба и рыбные продукты (25,0 кг/год/чел., 4 %).

Доля проб с превышением ПДУ, установленных ТР ТС 021/2011 для конкретных видов продукции, составила 0,3 % для мяса и мясопродуктов, 0,3 % – для зерновых, 1,2 % – для молока и молочных продуктов, 0,8 % – для рыбы и рыбопродуктов, 0,6 % – для сахара и кондитерских изделий, 0,4 % – для масложировой и 4,1 % – для плодоовощной продукции, произведенной на территории Архангельской области (табл. 1). Содержание нитратов в плодоовощной продукции местного производства на уровне Ме (96,0 мг/кг) на 14,3 % превышает загрязнение указанной продукции, произведенной в других регионах РФ (84,0 мг/кг) (р < 0,001). Поскольку нитраты накапливаются в овощах неравномерно, проведена углубленная оценка их содержания в отдельных овощных культурах и связанного с ним риска здоровью населения, результаты которой опубликованы отдельно [15]. Содержание свинца на уровне Ме в хлебе и хлебобулочных изделиях (0,080 мг/кг), молоке и молочных продуктах (0,024 мг/кг), мясе и мясной продукции (0,080 мг/кг), плодоовощной продукции (0,033 мг/кг) и кондитерских изделиях (0,068 мг/кг), произведенных на территории Архангельской области, в 2,0; 4,8; 2,0; 3,0 и 13,6 раза соответственно выше, чем в продукции других регионов РФ (р < 0,001).

Медианная концентрация ртути в плодоовощной продукции местного производства (0,009 мг/кг) в 9 раз больше, чем ее концентрация в продукции неместного производства (0,001 мг/кг) ( р < 0,001).

Суточные дозы каждого контаминанта приведены в табл. 2. Основной вклад в дозовую нагрузку нитритами и бенз(а)пиреном на уровне Ме вносит мясо и мясная продукция (100 %), так как нитриты определялись только в этой группе продукции, а содержание бенз(а)пирена в рыбе имело нулевое значение на уровне Ме . На уровне верхней границы экспозиции (Р₉₀) вклад мяса и мясных продуктов в дозовую нагрузку бенз(а)пиреном достигает 76,4 %, рыбы и рыбопродуктов – 23,6 %. Экспозиция кадмием на уровне Ме обусловлена в основном потреблением хлебобулочных изделий (31,2 %) и молочных продуктов (24,9 %). Более половины вклада в дозовую нагрузку мышьяком составляют рыба и рыбные продукты (54,9 %).

Основная доза ртути на уровне Ме обусловлена употреблением плодоовощной продукции (51,9 %), молока и молочных продуктов (19,6 %), рыбы и рыбных продуктов (11,9 %). Наибольший вклад в экспозицию свинцом на уровне Ме вносят хлеб и хлебные продукты (29,4 %), мясо и мясные продукты (24,3 %), молоко и молочные продукты (23,4 %), плодоовощная продукция (10,3 %).

Анализ значений HQ показал, что на уровне Р 90 значения HQ при воздействии мышьяка и нитратов выше допустимых уровней в 1,80 и 1,13 раза соответ-ственно (рис. 1). Значения HQ для остальных хими-ческих веществ не превышают 1,0.

Таблица 1

Содержание химических веществ в пищевых продуктах, произведенных в Архангельской области и других регионах Российской Федерации за 2003–2022 гг.

Контаминант	Архангельская область				Другие регионы РФ				z	p
	n	Me \	P 90 \ Доля выше ПДУ, %		n	Me \	P 90 \ Доля выше ПДУ, %
Хлебные продукты
Кадмий	1253	0,01	0,021	0,32	216	0,007	0,021	0	2,4	0,015
Мышьяк	1017	0,01	0,075	0,2	163	0,01	0,08	0	3,2	0,002
Ртуть	1042	0,0012	0,01	0,48	169	0,001	0,015	0,59	0,7	0,475
Свинец	1267	0,08	0,206	0,39	233	0,04	0,122	0	7,3	<0,001
Стронций-90	114	1,065	7,56	0	37	1,9	9	0	-1,4	0,171
Масложировая продукция
Железо	17	0,5	1,2	0	13	0	1	0	2,1	0,033
Кадмий	122	0,005	0,01	1,64	112	0,005	0,008	0	-0,3	0,746
Мышьяк	117	0	0,06	0	106	0	0,06	0,94	-0,7	0,503
Ртуть	115	0	0,005	0,87	100	0,001	0,005	0	-6,7	<0,001
Свинец	124	0,007	0,06	0,81	118	0,006	0,058	0	0,3	0,732
Стронций-90	7	2,3	52,6	0	4	16,82	53,5	0	-0,8	0,450
Молоко и молочные продукты
Кадмий	701	0,003	0,008	0,14	209	0	0,007	0	13,7	<0,001
Мышьяк	645	0,01	0,05	1,4	190	0	0,025	0	14,5	<0,001
Ртуть	644	0,004	0,005	2,64	195	0,002	0,005	2,56	3,1	0,002
Свинец	757	0,024	0,07	1,19	211	0,005	0,08	0,95	5,7	<0,001
Стронций-90	95	1,2	5,79	0	5	6,55	34,2	0	-3	0,002
Мясо и мясная продукция
Бенз(а)пирен	25	0,0002	0,0008	8	2	0	0	0	1,8	0,079
Железо	7	0	20		12	0	16		0,5	0,612
Кадмий	879	0,006	0,018	0,68	332	0,005	0,019	0,6	1,1	0,282
Мышьяк	821	0,035	0,08	0,98	305	0,028	0,08	0,33	6,6	<0,001
Нитриты	6216	0,003	17	0	171	0,003	11	0	2,8	0,006
Ртуть	746	0,0012	0,03	0,94	249	0	0,02	0,4	12,2	<0,001
Свинец	985	0,08	0,202	0,51	336	0,037	0,19	0,3	7	<0,001
Стронций-90	172	1,95	9,36		17	1,32	10,68		0,3	0,731
Плодоовощная продукция, фрукты и ягоды
Кадмий	304	0,005	0,0195	0,33	396	0,005	0,017	0,26	-0,8	0,415
Мышьяк	246	0,02	0,08	1,22	373	0	0,08	0	12,7	<0,001
Нитраты	5426	96	588	5,52	2566	84	453	7,85	6,3	<0,001
Ртуть	282	0,009	0,015	1,07	337	0,001	0,015	2,11	6,7	<0,001
Свинец	331	0,033	0,1672	0,31	419	0,011	0,117	0	6,7	<0,001
Стронций-90	140	1,75	6,315	0	9	1,4	9	0	-0,4	0,702
Рыба и рыбопродукты
Бенз(а)пирен	51	0	0,0008	0	5	0	0	0	0,8	0,429
Кадмий	238	0,005	0,021	0	132	0,005	0,028	0,76	-1,3	0,210
Мышьяк	273	0,3	2,54	3,3	131	0,1	0,9	0,76	3,4	<0,001
Ртуть	228	0,007	0,057	0,88	105	0,003	0,039	0	2,2	0,026
Свинец	257	0,021	0,13	0	138	0,016	0,15	0,72	0,3	0,767
Стронций-90	24	1,54	4,5	0	13	2,9	4	0	-0,9	0,382
Сахар и кондитерские изделия
Кадмий	183	0,007	0,027	0	93	0,005	0,023	1,08	1,9	0,064
Мышьяк	171	0,01	0,1	0	98	0,01	0,08	0	2,1	0,036
Ртуть	146	0,004	0,01	0	66	0,002	0,01	0	2,1	0,033
Свинец	192	0,068	0,18	0	95	0,005	0,22	0	5,9	<0,001
Стронций-90	8	4,95	24,13		9	3,9	9,7		1,3	0,178

Примечание: z – фактическое значение двухвыборочного критерия Вилкоксона, p – достигнутый уровень статистической значимости.

Значения HI на уровне Р90 для сердечно-сосудистой системы (4,1), органов пищеварения (3,42), нервной системы (3,37) и почек (3,37) соответствуют настораживающему риску (HI от 3,1 до 6) развития патологических состояний. Риск развития общетоксических эффектов для репродуктивной, иммун- ной систем, системы крови, развития и гормонального обмена, кожи и печени является допустимым (HI от 1,1 до 3,0).

При ранжировании вклада каждого контами-нанта в HI установлено, что основной вклад в развитие патологии почек на уровне медианных концен-

Таблица 2

Дозы контаминантов, поступающих с пищевыми продуктами, реализуемыми на территории Архангельской области (мг/кг в день)

Контаминант Доза на уровне Ме Доза на уровне P90 Бенз(а)пирен 6,07E-07 3,31E-06 Железо 2,35E-04 3,08E-02 Кадмий 1,17E-04 3,34E-04 Мышьяк 5,34E-04 3,85E-03 Нитриты 8,80E-06 5,16E-02 Нитраты 2,96E-01 1,81E+00 Ртуть 5,82E-05 2,93E-04 Свинец 9,97E-04 2,97E-03 Стронций-90 3,69E-02 1,76E-01 траций вносят свинец (38,4 %), мышьяк (34,3 %) и кадмий (16,1 %); на уровне Р90 ведущими являются мышьяк (53,3 %), свинец (24,7 %) и ртуть (12,2 %). Развитию заболеваний органов пищеварения способствует употребление пищевых продуктов, контаминированных свинцом (38,4 %), мышьяком (34,3 %) и кадмием (16,0 %), на уровне Р90 – мышьяком (52,6 %), свинцом (24,3 %) и ртутью (12,0 %). Основной вклад в патологию сердечно-сосудистой системы вносят свинец (33,6 %), мышьяк (30,0 %), нитраты (22,3 %) и кадмий (14,1 %), на уровне Р90 – мышьяк (43,9 %), нитраты (27,6 %) и свинец (20,3 %). Вклад мышьяка, свинца и кадмия в риск развития общетоксических эффектов со стороны нервной системы на уровне Ме составляет 34,3, 38,4 и 16,1 % соответственно, на уровне Р90 вклад мышьяка возрастает до 53,3 %, свинца и кадмия составляет 24,7 и 9,9 % соответственно (рис. 2).

Бенз(а)пирен 1 0.01 0,00    0,20    0.40    0,60    0.80    1.00    1.20    1,40    1.60    1.80   2.00

U HQ Me U HQ Рда

Рис. 1. Коэффициенты опасности для основных контаминантов пищевых продуктов, реализуемых на территории Архангельской области

^И-О

Сердечно-сосудистая система Органы пищеварения Центральная нервная система

Почки

Система крови

Иммунная система

Печень

Кожа

Развитие

Репродуктивная система Гормональный обмен Костно-мышечная система Органы дыхания 0

■ HI на уровне медианной концентрации □ HI на уровне концентрации Р90

Рис. 2. Индексы опасности для веществ однонаправленного действия, содержащихся в пищевых продуктах, реализуемых на территории Архангельской области

Суммарный канцерогенный риск, обусловленный потреблением пищевых продуктов, рассчитанный на уровне Ме ( CR = 9,0·10^-4), является настораживающим, на уровне Р 90 ( CR = 6,07·10^-3) – высоким, и обусловлен загрязнением пищевых продуктов мышьяком (89–95 %).

В настоящем исследовании проведен анализ уровней химической контаминации продовольственного сырья и пищевых продуктов, реализуемых в Архангельской области, и выполнена оценка риска здоровью населения. Осуществлено сопоставление полученных результатов с данными других регионов Российской Федерации для определения, являются ли выявленные уровни риска специфичными для Архангельской области как территории Арктической зоны Российской Федерации или отражают общероссийские закономерности химической контаминации пищевой продукции.

В Архангельской области рассчитанные на уровне медианы HQ не превышали единицу для всех исследуемых контаминантов, что согласуется с данными по Самарской [16], Иркутской [5], Кемеровской [17], Оренбургской [18] и Белгородской [19] областям. Значения HQ , рассчитанные на уровне Р 90 , для Архангельской области были выше единицы для мышьяка (1,80) и нитратов (1,13), что аналогично результатам, полученным на территории Самарской области [16], где HQ для мышьяка составил 1,9, и Оренбургской области [18], где HQ для нитратов достигал 1,34.

В нашем исследовании значения HI , рассчитанные на уровне Ме , для всех органов и систем были ниже единицы, на уровне Р 90 HI превышали единицу с наибольшими значениями для сердечно-сосудистой системы (4,10), органов пищеварения (3,42), почек (3,37) и нервной системы (3,37). Эти результаты согласуются с данными, полученными в Оренбургской области [18], где на уровне медианы HI не превышали единицу, а на уровне Р 90 наибольшие значения отмечались для гормональной (2,52), нервной (1,87), сердечно-сосудистой (1,73) и репродуктивной (1,48) систем. В Кемеровской области медианные HI были ниже единицы, а на уровне Р 90 превышение установлено для системы крови (1,48) [17].

На территории Архангельской области наибольший вклад в формирование неканцерогенного риска для системы крови вносят нитраты (40,2 %), свинец (29,6 %), нитриты (18,3 %) и кадмий (11,9 %), что аналогично результатам, полученным в Кемеровской области, где основной вклад в суммарный HI для системы крови вносят нитриты (43,9 %), свинец (35,8 %) и нитраты (20,3 %) [17]. В Оренбургской области основной вклад в HI для гормональной системы вносят свинец (30,7 %) и ГХЦГ (24,7 %), для ЦНС – свинец (41,2 %) и ГХЦГ (33,2 %), для сердечно-сосудистой системы и системы крови – нитраты (77,5 и 100 % соответственно) [18].

На уровне Ме суммарный CR в Архангельской области (9,0·10-4) незначительно превышает аналогичные значения, полученные в Республике Татар- стан (7,9·10-4) [20] и Самарской (6,45·10-4) [16], Кемеровской (2,7·10-4) [17] и Оренбургской (7,3·10-5) [18] областях. На уровне Р90 суммарный CR в Архангельской области (6,07·10-3) сопоставим с оценками для Республики Татарстан (6,7·10-3) [20] и Самарской области (2,21·10-3) [16], но превосходит уровень, установленный в Кемеровской (2,7·10-4) области [17]. В настоящем исследовании показано, что вклад мышьяка в суммарный CR на уровне Ме и Р90 наибольший и составляет 89 и 95 % соответственно, что сопоставимо с результатами в Оренбургской области, где вклад мышьяка составил 90 и 86 % на уровне Ме и Р90 соответственно [18]. На территории Республики Татарстан вклад мышьяка в суммарный CR ниже и составляет на уровне Ме 2,7 % и Р90 – 5,6 % [20], в Самарской области – на уровне Ме 62 % и Р90 – 39 % [16]. Сравнительный анализ показал, что уровни неканцерогенного и канцерогенного риска, установленные для здоровья населения в Архангельской области, в целом сопоставимы с оценками для других регионов Российской Федерации.

Ограничением настоящего исследования является изменение нормативных документов и методов лабораторного анализа за период 2003–2022 гг., в течение которого были отобраны пробы. Кроме того, дозы поступления контаминантов рассчитаны только для групп продуктов, в которых вещество определялось, что не означает отсутствия его поступления с другими видами продовольственного сырья и пищевых продуктов.

Выводы. Доля проб продовольственного сырья и пищевых продуктов, реализуемых на территории Архангельской области, с превышением ПДУ составила от 0,3 до 4,1 % в зависимости от группы продуктов. Продукция местного производства по ряду групп продуктов характеризовалась более высоким содержанием свинца по сравнению с продукцией из других регионов РФ. Неканцерогенный риск на уровне Ме для органов-мишеней соответствовал допустимому уровню, на уровне Р₉₀ значения HI для сердечно-сосудистой системы, органов пищеварения, почек и центральной нервной системы достигали настораживающего уровня, при этом основной вклад принадлежит мышьяку и свинцу. Канцерогенный риск на уровне Ме соответствовал настораживающему уровню, на уровне Р 90 – высокому и преимущественно обусловлен контаминацией пищевых продуктов мышьяком.

Полученные результаты могут служить основой для обоснования приоритетных направлений лабораторного контроля безопасности пищевой продукции на территории Архангельской области, прежде всего в отношении мышьяка, свинца и нитратов, разработки мер по снижению химической нагрузки на население региона.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.