Оценка канцерогенного риска, обусловленного повышенным содержанием 3,4-бенз(а)пирена в почве промышленного города

Дерябкина Людмила Александровна – кандидат медицинских наук, главный врач филиала (e-mail: ; тел.: 8 (863) 464-29-62; ORCID: .

Марченко Борис Игоревич – доктор медицинских наук, доцент, профессор Института нанотехнологий, электроники и приборостроения (e-mail: ; тел.: 8 (863) 437-16-24; ORCID: .

Тарасенко Карина Сергеевна – аспирант Института нанотехнологий, электроники и приборостроения (e-mail: ; тел.: 8 (863) 437-16-24; ORCID: .

гигиенического мониторинга территорий крупных городов [3, 7]. Существенный вклад в эмиссию ПАУ в городах, наряду с промышленными источниками и предприятиями энергетической отрасли, вносят выбросы автотранспорта из-за неполного сжигания топлива в двигателях внутреннего сгорания, истирание дорожного покрытия и шин [8–16]. В Ростовской области наиболее мощным предприятием энергетической отрасли и одним из основных источников выбросов полиаренов в окружающую среду является Новочеркасская гидрорецир-куляционная электростанция (ГРЭС). В зоне влияния объекта этот факт подтверждается результатами мониторинга почв в части уровня определения содержания 3,4-бенз(а)пирена в вегетативной и корневой частях растительности, расположенной в зоне влияния данного предприятия [17]. Существенный вклад в загрязнение окружающей среды способны вносить ПАУ, интенсивно продуцируемые при печном отоплении, особенно в случае использования угля в качестве топлива, а также поступающие из различных природных источников [18–24]. Почвы являют собой депо для полиаренов. Доказано, что непосредственной седиментации опасных примесей на поверхность почвы из атмосферного воздуха, а также с атмосферными осадками подвергается лишь часть веществ. Свыше половины данных соединений первично аккумулируется в растениях и попадает в почву после завершения вегетационного периода [25, 26]. Процессы поглощения ПАУ из почв через корни сельскохозяйственных растений обусловливают включение их через продукцию растениеводства в трофические цепи с выраженным эффектом биомагнификации. Кроме этого, активно аккумулируя данные поллютанты, почва служит источником вторичного загрязнения атмосферного воздуха и воды [27]. Таким образом, результаты мониторинга содержания 3,4-бенз(а)пирена в городских почвах являются высокоинформативными интегральными показателями для объективной характеристики эколого-гигиенического состояния территории при ведении социально-гигиенического мониторинга и в системе экоаналитики [28].

Цель исследования – оценка индивидуального и популяционного канцерогенного риска, обусловленного повышенным содержанием 3,4-бенз(а)пире-на в почвах селитебных территорий промышленного города Таганрога Ростовской области на основе данных социально-гигиенического мониторинга за период 2013–2020 гг.

Материалы и методы. В работе применены результаты исследований 384 проб почвы на содержание 3,4-бенз(а)пирена, а также сведения отчетных форм № 35 «Сведения о больных злокачественными новообразованиями» за 1985–2015 гг. и № 7 «Сведения о злокачественных новообразованиях» за 2016–2020 гг.

Отбор проб почвы в 2013–2020 гг. осуществлялся в 19 мониторинговых точках, относящихся к селитебным территориям вблизи перекрестков с интенсивным движением автомобильного транспорта (8), территориям муниципальных дошкольных образовательных учреждений (8) и зонам рекреации в границах города Таганрога (3) – набережная, парк и пляж. Определение массовой концентрации 3,4-бенз(а)пи-рена в почве производилось методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) на стационарном хроматографе жидкостном «Стайер» с флуориметрическим детектором. При оценке долевого вклада 3,4-бенз(а)пирена в суммарное загрязнение почвы проводился расчет значений частных показателей содержания определяемых поллютантов (в ПДК), их коэффициентов концентрации с учетом региональных фоновых уровней ( F ), комплексного показателя загрязнения почвы ( К почва ) и суммарного коэффициента техногенного загрязнения ( Zc ). В качестве региональных для Ростовской области фоновых уровней содержания 3,4-бенза(а)пирена в черноземе обыкновенном приняты результаты исследований, выполненных сотрудниками Академии биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского Южного

Рис. Динамика общей онкологической заболеваемости населения в г. Таганроге Ростовской области за период 1985–2020 гг.

федерального университета на территории Государственного почвенного заповедника «Персиановская заповедная степь». Оценка канцерогенного риска осуществлена в соответствии с Р 2.1.10.1920-041.

При формировании баз данных и их статистической обработке применялось специализированное программное обеспечение собственной разработки, включая программный комплекс Turbo oncologist, version 2.01, реализующий алгоритмы ретроспективного эпидемиологического анализа частоты, структуры, многолетней динамики и пространственной характеристики на основе методов частной и комплексной оценки реального (эпидемиологического) риска; программный комплекс Turbo Dynamics, version 1.02: трендовый анализ многолетней динамики, среднесрочное экстраполяционное прогнозирование и моделирование, нелинейный регрессионный и корреляционный анализ; а также профессиональный пакет статистических программ IBM SPSS Statistics (Statistical Package for Social Science), version 19.0.

Результаты и их обсуждение. Исследования, охватывающие период 2013–2020 гг., свидетельствуют о крайне высокой степени загрязнения почв Таганрога 3,4-бенз(а)пиреном. Так, из 384 исследованных проб превышение ПДК (0,02 мг/кг) выявлено в 65,63 ± 4,78 % случаев при средней фактической концентрации данного поллютанта 0,0460 ± 0,0103 мг/кг (2,298 ПДК). При этом максимальное зарегистриро- ванное содержание 3,4-бенз(а)пирена составляет 0,9105 мг/кг (45,525 ПДК). Установлена приоритетная роль данного поллютанта в загрязнении городских почв при его долевом вкладе в Кпочва, составляющем 55,25 % (табл. 1).

Наиболее высокая степень загрязнения 3,4-бенз(а)пиреном приходится на почву селитебных территорий, расположенных вблизи от перекрестков с интенсивным движением автотранспорта (первая группа мониторинговых точек), где удельный вес проб с превышением ПДК за последние восемь лет равен 71,60 ± 5,64 %, а среднее содержание данного поллютанта – 0,0475 ± 0,0103 мг/кг (2,376 ПДК). На втором ранговом месте по частоте превышения ПДК находится почва зон рекреации (58,72 ± 9,45 %), однако среднее содержание 3,4-бенз(а)пирена здесь оказалось даже выше, чем для первой группы мониторинговых точек (0,0498 ± 0,0241 мг/кг). Среди зон рекреации с крайне высоким уровнем загрязнения почвы 3,4-бенз(а)пиреном (до 45,525 ПДК) выделяется парк «Приморский», находящийся в зоне влияния основных производственных цехов ныне не существующего крупного предприятия сельскохозяйственного машиностроения – АО «Таганрогский комбайновый завод» и ОАО «Кирпичник». Таким образом, по среднему содержанию 3,4-бенз(а)пи-рена в соответствии с критериями оценки степени химического загрязнения СанПиН 2.1.7.1287-032

Таблица 1

Показатели загрязнения 3,4-бенз(а)пиреном почв г. Таганрога Ростовской области в динамике за период 2013–2020 гг.

Показатель	Год наблюдения								2013–2020 гг.
	2013	2014	2015	2016	2017	2018	2019	2020
Доля проб с превышением ПДК, %	72,9	70,8	52,1	62,5	79,2	58,3	66,7	62,5	65,63 ± 4,78
Наибольшая концентрация, мг/кг	0,3710	0,1542	0,7610	0,9105	0,1799	0,2170	0,0440	0,1710	0,9105
Показатель загрязнения ( I max, ПДК)	18,550	7,710	38,050	45,525	8,995	10,850	2,200	8,550	45,525
Среднегодовая концентрация ( С ave , мг/кг)	0,0484	0,0514	0,0471	0,0511	0,0476	0,0510	0,0227	0,0484	0,0460 ± 0,0103
Показатель загрязнения ( I ave, ПДК)	2,422	2,570	2,353	2,553	2,382	2,550	1,136	2,422	2,298
К почва	4,312	4,590	4,113	4,535	4,248	4,806	3,026	4,312	4,160
Долевой вклад в К почва (%)	56,17	56,00	57,20	56,29	56,06	53,05	37,55	56,17	55,25
Суммарный коэффициент техногенного загрязнения ( Zc )	6,651	7,120	6,496	7,117	6,890	6,301	6,651	6,651	6,978

Таблица 2

Показатели загрязнения 3,4-бенз(а)пиреном почв г. Таганрога в различных типах мониторинговых точек за период 2013–2020 гг.

Показатель Всего по мониторинговым точкам В том числе селитебные территории с интенсивным движением автомобильного транспорта зоны рекреации (набережная, парк) территории дошкольных образовательных учреждений Число отобранных проб почвы 384 250 109 25 Доля проб с превышением ПДК (%) 65,6 ± 4,8 71,6 ± 5,6 58,7 ± 9,5 36,0 ± 19,8 Средняя концентрация (Сave, мг/кг) 0,0460 ± 0,0103 0,0475 ± 0,0103 0,0498 ± 0,0241 0,0176 ± 0,0094 Показатель загрязнения по средней концентрации (Iave, ПДК) 2,298 2,376 2,492 0,882 Нижняя доверительная граница средней концентрации (p < 0,05) 0,0357 0,0372 0,0256 0,0082 Верхняя доверительная граница средней концентрации (p < 0,05) 0,0563 0,0579 0,0740 0,0270 Минимальная концентрация (Cmin, мг/кг) 0,0026 0,0038 0,0026 0,0040 Показатель загрязнения по минимальной концентрации (Imin, ПДК) 0,130 0,190 0,130 0,200 Максимальная концентрация (Cmax, мг/кг) 0,9105 0,7610 0,9105 0,0621 Показатель загрязнения по максимальной концентрации (Imax, ПДК) 45,525 38,050 45,525 3,105 почва в первой и второй группах мониторинговых точек может быть отнесена к категории загрязнения «опасная». Для контрольных мониторинговых точек третьей группы, которые расположены на территориях муниципальных дошкольных образовательных учреждений, удельный вес проб почвы с превышением ПДК составляет 36,00 ± 19,81 % при среднем содержании 3,4-бенз(а)пирена 0,0176 ± 0,0094 мг/кг (0,882 ПДК) и максимальном содержании его, не превышающем 3,105 ПДК (табл. 2).

Высокая актуальность оценки связанного с химическим загрязнением городской почвы канцерогенного риска при ведении социально-гигиенического мониторинга определяется тем, что значительная часть селитебных территорий Таганрога представлена частной застройкой с приусадебными участками, на которых выращиваемая сельскохозяйственная продукция (овощи, фрукты, ягоды и др.) с высокой степенью вероятности контаминируется присутствующим в городской почве 3,4-бенз(а)пиреном.

Оценка канцерогенного риска, связанного с высоким содержанием в городской почве 3,4-бенз(а)-пирена, проведена по результатам лабораторных исследований за период 2013–2020 гг. Согласно рекомендациям [30–33], оценка канцерогенного риска выполнялась с учетом обоснованных максимальных экспозиций, рассчитанных на основе верхних 95%-ных доверительных границ средних концентраций 3,4-бенз(а)пирена.

Показатели индивидуального многомаршрутного канцерогенного риска ( CR ) в соответствии со сценарием селитебной зоны рассчитывались как суммы показателей канцерогенных рисков, обусловленных воздействием содержащегося в почве мониторинговых точек опробования 3,4-бенз(а)пирена, при реализации перорального ( CR o ), ингаляционного ( CR i ) и накожного ( CR_d ) путей поступления в организм.

При расчете индивидуального канцерогенного риска за счет перорального пути поступления 3,4-бенз(а)пирена из почвы (CRo) было применено значе- ние фактора наклона (SFo) равное 7,3 (мг/ (кг·день))–1. Величины CRo для отдельных календарных годов периода наблюдения варьировались в диапазоне от 2,8312·10–5 до 6,4046·10–5, а среднемноголетний уровень CRo, рассчитанный на основе верхней доверительной границы (p < 0,05) средней концентрации 3,4-бенз(а)пирена, оказался равен 7,2075·10–5 (табл. 3).

Таким образом, CR o соответствует второму диапазону пожизненного индивидуального риска (предельно допустимому риску или верхней границе приемлемого риска), что определяет необходимость осуществления постоянного контроля. Долевое участие CR_o в структуре индивидуального многомаршрутного канцерогенного риска ( CR ) составляет 2,93 %. Пожизненный популяционный канцерогенный риск (дополнительное по отношению к фоновому абсолютное число случаев злокачественных новообразований способных возникнуть на протяжении периода средней продолжительности жизни человека, равной 70 годам, из расчета на среднюю численность населения г. Таганрога 252 309 человек) при пероральном пути поступления 3,4-бенз(а)пирена из почвы ( PCR o ) соответствует 18 случаям. Соответственно годовой популяционный канцерогенный риск на 100 тысяч населения составляет 0,103 ^o/ oooo , а долевое участие 3,4-бенз(а)пирена почвы в формировании общей онкологической заболеваемости при пероральном пути поступления – 0,021 % (табл. 4).

В связи с недоступностью данных о коэффициенте абсорбции (GIABS) для 3,4-бенз(а)пирена его величина была принята равной 1,0, что соответствует 100%-ному поступлению данного поллютанта в организм [30, 31]. Поэтому при расчете индивидуального канцерогенного риска за счет накожного пути поступления значение фактора наклона ( SF d ) было приравнено к величине фактора наклона при пероральном пути поступления ( SF o ), т.е. к 7,3 (мг/(кг · день))^–1. Значения годовых показателей индивидуального канцерогенного риска при накожном пути поступления ( CR d ) за последние восемь лет варьировались в пределах от 2,1517 · 10^–5 до 4,8675 · 10^–5 при его среднемноголетнем уровне 5,4777 · 10^–5 (второй диапазон пожизненного индивидуального риска). Удельный вес CR d в индивидуальном многомаршрутном канцерогенном риске ( CR ) равен 2,23 %. Пожизненный популяционный канцерогенный риск ( PCR d ) для населения г. Таганрога соответствует 14 случаям за 70 лет, годовой популяционный канцерогенный риск на 100 тысяч населения – 0,078 ^o/ oooo , долевое участие 3,4-бенз(а)-пирена почвы в формировании общей онкологической заболеваемости за счет накожного пути поступления – 0,016 %.

При оценке индивидуального канцерогенного риска за счет ингаляционного пути поступления 3,4-бенз(а)пирена из почвы ( CR i ) был применен фактор

Таблица 3

Канцерогенный риск здоровью населения г. Таганрога Ростовской области, обусловленный содержанием

3,4-бенз(а)пирена (3,4-БП) в почве за период 2013–2020 гг.

Показатель канцерогенного риска	Индивидуальный многомаршрутный канцерогенный риск	Канцерогенный риск, обусловленный воздействием содержащегося в почве 3,4–БП (сценарий селитебной зоны)
		при пероральном пути поступления ( CR o )	при ингаляционном пути поступления ( CR i )	при накожном пути поступления ( CR d )
Риск по средним концентрациям за 2013–2020 гг.	2,0203·10–3	5,9179·10–5	1,9161·10–3	4,4976·10–5
Риск по верхним доверительным границам средних концентраций за 2013–2020 гг.	2,4606·10–3	7,2075·10–5	2,3337·10–3	5,4777·10–5
Структура канцерогенного риска, %	100,00	2,93	94,84	2,23

Таблица 4

Популяционный канцерогенный риск по верхним доверительным границам средних концентраций ( p < 0,05) за период 2013–2020 гг.

Показатель Суммарный риск (PCR) При пероральном пути поступления (PCRo) При ингаляционном пути поступления (PCRi) При накожном пути поступления (PCRd) Ожидаемое число случаев злокачественных новообразований на протяжении всей жизни (70 лет) из расчета на численность населения 252309 621 18 589 14 Годовой популяционный канцерогенный риск на 100 тысяч населения 3,515 0,103 3,334 0,078 Вклад 3,4-БП в почве в онкологическую заболеваемость, % 0,729 0,021 0,692 0,016 наклона (SFi), равный 3,9 (мг/ (кг·день))–1, а при расчете фактора его испарения из почвы (VF) – величина 0,034 Па·м3/моль – в качестве значения константы закона Генри. Установлено, что годовые показатели CRi варьировались в пределах от 9,1672·10–4 до 2,0737·10–3, а CR – от 9,6655·10–4 до 2,1865·10–3 при их среднемноголетних значениях 2,3337·10–3 и 2,4606·10–3 соответственно, что согласуется с четвертым диапазоном риска (более 1,0·10–3) – De manifestis Risk, неприемлемым ни для населения, ни для профессиональных групп. Таким образом, ингаляционный путь поступления 3,4-бенз(а)пирена из почвы является приоритетным при долевом участии CRi в формировании индивидуального многомаршрутного канцерогенного риска (CR), равного 94,84 %. Пожизненный популяционный канцерогенный риск для населения г. Таганрога за счет ингаляционного пути поступления 3,4-бенз(а)пирена из почвы (PCRi) равен 589 случаям за 70 лет, пожизненный многомаршрутный популяционный канцерогенный риск (PCR) – 621 случаю; годовые популяционные канцерогенные риски на 100 тысяч населения – 3,334 и 3,515 o/oooo соответственно при долевом участии 3,4-бенз(а)пирена почвы в формировании общей онкологической заболеваемости – 0,692 и 0,729 % соответственно (см. табл. 4).

Выводы. Таким образом, подтвержден существенный уровень контаминации почв г. Таганрога 3,4-бенз(а)пиреном и обусловленный данным поллютантом высокий канцерогенный риск. Специфические особенности данного соединения (тенденции к аккумуляции в почве и персистентность с продолжительным сохранением биологической активности; возможность вторичного загрязнения атмосферного воздуха, а также попадания в трофические цепи через корневую систему сельскохозяйственных культур; доказанное канцерогенное, мутагенное и тератогенное воздействие на человека) определяют целесообразность включения динамического наблюдения за содержанием 3,4-бенз(а)пирена в перечень обязательных исследований почвы при ведении социально-гигиенического мониторинга. К перспективным направлениям совершенствования информационноаналитического обеспечения гигиенической оценки химического загрязнения почв в системе социальногигиенического мониторинга относится интегрирование профильных баз данных в региональные геоин-формационные системы (ГИС) и программные средства с выходом на оценку риска развития канцерогенных эффектов, обусловленных химическим загрязнением почв в Ростовской области. При условии включения в программу региональной системы социально-гигиенического мониторинга планируется осуществление выборочных исследований по содержанию 3,4-бенз(а)пирена в растениеводческой продукции (овощи, фрукты), выращенной на приусадебных участках на территории г. Таганрога.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.