Оценка риска здоровью населения от фталатов из полимерной упаковки питьевой воды

Зарицкая Екатерина Викторовна – руководитель испытательного лабораторного центра (е-mail: ; тел.: 8 (911) 965-75-04; ORCID: .

Исаев Даниил Сергеевич – заведующий отделением коммунальной гигиены (e-mail: ; тел.: 8 (911) 739-40-23; ORCID: .

Петрова Милена Дмитриевна – младший научный сотрудник отделения изучений электромагнитных излучений (е-mail: ; тел.: 8 (921) 743-27-73; ORCID: .

ществ (SVHC, Substances of Very High Concern) регламента европейских стран по регистрации, оценке, авторизации химических веществ (REACH), а также на их производство и применение наложены ограничения. Данное ограничение учитывает кумулятивные эффекты и совместное воздействие четырех фталатов [8, 9].

По данным A. Pradhan et al. и V.R. Kay et al., ДЭГФ и другие фталаты негативно воздействовали на развитие репродуктивной системы самцов и самок в эксперименте на животных, развитие эстрогенчувствительных тканей [10, 11]. Перинатальное воздействие фталатов вызывало ряд вредных эффектов на потомство животных: отмечены мертворождаемость, повышение частоты пренатальной гибели плодов, врожденные пороки, в том числе половой системы [12]. Установлено, что фталаты с помощью геномных, негеномных и эпигенетических механизмов действия изменяют экспрессию генов, созревание клеток и процессы апоптоза в тканях млекопитающих [13].

Исследование на группе детей с выявленным преждевременным началом роста молочных желез обнаружило в пробах сыворотки крови значительные уровни фталатов и их метаболитов. Результат исследования предполагает возможную связь между пластификаторами с известной эстрогенной и анти-андрогенной активностью (диметил, диэтил, дибутил и ди(2-этилгексил)фталаты) и причиной преждевременного развития груди у женщин [14].

При пероральном поступлении фталаты изначально трансформируются в слюне и желудочнокишечном тракте до моноэфирных метаболитов, воздействием которых и обусловлены токсические эффекты фталатов. Фталаты обнаруживались в моче, крови, грудном молоке, семенной жидкости, фолликулярной жидкости яичников и слюне человека. Кроме того, метаболиты фталатов обнаруживались в материнской и пуповинной крови, ткани плаценты и амниотической жидкости [15].

В соответствии с исследованиями, проведенными в США и Германии, ориентировочный уровень суточной экспозиции фталатов у населения находится в диапазоне: ДЭГФ ~ от 3 до 30 мкг/кг/д, ДнБФ – от 0,84 до 5,22 мкг/кг/д и ДиБФ – от 0,12 до 1,4 мкг/кг/д [16, 17].

Учитывая токсическое воздействие фталатов, а также экспозицию населения, можно утверждать, что необходима оценка их содержания в бутилированной воде как одном из источников их поступления в организм человека.

Для питьевой воды используется упаковка из полимерных материалов (бутыли) – полиэтиленте-рефталата (ПЭТФ) и поликарбоната (ПК) [18].

В состав всех перечисленных материалов в качестве пластификатора входят добавки: ДЭГФ, ДиБФ, ДнБФ. В объеме полимера фталаты, как правило, не образуют прочных связей и легко выделяются из готовых изделий [19].

Потенциальными источниками фталатов в бутилированной воде могут служить исходная вода, производственные процессы, материал упаковки [2]. Однако в ходе проведенных исследований было установлено значительное содержание фталатов в материале пластиковых бутылей. Обнаруженные уровни диэтилгексилфталата находились в диапазоне 393–1499 мг/кг, концентрации диэтилфталата, диметилфталата составляли 3,1 и 14,8 мг/кг соответственно [20]. Из этого следует, что упаковка является наиболее вероятным источником фталатов.

В результате проведенных исследований на содержание ДЭГФ в бутилированной воде в 2012 г. установлено, что 13,9 % из 379 торговых наименований не соответствовали рекомендациям ВОЗ (8 мкг/л). При обобщении результатов мировых исследований установлено, что более чем в трех сотнях образцов бутилированной воды из 21 страны частота обнаружения пяти целевых фталатов составляет: дибутилфталат (ДБФ) – 67,6 %; ДЭГФ – 61,7 %; диэтилфталат (ДЭФ) – 47,1 %; ББФ – 36,9 % и диметилфталат – 30,1 %. Максимальные концентрации данных фталатов: 222,0; 94,1; 34,2; 109,0 и 61,3 мкг/л соответственно [21–23].

Таким образом, качество и свойства полимерных упаковочных материалов непосредственно влияют на безопасность пищевой продукции. В целях сохранения здоровья населения актуальной задачей является дальнейшее изучение качества и безопасности полимерных упаковок, контактирующих с пищевыми продуктами, в том числе питьевой водой.

В регламенте Европейской комиссии по пластиковым материалам и изделиям, предназначенным для контакта с продуктами питания1, представлены специальные нормы для ДЭГФ, ББФ, ДБФ, регулирующие поступление данных компонентов в продукты питания. В РФ в требованиях к безопасности упакованной питьевой воды2 и упаковке3 в перечне санитарно-гигиенических показателей данные соединения не представлены.

Цель исследования – оценка риска здоровью населения от воздействия фталатов из полимерной упаковки питьевой воды.

Для выполнения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

• •    идентификация опасности. Определить остаточные количества фталатов в материале двух видов упаковки и установить уровни миграции фталатов (ДЭГФ, ДнБФ, ДиБФ) для ПЭТФ и ПК, изготовленных в РФ шестью производителями в соответствии с ТР ТС 005/2011³;

• •    проведение оценки риска здоровью (канцерогенный и неканцерогенный) населения при ежедневном потреблении человеком бутилированной питьевой воды;

• •    оценка потенциального эстрогенного эффекта фталатов для населения при употреблении бутилированной питьевой воды на основе токсикологических исследований.

Материалы и методы. Для идентификации опасности был составлен план лабораторных исследований на основе требований Технического регламента Таможенного союза³ и Инструкции по санитарнохимическому исследованию изделий, изготовленных из полимерных и других синтетических материалов⁴.

Для проведения исследований были взяты девять образцов полимерной тары для питьевой воды из ПЭТФ и ПК, изготовленных в Российской Федерации шестью производителями, из них семь образцов бутылей из ПЭТ с объемом 0,6; 6; 19 л, остальные бутыли из ПК объемом 19 л. Образцы были отобраны на производстве и представляли собой новую тару, готовую к заполнению. Для проведения лабораторных исследований было подготовлено 27 проб полимерного материала упаковки (3 навески с одного образца).

Оценка миграции фталатов проводилась в условиях моделирования контакта среды (питьевая вода) с полимерными материалами. Образцы полимерного материала (4 × 5 см, площадь – 40 см2) в модельной среде (дистиллированной воде, рН = 7) помещались в термостат на 30 суток при температуре 20 °С. В качестве внутренних стандартов были выбраны изотопномеченые аналоги или изомеры аналитов: ДБФ-D4 для измерения ДБФ и ДиБФ; ДЭГФ-D4 для измерения ДЭГФ, которые вносили в модельную среду перед началом эксперимента. По окончании испытаний фталаты из модельной среды извлекали методом жидкостно-жидкостной экстракции в гексан (5 см3). Экстракты аналитов анализировали с использованием метода газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием (ГХ-МС)5 [23, 24]. Нижний предел измерения ДЭГФ, ДнБФ, ДиБФ составил 0,0040; 0,0026; 0,0026 мг/дм3 соответственно. Статистическую обработку данных выполняли с использованием программы Microsoft Excel 2010.

При определении фталатов в полимерном материале из образцов тары вырезали фрагменты, затем измельчали, гомогенизировали. Навески помещали в колбы, вносили внутренние стандарты и экстрагент (метанол). Экстракцию аналитов проводили с помощью УЗ-поля при нагревании. Анализ экстрактов выполняли методом ГХ-МС в режиме регистрации выбранных ионов. Нижний предел измерения ДЭГФ, ДнБФ, ДиБФ – 0,56; 1,5; 1,5 мг/кг соот-ветственно5.

Поскольку распределение концентраций определяемых веществ статистически значимо отличалось от нормального, то для описания выборок результатов рассчитали медианы и межквартильный диапазон (25–75 процентили), привели максимальное и минимальное значения. Для двух образцов ПК (4 пробы) приведены минимальные и максимальные значения, медиана.

Методы расчета. Среднюю суточную дозу для человека фталатов, поступающих с упакованной водой, рассчитывали в соответствии с действующим руководством по оценке риска для здоровья населе-ния⁶. Переменные в формуле установлены согласно рекомендуемым стандартным значениям факторов экспозиции, указанных в руководстве. Значение потребления воды для детей до 18 лет выбрано исходя из методических рекомендаций по нормам физиологических потребностей различных групп населения⁷, где значение для мальчиков – 1,5–1,6 л и девочек – 1,4–1,5 л (14–17 лет).

Средняя суточная доза рассчитывалась для детей до 6 лет (масса тела – 15 кг, потребление воды – 1 л/день), для детей до 18 лет (масса тела – 42 кг, потребление воды – 1,5 л/день) и для взрослых (масса тела – 70 кг, потребление воды – 2 л/день). Частота экспозиции принята 350 дней/год.

С целью сравнительной характеристики эстрогенного потенциала проводился расчет эквивалента эстрогенности ( EEQ ) и сравнение результатов с ранее выполненными исследованиями [9]:

EEQ = ΣEPi · C, где EP – эстрогенный потенциал отдельного фталата, определяемый in vitro; C – концентрация отдельного фталата.

Эстрогенная активность 17b-эстрадиола (E2) устанавливается равной «1» [22]. При эстрогенной активности соединения сильнее, чем у (Е2), его значение EP будет выше «1»; при более слабой эстрогенной активности – ниже «1».

Результаты и их обсуждение. Согласно полученным данным, остаточные количества фталатов были обнаружены во всех образцах полимерной упаковки. Содержание фталатов колебалось в широком диапазоне: ДЭГФ – 1,7–4,2 мг/кг; ДнБФ < 2,4–31,3 мг/кг; ДиБФ – 2,2–10,2 мг/кг. Стоит отметить, что ДнБФ был обнаружен лишь в трех образцах из девяти. Результаты представлены в табл. 1 и 2. На основании полученных данных концентрации фталатов (медианы) в таре ПЭТФ были распределены в порядке от высокого к низкому: ДиБФ > ДЭГФ > ДнБФ. В таре ПК: ДЭГФ > ДиБФ > ДнБФ.

Во всех водных вытяжках, контактирующих с материалом ПЭТФ, отмечается присутствие фталатов. Содержание ДЭГФ находилось в диапазоне 8,6–71,0 мкг/л; ДиБФ – от < 2,6 до 19,2 мкг/л. ДнБФ не обнаружен.

При анализе образцов водных модельных сред, контактирующих с ПК, были обнаружены три фталата. Однако максимальные концентрации отмечались для ДЭГФ, ДиБФ – соответственно 31,5–43,5 мкг/л; 17,0–54,0 мкг/л. Концентрации ДнБФ находились в диапазоне 4,8–6,2 мкг/л.

На основании полученных экспериментальных данных прослеживается миграция двух фталатов – ДЭГФ, ДиБФ – из обоих изученных полимерных материалов, причем миграция фталатов из ПК при оценке суммарного содержания происходила значительнее, чем из ПЭТФ.

Наличие фталатов в материале и в водной среде указывает на возможность поступления составляющих полимерной упаковки в питьевую воду, а значит необходимо оценить потенциальное влияние на здоровье населения, употребляющего упакованную питьевую воду.

На основе полученных данных проводилась оценка риска здоровью населения. Результаты расчета суточных доз, хронического неканцерогенного и канцерогенного рисков при употреблении питьевой воды из упаковки, выполненной из ПЭТФ и ПК, представлены в табл. 3, 4.

Значения неканцерогенного риска при употреблении бутилированной питьевой воды из упаковки, выполненной из ПЭТФ и ПК, соответствуют допустимому уровню для всех возрастных групп, наибольшие значения HQ соответствуют группе детей до 6 лет. Значение канцерогенного риска соответствует второму диапазону рисков – допустимому уровню, такие значения не требуют организации мероприятий по снижению риска и подлежат лишь постоянному контролю. При этом наибольшие значения риска получены при употреблении бутилированной питьевой воды из упаковки, выполненной из ПК.

Таблица 1

Содержание фталатов в упаковочном материале (ПЭТФ) и модельной среде (дистиллированная вода)

Показатель	Объект исследования, концентрация	Min	Max	Me	Q 25– Q 75
ДЭГФ	Упаковка, мг/кг	1,7	2,8	2,4	2,2–2,5
САS 117-81-7	Вода, мкг/л	8,6	71,0	14,5	13,0–18,8
ДнБФ	Упаковка, мг/кг	< 2,4	31,3	1,2	3,5–10,2
САS 84-74-2	Вода, мкг/л/	< 2,6	< 2,6	< 2,6	–
ДиБФ	Упаковка, мг/кг	3,5	10,2	5,6	3,4–6,4
САS 84-69-5	Вода, мкг/л	< 2,6	19,2	9,3	5,6–11,0

Таблица 2

Содержание фталатов и в упаковочном материале (ПК) и в модельной среде (дистиллированная вода)

Показатель	Объект исследования, концентрация	Min	Max	Me
ДЭГФ	Упаковка, мг/кг	3,4	4,2	3,8
САS 117-81-7	Вода, мкг/л	31,5	43,5	37,5
ДнБФ	Упаковка, мг/кг	< 2,4	2,4	1,8
САS 84-74-2	Вода, мкг/л	4,8	6,2	4.8
ДиБФ	Упаковка, мг/кг	2,2	4,6	3,4
САS 84-69-5	Вода, мкг/л	17,0	54,0	18,0

Таблица 3

Результаты оценки риска для здоровья при употреблении бутилированной питьевой воды из упаковки, выполненной из ПЭТФ

CAS	Вещество	С	RfD	SFo	I * дети до 6 лет	I дети до 18 лет	I взрослые	HQ * дети до 6 лет	HQ дети до 18 лет	HQ взрослые	CR
117-81-7	ДЭГФ	0,0145	0,02	0,014	9,27E-04	4,97E-04	3,97E-04	4,63E-02	2,48E-02	1,99E-02	5,56E-06
84-74-2	ДнБФ	0,0013	0,1	-	8,31E-05	4,45E-05	3,56E-05	8,31E-04	4,45E-04	3,56E-04	-
84-69-5	ДиБФ	0,0093	-	-	5,95E-04	3,18E-04	2,55E-04	-	-	-	-

П р и м е ч а н и е: здесь и далее I – дозы; HQ – коэффициент опасности.

Таблица 4

Результаты оценки риска для здоровья при употреблении бутилированной питьевой воды из упаковки, выполненной из ПК

CAS	Вещество	С	RfD	SFo	I дети до 6 лет	I дети до 18 лет	I взрослые	HQ дети до 6 лет	HQ дети до 18 лет	HQ взрослые	CR
117-81-7	ДЭГФ	0,0375	0,02	0,014	2,40E-03	1,28E-03	1,03E-03	1,20E-01	6,42E-02	5,14E-02	3,36E-05
84-74-2	ДнБФ	0,00475	0,1	-	3,04E-04	1,63E-04	1,30E-04	3,04E-03	1,63E-03	1,30E-03	-
84-69-5	ДиБФ	0,018	-	-	1,15E-03	6,16E-04	4,93E-04	-	-	-	-

Таблица 5

Страна	Фталаты	Ранг среди стран	Средняя концентрация, мкг/л	Эстрогренный потенциал	Эквивалент эстрогенности
Тайланд	ДЭГФ	2	61,1	3,00E-07	0,018
	ДБФ		31,8	4,10E-05	1,304
	Всего фталатов				1,322
Саудовская Аравия	ДЭГФ	4	6,2	3,00E-07	0,002
	ДБФ		3,1	4,10E-05	0,127
	Всего фталатов				0,129
Мексика	ДЭГФ	1	-	3,00E-07	-
	ДБФ		45,1	4,10E-05	1,849
	Всего фталатов				1,849
Пакистан	ДЭГФ	3	3,8	3,00E-07	0,001
	ДБФ		17,8	4,10E-05	0,730
	Всего фталатов				0,731
Российская Федерация (ПЭТ)	ДЭГФ	6	14,5	3,00E-07	4,35E-06
	ДнБФ		1,3	4,10E-05	5,33E-05
	Всего фталатов				5,77E-05
Российская Федерация (ПК)	ДЭГФ	5	37,5	3,00E-07	1,13E-05
	ДнБФ		4,8	4,10E-05	1,95E-04
	Всего фталатов				2,06E-04

Результаты расчета эквивалента эстрогенности

Близкие к теме исследования проводились в Китае, авторы идентифицировали фталаты в упакованной питьевой воде и выполняли оценку риска. Отмечено, что наиболее высокие концентрации фталатов характерны для ДЭГФ, ДнБФ и ДиБФ. Концентрации определялись в диапазоне от нижнего предела обнаружения до 0,041 мг/л (ДЭГФ), 0,016 мг/л (ДиБФ), 0,0049 мг/л (ДнБФ). Результаты оценки риска с учетом средних значений оценивались как допустимые [25].

С целью сравнения вероятных эстрогенных эффектов при употреблении упакованной питьевой воды проводились расчеты эквивалента эстрогенно-сти (табл. 5).

По результатам расчета и ранжирования значений эквивалента эстрогенности в упакованной питьевой воде в РФ получены наименьшие значения (5-й и 6-й ранги) среди других стран, в которых проводились исследования. Тем не менее рядом авторов обнаружены фталаты в упакованной питьевой воде в концентрациях, которые могут оказывать неблагоприятные эстрогенные эффекты, что обосновывает дальнейшее и систематическое изучение безопасности бутилированной воды, связанной с фталатами.

Необходимо также обратить внимание, что данные были получены при экспозиции 30 дней и температуре 20 °С, а большая часть упакованной питьевой воды имеет срок гарантийного качества до 24 месяцев, что может потребовать проведения долгосрочного экспериментального исследования миграции фталатов.

Выводы. Полученные результаты идентификации опасности позволили оценить содержание целевых фталатов в ограниченной выборке двух полимерных материалов и их миграцию в водную среду.

Установлено, что ежедневное потребление человеком питьевой воды в современной полимерной упаковке не приводит к формированию недопустимых значений риска воздействия фталатов на здоровье. При исследовании образцов из ПЭТФ наибольшее значение коэффициента опасности для ДЭГФ (для детей до 6 лет) составило 4,63E-02, для образцов из ПК – 1,20E-01, что соответствовало допустимому уровню риска. Канцерогенный риск определялся на уровне предельно допустимого значения (1·10-4–1·10-6): при исследовании образцов из ПЭТФ – 5,56E-06, при исследовании образцов из ПК – 3,36E-05.

Результаты данной работы могут быть использованы при оценке безопасности полимерной упаковки для питьевой воды.

Финансирование. Исследование не имело финансовой поддержки.