Оценка риска здоровью населения, связанного с контаминацией сельскохозяйственной продукции тяжелыми металлами
Автор: Аллаярова Г.Р., Ларионова Т.К., Зеленковская Е.Е., Аухадиева Э.А., Адиева Г.Ф., Афонькина С.Р., Даукаев Р.А.
Журнал: Вестник Красноярского государственного аграрного университета @vestnik-kgau
Рубрика: Агрономия
Статья в выпуске: 3, 2025 года.
Бесплатный доступ
Цель исследования - оценка эффективности проведенных природоохранных мероприятий путем расчета риска здоровью населения, связанного с алиментарным поступлением контаминантов сельскохозяйственной продукции, которая произведена в зоне влияния предприятия. Методом атомно-абсорбционной спектрометрии установлено содержание 8 металлов (Cu, Zn, Cd, Pb, As, Hg, Cr, Ni) в зерне, молоке, мясе и овощах (картофель, морковь и свекла) (n = 300), произведенных в Учалинском районе Республики Башкортостан. Оценка канцерогенного, неканцерогенного и популяционного риска здоровью населения до и после проведения природоохранных мероприятий осуществлена на примере Учалинского района Республики Башкортостан с развитой горнорудной промышленностью. Проведенные в 2004-2018 гг. ОАО «Учалинский горно-обогатительный комбинат» (ОАО «УГОК») природоохранные мероприятия позволили снизить степень воздействия предприятия на среду обитания. В основных пищевых продуктах было обнаружено существенное снижение содержания As, Pb, Cd, Hg, Ni и Cr, а также увеличение уровня Zn и Cu. В 2000 г. наибольший индекс опасности развития неканцерогенных эффектов (HI) выявлен для нервной системы, развития человека, сердечно-сосудистой системы, органов дыхания и кожи. После проведения природоохранных мероприятий к 2020 г. риск снизился до допустимого (приемлемого). Уровень суммарного канцерогенного риска до природоохранных мероприятий классифицировался как настораживающий, но к 2020 г. также снизился до допустимого. Величина популяционного канцерогенного риска снизилась с 17,2 до 1,8 дополнительных случаев злокачественных новообразований на 70 000 жителей.
Сельскохозяйственная продукция, оценка риска здоровью, канцерогенный риск, неканцерогенные эффекты, тяжелые металлы, природоохранные мероприятия
Короткий адрес: https://sciup.org/140309928
IDR: 140309928 | DOI: 10.36718/1819-4036-2025-3-34-40
Текст научной статьи Оценка риска здоровью населения, связанного с контаминацией сельскохозяйственной продукции тяжелыми металлами
Введение. Накопление продуктов техногенеза в природном ландшафте Учалинского района связано с деятельностью предприятий горнорудной промышленности. В результате продолжительной эксплуатации месторождений образовалось множество объектов, связанных с накопленным экологическим риском. Отходы горнорудной отрасли могут представлять собой потенциальную угрозу контаминации окружающей среды и сельскохозяйственной продукции, произведенной в данном регионе. Тяжелые металлы являются наиболее часто встречающимися химическими элементами, содержание которых превышает допустимые гигиенические нормы [1, 2].
Для снижения антропогенного воздействия горнорудных предприятий на экологическую ситуацию проводят природоохранные мероприятия. Комплекс мероприятий способствует сохранению окружающей среды от загрязнений и разрушений и снижению вредного воздействия на здоровье населения. Эффективность данных мероприятий можно оценить с помощью расчета риска здоровью населения. Охрана окружающей среды играет важную роль на всех
уровнях национальной экономики и нацелена на снижение отрицательного воздействия человека на природную экосистему [3].
Загрязнение атмосферного воздуха, воды, почвенного покрова с оценкой воздействия на здоровье населения изучалось широким кругом ученых: Ю.А. Рахманиным [4], М.А. Пинигиным [5] и др. Исследованию загрязнения металлами отдельных объектов окружающей среды посвящены работы Т.В. Юдиной [6], В.В. Быстрых [7]. Однако загрязнение пищевых продуктов, произведенных в регионах добычи и переработки руд, в том числе специфическими компонентами (тяжелые металлы), оценка риска воздействия на здоровье населения при алиментарном поступлении контаминантов и оценка эффективности природоохранных мероприятий остаются недостаточно изученными.
Цель исследования – оценить эффективность проведенных природоохранных мероприятий путем расчета риска здоровью населения, связанного с алиментарным поступлением контаминантов сельскохозяйственной продукции, которая произведена в зоне влияния предприятия.
Объекты и методы. С использованием метода атомно-абсорбционной спектрометрии установлено содержание 8 металлов (Cu, Zn, Cd, Pb, As, Hg, Cr, Ni) в зерне, молоке, мясе и овощах (картофель, морковь и свекла) (n = 300), произведенных в Учалинском районе Республики Башкортостан.
Пробы проанализированы в Испытательном центре, прошедшем аккредитацию на техническую компетентность и независимость в национальной системе аккредитации.
Уровень тяжелых металлов в сельскохозяйственной продукции оценивали на соответствие ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции». Расчет риска здоровью населения выполнен по руководству Р 2.1.10.3968-23 «Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих среду обитания».
Статистический анализ выполнялся с использованием программного обеспечения SPSS 21.0 (SPSS Inc. Chicago, IL, USA). Критерий Колмогорова – Смирнова использовали для проверки нормальности распределения. Полу-
ченные результаты обрабатывали с помощью однофакторного дисперсионного анализа. Различия считались статистически значимыми при p < 0,05.
Результаты и их обсуждение. Была проведена оценка экологической обстановки в районе до и после реализации природоохранных мероприятий на ОАО «УГОК». Во время реконструкции предприятия известковые печи, котлы и топки были переведены на газовое обслуживание, установлены фильтр-прессы, построен пруд стабилизатор-отстойник, построены резервуары-усреднители, канализационные насосные станции, радиальные отстойники, новая станция нейтрализации, станция осадка. Выполненные работы позволили перевести предприятие на систему оборотного водоснабжения.
Эффективность выполненных работ оценивали по степени контаминации сельскохозяйственной продукции. Было проведено сравнение содержания тяжелых металлов в основных пищевых продуктах, произведенных в зоне влияния предприятия в 2000 и 2020 гг. (табл. 1).
Таблица 1
Содержание химических элементов в сельскохозяйственной продукции, произведенной в Учалинском районе в 2000 и 2020 гг., мг/кг
The content of chemical elements in agricultural products produced in Uchalinsky district in 2000 and 2020, mg/kg
|
Год |
As |
Hg |
Cu |
Zn |
Cd |
Pb |
Cr |
Ni |
|
1 |
2 |
3 |
43 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
В молоке |
||||||||
|
ПДУ |
||||||||
|
0,05 |
0,005 |
– |
– |
0,03 |
0,1 |
– |
– |
|
|
2000 |
0,056± |
0,007± |
0,16± |
0,80± |
0,010± |
0,149± |
2,96± |
0,14± |
|
0,001 |
0,002 |
0,03 |
0,07 |
0,001 |
0,004 |
0,10 |
0,01 |
|
|
2020 |
< 0,020 |
< 0,0025 |
0,05± 0,01 |
2,79± 0,16 |
< 0,01 |
< 0,020 |
0,18± 0,01 |
0,06± 0,01 |
|
р |
0,001 |
0,001 |
0,002 |
0,001 |
0,007 |
0,001 |
0,002 |
0,04 |
|
В мясе |
||||||||
|
ПДУ |
||||||||
|
0,1 |
0,03 |
– |
– |
0,05 |
0,5 |
– |
– |
|
|
2000 |
0,086± |
0,003± |
1,86± |
2,46± |
0,014± |
0,299± |
2,93± |
0,12± |
|
0,004 |
0,001 |
0,34 |
0,13 |
0,003 |
0,041 |
0,12 |
0,01 |
|
|
2020 |
< 0,020 |
0,005± |
0,89± |
24,88± |
0,017± |
0,029± |
1,17± |
0,19± |
|
0,001 |
0,01 |
0,14 |
0,002 |
0,006 |
0,08 |
0,03 |
||
|
р |
0,001 |
0,001 |
0,002 |
0,001 |
0,04 |
0,001 |
0,002 |
0,001 |
Окончание табл. 1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
В овощах |
||||||||
|
ПДУ |
||||||||
|
0,2 |
0,02 |
– |
– |
0,03 |
0,5 |
– |
– |
|
|
2000 |
0,128± |
0,005± |
0,60± |
0,24± |
0,011± |
0,027± |
1,79± |
0,14± |
|
0,007 |
0,001 |
0,02 |
0,03 |
0,001 |
0,005 |
0,14 |
0,03 |
|
|
2020 |
< 0,020 |
0,003± |
0,59± |
2,26± |
< 0,01 |
0,018± |
0,42± |
0,14± |
|
0,001 |
0,06 |
0,14 |
0,008 |
0,04 |
0,02 |
|||
|
р |
0,001 |
0,03 |
> 0,05 |
0,001 |
0,002 |
0,02 |
0,001 |
> 0,05 |
|
В зерне |
||||||||
|
ПДУ |
||||||||
|
0,2 |
0,03 |
– |
– |
0,1 |
0,5 |
– |
– |
|
|
2000 |
0,139± |
0,004± |
1,16± |
0,76± |
0,010± |
0,074± |
4,15± |
0,30± |
|
0,016 |
0,001 |
0,13 |
0,10 |
0,002 |
0,008 |
0,25 |
0,02 |
|
|
2020 |
< 0,020 |
0,003± |
2,73± |
21,36± |
0,039± |
0,026± |
0,09± |
0,27± |
|
0,001 |
0,08 |
0,26 |
0,004 |
0,003 |
0,01 |
0,03 |
||
|
р |
0,001 |
0,05 |
0,003 |
0,001 |
0,001 |
0,03 |
0,001 |
> 0,05 |
До природоохранных мероприятий уровень мышьяка, ртути и свинца в молоке составлял от 1,1 до 1,5 ПДУ. После мероприятий концентрации всех металлов снизились от 2,3 до 21,3 раза, но уровень цинка повысился в 3,5 раза. В 2000 и 2020 гг. уровень тяжелых металлов в мясе, овощах и зерне оставался ниже предельно допустимых значений, однако за 20 лет концентрации ряда металлов заметно снизились.
Информация о содержании тяжелых металлов в сельскохозяйственной продукции использовалась для расчета суточных доз поступления химических элементов в организм населения и определения коэффициента опасности развития неканцерогенных эффектов (табл. 2).
Затем провели оценку уровня риска по индексу опасности возникновения неканцерогенных эффектов для группы веществ с одинаковым воздействием (табл. 3).
Таблица 2
|
Металл |
Средняя суточная доза LADD, мг/(кг∙день) |
Безопасный уровень воздействия вещества RfD, мг/кг |
HQ для отдельных веществ |
Органы и системы |
||
|
2000 г. |
2020 г. |
2000 г. |
2020 г. |
|||
|
As |
0,0002 |
9,01∙10-6 |
0,0000035 |
51,18 |
2,57 |
Развитие, сердечнососудистая система, нервная система, органы дыхания, кожа |
|
Hg |
2,65∙10-5 |
1,44∙10-5 |
0,00016 |
0,17 |
0,09 |
Нервная система, развитие, почки |
|
Cu |
0,0031 |
0,0046 |
0,04 |
0,08 |
0,12 |
ЖКТ |
|
Zn |
0,0045 |
0,0557 |
0,3 |
0,015 |
0,19 |
Иммунная система, |
|
Cd |
1,60∙10-5 |
2,98∙10-5 |
0,0005 |
0,03 |
0,06 |
Почки |
|
Cr |
0,0065 |
0,0008 |
0,003 |
2,17 |
0,27 |
Система крови |
|
Ni |
0,0009 |
0,0008 |
0,02 |
0,04 |
0,04 |
Системное |
Таблица 3
|
Органы, система |
HI для группы веществ с одинаковым действием |
Градация риска |
||
|
2000 г. |
2020 г. |
2000 г. |
2020 г. |
|
|
ЖКТ |
0,08 |
0,12 |
Минимальный |
Минимальный |
|
Иммунная система |
0,02 |
0,19 |
||
|
Почки |
0,20 |
0,15 |
||
|
Системное |
0,04 |
0,04 |
||
|
Кровь |
2,18 |
0,45 |
Допустимый (приемлемый) |
Минимальный |
|
Нервная система |
51,35 |
2,66 |
Высокий |
Допустимый (приемлемый) |
|
Развитие |
51,35 |
2,65 |
||
|
Сердечно-сосудистая система |
51,18 |
2,57 |
||
|
Органы дыхания |
51,18 |
2,57 |
||
|
Кожа |
51,18 |
2,57 |
||
Коэффициент опасности развития неканцерогенных эффектов (HQ) на критические органы/системы
Risk factor for non-carcinogenic effects (HQ) on critical organs/systems
Уровни неканцерогенного риска HI по критическим органам/системам Non-carcinogenic HI risk levels for critical organs/systems
В 2000 г. наибольшему риску подвержены нервная система и развитие человека с HI = 51,35, сердечно-сосудистая система, органы дыхания и кожа (HI = 51,18). Данный уровень риска классифицируется как высокий и обусловлен поступлением с пищевыми продуктами мышьяка. После природоохранных мероприятий
в 2020 г. уровень риска для данных органов и систем стал допустимым (приемлемым) – HI от 2,57 до 2,65.
Канцерогенный риск представляет собой дополнительную вероятность возникновения рака в течение жизни человека и рассчитывается на основе среднесуточной дозы (табл. 4).
Таблица 4
Таким образом, проведенные природоохранные мероприятия, целью которых было сохранение природных условий, необходимых для
безопасной жизни людей и дальнейшего развития производства, позволили снизить негативное воздействие горнорудного предприятия на экологическую ситуацию и здоровье населения.
Список литературы Оценка риска здоровью населения, связанного с контаминацией сельскохозяйственной продукции тяжелыми металлами
- Михайлова Л.А., Бондаревич Е.А., Нимаева Б.В. Уровни индивидуальных рисков здоровью населения горнорудной территории Восточного Забайкалья // Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. Сер. Медицинские науки. 2022. № 3. С. 63-69. DOI: 10.25587/SVFU.2022.28.3.007. EDN: VDAXAD.
- Колесников В.А., Аветисян В.А. Оценка содержания тяжелых металлов (свинец и кадмий) в семенах перспективных кормовых растений // Вестник КрасГАУ. 2015. № 4 (103). С. 10-14. EDN: TYCUPJ.
- Подопригора В.П., Дрогомирецкий И.И., Каратыгин Е.П. Экономическая эффективность природоохранных мероприятий в горнохимической промышленности // ГИАБ. 2005. № 4. С. 283-291. EDN: ICJMNF.
- Рахманин Ю.А., Леванчук А.В., Копытенкова О.И., и др. Определение дополнительного риска здоровью населения за счет загрязняющих веществ, поступающих в атмосферный воздух при эксплуатации дорожно-автомобильного комплекса // Гигиена и санитария. 2018. Т. 97, № 12. С. 1171-1178. DOI: 10.18821/0016-9900-2018-97-12-1171-1178. EDN: YSJKBN.
- Пинигин М.А., Антипова Н.Д., Заброда Н.Н. Приемлемый риск здоровью как критерий установления размера санитарно защитных зон // Системный анализ и управление в биомедицинских системах. 2011. Т. 10, № 2. С. 439-443. EDN: NUHFEZ.
- Юдина Т.В., Сааркоппель Л.М., Крючкова Е.Н. Интегральный подход к оценке состояния здоровья работников вредных производств // Здравоохранение Российской Федерации. 2016. Т. 60, № 2. С. 101-104. DOI: 10.18821/0044-197X-2016-60-2-101-104. EDN: VQUCSH.
- Быстрых В.В. Проблемы установления размеров санитарно-защитных зон объектов газовой промышленности (обзор) // Гигиена и санитария. 2009. № 4. С. 15-16. EDN: KWUEPN.
