Актуальным направлением в экологии человека и гигиене окружающей среды является разработка и использование высокоинформативных методов диагностики изменений состояния здоровья человека в результате воздействия химических факторов и формирование «доказательной базы» экологически обусловленной заболеваемости [1, 2, 3, 4].
Одной из важнейших экологических проблем Республики Казахстан является загрязнение объектов окружающей среды свинцом. Особенно остро проблема свинцового загрязнения объектов окружающей среды стоит в Южно-Казахстанской области, где в результате многолетней работы Шымкентского свинцового завода (ШСЗ) сложилась зона «исторического» загрязнения почвы свинцом на значительной территории г. Шымкента. Ныне функционирующий ШСЗ является одним из крупных предприятий цветной металлургии РК [1].
Опасность свинцового загрязнения обусловлена высокой токсичностью элемента для человека, в первую очередь для детей. Для свинца характерно длительное отсутствие выраженной симптоматики свинцовой интоксикации при наличии функциональных и органических повреждений в органах и системах, многие из которых могут быть необратимыми [7, 8].
Результаты длительных исследований в США с обследованием сотен тысяч детей позволили установить, что повышение уровня свинца в крови у детей дошкольного возраста на 1 мкг/дл ведет к снижению интеллектуального развития ребенка на 1/4–1/2 балла, причем негативные последствия обнаруживаются и через 10 лет после воздействия свинца в раннем возрасте [5].
Известно, что накопление свинца у детей в крови свыше 10 мкг/дл, а в волосах 8–9 мкг/г вызывает анемию, снижение интеллектуальных возможностей, частые респираторные заболевания, нарушение со стороны сердечно-сосудистой системы и.т.д [11].
Материалы и методы исследований
Информативность намеченных критериев превышения ПДК в почве
Для оценки загрязнение почвы использовали критерии, как кратность превышение ПДК (предельно допустимые концентрации). Были выбраны следующие элементы: Свинец, кадмий, медь, хром, цинк. Для оценки накопления свинца в крови у подростков сравнивали с показателями контрольной группы.
Для исследования свинцового состава был произведен забор почвы, согласно ГОСТу 17.4.02-84 [10]. Анализ крови у подростков на свинец был взят общепринятым методом из вены. Для исследования было получено информированное согласие родителей. Всего обследовано 108 подростков. Определение свинца проводили на атомно-абсорбционном спектрометре МГА-915 с электротермической атомизацией. Преимущество данного метода в том, что вещество остаётся в замкнутом объёме, и в отличие от приборов с пламенной атомизацией, не уносится газовым потоком. Интенсивность спектральной линии элемента определенным образом связана с его концентрацией в пробе, что позволяет получать надежные градуировочные характеристики, прямо пропорциональные в интервале пяти-шести порядков. Аналитические сигналы были обработаны при помощи программного обеспечения спектрометра, использовались градуировочные зависимости, рассчитываемые методом наименьших квадратов с учетом и коррекции фона, при необходимости – компенсирует взаимное влияния измеряемых элементов. Результат определения на дисплее соответствовал среднему арифметическому из нескольких параллельных измерений анализируемого элемента. Обработка результатов измерений согласно утвержденным методикам [5,6].
Результаты исследований и их обсуждение
Концентрацию микроэлементов в почве измеряли миллиграмм на килограмм (мг/кг). Концентрацию свинца в крови измеряли миллиграмм на децилитр (мг/дл).
Статистическая обработка
Методологической основой данного исследования явились статистические методы и критерии оценки. Для выявления существенности различий и отношения распространенностей уровень загрязнения в различных точках отбора использовали расчет, как кратность превышения ПДК. Статистически значимые различия между точками отбора почвы, с содержанием свинца в крови использовали непараметрический метод Манна–Уитни. Результаты обрабатывали с использованием пакета прикладных программ STATISTICA 5.5 [9].
В течение 50 лет в г. Шымкент работа Шымкентского свинцового завода сопровождалась массивным поступлением свинца в атмосферный воздух, который с пылевыми частицами оседал на почве, поступал в растения и способствовал развитию неблагоприятной экологической обстановки. В настоящее время выбросы в атмосферный воздух от предприятия существенно снизились, но «свинцовая» проблема осталась. Это обусловлено интенсивным загрязнением почвенного покрова, которая и является источником поступления металла в сопредельные среды и организм человека.
Для сравнительной оценки уровня накопления свинца в объектах окружающей среды в зависимости от близости к территории свинцового завода были выбраны зоны: до 500, 1000, 1000–1500, 8000, 10000 м. Наблюдения за состоянием загрязнения почвы проводились весной и осенью, пробы отбирались на пяти точках в городах. Выбор точек был обусловлен наиболее полным охватом города, с учетом крупных автомагистралей, промышленных объектов, а также школ и рекреационных зон (таблица).
В представленных выше результатах исследований установлено превышение содержания свинца в почве по отношению к ПДК во всех отобранных пробах. По мере удаления от завода концентрация свинца в почве уменьшалась, но превышала ПДК. По содержанию тяжелых металлов район ЗАО «Южполиметалл» (расстояние от источника загрязнения 0,5 и 0,9 км) является наиболее загрязненным, где концентрации кадмия превышала ПДК в 3 раза, свинца – в 13 раза, цинка – в 1,5 раза и хрома – в 2,6 раза.
В остальных районах города наибольшие концентрации тяжелых металлов, превышающих ПДК, весной и осенью составили: в центральном парке концентрации кадмия превышает в 3,3 раза от ПДК, свинца – в 7,5 раза, цинка – в 2 раза и хрома – в 3 раза.
На территории школы № 9, которая находится на расстоянии 8000 м от источника загрязнения, концентрации свинца превышает в 12 раз от ПДК, кадмия – 1,5 раза и хрома – 1,5 раза; в районе пл. Ордабасы (расстояние от источника загрязнения 10000 м) концентрации свинца превышает в 6 раз от ПДК, цинка в 1,5 раза и хрома в 1,5. Анализ проб воды (вода открытых водоемов, колодцы, водопроводная вода) на содержание свинца превышающие гигиенические нормативы не выявлено. Анализ содержания свинца в овощной продукции, также как и при анализе почвы, был проведен в зависимости от степени удаления приусадебных участков от свинцового комбината. Согласно полученным данным, максимальное содержание свинца установлено в картофеле (в среднем 3 ПДК в 1 зоне).
Результаты анализа проб почвы города Шымкент (весна и осень)
|
Город Шымкент |
Место отбора |
Примеси |
ПДК |
Весна |
Осень |
Кратность превышений Q/ПДК |
|
|
мг/кг |
Q, мг/кг |
Q, мг/кг |
Весна Q, мг/кг |
Осень Q, мг/кг |
|||
|
500 м |
Кадмий |
2,1 |
4,3 |
9,8 |
2,0 |
4,6 |
|
|
Свинец |
32,0 |
263,8 |
503,2 |
8,3 |
15,7 |
||
|
Медь |
60 |
20,3 |
19,5 |
– |
– |
||
|
Хром |
6,0 |
18,7 |
17,8 |
3,1 |
3,0 |
||
|
Цинк |
70 |
87,6 |
123,5 |
1,25 |
1,8 |
||
|
1000 м |
Кадмий |
2,1 |
4,2 |
8,8 |
2,0 |
4,1 |
|
|
Свинец |
32,0 |
382,5 |
506,5 |
12,0 |
16,0 |
||
|
Медь |
60 |
19,6 |
15,6 |
– |
– |
||
|
Хром |
6,0 |
17,3 |
10,4 |
3,0 |
1,7 |
||
|
Цинк |
70 |
79,4 |
125,6 |
1,1 |
1,8 |
||
|
1500 м |
Кадмий |
2,1 |
3,0 |
4,1 |
1,5 |
1,9 |
|
|
Свинец |
32,0 |
22,3 |
216,9 |
– |
6,7 |
||
|
Медь |
60 |
4,0 |
3,6 |
– |
– |
||
|
Хром |
6,0 |
4,5 |
13,4 |
– |
– |
||
|
Цинк |
70 |
26,3 |
97,4 |
– |
1,4 |
||
|
8000 м |
Кадмий |
2,1 |
2,0 |
3,2 |
– |
1,5 |
|
|
Свинец |
32,0 |
227,8 |
155,2 |
7,1 |
4,8 |
||
|
Медь |
60 |
7,7 |
2,8 |
– |
– |
||
|
Хром |
6,0 |
4,1 |
10,8 |
– |
1,8 |
||
|
Цинк |
70 |
44,5 |
46,2 |
– |
– |
||
|
10000 м |
Кадмий |
2,1 |
1,7 |
2,4 |
– |
1,1 |
|
|
Свинец |
32,0 |
83,7 |
118,1 |
2,6 |
3,7 |
||
|
Медь |
60 |
2,4 |
3,3 |
– |
– |
||
|
Хром |
6,0 |
3,1 |
9,5 |
– |
1,6 |
||
|
Цинк |
70 |
60,3 |
86,7 |
– |
1,2 |
||
Примечание. *Q – концентрация в мг/кг, *Q/ПДК – кратность превышения ПДК.
У подростков, проживающих на территории прилегающей к школе № 9, и посещающих ее, была обследована кровь. Из 108 обследованных у 53 % выявлено превышение свинца в крови до 13,0 ± 2,1 мг/дл. У 47 % находился на верхних границах допустимых величин (10,0 ± 0,2 мг/дл).
Заключение
Таким образом, полученные результаты показали, что наибольшее загрязнение наблюдается на расстоянии 500–1000 м от завода. Вместе с тем обнаружено загрязнение почвы по всей изучаемой территории, где складывается неблагоприятная санитарная ситуация по свинцу.
У подростков посещающих школу, находящейся на загрязненной свинцом территории, у 53 % выявлено высокая концентрация свинца в крови.