УДК 504:001.8
*, **, **,
*, *
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ СОДЕРЖАНИЯ ХРОМА В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ, ВОДЕ, ПОЧВЕ, РАСТЕНИЯХ АКТЮБИНСКОЙ ОБЛАСТИ
Z.I.Imankulov *, T.G.Goncharova**, N.A.Jakovleva **, E.S.Limeshkina *, S.I.Almurzaeva*
RESULTS of RESEARCHES of CHROME CONCENTRATION in ATMOSPHERIC AIR, WATER, SOIL, PLANTS AKTYUBINSK REGION
*ГУ «Управление природных ресурсов и регулирования природопользования» обл. акимата, г. Актобе, пр. Абулхаир-хана, 40
** ТОО «Центр охраны здоровья и экопроектирования», г. Алматы, мкр-он Астана, д.10-а, , сот. , е-mail: *****@***ru
Data are presented according to level of pollution by water-soluble general chrome and chrome six-valency in atmospheric air, soil, water, plants of Aktobe and the Aktyubinsk area. Level of pollution of livestock products (milk, meat, heart, spleen, kidneys, lung, liver, fat,) was defined. Concentrations of chrome in hair and nail plates of children were investigated. The risk assessment of chrome action on people health is made.
Актюбинская область является признанным центром хромовой промышленности в Казахстане. АО «Актюбинский завод хромовых соединений» и Актюбинский завод ферросплавов, производя ценную для экономики страны продукцию, загрязняют окружающую среду комплексом токсичных элементов, среди которых имеются вещества, обладающие канцерогенных эффектом, в частности хром шестивалентный. Согласно результатам исследований казахстанских авторов, на территории области сформировалась устойчивая хромовая биогеохимическая провинция [1, 2], где с каждым годом наблюдается увеличение количества передвижения хрома в биосфере: «почва-растения-животные-человек».
В связи с этим целью исследований было оценить уровень загрязнения хромом различных сред обитания (воздух, вода, почва) и риски воздействия химических факторов на состояние здоровья населения. Исследования проводились в летне-осенние периоды в 2007 и 2008гг.
Содержание хрома в воздухе. В связи с систематическим загрязнением воздуха выбросами отходов производства хрома [3] определение концентрации соединений хрома шестивалентного в атмосферном воздухе промышенной и жилой зон города Актобе проводились в течение 3 суток через каждые 4 часа (6 замеров в сутки) в 5 точках города:
точка 1 – подветренная сторона, 150-200м от АЗХС
точка 1а – подветренная сторона, 2500 – 3000 м от АЗХС
точка 2 - наветренная сторона, 50м от АЗХС
точка 3 – ДДУ № 8 (район Жилгородка, недалеко от промзоны)
точка 4 - ДДУ №30 (район Гормолзавода, удаленный от промзоны)
Замеры концентрации хрома шестивалентного в атмосферном воздухе и определение метеорологических параметров (температура, влажность, скорость и направление ветра, давление) проводились на высоте 1,5 - 2,0 м от поверхности земли с помощью переносного автоматического газоанализатора непрерывного контроля ГАНК - 4. ПДК хрома шестивалентного в атмосферном воздухе равно 0,0015 мг/м3.
Исследование показало, что шестивалентный хром выбрасывается предприятиями в основном в ночное и утреннее время. Превышение ПДК по хрому шестивалентному в данных пробах не наблюдалось ни разу, самое высокое максимально-разовое значение (0,6ПДК) было с подветренной стороны в точках 1 и 1а. Хром шестивалентный обнаруживался в промышленной зоне (точки 1, 1а, 2), а также возле ДДУ№8 (точка 3), возле ДДУ №30 хром ни разу обнаружен не был. То есть снижение количества хрома шестивалентного в воздухе эквивалентно увеличению расстояния от завода АЗХС. Средне-суточные и максимальные значения подтверждают эту закономерность (таблица 1).
Таблица 1 – Содержание хрома шестивалентного в пробах атмосферного воздуха в промышленной и селитебной зонах г. Актобе
№ точки отбора | Среднесуточное значение, mg/m3*10-4 | Максимальное значение, mg/m3*10-4 |
1 | 0,33 | 9,0 |
1а | 0,72 | 9,54 |
2 | 0,04 | 4,73 |
3 | 0,23 | 3,9 |
4 | 0 | 0 |
Уровень загрязнения хромом водных объектов. Для анализа были протестированы на хром общий и шестивалентный пробы воды из реки Илек (6 проб), из подземных скважин №2 и №5 (2 пробы) на полигоне (место выклинивания хрома шестивалентного), из колодцев близлежащего Россовхоза (4 пробы). Для сравнения была взята вода из водопровода г. Актобе. ПДК для хрома шестивалентного для питьевой воды установлена в пределах 0,05 мг/л, рыбохозяйственная ПДК – 0,001. Результаты анализа, показали, что превышение ПДК по хрому шестивалентному в речной воде наблюдается в 873 раза от ПДК для воды рыбохозяйственного назначения. Причем в воде из реки, отобранной на участках примерно 20 м от правого или левого берега, различие по содержанию хрома было почти в 50 раз. Очевидно, место выклинивания хрома больше возле левого берега. Интересен тот факт, что, по наблюдениям рыбаков, это одно из самых рыбных мест. Возможно, это объясняется тем, что для рыб более токсичен не шестивалентный, а трехвалентный хром.
Значительным загрязнением отличался обнаруженный очаг увеличения количества хрома в реке и почве прилегающих берегов, в связи с отгруженной в реку отработанной породой, содержащей в большом количестве металлический хром, - концентрация хрома общего была в 3-40 раз выше, чем в других пробах воды из реки.
В воде из скважин №2 и №5 содержание хрома общего составляло 76,071 и 74,971 мг/дм3, хрома шестивалентного - 63,6 и 66,4 мг/дм3, что превышало ПДК в 1272,0 и 1332,0 раз.
Что касается воды в колодцах Россовхоза, хром общий в 4 колодцах был обнаружен в концентрации 0,002-0,004 мг/дм3, хром шестивалентный - только в 2 из 4 колодцев в концентрации 0,0008-0,0009 мг/л.
Уровень загрязнения хромом почвенного покрова и растительной продукции. Почва подвержена воздействию загрязнителей, поступающих из атмосферы, из подпочвенных пород, с поверхностным стоком и подземных вод. Особенно это касается гумусного горизонта почв. Для общей характеристики уровня загрязнения почвенного покрова были исследованы пробы почв, отобранные в различных местах: в месте выклинивания шестивалентного хрома в пойме реки Илек (41 проба), в Россовхозе (близлежащем поселке от места выклинивания)(6 проб), в детских садах города Актобе (ДДУ №30 и ДДУ №8) (34 пробы), в нескольких точках промышленной зоны г. Актобе (5 проб).
Отбор проб почвы проводился конверторным методом, с глубиной отбора см. Среднее количество почвы в пробе составляло 300-500 г. Почва просеивалась через мелкое сито, ссыпалась в полиэтиленовые пакеты и маркировалась (дата, место отбора координаты, определенные при помощи GPS). Определялись содержание хрома общего и шестивалентного в почве и параллельно отбирались пробы растений, произрастающие на этих почвах (дикорастущие растения поймы реки Илек, которые служат кормом баранам и коровам; дикорастущие ягоды, подсолнечник, выращиваемый в 2,5-3 км от АЗХС, овощи и фрукты с огородов Россовхоза и дачных участков г. Актобе). ПДК подвижного хрома в почве равна 6,0мг/кг, хрома шестивалентного - 0,05мг/кг.
Анализ проб почвы и биологических тканей на содержание общего хрома осуществляли методом атомно-абсорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией с использованием дейтериевого корректора на приборе «SPECTR AA 220 GTA 120» фирмы «VARIAN». Подготовка и анализ проб почвы на содержание хрома шестивалентного проводили фотометрическим методом с дифенилкарбазидом.
Содержание общего хрома в почве рядом с заводом АЗХС составляло 889,3 мг/кг, с превышением ПДК в 324–485 раз, шестивалентного - 0,3120 мг/кг (12 – 121,8 ПДК). При этом наблюдалась прямая зависимость концентрации хрома от расстояния промзоны.
Валовое содержание подвижной формы хрома в пробах почвы с территории детских садов превышало ПДК в ДДУ№30 в 4,9-30,4 раз (среднее = 13,9ПДК), в ДДУ№8 - в 12,8 - 71,5раз (среднее = 40,2ПДК), хрома шестивалентного – в 3,0-19,6 раз (среднее =7,4 ПДК) и 19,6-39,4 раз (среднее =28,2 ПДК), соответственно. В целом состояние почвы в ДДУ №8 намного хуже, чем в ДДУ №30 - сравнение средних данных показывает различие между пробами, тестированными на хром общий в 2,7 раз (241,25±87,25 мг/кг – в ДДУ№8; 83,53±37,87 мг/кг – в ДДУ№30), и 4-х кратное различие (0,37±0,21 мг/кг и 1,41±0,36 мг/кг) - между пробами, тестированными на хром шестивалентный, соответственно.
Результаты анализа проб почвы из поймы реки Илек, тестированной на содержание подвижного хрома и хрома шестивалентного, показали, что валовое содержание подвижной формы хрома в среднем составляло 511,08±249 мг/кг, при превышении ПДК в отдельных точках в 16-142 раза, хрома шестивалентного – 4,5±3,2 мг/кг, при превышении ПДК в 5-197 раз.
В точках отбора проб почвы были отобраны также дикорастущие растения (47 проб), которыми питаются овцы и коровы, пасущиеся на берегу реки Илек, ягоды (ежевика и шиповник), которые местные жители собирают летом. В отобранных растениях также определялись хром общий и шестивалентный. Среднее содержание в растениях хрома общего составляло 53,4±39,4 мг/кг, хрома шестивалентного - 0,31±0,45 мг/кг. Превышение допустимого уровня хрома шестивалентного среди отобранных растений встречалось в полыни серой, полыни эстрагон, цмине песчаном и ежевике. Полынь входит в основной рацион питания овец, что представляет опасность попадания вместе с кормом избыточного количества хрома в организм животных. Так как цмин песчаный считается одним из лучших желчегонных растений, применяющихся в фитотерапии, то возникает также угроза отравления при использовании этого растения населением для лечения. Ежевику местное население использует в свежем виде, что может представлять риск отравления хромом. Употребление дикорастущих ягод (например, ежевики), собранных в пойме р. Илек нежелательно, так как содержащийся в ней хром может обусловить неканцерогенный риск среднего уровня для детей и взрослых, а также канцерогенный риск среднего уровня для детей. Население должно быть проинформировано о высоком содержании хрома в ягодах, произрастающей в пойме р. Илек.
Также с целью ответа на вопрос: аккумулируют ли растения из почвы хром, были исследованы семена подсолнечника (3 пробы), поля которого находятся примерно 2-2,5км от АЗХС, а также подсолнечное масло местного производства. Даже внешний вид почвы позволял судить о ее загрязнении – поверхность почвы покрыта зелеными кристаллами соли. Содержание общего хрома (подвижная форма) в почве составляло 1903,8 мг/кг, превышая ПДК в 149 – 485 раз, хрома шестивалентного - 3,2193 мг/кг (6,9 – 121,8 ПДК). И на этих полях выращивают подсолнечник!? Концентрация общего хрома в семенах подсолнечника (16,8243 мг/кг) превышала референсную дозу для перорального поступления (0,005 мг/кг) в 1раз, хрома шестивалентного (референтная доза 0,003 мг/кг) – в 29,4 -54,1 раз при среднем содержании 0,2126 мг/кг, в масле – в 47 раз и 10 раз, соответственно. Употребление семечек может представлять неканцерогенный и канцерогенный риск, в первую очередь, для детского населения. Это свидетельствует о недопустимости выращивания подсолнечника в зоне выбросов промышленных предприятий.
Через атмосферный воздух, снег, поливную воду возможно загрязнение хромом и его соединениями не только почвы, но и овощей, выращенных на этих почвах. Установлено, что максимальное содержание хрома находится в поверхностном слое и меньше на глубине 20 см [4]. Исследование проб почвы из огородов п. Россовхоз на содержание хрома общего и хрома шестивалентного показало превышение ПДК в 8,3-140 раз во всех пробах по хрому общему (подвижная форма), и превышение в 2 пробах по хрому шестивалентному в 1,3 и 201,3 раз.
Интересен тот факт, что при отборе проб овощей и фруктов (56 проб) с этих почв оказалось, что большинство из них были с признаками увядания, низкого тургора или присутствия пятен неестественной окраски. Сравнение зафиксированной концентрации хрома с ПДК представляло определенные трудности, так как, согласно действующему законодательству РК, шестивалентный хром не нормируется ни в свежих овощах и фруктах, ни в консервированных. Содержание общего хрома нормируется только в консервах (0,5 мг/кг), при этом оговаривается наличие хромированной тары. В ранее действовавших нормативах допустимый уровень содержания хрома в овощах был равен 0,2 мг/кг, во фруктах - 0,1 мг/кг. При использовании данных показателей, что, на наш взгляд, является более корректным, нежели нормативов для консервированных овощей и фруктов, превышение гигиенического норматива содержания общего хрома выявлено в пробах картофеля (максимальный уровень - 3,9 ПДК), моркови (максимальный уровень - 4,4 ПДК), капусте (максимальный уровень - 9,4 ПДК), перце (максимальный уровень - 1,35 ПДК), яблоках (максимальный уровень - 4,5 ПДК), грушах (максимальный уровень - 3,7 ПДК). Употребление картофеля, загрязненного хромом, в том числе шестивалентным, может представлять канцерогенный и неканцерогенный риск среднего уровня для детского населения. В помидорах, огурцах превышение ПДК не выявлено.
Уровень загрязнения хромом животной продукции. Для анализа в Россовхозе были отобраны пробы мяса мелкого рогатого скота (мышечная ткань, сердце, селезенка, почки, легкое, печень, жир – 16 проб), а также пробы молока коров (5 проб), выпас которых производится в пойме реки Илек, в том числе в районе выклинивания шестивалентного хрома. Учитывая, что население увлекается рыбной ловлей, был проведен анализ содержания хрома в мышечной ткани рыб (2 пробы), выловленных в р. Илек. Согласно действующему законодательству, хром, в том числе его шестивалентная форма, в мясе, субпродуктах и молоке не нормируется. В связи с этим рассчитывался риск для здоровья [5] при употреблении этих продуктов с учетом суточной дозы поступления и количества стандартного принятого среднего количества употребления определенных продуктов. Величина ежедневного употребления рыбы принята на уровне 0,026 кг/день, мяса – 0,126 кг/день, молока – 0,619 кг/день [6].
Содержание хрома общего в подлещике оказалось равным 0,169 мг/кг, окуне – 0,0312 мг/кг; хрома шестивалентного - 0,0822 и 0,0213 мг/кг, соответственно. Согласно представленным данным неканцерогенный риск для здоровья населения от воздействия хрома общего составлял для взрослых 7,45*10-3, для детей -3,48*10-2; от хрома шестивалентного: неканцерогенный для взрослых - 3,46*10-6, для детей - 3,77*10-5, канцерогенный - 6,41*10-3 и 2,99*10-2, соответственно. Употребление рыбы, выловленной в р. Илек, в количествах, принятых в настоящем расчете, не вызовет формирования канцерогенного или неканцерогенного риска для здоровья населения.
Уровень содержания хрома общего в пробах молока колебался от 0,0282 мг/л до 0,1084 мг/л, шестивалентного хрома - 0,0001 мг/л и менее. Результаты расчета неканцерогенного риска воздействия хрома общего для взрослых соответствовали показателю 9,01*10-2, у детей -4,21*10-1, хрома шестивалентного - 1,59*10-7 и 1,73*10-6. Канцерогенный риск воздействия хрома шестивалентного на взрослых определен на уровне 2,95*10-4, детей - 1,38*10-3. Эти данные свидетельствуют о том, что употребление молока коров, выпас которых производится в районе п. Россовхоз, не создает канцерогенного или неканцерогенного риска для здоровья в связи с поступлением в организм общего и шестивалентного хрома.
Данные расчетов риска воздействия хрома шестивалентного, содержащегося в мясе мелкого рогатого скота отражены в таблице 2. которые свидетельствуют, что, при условии соблюдения величины стандартного ежедневного употребления мяса и мясных продуктов мелкого рогатого скота, выпас которого производится в пойме р. Илек, риска для здоровья в связи с поступлением хрома, в том числе хрома шестивалентного, не будет.
Содержание хрома в волосах и ногтевых пластинах детей определялось в ДДУ№8 и ДДУ№30, расположенных в районах города Актобе с различным уровнем загрязнения окружающей среды, с последующей оценкой рисков для их здоровья.
Таблица 2 - Уровни канцерогенного и неканцерогенного риска воздействия хрома шестивалентного, содержащегося в мясе мелкого рогатого скота
Мясо и субпродукты | Канцерогенный риск | Неканцерогенный риск (HQ) | ||
взрослые | дети | взрослые | дети | |
мышечная ткань | 1,67*10-6 | 1,81*10-5 | 3,08*10-3 | 1,44*10-2 |
сердце | 8,96*10-7 | 8,37*10-7 | 1,66*10-3 | 7,75*10-3 |
селезенка | 3,67*10-7 | 4,00*10-6 | 6,80*10-4 | 3,17*10-3 |
легкие | 9,40*10-7 | 8,77*10-7 | 1,74*10-3 | 8,12*10-3 |
почки | 7,78*10-7 | 7,26*10-7 | 1,44*10-3 | 6,72*10-3 |
жир | 4,21*10-7 | 4,59*10-6 | 7,80*10-4 | 3,64*10-3 |
В качестве объекта исследования были выбраны волосы (135 проб) и ногти (45 проб). На информативность использования проб волос для оценки хронического поступления в организм хрома указывают результаты проведения экспериментальных исследований, позволившие предложить их в роли индикаторов степени интоксикации организма [7, 8]. Для проведения анализа волос отбирали 4-5 прядей 3-5 см. Отбор проб ногтей проводили по стандартной методике. Определение содержания металлов проводилось в «Центре Биотической Медицины» (г. Москва). Сравнительный анализ уровней содержания отдельных элементов в биопробах детей, проживающих в различных районах города, позволил установить достоверное различие по ряду показателей. В частности, выявлено, что в пробах волос детей, посещающих ДДУ№8, содержание хрома (1,033±0,05 мкг/г) достоверно выше, чем в ДДУ№30 (0,879±0,05 мкг/г). Согласно полученным данным, уровень содержания хрома в пробах ногтей детей, посещающих ДДУ№8 (1,234±0,14 мкг/г), также достоверно выше, чем в ДДУ№30 (2,4506 ±0,296 мкг/г). Учитывая достоверно более высокий уровень хрома в пробах воздуха и почвы на территории ДДУ№8, можно предположить, что волосы и ногти являются более надежным индикатором, отражающим качество окружающей среды. В ДДУ№8 выявлена достоверно большая доля проб волос с повышенным содержанием хрома: в ДДУ№8 -74,32%, ДДУ№30-47,83%.
Таким образом, результаты исследований загрязнения хромом окружающей среды Актюбинской области показали значительно превышающие ПДК показатели, что, в свою очередь, определило степень риска для здоровья населения проживающего в области.
Список ЛИТЕРАТУРЫ
1 , , Дильмагамбетов состояние окружающей среды г. Актюбинска и здоровье населения /Гигиена окружающей среды и здоровье человека.- Актюбинск,1989.-С.13-14.
2 , , и др. Гигиеническая оценка вредных выбросов заводов-загрязнителей г. Актюбинска //Здравоохранение Казахстана,-1996.-№3.-С.27-28.
3 Айбасова атмосферного воздуха выбросами предприятий хромовой промышленности//Медицинский журнал Западного Казахстана.-2005.-№3(7).-С.13-19.
4 Молдашев оценка и прогноз состояния здоровья детей в районах размещения хромперерабатывающего производства:Автореф. дисс. канд. м.н.-Москва,1989.-23с.
5 , , Мащенко риска воздействия на здоровье населения химических факторов окружающей среды.- Методические рекомендации, Алматы, 2004.-35с.
6 , , Буштуева оценки риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду.-М.: НИИ ЭЧ и ГОС, 2002, 408 с.
7 Гумарова закономерности накопления и выведения хрома в биологических объектах: Автореф. канд. биол. Наук.-Алматы, 1998.-19 с.
8 Айбасова оценка и прогнозирование санитарно-демографических процессов в регионе хромовой биогеохимической провинции – Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук - Алматы, 2006- 28с.
