Ртуть (химическое обозначение Hg) – это встречающийся в природе элемент, содержащийся в воздухе, воде и почве. Он распространяется в окружающей среде как естественным образом, так и вследствие антропогенных (обусловленных воздействием человека) процессов. Ртуть встречается в различных неорганических и органических формах и отличается стойкостью в окружающей среде. Наиболее распространены три формы: a) элементарная ртуть (химическое обозначение Hg0); b) ионная ртуть (также известна как неорганическая ртуть, химическое обозначение Hg (II) или Hg2+), которая в природе существует в соединениях ртути Hg (II) или растворенных комплексах ртути; и c) органические соединения ртути, из которых метилртуть (химическое обозначение MeHg) является наиболее значимым [4]. Конкретную опасность для здоровья человека представляет не сам жидкий металл под названием ртуть, а те соединения, в частности соли, которые он образует в нашем организме, попадая в него через дыхательные пути. Интоксикация испарениями ртути может проявляться в двух формах: острой, хронической. Острое отравление ртутью происходит при непосредственном контакте с большим количеством данного вещества. Оно может выражаться рвотой, расстройством кишечника, болезненностью десен, слабостью сердечной деятельности и так далее. Хроническое отравление ртутью или меркуриализм проявляется такими симптомами, как привкус металла во рту, рыхлость десен, легкая возбудимость, быстрая утомляемость, бессонница, проблемы с памятью и так далее. То есть ртуть воздействует на центральную нервную систему человека, существенно нарушая ее работу. Ртуть является крайне токсичным веществом, разрушающим здоровье человека. Причем попасть в наш организм она может не только по причине неосторожного обращения с градусником, но и из других источников, например, морепродуктов, амальгамных пломб и некоторых вакцин [9], поэтому данная работа является актуальной.
Целью нашей работы является определить содержание ртути в волосах жителей г. Череповца Вологодской области.
Научная новизна: Впервые измеряется ртуть в волосах жителей г. Череповца в прикорневой области (2 см от корней).
Практическое значение: Результаты исследования могут быть в дальнейшем использованы на курсах экологии и биоиндикации. Так же для других исследований, связанных с экологией человека и экологией живой системы.
Характеристика района исследования
Череповец – город в России, административный центр Череповецкого района, первый по численности населения город Вологодской области. Население – 318 107 чел. (2015) [2]. Город расположен при впадении реки Ягорбы в реку Шексну (левый приток Волги), недалеко от Рыбинского водохранилища. Расстояние от Череповца до областного центра составляет 126 км. [5]. Череповец является крупным промышленным городом, расположенным в Вологодской области. В городе развита металлургическая и химическая отрасли промышленности, которые обеспечивают работой 40 % населения [1]. Климат Череповца определяется его географическим положением, малым количеством солнечной радиации, условиями атмосферной циркуляции. Череповец находится в атлантико-континентальной области умеренного климатического пояса. Характерной чертой климата Череповца является частая смена воздушных масс, обусловленных быстрым прохождением барических образований в течение года. Характерной особенностью ветрового режима в районе Череповца является отчетливо выраженная сезонная смена ветров преобладающих направлений. Большую часть года преобладают южные ветры, повторяемость которых за год составляет 23 %. Реже всего отмечаются восточные (7 %) и северо-западные ветры (7 %) [7].
К наиболее крупным предприятиям города относятся ОАО «Северсталь» – комбинат с полным металлургическим циклом производства, ОАО «ФосАгро» по производству минеральных удобрений, ОАО «Череповецкий сталепрокатный завод», производящий метизы. Кроме того, в городе представлены предприятия машиностроения и металлообработки АО «Череповецкий завод металлоконструкций», АО «Красная звезда», АО «Череповецкий механический завод», АО «Судостроительно-судоремонтный завод» и др.; предприятия стройматериалов – АО «Завод силикатного кирпича», АО «Завод железобетонных изделий и конструкций» (ЖБиК), АО «Череповецкий экспериментальный завод ЖБИ», и др.; предприятия деревообрабатывающей промышленности АО «Череповецкий фанерно-мебельный комбинат» (ЧФМК), АО «Череповецкая спичечная фабрика «ФЭСКО», АО «Деревообрабатывающий комбинат», АО «Мебельная фабрика», а также предприятия текстильной и пищевой промышленности [6]. Доля Череповецкого металлургического комбината в выпуске российского проката составляет примерно 14 %, он входит в четвёрку крупнейших производителей данной продукции в стране. Сталепрокатный завод, реконструированный в 1996 году, – одно из самых больших в России предприятий метизной отрасли, ежегодно производит 1, 15 миллиона тонн готовых изделий. Важную роль в экономике города играют два крупных химических объединения – поставщики минеральных удобрений, серной кислоты, аммиака, мочевины и карбамида «Аммофос» и «Азот». Их доля в общем объёме городской промышленной продукции составляет 11 % [8].
Материалы и методы исследования
Волосы накапливают метилртуть в процессе формирования и позволяют выявить относительно прямое соотношение с уровнями ртути в крови, что позволяет применить точный и надежный метод измерения уровней поступления метилртути. Волосы, в целом, считаются более предпочтительным материалом, поскольку они представляют собой комплексный образец, взятие которого не требует сложной инвазивной процедуры. После отложения в волосах ртуть не возвращается в кровь, благодаря чему обеспечивается долговременный маркер воздействия метилртути. Большая часть ртути в волосах находится в форме метилртути, особенно в группах населения, потребляющих рыбу. Волосы накапливают метилртуть в процессе формирования [3]. Подходы к расчету воздействия ртути включают измерение уровней содержания ртути в волосах, что считается формой «биомониторинга». В 2015 году у 217 жителей г. Череповца (с их согласия) были отобраны пробы волос и проведено измерение содержания ртути. В выборке присутствовало 155 женщин и 62 мужчина. Для анализа отбирали прядь волос (толщиной несколько мм). Их срезали ножницами около корня, с за тыльной части головы. Далее эту прядь разрезали на части по 2 см, начиная от корней. Обрабатывались прикорневые участки волос, длиной 2 см. (рис. 1).
Рис. 1. Участки волос длиной 2 см
Исследование проводилось в лаборатории физиологии и токсикологии водных животных, в учреждении Российской академии наук Институте внутренних вод им. И.Д.Папанина. Содержание ртути определяли с помощью ртутного анализатора РА-915+ с приставкой ПИРО (Люмэкс) атомно-абсорбционным методом холодного пара без предварительной подготовки. Для определения общего содержания ртути, навеску переносят в ячейку термолиза. Сжигание проб проводится при температуре 300°С в течение 50-70 секунд. Для контроля процесса проб и измерения использовали сертифицированный биологический материал (DORM 2), Институт окружающей среды, Канада.
У жителей, принявших участие в эксперименте, в ходе предварительного опроса устанавливали: возраст; пол; сферу деятельности, в которой работают.
Данные представляли в виде средних значений и их ошибок (x+SE). Результаты обрабатывали статистически, используя метод однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) и процедуру LSD-теста при уровне значимости р<0.05. Для определения корреляционных связей между переменными, значения которых не имели нормального распределения (Shapiro-Wilk test), использовали непараметрический коэффициент Spearman Спирмена (rS< p<0.05).
Результаты исследования и их обсуждение
Исследование проводилось в Институте биологии и внутренних вод им.И.Д. Папанина Российской академии наук с 20 июля по 17 августа 2015 года. В исследовании участвовало 217 людей. Из них 155 женщин и 62 мужчина.
Для всей выборки средний уровень накопления металла в волосах был равен 0,194 ±0,024 мг/кг. Различий содержания ртути по половому признаку не обнаружено (рис. 2, табл. 1).
Рис. 2. Содержание ртути, мг/кг в волосах мужчин и женщин жителей г. Череповца Вологодской области
Таблица 1
Содержание ртути, мг/кг в волосах мужчин и женщин жителей г.Череповца Вологодской области
|
г. Череповец |
|
|
Женщины |
0,201±0,025 а 0–2,9 (155) |
|
Мужчины |
0,174±0,054 а 0-3,05 (62) |
Примечание. Над чертой приведены средние значения и их ошибки ( x ± mx), под чертой – минимальные и максимальные значения показателя ; (n); a – значения с одинаковыми буквенными надстрочными индексами достоверно не различаются между мужчинами и женщинами (в столбцах), при уровне значимости p 0,05 (ANOVA-тест).
3) По возрастной категории жители г. Череповца были разделены условно на 2 группы: первая – до 35 лет, а вторая старше 35 лет. Значения их достоверно различаются. На основании проведённых исследований была выведена следующая закономерность: содержание ртути у людей старше 35 лет, больше, чем у людей моложе 35 лет (рис. 3, табл. 2).
Далее можно видеть, что эта закономерность сохраняется и при половом разделении. Можно сделать вывод, независимо от половой принадлежности ртути в организме накапливается больше, в старшем возрасте (рис. 4, табл. 3).
Рис. 3. Содержание ртути, мг/кг в волосах жителей г. Череповца Вологодской области по возрастным категориям
Таблица 2
Содержание ртути, мг/кг в волосах жителей г. Череповца Вологодской области по возрастным категориям
|
г. Череповец |
|
|
До 35 лет |
0,136±0,012 а 0-0,736(190) |
|
Старше 35 лет |
0,601±0,152b 0-3,05 (27) |
Примечание. Над чертой приведены средние значения и их ошибки ( x ± mx), под чертой – минимальные и максимальные значения показателя ; (n); a, b – значения с разными буквенными надстрочными индексами достоверно различаются между возрастными группами (в столбцах), при уровне значимости p 0,05 (ANOVA-тест).
Рис. 4. Содержание ртути, мг/кг в волосах мужчин и женщин жителей г. Череповца Вологодской области по возрастным категориям
Таблица 3
Содержание ртути, мг/кг в волосах мужчин и женщин жителей г. Череповца Вологодской области
|
Женщины |
Мужчины |
|
|
До35 |
0,151±0,015 а 0-0,736(133) |
0,1±0,019 a 0-0,675 (57) |
|
Старше 35 |
0,506±0,141 b 0-2,9 (22) |
1,019±0,546 b 0,051-3,05 (5) |
Примечание. Над чертой приведены средние значения и их ошибки (x ± mx), под чертой – минимальные и максимальные значения показателя ; (n); a, b – значения с разными буквенными надстрочными индексами достоверно различаются между возрастными группами (в столбцах), при уровне значимости p0,05 (ANOVA- тест).
Жители г. Череповца были условно разделены на 5 групп по сфере деятельности:
1) люди безработные;
2) люди, работающие в промышленности;
3) люди, работающие в сфере услуг, сфера обслуживанияж
4) люди, работающие в образовательной сфере или обучающиеся (студенты ученики школ);
5) работники медицинской сферы деятельности;
6) Пенсионеры.
В первую группу были включены люди безработные, во вторую люди, работающие в промышленности, в третью группу были включены люди, работающие в сфере услуг и пищевой промышленности. В четвертой группе люди, работающие в образовательной сфере, также студенты и ученики. Этих людей объединили в 1 группу, т.к. обучаются, либо обучают в учреждениях образования. Далее, группа с медицинскими работниками. И, самая последняя группа-это пенсионеры.
Достоверно от всех различима группа пенсионеры, в них содержится больше ртути (рис. 5, табл. 4). Меньше всех показатели ртути 0,136 ± 0,015 мг/кг обнаружено в образовательной группе. Также можно выделить ещё две группы: промышленная сфера и медицинская сфера. Эти группы между собой схожи, но у людей, работающих в медицинской сфере содержание ртути больше, чем в остальных группах.
Рис. 5. Содержание ртути, мг/кг в волосах жителей г. Череповца Вологодской области по сфере деятельности
Таблица 4
Содержание ртути, мг/кг в волосах жителей г. Череповца Вологодской области по сфере деятельности
|
Сфера деятельности |
|
|
Безработный |
0,181±0,047 а 0-0,675(22) |
|
Промышленная |
0,167±0,088 аb 0-1,12(12) |
|
Услуг |
0,187±0,04 а 0-0,77(32) |
|
Образования |
0,136±0,015 а 0-1,06(131) |
|
Медицина |
0,365±0,096 b 0-1,44(17) |
|
Пенсионер |
2,003±0,973 c 0,059-3,05(3) |
Примечание. Над чертой приведены средние значения и их ошибки (x ± mx), под чертой – минимальные и максимальные значения показателя; (n); a, b, c – значения с разными буквенными надстрочными индексами достоверно различаются между сферами деятельности (в столбцах), при уровне значимости p 0,05 (ANOVA-тест).
Несмотря на то, что г. Череповец является промышленным значения содержания ртути в волосах жителей города не превышает биологически допустимых значений содержания ртути в волосах (5,0 мг/кг), принятых в РФ. У 7 % исследуемых людей значения содержания ртути в волосах находится в пределах фоновых содержаний ртути (0,5-1 мг/кг). Выявлены превышения фоновых значений содержания ртути в волосах (0,5-1 мг/кг) у 2 % людей.