Examination and hygienic assessment of health risk depending on heavy metals content in foods

Full Text

Постоянно развивающиеся техника и технология в различных областях антропогенной деятельности сопровождаются увеличением количества источников загрязнения окружающей среды, включая применение различных химических соединений в сельском хозяйстве. Среди многочисленных ксенобиотиков тяжёлые металлы становятся самой вредной для здоровья группой химических веществ. Поступая в организм преимущественно с продуктами питания, тяжёлые металлы приводят к дезорганизации обменных процессов, нарушению функционирования иммунной и других систем [3, 6, 8]. Существует потребность в научном обосновании мероприятий по безопасному и сбалансированному питанию и профилактике алиментарно-зависимых заболеваний среди населения г. Баку. Целью настоящего исследования было определение общей суточной поступившей в организм и поглощённой доз ряда тяжёлых металлов с последующей гигиенической оценкой риска для здоровья от их воздействия. Объектами исследования стали отобранные пробы пищевых продуктов 18 наименований [хлеб и хлебобулочные изделия (хлеб пшеничный, булочки из муки высшего сорта), крупы, мясо (говядина, баранина, курятина), рыба, яйца куриные, масло (сливочное, подсолнечное), молоко, сметана, кефир, сыр (брынза, голландский), овощи (картофель, морковь), зелень], входящих в повседневный рацион населения города. Данные о среднесуточном рационе людей получены анкетно-опросным методом изучения состояния фактического питания людей, привлечённых к исследованию. В перечень контролируемых показателей были включены тяжёлые металлы - свинец, кадмий, хром, никель, медь и цинк. Их содержание анализировали методом атомно-абсорбционной спектрофотомерии на аппарате ХRF-18000 компании «Shimadzu» (Япония) в геохимической лаборатории Института геологии Национальной академии наук. На основе полученных исходных данных были определены общие суточные и поглощённые организмом дозы металлов. При этом руководствовались утверждёнными методическими документами [2]. Были проведены также химические анализы биологических материалов (кровь, волосы) у 17 человек из числа привлечённых к исследованию - на предмет выявления содержания металлов. Всего в исследовании приняли участие 57 человек (28 мужчин и 29 женщин в возрасте 19-49 лет), выборка была случайной. Статистический анализ материалов исследования выполняли с помощью программы Microsoft Excel. Статистическую значимость полученных результатов оценивали с использованием t-критерия Стьюдента. Наибольший вклад в общее содержание металлов в рационе питания вносили цинк, хром, никель и медь, концентрации которых в мясных продуктах (например, в баранине) определялись на уровне 3,65-35,35 мг/кг. Значительное количество этих металлов содержалось также в хлебе и других зерновых продуктах (2,80-36,92 мг/кг). Максимальное количество свинца и кадмия определено в рыбных продуктах (0,18-0,98 мг/кг). Ранговое расположение элементов по минимальному и максимальному содержанию в образцах продуктов следующее: Zn (1,80-59,95 мг/кг) >Cr (0,48-10,53 мг/кг) >Ni (0,49-3,65 мг/кг) >Cu (0,30-8,20 мг/кг) >Pb (0,04-0,98 мг/кг) >Cd (0,01-0,18 мг/кг). Сопоставление установленных величин концентраций металлов в продуктах с их допустимыми уровнями [1] позволило установить коэффициенты опасности продуктов питания. Как видно из табл. 1, содержание свинца и кадмия, как наиболее токсичных элементов в исследуемой группе металлов, находилось в целом на допустимом уровне, а в ряде продуктов - меньше предложенного норматива. Только в подсолнечном масле их концентрации составили 1,4-1,5 предельно допустимой концентрации (ПДК). Содержание хрома и никеля значительно превышало допустимые величины практически во всех продуктах питания. Степень превышения ПДК концентрации хрома составила от 4,8 до 42,12 раза, а никеля - 1,4-11,43 раза. Со стороны меди и цинка превышение ПДК их содержания в анализируемых образцах не установлено. Приведённые данные дают основание предполагать возможное избыточное поступление хрома и никеля в организм жителей города с продуктами питания. На основе исходных данных было рассчитано фактическое суточное поступление в организм исследуемых металлов с отдельными продуктами c учётом их количества в рационе. Полученные данные сопоставлены с допустимыми количествами их суточного поступления в организм (табл. 2). Установлено, что суммарное содержание металлов в составе суточного рациона составляет 23,01±1,87 мг, что в некоторой степени превышает соответствующие нормативные величины и даёт основание предполагать риск для здоровья. Для выяснения возможного риска для здоровья от избыточного (по сравнению с допустимым) поступления токсических элементов в составе продуктов питания была рассчитана фактическая суточная поглощённая доза каждого металла на 1 кг массы тела (мкг/кг в сутки). При этом использовали коэффициенты поглощения металлов организмом, составляющие для свинца 0,50, кадмия - 0,40, хрома - 0,66, никеля - 0,50, меди - 0,25, цинка - 0,0,50. Формулы расчёта и коэффициенты поглощения приведены в методических рекомендациях [2]. Полученные данные были сопоставлены с рассчитанной суточной допустимой поглощённой дозой металлов. Результаты расчётов показали (см. табл. 2), что на фоне значительного отставания суммарной фактической суточной поглощённой дозы всех металлов от допустимой поглощённой дозы сохранялись статистически значимо высокие фактические поглощённые дозы хрома и никеля. О возможном неблагоприятном воздействии металлов-загрязнителей, содержащихся в пищевых продуктах, на организм свидетельствуют данные о дозовом риске исследуемых тяжёлых металлов для организма [5], представляющем собой отношение величин фактических поглощённых доз к нормативным при поступлении металлов в составе суточного рациона (табл. 3). Как и следовало ожидать, со стороны свинца, кадмия, меди и цинка отсутствует риск для здоровья, а показатели хрома и никеля указывают соответственно на невысокий и повышенный риск для организма. Сравнительный анализ содержания исследуемых тяжёлых металлов в биологических средах с их референтными концентрациями показало (табл. 4), что только содержание хрома, никеля и цинка в крови людей превышало физиологическую норму. Со стороны других металлов превышение нормы не зарегистрировано. Что касается содержания металлов в волосах, то концентрации всех металлов существенно (в 2-5 раз) превышали референтные значения. Наиболее высокие уровни в продуктах хрома, никеля, меди и цинка коррелировали с их повышенным поступлением в организм (коэффициенты корреляции находятся в пределах 0,93-0,97), что также отразилось на концентрации в крови и волосах. ВЫВОДЫ 1. Поступившие в организм с суточным рационом и поглощённые дозы хрома и никеля среди изученных металлов представляют соответственно невысокий и повышенный риск для здоровья людей. 2. Установленные взаимосвязи между содержанием тяжёлых металлов в пищевых продуктах и уровнем в биологических материалах могут быть полезными при разработке практических мероприятий для предупреждения токсических эффектов, преодоления дефицита или избытка биоэлементов в организме, а также для оценки и прогнозирования степени риска от воздействия тяжёлых металлов, содержащихся в продуктах питания. 3. Этапы проведённых исследований, начиная от определения содержания металлов в пищевых продуктах и до оценки риска для здоровья, включая определение микроэлементов в биологических субстратах, можно применять при эколого-гигиенической оценке вредности тяжёлых металлов в объектах окружающей среды. Таблица 1 Степень превышения предельно допустимой концентрации (коэффициент опасности) содержания металлов в продуктах питания Продукты Металлы и величины коэффициента опасности свинец кадмий хром никель медь цинк Хлеб и хлебобулочные изделия 0,9 0,5 8,4 1,4 0,06 0,37 Крупы разные 0,16 0,4 16,8 5,6 1,64 0,86 Мясо (говядина) 0,26 0,78 42,12 5,9 0,75 0,85 Мясо (баранина) 0,62 0,4 35,6 7,3 0,86 0,51 Мясо (курятина) 0,42 0,72 31,8 5,5 0,7 0,63 Рыба 0,98 0,92 0,96 0,98 0,37 0,95 Яйца 0,5 0,75 11,8 не об. 1,97 0,14 Сливочное масло 1,4 1,5 14,4 19 0,9 0,64 Подсолнечное масло 0,8 0,8 6,8 11,43 1,2 0,86 Молоко и молочные продукты (сметана, кефир и др.) 0,4 0,5 5,8 5,5 1,7 0,83 Сыр брынза 1,4 1 4,8 6 0,8 0,36 Сыр голландский 1,4 1 4,8 6 0,8 0,36 Картофель 0,07 0,5 15 6,2 0,22 0,58 Морковь 0,12 1 23,2 3,4 0,34 0,89 Зелень (различная) 1,24 1 7,6 7,2 0,12 0,46 Таблица 2 Величины среднесуточного поступление тяжёлых металлов в организм в составе суточного рациона Величины поступления Тяжёлые металлы в продуктах, мг Всего Pb Cd Cr Ni Cu Zn Общее фактическое поступление, мг/сут 0,13±0,008 0,05±0,007 3,17±0,29 1,82±0,22 1,84±0,19 16,0±2,08 23,01±1,87 Допустимое поступление, мг/сут [4] 3 0,07 0,25 0,26 2,25 13,5 19,33 Общая фактическая поглощённая доза, мкг/кг в сутки 0,93 0,28 29,9 13 6,57 114,28 164,96 Допустимая поглощённая доза, мкг/кг в сутки 2,26 0,2 2,58 3,45 18,65 196,96 244,27 Таблица 3 Величины показателей дозового риска от воздействия исследуемых тяжёлых металлов для организма при поступлении в составе суточного рациона Металлы Величины дозового риска Характеристика риска [5] Свинец 0,41 Отсутствие риска Кадмий 0,15 Отсутствие риска Хром 1,31 Невысокий риск Никель 3,77 Повышенный риск Медь 0,35 Отсутствие риска Цинк 0,58 Отсутствие риска Таблица 4 Содержание металлов в биологических средах людей, проживающих в наблюдаемых районах исследуемого города Показатели Концентрации металлов в крови, мкг/л в волосах, мкг/г фактические допустимые [4] фактические допустимые [7] Свинец 0,20±0,011 0,25 0,48±0,025 0,1-5,0 Кадмий 0,0033±0 0,007 0,19±0,044 0,05-0,25 Хром 0,42±0,05 0,1-0,5 0,31±0,024 0,1-2,0 Никель 0,28±0,017 0,1-1,0 0,27±0,012 0,1-2,0 Медь 0,67±0,054 (мг/л) 0,75-1,30 14,20±0,93 7,5-20,0 Цинк 0,98±0,028 (мг/л) 0,7-1,10 122,27±4,87 100-250

About the authors

M A Kazimov

Azerbaijan Medical University, Baku, Azerbaijan

Email: kazimovmirza@rambler.ru

N V Alieva

Azerbaijan Medical University, Baku, Azerbaijan

References

Supplementary files