Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. Геохимия окружающей среды

Подождите немного. Документ загружается.

Наиболее информативным биосубстратом является кровь. Со-

держание свинца в крови отражает текущее состояние динами-

ческого равновесия между количеством свинца, поступающего в

организм, переходящего в кровь и отлагающегося в тканях.

Предполагается, что у населения, не имеющего профессиональ-

ного контакта со свинцом, существует длительное устойчивое

равновесие концентраций свинца в крови, а у промышленных ра-

бочих устойчивого состояния нет из-за значительных колебаний

свинца в воздухе рабочей зоны.

Выделение свинца с мочой зависит не только от содержания

этого металла в крови, но и от других факторов: прямых заклю-

чений об уровне воздействия и поглощения свинца на основании

данных о его содержании в моче делать нельзя. Комплексные

исследования, проведенные советскими учеными, позволили уста-

новить, что для промышленных рабочих допустимым уровнем

содержания свинца в крови является 40 мкг/100 мл крови, кри-

тическим — 60 мкг/100 мл крови. В качестве допустимого уровня

свинца в моче предложено его содержание 50

мкг/л

[28].

Параллельное изучение свинца в крови и волосах рабочих

позволило определить, что допустимому уровню свинца в крови

40 мкг/100 мл соответствует содержание свинца в волосах

мкг/г

[28].

Во всем мире проводятся широкие эпидемиологические иссле-

дования по оценке воздействия атмосферного воздуха, загряз-

ненного свинцом, на состояние здоровья населения. Результатом

исследований явилось, в частности, понимание закономерностей

распределения свинца в крови взрослого населения, не имеющего

производственного контакта со свинцом. По нормам Европейско-

го экономического сообщества содержание свинца в крови не

должно превышать 20 мкг/100 мл крови у 50% населения,

30 мкг/100 мл у 10%. населения и 35 мкг/100 мл у 2% населе-

ния. Такой путь нормирования микроэлементов в биосубстратах

представляется наиболее перспективным, так как он отражает

статистические закономерности распределения свинца в крови.

Рекомендаций по допустимому уровню содержания свинца в во-

лосах и моче взрослого населения нет, но анализ результатов

исследований во многих странах мира показывает, что в город-

ских условиях вне зон высокого загрязнения свинцом содержа-

ние свинца в волосах не превышает 30 мкг/г, т.

е.

примерно в

2 раза ниже допустимого уровня свинца в этой среде для произ-

водственного контингента.

Результатом эпидемиологических исследований с определе-

нием свинца в различных биосубстратах явились и рекомендации

по допустимому содержанию этого металла в организме ребенка.

Если в 1976 г., основываясь на показателях нарушения

пор-

фиринового

обмена, для детей была предложена величина содер-

жания свинца в крови, равная

20—29

мкг/100 мл, то проведение

201

Таблица 61 Содержание свинца в биосубстратах рабочих

Производство

Свинцового гле-

та

Минеральных

красок

Производство

кадмия

Вторичная пе-

реплавка цвет-

ных металлов

Электродов для

аккумуляторов

Производство

меди

Фоновые терри-

тории

Содержание в волосах, мкг/г

Число проб

всего

105

более

мкг/г,

Среднее

значение и

его ошибка

596±ПЗ,2*

102,8

21,7*

56,0

8,0*

52,6+17,4*

45,1+2,9*

7,9+1,1

2,72

+ 0,5

Кс

220

Содержание в моче,

мкг/л

Число проб

всего

—

более

мкг/л,

—

Среднее

значение и

его ошибка

—

93,6

8,7*

78,4

4,1*

50,0+14,5*

—

11,7

+ 2,7

Кс

—

Примечание * —

различ

0,1%,

Кс — коэффициент

ия

с контрольной группой достоверны с вероятностью ошибки

концентрации относительно фоновых территорий

параллельного изучения содержания свинца в крови детей и

уровня интеллектуального развития послужило основанием для

более жесткого норматива — 12

мкг/100

мл, т.

е.

почти в 2 раза

ниже, чем у взрослого населения. Аналогичные исследования, в

которых сопоставлены концентрации свинца в волосах детей и

изменения со стороны зрительного восприятия (увеличение числа

ошибок, удлинение времени психомоторных реакций и

др.),

по-

зволили американским исследователям рекомендовать в качестве

допустимого уровня содержания свинца в волосах 9 мкг/г.

Изучение состояния здоровья детей, подверженных воздейст-

вию повышенных концентраций свинца, проведенное в СССР

И. Е.

Кунцевичем

и О. В.

Тарасенко

[21],

показало, что содер-

жание свинца

9,8

±1,9 мкг/г в волосах детей

5—7

лет является

верхней границей физиологической нормы. Таким образом, за

допустимый уровень содержания свинца в волосах детей можно

принять нижнюю границу — 8 мкг/г. За критическое содержание

свинца в волосах принята величина 24 мкг/г, при которой у де-

тей регистрируется повышенная заболеваемость нервной си-

стемы. К этой величине близки показатели содержания свинца

в волосах — 30 мкг/г, при которых наблюдаются специфиче-

ские изменения в костях детей.

С целью изучения закономерностей накопления свинца в ор-

ганизме рабочих и жителей промышленных городов в различных

202

регионах страны проведено исследование биосубстратов детей,

подвергающихся воздействию различных концентраций свинца в

цехах или проживающих в техногенных

1еохимических

анома-

лиях, в центрах которых и располагались источники выбросов

свинца. Естественно, что наибольшую свинцовую нагрузку ис-

пытывают рабочие свинцовых предприятий, в воздушной среде

цехов которых очень высоки концентрации свинца. Особенно

неблагоприятная ситуация на производстве свинцового глета, где

концентрации свинца в воздухе цехов превышают допустимые

нормативы в сотни раз. Естественно, что это отразилось и на

накоплении свинца в организме рабочих (табл. 61). У 93% ра-

бочих содержание свинца в волосах превышало допустимый уро-

вень. На этом производстве постоянно выявляются рабочие

'с

выраженными формами свинцовой интоксикации. Значительно

число рабочих с превышением допустимых и критических уровней

содержания свинца в волосах на производстве минеральных

красок. Еще более контрастны различия в концентрациях свинца

в организме этих рабочих по сравнению с физиологическими,

фоновыми концентрациями этого элемента (см. табл.

61).

Коэф-

фициенты концентраций свинца в волосах достигают (в относи-

тельных

единицах):

220 — у рабочих производства свинцового

глета,

—

у рабочих производства минеральных красок,

—

17 — у рабочих других производств.

С биогеохимических позиций такую ситуацию можно оценить

как экстремальную, так как в

природных

биогеохимических усло-

виях биоконцентрации элементов редко достигают столь высокого

уровня.

По содержанию свинца в моче коэффициенты концентрации

несколько ниже по сравнению со значениями в контрольной

группе и колеблются от 8 у рабочих производства минераль-

ных красок до 4 у рабочих завода по вторичной переплавке

металлов

Центры химических аномалий локализуются всегда

на

про-

мышленных площадках предприятий и поэтому людьми, которые

испытывают максимальную техногенную нагрузку, хотя и не

имеют профессионального контакта с металлами, являются слу-

жащие свинцовых производств. Это хорошо видно на примере

изучения свинца в волосах сотрудников заводов по производству

аккумуляторов и свинцового глета. Среднее содержание этого

металла в волосах составило соответственно 49,7 + 5,5

мкг/г

14,1

±2,0

мкг/г, т.

е.

было значительно выше (в

18—5

раз)

фоновых значений этого элемента. Более высокое содержание

свинца в организме служащих завода по производству аккуму-

ляторов объясняется и более мощной геохимической свинцовой

аномалией на территории этого завода. Несмотря на то, что

служащие не имеют непосредственного производственного кон-

такта со свинцом, у 10% обследованных лиц на аккумуляторном

203

заводе биоконцентрации свинца превышали допустимый уровень

его содержания в волосах.

Загрязнение воздуха свинцом не ограничивается территорией

промышленной площадки и распространяется за ее пределы,

захватывая жилые массивы, территории расположения детских

и медицинских учреждений, спортивных сооружений, зон рекреа-

ции. С целью изучения закономерностей накопления свинца в

организме жителей городов, подвергающихся воздействию раз-

личных концентраций

этого

металла,

оце>>

(

зон

влияния

раз-

личных источников в различных

ландшаф'

••

условиях проведен

сравнительный анализ содержания

свини.

полосах

и моче на-

селения в городах с развитой

машиностр,

.-льной

промышлен-

ностью, отдельными

свинцовоемкими

предприятиями (например,

производство минеральных красок) и работой автомобильного

транспорта на неэтилированном бензине; с доминирующим влия-

нием автотранспорта; со смешанным влиянием машинострои-

тельных производств и автотранспорта; с доминирующим влия-

нием металлургических производств.

Анализ свинца в питьевой воде этих городов показал, что

содержание свинца было в пределах гигиенического норматива

и поэтому накопление свинца в организме жителей городов свя-

зано с воздействием загрязненного атмосферного воздуха.

Одновременно с проведением биогеохимических работ было

проведено исследование свинца в атмосферном воздухе, преиму-

щественно в течение месячных циклов, а также в почве и снеж-

ном покрове. Это позволило в дальнейшем перейти к получению

количественных зависимостей между концентрациями свинца

в атмосферном воздухе, выпадениях из атмосферы, фиксируемых

в почве, снежном покрове, и биоконцентрациями свинца в воло-

сах и моче. В качестве «контрольных» групп в каждом городе

выбрано население, проживающее в наиболее «чистых» микро-

районах в отдалении от источников выбросов свинца. Содержа-

ние свинца в биосубстратах этих групп населения было доста-

точно близким и принято за фоновое значение.

Данные о концентрации свинца в волосах населения, прожи-

вающего в техногенных геохимических аномалиях различных

источников загрязнения (табл. 62), показывают, что наиболее

.выражено

накопление свинца в зоне воздействия предприятий

по выплавке и переработке свинца. Это металлургические ком-

бинаты, аккумуляторные производства. Так, в ядре аномалий

около

свинцово-кадмиевого

комбината, (на расстоянии 0,5 км от

завода) среднее значение свинца в волосах детей

(31,1±

±4,7 мкг/г) было в 7 раз, а у взрослых

(14,5±4,8

мкг/г)

в 5 раз выше фоновых значений. Только у 6% детей, прожи-

вающих в непосредственной близости от предприятия, содержа-

ние свинца в волосах было в пределах физиологической нормы,

а доля детей, у которых накопление этого металла превышало

204

Таблица 62 Содержание свинца в волосах населения, проживающего

в техногенных геохимических аномалиях,

мкг/г

Источник загрязнения и

расстояние от

него,

км

Отсутствует

Машиностроительные

предприятия

0,5

—

1,0

Производство мине-

ральных красок:

дети рабочих

дети служащих

Автотранспорт

Машиностроительные

предприятия и авто-

транспорт

Предприятия вторич-

ной переработки цвет-

ных металлов 1,0

Медеплавильный

комбинат

0,5

1,0

1,5

Свинцово-кадмие-

вый

комбинат

1,0

2,0

3,0

Производство

аккумуляторов

0,5

1,5

2,0

2,5—3,0

Род

ландшафта

Дети

число

проб

среднее

значение

и его ошибки

К,

Взрослые

число

проб

среднее

значе

ние

и его

ошибки

Ко

Фоновые территории

Равнин-

ный, гор-

ный,

до-

линный

236

4,42±0,31

105

2,72

0,50

Зона воздействия промышленных предприятий

Равнин-

ный

308

4,57

0,22

0,8+1,

а)

5,9+1,34

2,4

1,3

Зона воздействия автотранспорта

Межгор-

ная

кот-

шый

.и

6,7

0,9

б)

9,4

0,7

а)

5,6

0,4

в)

1,5

2,1

1,3

8,8+1,7

а)

4,9

0,82

в)

3,2

1,8

Зона

воздействия промышленных предприятий

и автотранспорта

Межгор-

ная

кот-

ловина

8,40

0,74

а)

1,9

Зоны воздействия предприятий по переработке свинца

свинецсодержащих

продуктов

Равнин-

ный

Горно-

ТИННЫЙ

Равнин-

ный

Равнин-

ный

6,35

0,81

в)

18,2

+ 3,6

а)

5,9+1,0

5,8 +

0,94

31,1

+4,7

а)

16,5

+ 4,0

а)

10,7+

1,2

а)

48,3

7,7

а)

11,1

1,4"'

7,8

0,89

а)

10,0+

1,8

а)

1,4

4,1

1,3

7,1

3,7

2,4

10,9

2,5

1,8

2,3

5,8 +

3,52

2,0

0,31

1,8

0,29

14,5

4,8

а)

3,2 +

0,29

4,7 +

0,41

а)

9,5+

1,37

а>

7,4 +

2,01

б)

6,4 + 1,54

в)

7,5±1,35

а)

2,1

5,3

1,2

1,7

3,5

2,7

2,3

2,7

Примечание а), б), в) — различия с

населением

на фоновых территориях достоверны с вероятностью

ошибки

0,1%,

1% и 5%

соответственно,

—

коэффициент концентрации относительно фона

205

Рис. 57. Распределение свинца в волосах детей:

/—3

— частота встречаемости

со,

детей

с содержанием свинца в волосах (в

мкг/г):

— менее 8, 2 —

8—24,

3 — более 24. А — зоны воздействия машиностроитель-

ных предприятий и автотранспорта (I — фоновые

территории,

II — зона влияния

машиностроительных предприятий, III — зона влияния машиностроительных

предприятий и автотранспорта, IV — зона влияния автотранспорта в горном

ландшафте,

—

зона влияния автотранспорта в долинном ландшафте); Б,

—

зоны воздействия предприятий по переработке свинца и

свинецсодержащих

про-

дуктов (Б — ядро аномалий. VI — медеплавильного комбината, VII —

свинцово-

кадмиевого

комбината, VIII — аккумуляторного завода, В — центральные области

аномалий: IX — медеплавильного комбината, X —

свинцово-кадмиевого

комби-

ната, XI — аккумуляторного завода)

критический

уровень,

достигала 76% (рис. 57). Еще более вы-

соки биоконцентрации свинца у детей, проживающих около

аккумуляторного завода (0,5 км). У них в волосах в 10 раз

больше свинца, чем в контрольных группах, а у взрослого насе-

ления — соответственно в 3 раза. В этой зоне у 27% детей со-

держание свинца в волосах выше допустимого и у 65% — выше

критического уровня, т.

е.

только у 8% детей находится в пре-

делах физиологической нормы.

Воздействие атмосферного воздуха, загрязненного свинцом,

поступающего с выхлопными газами автотранспорта и с выбро-

сами машиностроительных производств, не приводит к столь

резко выраженному накоплению металла, как около металлурги-

ческих производств, но отклонения от фоновых значений доста-

точно значительны. Например, в городе машиностроительного

типа содержание свинца в волосах детей, проживающих на

расстоянии

0,5—1,0

км от предприятий варьировало от 1 до

206

мкг/г,

составляя в среднем 4,6

мкг/г,

что только на 5% выше,

чем в контрольной группе. Однако оценка распространения

содержания свинца в волосах детей показывает, что в 13% слу-

чаев его концентрация выше допустимого уровня 8 мкг/г. Кри-

тический уровень 24 мкг/г не был превышен ни у одного ребенка

(см. рис. 57). В контрольной группе также было небольшое

число детей с содержанием свинца в волосах выше допустимого

уровня (6,6%), что соответствует общим закономерностям

рас-'

пределения

свинца в организме, но около машиностроительных

производств доля таких детей была в 2 раза выше. В зоне влия-

ния выбросов

машиностроительных

предприятий содержание

свинца в моче детей составило

17,3+1,16

мкг/г, что в 2 раза

выше, чем в «чистых» районах. Функционирование небольших

машиностроительных производств, в окружении которых содер-

жание свинца в атмосферном воздухе не достигает

ПДК,

а в

почве выше фона в

2—3

раза, все же вызывает двукратное уве-

личение числа детей, имеющих повышенные концентрации свин-

ца в организме.

Загрязнение атмосферного воздуха городов автотранспортом

приводит к значительно более интенсивному поступлению свинца

в организм горожан, чем в результате выбросов машинострои-

тельных производств. Например, в городе на равнинной терри-

тории с достаточно хорошими условиями проветривания среднее

содержание свинца

волосах

детей

составило

6,7±0,9

мкг/г,

т.

е.

было выше в 1,5 раза, чем в зоне влияния выбросов маши-

ностроительных производств. Еще более неблагоприятная си-

туация сложилась в городе с горно-долинным ландшафтом, где

загрязненные массы воздуха практически не выносятся за пре-

делы данного ландшафта и формируются обширные и интенсив-

ные геохимические аномалии, занимающие значительную часть

его территории. Наиболее высокий уровень загрязнения атмо-

сферного воздуха фиксируется в долинах небольших рек, куда

и стекаются массы загрязненного воздуха. На рис. 58 представ-

лен биогеохимический профиль города, построенный на основа-

нии данных о содержании свинца в волосах детей. При измене-

нии рельефа и уровня загрязнения почв свинцом соответственно

происходит изменение и содержания свинца в волосах детей

и взрослых. У жителей, проживающих в партерной части города,

происходит более интенсивное накопление свинца в организме

(в 1,7 раза), чем у людей, чьи дома находятся на склонах

гор. В жилых кварталах этого города, примыкающих к маги-

стралям с интенсивным движением автомобилей в прибрежной

части города, где задерживаются потоки загрязненного воздуха,

у 64% детей содержание превышает допустимый уровень, т. е.

биогеохимическая ситуация четко совпала с геохимической

структурой города. Можно констатировать, что по выраженности

изменений биогеохимических показателей населения этот

не-

207

Рис. 58. Распределение свинца в волосах детей в городе с

горно-долинным

ландшафтом

и интенсивной автотранспортной

нагрузкой.

со,—

частота встречаемости детей с содержанием свинца в волосах (в

мкг/г):

— менее 8; 2 —

8—24;

3 — более 24

большой город, где отсутствуют крупные промышленные пред-

приятия, но высокий уровень загрязнения воздуха в результате

движения автотранспорта и застойного состояния воздушных

масс, сопоставим с металлургическими городами.

Оценка воздействия одновременно двух источников загрязне-

ния окружающей среды свинцом — машиностроительных пред-

приятий и автотранспорта — показала почти двукратное среднее

увеличение накопления свинца в организме

детей,

а у 48% детей

уровень свинца превышал допустимые значения. Учитывая ин-

тенсивный рост автомобильного транспорта, отсутствие в боль-

шинстве городов необходимых защитных планировочных меро-

приятий, можно считать, что значительное число городских жи-

телей, проживающих вблизи автомагистралей, имеют высокое

содержание свинца в организме.

Проследить пространственные изменения биоконцентраций

свинца в организме жителей в условиях техногенного воздей-

ствия различной интенсивности можно на примере изучения

свинца в волосах детей, проживающих на территориях

геохими-

208

Рис. 59. Распределение свинца в волосах детей в зоне влияния выбросов

свин-

цово-кадмиевого

комбината.

ш,

—

частота встречаемости детей с содержанием свинца в волосах (в

мкг/г):

— менее 8; 2 —

8—24;

3 — более 24; 4 — среднее содержание свинца

ческих

аномалии уже упоминавшихся аккумуляторного произ-

водства и металлургических комбинатов. Практически даже на

расстоянии до 3 км от этих источников загрязнения содержание

свинца в волосах детей продолжало оставаться несколько повы-

шенным, хотя и резко снижалось по сравнению с ближайшей

к заводам зоне.

На расстоянии 2 км от

свинцово-кадмиевого

комбината про-

исходит снижение биоконцентраций, однако у 69% детей содер-

жание свинца в волосах превышает допустимый, а у 8% — кри-

тический уровень. Даже на расстоянии 3 км от предприятия,

несмотря на уменьшение средней концентрации элемента в воло-

сах до

10,7+1,2

мкг/г, продолжает оставаться достаточно боль-

шой доля детей с превышением допустимого уровня — 69%, но

превышения критического уровня содержания свинца в волосах

уже нет (рис.

59).

У взрослого населения, проживающего в этой

зоне, биоконцентрации свинца снижаются до физиологического

значения. Аналогичная ситуация наблюдается и в зоне влияния

выбросов медеплавильного комбината, выбросы которого содер-

жат значительные количества свинца. Если на расстоянии 0,5 км

от этого завода содержание свинца в волосах детей в 4 раза

было больше, чем на фоновых территориях, то уже на

расстоя-

209

14-3486

нии

1,0—1,5

км только в 1,3 раза. Аналогичная закономерность

проявилась в накоплении свинца в организме взрослых, у кото-

рых кратность превышения фоновых значений в зоне завода

достигала двух, а на расстоянии 1 км снижалась до уровня фона.

В городе, где расположен медеплавильный комбинат, в зоне

максимального загрязнения у 64% детей превышен допустимый,

а у 14% детей критический уровень содержания свинца в воло-

сах. На расстоянии 1,0 км число детей с превышением допусти-

мого уровня свинца в волосах уменьшается до 34% и на рас-

стоянии 1,5 км до 22%. Резкое снижение биоконцентраций свин-

ца в организме людей по мере удаления мест жительства от

источника загрязнения прослеживается также в окружении

крупного аккумуляторного завода. Концентрации свинца в воло-

сах детей на расстоянии 1,5 км от завода в 4 раза меньше, чем

в ядре геохимической аномалии, и далее на расстоянии

2—3

км

находятся примерно на одном уровне

(7,8—10,0

мкг/г),

т.

е.

про-

должают оставаться довольно высокими, превышая фоновые

значения в 2 раза. Такая же закономерность прослеживается

и по биоконцентрациям свинца у взрослых. Биогеохимический

профиль, который характеризует убывание средних концентра-

ций свинца в волосах детей, также хорошо показывает постепен-

ное уменьшение доли лиц с повышенным уровнем накопления

свинца в волосах. На расстоянии 1,5 км более чем у половины

детей (55%) нет отклонений от нормативных значений, хотя и

велика доля лиц с повышенными биоконцентрациями свинца.

В жилой застройке, отдаленной на 2 км от источника загрязне-

ния, нет детей с очень высоким уровнем содержания свинца

в волосах, но в

41%

случаев его содержание выше допустимого.

Сравнение уровней содержания свинца в волосах детского

и взрослого населения, подвергающихся воздействию загрязнен-

ного атмосферного воздуха, подтвердило приведенные ранее

данные о более интенсивном поглощении свинца детьми в фо-

новых регионах. Практически во всех группах обследованного

населения (см. табл. 62) содержание свинца в волосах детей

2—3

раза больше, чем у взрослых, проживающих в условиях

той же геохимической ситуации,

причем,

чем выше интенсивность

загрязнения окружающей среды свинцом, тем более контрастны

эти различия.

210

Рис. 60. Частота встречаемости

ш,

детей с повышенным (более 8 мкг/г)

содержанием свинца в волосах в

зависимости от загрязнения почв

свинцом