TRACE CONCENTRATIONS OF ORGANOCHLORINE COMPOUNDS IN BIOLOGICAL LIQUIDS OF THE RUSSIAN FAR EAST RESIDENTS

Abstract


The aim. The problem of accumulation of organochlorine compounds (OCPs) in the human body is relevant, because these substances have potential teratogenic, carcinogenic, hormonal, neurological and immunological properties. Thus, the purpose of the work is to identify trace organochlorine compounds (a-, ß-, y-hexachlorocyclohexane (HCH), dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT), dichlorodiphenyldichloroethane, dichlorodiphenyldichlorethylene (DDE)) in the blood and urine of the residents of the south of the Russian Far East. Methods. The urine and blood of residents of the south of the Russian Far Eastern region were examined by gas chromatography-mass spectrometry to study the content of OCPs trace concentrations. Results: a- and y-isomers of hexachlorocyclohexane (HCH), dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT), dichlorodiphenyldichlorethylene (DDE) were detected in the urine. Only ß-HCH in the blood was detected. Conclusions. The spectrum of basic OCPs in the urine indicates the possibility of its excretion by the body; however, the detection in the blood of only ß-HCH indicates a longer retention of the latter as the most stable isomer. A comparative evaluation of the obtained results with the data of other authors showed that the detected concentrations of cholesterol in the blood of residents of the Far East were lower than in typical agricultural countries and were found in no more than 30 % of the sample.

Full Text

Хлорорганические соединения (ХОС) являются качестве пестицидов в основном гексахлорцикло-стойкими токсичными веществами антропогенного гексан (ГХЦГ) и дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ). происхождения, находившими и продолжающими В конце 1970-х годов производство этих двух веществ находить широкое применение в сельском хозяйстве официально запретили в ряде стран, в 2001 году по развивающихся стран. В ХХ веке использовались в решению Стокгольмской конвенции был составлен 15 Окружающая среда Экология человека 2019.01 список особо опасных поллютантов («грязная дюжина»), в который вошел ДДТ и его метаболиты (дихлордифенилдихлорэтан - ДДД и дихлордифе-нилдихлорэтилен - ДДЕ) [23]. В 2009 году список был расширен девятью соединениями, в том числе и изомерами ГХЦГ. Проблема их накопления в организме человека весьма актуальна, поскольку эти вещества обладают потенциальными тератогенными, канцерогенными, гормональными, неврологическими и иммунологическими свойствами [3, 15, 17]. Основной источник поступления поллютантов в организм человека - пища. Предположительно около 90 % общего загрязнения происходит через пищу и только 10 % - за счет ингаляции и кожной абсорбции [17]. Несмотря на многочисленные работы по обнаружению токсикантов в тканях и органах человека, механизмы поступления и уровни аккумуляции загрязнителей, а также их воздействие остаются недостаточно изученными или находятся на уровне теорий [5-7, 24, 25]. Хотя на использование этих соединений введены запреты и ограничения в большинстве стран, из-за стойкости и сохранения в биосфере их негативное действие на организмы продолжается. Юг Дальнего Востока России - сельскохозяйственно развитая территория, где хлорорганические пестициды использовали на полях до их запрета. Помимо этого, регион соседствует с Китаем, где данные вещества до сих пор продолжают применяться для борьбы с вредителями сельского хозяйства и переносчиками болезней. Национальные программы мониторинга ХОС в организме человека осуществляются в разных странах, например, Чешской республике [5, 6], Республике Корея [7]. В России аналогичные исследования также проводятся [1, 4, 13, 14]. По Дальнему Востоку России опубликованы только предварительные данные о накоплении ХОС в организме человека [19]. В связи с этим целью работы явилось выявление остаточных уровней содержания хлорорганических соединений - a-, ß-, у-ГХЦГ, ДДТ, ДДД, ДДЕ - в крови и моче жителей юга Дальнего Востока России. Методы Для выявления воздействия факторов среды на человека часто из биологических жидкостей рассматриваются моча и кровь, которые обеспечивают гомеостатические функции организма [26]. Тип исследования. Проведено эколого-аналити-ческое изучение образцов крови и мочи 21 жителя самой южной части Дальнего Востока, столицы Приморского края - г. Владивостока. Исследование является начальным этапом регулярного мониторинга стойких органических загрязняющих веществ в организме человека. Способ отбора материала. Биологические жидкости собирались в одном из учреждений здравоохранения с письменного согласия участников эксперимента. Возраст жителей составлял от 27 до 65 лет. Число мужчин и женщин в исследовании составило 19 (27-65 лет) и 2 (42 и 48) соответственно. В связи с небольшой выборкой женщин половые различия в накоплении поллютантов не рассматривались. Методика проведения измерений. Замороженные при -20 °С пробы крови и мочи доставляли в лабораторию. Хлорорганические соединения извлекали экстракцией n-гексаном с последующим разрушением жировых компонентов концентрированной серной кислотой [20, 22]. Для приготовления стандартных растворов ХОС использовали государственные стандартные образцы (ГСО) а-ГХЦГ (ГСО 8024), ß-ГХЦГ (ОСО 11304), у-ГХЦГ (ГСО 1855П), ДДТ (ГСО 7379), ДДД (ГСО 7386), ДДЕ (ГСО 7387) с установленными метрологическими характеристиками - содержание основного вещества 99,4 - 99,6 % с погрешностью определения 0,4 %. Для хроматографии применяли рабочие растворы ХОС в диапазоне концентрации 1 - 100 нг/мл, приготовленные путем разбавления растворов ГСО соответствующим объемом очищенного п-гексана. Массовое содержание ХОС в биоматериале определяли методом газовой хромато-масс-спектрометрии на газовом хромато-масс-спектрометре Shimadzu GCMS-QP2010Ultra. Более подробные параметры прибора представлены в нашей предыдущей работе [21]. Представление и обработка данных. Статистический анализ проводили с помощью пакета IBM SPSS Statistics для Mac OS X. Для сравнения полученных результатов с данными других авторов единицы измерения из пг/л переводились в нг/г липидов в связи с тем, что ХОС являются липофильными соединениями. Результаты Хлорорганические соединения в моче были обнаружены у восьми человек, то есть почти у 40 % из выборки. Выявленный спектр включал широкий набор ХОС (табл. 1): а- и у-изомеры ГХЦГ, ДДТ и ДДЕ. Из изомеров ГХЦГ ß-изомер обнаружен только у одного человека (50 пг/л), ДДТ - у трех (50, 70, 120 нг/л), ДДД не обнаружен, ДДЕ - у одного (490 пг/л). Суммарное содержание ХОС варьировало Таблица 1 Содержание хлорорганических соединений в моче пациентов, пг/л № п/п Изомеры ГХЦГ ДДТ и его метаболиты I ХОП а- ß- Y- I ДДТ ДДД ДДЕ I 1 160 - 110 270 - - - 270 3 - - - - 120 - - 120 120 6 70 - - 70 - - - - 70 7 - 50 - 50 - - - - 50 9 - - - - 50 - - 50 50 14 50 - 50 100 - - - - 100 17 310 - - 310 70 - 490 560 870 20 60 - - 60 - - - - 60 Примечание. «-» - ниже пределов обнаружения. 16 Экология человека 2019.01 от 50 до 870 пг/л: сумма изомеров ГХЦГ - от 50 до 310 пг/л; сумма ДДТ и ДДЕ - от 50 до 560 пг/л. В то же время в крови из всех определяемых пол-лютантов выявлен только ß-изомер ГХЦГ, причем еще в меньшем количестве проб, чем в моче, - у шести человек, то есть менее чем у 30 % из выборки (рисунок). Его концентрация в крови варьировала от 90 до 950 пг/л, что выше, чем суммарное содержание ХОС в моче. Важно подчеркнуть: ХОС обнаружены как в крови, так и в моче у одних и тех же людей. S00-400- U0 а с 300о ‘£5 га U. £ 200и С О и 1000- Содержание (медиана) изомеров гексахлорциклогексана в крови пациентов, пг/л Обсуждение результатов Гексахлорциклогексан в середине ХХ века применяли в виде технической смеси, где доли его изомеров составляли: а - 55-70 %, ß - 5-14 %, у - 9-13 % [5]. Его использование в Китае, Индии и других странах продолжается из-за отсутствия экономически рентабельных и экологически чистых альтернативных методов борьбы с насекомыми - переносчиками инфекций [7]. C 1990 года производство пестицидов в Китае увеличивалось и сейчас составляет 2,2 • 106 т/ год [11]. Запрет на использование ДДТ в российском сельском хозяйстве был введен в 1971 году, ГХЦГ - в 1990-м [1, 2]. Полученные данные позволили оценить возможный экологический риск для здоровья человека в регионе на основе сравнения с пороговыми значениями ХОС в крови по международным стандартам: концентрация ДДТ в плазме - 200 мкг/л [12]; ГХЦГ и ДДТ в цельной крови - от 0,3 до 0,9 мкг/л и от 1,5 до 31 мкг/л соответственно [10]. Сравнение полученных нами данных (табл. 2), пересчитанных на нг/г липидов (диапазон концентраций - от 2 060 до 22 230; средняя концентрация ХОС - 8 363; медиана - 5 382 нг/г липидов), с результатами других авторов показало, что содержание ХОС в крови жителей юга Дальнего Востока России меньше, чем, например, в таких аграрных странах, как Мексика и Румыния, но больше, чем в Испании, Великобритании, Швейцарии и Японии. I Окружающая среда Таблица 2 Концентрации хлорорганических соединений в крови жителей разных регионов мира, нг/г липидов Регион Диапа зон Среднее значение Медиана Источ ник Приморский край, Дальневосточный федеральный округ, Россия 2 06022 230 8 363 5 382 [17] Мексика 1 600182 600 23 100 13 800 [21] Румыния 44647 120 - - [8] Испания - 6 187 4 123 [16] Великобритания 102 720 - 115 [18] Швейцария - 887 - [22] Япония - 151 210 [9] Примечание. «-» - нет данных. Таким образом, выявление следовых количеств ХОС в биологических жидкостях жителей юга Дальнего Востока России показало их присутствие в окружающей среде. Спектр видов ХОС в моче говорит о возможностях выведения их организмом, в то же время обнаружение в крови только ß-ГХЦГ указывает на более долгое удерживание последнего как самого устойчивого изомера ГХЦГ. Выявленные концентрации ХОС в крови жителей Приморского края ниже, чем в типичных аграрных странах, и обнаруживаются не более чем у 30 % выборки.

About the authors

V Yu Tsygankov

Far Eastern Federal University

Email: tsygankov.vyu@dvfu.ru
Vladivostok, Russia
SchooL of Biomedicine

M V Yarygina

Far Eastern Federal University

Vladivostok, Russia
SchooL of Biomedicine

O N Lukyanova

Far Eastern Federal University; Pacific Research Fisheries Centre (TINRO-Centre)

Vladivostok, Russia
School of Natural Sciences

M D Boyarova

Far Eastern Federal University

Vladivostok, Russia
SchooL of Biomedicine

N I Erofeeva

Far Eastern Federal University

Vladivostok, Russia
SchooL of Biomedicine

S V Gamova

The Far Eastern District Medical Center of the Federal Medical Biological Agency (FEDMC FMBA of Russia)

Vladivostok, Russia

A N Gumovskiy

Far Eastern Federal University

Vladivostok, Russia
SchooL of Biomedicine

P F Kiku

Far Eastern Federal University

Vladivostok, Russia
SchooL of Biomedicine

References

  1. Лыжина А. В., Бузинов Р. В., Унгуряну Т. Н., Гудков А. Б. Химическое загрязнение продуктов питания и его влияние на здоровье населения Архангельской области // Экология человека. 2012. № 12. С. 3-9.
  2. Мамонтова Е. А., Тарасова Е. Н., Кузьмин М. И. и др. Содержание стойких органических загрязнителей в грудном молоке жительниц Иркутской области // Гигиена и санитария. 2010. № 1. С. 35-38.
  3. Чащин В. П., Ковшов А. А., Гудков А. Б., Моргунов Б. А. Социально-экономические и поведенческие факторы риска нарушений здоровья среди коренного населения Крайнего Севера // Экология человека. 2016. № 6. С. 3-8.
  4. Чащин М. В., Чащин В. П., Фёдоров В. Н., Захарова Н. В., Кузьмин А. В., Ковшов А. А., Янталец Е. В., Кусраева З. С., Абрамян С. М., Зибарев Е. В., Мишкич И. А. Основные тенденции изменения концентраций стойких токсичных веществ в крови коренного населения Арктики // Экология человека. 2012. № 6. С. 3-7.
  5. Cernä M., Spevácková V., Batáriová A. et al. Human biomonitoring system in the Czech Republic // International Journal of Hygiene and Environmental Health. 2007. Vol. 210 (3-4)v P. 495-499.
  6. Cerná M., Krsková A., Cejchanová M. et al. Human biomonitoring in the Czech Republic: An overview // International Journal of Hygiene and Environmental Health. 2012. Vol. 215 (2). P. 109-119.
  7. Choi W., Kim S., Baek Y.-V. et al. Exposure to environmental chemicals among Korean adults-updates from the second Korean National Environmental Health Survey (2012-2014) // International Journal of Hygiene and Environmental Health. 2017. Vol. 220 (2). P. 29-35.
  8. Dirtu A. C., Cernat R., Dragan D. et al. Organohalogenated pollutants in human serum from Iassy, Romania and their relation with age and gender // Environment International. 2006. Vol. 32 (6). P. 797-803.
  9. Fukata H., Omori M., Osada H. et al. Necessity to measure PCBs and organochlorine pesticide concentrations in human umbilical cords for fetal exposure assessment // Environ. Health Perspect. 2005. Vol. 113 (3). P. 297-303.
  10. GHBC. Aktualisierung der Referenzwerte Für PCB-138, -153, -180 im Vollblut sowie Referenzwerte für HCB, ß-HCH und DDE im Vollblut // Bundesgesundheitsblatt - Gesundheitsforschung - Gesundheitsschutz. 2003. Vol. 46 (2). P. 161 - 168.
  11. Grung M., Lin Y., Zhang H. et al. Pesticide levels and environmental risk in aquatic environments in China - A review // Environment International. 2015. Vol. 81. P. 87-97.
  12. DDT and its derivatives: environmental aspects / ed. International Programme on Chemical Safety et al. Geneva: World Health Organization, 1989. 98 p.
  13. Mamontova E. A., Tarasova E. N., Mamontov A. A. et al. The influence of soil contamination on the concentrations of PCBs in milk in Siberia // Chemosphere. 2007. Vol. 67 (9). P. S71-S78.
  14. Mamontova E. A., Tarasova E. N., Mamontov A. A. PCBs and OCPs in human milk in Eastern Siberia, Russia: Levels, temporal trends and infant exposure assessment // Chemosphere. 2017. Vol. 178. P. 239-248.
  15. Nicholson W. J., Landrigan P. J. Human Health Effects of Polychlorinated Biphenyls // Dioxins and Health / ed. Schecter A. Boston, MA: Springer US, 1994. P. 487-524.
  16. Porta M., de Basea M. B., Benavides F. G. et al. Differences in serum concentrations of organochlorine compounds by occupational social class in pancreatic cancer // Environmental Research. 2008. Vol. 108 (3). P. 370-379.
  17. Tanabe S., Subramanian A. Bioindicators of POPs: monitoring in developing countries. Kyoto, Japan: Kyoto University Press; Melbourne: Trans Pacific Press, 2006. 190 p.
  18. Thomas G. O., Wilkinson M., Hodson S. et al. Organohalogen chemicals in human blood from the United Kingdom // Environmental Pollution. 2006. Vol. 141 (1). P. 30-41.
  19. Tsygankov V. Y., Boyarova M. D., Kiku P. F., Yarygina M. V. Hexachlorocyclohexane (HCH) in human blood in the south of the Russian Far East // Environmental Science and Pollution Research. 2015. Vol. 22 (18). P. 14379-14382.
  20. Tsygankov V. Y., Khristoforova N. K., Lukyanova O. N. et al. Selected Organochlorines in Human Blood and Urine in the South of the Russian Far East // Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology. 2017. Vol. 99 (4). P. 460-464.
  21. Tsygankov V. Y., Lukyanova O. N., Boyarova M. D. Organochlorine pesticide accumulation in seabirds and marine mammals from the Northwest Pacific // Marine Pollution Bulletin. 2018. Vol. 128. P. 208-213.
  22. Tsygankov V. Y., Boyarova M. D. Sample Preparation Method for the Determination of Organochlorine Pesticides in Aquatic Organisms by Gas Chromatography // Achievements in the Life Sciences. 2015. Vol. 9 (1). P. 65-68.
  23. UNEP (United Nations Environmental Program). Ridding the World of POPs: A Guide to the Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants. Geneva, Switzerland, 2005.
  24. Waliszewski S. M., Caba M., Herrero-Mercado M. et al. Organochlorine pesticide residue levels in blood serum of inhabitants from Veracruz, Mexico // Environmental Monitoring and Assessment. 2012. Vol. 184 (9). P. 5613- 5621.
  25. Wicklund Glynn A., Wolk A., Aune M. et al. Serum concentrations of organochlorines in men: a search for markers of exposure // Science of The Total Environment. 2000. Vol. 263 (1-3). P. 197-208.
  26. Yusa V., Millet M., Coscolla C., Rocaet M. Analytical methods for human biomonitoring of pesticides. A review // Analytica Chimica Acta. 2015. Vol. 891. P. 15-31.

Statistics

Views

Abstract - 86

PDF (Russian) - 37

Cited-By


PlumX

Dimensions

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2019 Human Ecology

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies