ELEMENT CONTENT IN HUMAN HAIR OF RESIDENTS FROM SIMFEROPOL CITY



Cite item

Abstract

Introduction: Environmental pollution is increasingly becoming a problem and will continue to be a serious risk for human health so it is important to monitor the element status of the population.

Aim: to determine the element status of residents from Simferopol city, Republic of Crimea.

Methods: 28 elements were determined by instrumental neutron activation method and the mercury content was estimated by atomic absorption spectrometry in 80 hair samples of healthy 17-20 year-old Simferopol residents. The concentration coefficients were calculated and the geochemical rows were plotted based on comparison with the published data available for other regions.

Results: The hair element content was characterized by the normal concentrations for 25 out of 29 chemical elements. Br and Ba excess was found in most residents that could be explained by the geochemical conditions, while significant sex differences in the content of Na, Ca, Sb could be associated with differences in diet, lifestyle, and other gender-associated factors. Comparison of the geochemical elemental rows for Simferopol residents with other territories of Crimea and Krasnodar suggests a greater intake of Hg, Ag, Zn in urban residents (Crimea) compared to Krasnodar, and in comparison with other territories of a peninsula - Co, Na, Fe and As.

Conclusion: Although most of the elements were within normal ranges, the anthropogenic load keeps on increasing recently that along with previously established physiological effects of endogenous toxic metals being in low concentrations demonstrating the need for further biomonitoring as in population overall and as early detection of anthropogenic impact.

Full Text

Введение

В связи с интенсивным химическим загрязнением окружающей среды (ОС) определение содержания химических элементов (ХЭ) в биологических субстратах и в целом элементного статуса населения в геохимических условиях региона проживания рассматривается в настоящее время как эффективный инструмент управления здоровьем и качеством жизни [24, 25]. Анализ их содержания позволяет выявить типичные для территории элементозы [6, 7], сориентироваться в отношении источников поступления токсичных ХЭ в организм, разработать меры по минимизации негативного воздействия техногенного загрязнения ОС. Однако, в настоящее время не установлены российские национальные и, тем более, региональные нормативы содержания ХЭ в субстратах человека, за исключением тех, которые определены в научных работах [29, 30]. В результате таких биомониторинговых исследований накапливаются данные об особенностях геохимического статуса регионов, обусловливающих его факторах, что в перспективе позволит сформировать единую базу для прогнозирования рисков здоровью населения с учётом биогеохимических характеристик и экологической ситуации на конкретных территориях.

Наряду с другими регионами России, Крымский полуостров представляет особый интерес для изучения элементного статуса жителей в связи с природным, в том числе биогеохимическим разнообразием территорий, интенсификацией техногенных процессов, подлежащих мониторингу. К таким территориям относится городской округ Симферополь, самый крупный город (107 км²; 336 тыс. чел.) Республики Крым. Он расположен в центральной части полуострова (44°57′25.9″, 34°6′38.9″) на стыке Горного и Равнинного Крыма между грядами Предгорья, сложенными карстующимися известняками и мергелями. Климат Симферополя – предгорный, сухостепной, с мягкой зимой и жарким летом. В городе находится около 70 крупных предприятий пищевой, легкой, химической, обрабатывающей промышленности, являющихся, наряду с автотранспортом, основными локальными источниками атмосферного загрязнения. В округе разрабатываются месторождения твердых полезных ископаемых (диабаз, порфирит, глина, известняк, гравийно-галечный материал, песок, ртуть) [3]. Экологическая ситуация усугубляется скоплением поллютантов в нижних слоях атмосферы из-за расположения города в котловине и преобладания ветров с малыми скоростями, а нахождение селитебных зон вблизи рек и Симферопольского водохранилища ведёт к загрязнению поверхностных и подземных водных ресурсов.

В последние годы в г. Симферополе отмечены превышения допустимых концентраций тяжелых металлов в различных компонентах ОС [3, 10], включая человека [11, 23], что демонстрирует наличие комплексного негативного воздействия на здоровье жителей, связанного с локальными геохимическими особенностями, техногенным загрязнением, атмосферным переносом поллютантов. При этом в городе растёт заболеваемость по экологически зависимым патологиям (органов пищеварения, дыхания, новообразования) [10]. Кроме вероятного избыточного поступления токсичных ХЭ в организм, существует риск формирования дефицита эссенциальных макро- и микроэлементов и сопряженных заболеваний. Так, город находится в бедной I биогеохимической провинции [6], что подтверждается выявленной недостаточной обеспеченностью его жителей I [17] и Se [4]. Известно, что на приаквальных территориях содержание I и Se в компонентах ОС высоко, что связано с их атмосферным переносом с поверхности моря, однако в силу специфики геологических, гидрологических и микроклиматических характеристик Крыма и в связи с низким содержанием этих ХЭ в воде и пищевых продуктах, в организме жителей отмечен их дефицит. Иными словами, определение ХЭ в компонентах ОС не всегда дает объективное представление об их поступлении в организм человека.

Учитывая выше изложенное и принимая во внимание недостаточную биогеохимическую изученность территории Крыма и элементного статуса населения, в особенности, урбанизированных территорий, целью исследования явилось определение особенностей этого статуса в отношении спектра ХЭ. Для этого необходимо было решить следующие задачи: 1) определить содержание 29 элементов в волосах юношей и девушек однородной по возрасту группы; 2) оценить содержание элементов путем сравнения с существующими референтными значениями и гендерные различия; 3) проанализировать особенности элементного профиля жителей г. Симферополя в сравнении с другими территориями Крыма и городами Краснодарского края.

 

Методы

В осенний период 2016–2018 годов в соответствии с требованиями Хельсинкской декларации 1975 г. (в пересмотре 1983 г., позднейшие редакции 1996–2013 гг.) проведено одномоментное открытое неконтролируемое нерандомизированное обсервационное аналитическое исследование элементного состава волос когорты 80-ти практически здоровых юношей (n = 34) и девушек (n = 46), средний возраст 18,7 ± 0,9 лет. Критерии включения в группу: возраст 17–20 лет, место рождения и проживания – г. Симферополь, не состоит на диспансерном учёте, натуральное состояние волос, отсутствие приёма витаминно-минеральных комплексов и лекарственных средств.

В качестве объекта исследования использовали пробы волос [25], так как правомерность и высокая эффективность применения результатов элементного анализа данного субстрата как интегрального показателя поступления ХЭ в организм продемонстрированы в многочисленных исследованиях и международных программах [22, 27]. Определяли 28 ХЭ, относящиеся к эссенциальным и условно эссенциальным (Na, Ca, Cr, Fe, Co, Zn, Ag, Au), токсичным и условно токсичным (As, Br, Rb, Sr, Sb, Cs, Ba, La, Ce, Nd, Sm, Eu, Tb, Yb, Hf, Та, Hg, Th, U), и элементы, для которых не установлена физиологическая роль (Sc, Lu) [31]. Определение Hg проводили в Национально-исследовательском Томском политехническом университете (НИ ТПУ) на ртутном анализаторе "РА-915+" (Россия) с приставкой "ПИРО-915+" (атомно-абсорбционный анализ, метод пиролиза). Достоверность результатов анализа обеспечена удовлетворительным внутренним лабораторным контролем в количестве 5 % от общего числа проб. Определение содержания 28 ХЭ проводили инструментальным нейтронно-активационным методом анализа (ИНАА) [22, 28] по аттестованной методике (НСАМ ВИМС № 410-ЯФ) в ядерно-геохимической лаборатории (аттестат аккредитации № RA.RU.21AБ27) на исследовательском ядерном реакторе ИРТ-Т (аналитик А. Ф. Судыко) в НИ ТПУ. Методика заключается в облучении исследуемых проб потоком тепловых нейтронов в реакторе и измерении наведенной активности на гамма-спектрометре (анализатор импульсов Canberra) с полупроводниковыми детекторами (GX3518). Продолжительность облучения проб – 20 часов с плотностью потока тепловых нейтронов 1*1013 нейтрон/см2*с. Среднеквадратичная погрешность определения составила не более 30 %.

При оценке полученных величин содержания ХЭ на предмет соответствия их норме ввиду отсутствия принятых официальных данных использовали: для Ba, Co, Fe, Rb, Zn, Ag, Au, Sr – величины нормального содержания микроэлементов в волосах [15]; Na, Ca, Cr, As – значения 25-го и 75-го центилей содержания в волосах взрослых жителей 20–60 лет из различных регионов России, Украины, Литвы, Хорватии и Македонии (n = 2838) [14], которые рассматриваются как диапазон средних значений содержания ХЭ в популяции и могут быть использованы в качестве границ физиологической нормы. Для оценки содержания Hg использовали значение, установленное Агентством по охране ОС США [26], Br – значение, установленное ВОЗ [12], U – справочные данные [9]. При анализе концентраций остальных ХЭ ввиду отсутствия установленных референтных значений ограничились описанием количественных характеристик их содержания.

Для оценки особенностей элементного профиля жителей г. Симферополя в связи с отсутствием в настоящее время установленных фоновых уровней ХЭ рассчитывали коэффициенты концентрации (Кк) элементов [13] как отношение медианного содержания ХЭ в волосах исследуемой выборки к медианному значению его содержания в волосах взрослых жителей наиболее близких территориально и по климатическим условиям городов Краснодарского края (n = 1064) [16], а также жителей г. Армянска (n = 44) [11] как группы сравнения, проживающей на территории Крымского полуострова с высокой степенью промышленной нагрузки. Результаты расчета Кк представляли в виде геохимических рядов.

Статистическую обработку результатов выполняли с использованием StatTech v. 1.2.0 (Россия). Поскольку характер распределения большинства ХЭ согласно критерию Колмогорова-Смирнова отличался от нормального, сравнение величин проводили с использованием U-критерия Манна-Уитни, статистически значимыми считали различия при р < 0,05. При оценке связи между количественными показателями использовали коэффициент ранговой корреляции Спирмена (rs). Для описания данных использовали значения медианы (Ме), межквартильного интервала (25-ый и 75-ый перцентили Q1–Q3), доверительного интервала (95 % CIs).

 

Результаты

Определение 29 ХЭ показало, что в подавляющем большинстве случаев медианные значения содержания в волосах выборочной группы жителей г. Симферополя находились в диапазоне границ референтных значений для лиц соответствующего возраста за исключением Cr, Rb, Вr, Ba (рис. 1). Содержание первых 2-х находилось за пределами нижней границы нормы, в то время как в отношении Br и Ba имело место превышение нормативных значений, тотальное – для Br.

Рисунок 1. Встречаемость отклонений от нормы по результатам элементного анализа волос в группе обследованных жителей г. Симферополя (n = 80) (по оси ординат – доля от общей группы, %; по оси абсцисс – химические элементы; подписи над столбцами – абсолютное количество наблюдений)

 

Однако при этом также имели место статистически значимые половые различия в отношении 5-ти элементов, которые характеризовались более высоким содержанием Na, Br и Sb у юношей и Ca и Au у девушек (Табл. 1). Также при отсутствии статистически значимых различий у девушек содержание Ag было выше нормы.

Таблица 1

Содержание химических элементов в волосах юношей и девушек, проживающих в г. Симферополе Республики Крым, мг/кг

Элемент

Юноши n = 34

Девушки n = 46

р

Ме

Q1–Q3

95 % CIs

Ме

Q1–Q3

95 % CIs

Натрий (Na)

347,19

176,71–804,21

368,07–984,90

177,23

91,11–377,04

226,34–466,65

0,012*

Кальций (Ca)

536,51

411,76–774,02

488,72–832,19

1710,40

1053,85–2574,96

1568,36–2692,99

< 0,001*

Скандий (Sc)

0,0029

0,0014–0,0061

0,0022–0,0082

0,0030

0,0015–0,0049

0,0027–0,0041

0,79

Хром (Cr)

0,218

0,057–0,612

0,165–0,869

0,066

0,050–0,273

0,109–1,017

0,24

Железо (Fe)

21,42

14,01–29,37

13,20–44,74

23,02

14,47–28,34

0,00–264,69

0,71

Кобальт (Co)

0,277

0,086–0,423

0,222–0,376

0,156

0,100–0,286

0,147–0,445

0,17

Цинк (Zn)

144,70

118,34–167,30

139,95–213,41

135,93

108,84–160,55

140,25–204,02

0,43

Мышьяк (As)

0,027

0,09–0,059

0,026–0,083

0,042

0,010–0,069

0,032–0,119

0,44

Бром (Br)

4,44

2,66–12,49

5,40–10,61

3,21

1,67–5,83

2,64–7,48

0,013*

Рубидий (Rb)

0,172

0,043–0,394

0,154–0,440

0,198

0,031–0,374

0,168–0,419

0,91

Стронций (Sr)

5,00

5,00–5,00

4,55–5,33

5,00

5,00–5,00

4,29–7,32

0,25

Серебро (Ag)

0,120

0,050–0,337

0,116–0,751

0,210

0,066–0,327

0,000–4,239

0,24

Сурьма (Sb)

0,024

0,015–0,059

0,028–0,064

0,014

0,003–0,032

0,014–0,054

0,024*

Цезий (Cs)

0,007

0,001–0,017

0,004–0,029

0,004

0,001–0,008

0,125–0,266

0,26

Барий (Ba)

1,28

0,65–2,53

1,02–2,46

1,76

1,23–2,63

0,00–10,13

0,18

Лантан (La)

0,010

0,005–0,064

0,006–0,158

0,012

0,008–0,055

0,022–0,073

0,57

Церий (Ce)

0,099

0,048–0,228

0,094–0,386

0,129

0,055–0,265

0,125–0,266

0,82

Неодим (Nd)

0,090

0,090–0,191

0,107–0,270

0,090

0,090–0,090

0,078–0,233

0,06

Самарий (Sm)

0,0008

0,0008–0,0011

0,0007–0,0027

0,0008

0,0008–0,0019

0,0009–0,0022

0,51

Европий (Eu)

0,0034

0,0012–0,0079

0,0032–0,0081

0,0019

0,0010–0,0042

0,0023–0,0045

0,18

Тербий (Tb)

0,006

0,005–0,009

0,006–0,012

0,006

0,005–0,006

0,005–0,008

0,28

Иттербий (Yb)

0,003

0,003–0,006

0,001–0,015

0,003

0,003–0,004

0,003–0,005

0,81

Лютеций (Lu)

0,0031

0,0008–0,0047

0,0009–0,0072

0,0018

0,0011–0,0047

0,0020–0,0087

0,80

Гафний (Hf)

0,0092

0,0050–0,0317

0,0135–0,0459

0,0050

0,0050–0,0174

0,0073–0,0352

0,14

Тантал (Та)

0,0030

0,0027–0,0045

0,0028–0,0053

0,0030

0,0027–0,0034

0,0018–0,0074

0,85

Золото (Au)

0,0082

0,0045–0,0154

0,0082–0,0287

0,0199

0,0069–0,0743

0,0249–0,2048

0,016*

Ртуть (Hg)

0,121

0,085–0,203

0,118–0,236

0,161

0,076–0,221

0,133–0,246

0,569

Торий (Th)

0,009

0,009–0,009

0,006–0,015

0,009

0,006–0,009

0,006–0,008

0,22

Уран (U)

0,046

0,031–0,062

0,035–0,087

0,043

0,024–0,067

0,039–0,072

0,59

Примечание. * – различия показателей статистически значимы (p < 0,05), U-критерий Манна-Уитни.

 

Несмотря на то, что для обследованной когорты в целом было характерно соответствие медианных значений условной норме содержания элементов, у значительной части обследуемых наблюдали отклонения в ту или иную сторону, встречаемость которых отображена в табл. 2. При этом большей частью были отмечены однонаправленные отклонения от нормы у разных полов, за исключением Na и Ca: избыток Na большей частью наблюдали у юношей, в то время как избыток Ca был характерен для большей части обследованных девушек.

Таблица 2

Встречаемость отклонений от нормы по результатам элементного анализа волос у юношей и девушек, проживающих в г. Симферополе, абс./%

Элемент

Юноши n = 34

Девушки n = 46

Понижено

Повышено

Понижено

Повышено

Натрий (Na)

2/6

18/53

8/17

12/26

Кальций (Ca)

14/41

2/6

4/9

24/52

Хром (Cr)

14/61

3/13

24/75

5/16

Железо (Fe)

2/11

6/33

2/8

10/42

Кобальт (Co)

7/21

6/13

7/15

Цинк (Zn)

6/18

6/18

8/17

8/17

Мышьяк (As)

1/3

Бром (Br)

30/88

36/78

Рубидий (Rb)

20/74

31/82

1/3

Стронций (Sr)

1/3

5/11

Серебро (Ag)

13/38

23/50

Барий (Ba)

3/15

13/65

18/78

Золото (Au)

7/15

Примечание. «–» –отклонения от нормы отсутствуют.

Поскольку уровень ХЭ в организме зависит не только от их количества при поступлении в организм, но и от ассоциаций и сочетаний с другими элементами, были рассчитаны коэффициенты ранговой корреляции rs, которые продемонстрировали наличие значимых (0,0001 < p < 0,05) прямых корреляционных связей между рядом ХЭ (рис. 2). Интересно отметить наличие корреляции при 0,5 < rs < 0,6 для Na с Br, содержание которых было значимо выше у юношей, а также взаимосвязь Na c Br и Rb. Однако, если содержание Br было выше у всех членов группы, а Na – у юношей, то в отношении Rb отмечен дефицит у всей выборки и в гендерных подгруппах.

Рисунок 2. Корреляционные взаимосвязи содержания химических элементов в волосах жителей г. Симферополя (n = 80) (rs – коэффициент ранговой корреляции Спирмена; взаимосвязи показателей статистически значимы, p < 0,05; критическое значение r = 0,22)

 

Также выявлены более слабые, но значимые (p ≤ 0,01) связи между следующими элементами: Ag/Sc (r = 0,36), Sb/Co (r = 0,37), Na/Sc (r = 0,40), La/Ag (r = 0,41), Sc/Sb (r = 0,42), Br/Sb (r = 0,44), но поскольку значимых количественных отклонений со стороны этих ХЭ, кроме Br, не наблюдали, они не представляют значимого интереса.

Обобщенная количественная характеристика элементного статуса путем расчета Кк при сравнении с данными по их содержанию в волосах практически здоровых городских жителей Краснодарского края [16] показала следующее их соотношение: а) для всей группы: Co8,9>Fe=As1,5>Na1,3>Zn0,8>Ca0,7>Cr,0,5>Hg0,3; б) для юношей: Co12,3>Na1,8>Fe1,4>As1,1>Zn0,8>Cr0,7>Ca=Hg0,3; в) для девушек: Co7,1>As7,1>Fe1,5>Ca1,1>Na0,9>Zn0,8>Hg0,4>Cr0,2. Также представляло интерес сравнить эти данные с содержанием ХЭ в волосах жителей других регионов Крымского полуострова, в частности, проживающих на территории промышленного севера в г. Армянске [11]. В этом случае получены следующие геохимические ряды: а) для всей группы: Hg8,8>Co7,5>Ag2,0>As1,5>Fe1,4>Zn1,1>Na1,1>Cr0,8>Ca0,5>Sr0,4; б) для юношей: Co10,7>Hg7,6>Ag1,7>Fe1,4>Na1,3>Zn=As=Cr1,1>Sr0,4>Ca0,2; в) для девушек: Hg10,0>Co6,0>Ag2,9>As1,7>Fe1,5>Ca0,8>Na0,7>Sr0,4>Cr0,3.

Таким образом, полученные результаты определения 29 ХЭ в волосах жителей г. Симферополя обоего пола позволяют говорить о в целом благоприятной картине элементного статуса жителей самого крупного города полуострова. Однако имеют место некоторые его особенности, в том числе при сравнении с другими территориями.

 

Обсуждение результатов

Определение содержания ХЭ в группе жителей г. Симферополя не выявило отклонений от нормы для 25-ти из 29-ти элементов. Для 4-х из них медианные значения отклонялись от ее границ как в сторону превышения (Вr, Ba), так и в сторону дефицита (Cr, Rb), но при этом обнаружены значимые гендерные различия в отношении содержания некоторых других элементов, а сравнение геохимических рядов Кк элементов у жителей г. Симферополя и жителей других территорий позволило выявить характерные особенности в их поступлении и накоплении в организме человека.

Таким образом, полученные данные позволяют составить представление об элементном профиле жителей города и его особенностях. Разумеется, однородная когорта численностью 80 человек, тем не менее, не дает возможности экстраполировать полученные результаты на все население города, однако позволяет констатировать установленное наиболее точными на сегодняшний день аналитическими методами количественное распределение ХЭ в организме членов данной возрастной группы.

Относительно вероятных причин выявленных особенностей можно полагать следующее. Дефицит ХЭ, в особенности условно токсичного Rb, не представляет важного для обсуждения предмета, в то время как ХЭ, значительно превышающие норму (Br) и особенно токсичные (Ва), представляют в этом отношении интерес. Однако следует отметить, что дефицит Rb и Cr связывают с фактором петрофонда – их пониженным содержанием в осадочных, карбонатных породах относительно кларка [2].

Так, содержание Br находилось в пределах референтных значений лишь у 12 % юношей и 22 % девушек, в то время как у остальных оно было выше 1,5 мг/кг и достигало значений, превосходящих допустимую норму в 37 раз. Известно, что природным источником Br являются соляные озера, которыми богат Крым, морская вода, его повышенное содержание наблюдается в атмосферных осадках прибрежных морских территорий [32]. Однако в организм человека он поступает главным образом с растительной пищей (зерновые) и рыбой. Поскольку большую часть указанных продуктов питания для жителей составляет привозная продукция, можно полагать, что наблюдаемый избыток Br вероятнее всего обусловлен природными геохимическими особенностями территории, в частности, самого города, так как области накопления Br приурочены к cемиаридным климатическим зонам, каковой и является Симферополь. Можно говорить и о естественном происхождении избытка Ba, поскольку крупных промышленных источников его избыточного поступления в организм человека в Крыму нет, но имеются минералы Ba в Марьинском месторождении глин.

В то же время дифференцированный анализ по половой принадлежности позволил дополнительно выявить как различия в содержании элементов в пределах нормального содержания, так и отклонения для одного из полов. Так, выявлено значимо большее содержание Na, Br, Sb и меньшее – Сa, Au в волосах юношей по сравнению с девушками (0,001 ≤ p ≤ 0,024). В работах других авторов также выявлено более высокое содержание Ca и Na в волосах женщин и мужчин соответственно [20, 21]. Учитывая, что в литературе не отмечены явные половые отличия в отношении гормональной регуляции баланса Ca, можно полагать, что эти различия обусловлены особенностями рациона питания и образа жизни, тем более что в последние годы в городе показатели недовыполнения натуральных норм питания, в особенности по молоку и творогу, значительно превышали среднереспубликанские [10].

С особенностями рациона питания, по-видимому, может быть связано и более высокое содержание Na у юношей. Но наряду с этим фактором поступление Na и Ca в организм в определенной степени зависит от качества питьевой воды в централизованных источниках водоснабжения. Однако, в воде городского водопровода отмечали заниженное содержание Nа и хлоридов [5], в то время уровень общей минерализации и жесткости воды повышен [10]. Последнее имело место и в питьевой воде подземных источников, основной причиной чего, по всей видимости, является закарстование территории города [8]. Однако в этом случае гендерные различия не имели бы места, что дает основание предположить наличие кофаундинг-эффекта, причем не со стороны средовых факторов, а факторов, ассоциированных с полом.

Установленные корреляционные связи количественного содержания разных ХЭ в волосах в виде ассоциаций Ca-Au, Na-Rb-As, Na-Br-Co-Sb, Sb-Fe-Ce-La-Sc-Ag, Sm-Lu-Cr-La представляют определенный интерес, поскольку характеризуют взаимодействие ХЭ при поступлении в организм в условиях фоновой экспозиции в городской среде. Однако в связи с отсутствием значимых отклонений от нормы и, по всей видимости, антропогенных источников, эти ассоциации, вероятно, обусловлены схожими химическими свойствами ХЭ. В пользу этого свидетельствуют их взаимосвязи в составе рудных минералов (в Крыму среди таких минералов установлено присутствие самородных Fe, Ag, Sb) [18], и согласование с наблюдениями других авторов [16, 20].

Построение геохимических рядов позволяет говорить о специфике элементного статуса жителей г. Симферополя в сравнении с другими территориями Крыма и Краснодарского края, которая заключалась в более высокой аккумуляции главным образом Co, Na, Fe и As по сравнению с жителями Краснодарского края [16] и Hg, Co, Ag, As, Fe, Na относительно других территорий полуострова [11, 23]. Обращает внимание накопление Hg у симферопольцев, до 10 раз превышающее уровни этого токсичного металла у жителей г. Армянска, но существенно более низкое, чем у жителей Краснодарского края. Наблюдаемая тенденция к накоплению Hg в волосах населения крупных городов согласуется с подобной закономерностью увеличения содержания этого металла в листьях тополя с ростом численности населения [19].

Наиболее спорным вопросом при анализе полученных данных является их обоснованность их оценки при отсутствии официальных нормативных значений как таковых. Более того, для этого необходимы натурные исследования их физиологической значимости, поскольку имеются наблюдения, свидетельствующие о наличии негативного эффекта на системы организма при низком эндогенном содержании токсичных ХЭ [1]. Однако настоящее и подобные исследования как раз и позволяют накопить данные, которые создадут возможность сориентироваться в отношении не только физиологически обоснованных величин содержания ХЭ в организме человека, но и установить их региональные нормы.

 

Заключение

В результате определения содержания 29 ХЭ установлен элементный профиль состава волос 80 жителей г. Симферополя, который характеризовался содержанием в пределах референтных значений 25 из 29 элементов. Превышение со стороны Br и Ba, характерное для большинства членов обследованной популяции, по всей видимости, обусловлено естественными (геохимическими) условиями, в то время как значимые половые различия в содержании Na, Са, Sb могут быть связаны с различиями в рационе питания, образе жизни и другими ассоциированными с полом факторами. Сравнение геохимических рядов элементов жителей г. Симферополя с другими территориями Крыма и Краснодарского края позволяет констатировать, что специфической особенностью элементного состава волос городского жителей в Крыму является большее поступление в организм Hg, Ag, Zn, а в сравнении с другими территориями полуострова – Co, Na, Fe и As. Несмотря на в целом позитивную оценку элементного статуса людей жителей г. Симферополя, прогрессивный рост антропогенной нагрузки на территории города в последнее время оставляет открытым вопрос о необходимости дальнейшего мониторинга ситуации как в отношении жителей, так и более ранних «рецепторов» антропогенного воздействия.

 

Благодарности.

Определение ртути в биосубстратах выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 18-29-24212, определение 28 элементов – при поддержке гранта Государственного Совета Республики Крым молодым ученым Республики Крым.

Авторы подтверждают отсутствие конфликта интересов.

 

Авторство

Евстафьева Е. В. – автор концепции и дизайна исследования, внесла существенный вклад в интерпретацию данных, окончательно утвердила присланную в редакцию рукопись; Богданова А. М. внесла существенный вклад в получение, анализ и интерпретацию данных, иx графическое представление, подготовила первый вариант статьи; Тымченко С. Л. внесла существенный вклад в получение, анализ и интерпретацию данных, участвовала в подготовке первого варианта статьи; Барановская Н.В. внесла существенный вклад в получение, анализ и интерпретацию данных, участвовала в подготовке первого варианта статьи; Юсупов Д. В. внес существенный вклад в интерпретацию данных, участвовал в подготовке первого варианта статьи; Евстафьева И. А. участвовала в первичной интерпретации полученных результатов, подготовке первого варианта статьи; Макарова А. С. принимала участие в интерпретации и описании данных по ртути, редакции текста статьи.

 

Евстафьева Елена Владимировна – ORCID 0000-0002-8331-4149; SPIN 2768-1760

Богданова Анна Михайловна – ORCID 0000-0002-3041-6328; SPIN 9152-1812

Тымченко Светлана Леонидовна – ORCID 0000-0003-3298-6743; SPIN 9334-8238

Барановская Наталья Владимировна – ORCID 0000-0003-3729-800X; SPIN 6256-8865

Юсупов Дмитрий Валерьевич – ORCID 0000-0002-6837-3538; SPIN 5816-8648

Евстафьева Ирина Андреевна – ORCID 0000-0002-8658-8241; SPIN 4726-9015

Макарова Анна Сергеевна – ORCID 0000-0001-8097-4515; SPIN 2089-5221

×

About the authors

Elena V. Evstafeva

V. I. Vernadsky Crimean Federal University

Email: e.evstafeva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8331-4149
SPIN-code: 2768-1760
Scopus Author ID: 57209307488
ResearcherId: O-4098-2014

Dr. Sci. (Biol.), Professor, Head of the Normal Physiology Department, Institute Medical Academy Named after S.I. Georgievsky, V.I. Vernadsky Crimean Federal University

Russian Federation, 295007, Russian Federation, Simferopol, Academic Vernadsky Pr., 4.

Anna M. Bogdanova

V. I. Vernadsky Crimean Federal University

Author for correspondence.
Email: annuta2607@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3041-6328
SPIN-code: 9152-1812
Scopus Author ID: 57194232584
ResearcherId: N-4926-2019

junior researcher, Central Scientific Research Laboratory, Institute Medical Academy Named after S.I. Georgievsky, V. I. Vernadsky Crimean Federal University

Russian Federation, 295007, Russian Federation, Simferopol, Academic Vernadsky Pr., 4.

Svetlana L. Tymchenko

V. I. Vernadsky Crimean Federal University

Email: rybqa@yahoo.com
ORCID iD: 0000-0003-3298-6743
SPIN-code: 9334-8238
Scopus Author ID: 57193767024
ResearcherId: F-3360-2017

Cand. Sci. (Med.), Assoc. Professor, Normal Physiology Department, Institute Medical Academy Named after S.I. Georgievsky, V.I. Vernadsky Crimean Federal University

295007, Russian Federation, Simferopol, Academic Vernadsky Pr., 4.

Natalia V. Baranovskaya

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: nata@tpu.ru
ORCID iD: 0000-0003-3729-800X
SPIN-code: 6256-8865
Scopus Author ID: 6508176654
ResearcherId: B-8986-2016

Dr. Sci. (Biol.), Professor, Division for Geology, School of Earth Sciences & Engineering, National Research Tomsk Polytechnic University

Russian Federation, 634050, Russian Federation,Tomsk, Lenin Pr., 30.

Dmitry V. Yusupov

Amur State University

Email: yusupovd@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6837-3538
SPIN-code: 5816-8648
Scopus Author ID: 23394302000
ResearcherId: W-2871-2017

Cand. Sci. (Geology and Mineralogy), Assoc. Professor, Geology and Environmental Management Department, Amur State University 

Russian Federation, 675027,Russian Federation, Blagoveshchensk, Ignatievskoe highway, 21.

Irina A. Evstafeva

V. I. Vernadsky Crimean Federal University

Email: irinaevst76@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8658-8241
SPIN-code: 4726-9015
Scopus Author ID: 57209310371

Cand. Sci. (Biol.), Assoc. Professor,  Theory and Methods of Physical Culture Department, Institute Medical Academy Named after S.I. Georgievsky, V.I. Vernadsky Crimean Federal University

295007, Russian Federation, Simferopol, Academic Vernadsky Pr., 4.

Anna S. Makarova

Mendeleev University of Chemical Technology of Russia

Email: annmakarova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8097-4515
SPIN-code: 2089-5221
Scopus Author ID: 55644699800
ResearcherId: G-6354-2012

Dr. Sci. (Tech.), Professor, UNESCO Chair "Green Chemistry for Sustainable Development", Mendeleev University of Chemical Technology of Russia

Russian Federation, 125047, Russian Federation, Moscow, Miusskaya square, 9.

References

  1. Boyarinceva Y. A., Evstafyeva E. V. Functional state of central nervous and cardio-vascular system related to the arsenic content in the human organism. Crimea Journal of Experimental and Clinical Medicine. 2014. 4, 3 (15), pp. 4-6. [In Russian].
  2. Voytkevich G. V., Miroshnikov A. E., Povarennykh A. S., Prokhorov V. G. Kratkiy spravochnik po geokhimii [Geochemistry Quick Guide]. Moscow: Nedra, 1977. 184 p. [In Russian].
  3. Doklad o sostoyanii i okhrane okruzhayushchei sredy na territorii Respubliki Krym v 2020 godu [The report about the state and protection of the environment on the territory of the Republic of Crimea in 2020]. Simferopol': Sovet ministrov Respubliki Krym, Ministerstvo ekologii i prirodnykh resursov [Council of Ministers of the Republic of Crimea, Ministry of Ecology and Natural Resources], 2021. 466 p. [In Russian]
  4. Evstafeva E. V., Golubkina N. A., Boyarinceva Yu. A., Bogdanova A. M., Tymchenko S. L. Selenium status of urban residents on the territory of the Crimean peninsula. Gigiena i sanitariy (Hygiene and Sanitation). 2021, 100 (2), pp. 147-153. [In Russian]. doi: 10.47470/0016-9900-2021-100-2-147-153
  5. Ivanyutin N. M., Podovalova S. V. Assessment of water used for drinking water supply for population of the Crimea from the viewpoint of its physiological usefulness. Puti povysheniia effektivnosti oroshaemogo zemledeliia [Ways to improve the efficiency of irrigated agriculture]. 2017, 3 (67), pp. 22-30. [In Russian]
  6. Koval'skii V. V., Koval'skii Yu. V. Problems of biogeochemistry of microelements and geochemical ecology. Moscow, Rossel'khozakademiya, 2009, 356 p. [In Russian]
  7. Lisetskaya L. G. Concentrations of trace elements in children’s hair in rural areas of the Irkutsk region. Ekologiya cheloveka (Human Ecology). 2021, 2, pp. 13-19. [In Russian]. doi: 10.33396/1728-0869-2021-2-13-19
  8. Novikova L. N., Novikov Yu. A. Geochemical classification of Crimean landscapes and their technogenic pollution. Uchenye zapiski Krymskogo federal'nogo universiteta imeni V.I. Vernadskogo. Geografiya. Geologiya [Scientific notes of the V.I. Vernadsky Crimean Federal University. Geography. Geology]. 2008, 21 (3), pp. 231-237. [In Russian]
  9. Novikov Yu. V. Gigienicheskie voprosy izucheniya soderzhaniya urana vo vneshnei srede i ego vliyaniya na organizm [Hygienic issues of studying the uranium content in the external environment and its effect on the organism]. Мoscow, Meditsina [Medicine], 1974, 232 p. [In Russian]
  10. O sostoyanii sanitarno - epidemiologicheskogo blagopoluchiya naseleniya v Respublike Krym i gorode federal'nogo znacheniya Sevastopole v 2020 godu: gosudarstvennyi doklad [On the state of sanitary and epidemiological welfare of the population in the Republic of Crimea and the federal city of Sevastopol in 2020: state report]. Simferopol’, 2021. 356 p. [In Russian]
  11. Radilov А. S., Kombarova M. Yu., Pavlova А. А., Gorbunov А. Yu., Gulyaev D. V., Каrmanov Е. Yu. Element content in hair of population living in the city of Armyansk (Crimea Republic) during the environmental emergency. Meditsina ekstremal'nykh situatsiy (Medicine of Extreme Situations). 2020, 22 (1), pp. 49-60. [In Russian]
  12. Rebrov V. G., Gromova O. A. Vitaminy, makro- i mikroelementy [Vitamins, macro- and microelements]. Moscow, GEOTAR-Media, 2008, 960 p. [In Russian]
  13. Saet Yu. E., Revich B. A., Yanin E. P., Smirnova R. S., Basharkevich I. L., Onishchenko T. L., Pavlova L. N., Trefilova N. Ya., Achkasov A. I., Sarkisyan S. Sh. Geochemistry of the environment. Moscow, Nedra, 1990, 335 p. [In Russian]
  14. Skal’nyi A. V. Referent significance concentration of chemical elements carried out with AES-ISP methods.Mikroelementy v meditsine (Trace Elements in Medicine). 2003, 4 (1), рр. 55-56. [In Russian]
  15. Skalny A. V., Rudakov I. A. Bioelementy v meditsine [Bioelements in medicine]. Moscow, ONIKS 21 vek, Mir,2004, 272 p. [In Russian]
  16. Elementnyi status naseleniya Rossii. Ch. 3. Elementnyi status naseleniya Severo-Zapadnogo, Yuzhnogo i Severo-Kavkazskogo federal'nykh okrugov [Element status of Russian population. Part 3. Element status of population of the North-West, South and North-Caucasian Federal Districts]. Aftanas L. I., Berezkina E. S., Bonitenko E. Yu., Varenik V. I., Grabeklis A. R., Demidov V. A., Detkov V. Yu., Isankina L. N., Kiselev M. F., Lomakin Yu. V., Nechiporenko S. P., Nikolaev V. A., Skalny A. V., Skalnaya M. G. Saint Petersburg, 2012, 448 p. [In Russian]
  17. Troshina E. A., Senyushkina E.S., Makolina N. P., Abdulkhabirova F. M., Nikankina L. V., Malysheva N. M., Repinskaya I. N., Divinskaya V. A. Iodine Deficiency Disorders: Current State of the Problem in the Republic of Crimea. Clinical and experimental thyroidology. 2020, 16 (4), pp. 19-27. [In Russian]. doi: 10.14341/ket12700
  18. Shnyukov E. F., Lukin A. E. O samorodnykh elementakh v razlichnykh geoformatsiyakh Kryma i sopredel'nykh regionov [On native elements in various geoformations of the Crimea and neighboring regions]. Geologiya i poleznye iskopaemye Mirovogo okeana (Geology and Mineral Resources of World Ocean). 2011, 2, pp. 5-30. [In Russian]
  19. Yusupov D., Rikhvanov L., Robertus Yu., Lyapina E., Tursunalieva E., Baranovskaya N., Osipova N. Mercury in Poplar Leaves in the Urbanized Areas of Southern Siberia and the Far East. Ecology and Industry of Russia. 2018; 22 (12), рр. 56-62. [In Russian]. doi: 10.18412/1816-0395-2018-12-56-62
  20. Chojnacka K., Górecka H., Górecki H. The effect of age, sex, smoking habit and hair color on the composition of hair. Environmental Toxicology and Pharmacology. 2006, 22 (1), pp. 52-57. doi: 10.1016/j.etap.2005.11.006
  21. Długaszek M., Skrzeczanowski W. Relationships Between Element Contents in Polish Children's and Adolescents' Hair. Biological Trace Element Research. 2017, 180 (1), pp. 6-14. doi: 10.1007/s12011-017-0987-1
  22. Element analysis of biological materials. Current problems and techniques with special reference to trace elements. Appendix II. Technical reports series. Vienna, IAEA, 1980, 197, pp. 351-367.
  23. Evstafeva E., Baranovskaya N., Bogdanova A., Ablialimov O., Macarova A., Evstafeva I., Yaseneva E. Elemental composition of human hair in different territories of the Crimean peninsula. 16th International Symposium on Water-Rock Interaction and 13th International Symposium on Applied Isotope Geochemistry, E3S Web of Conferences. 2019, 98, 02001. doi: 10.1051/e3sconf/20199802001
  24. Gil F., Hernandez A. F. Toxicological importance of human biomonitoring of metallic and metalloid elements in different biological samples. Food and Chemical Toxicology. 2015, 80, pp. 287-297. doi: 10.1016/j.fct.2015.03.025
  25. Kist A. A., Zhuk L. I. Human hair composition and the problems of global ecology. Tashkent, Institute of Nuclear Physics of the Uzbek Academy of Sciences, 1991, 60 p.
  26. NAS. Toxicological Effects of Methylmercury. Washington (DC), National Academy of Sciences, 2000, 344 p.
  27. Rodushkina I. U., Axelsson M. D. Application of double focusing sector field ICP-MS for multielemental characterization of human hair and nails. Part II A study of the inhabitants of northern Sweden. Science of the Total Environment. 2000, 262, pp. 21-36. doi: 10.1016/s0048-9697(00)00531-3
  28. Ryabukhin Y. S. Activation analysis of hair as an indicator of contamination of man by environmental trace element pollutants. Vienna, IAEA, 1978, PL/50, 135 p.
  29. Skalny A. V., Skalnaya M. G., Tinkov A. A., Serebryansky E. P., Demidov V. A., Lobanova Y. N., Grabeklis A. R., Berezkina E. S., Gryazeva I. V., Skalny A. A., Skalnaya O. A., Zhivaev N. G., Nikonorov A. A. Hair concentration of essential trace elements in adult non-exposed Russian population. Environmental Monitoring and Assessment. 2015, 187 (11), pp. 677. doi: 10.1007/s10661-015-4903-x
  30. Skalny A. V., Skalnaya M. G., Tinkov A. A., Serebryansky E. P., Demidov V. A., Lobanova Y. N., Grabeklis A. R., Berezkina E. S., Gryazeva I. V., Skalny, A. A., Nikonorov A. A. Reference values of hair toxic trace elements content in occupationally non-exposed Russian population. Environmental Toxicology and Pharmacology. 2015, 40 (1), pp. 18-21. doi: 10.1016/j.etap.2015.05.004
  31. Underwood E. J. Trace elements in human and animal nutrition. New York, Academic Press, 1977, 245 p.
  32. Vainikka P., Hupa M. Review on bromine in solid fuels. Part 1: Natural occurrence. Fuel. 2012, 95, pp. 1-14. doi: 10.1016/j.fuel.2011.11.068

Supplementary files

There are no supplementary files to display.


Copyright (c) Evstafeva E.V., Bogdanova A.M., Tymchenko S.L., Baranovskaya N.V., Yusupov D.V., Evstafeva I.A., Makarova A.S.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

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

About Cookies