Отправить статью по E-mail Изучение загрязнения почвы тяжелыми металлами и оценка связи этого загрязнения с онкологическими заболеваниями
- Авторы: Ашурбекова Т.Н.1, Мусинова Э.М.2
-
Учреждения:
- Дагестанский государственный аграрный университет имени М.М. Джамбулатова
- Дагестанский государственный медицинский университет
- Выпуск: Том 7, № 4 (2018)
- Страницы: 10-14
- Раздел: 03.02.00 – общая биология
- URL: https://snv63.ru/2309-4370/article/view/21809
- DOI: https://doi.org/10.17816/snv201874101
- ID: 21809
Цитировать
Полный текст
Аннотация
В предлагаемой статье рассматривается проблема содержания экотоксикантов – мышьяка, ртути, свинца, кадмия – в почвах населенных пунктов Ачхой-Мартановского района Чеченской Республики и их влияние на здоровье человека. Присутствие тяжелых металлов в почвах и образцах растений исследованного района можно объяснить геологическим строением территории республики, которая находится на породах юрского и палеогенового периодов. Проведенные исследования показали превышение ПДК свинца в отдельных пробах почв населенных пунктов Ачхой-Мартановского района: Самашки – 43,1 мг/кг и Янды – 42,1 мг/кг против 30 мг/кг по ПДК. Наблюдается превышение предельно-допустимой концентрации кадмия в селении Закан-Юрт – 1,93 м мг/кг против 1,0 мг/кг ПДК. В наибольших количествах из подвижных форм обнаружены такие экотоксиканты, как мышьяк, ртуть и кадмий. Отмечено превышение содержания допустимых значений мышьяка в 2,03–3,36 раза. Наблюдается также превышение содержания кадмия почти в 2 раза – 1,93 мг/кг против 1 мг/кг. В ходе исследований отслеживалась транслокация подвижных форм тяжелых металлов из почвы в растения. Выявлена прямая корреляционная зависимость между онкологическими заболеваниями и концентрацией тяжелых металлов в почвах исследуемых районов.
Ключевые слова
Полный текст
Введение
Одним из важных условий для функционирования экосистем считают экологическое состояние почв. Экологическое состояние может быть нарушено в связи с загрязнением земель различными экотоксикантами. Чаще такая картина характерна для территорий, которые непосредственно расположены ближе к промышленным предприятиям, транспортным комплексам и населенным пунктам.
На территории Чеченской Республики военные действия 1990-х гг. оставили глубокий след. Экономическая нестабильность, несоблюдение социально-правовых, экономических и экологических норм послужили причиной загрязнения окружающей среды и ее компонентов.
Почвенный покров нарушен в районах Чеченской Республики неодинаково. Согласно данным И.А. Байракова, лишь в 4 из 15 муниципальных районов республики экологическая ситуация характеризуется как благоприятная и удовлетворительная. Во всех остальных муниципальных районах ситуация напряженная, кризисная, критическая и катастрофическая [1–5]. Территория Ачхой-Мартановского района относится к таким.
Количество жизненно важных для организма человека микро- и макроэлементов во многом зависит от их миграции из компонентов природной среды. Почва является одним из компонентов окружающей среды. Любой избыток, как и нехватка в организме отдельных химических элементов или их соединений, является основанием различных отклонений и патологий. Экотоксиканты обладают высоким уровнем патогенности и являются наиболее приоритетными при мониторинге состояния окружающей среды и ее влияния на здоровье людей.
Заболеваемость является ответной реакцией организма на воздействия окружающей среды и зависит в основном от длительного, хронического действия загрязнителя.
Территория Чеченской Республики относится к одному из экологически неблагополучных регионов Российской Федерации [6; 7; 4].
Медико-биологическая обстановка территории республики отличается значительной сложностью, которая обусловлена как природными (геологическая ситуация), так и рядом антропогенных факторов (военные события, загрязнение окружающей среды, деградация природных комплексов) [6; 7].
В Чеченской Республике выявлен наиболее высокий среднемноголетний уровень онкозаболеваемости. Одним из самых неблагополучных в этом отношении является Ачхой-Мартановский район [6–8].
Вышеизложенное позволило сформулировать цель данного исследования, которая заключается в оценке загрязнения почв Ачхой-Мартановского района Чеченской Республики тяжелыми металлами и связи этого загрязнения с онкологическими заболеваниями населения.
Материал и методика исследований
Объектом исследований послужили пробы почв и образцы растений, отобранные в населенных пунктах Самашки, Закан-Юрт, Янды, Шаами-Юрт.
В пробах почвы и образцах растений изучались приоритетные экотоксиканты окружающей среды. В качестве величин регионального фона служили данные о содержании элементов в почвах аналогичных природных ландшафтов Северного Кавказа [9].
Оценка почвенного покрова в эколого-геохимическом аспекте была осуществлена на основании данных [10].
Качество почвы и химические элементы в соответствии с санитарно-эпидемиологическими требованиями классифицируются по степени опасности: первый (мышьяк, кадмий, ртуть, свинец, цинк); второй (кобальт, никель, медь); третий (марганец) [11].
Доступность элементов для растений определяется их подвижными формами. Во всех пробах определялось содержание подвижных форм тяжелых металлов.
Наиболее опасным явлением считают загрязнение подвижными формами тяжелых металлов, так как именно в такой форме они могут ассимилироваться растениями и поступать в пищевые цепи.
Валовые формы тяжелых металлов представляются как потенциальный резерв подвижных элементов. Такие формы активно участвуют в биологическом круговороте. Они характеризуют общую загрязненность почвы, но не отражают степени доступности элементов для растений.
Исследования проводили в лаборатории физико-химических исследований Института геологии ДНЦ РАН, в лаборатории Института прикладной экологии Дагестанского государственного университета, испытательном центре Дагестанского ГАУ. На основе общепринятых методик определяли количественное содержание тяжелых металлов в почвах и растениях района исследований [12–15].
Данные по онкозаболеваниям в Чеченской Республике были получены из разных источников [16–19]. Детальному анализу подвергались материалы государственного доклада «О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Чеченской Республике», Сборники Министерства здравоохранения Чеченской Республики, Доклады Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Чеченской Республики «О состоянии окружающей среды Чеченской Республики», Чеченская Республика в цифрах, Годовые формы отчетов Министерства здравоохранения Чеченской Республики, тематические материалы Ростовского научно-исследовательского онкологического института, и Республиканского онкологического диспансера РД.
Результаты исследований и их обсуждение
Анализируя географию заболеваемости злокачественными новообразованиями населения на территории Ачхой-Мартановского района за исследуемый период с 2002 по 2013 гг., мы выявили населенные пункты с наибольшими среднемноголетними показателями на 100 тыс. населения – это Закан-Юрт (257,07); Самашки (203,99); Ачхой-Мартан (178,47) и с наименьшими показателями – Бамут (33,20); Старый Ачхой (менее 50), Катыр-Юрт (93,71) (рис. 1). В населенных пунктах Ачхой-Мартановского района были отобраны пробы почв и растений.
Рисунок 1 – Показатели заболеваемости на 100 тыс. чел. населения Ачхой-Мартановского района Чеченской Республики. 1 – с. Самашки, 2 – с. Закан-Юрт, 3 – с. Давыденко, 4 – Самашкинское лесничество, 5 – с. Новый Шарой, 6 – с. Шаами-Юрт, 7 – с. Хамби-Ирзи, 8 – с. Ачхой-Мартан, 9 – с. Бамут, 10 – с. Катыр-Юрт, 11 – с. Валерик, 12 – с. Янди, 13 – с. Старый Ачхой, 14 – Старо-Ачхойское сельское поселение
Данные о содержании валовых и подвижных форм тяжелых металлов представлены в таблицах 2, 3.
Преобладающими элементами в образцах проб являются Zn, Cu. Их содержание в отдельных пробах выше ПДК: Cu – в 1,32; Zn – в 1,35 раз. Содержание Ni, Cr, Mn во всех пробах ниже ПДК (табл. 1).
Таблица 1 – Валовое содержание тяжелых металлов в пробах почв на территории населенных пунктов Ачхой-Мартановского района
Районы исследований | As, мг/кг | Ni²⁺, мг/кг | Cr³⁺, мг/кг | Cu²⁺, мг/кг | Zn²⁺, мг/кг | Co²⁺, мг/кг | Mn²⁺, мг/кг | Hg, мг/кг | Pb²⁺, мг/кг | Cd, мг/кг |
Самашки | 52,1 | 8,1 | 30,4 | 37,9 | 64,3 | 3,1 | 367,8 | 2,7 | 43,1 | 0,04 |
Закан-Юрт | 32,4 | 8,5 | 45,5 | 22,7 | 125,0 | 4,2 | 341,5 | 2,9 | 7,2 | 1,93 |
Янды | 52,2 | 7,1 | 20,4 | 37,3 | 54,3 | 4,1 | 267,8 | 2,8 | 42,1 | 0,04 |
Шаами-Юрт | 42,7 | 7,5 | 45,0 | 72,7 | 135,0 | 3,2 | 241,5 | 2,6 | 8,2 | 0,56 |
ПДК | 6,0 | 85,0 | 100,0 | 55,0 | 100,0 | 5,0 | 1500,0 | 2,1 | 30,0 | 1,00 |
Отмечено превышение свинца в отдельных пробах почв населенных пунктов Ачхой-Мартановского района: Самашки – 43,1 мг/кг и Янды – 42,1 мг/кг против 30 мг/кг по ПДК. Аналогичная ситуация отмечается и по мышьяку. Результаты анализов свидетельствуют о том, что во всех пробах почв валовое содержание мышьяка превышает ПДК в разы: от 17,7 до 52,1 мг/кг в населенном пункте Самашки. Также отмечается превышение содержания ртути в 1,3 раза во всех исследованных пробах.
Содержание валовых форм тяжелых металлов не всегда может характеризовать степень опасности загрязнения почвы, поскольку почва способна связывать соединения металлов, переводя их в недоступные растениям состояния.
Наличие подвижных форм отражает как химические свойства самих металлов, так и свойства почвы, на которой выращиваются растения.
Нами были исследованы пробы почв на содержание подвижных форм как микроэлементов, так и экотоксикантов: As, Hg и Pb (табл. 2).
Таблица 2 – Содержание подвижных форм тяжелых металлов в пробах почв на территории населенных пунктов Ачхой-Мартановского района
Районы исследований | As, мг/кг | Ni²⁺, мг/кг | Cr³⁺, мг/кг | Cu²⁺, мг/кг | Zn²⁺, мг/кг | Co²⁺, мг/кг | Mn²⁺, мг/кг | Hg, мг/кг | Pb²⁺, мг/кг | Cd, мг/кг |
Самашки | 32,4 | 8,5 | 45,5 | 22,7 | 125,0 | 4,2 | 341,5 | 2,9 | 7,2 | 0,04 |
Закан-Юрт | 30,5 | 6,7 | 38,6 | 19,6 | 78,0 | 4,2 | 254,8 | 2,3 | 32,6 | 1,93 |
Янды | 50,4 | 5,7 | 18,5 | 37,9 | 53,9 | 4,0 | 278,5 | 2,2 | 36,8 | 0,04 |
Шаами-Юрт | 50,4 | 5,7 | 18,5 | 37,9 | 53,9 | 4,0 | 278,5 | 2,2 | 36,8 | 0,56 |
ПДК | 15,0 | 36,0 | 15,0 | 50,0 | 60,0 | 12,0 | 600,0 | 0,1 | 60,0 | 1,00 |
Содержание подвижных форм тяжелых металлов, как мы видим из таблицы 2, подвержено сильным колебаниям, что связано с изменяющейся биологической активностью почв, их физико-химическими свойствами, влиянием растений.
Небольшой подвижностью характеризуются Co и Ni, содержание которых в почвах ниже предельно допустимых концентраций.
Почти во всех исследуемых пробах почв в наибольших количествах обнаружены подвижные формы мышьяка и ртути, что вызывает тревогу. Так, содержание мышьяка составляет от 30,5 мг /кг до 50,4 против 15 мг/кг ПДК, т.е. превышает допустимые значения в 2,03–3,36 раза. В образцах почвы населенного пункта Закан-Юрт содержание кадмия превышает ПДК почти в 2 раза – 1,93 мг/кг против 1 мг/кг.
Содержание подвижных форм ртути превышает ПДК во всех пробах в 22–29 раз. Содержание подвижных форм свинца не вызывает опасений, т.к. во всех исследованных пробах подвижные формы свинца находятся ниже уровня ПДК.
Кроме почв, изучали содержание тяжелых металлов в растениях района исследований (таблица 3).
Таблица 3 – Содержание тяжелых металлов в растительности населенных пунктов Ачхой-Мартановского района
Районы исследований | As, мг/кг | Ni²⁺, мг/кг | Cr³⁺, мг/кг | Cu²⁺, мг/кг | Zn²⁺, мг/кг | Co²⁺, мг/кг | Mn²⁺, мг/кг | Hg, мг/кг | Pb²⁺, мг/кг | Cd, мг/кг |
Самашки | 9,5 | 9,6 | 21,5 | 32,00 | 4,90 | 0,0874 | 1,6 | 0,0065 | 0,62 | 0,0020 |
Закан-Юрт | 8,5 | 9,4 | 20,5 | 36,00 | 5,90 | 0,0774 | 1,1 | 0,4900 | 0,12 | 0,0019 |
Янды | 3,4 | 6,6 | 15,5 | 0,74 | 4,40 | 0,0433 | 1,7 | 0,4700 | 0,20 | 0,0010 |
Шаами-Юрт | 3,1 | 5,6 | 13,5 | 0,64 | 4,10 | 0,0433 | 1,2 | 0,0260 | 0,19 | 0,0014 |
Это было сделано нами для исследования зависимости содержания тяжелых металлов в растительных пробах от их концентрации в почве. Считаем, что доступность для растений подвижной формы тяжелого металла зависит во многом от свойств почвы и специфических особенностей растений. По данным таблиц 2 и 3 отслеживается взаимосвязь транслокации подвижных форм тяжелых металлов из почвы в растения.
При ранжировании по величине парной корреляции между учтенными загрязняющими веществами (валовое содержание) и заболеваемостью прослеживается прямая корреляционная связь онкозаболеваемости с кадмием (ρ = 0,67) и мышьяком (ρ = 0,29).
При ранжировании по величине парной корреляции между учтенными загрязняющими веществами (подвижные формы) и заболеваемостью корреляционная связь онкозаболеваемости сопряжена с мышьяком (ρ = 0,65), марганцем (ρ = 0,55) и свинцом (ρ = 0,35), кадмием (ρ = 0,5).
Необходимо отметить, что коэффициенты корреляции между концентрациями тяжелых металлов в растительности и онкозаболеваемостью сопряжена с ртутью (ρ = 0,50), кадмием (ρ = 0,25), хромом (ρ = 0,27).
Заключение
Таким образом, в почве, растениях населенных пунктов Ачхой-Мартановского района Чеченской Республики отмечено повышенное содержание тяжелых металлов. Известно, что тяжелые металлы даже в малых концентрациях, на уровне ПДК, могут быть фактором риска для здоровья [20; 21; 22, с. 60–63; 23]. Зачастую хроническое попадание тяжелых металлов способствует эффекту кумуляции в организме человека и усиливает чувствительность мембран и структурных единиц клеток [11, с. 22; 13; 14, с. 60–63]. Негативный эффект кумуляции при хроническом воздействии тяжелых металлов может проявиться через несколько десятилетий. Фактор окружающей среды, в частности загрязнение тяжелыми металлами, может играть различную роль в этиологии заболевания [24, с. 178]. Например, мышьяк, ртуть, кадмий обладают канцерогенными действиями [13; 14, с. 60–63].
Таким образом, полученные данные позволяют сделать заключение о возможной связи между полиметаллическим загрязнением почвы и ростом онкологических заболеваний у населения Ачхой-Мартановского района Чеченской Республики.
Об авторах
Тамила Насировна Ашурбекова
Дагестанский государственный аграрный университет имени М.М. Джамбулатова
Email: ashtam72@yandex.ru
кандидат биологических наук, доцент кафедры экологии и защиты растений
Россия, МахачкалаЭльмира Мугудиновна Мусинова
Дагестанский государственный медицинский университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: elmira.musinova@mail.ru
кандидат биологических наук, доцент кафедры медицинской биологии
Россия, МахачкалаСписок литературы
- Байраков И.А. Оценка геоэкологической ситуации и геоэкологическое районирование территории Чеченской Республики // Геология, география и глобальная энергия. 2011. № 3. С. 200-204.
- Шахтамиров И.Я., Исаева С.Х., Асхабова Х.Н., Шуапиов К.А.-В. Мониторинг стойких органических загрязнителей в почве Чеченской Республики // Юг России. 2012. № 4. С. 121-124.
- Гайрабеков У.Т., Ашурбекова Т.Н., Умарова М.З. Особенности рекультивации нефтезагрязнённых земель урбанизированной территории с учетом почвенно-климатических условий // British Journal of Science Education and Culture. 2015. Т. 3, № 1 (7). С. 948-958.
- Забураева Х.Ш., Заурбеков Ш.Ш. Экологическое состояние и медико-экологические проблемы Чеченской Республики: монография. Ставрополь, 2009. 156 с.
- Ашурбекова Т.Н. Химические экотоксиканты почв Чеченской Республики // Проблемы региональной экологии. 2017. № 5. С. 13-19.
- Абдурахманов Г.М., Ашурбекова Т.Н. Эколого-географические особенности заболеваемости злокачественными новообразованиями населения Чеченской Республики // Юг России: экология, развитие. 2012. № 4. С. 125-129.
- Ашурбекова Т.Н. Состояние здоровья населения Чеченской Республики в территориальном разрезе // Проблемы развития АПК региона. 2014. Т. 20, № 4 (20). С. 52-56.
- Ашурбекова Т.Н., Мусинова Э.М. Мониторинг онкозаболеваемости населения Северо-Кавказского федерального округа как индикатор экологического неблагополучия окружающей среды // Проблемы развития АПК региона. 2013. Т. 15, № 3 (15). С. 41-45.
- Порядок определения размеров ущерба от загрязнения земель химическими элементами. М.: Управление охраны почв и земельных ресурсов Минприроды России, 1993. 31 с.
- Гигиенические нормативы 2.1.7.2041-06. Предельно-допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2006. 15 с.
- Санитарные правила и нормы 2.1.7.1287-03 Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2003. 26 с.
- РД 52.18.286-91. Методические указания. Методика выполнения измерений массовой доли водорастворимых форм металлов (меди, свинца, цинка, никеля, кадмия, кобальта, хрома, марганца) в пробах почвы атомно-абсорбционным анализом. М., 1991.
- РД 52.18.571-2011. Методические указания. Методика выполнения измерений массовой доли мышьяка в пробах почв методом атомно-абсорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией. М., 2011.
- РД М-МВИ-80-2008. Методика измерений массовой доли ртути в пробах почв и донных отложений методом атомно-абсорбционной спектрометрии (метод холодного пара). М., 2008.
- МУ 01-19/47-1992. Методические указания. Атомно-абсорбционные методы определения токсичных элементов в пищевых продуктах и пищевом сырье. М., 1992.
- Материалы к государственному докладу «О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Чеченской республике», 2009-2017 гг.
- Сборники Министерства здравоохранения Чеченской Республики «Здоровье населения Чеченской Республики и деятельность учреждений здравоохранения», 2010-2015 гг.
- Доклады Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Чеченской Республики «О состоянии окружающей среды Чеченской Республики», 2009-2017 гг.
- Чеченская Республика в цифрах. Краткий статистический сборник. Чеченстат. Грозный. 2010-2015 гг. Годовые формы отчетов Министерства здравоохранения Чеченской Республики 2010-2015 гг.
- Валеева К.Г. Содержание некоторых микроэлементов при опухолях головного мозга: автореф. дис. … канд. мед. наук. Уфа, 1969. 16 с.
- Гулько И.С. Содержание цинка, меди, марганца, кадмия, кобальта и никеля в крови, органах и опухолях больных раком // Вопросы онкологии. 1961. Т. 1, № 9. С. 46.
- Джамбулатов З.М., Стальмакова В.П., Ашурбекова Т.Н., Исаева Н.Г. Экотоксиканты в агроландшафтах Республики Дагестан // Инновационные фундаментальные и прикладные исследования в области химии сельскохозяйственному производству: мат-лы III междунар. интернет-конф. Орел, 2010. С. 60-65.
- Заридзе Д.Г. Канцерогенез. М.: Медицина, 2004. 576 с.
- Хасматулина З.Н. Заболевания, связанные с воздействием химических факторов окружающей среды // Вестник Казанского технологического университета. 2013. Т. 16, № 20. С. 170-178.
Дополнительные файлы
