В качестве критериев оценки обеспеченности организма эссенциальными химическими элементами и отягощенности токсичными использовали референтные интервалы для взрослого населения, полученные в научно-исследовательской лаборатории элементного анализа ФГБУ ВЦЭРМ им. А.М. Никифорова МЧС России на основе международных норм и собственных данных.
Для оценки возможного влияния особенностей питания, профессиональной деятельности, возраста, антропометрических данных, проводилось анкетирование сотрудников ФПС, включающее: должность, стаж боевой работы, среднее количество боевых выездов в неделю, вес, рост, особенности питания во время дежурства и дома.
С целью оценки влияния на биоэлементный статус сотрудников ФПС факторов профессиональной деятельности, особенностей питания, в соответствии с данными анкет, пожарные были разделены на группы:
- в зависимости от стажа работы: 1 - стаж работы до 4-х лет, 2 - от четырех до десяти лет, 3 - более десяти лет;
- по степени участия сотрудников ФПС в пожаротушении: 1 - принимающие непосредственное участие в тушении пожара, 2 - принимающие менее интенсивное участие, 3 - не участвующие;
- в зависимости от количества выездов на тушение пожаров в неделю: 1-я группа - до 3-х выездов, 2-я группа - 3-5 выездов, 3-я группа - 6-10 выездов, 4-я группа - более 10 выездов;
- по особенностям питания: количество приемов пищи; особенности качества питания; структура приготовления пищи; условия приема пищи.
У всех групп лиц, включенных в исследование, определяли содержание 30 биоэлементов в пробах волос и 23 элементов в сыворотке крови методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС).
У пожарных, работающих в Северо-Западном Регионе, дополнительно проводили оценку питания с помощью программы «Анализ состояния питания человека», зарегистрированной Российским агентством по патентам и товарным знакам 09.02.04, №20004610397 (ГУ НИИ питания РАМН).
Статистическая обработка полученных данных проводилась при помощи программных пакетов Microsoft Excel XP (Micosoft Corp., США) и Statistica 6.0 (StatSoft Inc., США). Были использованы методы параметрической и непараметрической статистики. В качестве описательной характеристики использовали медиану, нижнюю и верхнюю квартили. Сравнения значений проводили с помощью U-критерия Манна-Уитни. Для определения статистических взаимосвязей использовали корреляционный анализ с применением коэффициента ранговой корреляции по Спирмену и сравнение рангов по Краскелу-Уоллесу.
Для использования более мощных и многомерных методов требуется преобразование исходных показателей биоэлементов к виду, согласующимся с нормальным распределением. В качестве такого преобразования было использовано логарифмическое преобразование. Критерий согласия подтвердил эту адекватность для большинства микроэлементов. В дальнейшем были использованы методы регрессионного, дисперсионного и квариационного анализов для оценки влияния различных факторов и их совокупности на распределение биоэлементов.
Результаты исследования
Биоэлементный статус пожарных и его региональные особенности.
При оценке биоэлементного статуса в не зависимости от региона проживания медианы содержания таких жизненно необходимых биоэлементов как йод, селен и кобальт в волосах пожарных находятся ниже референтных интервалов. Это свидетельствует о том, что в организме большинства обследованных пожарных содержание данных элементов меньше оптимальной концентрации, что подтверждают следующие результаты: дефицит йода выявлен у 79% обследованных, кобальта - у 74%, селена - у 54%. Также отмечается дефицит цинка (у 25%), магния (у 21%) и кальция (у 19%).
Для выявления достоверности различий отдельных элементов в пробах волос пожарных обследованных регионов использовали дисперсионный анализ. В зависимости от региона проживания, группы достоверно отличаются (p<0,05) между собой по содержанию в пробах волос следующих эссенциальных биоэлементов: ванадия, йода, калия, кальция, кобальта, магния, марганца, меди, натрия, фосфора и хрома. Таким образом, есть основания утверждать о региональных особенностях обеспечения организма пожарных эссенциальными элементами.
При анализе региональных особенностей выявлено, что во всех регионах у пожарных отмечается выраженная нехватка кобальта, йода, и селена (рис. 1). Помимо этого, в Центральном регионе выявлен дефицит цинка (у 29% обследованных), магния (у 27%) и кальция (у 21%), в Северо-Западном - цинка (у 38%), магния (у 35%) и кальция (у 31% обследованных). В остальных обследованных регионах выраженный дефицит других эссенциальных элементов не выявлен.
Рис. 1 Доля обследованных пожарных с дефицитом эссенциальных биоэлементов, в зависимости от региона проживания, %
По результатам рангового анализа перечень дефицита жизненно необходимых биоэлементов в целом у пожарных вне зависимости от места проживания можно представить в следующем порядке (по мере убывания): йод, кобальт, селен, магний, цинк, кальций. По степени благополучия обеспеченности эссенциальним элементами у пожарных регионы можно расположить в следующем порядке (по мере убывания): Приволжский, Уральский, Северо-Западный, Центральный.
Статистические показатели содержания медиан токсичных элементов в пробах волос всех обследованных пожарных находятся в пределах границ референтных интервалов. В тоже время, у ряда пожарных показатель концентрации токсичных элементов превышает допустимый уровень.
В пробах волос обследованных пожарных вне зависимости от региона проживания выявлено избыточное содержание таких токсичных элементов, как никель (у 22% обследованных), кадмий (у 18%), серебро (у 17%), мышьяк (у 13%), алюминий (у 10%), свинец (у 10%) и стронций (у 9%).
В целом при анализе региональных особенностей по токсичным элементам выявлено повышенное содержание никеля и серебра с разной степенью выраженности во всех исследованных регионах (рис. 2).
Рис. 2 Доля обследованных пожарных с повышенным содержанием токсичных биоэлементов, в зависимости от региона проживания, %
По остальным токсичным элементам установлено следующее: Северо-Западный регион - повышенное содержание кадмия (у 24% обследованных), алюминия (у 14%) и свинца (у 10%); Центральный регион - стронция (у 35%), мышьяка (у 24%), алюминия (у 15%), свинца (у 12%) и кадмия (у 12%); Приволжский - мышьяка (у 25%) и кадмия (у 18%); Уральский - мышьяка (у 10%) и свинца (у 10%) (рис. 3).
По результатам рангового анализа перечень токсичных элементов в пробах волос пожарных, не зависимо от региона работы, можно представить в следующем порядке (по мере убывания): никель, серебро, кадмий, мышьяк, алюминий, свинец, стронций. По степени неблагополучия содержания токсичных элементов в организме регионы можно расположить в следующем порядке (по мере убывания): Центральный, Северо-Западный, Приволжский, Уральский.
Рис. 3 Доля обследованных пожарных с повышенным содержанием токсичных биоэлементов, характерным для отдельных регионов, %
По результатам рангового анализа перечень токсичных элементов в пробах волос пожарных, не зависимо от региона работы, можно представить в следующем порядке (по мере убывания): никель, серебро, кадмий, мышьяк, алюминий, свинец, стронций. По степени неблагополучия содержания токсичных элементов в организме регионы можно расположить в следующем порядке (по мере убывания): Центральный, Северо-Западный, Приволжский, Уральский.
По полученным данным самым неблагополучным регионом по дефициту эссенциальных и избытку токсичных химических элементов является Центральный регион. Далее расположились Северо-Западный, Приволжский и Уральский.
Сопоставление биоэлементного статуса пожарных, спасателей и практически здоровых лиц, проживающих в Санкт-Петербурге.
Для выявления особенностей биоэлементного статуса сотрудников ФПС Санкт-Петербурга, связанных с характером труда, было проведено сравнение концентраций химических элементов в пробах волос пожарных с аналогичными показателями у спасателей МЧС России и практически здоровых людей, прошедших обследование в лаборатории элементного анализа ФГБУ ВЦЭРМ им. А. М. Никифорова МЧС России.
В целом, по результатам анализа проб волос можно говорить о более высоком содержании эссенциальных биоэлементов у сотрудников ФПС по сравнению со спасателями. Так, содержание железа, калия, кальция, магния, марганца, меди, натрия, фосфора, хрома и цинка статистически достоверно выше в пробах волос сотрудников ФПС (p<0,05). Следует отметить, что медианы содержания кальция, магния, меди и цинка в пробах волос спасателей находятся ниже границ референтного интервала. Это свидетельствует о выраженной распространенности дефицита данных элементов в этой анализируемой группе лиц. Более низкие показатели у пожарных наблюдаются только по селену и йоду. При этом медианы содержания селена в обеих группах находятся в границах референтного интервала, а йода - ниже этих границ. Возможно, более низкие показатели обеспеченности организма жизненно необходимыми биоэлементам среди спасателей по сравнению с сотрудниками ФПС связаны с особенностями их труда (длительные командировки, особенности питания).
В пробах волос сотрудников ФПС по сравнению со специалистами спасательных формирований наблюдаются статистически достоверно более высокие показатели содержания ряда токсичных элементов: кадмия, рубидия, серебра и стронция (p<0,05). Накопление данных токсичных элементов, вероятно, связано с характером работы сотрудников ФПС (контактом с продуктами горения). В связи с проживанием обеих обследованных групп в одном регионе, можно исключить роль биогеохимических особенностей в накоплении токсических элементов в организме сотрудников ФПС. Известно, что токсичные элементы находятся в антагонистических отношениях с жизненно необходимыми, но, несмотря на более высокие показатели содержания эссенциальных биоэлементов в пробах волос сотрудников ФПС по сравнению со спасателями, накопление токсичных элементов среди пожарных происходит более интенсивно. Это, возможно, связано как с пониженной детоксикационной способностью их печени, так и постоянным поступлением токсичных элементов в ходе профессиональной деятельности.
В пробах волос сотрудников ФПС по сравнению с практически здоровыми людьми достоверно выше (p<0,05) содержание таких жизненно необходимых элементов, как ванадий, йод, калий, кальций, кобальт, магний, медь, натрий, фосфор, хром и цинк. Более высокое обеспечение эссенциальными биоэлементами среди пожарных, по-видимому, связано с отсутствием у данной категории граждан выраженной соматической патологии, что является непременным условием их предварительного профессионального отбора и последующей профессиональной деятельности.
По токсичным элементам в сравниваемых группах выявлена противоположная картина. Можно говорить о более интенсивном накоплении у сотрудников ФПС, по сравнению с группой сравнения, следующих токсичных элементов: кадмия, рубидия, свинца, серебра и марганца, содержание которых статистически достоверно выше в пробах волос пожарных (p<0,05).
В целом, в результате сравнения биоэлементных показателей в пробах волос пожарных, спасателей и группы практически здоровых людей выявлено накопление в организме сотрудников ФПС таких токсичных элементов, как барий, кадмий, рубидий, свинец, серебро и стронций, что, вероятнее всего, является следствием воздействия неблагоприятных условий труда.
Биоэлементный статус пожарных и условия труда.
В соответствии с полученными в ходе диссертационного исследования данными, на биоэлементном статусе пожарных отражаются региональные особенности, в связи с чем, анализ возможных зависимостей содержания химических элементов в организме от особенностей труда осуществлялся по отдельным регионам.
При сравнении биоэлементного статуса и стажа работы пожарных выявлен ряд взаимосвязей.
Необходимо отметить, что для каждого вошедшего в исследование региона характерна своя зависимость содержания токсичных элементов от стажа работы.
Среди сотрудников ФПС Уральского региона со стажем работы 4 и более лет наблюдается повышение содержание ртути в пробах волос (р<0,05). В Приволжском регионе у пожарных со стажем 4-10 лет статистически достоверно повышено содержание свинца и алюминия по сравнению с другими группами (р<0,05). Среди обследованных Центрального региона, работающих более 10 лет, получены максимальные показатели содержания алюминия и лития (р<0,05). В Северо-Западном регионе наиболее интенсивно в организме накапливается никель, свинец, стронций, кадмий и серебро у пожарных со стажем до 4-х лет.
Распределение содержания эссенциальных элементов в пробах волос сотрудников ФПС в зависимости от стажа так же имеет свои региональные особенности. В Уральском регионе содержание йод ниже у пожарных со стажем работы до 4-х лет, а ванадия и кобальта - у сотрудников ФПС со стажем до 10 лет (p<0,05). Наиболее высокое содержание кобальта, магния и натрия у пожарных Приволжского региона со стажем 4-10 лет, в тоже время в этой группе понижено содержание селена (р<0,05). Среди сотрудников ФПС Центрального региона, работающих 4-10 лет статистически достоверно ниже йод и фосфор (р<0,05). В Северо-Западном регионе концентрация хрома, кальция, калия и натрия выше у пожарных со стажем до 4-х лет на фоне пониженного содержания цинка (р<0,05).