Контрольная работа: Воздействие элементов на окружающую среду и человека

Данные по эффективности удаления отдельных элементов в результате применения разных методик приведены в табл. 8.

Таблица 8 Эффективность удаления отдельных элементов в результате применения разных методик

Из приведенных данных следует, что существующие сведения по эффективности отмывания волос от внешнего загрязнения достаточно обширны и часто противоречивы. При этом ни один способ отмывания волос от внешнего загрязнения, в том числе использующий детергенты и кислоты, не является универсальным для всех элементов, а также не удаляет внешнее загрязнение без удаления элементов эндогенного происхождения. Более того, содержание отдельных элементов в волосах, в частности, Fe, Mn и Sr, увеличивается в результате применения детергентов [81, 83, 84]. Целесообразным является последовательная обработка волос несколькими реагентами и выбор методики в зависимости от цели исследования микроэлементного состава волос. При выборе методики для оценки микроэлементного воздействия особое внимание необходимо обращать на неприкосновенность эндогенных элементов и исключение загрязнения пробы волос элементами, которые потом следует определять. Как следует из приведенных данных, сочетанию этих требований в максимальной степени соответствуют методики с использованием ацетона и воды, в т.ч. методика, рекомендуемая МАГАТЭ.

Успешное использование микроэлементного состава волос описано для оценки воздействия высоких уровней элементов.

В семидесятых годах в Ираке изучали волосы населения после отравления хлебом из зерна, обработанного ртутьсодержащим фунгицидом. Сегменты волос жителей Ирака с максимальным содержанием ртути оказались приуроченными ко времени их отравления [47]. В другом случае распределение свинца в волосах 20-тимесячного ребенка, живущего в непосредственной близости от завода по производству свинца, показало приуроченность участка с максимальным содержанием к летнему периоду, когда основную часть времени ребенок находился на улице и наиболее интенсивно контактировал с загрязненной почвой и пылью - основными источниками свинца [56]. При этом отравление в Ираке было настолько сильным и массовым, что погибли сотни людей. Содержание свинца в волосах ребенка во втором случае превышало 700 мкг/г.

Исследование биогеохимического влияния загрязнения окружающей среды города изучалось на примере производств, где прослеживается цепь получения, переработки и использования токсичных элементов, в первую очередь элементов первого класса опасности - свинца, кадмия. В ходе этих работ исследовались группы населения, контрастно отличающиеся по условиям воздействия на них потоков загрязненного воздуха. Максимально возможные уровни воздействия изучались на примере рабочих, имеющих профессиональный контакт с химическими элементами; высокие уровни воздействия - на примере рабочих и служащих тех же предприятий, не связанных с профессиональной вредностью. Обследовалось также взрослое и детское население, проживающее в окрестностях предприятий на разном расстоянии.

У рабочих цехов по производству свинцового глета, где концентрация свинца в воздухе в сотни раз превышала его предельно-допустимую концентрацию (ПДК), содержание свинца в волосах составило 596±113,2 мкг/г. При этом в волосах у сотрудников этого же производства, работающих на тех же промышленных площадках, но не имеющих профессионального контакта со свинцом, содержание свинца значительно ниже (14,1±2,0 мкг/г) [40]. Содержание свинца в волосах рабочих аккумуляторного завода находилось в диапазоне 70 - 3700 мкг/г [99]. Высокое содержание кадмия наблюдается в волосах и моче работников производств в результате его воздействия на рабочих местах [100,101]. В волосах рабочих существенно увеличена концентрация комплекса элементов, характерных для используемого на производстве сырья. У рабочих цехов по производству кадмия на свинцово-цинковом комбинате выявлены достоверно повышенные концентрации As, Co, Cu, Hg, Sb, Te; в цехах по выплавке и рафинированию меди - As, Cu, Pb, Sb, Te [32]. Волосы рабочих производства минеральных красок характеризуются повышенным содержанием Ag, As, Cd, Co, Cr, Eu, Pb, Rb, Sb, Se, Te, V; производства минеральных удобрений из апатитов кольского месторождения - As, Sb и редкоземельные элементы -Ce, La, Sm [32].

Накопление свинца в волосах населения, проживающего в техногенных геохимических аномалиях различных источников загрязнения, наиболее выражено в зоне воздействия на расстоянии до 0,5 км от предприятий по выплавке и переработке свинца: металлургические комбинаты, аккумуляторные производства [40]. С увеличением расстояния содержание свинца значительно уменьшается, но остается достоверно более высоким даже на расстоянии 3 км по сравнению с контрольной группой населения, проживающей в «чистых» микрорайонах в отдалении от источников выброса свинца. Содержание свинца в волосах детей в 2-3 раза выше, чем у взрослых, проживающих в условиях той же геохимической ситуации, причем, чем выше интенсивность загрязнения окружающей среды, тем более контрастны эти различия (интенсивность загрязнения оценивалась на основании расстояния от района проживания до предприятия). Отмечается влияние воздуха жилых помещений на накопление свинца в организме ребенка. Среднее содержание свинца в волосах детей, чьи родители имеют профессиональный контакт со свинцом, выше, чем у детей сотрудников, не имеющих профессиональной вредности [40,102] (объясняется десорбцией элементов с одежды родителей).

В гораздо меньшей степени выражено накопление свинца в волосах в результате воздействия машиностроительных производств и автотранспорта. Однако здесь коррективы вносят ландшафтные характеристики городской территории. В городах, где отсутствуют крупные промышленные предприятия, а высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха обусловлен движением автотранспорта и застойного состояния воздушных масс, выраженность изменения биогеохимических показателей населения сопоставима с металлургическими городами [40]. В волосах детей в городах с доминирующим влиянием машиностроительной промышленности и автотранспорта, наряду со свинцом. отмечается повышение содержания брома [32].

Влияние техногенных полиэлементных геохимических аномалий на изменение биогеохимических показателей населения изучалось в ограниченном масштабе на примере городов с мощными источниками выбросов, отличающихся широкой ассоциацией химических элементов. Показано накопление в организме человека наряду с основными компонентами выбросов сопутствующих им элементов [32, 53, 55, 56]. Отмечаются различия в накоплении элементов в волосах населения. Повышенное содержание кадмия, в отличие от свинца, проявляется только в организме жителей микрорайонов, непосредственно примыкающих к мощным источникам кадмиевого загрязнения, например, свинцово-кадмиевому комбинату на расстоянии до 0,5 км [40]. Уже на расстоянии 1 км от медеплавильного комбината концентрации свинца и меди в волосах детей достигают уровня контрольной группы. Влияние загрязнения атмосферного воздуха мышьяком установлено на большем расстоянии, что обусловлено более высокой летучестью этого элемента [32].

Исследований, посвященных одновременному изучению микроэлементного состава объектов окружающей среды и биосубстратов населения, немного. Наряду со свинцом повышенное содержание As, Cd, Co, Hg, Ni, Sb, Se, Zr найдено в пылевых выпадениях, почве и волосах населения, проживающего в окрестностях предприятия по производству свинца [56]. Отмечается увеличение количества детей с повышенным содержанием элемента в волосах, проживающих на территории с его высокой концентрацией в почве [40]. Установлено повышенное содержание в биосубстратах населения тех элементов, которые используются промышленными предприятиями, расположенными в районе его проживания. При этом содержание элементов в объектах окружающей среды и среды обитания населения часто не изучается [103-105]. Немногие установленные взаимосвязи относятся, в основном, к высокому уровню воздействия элементов со стороны окружающей среды. Выявлена достоверная связь содержания металлов в волосах и в воздухе при 12-тикратном превышении их ПДК в атмосферном воздухе населенных мест [39]. Авторы [106] изучали изменения микроэлементного состава волос у различных возрастных и профессиональных групп населения, работающего на предприятиях по выплавке или переработке металлов и других химических веществ и живущих вблизи таких источников загрязнения. Установлена зависимость между содержанием свинца в атмосферном воздухе и в волосах детей, проживающих вблизи источников загрязнения:

С(Pb)_{волосы, мкг/г} = 3,04*С(Pb)_{атм. возд., мкг/м}³ + 7,54

В соответствии с этим уравнением минимальная концентрация свинца в волосах детей (7,5 мкг/г) близка к величине, предлагаемой некоторыми авторами в качестве допустимого содержания свинца в волосах - 8 - 9 мкг/г [32, 39]. При этом доля детей, у которых концентрация свинца в волосах детей превышала 8 мкг/г, составляет 94 %. У 76 % детей его концентрация была выше 24 мкг/г. Уравнение отражает влияние загрязненного воздуха на содержание свинца в волосах на уровне превышения ПДК свинца в воздухе населенных мест (0,3 мкг/м³) в 2 - 3 и более раз.

В [40] приведена зависимость частоты встречаемости детей с повышенным (более 8 мкг/г) содержанием свинца в волосах от загрязнения почв свинцом. При содержании свинца в почве более 500 мг/кг число детей с повышенным содержанием свинца в волосах достигает 50 %.

Большая часть населения испытывает влияние более низкого уровня загрязнения атмосферного воздуха, создаваемого предприятиями разных профилей. В этих условиях достоверность оценки воздействия с помощью микроэлементного состава волос снижается. Это хорошо продемонстрировано на примере исследования свинцового воздействия с одновременным определением содержания свинца в волосах и крови, считающейся наиболее информативным биосубстратом при оценке воздействия свинца [8, 30]. В ходе совместного российско-американского исследования свинцового воздействия со стороны окружающей среды в Саратове в 1996 г. проведена первая совместная оценка содержания свинца в крови и волосах российских детей. Диапазон содержаний свинца в крови составил 3,0 - 35,7 мкг/дл, в волосах - 1,0 - 39,2 мкг/г. На этих уровнях чувствительность результатов анализа волос к свинцовому воздействию оценена на уровне 50 % [107]. Распределение элементов по длине волоса также хорошо отражает степень, период и продолжительность их воздействия только в экстремальных ситуациях, близких к экологическому бедствию. При отсутствии ярко выраженного внешнего воздействия анализ литературных данных показывает наличие противоречивых сведений по распределению ряда элементов по длине волоса, в том числе тех, которые представляют особый интерес в экологических исследованиях - Ag, Al, Br, Cl, Cd, Ce, Co, Cu, Fe, Mg, Mn, Na [48]. Так для Cu и Mg выявлено равномерное [108], возрастающее [67, 81] и различное [109] для разных образцов распределение; для Mn - возрастающее [52, 81] и различное [108]. В литературе обсуждается недостаточная информативность микроэлементного анализа волос при низких уровнях воздействия [110-112]. На уровне превышения предельно допустимых концентраций (ПДК) в объектах окружающей среды найдена связь между содержанием свинца в волосах жителей Ямало-Ненецкого автономного округа и содержанием свинца в почве и воздухе населенных мест [113]. При этом приводятся коэффициенты корреляций, но не указывается между какими величинами - средними, медианами или индивидуальными значениями изучались корреляции. В работе [114] в результате многолетнего мониторинга объектов окружающей среды урбанизированных территорий Оренбургского и Орско-Новотроицкого промышленных центров достоверных связей между содержанием микроэлементов в объектах окружающей среды и волосах населения не обнаружено. химический биосубстрат свинец