Визначення ролі нітратного забруднення питної води і ґрунтів в синтезі N-нітрозамінів і формуванні канцерогенного ризику - Автореферат

Виняток складають канцерогени групи N-нітрозамінів (НА) у звязку з небезпекою, обумовленою їх надзвичайною активністю у канцерогенному відношенні та можливим екзогенним і ендогенним синтезом їх із попередників - різноманітних азотовмісних сполук, розповсюджених у різних елементах навколишнього середовища (повітрі, воді, ґрунті тощо). Так, закономірності та кількісні залежності синтезу цих сполук у ґрунтах, рослинах та в організмі людини з попередників, зокрема нітратів/нітритів, на рівні реально існуючих концентрацій до теперішнього часу залишаються невивченими. Крім того, не визначено порогового рівня попередників, при якому може відбуватись екзогенний синтез канцерогенів, не встановлено фонового рівня забруднення сільськогосподарських регіонів України сполуками цього класу, що не дозволяє дати гігієнічну оцінку реальної ситуації, коли попередники НА залишаються пріоритетними забруднювачами навколишнього середовища. Метою роботи є гігієнічна оцінка канцерогенного ризику для населення N-нітрозамінів, що надходять до організму з питною водою та рослинною продукцією, та вивчення закономірностей їх екзогенного та ендогенного синтезу у натурних та експериментальних умовах із азотовмісних сполук. Дана детальна характеристика забруднення навколишнього середовища канцерогенними НА у різних регіонах України, визначено звязок між ступенем цього забруднення і рівнем нітратів та інших попередників НА у ґрунті, питній воді, рослинній продукції.З метою визначення реального стану забруднення ґрунту, води та рослинної продукції різних регіонів України нітратами та НА у період 2001-2004 рр. проводили натурні дослідження, що охоплювали територію одинадцяти областей України, які відносяться до різних фізико-географічних зон (полісся, лісостепу, степу), де фіксували різні навантаження мінеральними добривами. Відбір проб ґрунту, рослин та води, їх аналіз на вміст нітратів, аміаку та НА здійснювали з дотриманням вимог відповідних нормативно-методичних документів (ГОСТ 17.4.4.02-84 “Почвы. Першу серію модельних досліджень здійснювали в умовах дослідних ділянок з метою вивчення можливості утворення НА у ґрунті при використанні органічних та мінеральних добрив та переходу НА із ґрунту в рослинну продукцію. Для цього на ділянці №1 у ґрунт вносили мінеральне добриво (аміачна селітра) у концентрації 50 г/МІ, а на ділянці № 2 - органічне добриво у кількості 200 кг на 100 МІ. Другу серію модельних досліджень для встановлення кількісних показників переходу канцерогенних НА з ґрунту в рослини, що на ньому вирощувались, було проведено в лабораторних умовах.На основі комплексних натурних, модельних та експериментальних досліджень встановлено закономірності екзогенного і ендогенного синтезу НА, визначено рівень забруднення навколишнього середовища (ґрунт, вода, харчові рослини) азотовмісними сполуками та N-нітрозамінами, розраховано добове пероральне надходження НА до організму людини, встановлено канцерогенний ризик впливу НА на населення з харчовими продуктами та питною водою. Натурні дослідження, які охоплюють сільськогосподарські території одинадцяти областей України, вказують на стабільне забруднення ґрунтів і питної колодязної води азотовмісними сполуками, яке за показниками вмісту нітратів у 34% проб перевищує ГДК у ґрунті у 2-5 разів та у питній воді у 7-35 разів. Установлено, що в залежності від ступеня забруднення ґрунтів нітратами та іншими азотовмісними сполуками, спостерігається наявність НА, кількість яких залежить від вмісту попередників. В той же час у рослинах вміст НА постійно знаходиться на більш високому рівні у порівнянні з їх вмістом у ґрунтах, що дозволяє передбачати подвійний характер їх накопичування: за рахунок транслокації у рослини з ґрунту та в результаті ендогенного синтезу із попередників. Показано динамічний характер розвитку процесу, в якому зростання концентрації НДМА починає проявлятись вже через 1 годину після внесення нітриту натрію та диметиламіну солянокислого у ґрунт, а за 1 добу спостерігається подальше підвищення вмісту НДМА у повітрі та ґрунті модельних камер.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

На основі комплексних натурних, модельних та експериментальних досліджень встановлено закономірності екзогенного і ендогенного синтезу НА, визначено рівень забруднення навколишнього середовища (ґрунт, вода, харчові рослини) азотовмісними сполуками та N-нітрозамінами, розраховано добове пероральне надходження НА до організму людини, встановлено канцерогенний ризик впливу НА на населення з харчовими продуктами та питною водою.

1. Натурні дослідження, які охоплюють сільськогосподарські території одинадцяти областей України, вказують на стабільне забруднення ґрунтів і питної колодязної води азотовмісними сполуками, яке за показниками вмісту нітратів у 34% проб перевищує ГДК у ґрунті у 2-5 разів та у питній воді у 7-35 разів.

Продукція рослинництва на цих територіях у порівнянні із забрудненням ґрунту характеризується більш високим вмістом нітратів. При цьому стабільно спостерігається міграція нітратів у харчові рослини, ступінь якої характеризується значними розбіжностями для окремих видів рослин. Коефіцієнт переходу коливається у межах 0,4 - 204 в залежності від виду рослин і досягає, зокрема, для буряка 204; для моркви - 16; для картоплі -15.

2. Установлено, що в залежності від ступеня забруднення ґрунтів нітратами та іншими азотовмісними сполуками, спостерігається наявність НА, кількість яких залежить від вмісту попередників. За вмісту в ґрунті нітратів до 200,0 мг/кг НА практично відсутні, за умов збільшення забруднення до 200-450 мг/кг середній вміст НА складає (5,8±0,75) мкг/кг. При подальшому зростанні концентрацій нітратів вміст НА різко збільшується і досягає (9,40±0,15) мкг/кг і більше. В той же час у рослинах вміст НА постійно знаходиться на більш високому рівні у порівнянні з їх вмістом у ґрунтах, що дозволяє передбачати подвійний характер їх накопичування: за рахунок транслокації у рослини з ґрунту та в результаті ендогенного синтезу із попередників. Правомірність такого передбачення підтверджується даними, отриманими у лабораторному та натурному експериментах з вирощування вівса на ґрунтах із штучним внесенням попередників та нітрозамінів.

3. У модельних дослідах встановлено особливості екзогенного утворення НА із їх попередників. Показано динамічний характер розвитку процесу, в якому зростання концентрації НДМА починає проявлятись вже через 1 годину після внесення нітриту натрію та диметиламіну солянокислого у ґрунт, а за 1 добу спостерігається подальше підвищення вмісту НДМА у повітрі та ґрунті модельних камер. Після певної стабілізації рівень НДМА, у разі відсутності додаткового надходження попередників, через 30 діб зменшується до рівня фонових концентрацій.

4. В експерименті на білих нелінійних щурах встановлено, що за умов пероральної комбінованої дії попередників НА (нітриту натрію та тетрацикліну) вже через 6-7 годин у внутрішніх органах дослідних тварин спостерігається наявність НДМА. Максимальні концентрації канцерогену реєструються у печінці та нирках, тобто в органах, у яких здійснюється метаболізм і виведення НА, а їх рівень для НДМА становить, відповідно, 1,05 мкг/кг та 1,12 мкг/кг при дозі нітриту натрію 600 мг/кг та тетрацикліну 500 мг/кг. При подальшому надходженні попередників до організму спостерігається зростання кількості НДМА у внутрішніх органах. Після припинення введення речовин вже через 15 діб канцероген в органах не ідентифікується, що підтверджує їх наявність як результат ендогенного синтезу.

5. Встановлено основні закономірності формування перорального навантаження канцерогенних НА та їх попередників на організм людини. Найбільший вклад у загальну дозу зумовлюють харчові продукти, особливо рослинного походження (до 80%). На сільських територіях суттєвий внесок дає колодязна вода з підвищеним вмістом азотовмісних сполук (10%). При цьому основними складовими є доля НА, що мігрує із ґрунтів, та доля НА, що утворилася в результаті ендогенного синтезу у самих рослинах. До цього слід додати також долю НА, що може утворюватись в організмі людини (ендогенний синтез), яка підвищує канцерогенний ризик, але не враховується при визначенні загальної добової дози.

6. Загальна добова доза НА, що надходить до організму з харчовими продуктами та питною водою з середнім рівнем забруднення, складає 2,7 мкг, а канцерогенний ризик такої дози для населення - 30,9Ч10-6 за рік; за вживання рослинної продукції та питної води з підвищеним рівнем забруднення НА та нітратами, що спостерігається у трохи більше ніж 30% проб, загальна добова доза НА складає 6,4 мкг, канцерогенний ризик цієї дози сягає 67,0Ч10-6 за рік. Для прискореного прогнозування канцерогенного ризику різних доз НДМА при пероральному надходженні до організму з рослинною продукцією запропоновано шкалу, яка відбиває залежність ризику від вмісту канцерогенів.

7. Розроблено газохроматографічний метод визначення НДМА і НДЕА у ґрунті та воді. Запропоновано оригінальні способи екстракції нітрозамінів з ґрунту ( з використанням ультразвукового диспергатора УЗДН-А) та води (з використанням електромагнітного вібратора), що сприяло підвищенню повноти екстрагування та скороченню часу пробопідготовки. Модифіковано газохроматографічний метод визначення НДМА і НДЕА у рослинній сировині, принцип якого полягає у екстракції канцерогенів хлористим метиленом, подальшому концентруванні та кількісному аналізі. З метою удосконалення умов хроматографічного визначення нітрозамінів полуменево-іонізаційний детектор було замінено на термоіонний, завдяки чому підвищено чутливість методу. Нижня межа визначення НДМА і НДЕА в аналізуємому обємі розчину проби (1 мл) - 0,00001 мг, чутливість методу визначення НА 0,001 мг/кг (мг/л).

8. З метою попередження негативного впливу забруднення ґрунтів та харчової продукції НА та їх попередниками необхідно організувати суворий контроль за вмістом нітратів та інших попередників НА у харчовій продукції як однієї із складових синтезу канцерогенів даного класу в структурі первинної профілактики раку. канцерогенний нітратний ґрунт вода

Наукові праці, опубліковані в фахових виданнях, рекомендованих ВАК України: 1.Соверткова Л.С., Кондратенко О.Є., Тетеньова І.О., Шуляк Е.В. До питання можливості забруднення ґрунтів та рослин харчового призначення N-нітрозамінами // Гігієна населених місць: Зб. наук. праць. Вип. 42.- Київ, 2003.- С.155-159.

Дисертантом проведено відбір проб, експериментальні дослідження та аналіз отриманих результатів.

2. Соверткова Л.С., Черниченко І.О., Бабій В.Ф., Кондратенко О.Є. До питання фонового рівня вмісту канцерогенних сполук у продуктах харчування рослинного походження // Гігієна населених місць: Зб. наук. праць. Вип.44.-Київ, 2004.-С.158-167.

Дисертантом проведено аналіз літератури, експериментальні дослідження та аналіз отриманих результатів.

3. Черниченко І.О., Соверткова Л.С., Баленко Н.В., Кондратенко О.Є. Експериментальне вивчення кількісних параметрів синтезу канцерогенних N-нітрозамінів із їх хімічних попередників // Гігієна населених місць: Зб. наук. праць. Вип.45.-Київ, 2005.-С.169-174.

Дисертантом проведено експериментальні дослідження та узагальнення результатів.

4. Кондратенко О.Є. Гігієнічна оцінка канцерогенної небезпеки перорального надходження N-нітрозамінів до організму людини //Довкілля та здоровя. - 2006.-№ 3.-С. 52-54.

5. Кондратенко О.Є. Характеристика кількісного надходження N-нітрозамінів до організму людини з продуктами харчування // Гігієна населених місць: Зб. наук. праць. Вип.45.-Київ, 2005.-С.192-197.

6. Соверткова Л.С., Кондратенко О.Є. Експериментальне вивчення трансформації азотовмісних сполук в ґрунті // Гігієна населених місць: Зб. наук. праць. Вип.47.-Київ, 2006.-С.181-186.

Дисертантом проведено експериментальні дослідження та узагальнення результатів.

Наукові праці, опубліковані в інших виданнях: 7. Бабій В.Ф., Соверткова Л.С., Кондратенко О.Є., Шуляк Е.В. До питання забруднення ґрунту, води та рослин харчового призначення нітрозамінами та їх попередниками/ Актуальні питання гігієни та екологічної безпеки України: Тез. доп.-Київ, 2003. - С.100-101.

Дисертантом проведено відбір проб, натурні та експериментальні дослідження.

8. Черниченко І.О., Соверткова Л.С., Баленко Н.В., Кондратенко О.Є., Вашкулат М.П., Тетеньова І.О. Експериментальне визначення можливості екзогенного утворення нітрозамінів в залежності від забруднення ґрунтів азотовмісними сполуками / Актуальні питання гігієни та екологічної безпеки України: Тез. доп.-Київ, 2005. - С.95-96.

Дисертантом проведено експериментальні дослідження та узагальнення результатів.

9. Кондратенко О.Є. Екологічні аспекти трансформації азотовмісних сполук і синтезу N-нітрозамінів / Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейнов. Утилизация отходов. - Харьков-Алушта, 2005. - С. 249-252.

10. Соверткова Л.С., Литвиченко О.М., Кондратенко О.Є. Метод визначення канцерогенних нітрозамінів у продуктах харчування / Методи хімічного аналізу: Тез.доп. ІІ Між нар.симпоз., Ужгород, 2005.- С. 94-95.

Дисертант брав участь у розробці методу визначення нітрозамінів у продуктах харчування, узагальнив отримані результати.

11. Кондратенко О.Є., Литвиченко О.М., Соверткова Л.С. Визначення ризику для здоровя людини внаслідок забруднення харчових продуктів та питної води N-нітрозамінами / Екологічна безпека: проблеми і шляхи вирішення, Харків, 2006. - 323-327.

Дисертантом проведено експериментальні дослідження та розрахунки канцерогенних ризиків.

12. Литвиченко О.М., Соверткова Л.С., Кондратенко О.Є. Азотсодержащие вещества в почве: экзогенный и эндогенный синтез нитрозаминов, риск для человека / Итоги и перспективы научных исследований по проблеме экологии человека и гигиены окружающей среды: Сб.матер.конф., М., 2006.- С. 334-339.

Дисертантом проведено експериментальні дослідження та узагальнення результатів.

13. Кондратенко О.Є., Соверткова Л.С. Гігієнічна оцінка добової дози N-нітрозамінів, що надходять до організму людини з харчовими продуктами /Актуальні питання гігієни та екологічної безпеки України: Тез. доп.-Київ, 2006. - С. 167-168.

Дисертантом проведено розрахунок добової дози N-нітрозамінів, оформлення роботи.

14. Соверткова Л.С., Кондратенко О.Є. До питання гігієнічної оцінки канцерогенної небезпеки надходження N-нітрозамінів до організму людини / Довкілля і здоровя: Тез доп., Тернопіль, 2006. - С. 68.

Дисертантом проведено розрахунок добової дози N-нітрозамінів та узагальнення результатів.

15. Пат.69644 А, UA, МПК7 G01N30/02 Спосіб визначення канцерогенних N-нітрозамінів в ґрунті / І.О.Черниченко, Л.С.Соверткова, В.Ф.Бабій, О.М.Литвиченко, О.Є. Кондратенко (Україна). № заявки 20031110057; Заявл. 07.11.2003. Опубл. 15.09.2004. Бюл. № 9.

Дисертантом проведено аналіз літератури, експериментальні дослідження та узагальнення результатів.

16. Пат.7170, UA, МПК7 G01N33/18 Спосіб визначення канцерогенних N-нітрозамінів у воді / І.О.Черниченко, Л.С.Соверткова, В.Ф.Бабій, О.М.Литвиченко, О.Є.Кондратенко (Україна). № заявки 20041008117; Заявл. 07.10.2004. Опубл. 15.06.2005. Бюл. № 6.

Дисертантом проведено аналіз літератури, експериментальні дослідження та узагальнення результатів.

Размещено на .ru