Определение азотсодержащих загрязнителей водных объектов Островецкого района Республики Беларусь

В составе вредных химических сбросов находятся азотсодержащие соединения, трансформация которых под воздействием различных факторов природной среды приводит к образованию канцерогенных нитрозоаминов (НА). Незначительное содержание в воде предшественников НА (нитритов, нитратов, аминов) представляет канцерогенную опасность в связи с эндогенным синтезом этих канцерогенов в организме человека. Поэтому весьма актуальной задачей является определение содержания одного из наиболее распространенных представителей данного класса - нитрозодиметиламина (НДМА) - в поверхностных и подземных водах.

Качество среды обитания - один из важных факторов, затрагивающих здоровье население, поэтому ежегодный контроль качества воды открытых водных источников по показателям безопасности и микробиологическим показателям имеют большое практическое значение. По данным лабораторного контроля, в период с 2005 по 2010 гг. качество воды в Гродненских бассейнах, используемых для рекреационных целей, в результате интенсивного развития промышленности, транспорта и сельскохозяйственной деятельности ухудшилось по санитарно-химическим показателям в 7 раз, по микробиологическим - в 10 раз [1]. Например, интенсивное использование земель в сельском хозяйстве усилило загрязнение водоемов смывами с полей вод, содержащих химические вещества, пестициды, с предприятий нефтехимической и химической промышленности в гидросферу поступают специфические сточные воды. В силу этих обстоятельств здоровье населения подвергается серьезному риску, поскольку целиком зависит от качества употребляемой воды. При этом очистка вод с высоким содержанием органических и минеральных примесей является трудоемким и дорогим процессом.

Необходимо отметить, что азотосодержащие соединения, находящиеся в составе вредных химических сбросов, поступают и мигрируют, как и другие химические вещества, во все экосистемы. Трансформация данных веществ приводит к образованию канцерогенных нитрозоаминов (НА). При этом следует отметить, что даже незначительное содержание в воде предшественников НА (нитритов, нитратов, аминов) представляет канцерогенную опасность в связи с эндогенным синтезом этих канцерогенов в организме человека. Поэтому актуальным является определение содержания одного из наиболее распространенных представителей данного класса - нитрозодиметиламина (НДМА) – в поверхностных и подземных водах, а также выявление производств и условий, создающих загрязнение [2].

Измерения концентрации НДМА в пробах поверхностных, подземных и водах центрального водоснабжения проведены на модифицированном программно-аналитическом комплексе с использованием разработанных и аттестованных методик [3-6].

Объектами исследования являлись поверхностные воды бассейна р. Вилия, подземные воды, а также вода центрального водоснабжения населенных пунктов Островецкого района. Было проанализировано более 100 проб воды.

Мониторинг водных объектов проводился в соответствии со схемой, ранее разработанной нами [7] и представленной ниже (рис. 1).

Результаты мониторинга представлены на рис. 2-4.

Анализ полученных данных показал, что нитрозодиметиламин присутствует во всех анализируемых образцах:
- наибольшее содержание НДМА в воде поверхностных источников зафиксировано в р. Вилия (г. Сморгонь и г. Вилейка) и р. Ошмянка (д. Великие Яцыны) - 48,6•10-4 мг/дм3, 31,7•10-4 мг/дм3 и 39,5•10-4 мг/дм3 соответственно; наименьшее количество определено в р. Ковалевка (д. Ворняны) и в р. Вилия (д. Михалишки) - 9,1•10-4 мг/дм3 и 10,2•10-4 мг/дм3;
- наибольшее количество в подземных водах отмечено в д. Керняны - 22,6•10-4 мг/дм3, наименьшее - в д. Ворняны и д. Нидяны - 12,5•10-4 мг/дм3 и 12,9•10-4 мг/дм3 соответственно;
- в пробах воды центрального водоснабжения г. Островец и д. Ворняны содержание НДМА составило 19,5•10-4 мг/дм3 и 16,5•10-4 мг/дм3 соответственно.

Как правило, в водных объектах и окружающей среде НС содержатся в незначительных количествах, не превышающих 0,1•10-3 мг/дм3. В некоторых анализируемых нами пробах воды содержание нитрозоаминов значительно превышает эту величину.

Далее приводится схема, описывающая пути загрязнения водоемов нитрозосоединениями, нитрозирующими агентами, аминами и другими легконитрозирующими агентами [9].

Согласно приведенным результатам исследования одними из основных источников загрязнения поверхностных вод являются находящиеся вблизи рек и озер промышленные и агропромышленные предприятии - в исследуемом регионе размещены 143 промышленных и сельскохозяйственных объекта. Возможность образования НС тесно связана со сбросом сточных вод этих предприятий, содержащих повышенные концентрации органического и минерального азота. Для подземных вод образование НС зависит от бытовых отходов, а также от присутствия пестицидов и удобрений в поверхностных стоках вод с сельскохозяйственные угодий, при этом синтез НС в природных водных объектах носит динамический характер.

Также установлено, что возможность образования НС в водоемах возрастает при трансформации в воде нитратов в нитриты и аммиака в нитриты (нитраты), т.е. за счет анаэробного восстановления и аэробного окисления, что связано с общими закономерностями круговорота азота. Вероятность образования НС в водоемах увеличивается в период усиленной деструкции биомассы водорослей, так как при этом повышается содержание различных органических форм азота, в частности аминов.

Известно, что в водоемах одновременно могут присутствовать значительные количества предшественников и вещества, являющиеся катализаторами реакции нитрозирования (формальдегид, фенолы, резорцин). Благоприятные для синтеза НС условия создаются в системах биологической очистки сточных вод (биологические пруды) на участках нитрификации- денитрификации при повышенном содержании нитратов и нитритов [8].

Наличие вторичных загрязнителей в водной среде говорит о том, что трансформация первичных азотсодержащих неканцерогенных соединений протекает с образованием в водной среде онкозагрязнителей класса нитрозоаминов даже в случае допустимых значений ПДК. Канцерогенные нитрозоамины также могут попадать в водные источники с атмосферными осадками.

Таким образом, образование и накопление НА в водоемах из предшественников является сложным комплексным процессом, на течение которого одновременно могут влиять многие факторы различной природы - химические, биологические и физические. [2].

Следует еще раз подчеркнуть, что эндогенный синтез НС происходит в организме человека постоянно даже при низком содержании в рационе нитратов, а малые дозы образующихся НС могут иметь отрицательное значение, так как люди экспонированы ими в течение всей жизни. В этих условиях вероятность развития злокачественных новообразований увеличивается с ростом количества эндогенных НС и влияния модифицирующих факторов [9]. Кроме того, длительное использование питьевой воды с нарушением гигиеничecкиx требований по химическому составу обусловливает развитие различных заболеваний у населения, проявляющегося в повышении общей или специфической заболеваемости, а также в изменении отдельных показателей здоровья, свидетельствующих о начальных или уже патологических сдвигах в организме человека. Установлено, что НА оказывают канцерогенное воздействие на печень, пищевод, дыхательную систему и почки. [10].

На современном этапе развития нашего общества методология оценки риска для здоровья при воздействии химических веществ стала значимой научно-практической задачей [11] и, учитывая легкость образования N-нитрозоаминов из предшественников, нами оценен риск данных соединений для человека. Канцерогенный риск хронического перорального воздействия оценивался в соответствии с действующими методиками [12,13]. Средняя суточная доза поступления данного соединения в организм человека рассчитывалась при употреблении питьевой воды в пищу (центральное водоснабжение и колодцы) и при случайном заглатывании поверхностной воды (реки и озера).

Значение индекса опасности характеризует риск развития неблагоприятных эффектов - рассчитанная нами величина (1,63•10-9) означает низкую степень химической нагрузки данного соединения на водные источники исследуемого региона.

Суммарный индивидуальный канцерогенный риск формируется на уровне 1,04•10-6 - приемлемый (минимальный) риск в течение всей жизни, что соответствует вероятности возникновения 1 дополнительного случая онкологического заболевания или смерти на 1 млн. экспонированных лиц.

На основании индивидуального канцерогенного риска была рассчитана величина популяционного канцерогенного риска (численность населения Островецкого района составляет 24 024 человека [14]), которая составила 0,03. Данная величина отражает дополнительное число случаев злокачественных образований, способных возникнуть на протяжении жизни вследствие воздействия исследуемого фактора.

Выводы

В результате проведенных измерений канцерогенных азотсодержащих веществ установлено, что содержание данных соединений в поверхностных, подземных и водах центрального водоснабжения подлежит периодическому контролю.
Установленный канцерогенный риск от нитрозодиметиламина, поступающего пероральным путем, не требует дополнительных мероприятий по его снижению.

Литература:
1. Касперчик, И.А. Санитарно-эпидемиологическое благополучие водоемов г. Гродно, используемых населением в рекреационных целях / И.А. Касперчик, М.И. Коршун, С.П. Сивакова // Здоровье и окружающая среда.- № 17. - С. - 25-27.
2. Главин, А. А. Особенности образования канцерогенных N-нитрозаминов из аминов, нитритов и нитратов в водной среде: автореферат на соискание уч. ст. д. б.н.:/ АН Украины; Ин-т экспериментальной патологии, онкологии и радиобиологии им. Р.Е. Кавецкого. - К., 1992. - 170 с.
3. Методика выполнения измерений Вода питьевая и природная. Определение нитрозодиметиламина. Аттестована государственным научным методическим центром, г. Екатеринбург. Свидетельство 01.14.165/2001. 12 с.
4. Жигунова, Л.Н. Особенности накопления нитрозодиметиламина в организме пациентов со злокачественным новообразованием мочевого пузыря и почки в предоперационном периоде / Л.Н. Жигунова и [др.] // Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования в физиологии и медицине: сборник статей 2-ой международной научно-практической конференции, Санкт-Петербург, 26-28 октября 2011 г.: в 4 ч. / Политехн. Ун-т; редкол: А.П. Кудин, Б.В. Крылов. - Санкт-Петербург, 2011. - Ч. 3. - С. 136.
5. Шевцова, О.В. Системный подход для оценки загрязнения атмосферного воздуха токсичными соединениями в 30-и км зоне АЭС / О.В. Шевцова, Л.Н. Жигунова, Н.А. Маковская, Е.Л. Павлович // Экологический вестник. 2012. - №1. - C. 39-46.
6. Жигунова, Л.Н. Влияние антропогенных загрязнителей на изменение содержания органических экотоксикантов в водных источниках / Л.Н. Жигунова, Ю.М. Петрович, А.В. Петрович // Вода Magazine. 2009. - № 2. - С. 30-32.
7. Жигунова, Л. Н. Нитрозосоединения в окружающей среде и здоровье человека/ Л.Н. Жигунова, М.В. Федоров. - Екатеринбург, 2002. - 70 с.
8. Руфкина, М.М. N-нитрозосоединения. Их воздействие на организм человека / М.М. Руфкина, Г.И. Самбурова, А.Г. Размахнин // Здоровье и окружающая среда: - сб. науч. тр., - Минск. -2008. - С.194-197.
9. Рубенчик, Б.Л. Образование канцерогенов из соединений азота. Киев: Наук. Думка. 1990. 220 с.
10. Пономарева, Л. А. Гигиенические аспекты загрязнения окружающей среды нитрозирующими соединениями и пестицидами и их роль в возникновении онкологической заболеваемости: Автореф. дис. д- ра мед наук. - Ташкент, 1991.
11. Гребенюк, А.Н. Современные подходы к оценке риска здоровью при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду / А.Н. Гребенюк и [др.] // Военно-медицинский журнал. 2009. - Т.330. - № 6. - С. 22-26.
12. Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду: рук. Р 2.1.10.1920-04 / Федер. служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека. - М.: Федер. центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004. - 180 с.
13. Инструкция 2.1.4.10-11-2 -2005 «Оценка риска здоровью населения от воздействия химических веществ, загрязняющих питьевую воду», утверждена постановлением Главного государственного санитарного врача Республики Беларусь от 22.02.2005 г. № 19.
14. Регионы Республики Беларусь: [1995-2010]: статистический сборник / [редколлегия: В.И. Зиновский и др.]. - Минск: Национальный статистический комитет Республики Беларусь, 2011. - 810 с.

Журнал «Вода Magazine», №9 (61), 2012 г.