Диссертация (Эколого-геохимический мониторинг влияния меди, кадмия и свинца на цинковый статус населения Оренбургской области)

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего образования«Оренбургский государственный университет»Министерство науки и высшего образования Российской ФедерацииНа правах рукописиСАЛЬНИКОВА ЕЛЕНА ВЛАДИМИРОВНАЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ВЛИЯНИЯМЕДИ, КАДМИЯ И СВИНЦА НА ЦИНКОВЫЙ СТАТУСНАСЕЛЕНИЯ ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ03.02.08 – экология (биологические науки)Диссертацияна соискание ученой степенидоктора биологических наукНаучный консультант:доктор медицинских наук, профессорСкальный Анатолий ВикторовичОренбург – 20182СодержаниеВведение .....................................................................................................................

4Глава 1 Современные представления о взаимосвязи микроэлементов вокружающей среде и биологической сфере человека ................................. 181.1 Взаимодействие микроэлементов в окружающей среде ............................... 181.2 Влияние экологических факторов на элементный статус и здоровьенаселения.......................................................................................................... 471.3 Пути поступления цинка, меди, кадмия и свинца в организм человека ..... 501.4 Биогеохимическая провинция Южного Урала .............................................. 531.5 Экологическая характеристика Оренбургской области ............................... 56Глава 2 Объекты и методы исследований ............................................................ 682.1Методологические принципы отбора пробипроведениямониторинга биологической среды населенияОренбургскойобласти .............................................................................................................

682.2 Методы оценки содержания цинка, меди, кадмия и свинца вбиологической среде Оренбургской области ............................................... 782.3 Принципы формирования групп риска населения по содержаниюмикроэлементов ............................................................................................... 84Глава 3 Экологическая оценка содержания цинка и его антагонистов вбиосфере Оренбургской области ...................................................................

863.1 Экологическое состояние питьевых вод Оренбургской области ................ 863.2 Содержание цинка, меди, кадмия и свинца в почвах Оренбургскойобласти ........................................................................................................... 1033.3 Выводы по третьей главе ................................................................................ 114Глава 4 Оценка экологического статуса растительных и животныхпродуктов питания населения Оренбургской области .............................. 1164.1 Содержание цинка, меди, свинца и кадмия в яровой пшенице ..................

1164.2 Содержание микроэлементов в продуктах животного происхождения.... 1244.3 Выводы по четвертой главе............................................................................ 1333Глава 5 Экологический статус Оренбургской области по результатамисследования содержания микроэлементов в пищевых продуктах иволосах населения ......................................................................................... 1355.1 Содержание цинка в пищевых продуктах ..................................................

1355.2 Установление референтных интервалов содержания микроэлементов вволосах жителей Оренбургской области .................................................... 1435.3 Содержание цинка, меди, свинца и кадмия в волосах жителейОренбургской области по сравнению с ПФО и УФО ............................... 1525.5 Выводы по пятой главе ................................................................................... 157Глава 6 Экологозависимый дефицит цинка и его влияние на качествожизниимедико-демографическиепоказателинаселенияОренбургской области ..................................................................................

1596.1 Взаимодействия эссенциальных (цинк, медь) и токсичных элементов(кадмий, свинец) в исследованной биохимической провинции .............. 1596.2 Содержание цинка, меди, свинца и кадмия в биосфере и волосахжителей Оренбургской области.................................................................. 1656.3 Корреляционный и регрессионный анализ содержания металлов вволосах, объектах окружающей среды и продуктах растительногопроисхождения Оренбургской области ...................................................... 1706.4 Взаимосвязь между уровнем содержания металлов в окружающейсреде и здоровьем населения .......................................................................

173Заключение ............................................................................................................ 182Выводы ................................................................................................................... 186Список сокращений .............................................................................................. 189Основные понятия и термины..............................................................................

191Список литературы ............................................................................................... 193Приложение А ....................................................................................................... 2424ВведениеАктуальность проблемы.

На протяжении пятидесяти лет одним изважнейших направлений наук о жизни считается изучение биологической ролимакро- и микроэлементов в окружающей среде и в биологической среде человека.Объемисследованийпоэтойактуальнойтематикескаждымгодомувеличивается. Новые знания о роли химических элементов в окружающей средеи обменных процессах в живых организмах, в том числе и в формированииздоровья или заболевания человека, получают широкое применение в сельскомхозяйстве,пищевойпромышленностии,конечно,впрактическомздравоохранении (Агаджанян Н.

А. с соавт., 2013; Алексеенко В.А. с соавт., 2014;Мирошников С.В., 2014; Оберлис Д. с соавт., 2015; Скальная М.Г. с соавт., 2015;Ashford N. A. et al., 2015; Cosselman K. E. et al., 2015).Сразвитиемхимическихтехнологийнанаселениенеизбежноувеличивается два типа воздействия: техногенная нагрузка, источниками которойявляютсяпромышленныепредприятия,идополнительноегеохимическоевоздействие, осложненное зачастую ухудшением биологической среды.Этоприводит в общем случае к канцерогенным или некомпенсированным рискамнарушения здоровья, развитию хронических заболеваний (Афтанас Л. И.

и др.,2014).Нарастают проблемы загрязнения биосферы токсикантами, главнымобразом,химическимиэлементами(СусликовВ.Л.,2001,2011;Барановская Н.В, 2011; Русанов А.М. и др., 2012; Климентьев А.И. и др., 2013;Бурцева Т.И., 2016; Schoeters G. et al., 2006; Zechmeister H.G. et al., 2006;Martín J. R. et al., 2015). В частности, были продемонстрированы значительныетоксические эффекты для кадмия (Thévenod F. et al., 2013; Hayashi C. еt al., 2011),ртути (Bjørklund G. et al., 2017), свинца (Flora G. et al., 2012) и других токсичныхэлементов.

В то же время в соответствии с кадмием и ртутью наиболеераспространенными загрязнителями окружающей среды также являются цинк и5медь (Alloway B. J., 2013). Антропогенное воздействие на здоровье человека поданным разных авторов находится в интервале от 10,0 до 56,9 % (Сидоренко Г.И.с соавт., 1998; Нотова С.В., 2005).Сложившаяся ситуацияпобуждает исследователей всего мира изучатьфундаментальные и прикладные аспектывзаимосвязи между распределениемхимических элементов в биосфере и состоянием биологической среды человека,разрабатывать модели прогнозирования воздействия химических элементов наздоровьенаселения,проживающеговопределенныхбиогеохимическихпровинциях (Авцын А.П.

и др., 1991; Кошкина В.С. и др., 2006; Кирилюк Л. И.,2006; Ревич Б.А. и др., 2007, 2009; Скальный А.В. и др., 2014; Рафикова Ю. С. идр., 2014; Лебеденко С. А., 2015; Бурцева Т.И., 2016; Бакаева Е.А., 2017;Nifontova O. L., 2012; Skalny A.V. et al., 2014). Правительствами многих стран, втом числе и Российской Федерации, разрабатываются программы, позволяющиепредупредить риск развития дефицита или избытка тех или иных химическихэлементов, а также снижать уровень техногенного загрязнения среды обитаниятяжелыми металлами (Прусаков В.М. с соавт., 2003; Ревич Б.А.

и др., 2004;Рахманин Ю.А., 2012; Wittung – Stafshede P., 2016).Наиболее эффективнымстратегическим средством защиты биологической среды человека правомерносчитается проведение социально – гигиенического мониторинга (Рахманин Ю.А.и др., 2012).Отечественная наука накопила много знаний о значении химическихэлементов для жизнедеятельности живых организмов, которые необходимоосмыслить, обобщить и на их основе выстроить стратегию научного поискаметодов и/или программ, способных прогнозировать риск развития экологическихкризисоввследствиеэмиссиихимическихэлементовпромышленнымипредприятиями и, как следствие, снижения адаптации населения целых регионов(Агаджанян Н.А.

и др., 2008, 2013; Нотова С.В. и др., 2012; Алексеенко В.А.,2000; Алексеенко В.А. с соавт., 2014, 2016). В последние годы развивается новоенаучное направление – биоэлементология и ее ответвление – медицинскаяэлементология (Радыш И. В. и др., 2015; Skalny A.V., 2011).6Пищаявляетсяпервичнымзвеномсвязиживыхорганизмовсгеохимическими особенностями среды (Сусликов В.Л., 2000; Дубовой Р.М., 2009)и очевидно, что на различных территориях пищевая цепь биоэлементовнеодинакова.

Это объясняется особенностями содержания химических элементовв воздухе, воде, почве и, следовательно, в пищевых продуктах (Ковальский В.В.,1987; Kabata – Рendias A., 1999; Скальная М.Г. и др., 2004; Родионова Г.Б. ссоавт., 2004; Ермаков В.В. и др., 2008; Барашков Г.К., 2011; Wessells K.R. et al.,2012).В зависимости от характера загрязнения среды происходитпоражениеразличных систем организма (Нотова С.В., 2005; Оберлис Д. с соавт., 2008, 2015;Yamaguchi S. et al., 2009; Grandjean P. et al., 2010; Medical geology, 2012;Sheehan W.