Содержание токсичных элементов в уличной пыли и оценка риска для здоровья человека (Междуреченск, Южный Кузбасс)

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью прогнозных оценок влияния тяжелых металлов и некоторых других элементов, накапливающихся в уличной пыли городов, на здоровье населения. Цель: установление элементного состава уличной пыли и оценка риска здоровью от воздействия токсичных элементов, накапливающихся в уличной пыли регионов многопрофильной промышленности, в том числе активной угледобычи и углепереработки (г. Междуреченск, Южный Кузбасс); определение величины канцерогенного и неканцерогенного риска здоровью населения. Объекты: материал уличной пыли, полученный путем отбора проб (29) по равномерной сети. Методы: метод отбора проб уличной пыли посредством смета; выделение гранулометрической фракции менее 1 мм методом просеивания; определение гранулометрического состава и размера пылевых частиц (SALD-7101 SHIMADZU с полупроводниковым лазером); метод масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой, NexION 300D для определения содержания 57 элементов в пробах; методы оценки риска воздействия химических веществ на здоровье человека. Результаты. Уличная пыль изученной территории обогащена Fe (7,5), As (4,8), Sb (4,0), Ag (2,7), Pb (2,1), Cu (1,3), Ti (1,29) относительно кларка верхней части континентальной земной коры. В скобках приведены факторы обогащения, рассматриваются только те элементы, которые вошли в перечень для оценки риска. Превышение средних содержаний ряда элементов в уличной пыли над кларковыми значениями, в отдельных точках очень существенное, может быть связано с воздействием автотранспорта (Pb), металлообрабатывающих предприятий (Fe, Ti, Cr), продуктов сгорания угля (As, Hg), дальним переносом от угледобывающих предприятий, переносом воздушных потоков через массы вскрышных и вмещающих пород (Сr, Сu, Sb). Экологические риски здоровью населения от воздействия компонентов уличной пыли (учтены 26 элементов по данным массспектрометрии с индуктивно-связанной плазмой) оценены с учетом перорального, ингаляционного и кожного путей поступления и использованием стандартных факторов экспозиции. В порядке уменьшения значений суммарных коэффициентов опасности (неканцерогенный риск), учитывающих все три пути поступления загрязнителей, элементы образуют следующий ряд: As (1,6×10-1)>Cr (4,1×10-2)>Pb (2,4×10-2)>Mn (2,2×10-2)>Sb (1,5×10-2)>Ba (1,4×10-2)>Al (8,6×10-3)>Cu (4,4×10-3)>Co (1,7×10-3) > Cd (1,7×10-3)>Zn (1,0×10-3)>Hg (2,2×10-4); ∑ КО (неканц)=29,4×10-2. Данный уровень риска характеризуется как приемлемый (допустимый риск); именно на этом уровне установлено большинство зарубежных и рекомендуемых международными организациями гигиенических нормативов для населения в целом. Однако проблема длительного воздействия малых доз токсичных элементов на здоровье населения также требует своего изучения. По уменьшению уровня канцерогенного риска элементы образуют следующий ряд: As (3,0×10-5)>Сr (VI) (2,7×10-5)>Ве (4,3×10-6)>Pb (1,6×10-6)>Cd (1,2×10-7). Значения, лежащие в интервале более 1×10-6, но менее 1×10-4, расцениваются как предельно допустимый риск. Данные уровни подлежат постоянному контролю. В некоторых случаях при таких уровнях риска могут проводиться дополнительные мероприятия по их снижению. Сопоставление показателей риска и геохимических характеристик уличной пыли указывает на необходимость учета эколого-геохимических особенностей депонирующих сред при интерпретации результатов оценки рисков.

The relevance of the research is caused by the need for assessments of the impact of heavy metals and some other elements accumulating in urban street dust on public health. The purpose of the research is to establish the elemental composition of street dust and to assess the health risk of exposure to toxic elements accumulating in the street dust of multi-industry regions, including active coal mining and coal refining (Mezhdurechensk, Southern Kuzbass); to determine the magnitude of carcinogenic and non-carcinogenic risk to public health. Objects: street dust material obtained by sampling (29) according to the uniform network. Research methods: method of sampling street dust by means of sweepings; separat of granulometric fractions of 1000-100, 100-50, 50-20 20-4,5 micron diameters by sieving; determination of granulometric composition and size of dust particles (SALD-7101 SHIMADZU with semiconductor laser); method of inductively coupled plasma mass spectrometry, NexION 300D to determine the content of 57 elements in samples; methods for assessing the risk of exposure to chemicals on human health. Research results. Street dust is enriched with Fe (7,5), As (4,8), Sb (4,0), Ag (2,7), Pb (2,1), Cu (1,3), Ti (1,29), with respect to the clark of the upper part of the continental crust. Enrichment factors are given in parentheses, only those elements that are included in the risk assessment list are considered. The excess of the average contents of a number of elements in street dust over clark values, and at some points very significantly, may be due to the impact of motor transport (Pb), metalworking enterprises (Fe, Ti, Cr), coal combustion products (As, Hg), long-distance transfer from coal mining enterprises, transfer of air flows through the masses of overburden and host rocks (Cr, Cu, Sb). Ecological risks to public health from exposure to street dust components (26 elements were taken into account according to the ICI data) were assessed taking into account oral, inhalation and cutaneous routes of entry and using standard exposure factors. In order of decreasing values of the total hazard coefficients, taking into account all three routes of entry of pollutants, the elements form the following series: As (1,6×10-1)>Cr (4,1×10-2)>Pb (2,4×10-2)>Mn (2,2×10-2)>Sb (1,5×10-2)>Ba (1,4×10-2)>Al (8,6×10-3)>Cu (4,4×10-3)> Co (1,7×10-3)>Cd (1,7×10-3)>Zn (1,0×10-3)>Hg (2,2×10-4); ∑ КО=29,4 ×10-2. The total hazard coefficient had a value of 0,29. This level of risk is characterized as acceptable (acceptable risk); it is at this level that the majority of foreign and recommended by international organizations hygiene standards for the population as a whole are established. However, the problem of long-term exposure to low doses of toxic elements on public health also needs to be studied. To reduce the level of carcinogenic risk, the elements form the following series: As (3,0×10-5)>Сr (VI) (2,7×10-5)>Ве (4,3×10-6)>Pb (1,6×10-6)>Cd (1,2×10-7). Values lying in the range of more than 1×10-6, but less than 1×10-4, are regarded as the maximum permissible risk. These levels are subject to constant monitoring. In some cases, at such risk levels, additional measures may be taken to reduce them. Comparison of risk indicators and geochemical characteristics of street dust indicates the need to take into account the ecological and geochemical features of depositing media when interpreting the results of risk assessment.