Закономерности формирования регионального уранового статуса на примере республики Башкортостан

Abstract

Актуальность. Уран является радиоактивным, канцерогенным, токсичным элементом, способным накапливаться в организме человека и вызывать различные патологии (риск нарушения функции почек, развитие рака крови, почек, кишечника и др.). Это обусловливает актуальность изучения закономерностей распределения данного химического элемента в среде проживания. Главным источником поступления урана в организм человека является питьевая вода. Данный факт можно подтвердить расчётом коэффициента накопления и корреляционным анализом, показавшим высокую зависимость концентрации урана в волосах от его содержания в накипи питьевых вод Республики Башкортостан. Метод оценки содержания урана в природных средах, включающий геохимический, литологический, гидрогеологический, тектонический анализы и изучение техногенных факторов, позволяет достаточно точно определить главные ресурсы питания ураном питьевой воды на изучаемой территории. Цель: оценить значимость геоэкологических факторов на территории Республики Башкортостан в формировании регионального уранового статуса на основе изучения содержания урана в накипи питьевых вод и в волосах жителей. Методы. Концентрация урана в накипи питьевых вод и волосах детей изучалась с помощью инструментального нейтронно-активационного анализа с использованием исследовательского ядерного реактора ИРТ-Т ТПУ. Для обработки данных использовались программные пакеты Statistica 10 и Microsoft Excel 2013. Карта пространственного распределения урана была построена с помощью программного обеспечения ArcGIS 10.2 в модуле Geostatistical Analyst с использованием метода обратных взвешенных расстояний. Результаты. На территории Республики Башкортостан наблюдается широкий разброс значений содержания урана как в накипи питьевых вод (диапазон от 0,01 до 61,0 мг/кг), так и в волосах жителей (от 0,001 до 0,411 мг/кг). Среднее содержание урана в накипи питьевых вод (515 проб) составило 5,4 мг/кг, в волосах (182 пробы) - 0,04 мг/кг. Пространственное распределение урана имеет четкую согласованность с геоэкологическими условиями местности. Выделяются зоны повышенной концентрации урана в накипи и волосах, где содержание урана выше фонового значения по республике: западная платформенная и южная горная зоны. Наряду с положительными аномалиями существуют отрицательные, где уровень элемента ниже среднего показателя: северная платформенная и северная горная зоны. Неравномерное распределение урана объясняется как природными (широкое разнообразие горных пород, гидрогеологический и тектонический факторы), так и техногенными факторами (разработка нефтяных и рудных месторождении). Проведенный корреляционный анализ показал прямую зависимость содержания U в волосах детей от его концентрации в накипи питьевых вод (R2=0,8), что свидетельствует о ведущей роли питьевой воды в поступлении урана в организм человека. Учитывая выявленный более высокий уровень урана в волосах жителей Башкортостана по сравнению с рядом других регионов РФ и мира, а также способность данного химического элемента к кумуляции в организме, особую актуальность приобретает изучение влияния уранового статуса на состояние здоровья населения. Полученные результаты могут служить теоретической базой для выяснения биологической роли урана и решения фундаментальной проблемы связи геоэкологии и здоровья человека

The relevance of the research. Uranium is a radioactive, carcinogenic, toxic element that can be accumulated in human body and cause various pathologies (risk of kidney dysfunction, development of leukemia, colorectal cancer etc.). This determines the relevance of studying the patterns of this chemical element distribution in the living environment. Drinking water is the main source of uranium for the human body. This fact can be confirmed by calculating the accumulation coefficient and correlation analysis, which showed a high dependence of uranium concentration in hair on its content in drinking water scale. The method for assessing the uranium status of a territory, including geochemical, lithological, hydrogeological, tectonic analyses, and the study of technogenic factors, makes it possible to fairly accurately determine the main sources of uranium feeding of drinking water. The main aim: to assess the significance of geoecological factors on the territory of the Republic of Bashkortostan in the formation of the regional uranium status based on the study of uranium content in drinking water and hair of residents. Methods. Uranium concentration in drinking water scale and the hair of children was studied using instrumental neutron activation analysis applying the research nuclear reactor IRT-T TPU. For data processing, the Statistica 10 and Microsoft Excel 2013 software packages were used. A map of uranium spatial distribution was built using the ArcGIS 10.2 software in the Geostatistical Analyst module applying the inverse distance weighting method. Results. On the territory of the Republic of Bashkortostan, there is a wide range of uranium values both in drinking water scale (range from 0,01 to 61,0 mg/kg) and in hair of residents (range from 0,001 to 0,411 mg/kg). The average content of uranium in drinking water scale (515 samples) was 5,4 mg/kg and in hair (182 samples) was 0,04 mg/kg. Uranium spatial distribution is in clear agreement with the geoecological conditions of the area. Zones of increased uranium concentration in scale and hair are distinguished, where uranium content is higher than the background value in the republic: western platform and southern mountain zones. Along with positive anomalies, there are negative ones, where the level of the element is below the average: the northern platform and northern mountain zones. Uneven uranium distribution is explained by both natural (a wide variety of rocks, hydrogeological and tectonic factors) and technogenic factors (development of oil and ore deposits). The conducted correlation analysis showed a direct dependence of U content in children's hair on its concentration in drinking water scale (R2=0,8), which indicates the leading role of drinking water in uranium intake into human body. Considering the revealed higher level of uranium in hair of the inhabitants of Bashkortostan compared to a number of other regions of the Russian Federation and the world, as well as the ability of this chemical element to be accumulated in the body, the study of the uranium status influence on health of the population is of particular relevance. The results obtained can serve as a theoretical basis for elucidating uranium biological role and solving the fundamental problem of the relationship between geoecology and human health