Состав живых организмов, в том числе человека, зависит от содержания химических элементов в среде обитания. Для массовых исследований населения с целью оценки уровня накопления элементов в организме, поступающих из окружающей среды, самым доступным и удобным материалом являются волосы: они имеют нетравматичный характер отбора, долго хранятся и являются депонирующей средой для большинства химических элементов [1].
Томская область состоит из 16-ти административных районов, различающихся как по степени техногенного прессинга, так и по наличию месторождений полезных ископаемых. Основная доля крупных промышленных предприятий сосредоточена на юге области — в Томском районе, ввиду чего он характеризуется как наиболее техногенно-напряженный [2, 3]. В северных районах (Александровский, Каргасокский, Парабельский) ведется интенсивная нефтегазодобыча. В недрах Бакчарского и Колпашевского районов расположено железорудное месторождение, являющееся составной частью огромного по площади Западно-Сибирского железорудного бассейна [4]. На территории Томской области разведаны месторождения циркон-ильменитовых песков [5], месторождения углей и торфов [6]. Большую часть районов можно отнести к сельскохозяйственным и районам с развитой лесной и деревоперерабатывающей промышленностью [7].
Общая совокупность проб волос детского населения составила 534 пробы. Отбор и подготовка образцов волос для анализа производились по стандартной методике, рекомендованной МАГАТЭ (1989) [8].
Количественное определение химических элементов осуществлялось методом инструментального нейтронно-активационного анализа на Томском исследовательском ядерном реакторе ИРТ-Т в лаборатории ядерно-геохимических методов исследования кафедры геоэкологии и геохимии Томского политехнического университета. Измерения производились на гамма-спектрометре с германий-литиевым детектором.
Геохимические и металлогенические особенности территории проживания влияют на формирование элементного состава волос детского населения административных районов Томской области и проявляются в достаточно четких различиях в уровнях накопления элементов. Относительно среднеобластного уровня (среднее содержание по всей выборке для Томской области) содержания элементов в волосах были рассчитаны коэффициенты концентрации (Кк) и построены геохимические ряды накопления элементов в изученной среде в 16-ти административных районах области, отражающие специфичные элементы (таблица 1).
Таблица 1
Геохимические ряды* накопления элементов относительно среднеобластного уровня в волосах детей, проживающих в административных районах Томской области
|
Район |
Геохимические ряды |
|
Томский |
Th 2,7 — Yb 2,2 — Fe 2,1 — Br 2 — Sc 1,9 — Sb 1,8 — Au 1,7 — Lu 1,7 – Hf 1,6 — La 1,5 — Cr 1,5 — Eu 1,5 — Ce 1,4 — Sr 1,3 — Ca 1,3 — Na 1,3 – U 1,2 — Co 1,2 — Sm 1,2 |
|
Асиновский |
Ba 1,3 |
|
Зырянский |
U 1,18 — Sr 1,1 |
|
Тегульдетский |
Sm 2,1 — Ag 1,4 — Cr 1,28 — Zn 1,2 –Se 1,1 |
|
Верхнекетский |
Ag 2,6 — Se 1,34 — Ce 1,16 — Br 1,12 |
|
Первомайский |
Ag 1,9 — Se 1,7 — Zn 1,15 |
|
Кожевниковский |
Hg 4,1 — Se 2,5 — Cr 1,7 |
|
Шегарский |
Hg 5,5 — Fe 4 — Sc 3,7 — Cr 3,5 — Hf 3,4 — Co 2,17 — Se 1,9 — Ca 1,7 – Cs 1,7 — Sm 1,4 — Zn 1,3 — Ce 1,25 — Br 1,22 |
|
Кривошеинский |
Hg 8 — Ce 3,6 — Cr 3,14 — Fe 2,3 — Hf 2,15 — Sc 2,1 — Ag 1,7 — Br 1,6 — Sb 1,5 — Ca 1,28 — Co 1,25 — Na 1,24 — Se 1,23 — Sm 1,22 — Zn 1,2 |
|
Молчановский |
Hg 5,3 — Se 2,16 — Cr 2 — Sb 1,5 — Br 1,3 — Ag 1,3 –Ce 1,3 |
|
Чаинский |
Hg 6 — Se 2 — Cr 2 — U 1,38 — Ce 1,3 — Zn 1,13 |
|
Парабельский |
Ce 1,8 — La 1,15 |
|
Каргасокский |
U 4,3 — Au 3,9 — Hf 3,8 — Ce 3,2 — Ca 2 — Zn 1,9 — Th 1,5 — Br 1,18 – Na 1,17 |
|
Александровский |
Au 7,8 — Hf 3,4 — Ag 2,5 — Ca 2,4 — Co 1,7 — Zn 1,5 — Ba 1,4 — Sm 1,3 — Lu 1,1 |
|
Колпашевский |
Ce 2,45 — La 1,2 |
|
Бакчарский |
Sm 3 — Co 2,3 — Rb 2 — Cs 1,7 — Na 1,3 — Ba 1,2 — Zn 1,15 |
* Геохимические ряды установлены по Кк.
На основе данных таблицы 1 по количеству элементов, накапливающихся выше среднеобластного уровня, может быть выстроен следующий ряд районов: Томский (19) > Кривошеинский (15) > Шегарский (13) > Каргасокский (9) > Александровский (9) > Молчановский (7) > Бакчарский (7) > Чаинский (6) > Тегульдетский (5) > Верхнекетский (4) > Кожевниковский (3) > Первомайский (3) > Колпашевский (2) > Парабельский (2) > Зырянский (2) > Асиновский (1).
Наиболее широким спектром элементов характеризуется Томский район (таблица 1). Экологические проблемы на территории района обусловлены воздействием Северного промышленного узла (СПУ), насчитывающего порядка 30 предприятий различного профиля, в том числе предприятия ядерно-топливного цикла Сибирского химического комбината. Волосы проживающих здесь детей ярко отражают в своем составе техногенную составляющую и характеризуются максимальными концентрациями Th, Br, Sb, Lu, La, Yb. Накопление Yb происходит только в Томском районе. Для интенсивно накапливающихся в составе волос Cr, Sr, Hf характерно крайне неравномерное пространственное распределение, связанное с расположением источников природно-техногенного воздействия на территории СПУ [9–11].
В пяти районах области отмечается накопление ртути с превышениями над региональным уровнем 4–8 раз (таблица 1). Данный факт еще предстоит детально изучить, возможным источником поступления ртути в организм человека в этих районах могут выступать загрязненные при применении фунгицидов почвы, что в сельскохозяйственных регионах является весьма распространенным процессом [12].
Северные районы области отличаются высоким уровнем содержания в волосах детей Au, U, Hf, Ca, Ce (таблица 1). Вопрос поступления золота требует дополнительных исследований.
Отличительной особенностью Бакчарского района является присутствие в биогеохимическом ряду Rb. В Зырянском районе происходит накопление U и Sr, что может быть обусловлено как влиянием деятельности Сибирского химического комбината, так и наличием Яйского месторождения бурых углей, обогащенных ураном, редкими и редкоземельными элементами, которые поступают в питьевые воды Зырянского района [13]. Парабельский и Колпашевский районы являются смежными, на что указывает идентичность геохимических рядов накопления элементов в волосах детей. В Асиновском районе в волосах выявлен невысокий уровень накопления Ba, источником которого возможно предполагать предприятия деревообработки.
Для оценки валового накопления элементов в составе волос был использован суммарный показатель накопления (в оригинале: загрязнения) рассчитанный как сумма коэффициентов концентрации химических элементов Zc = ∑ Кк [14]. На основе значений показателя Zc районы области можно разделить на 3 группы: Zc <10, 10< Zc<25, Zc >25 (рисунок 1). В первую группу входят районы, имеющие невысокие коэффициенты концентрации относительно среднеобластного уровня и немногочисленный спектр накопления элементов. Это восточные районы (Зырянский, Асиновский, Первомайский, Тегульдетский, Верхнекетский), центральный Колпашевский, а также Парабельский район и южный Кожевниковский район. Во вторую группу входят Чаинский и Молчановский районы, район расположения железорудного узла — Бакчарский, северные нефтегазодобывающие районы — Каргасокский и Александровский. Третью группу составляют Томский район и граничащие с ним с запада Кривошеинский и Шегарский.
Рис. 1. Суммарный показатель накопления элементов в составе волос детского населения в районах Томской области
Анализ биогеохимических показателей для территории административных единиц позволяет говорить, что каждый район области имеет свою специфику, обусловленную воздействием природно-техногенных факторов, а элементный состав волос детей может с успехом использоваться в качестве индикатора изменения природной среды. Важность оценки факторов влияния окружающей среды на человека не вызывает сомнений, поскольку она напрямую связана с состоянием его здоровья. Как правило, исследования, касающиеся медико-демографических показателей, проводят на уровне административных единиц. Установленную специфику районов Томской области следует учитывать при медикаментозной профилактике дефицита макро-, микроэлементов.
Литература:
1. Бабикова Ю. Ф., Колесник В. В., Росляков Н. П., Горбунов А. В., Ревич Б. А., Сотсков Ю. П. Микроэлементный состав волос населения как индикатор загрязнения природой и производственной сред // В кн.: Активационный анализ. Методология и применение. — Ташкент: ФАН, 1990. — С. 209–214.
2. Экология Северного промышленного узла г. Томска. Проблемы и решения / под ред. А. М. Адама. — Томск: Изд-во ТГУ, 1994. — 260 с.
3. Эколого-геохимические особенности природных сред Томского района и заболеваемость населения / Л. П. Рихванов, Е. Г. Язиков, Ю. И. Сухих, Н. В. Барановская, В. Т. Волков, Н. Н. Волкова [и др.]. — Томск, 2006. — 216 с.
4. Николаева И. В. Бакчарское месторождение оолитовых железных руд АН СССР. — Новосибирск,1967. — 129 с.
5. Циркон-ильменитовые россыпные месторождения — как потенциальный источник развития Западно-Сибирского региона / под ред. Е. Н. Трибунского. — Кемерово: Сарс, 2001. — 217 с.
6. Арбузов С. И., Геохимия радиоактивных элементов: Учебное пособие / С. И. Арбузов, Л. П. Рихванов. — Томск: Изд-во ТПУ, 2009. — 320 с.
7. Администрация Томской области: официальный интернет-портал [Электронный ресурс] [URL: http://tomsk.gov.ru/ru/spravka-o-regione/goroda-i-rayony] (дата обращения 10.04.2015)
8. Element analysis of biological materials. Current problems and techniques with special reference to trace elements. Appendix II. Technical reports series. — № 197. — Vienna: IAEA, 1980. — P.351–367.
9. Барановская Н. В. Содержание Fe, Cr, Co, Sc, Hf в волосах населения Томской области / Н. В. Барановская // Проблемы геологии и географии Сибири: Вестник ТГУ. — Серия «Науки о Земле» (геология, география, метеорология, геодезия). — 2003. — Приложение № 3 (V). — С. 126–128.
10. Барановская Н. В. Оценка экологического состояния юга Томской области по комплексу природных сред / Н. В. Барановская, Л. П. Рихванов, Е. Г. Язиков // Актуальные проблемы геохимической экологии: Труды V Междунар. биогеохимической школы. — Семипалатинск, Казахстан, 2005. — С. 412–415.
11. Baranovskaya N. V. Element content in children hair samples (Tomsk Region, Russia) / N. V. Baranovskaya, D. V. Shvetsova, L. P. Rikhvanov // Trace Elements in Human: New Perspectives: Proc. of the 7th Intern. Symp. — Athens, Greece, 2009. — P. 290–303.
12. Кабата-Пендиас А. Микроэлементы в почвах и растениях / А. Кабата — Пендиас, Х. Пендиас.. — М.: Мир, 1989. — 439 c.
13. Рихванов Л. П. Общие и региональные проблемы радиоэкологии. — Томск: Изд-во Томского политехн. Ин — та, 1997. — 384 с.
14. Методические рекомендации по геохимической оценке загрязнения территории городов химическими элементами. — М.: ИМГРЭ, 1982. — 112 с.
