Начальная оценка диоксинов, загрязняющих среду за пределами санитарной зоны полигона отходов производства и потребления «Лесная» (г. Серпухов, Московская область)

Введение. Полигоны отходов производства и потребления, эксплуатация которых сопровождается нежелательными выбросами и/или сбросами диоксинов, встречаются повсеместно.

Процессы переноса этих химических веществ током воздуха и воды за пределы санитарных зон, включения в трофические цепи, биоаккумуляции и сверкумуляции могут способствовать запуску токсического процесса при содержании в среде малых субтоксичных доз. Особенно важно это учитывать для агропромышленных и селитебных регионов.

Цель исследования — оценить диоксиновое загрязнение окружающей среды за пределами санитарной зоны полигона твёрдых отходов производства и потребления «Лесная» (полигон «Лесная») путём начальных (скринговых) исследований ожидаемого риска для здоровья населения.

Материалы и методы. Диоксиновое загрязнение характеризовали величинами концентраций токсичных для человека конгенеров в специально приготовленных пробах, а также показателями суммарной токсичности (WHO-TEQ₀₅). Пробы готовили из поверхностных слоёв почв и тушек животных, представляющих сменяющие друг друга поколения (группировки) зимнего и летнего сезонов природной популяции рыжей полёвки (Clethrionomys glareolus). Концентрации конгенеров измеряли методом хромато-масс-спектрометрии высокого разрешения.

Результаты. Все пробы содержали диоксины. Хорошая сопоставимость спектров профилей конгенеров этих веществ в пробах почв и тканях животных свидетельствует в пользу общей истории их происхождения, а также формирования в окружающей среде условий для практически непрерывного действия малых доз смесей этих веществ на обитателей. В пробах почв значения показателя WHO-TEQ₀₅ были значимо меньше гигиенического норматива. В тканях животных концентрации конгенеров, характеризуемых выраженной гормоноподобной токсичностью, тератогенными, эмбриотоксическими и канцерогенными свойствами, в первую очередь 2,3,7,8-тетрахлордибензо-п-диоксина, оказались очень высокими.

Выводы. Последствия длительного воздействия на локальную природную популяцию рыжей полёвки малых доз диоксинов в условиях загрязнения среды за пределами санитарной зоны полигона «Лесная» характеризовало накопление в их тканях токсикантов с гормоноподобными свойствами, способных запускать механизмы формирования и развития токсического процесса при любых концентрациях. Научно-практическую значимость полученного результата определяют перспективы создания на его основе методического приёма для решения задачи начальной (скрининговой) оценки риска для здоровья населения, а именно опасности малых концентраций (доз) диоксинов, загрязняющих среду.

Этика. Исследования с участием животных проходили с соблюдением следующих нормативных актов: Хельсинкской декларации 2000 г. «О гуманном отношении к животным»; Приказа Минздрава СССР № 755 от 12.08.1977 г. «Правила проведения работ с использованием экспериментальных животных»; Приказа Минздравсоцразвития России № 199н от 01.04.2016 г. «Об утверждении правил лабораторной практики». Метод эвтаназии соответствовал требованиям ст. 6 и Приложения IV Директивы Европейского парламента и Совета Европейского союза 2010/63/ EC от 22.09.2010 г. о защите животных, использующихся для научных целей.

Участие авторов:
Румак В.С. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка данных, написание текста, редактирование;
Мышлявкина Т.А. — сбор и обработка данных;
Лавренов А.Р. — пробоподготовка и обработка данных;
Шелепчиков А.А. — измерение концентраций конгенеров в пробах;
Умнова Н.В. — концепция и дизайн исследования, обработка данных, написание текста, редактирование.

Благодарности. Авторы выражают благодарность депутату Государственной думы VI созыва, учредителю Общественного регионального экологического фонда «Гражданин» Максиму Андреевичу Шингаркину, а также экоактивисту и общественному деятелю Андрею Викторовичу Елькину за активную поддержку выполненных нами исследований.

Финансирование. Работа выполнена в рамках плановой тематики ИПЭЭ РАН и биофака МГУ при финансовой поддержке от регионального экологического общественного фонда «Гражданин».

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Дата поступления: 01.08.2023 / Дата принятия к печати: 12.09.2023 / Дата публикации: 05.10.2023

1. Софронов Г.А., Рембовский В.Р., Радилов А.С., Могиленкова Л.А. Современные взгляды на механизмы токсического действия диоксинов и их санитарно-гигиеническое нормирование. Мед. академ. журнал. 2019; 19(1): 17–28. https://doi.org/10.17816/MAJ19117‑28

2. Розанов В.Н., Трегер Ю.А. Оценка выбросов диоксинов основных источников РФ. Экология и промышленность России. 2011; 2: 32–35.

3. Румак В.С., Умнова Н.В., Левенкова Е.С., Турбабина К.А., Пивоваров Е.А., Шелепчиков А.А. и др. Диоксины в среде и организме животных вблизи полигона отходов производства и потребления: к методологии оценки риска для здоровья населения. Экология человека. 2017; 10: 9–15.

4. Roumak V.S., Levenkova E.S., Umnova N.V., Popov V.S., Turbabina K.A., Shelepchikov A.A. The content of dioxins and furans in soils, bottom sediments of water bodies, and tissues of small mammals near the landfill site with municipal solid wastes (Moscow, Russia). Environ Sci and Pollut Res. 2018; 25(29): 29379–29386. https://doi.org/10.1007/s11356-018-2933-y

5. Позняков С.П., Румак В.С., Софронов Г.А., Умнова Н.В. Диоксины и здоровье населения. Научные основы выявления диоксиновой патологии. СПб.: Наука; 2006.

6. Кунцевич А.Д. Систематизация и оценка степени риска суперэкотоксикантов. Успехи химии. 1991; 60(3): 530–535.

7. Van den Berg M., De Jongh J., Poiger H., Olson J.R. The toxicokinetics and metabolism of polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDDs) and dibenzofurans (PCDFs) and their relevance for toxicity. Crit. Rev. Toxicol. 1994; 24: 1–74. https://doi.org/10.3109/10408449409017919

8. Shen H., Han J., Guan R., Cai D., Zheng Y., Meng Z. et al. Use of different endpoints to determine the bioavailability of polychlorinated dibenzo-p-dioxins/furans (PCDD/Fs) and polychlorinated biphenyls (PCBs) in Sprague-Dawley rats. Sci Rep. 2022; 12(1): 20433. https://doi.org/10.1038/s41598-022-25042-3

9. Никитин А.И. Гормоноподобные ксенобиотики и их роль в патологии репродуктивной функции человека. Экология человека. 2006; 1: 9–16.

10. Софронов Г.А., Румак В.С., Умнова Н.В., Белов Д.А., Турбабина К.А. Возможные риски хронического воздействия малых доз диоксинов для здоровья населения: к методологии выявления токсических эффектов. Мед. академ. журнал. 2016; 16(3): 7–18. https://doi.org/10.17816/MAJ1637-18

11. Eggen R.I.L., Behra R., Burkhardt-Holm B., Escher B.I., Schweigert N. Challenges in Ecotoxicology. Environ. Sci. Technol. 2004; 38(3): 58–64.

12. Pohjanvirta R., Viluksela M. Novel Aspects of Toxicity Mechanisms of Dioxins and Related Compounds. Int. J. Mol. Sci. 2020; 21(7): 2342. https://doi.org/10.3390/ijms21072342

13. Andersen M.E., Conolly R.B. Mechanistic modeling of rodent liver tumor promotion at low levels of exposure: an example related to dose-response relationships for 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin. Hum Exp Toxicol. 1998; 17(12): 683–90. https://doi.org/10.1177/096032719801701208

14. Tuomisto J., Pekkanen J., Kiviranta H., Tukiainen E., Vartiainen T., Viluksela M., Tuomisto JT. Dioxin cancer risk — example of hormesis? Dose Response. 2006; 3(3): 332–41. https://doi.org/10.2203/dose-response.003.03.004

15. Лавренов А.Р., Орджоникидзе К.Г., Румак В.С., Ким А.И., Умнова Н.В. Оценка начальных проявлений токсического процесса в условиях хронического действия малых субтоксичных доз диоксинов, загрязняющих среду. Экология человека. 2022; 29(3): 57–66. https://doi.org/10.17816/humeco77320

16. Schwarz M., Appel K.E. Carcinogenic risks of dioxin: mechanistic considerations. Regul Toxicol Pharmacol. 2005; 43(1): 19–34. https://doi.org/10.1016/j.yrtph.2005.05.008

17. Rejano-Gordillo C., Ordiales-Talavero A., Nacarino-Palma A., Merino J.M., González-Rico F.J., Fernández-Salguero P.M. Aryl Hydrocarbon Receptor: From Homeostasis to Tumor Progression. Front Cell Dev Biol. 2022; 10: 884004. https://doi.org/10.3389/fcell.2022.884004

18. Vandenberg L.N., Colborn T., Hayes T.B., Heindel J.J., Jacobs D.R. Jr, Lee D.H., et al. Hormones and endocrine-disrupting chemicals: low-dose effects and nonmonotonic dose responses. Endocr Rev. 2012; 33(3): 378–455. https://doi.org/10.1210/er.2011-1050

19. Vandenberg L.N., Rayasam S.D.G., Axelrad D.A., Bennett D.H., Brown P., Carignan C.C., et al. Addressing systemic problems with exposure assessments to protect the public’s health. Environ Health. 2023; 21(1): 121. https://doi.org/10.1186/s12940-022-00917-0

20. Scaramozzino P., Battisti S., Desiato R., Tamba M., Fedrizzi G., Ubaldi A., Neri B., Abete M.C., Ru G. Application of a risk-based standardized animal biomonitoring approach to contaminated sites. Environ Monit Assess. 2019; 191(8): 526. https://doi.org/10.1007/s10661-019-7653-3

21. Кудрявцева А.Д., Шелепчиков А.А., Мир-Кадырова Е.Я., Бродский Е.С. Изменение профиля полихлорированных дибензо-п-диоксинов и дибензофуранов в процессе биоаккумуляции в яйцах кур на свободном выгуле. Изв. РАН. Сер. биол. 2023; 1: 93–102. https://doi.org/10.31857/S1026347023010080

22. Башенина Н.В. Европейская рыжая полевка. М.: Наука; 1981.

23. Безель В.С. Основы экологической токсикологии. В кн. Курляндский Б.А., Филов В.А., ред. «Общая токсикология». М.: Медицина. 2002: 545–586.

24. Оленев Г.В., Григоркина Е.Б. Функциональные закономерности жизнедеятельности популяций грызунов в зимний период. Экология. 2014; 6: 428–438. https://doi.org/10.7868/S0367059714060109

25. Roumak V.S., Popov V.S., Shelepchikov A.A., Osipova O.V., Umnova N.V. Seasonal peculiarities of PCDD/Fs levels in bank voles inhabiting sites in the vicinity of the landfill with municipal wastes (Moscow, Russia). Environ Sci and Pollut Res. 2022; 29(35): 52796–52805. https://doi.org/10.1007/s11356-022-19602-3

26. Safe S. Polychlorinated biphenyls (PCBs), dibenzo-p-dioxins (PCDDs), dibenzofurans (PCDFs), and related compounds: environmental and mechanistic considerations which support the development of toxic equivalency factors (TEFs). Crit Rev Toxicol. 1990; 21(1): 51–88. https://doi.org/10.3109/10408449009089873

27. Малышева А.Г., Козлова Н.Ю., Растянников Е.Г., Ермаков А.А., Шохин В.А. Физико-химические исследования для оценки химической безопасности и эффективности применения новой системы очистки свалочного газа на полигоне твердых бытовых отходов. Гигиена и санитария. 2017; 96(11): 1103–8.

28. Софронов Г.А., Румак В.С., Лазаренко Д.Ю. Экотоксикокинетика и экотоксикодинамика токсичных химических веществ в условиях тропиков. Мед. академ. журнал. 2010; 10(4): 183–190. https://doi.org/10.17816/MAJ104183-190

29. Кудрявцева А.Д., Мир-Кадырова Е.Я., Калинкевич Г.А., Бродский Е.С. Характер загрязнения почвы вблизи мест захоронения твердых бытовых отходов. Почвоведение. 2021; 8: 957–968. https://doi.org/10.31857/S0032180X21080128

30. Федоров Л.А. Диоксины как экологическая опасность: ретроспектива и перспективы. М.: Наука, 1993. 266 с.

31. Клюев Н.А., Курляндский Б.А., Ревич Б.А., Филатов Б.Н. Диоксины в России. М.: ЮНЕП, 2001.

32. Revich B., Aksel E., Ushakova T., Ivanova I., Zhuchenko N., Klyuev N. Et al. Dioxin exposure and public health in Chapaevsk, Russia. Chemosphere. 2001; 43(4–7): 951–66. https://doi.org/10.1016/s0045-6535(00)00456-2

33. Rhee J., Medgyesi D.N., Fisher J.A., White A.J., Sampson J.N., Sandler D.P. et al. Residential proximity to dioxin emissions and risk of breast cancer in the sister study cohort. Environ Res. 2023; 222: 115297. https://doi.org/10.1016/j.envres.2023.115297.

34. VoPham T., Bertrand K.A., Jones R.R., Deziel N.C., DuPré N.C., James P. et al. Dioxin exposure and breast cancer risk in a prospective cohort study. Environ Res. 2020; 186: 109516. https://doi.org/10.1016/j.envres.2020.109516

35. Gileadi T.E., Swamy A.K., Hore Z., Horswell S., Ellegood J., Mohan C. et al. Effects of low-dose gestational TCDD exposure on behavior and on hippocampal neuron morphology and gene expression in mice. Environ. Health Perspect. 2021; 129: 57002. https://doi.org/10.1289/EHP7352

36. Zablon H.A., Ko C.I., Puga A. Converging Roles of the Aryl Hydrocarbon Receptor in Early Embryonic Development, Maintenance of Stemness, and Tissue Repair. Toxicol Sci. 2021; 182(1): 1–9. https://doi.org/10.1093/toxsci/kfab050

37. Grishanova A.Y., Perepechaeva M.L. Aryl Hydrocarbon Receptor in Oxidative Stress as a Double Agent and Its Biological and Therapeutic Significance. Int J Mol Sci. 2022; 23(12): 6719. https://doi.org/10.3390/ijms23126719

38. Lowery R.L., Latchney S.E., Peer R.P., Lamantia C.E., Lordy K.A., Opanashuk L.A. et al. Gestational and lactational exposure to 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin primes cortical microglia to tissue injury. Brain Behav Immun. 2022; 101: 288–303. https://doi.org/10.1016/j.bbi.2022.01.013

39. Красовский Г.Н., Рахманин Ю.А., Егорова Н.А. Экстраполяция токсикологических данных с животных на человека. М.: Медицина; 2009.