Risk Factors for Environmental Pollution with Dioxin-Containing Compounds

Introduction. It has been demonstrated that the use of 2,4-D herbicide contaminates the environment with polychlorinated compounds, including dioxins. Additional risk factors for population health and the environment include climatic conditions of Siberia, processes of translocation of compounds from soil to plants, their ability to reach the human body along trophic chains and to have a toxic effect. The objective of this study was to analyze the behavior of the 2,4-D herbicide and dioxins in the environment and to justify health risk factors. Materials and methods. We used the method of gas chromatography-mass spectrometry that combines high efficiency of separation of impurities, the possibility of determining their molecular composition, selectivity of recording, and high sensitivity. We used a chromatographic method to determine residual amounts of the 2,4-dichlorophenoxyacetic acid amine salt (2,4-D) in soil, feed, and food of plant and animal origin. The calculation of average and statistical errors of indicators was performed using t-test in MS Excel. Results. Contamination of water of open reservoirs of the Irkutsk Region with the 2,4-D herbicide amine salt was found in concentrations as high as 7.7 μg/L with a positive sample count of 49%. In spring and summer, the water of open reservoirs is also polluted. In soils, the 2,4-D amine salt is immobile, concentrated in the surface layer at the level of 0.42-0.37 mg/kg. The maximum total soil concentration of dioxins reached 1,479 ng/kg exceeding the maximum permissible soil concentration of dioxins by 306 times. The maximum concentration of dioxins in feed was found at the end of the growing season (317-322 ng/kg). Dioxins accumulate in fat-containing food; thus, measured dioxin concentrations in butter averaged 680.6 ng/kg demonstrating a 10-fold excess of the permissible level. The estimated daily intake of dioxins with food can be as high as 26.2 pg/kg, which is 2.6 times higher than the permissible daily dose. We conducted the environmental and medico-hygienic analysis of outcomes of using the effective herbicide that poses a serious danger to human health due to the possibility of dioxin formation. We identified risk factors and substantiated the daily dose of dioxins for humans as a temporary value.

гербициды, диоксины, загрязнение, объекты окружающей среды, продукты питания, факторы риска, herbicides, dioxins, pollution, environmental media, food, risk factors

1. Бродский E.C., Клюев K.A., Жильников В.Г. и др. Определение тетрахлорзамещенных дибензо-п-диоксинов, дибензофуранов и родственных соединений в промышленном гербициде 2,4-Д // Журнал аналитической химии. 1992. Т. 47.№ 8. С. 1497-1503.

2. Игнатьева Л.П., Николаева Л.А., Савченков М.Ф. Диоксины и окружающая среда: эколого-гигиенические исследования в Восточно-Сибирском регионе. Иркутск: ФГБНУ ИНЦХТ, 2015. 240 с.

3. Федоров Л.А. Диоксины как экологическая опасность: ретроспектива и перспективы. М.: Наука; 1993. 265 с.

4. Румак В.С., Чинь Куок Кхань, Кузнецов А.Н., Софронов Г.А., Павлов Д.С. Воздействие диоксинов на окружающую среду и здоровье человека // Вестник Российской академии наук. 2009. Т. 79. № 2. С. 124-130.

5. Горшков А.Г., Кустова О.В., Дзюба Е.В., Захарова Ю.Р., Шишлянников С.М., Хуторянский В.А. Полихлорированные бифенилы в водной экосистеме оз. Байкал // Химия в интересах устойчивого развития. 2017. Т. 15. № 3. С. 269-278.

6. Клюев H.A., Шелепчиков A.A. Проблема загрязнения окружающей среды полихлорированными дибензо-п-диоксинами и диоксиноподобными веществами. // Диоксины суперэкотоксиканты XXI века инф. вып. / Под ред. Ю.М. Арского. М.: ВИНИТИ, 2000. Вып. 6. С. 5-43.

7. Куликова-Хлебникова Е.Н., Робертус Ю.В., Кивацкая А.В., Любимов Р.В. Особенности загрязнения хлорорганически-ми пестицидами объектов окружающей среды Республики Алтай // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2013. № 8 (106). С. 59-63.

8. Ракитский В.Н., Илюшина Н.А. Ревазова Ю.А. Современные методические подходы в оценке мутагенности пестицидов // Гигиена и санитария. 2017. № 11 (96). С. 1017-1020.

9. Майстренко В.Н., Клюев Н.А. Эколого-аналитический мониторинг стойких органических загрязнителей. М.: БИНОМ, 2004. 323 с.

10. Ракитский В.Н., Федорова Н.Е., Баюшева В.В., Егорченкова О.Е., Бондарева Л.Г. Определение 2,4-Д отдельных пищевых продуктах (молоко, яйца, печень, почки) хроматографическими методами // Токсикологический вестник. 2018. № 1. С. 20-25.

11. Нажметдинова А.Ш., Сарманбетова Г.К. Оценка риска при воздействии стойких органических загрязнителей (СОЗ) и тяжелых металлов на население Приаралья// Современные проблемы науки и образования. 2016. № 6. С. 127.

12. Мамонтова Е.А. Гигиеническая оценка загрязнения диоксинами и родственными соединениями окружающей среды Иркутской области. Новосибирск: СО РАН, филиал «Гео», 2001. 141 с.

13. Ежегодник «Состояние загрязнения пестицидами объектов природной среды Российской Федерации в 2015 году». Обнинск: ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД», 2016. 72 с.

14. Iwata H, Tanabe S, Ueda K, et al. Persistent organochlorine residues in air, water, sediments, and soil from the Lake Baikal Region, Russia. Environ Sci Technol. 1995; 29(3):792-801.

15. Olson JR, MacCarrlgle BP, Gigliotti PS, et al. Hepatic uptake and metabolism of TCDD and TCDF. Fundam Appl Toxicol. 1994; 22:631-640.

16. AMAP, 1998. AMAp Assessment Report: Arctic Pollution Issues. Arctic Monitoring and Assessment Programme (AMAP), Oslo, Norway. 1998. 859 p

17. IARC (Intl. Agency for Research on Cancer). Polychlorinated dibenzo-p-dioxins and polychlorinated dibenzofurans. IARC monographs on the evaluation of the carcinogenic risks for humans. Vol. 69, Lyon, 1997

18. Schlatter L. Data on kinetics of PCDDs and PCDFs as prerequisite for human risk assessment. Biological Basis for risk assessment of dioxins and related compounds. Banbury Report. Cold Spring Harbor Lab. 1991. Vol. 35. P. 215-228

19. Fangstrom B, Strid A, Athanssiadis I, et al. A retrospective time trend study of PBDEs and PCBs in human milk from the Faroe Islands. Organohalogen compounds. 2004; 66:2795-9.

20. Nakata H, Tanabe S, Tatsukawa R, et al. Persistent organochlorine residues and their accumulation kinetics in Baikal seal (Phoca sibirica) from Lake Baikal, Russia. Environ Sci Technol. 1995; 29:2877-2885.