Содержание хлороформа в крови населения как биомаркер экспозиции побочными продуктами дезинфекции питьевой воды

Е.В. Дроздова, С.И. Сычик, В.Э. Сяхович, Е.Н. Походня, А.А. Агабалаев, Н.А. Долгина РУП «Научно-практический центр гигиены», УЗ «Национальная антидопинговая лаборатория

2023 №1 | Лекции

Аннотация

Список литературы

Скачать полнотекстовую статью

Одним из путей повышения надежности доказательной базы и снижения неопределенности при оценке рисков здоровью в связи с воздействием химических веществ и их гигиеническом нормировании является применение современных методических подходов, например, данных биомониторинга. Целью настоящего исследования являлось обоснование возможности применения результатов определения хлороформа в крови человека как биомаркера экспозиции побочными продуктами дезинфекции питьевой воды в условиях республики. Разработан метод газовой хроматографии-масс-спектрометрии для определения хлороформа в цельной крови на основе применения в качестве растворителя ацетонитрила и дополнительной экстракции хлороформа из ацетонитрильного супернатанта малыми количествами гексана. Содержание хлороформа в крови населения, проживающего на территориях населенного пункта, обеспечиваемых хлорированной питьевой водой, достоверно выше, чем у населения на территориях, снабжаемых водой без применения хлорирования (0,03–0,54 нг/мл, Р95 0,27 нг/м против 0,00–0,37 нг/мл, Р95 0,13 нг/мл). Предложена модель линейной зависимости, позволяющая прогнозировать уровень содержания хлороформа в крови экспонированного населения от содержания его в воде и наоборот. Установленные закономерности позволили рекомендовать определение хлороформа в цельной крови населения как информативного биомаркера кумулятивной экспозиции, учитывающего реальные сценарии воздействия за предшествующий период времени.

Ключевые слова:

питьевая вода, побочные продукты дезинфекции, хлороформ, концентрация, биомониторинг, оценка риска здоровью, биомаркеры экспозиции.

Chloroform content in the blood of the population as a biomarker of exposure to drinking water disinfection by-products

The modern methodological approaches, such as biomonitoring, could be used to improve the evidence base reliability and reduce uncertainty under chemicals health risk assessments and hygienic rationing. The aim of the study was to substantiate using the results of chloroform determination in human blood as a biomarker of exposure to drinking water disinfection byproducts under republican conditions. A gas chromatography-mass spectrometry method for determination of chloroform in whole blood based on the use of acetonitrile as solvent and additional extraction of chloroform from acetonitrile supernatant by small amounts of hexane was developed. Chloroform concentrations in the blood of population at the territories supplied with chlorinated drinking water are significantly higher than that of population at the territories supplied with water without chlorination (0.03–0.54 ng/ml, P95 0.27 ng/ml versus 0.00–0.37 ng/ml, P95 0.13 ng/ml respectively). A proposed linear dependence model enables to predict the chloroform blood level in the exposed population based on water concentrations and vice versa. We recommend the determination of chloroform in the whole blood of the population as an informative biomarker of cumulative exposure, reflecting real exposure scenarios for the preceding period of time, based on identified trends.

Keywords

drinking water, disinfection by-products, chloroform, concentration, bio-monitoring, health risk assessment, biomarker of exposure.

1. К вопросу об образовании побочных продуктов дезинфекции питьевой воды (регламентируемых и эмерджентных), их генотоксических и канцерогенных свойствах: обзор проблемы и направления дальнейших исследований / Е. В. Дроздова, В. В. Бурая, В. В. Гирина Т. З. Суровец, А. В. Фираго // Здоровье и окружающая среда: сб. науч. тр. / М-во здравоохранения Респ. Беларусь, Науч.-практ. центр гигиены; гл. ред. С. И. Сычик. – Минск: РНМБ, 2016. – Вып. 26. – С. 12–16.
2. Четверкина, К. В. К Установлению реперного уровня содержания хлороформа в крови детского населения / К. В. Четверкина // Анализ риска здоровью. – 2018. – № 3. – С. 85–93.
3. Assessment of drinking water chlorination by-products in view of multiroute exposure / А. Drazdova, V. Girina, V. Buraya, A. Firago // Toxicology Letters. – 2019. – Vol. 314, Suppl. 1: Abstracts of the 55th Congress of the European Societies of Toxicology (EUROTOX 2019) Toxicilogy – Science Providing Solutions, Helsinki, Finland, 8th–11th of September 2019. – S. 82.
4. Association of Blood Trihalomethane Concentrations with Risk of All-Cause and Cause-Specific Mortality in U. S. Adults: A Prospective Cohort Study / Y. Sun, C. Chen, V. Mustieles, L. Wang, Y. Zhang, Y. X. Wang, C. Messerlian // Environ Sci Technol. – 2021. – Vol. 55, № 13. – Р. 9043–9051.
5. Comparison of Trihalomethanes in Tap Water and Blood: A Case Study in the United States / Z. Rivera-Núñez, J. M. Wright, B. C. Blount, L. K. Silva, E. Jones, R. L. Chan, R. A. Pegram, P. C. Singer, D. A. Savitz // Environmental health perspectives. – 2012. – Vol. 120, № 5. – Р. 661–667.
6. Concept for the Evaluation of Carcinogenic Substances in Population-Based Human Biomonitoring / K.-M. Wollin, P. Apel, Y. Chovolou, U. Pabel, T. Schettgen, M. Kolossa-Gehring, C. Röhl // Int J Environ Res Public Health. – 2022. – Vol. 19, № 12. – Р. 7235.
7. Development of Policy Relevant Human Biomonitoring Indicators for Chemical Exposure in the European Population / J. Buekers, M. David, G. Koppen, J. Bessems, M. Scheringer, E. Lebret, D. Sarigiannis, M. Kolossa-Gehring, M. Berglund, G. Schoeters, X. Trier // Int J Environ Res Public Health. – 2018. – Vol. 15, № 10. – Р. 2085.
8. EPA/600/R-06/087 Exposures and internal doses of trihalomethanes in humans: multi-route contributions from drinking water. – URL: http://nepis.epa.gov/Adobe/PDF/.pdf (дата обращения: 15.01.2018).
9. Experimental models of animal chronic pathology in assessing health risks for sensitive population groups / E. V. Drozdova, S. I. Sychik, V. A. Hrynchak, S. N. Rjabceva // Health Risk Analysis. – 2022. – № 2. – Р. 185–195.
10. Guidelines for drinking-water quality / WHO. – 4th ed. – Geneva, 2011. – 564 p.
11. Guidelines for the derivation of Biomonitoring Equivalents: report from the Biomonitoring Equivalents Expert Workshop / S. M. Hays, L. L. Aylward, J. S. LaKind, M. J. Bartels, H. A. Barton, P. J. Boogaard, C. Brunk, S. Dizio, M. Dourson, D. A. Goldstein, J. Lipscomb, M. E. Kilpatrick, D. Krewski, K. Krishnan, M. Nordberg, M. Okino, Y. M. Tan, C. Viau, J. W. Yager // Regul Toxicol Pharmacol. – 2008. – Vol. 51, Suppl. 3. – Р. S4–S15.
12. Health impacts of long-term exposure to disinfection by-products in drinking water in Europe: HIWATE / M. J. Nieuwenhuijsen, R. Smith, S. Golfinopoulos, N. Best, J. Bennett, G. Aggazzotti, E. Righi, G. Fantuzzi, L. Bucchini, S. Cordier, C. M. Villanueva, V. Moreno, C. La Vecchia, C. Bosetti, T. Vartiainen, R. Rautiu, M. Toledano, N. Iszatt, R. Grazuleviciene, M. Kogevinas // J Water Health. – 2009. – Vol. 7, № 2. – P. 185–207.
13. Household exposures to drinking water disinfection by-products: whole blood trihalomethane levels / L. C. Backer, D. L. Ashley, M. A. Bonin, F. L. Cardinali, S. M. Kieszak, J. V. Wooten // Journal of Exposure Analysis and Environmental Epidemiology. – 2000. – Vol. 10. – P. 321–326.
14. Human biomonitoring in health risk assessment in Europe: Current practices and recommendations for the future / H. Louro, M. Heinälä, J. Bessems, J. Buekers, T. Vermeire, M. Woutersen, J. van Engelen, T. Borges, C. Rousselle, E. Ougier, P. Alvito, C. Martins, R. Assunção, M. J. Silva, A. Pronk, B. Schaddelee-Scholten, M. Del Carmen Gonzalez, M. de Alba, A. Castaño, S. Viegas, T. Humar-Juric, L. Kononenko, A. Lampen, A. M. Vinggaard, G. Schoeters, M. Kolossa-Gehring, T. Santonen // Int J Hyg Environ Health. – 2019. – Vol. 222, № 5. – Р. 727–737.
15. Influence of tap water quality and household water use activities on indoor air and internal dose levels of trihalomethanes / J. R. Nuckols, D. L. Ashley, C. Lyu, S. M. Gordon, A. F. Hinckley, P. Singer // Environ Health Perspect. – 2005. – Vol. 113, № 7. – Р. 863–870.
16. Insights to estimate exposure to regulated and non-regulated disinfection by-products in drinking water / P. E. Redondo-Hasselerharm, D. Cserbik, C. Flores, M. J. Farré, J. Sanchís, J. A. Alcolea, C. Planas, J. Caixach, C. M. Villanueva // J Expo Sci Environ Epidemiol. – 2022. – Vol. 29. – P. 1–11.
17. Public health interpretation of trihalomethane blood levels in the United States: NHANES 1999–2004 / J. S. LaKind, D. Q. Naiman, S. M. Hays, L. L. Aylward, В. С. Blount // J Expo Sci Environ Epidemiol. – 2010. – Vol. 20, № 3. – Р. 255–262.
18. Sharma, V. K. Formation and toxicity of brominated disinfection byproducts during chlorination and chloramination of water: a review / V. K. Sharma, R. Zboril, T. J. McDonald // J. Environ Sci Health B. – 2014. – Vol. 49, № 3. – P. 212–228.
19. Trihalomethanes in Drinking Water and Bladder Cancer Burden in the European Union / I. Evlampidou, L. Font-Ribera, D. Rojas-Rueda, E. Gracia-Lavedan, N. Costet, N. Pearce, P. Vineis, J. J. K. Jaakkola, F. Delloye, K. C. Makris, E. G. Stephanou, S. Kargaki, F. Kozisek, T. Sigsgaard, B. Hansen, J. Schullehner, R. Nahkur, C. Galey, C. Zwiener, M. Vargha, E. Righi, G. Aggazzotti, G. Kalnina, R. Grazuleviciene, K. Polanska, D. Gubkova, K. Bitenc, E. H. Goslan, M. Kogevinas, C. M. Villanueva // Environmental Health Perspectives. – 2020. – Vol. 128, № 1. – P. 1–14.