Моделирование агрегированной экспозиции химических веществ биологического происхождения при различных видах водопользования на примере приоритетных цианотоксинов

Цель исследования. Оценить дозовую нагрузку на население, обусловленную содержанием приоритетных цианотоксинов в питьевой и рекреационных водах, риски здоровью, ассоциированные с их комплексным хроническим поступлением, и научно обосновать методические подходы к моделированию условий агрегированной экспозиции химических веществ биологического происхождения при различных видах водопользования.

Материалы и методы. Исследованы 313 проб питьевой и рекреационных вод на содержание приоритетных для Республики Беларусь цианотоксинов (цилиндроспермопсина и микроцистина-LR). Рассчитаны агрегированные дозы их поступления в организм для различных групп населения при хозяйственно-питьевом и рекреационном водопользовании с учетом множественных путей поступления.

Результаты. Агрегированные среднесуточные дозы в условиях хронического воздействия при хозяйственно-питьевом и рекреационном водопользовании с учетом перорального и накожного путей поступления по наихудшему сценарию составили для цилиндроспермопсина от 1,58×10^–6 мг/(кг × сут) (взрослые) до 3,62×10^–6 мг/(кг × сут) (дети до 6 лет) и от 4,24×10^–6 мг/(кг × сут) (взрослые) до 9,00×10^–6 мг/(кг × сут) (дети 6–18 лет) для микроцистина-LR.

Заключение. Агрегированные среднесуточные дозы при хроническом воздействии микроцистина-LR и цилиндроспермопсина по наихудшему сценарию хозяйственно-питьевого и рекреационного водопользования не превышают референтные дозы для всех групп населения, в том числе уязвимых (дети). Основной вклад в формирование дозы при реалистичных сценариях вносит хозяйственно-питьевое водопользование, пероральный путь поступления.

Предложенные методические подходы моделирования агрегированной экспозиции при множественных путях поступления химических веществ биологического происхождения с учетом различных видов водопользования и сезонности воздействия могут быть использованы при формировании доказательной базы для обоснования гигиенических нормативов и критериев оценки рисков здоровью населения, ассоциированных с химическим фактором биологического происхождения.

1. Guidelines for drinking-water quality, fourth edition, incorporating the 1st addendum. [Electronic resource]. [date of access 2024 March 02]. Available from: https://www.who.int/publications/i/item/9789241549950

2. Дроздова Е.В. Медико-экологические риски в контексте устойчивого развития. В: Здоровье и окружающая среда: рецензир. ежегод. сб. науч. тр. Редкол.: С. И. Сычик [и др.]. Минск; 2019; 29:168-177. [дата обращения 2024 март 20]. Режим доступа: https://rspch.by/Docs/v29_sbornik.pdf

3. Дроздова Е.В. Риск здоровью населения, ассоциированный с воздействием побочных продуктов дезинфекции в питьевой воде с учетом множественности путей их поступления. В: БГМУ в авангарде медицинской науки и практики: рецензир. ежегод. сб. науч. тр. В 2 т. Минск: БГМУ; 2023;13(Т. 2):159-168. [дата обращения ٢٠٢٤ март ٢٠]. Режим доступа: https://rep.bsmu.by/bitstream/handle/BSMU/39337/23.pdf.

4. Дроздова Е.В., Сычик С.И., Сяхович В.Э., Походня Е.Н., Агабалаев А.А., Долгина Н.А. Содержание хлороформа в крови населения как биомаркер экспозиции побочными продуктами дезинфекции питьевой воды. Медицинский журнал. 2023;(1):23-32. DOI: https://doi.org/10.51922/1818-426X.2023.1.23

5. Drоzdova EV, Kolesneva ЕV, Syakhovich VE, Dalhina NА. Polymorphisms of xenobiotic metabolism enzyme genes CYP2E1, GSTM1, GSTT1, EPHX1 as biomarkers of sensitivity to exposure to water disinfection byproducts (using chloroform as an example). Health Risk Analysis. 2023;(1):157-170. DOI: https://doi.org/10.21668/health.risk/2023.1.15.eng

6. Дроздова Е.В., Сяхович В.Э., Колеснева Е.В., Долгина Н.А., Походня Е.Н. Обоснование биомаркеров экспозиции и чувствительности при воздействии побочных продуктов хлорирования (на примере хлороформа). В: Анализ риска здоровью – 2023 совместно с международной встречей по окружающей среде и здоровью RISE-2023: материалы XIII Всерос. науч.-практ. конф. В 2 т. Пермь; 2023. Т. 2. С. 35–45. [дата обращения 2024 март 20]. Режим доступа: https://fcrisk.ru/sites/default/files/upload/conference/2452/fcrisk_conf_2022-05_materials-2.pdf

7. Drozdova EV, Sychik SI, Hrynchak VA, Rjabceva SN. Experimental models of animal chronic pathology in assessing health risks for sensitive population groups. Health Risk Analysis. 2022;2;185-195. DOI: https://doi.org/10.21668/health.risk/2022.2.17.eng

8. Дроздова Е.В. Обоснование актуализации гигиенического норматива бария в питьевой воде на основе данных о комплексном поступлении в организм и оценки рисков здоровью. В: Здоровье и окружающая среда: рецензир. ежегод. сб. науч. тр. Минск: Науч.-практ. центр гигиены; 2022;32:21-34. [дата обращения 2024 март 20]. Режим доступа: https://rspch.by/Docs/v32_sbornik.pdf

9. Будников Д.А., Бурая В.В., Дроздова Е.В., Лойко Н.К., Веремейчик Е.В. Нитраты в воде источников нецентрализованного питьевого водоснабжения Республики Беларусь: оценка влияния на состояние здоровья детей в возрасте до 6 лет. В: Здоровье и окружающая среда: рецензир. ежегод. сб. науч. тр. Минск: Респ. науч.-практ. центр гигиены; 2012;21:309-318.

10. Дроздова, Е.В. Научное обоснование актуализации гигиенических нормативов безопасности питьевой воды. В: Здоровье и окружающая среда: рецензир. ежегод. сб. науч. тр. Минск: Науч.-практ. центр гигиены; 2022;32:219-240. [дата обращения ٢٠٢٤ март ٢٠]. Режим доступа: https://rspch.by/Docs/v32_sbornik.pdf

11. Дроздова Е.В., Дудчик Н.В., Грек Д.С., Суровец Т.З., Марченко Н.М., Фираго А.В. Изучение микробиологического профиля питьевой воды на этапе обоснования референтных патогенов для количественной оценки рисков здоровью. В: Здоровье и окружающая среда: рецензир. ежегод. сб. науч. тр. Минск: Науч.-практ. центр гигиены; 2020;30:14-22. [дата обращения 2024 март 20]. Режим доступа: https://rspch.by/Docs/v30_sbornik.pdf

12. Егорова Н.А., Кузь Н.В., Синицына О.О. Материалы к обоснованию гигиенического норматива микроцистина-LR в воде водных объектов. Гигиена и санитария. 2018; 97(11):1046-1052. DOI: https://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-11-1046-52

13. Merel S, Walker D, Chicana R, Snyder S, Baurès E, Thomas O. State of knowledge and concerns on cyanobacterial blooms and cyanotoxins. Environ Int. 2013;59:303-27. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envint.2013.06.013

14. Buratti FM, Manganelli M, Vichi S, Stefanelli M, Scardala S, Testai E, et al. Cyanotoxins: producing organisms, occurrence, toxicity, mechanism of action and human health toxicological risk evaluation. Arch Toxicol. 2017;91(3):1049-1130. DOI: https://doi.org/10.1007/s00204-016-1913-6

15. Falconer IR, Humpage AR. Health Risk Assessment of Cyanobacterial (Blue-green Algal) Toxins in Drinking Water. Int J Environ Res Public Health. 2005;2(1): 43-50. DOI: https://doi.org/10.3390/ijerph2005010043

16. Svirčev Z, Lalić D, Savić GB, Tokodi N, Backović DD, Chen L, et al. Global geographical and historical overview of cyanotoxin distribution and cyanobacterial poisonings. Arch Toxicol. 2019;93(9):2429-2481. DOI: https://doi.org/10.1007/s00204-019-02524-4

17. Porzani SJ, Lima ST, Metcalf JS, Nowruzi B. In Vivo and In Vitro Toxicity Testing of Cyanobacterial Toxins: A Mini-Review. Rev Environ Contam Toxicol. 2021;258:109-150. DOI: https://doi.org/10.1007/398_2021_74

18. Thawabteh AM, Naseef HA, Karaman D, Bufo SA, Scrano L, Karaman R. Understanding the Risks of Diffusion of Cyanobacteria Toxins in Rivers, Lakes, and Potable Water. Toxins (Basel). 2023;15(9):582. DOI: https://doi.org/10.3390/toxins15090582

19. Moreira C, Gomes C, Vasconcelos V, Antunes A. Cyanotoxins Occurrence in Portugal: A New Report on Their Recent Multiplication. Toxins (Basel). 2020;12(3):154. DOI: https://doi.org/10.3390/toxins12030154

20. Chernoff N, Hill DJ, Chorus I, Diggs DL, Huang H, King D, et al. Cylindrospermopsin toxicity in mice following a 90-d oral exposure. J Toxicol Environ Health A. 2018;81(13):549-566. DOI: https://doi.org/10.1080/15287394.2018.1460787

21. Moreira C, Azevedo J, Antunes A, Vasconcelos V. Cylindrospermopsin: occurrence, methods of detection and toxicology. J Appl Microbiol. 2013;114(3):605-620. DOI: https://doi.org/10.1111/jam.12048

22. Scarlett KR, Kim S, Lovin LM, Chatterjee S, Scott JT, Brooks BW. Global scanning of cylindrospermopsin: Critical review and analysis of aquatic occurrence, bioaccumulation, toxicity and health hazards. Sci Total Environ. 2020;738:139807. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.139807

23. Stewart I, Seawright AA, Schluter PJ, Shaw GR. Primary irritant and delayed-contact hypersensitivity reactions to the freshwater cyanobacterium Cylindrospermopsis raciborskii and its associated toxin cylindrospermopsin. BMC Dermatol. 2006;6:5. DOI: https://doi.org/10.1186/1471-5945-6-5

24. Codd GA, Morrison LF, Metcalf JS. Cyanobacterial toxins: risk management for health protection. Toxicology and Applied Pharmacology. 2005;203:264-272. DOI: https://doi.org/10.1016/j.taap.2004.02.016

25. Михеева Т.М. Первые исследования наличия цианотоксинов в водоемах и водотоках Беларуси. Журнал Белорусского государственного университета. Экология. 2021;(1):52-61. DOI: https://doi.org//10.46646/2521-683X/2021-1-52-61

26. Choi J-w, Jang J-h, Lee S-h, Yoon M-a. Determination of Cylindrospermopsin in Surface and Treated Water using Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry. J Environ Anal Health Toxicol. 2022;25(2):71-76. DOI: https://doi.org/10.36278/jeaht.25.2.71

27. Tuc DQ, Munoz G, Simon DF, Vo Duy S, Husk B, Sauvé S. Stability issues of microcystins, anabaenopeptins, anatoxins, and cylindrospermopsin during short-term and long-term storage of surface water and drinking water samples. Harmful Algae. 2021;101:101955. DOI: https://doi.org/10.1016/j.hal.2020.101955