Свинец — антропогенный токсичный металл, который широко используется в промышленности. Основными источниками поступления свинца в окружающую среду от стационарных источников являются предприятия цветной металлургии, стекольной и лакокрасочной промышленности. Его можно обнаружить в отработанных аккумуляторных батареях, свинецсодержащем бензине, красках, керамике и других предметах [1]. Пути поступления свинца в организм ребенка многообразны, а суммарная экспозиционная нагрузка — производна и связана с загрязнением различных объектов окружающей среды. Концентрации свинца в крови являются надежным биомаркером, характеризующим суммарную экспозицию. Благодаря запрету на производство свинецсодержащего бензина и красок, концентрации свинца в крови детей в европейских странах неуклонно снижаются [2].

Свинец обладает широким спектром патологических воздействий (поражение центральной (ЦНС) и периферической нервной системы), отрицательно воздействует на половое и физическое развитие детей, состояние сердечно-сосудистой и иммунной систем. К числу ранних и специфических эффектов на здоровье детей при условии хронического субтоксического воздействия относятся слабовыраженные нарушения со стороны ЦНС. Они проявляются прежде всего в снижении показателей памяти, обучаемости, вербального интеллекта; приводят к задержке общего нервно-психического развития (НПР), включая развитие моторных и речевых навыков [3—9]. Концентрация свинца в крови детей, соответствующая 10 мкг/дл, рассматривается ВОЗ как «уровень озабоченности» [2]. Аналогичную позицию занимает Центр по контролю за заболеваниями и профилактике (США), несмотря на результаты многочисленных эколого-эпидемиологических исследований, которые демонстрируют развитие субклинических отклонений в НПР детей и при более низких концентрациях свинца в крови. Такая позиция объясняется тем, что в настоящее время не существует эффективных способов профилактики экологозависимых отклонений в НПР детей; концентрации свинца могут варьировать с течением времени, что отчасти связано с неточностями лабораторных определений; не существует доказательств того, что есть «порог», ниже которого не будут наблюдаться отклонения в состоянии здоровья детей. Таким образом, основной задачей направленной экологической политики на национальном, региональном и муниципальном уровнях является снижение экологического бремени, обусловленного воздействием свинца. Причем данная задача решается двумя способами: снижением загрязнения объектов окружающей среды и внедрением программ первичной профилактики свинцовых отравлений у детей. В рамках информационной системы «Окружающая среда и охрана здоровья», реализуемой в Европейском центре по окружающей среде и охране здоровья ВОЗ, данный биомаркер рассматривается как надежный индикатор, отражающий временны`е и пространственные тенденции по концентрациям свинца в крови детского населения различных стран Европейского региона.

Цель исследования — изучение концентраций свинца в крови российских детей, жителей городов с промышленными источниками загрязнения свинцом (Гусь-Хрустальный и Подольск) и мегаполиса (Москва) и ранних субклинических эффектов свинца на их здоровье.

Объект исследования

1. Стратифицированные случайные выборки детей в возрасте 5—7 лет, посещающих дошкольные детские учреждения в двух промышленных городах России — Гусь-Хрустальном и Подольске. Процедура стратификации осуществлялась на основе данных по загрязнению городских природных сред свинцом и другими тяжелыми металлами. Детские сады отбирались случайным методом в пределах выбранных зон города. Обследованы 147 детей в Подольске и 132 ребенка в Гусь-Хрустальном (охват обследованием — 80% и более).

2. Стратифицированная случайная выборка детей 7—10 лет, посещающих общеобразовательные школы, расположенные вблизи крупных автотрасс в Центральном округе Москвы. Обследованы 119 человек (охват — 82%).

Критериями для включения в обследование являлись постоянное проживание и посещение дошкольных и школьных детских учреждений в данных зонах города. Длительность проживания в данном районе не менее 5 лет.

Дизайн исследований: одномоментное эколого-эпидемиологическое исследование, проведенное в Гусь-Хрустальном (2000 г.), Подольске (2003 г.) и Москве (2008 г.). Исследования проводились в один и тот же период года (осень—зима), одной и той же бригадой специалистов.

Оценка экспозиционного воздействия и методы лабораторно-аналитических работ. В результате полученной информации от органов Роспотребнадзора были установлены основные источники загрязнения природных сред свинцом и другими тяжелыми металлами. В Гусь-Хрустальном это была зона влияния завода по производству хрусталя, в Подольске — зона влияния аккумуляторного завода. Производства этих предприятий выбрасывают в атмосферу значительное количество загрязняющих веществ, в том числе пыль, свинец, медь, цинк, соединения серы, азота, углерода и ряд других. В Москве была выбрана зона влияния крупных автотрасс (проспект Мира, 3-е транспортное кольцо).

Пробы капиллярной крови у детей для определения содержания свинца брали обученные специалисты по стандартной методике. Выполнялись требования по обеспечению чистоты рабочего места (пространства), рук пациента и персонала, проводящего отбор крови, используемых инструментов и других вспомогательных материалов.

Использовались стерильный одноразовый инструмент и специализированные микроконтейнеры типа Microvette CB 200.

Аппаратура и материалы. Прибор LeadCare («ESA Inc.», США) предназначен для анализа крови in vitro, основан на электрохимическом методе и использует уникальный электрод для обнаружения свинца в крови (электрод Львова). В момент перемешивания крови со специальным реагентом свинец извлекается из эритроцитов и делается доступным для обнаружения. Настройка и калибровка прибора осуществлялась в соответствии с инструкцией. Интервал определяемых концентраций свинца в крови составляет 1—65 мкг/дл. Точность анализа находится в пределах 10—20% в зависимости от концентрации свинца в пробе. Для анализа использовались тест-наборы Blood Lead Test Kit («ESA Inc.», США).

Контроль правильности и достоверности получаемых результатов осуществлялся путем закрытой подшифровки стандартных образцов состава крови, аттестованных CDC (США).

Оценка физического развития, уровней артериального давления и показателей нервно-психического развития детей. Методы скринингового обследования детей были стандартными и идентичными во всех дошкольных учреждениях и школах и включали оценку состояния сердечно-сосудистой системы (измерение АД в Гусь-Хрустальном и Москве), антропометрию (во всех сравниваемых городах). АД измерялось в соответствии с национальными рекомендациями по диагностике, лечению и профилактике артериальной гипертензии у детей и подростков [10] ртутным сфигмоманометром («Reister», Германия). Манжету подбирали в соответствии окружности правого плеча. Измерения производили дважды с точностью до 2 мм рт.ст. В анализ включались средние из двух измерений. Массу тела определяли на рычажных и электронных весах с точностью до 0,1 кг; длину тела — напольным ростомером с точностью до 0,5 см.

Оценка развития и поведения детей проводилась в Гусь-Хрустальном и Подольске и включала детальную оценку НПР детей данного возраста с использованием стандартных психометрических тестов, адаптированных к использованию у российских детей дошкольного возраста.

Оценка НПР осуществлялась по:

— тестам «памяти и обучаемости» [11] (для оценки памяти и обучаемости оценивались вербальные и невербальные субтесты и анализировались индекс ассоциативного восприятия, индекс обучаемости);

— общим навыкам ребенка с оценкой социальных, моторных, речевых навыков, навыков письма и счета, общего НПР [12] (оценивались по структурированному вопроснику для родителей, состоящему из 270 вопросов).

Статистический анализ. Статистическая обработка полученных данных проводилась с помощью пакета программ SPSS (версия 15.0 для Windows). В ходе статистического анализа решались задачи сравнительного анализа концентраций свинца у детей, проживающих в различных городах, а также проверялась гипотеза в отношении экспонированного свинцом детского населения, проживающего вблизи промышленных источников загрязнения, и неэкспонированного, проживающего вблизи крупных автотрасс Москвы; оценивалась взаимосвязь между концентрациями свинца в крови и некоторыми показателями здоровья детей.

Статистический анализ осуществлялся по многоуровневой программе[13, 14]. Проводился анализ распределений признаков и их числовых характеристик. Для определения нормальности распределения использовали критерий Колмогорова—Смирнова для одной выборки. Выборочные параметры, приводимые в таблицах, представлены следующими обозначениями: М — среднее, SD — стандартное (среднеквадратичное) отклонение, m — ошибка среднего, N — объем анализируемой подгруппы, р — достигнутый уровень значимости (двусторонней), Min, Max — минимальные и максимальные значения, % — процентили распределения.

Для статистического сравнения средних с ненормальным распределением проводили анализ по средней геометрической, а также использовали процедуру логарифмирования (log10) переменных. Для статистического сравнения средних с нормальным распределением применяли t-критерий Стьюдента для независимых выборок. Для сравнения переменных, не подчиняющихся нормальному распределению, использовали непараметрический двухвыборочный U-критерий Манна—Уитни.

При сравнении средних использовали однофакторный дисперсионный анализ (ANOVA) и ковариантный анализ (ANCOVA). В ходе дисперсионного анализа оценивалось влияние независимых факторов (концентрации свинца в крови в терцилях распределения) и ковариантов (длины и массы тела) на межгрупповые различия зависимых переменных (уровней АД, показателей НПР, антропометрических показателей). Для межгрупповых сравнений рассчитывался F-критерий и его статистическая значимость (P); изучалась мера связи в квадрате (η²) и проверка линейности (квадратичности) зависимости.

Арифметические и геометрические средние величины концентраций свинца в крови детей, проживающих в трех российских городах, существенно различаются (табл. 1),

Самые высокие уровни средних величин и доля детей с концентрациями свинца выше 5 мкг/дл наблюдается в Гусь-Хрустальном, чуть ниже — в Подольске и почти в 2 раза ниже — в Москве. Доля детей, имеющих концентрации свинца выше 10 мкг/дл, относительно невелика: самая большая — в Подольске, полностью отсутствует — в Москве. По данным однофакторного дисперсионного анализа, концентрации свинца в крови достоверно различаются между городами (F=101,20; p<0,001). При проведении множественных парных сравнений средних величин с использованием теста Games—Howell оказалось, что статистически значимые различия по концентрациям свинца в крови детей между Гусь-Хрустальным и Москвой; Гусь-Хрустальным и Подольском; Подольском и Москвой. Причем данная закономерность сохранялась и после логарифмирования переменной «свинец в крови» (PbB).

Распределения детей по длине и массе тела, по уровням АД у московских школьников приближаются к нормальным (тест Колмогорова—Смирнова не является статистически значимым) (табл. 2).

В табл. 3

У московских школьников установлены достоверно более низкие средние значения длины тела при более высоких концентрациях свинца (3-й терциль распределения по сравнению с 1-м) (F=4,3; p<0,02). Множественные парные сравнения между 1-м и 2-м, 1-м и 3-м, 2-м и 3-м квинтилями распределения по свинцу и длиной тела показали, что статистически значимы различия только между 1-м и 3-м терцилями по критерию Games—Howell (p<0,01). При этом зависимость роста от концентраций свинца в крови имеет линейный характер (F=8,66; p<0,01). Сила зависимости между ростом и концентрациями PbB невелика, но значима и составляет 7,1% вариабельности длины тела у школьников (парциальная η²=0,071).

У детей из Гусь-Хрустального установлена статистически значимая зависимость между уровнями свинца в крови и диастолическим АД: чем выше концентрации свинца, тем выше уровни диастолического АД (F=3,28; p<0,05) по критерию Dunnett. Данная зависимость также имеет линейный характер (F=4,85; p<0,05), а концентрации свинца в крови обусловливают лишь 5% изменчивости диастолического АД. Дополнительное включение в модель дискриминантного анализа ряда ковариант (длины и массы тела) существенно не повлияло на описанную зависимость. Так, статистически значимой оказалась только переменная PbB (F=3,19; p<0,05), а дополнительное включение длины тела (F=0,003; p=0,96) и массы тела (F=1,22; p=0,27) существенно не повлияло на силу связи: суммарный R2 составил 0,067.

В табл. 4

Сравнение средних уровней свинца в крови детей, проживающих в разных российских городах, показало, что самые высокие уровни регистрировались у детей из Гусь-Хрустального, где расположен завод по производству хрусталя (3,8 мкг/дл), более низкие — в Подольске, где расположен аккумуляторный завод (3,4 мкг/дл), а самые низкие — в центральном округе Москвы, вдали от промышленных предприятий (1,8 мкг/дл). Различия имели статистически значимый характер. В городах с промышленными источниками загрязнения окружающей среды свинцом, т.е. в Подольске и Гусь-Хрустальном, концентрации свинца в крови детей были достоверно выше, чем в Москве. Представленные результаты характеризуют лишь данные российские города и не могут быть экстраполированы на все детское население России ввиду ряда ограничений исследования. Так, случайная выборка московских детей была значительно старше по возрасту, чем выборка детей из Подольска и Гусь-Хрустального (7—10 лет против 5—7 лет). Большой временной интервал между исследованиями в Москве (2008 г.), Гусь-Хрустальном (2000 г.) и Подольске (2003 г.) также является ограничением исследования, которое может повлиять на полученные результаты. За 5—8-летний период в городах могли произойти существенные изменения по объемам выбросов свинца и ряд других изменений, которые не контролировались в данном исследовании. Кроме того, чувствительность детей к воздействиям свинца в дошкольном возрасте выше, чем в школьном, что объясняется большим временем пребывания на улице, более интенсивными контактами с загрязненной свинцом почвой и пылью [6, 9].

С целью сохранения здоровья детей исключительно важно установить долю экспонированного детского населения, а также лиц с высоким риском развития изменений здоровья. Для этого необходимо опираться на унифицированные программы мониторинга свинца в крови детей, которые должны обеспечивать сопоставимость данных в пространстве и во времени за счет использования стандартных процедур и протоколов. К сожалению, таких программ в России в настоящее время не существует. Вместе с тем средние уровни свинца в крови, представленные в данном исследовании, существенно выше, чем у детей дошкольного и младшего школьного возраста из европейских стран и США. Так, в Германии геометрическая средняя по свинцу в крови детей в возрасте 3—5 и 6—8 лет составляет 1,91 и 1,73 мкг/дл соответственно [15], что соответствует уровням, полученным у московских школьников. В США по результатам мониторинга в 2007—2008 гг. концентрации свинца в возрасте 1—5 и 6—11 лет составили 1,51 и 0,99 мкг/дл соответственно [16], что существенно ниже, чем в трех российских городах. Проведенное исследование продемонстрировало, что концентрации свинца в крови детей, проживающих в промышленных городах, чрезвычайно высоки, а экспозиция свинцом детского населения является существенной проблемой для общественного здоровья в России.

Несмотря на то что официально признанный ВОЗ «уровень озабоченности» по индикатору «свинец в крови детей» составляет в настоящее время 10 мкг/дл, многочисленные эпидемиологические исследования подтверждают возможность появления субклинических изменений здоровья и при более низких концентрациях. Это касается задержек нервно-психического и когнитивного развития детей [5, 7, 9], повышенных уровней АД среди взрослого населения [17, 18]. Полученные в данном исследовании результаты подтверждают данные выводы. Так, установлено достоверное снижение длины тела у московских школьников по мере роста концентраций свинца в крови даже в очень низком диапазоне: от 0,5 до 6,1 мкг/дл. Аналогичные эффекты, обусловленные воздействием свинца, были установлены у дошкольников из Гусь-Хрустального в отношении роста уровней диастолического АД, но уже в более высоком диапазоне концентраций (4,4—13,0 мкг/дл против 2,0—3,1 мкг/дл). При этом величина эффекта свинца была невелика и обусловливала лишь 5% изменчивости диастолического АД. В чуть большем диапазоне концентраций (0,5—3,0 мкг/дл против 5,0—21,0 мкг/дл) выявлено снижение показателей обучаемости детей из Гусь-Хрустального и Подольска с независимым, но достоверным вкладом свинца в изменчивость данного показателя НПР в размере 5,7%. Данные результаты согласуются с результатами, полученными другими авторами, и предполагают необходимость снижения «уровня озабоченности» с 10,0 мкг/дл до более низких пределов (возможно, 5,0 мкг/дл) [19]. Данный подход целесообразен для точной идентификации групп детей с высоким риском свинецзависимых изменений здоровья и ориентирован на профилактические действия.

1. Самые высокие уровни свинца в крови детей выявлены среди жителей Гусь-Хрустального (3,81 мкг/дл), чуть ниже — в Подольске (3,37 мкг/дл) и самые низкие — в центральном округе Москвы (1,76 мкг/дл). Дети, проживающие в городах с промышленными источниками загрязнения окружающей среды свинцом, имеют достоверно более высокие уровни свинца.

2. Для сравнительного межрегионального анализа данных биомониторинга по свинцу в крови, а также для анализа временны`х тенденций необходимо создание системы мониторинга на основе стандартных и унифицированных подходов.

3. Выявлены достоверные свинецзависимые эффекты на здоровье детей дошкольного и младшего школьного возраста, которые проявляются в снижении длины тела, индекса обучаемости и повышении уровней диастолического АД в диапазоне концентраций свинца ниже 10 мкг/дл («уровня озабоченности»).

4. Для улучшения идентификации групп детей высокого риска по показателям экспозиционной нагрузки и свинецзависимых отклонений в состоянии здоровья необходимо ориентироваться на концентрации свинца в крови ниже «уровня озабоченности».

Исследования в городах Гусь-Хрустальный и Подольск проведены при поддержке Института устойчивых сообществ. Исследование в Москве выполнено при поддержке Программы целевых расходов Президиума РАН «Поддержка инноваций и разработок».