Hygiene and SanitationHygiene and SanitationГигиена и санитария0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman63863210.47470/0016-9900-2023-102-1-70-76FOOD HYGIENEГИГИЕНА ПИТАНИЯHeavy metals and arsenic in foodstuffs in the vicinity of industrial enterprises and nuclear power plantТяжёлые металлы и мышьяк в пищевой продукции района размещения промышленных предприятий и атомной электростанцииhttps://orcid.org/0000-0002-9845-7572PanovAleksei V.ПановАлексей Валерьевич
Russian Federation

Chief researcher of the Laboratory mathematical modelling of Russian Institute of Radiology and Agroecology, Obninsk, Kaluga region, 249032, Russian Federation.

e-mail: riar@mail.ru

Гл. науч. сотр. лаб. математического моделирования ФГБНУ ВНИИРАЭ, 249032, Обнинск.

e-mail: riar@mail.ru

riar@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5676-7807TrapeznikovAlexander V.ТрапезниковА. В.
Russian Federation
https://orcid.org/0000-0003-0963-6593KorzhavinAleksandr V.КоржавинА. В.
Russian Federation
https://orcid.org/0000-0002-3247-496XSidorovaElena V.СидороваЕ. В.
Russian Federation
KorneevYuri N.КорнеевЮ. Н.
Russian Federation
Russian Institute of Radiology and AgroecologyФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии»Institute of Plant and Animal Ecology, Russian Academy of Science, Ural branchФГБУН «Институт экологии растений и животных Уральского отделения российской академии наук»180220231021707625102024Copyright ©; 2024, Panov A.V., Trapeznikov A.V., Korzhavin A.V., Sidorova E.V., Korneev Y.N.Copyright ©; 2024, Панов А.В., Трапезников А.В., Коржавин А.В., Сидорова Е.В., Корнеев Ю.Н.2024Panov A.V., Trapeznikov A.V., Korzhavin A.V., Sidorova E.V., Korneev Y.N.Панов А.В., Трапезников А.В., Коржавин А.В., Сидорова Е.В., Корнеев Ю.Н.https://journals.eco-vector.com/0016-9900/article/view/638632

Introduction. There is evaluated the content of seventeen elements in local agricultural and natural foodstuffs of the 30-km zone of influence of the Beloyarsk NPP, located in the industrially developed area of the Sverdlovsk region.

Materials and methods. The study was conducted in 2013 and 2019 in the private sector of 27 settlements, 20 collective farms and forests of the 30-km zone around the Beloyarsk NPP, and a cooling reservoir. In crop products (grain, potatoes, roots, vegetables), animal husbandry (milk, meat, poultry) and natural foods (mushrooms, berries, fish) the content of Pb, Zn, Cd, As, Hg, Mo, Cu, Ni, Co, Cr, Sb, Sr, Mn, V, W, Ba and Fe was estimated. Elements in the samples were detected by atomic absorption and plasma emission methods of analysis. The results obtained for the most toxic Pb, Cd, As and Hg were compared with sanitary-hygienic standards (SanPiN 2.3.2.1078–01).

Results. The trend in the content of heavy metals and arsenic in local foodstuffs before and after the commissioning of the BN-800 reactor is presented. The types of foods with the maximum accumulation of pollutants are identified. In the majority of local foodstuffs in the vicinity of the Beloyarsk NPP there was shown no risk of exceeding the sanitary-hygienic standards for the content of the most toxic elements. An excess of SanPiN standards was noted for arsenic content in 10–30% of grain samples, for cadmium in 15–20% of wild berry samples.

Limitations. The content of toxicants was assessed in the main groups of local agricultural and natural foods available during the sampling period, and expanding the list of analyzed products and the number of elements may be the subject of further research.

Conclusion. The assessment of the safety of foodstuffs in the vicinity of the Beloyarsk NPP showed that the operation of the BN-600 and BN-800 reactors doesn’t significantly affect the increase in the content of toxic elements in locally produced foods, and the accumulation of pollutants in them is determined by long-term emissions of industrial enterprises of Sverdlovsk region.

Compliance with ethical standards. The study does not require submission of the opinion of the biomedical ethics committee or other documents.

Contribution: Panov A.V. — research concept and design, writing a text, editing; Trapeznikov A.V., Korzhavin A.V. — writing a text; Sidorova E.V., Korneev Yu.N. — the collection and processing of the material. All authors are responsible for the integrity of all parts of the manuscript and approval of the manuscript final version

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Acknowledgement. The study had no sponsorship.

Received: September 9, 2022 / Accepted: December 8, 2022 / Published: February 15, 2023

Введение. Дана оценка содержания 17 химических элементов в местных сельскохозяйственных и природных пищевых продуктах тридцатикилометровой зоны влияния Белоярской АЭС, расположенной в промышленно развитом регионе Свердловской области.

Материалы и методы. Исследование проведено в 2013 и 2019 гг. Отбор проб производили в частном секторе 27 населённых пунктов, на 20 сельскохозяйственных предприятиях и в лесах тридцатикилометровой зоны вокруг Белоярской АЭС, а также в водоёме-охладителе атомной станции. В продукции растениеводства (зерно, картофель, корнеплоды, овощи), животноводства (молоко, мясо, птица) и в природных продуктах (грибы, ягоды, рыба) оценивали содержание Pb, Zn, Cd, As, Hg, Mo, Cu, Ni, Co, Cr, Sb, Sr, Mn, V, W, Ba и Fe. Содержание элементов определяли атомно-абсорбционным и плазменно-эмиссионным методами анализа. Полученные результаты по наиболее токсичным Pb, Cd, As и Hg сравнивали с нормативами СанПиН 2.3.2.1078–01.

Результаты. Представлена динамика содержания тяжёлых металлов и мышьяка в местных продуктах питания до и после ввода в эксплуатацию реактора БН-800. Выделены виды пищевой продукции с максимальным накоплением поллютантов. В большинстве продуктов питания, произведённых в районе Белоярской АЭС, превышения установленных санитарно-гигиенических нормативов по содержанию наиболее токсичных элементов не обнаружено. Отмечено превышение нормативов СанПиН по содержанию мышьяка в 10–30% проб зерна, по содержанию кадмия – в 15–20% проб лесных ягод.

Ограничения исследования. Содержание токсикантов оценивали в основных группах местных сельскохозяйственных и природных пищевых продуктов, имевшихся в наличии в период отбора проб. Расширение перечня анализируемой продукции и количества элементов может стать направлением дальнейших исследований.

Заключение. Оценка безопасности сельскохозяйственной и природной пищевой продукции в зоне влияния Белоярской АЭС показала, что эксплуатация реакторов БН-600 и БН-800 не оказывает значимого влияния на увеличение содержания токсичных элементов в пищевых продуктах местного производства, а накопление в них поллютантов происходит за счёт многолетних выбросов промышленных предприятий Свердловской области.

Соблюдение этических стандартов. Исследование не требует представления заключения комитета по биомедицинской этике или иных документов.

Участие авторов: Панов А.В. — концепция и дизайн исследования, написание текста, редактирование; Трапезников А.В., Коржавин А.В. — написание текста; Сидорова Е.В, Корнеев Ю.Н. — сбор и обработка материала. Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование не имело финансовой поддержки.

Поступила: 20.09.2022 / Принята к печати: 08.12.2022 / Опубликована: 15.02.2023

technogenesisheavy metalsagricultural productsnatural productstoxic elementsmonitoringsanitary and hygienic assessmentтехногенезтяжёлые металлысельскохозяйственная продукцияприродные продуктымониторингтоксичные элементысанитарно-гигиеническая оценкаBrevik E.C., Sauer T.J. The past, present, and future of soils and human health studies. Soil. 2015; 1(1): 35–46. https://doi.org/10.5194/soil-1-35-2015Brevik E.C., Sauer T.J. The past, present, and future of soils and human health studies. Soil. 2015; 1(1): 35-46. https://doi.org/10.5194/soil-1-35-2015Tong S., Li H., Wang L., Tudi M., Yang L. Concentration, spatial distribution, contamination degree and human health risk assessment of heavy metals in urban soils across China between 2003 and 2019 – a systematic review. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2020; 17(9): 3099. https://doi.org/10.3390/ijerph17093099Tong S., Li H., Wang L., Tudi M., Yang L. Concentration, spatial distribution, contamination degree and human health risk assessment of heavy metals in urban soils across China between 2003 and 2019 - a systematic review.Int. J. Environ. Res. Public Health. 2020; 17(9): 3099. https://doi.org/10.3390/ijerph17093099Rai P.K., Lee S.S., Zhang M., Tsang Y.F., Kim K.H. Heavy metals in food crops: Health risks, fate, mechanisms, and management. Environ. Int. 2019; 125: 365–85. https://doi.org/10.1016/j.envint.2019.01.067Rai P.K., Lee S.S., Zhang M., Tsang Y.F., Kim K.H. Heavy metals in food crops: Health risks, fate, mechanisms, and management. Environ.Int. 2019; 125: 365-85. https://doi.org/10.1016/j.envint.2019.01.067El-Kady A.A., Abdel-Wahhab M.A. Occurrence of trace metals in foodstuffs and their health impact. Trends Food Sci. Technol. 2018; 75: 36–45. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2018.03.001El-Kady A.A., Abdel-Wahhab M.A. Occurrence of trace metals in foodstuffs and their health impact. Trends Food Sci. Technol. 2018; 75: 36-45. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2018.03.001Daukaev R.A., Larionova T.K., Bakirov A.B., Stepanov E.G., Fazlyeva A.S., Usmanova E.N., et al. Hygienic assessment of the trace elements content in crop production in an industrially developed region. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2020; 99(9): 918–24. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2020-99-9-918-924 (in Russian)Даукаев Р.А., Ларионова Т.К., Бакиров А.Б., Степанов Е.Г., Фазлыева А.С., Усманова Э.Н. и др. Гигиеническая оценка содержания микроэлементов в растениеводческой продукции промышленно развитого региона. Гигиена и санитария. 2020; 99(9): 918-24. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2020-99-9-918-924Donnik I.M., Shkuratova I.A., Khasina E.I., Krivonogova A.S., Isaeva A.G., Loretts O.G. Animal problems in industrial areas. Agrarnyy vestnik Urala. 2012; (3): 49–51. (in Russian)Донник И.М., Шкуратова И.А., Хасина Э.И., Кривоногова А.С., Исаева А.Г., Лоретц О.Г. Проблемы животноводства в промышленных регионах. Аграрный вестник Урала. 2012; (3): 49-51.Vekovshinina S.A., Kleyn S.V., Khankhareev S.S., Makarova L.V., Madeeva E.V., Boloshinova A.A. The assessment of environmental quality and risks for thepopulation of the city of Zakamensk – territory of long-term storage of waste of Dzhidinsky tungsten-molybdenum combine. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2017; 96(1): 15–20. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-1-15-20 (in Russian)Вековшинина С.А., Клейн С.В., Ханхареев С.С., Макарова Л.В., Мадеева Е.В., Болошинова А.А. Оценка качества среды обитания и рисков для здоровья населения г. Закаменска - территории длительного хранения отходов Джидинского вольфрамомолибденового комбината. Гигиена и санитария. 2017; 96(1): 15-20. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-1-15-20Utkin V.I., Chebotina M.Ya., Evstigneev A.V., Lyubashevskiy N.M. Features of the Radiation Situation in the Urals [Osobennosti radiatsionnoy obstanovki na Urale]. Ekaterinburg; 2004. (in Russian)Уткин В.И., Чеботина М.Я., Евстигнеев А.В., Любашевский Н.М. Особенности радиационной обстановки на Урале. Екатеринбург; 2004.Driscoll C.T., Mason R.P., Chan H.M., Jacob D.J., Pirrone N. Mercury as a global pollutant: sources, pathways, and effects. Environ Sci. Technol. 2013; 47(10): 4967–83. https://doi.org/10.1021/es305071vDriscoll C.T., Mason R.P., Chan H.M., Jacob D.J., Pirrone N. Mercury as a global pollutant: sources, pathways, and effects. Environ Sci. Technol. 2013; 47(10): 4967-83. https://doi.org/10.1021/es305071vZaytseva N.V., Ulanova T.S., Veykhman G.A., Stenno E.V., Nedoshitova A.V. Features of the elemental composition of whole blood in children’s population of the western Ural. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2019; 98(12): 1408–13. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-12-1408-1413 (in Russian)Зайцева Н.В., Уланова Т.С., Вейхман Г.А., Стенно Е.В., Недошитова А.В. Особенности элементного состава цельной крови неэкспонированного детского населения Западного Урала. Гигиена и санитария. 2019; 98(12): 1408-13. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-12-1408-1413Ulanova T.S., Zaytseva N.V., Veykhman G.A., Stenno E.V., Nedoshitova A.V., Volkova M.V. Assessment of the content of toxic and essential elements in the urine of children residing in rural and industrial regions in western Urals. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2020; 99(11): 1252–7. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2020-99-11-1252-1257 (in Russian)Уланова Т.С., Зайцева Н.В., Вейхман Г.А., Стенно Е.В., Недошитова А.В., Волкова М.В. Оценка содержания токсичных и эссенциальных элементов в моче детей сельских и промышленных районов Западного Урала. Гигиена и санитария. 2020; 99(11): 1252-7. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2020-99-11-1252-1257Tikhonova Yu.L., Milushkina O.Yu., Kalinovskaya M.V., Simkalova L.M. The comparative analysis of chemical contamination of food and children’s health indices in the Russian Federation. Zdorov’e naseleniya i sreda obitaniya – ZNiSO. 2020; (1): 13–8. https://doi.org/10.35627/2219-5238/2020-322-1-13-18 (in Russian)Тихонова Ю.Л., Милушкина О.Ю., Калиновская М.В., Симкалова Л.М. Сравнительный анализ химического загрязнения продуктов питания и показателей здоровья детского населения в Российской Федерации. Здоровье населения и среда обитания - ЗНиСО. 2020; (1): 13-8. https://doi.org/10.35627/2219-5238/2020-322-1-13-18State report «On the state and protection of the environment of the Russian Federation in 2020». Moscow; 2021. (in Russian)Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2020 году». М.; 2021.Koltik I.I. Nuclear Power Plants and Radiation Safety [Atomnye elektrostantsii i radiatsionnaya bezopasnost’]. Ekaterinburg; 2001. (in Russian)Колтик И.И. Атомные электростанции и радиационная безопасность. Екатеринбург; 2001.Panov A., Trapeznikov A., Trapeznikova V., Korzhavin A. Influence of operation of thermal and fast reactors of the Beloyarsk NPP on the radioecological situation in the cooling pond. Part 1: Surface water and bottom sediments. Nuclear Engineering and Technology. 2022; 54(8): 3034–42. https://doi.org/10.1016/j.net.2022.03.004Panov A., Trapeznikov A., Trapeznikova V., Korzhavin A. Influence of operation of thermal and fast reactors of the Beloyarsk NPP on the radioecological situation in the cooling pond. Part 1: Surface water and bottom sediments. Nuclear Engineering and Technology. 2022; 54(8): 3034-42. https://doi.org/10.1016/j.net.2022.03.004Chebotina M.Ya., Guseva V.P., Trapeznikov A.V. Plankton and Its Role in the Migration of Radionuclides in the NPP Cooling Pond [Plankton i ego rol’ v migratsii radionuklidov v vodoeme-okhladitele AES]. Ekaterinburg; 2002. (in Russian)Чеботина М.Я., Гусева В.П., Трапезников А.В. Планктон и его роль в миграции радионуклидов в водоеме-охладителе АЭС. Екатеринбург; 2002.Panov A.V., Trapeznikov A.V., Isamov N.N., Korzhavin A.V., Kuznetsov V.K., Geshel’ I.V. Assessment of the impact of the bn-800 reactor operation on the radionuclides content in local foodstuffs in the vicinity of Beloyarsk NPP. Radiatsionnaya gigiena. 2020; 13(3): 38–50. https://doi.org/10.21514/1998-426X-2020-13-3-38-50 (in Russian)Панов А.В., Трапезников А.В., Исамов Н.Н., Коржавин А.В., Кузнецов В.К., Гешель И.В. Оценка влияния эксплуатации реактора БН-800 на содержание радионуклидов в местных продуктах питания района Белоярской АЭС. Радиационная гигиена. 2020; 13(3): 38-50. https://doi.org/10.21514/1998-426X-2020-13-3-38-50Panov A.V., Trapeznikov A.V., Kuznetsov V.K., Korzhavin A.V., Isamov N.N., Geshel’ I.V. Radioecological monitoring of agroecosystems in the vicinity of Beloyarsk NPP. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov. 2021; (3): 146–57. https://doi.org/10.18799/24131830/2021/3/3110 (in Russian)Панов А.В., Трапезников А.В., Кузнецов В.К., Коржавин А.В., Исамов Н.Н., Гешель И.В. Радиационно-экологический мониторинг агроэкосистем в районе Белоярской АЭС. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2021; (3): 146-57. https://doi.org/10.18799/24131830/2021/3/3110Chen M., Graedel T.E. The potential for mining trace elements from phosphate rock. J. Clean. Prod. 2015; 91: 337–46. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2014.12.042Chen M., Graedel T.E. The potential for mining trace elements from phosphate rock. J. Clean. Prod. 2015; 91: 337-46. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2014.12.042Senesil G.S., Baldassarre G., Senessi N., Radina B. Trace elements inputs into soils by anthropogenic activities and implications for human health. Chemosphere. 1999; 39(2): 343–77. https://doi.org/10.1016/S0045-6535(99)00115-0Senesil G.S., Baldassarre G., Senessi N., Radina B. Trace elements inputs into soils by anthropogenic activities and implications for human health. Chemosphere. 1999; 39(2): 343-77. https://doi.org/10.1016/S0045-6535(99)00115-0