Общий обзор
Мышьяк является естественным элементом земной коры и широко распространен в окружающей среде — в воздухе, воде и почве. Его неорганическая форма является высокотоксичной.
Люди подвергаются воздействию повышенных концентраций неорганического мышьяка через загрязненную питьевую воду, при использовании загрязненной воды для приготовления пищи и орошения продовольственных сельскохозяйственных культур, во время промышленных процессов, а также при употреблении в пищу загрязненных продуктов и табакокурении.
Длительное воздействие мышьяка, содержащегося в питьевой воде и пищевых продуктах, может приводить к хроническому отравлению мышьяком. Наиболее характерными последствиями такого отравления являются поражения кожи и рак кожи.
Источники воздействия
Питьевая вода и пищевые продукты
Наибольшую угрозу для здоровья людей представляет мышьяк, содержащийся в грунтовых водах. Неорганический мышьяк в высоких концентрациях присутствует естественным образом в грунтовых водах ряда стран, включая Аргентину, Бангладеш, Вьетнам, Индию, Камбоджу, Китай, Мексику, Пакистан, Соединенные Штаты Америки и Чили. Источниками воздействия являются питьевая вода, продовольственные сельскохозяйственные культуры, орошаемые загрязненной водой, и пища, приготовленная с использованием загрязненной воды.
Рыба, моллюски, мясо, домашняя птица, молочные и зерновые продукты также могут быть пищевыми источниками мышьяка, хотя уровень воздействия мышьяка, содержащегося в таких продуктах, как правило, намного ниже уровня воздействия загрязненных грунтовых вод. В морских продуктах мышьяк в основном обнаруживается в своей менее токсичной органической форме.
Промышленные процессы
Мышьяк используется в промышленности в качестве легирующей добавки и в технологических процессах по производству стекла, красителей, тканей, бумаги, клея для металлов, консервантов для древесины, а также в производстве боеприпасов. Кроме того, мышьяк применяют в дубильных процессах, а также в ограниченных масштабах — при производстве пестицидов, кормовых добавок и фармацевтических препаратов.
Табак
Курильщики табака также могут подвергаться воздействию натурального неорганического мышьяка, содержащегося в табаке, поскольку табачные растения в значительной мере поглощают мышьяк, естественным образом присутствующий в почве. В прошлом уровни потенциального воздействия мышьяка были намного выше, так как табачные растения обрабатывались инсектицидом, содержащим арсенат свинца.
Последствия для здоровья
Доказано, что неорганический мышьяк является канцерогеном, а в глобальном масштабе —основным загрязнителем питьевой воды. Мышьяк также встречается в органической форме. Соединения неорганического мышьяка (которые обнаруживаются в воде) высокотоксичны, в то время как соединения органического мышьяка (обнаруживаемые в морепродуктах) причиняют меньше вреда здоровью.
Острые последствия
Непосредственные симптомы острого отравления мышьяком включают рвоту, боли в области живота и диарею. За ними следуют онемение и покалывание в конечностях, мышечные судороги и в самых тяжелых случаях — смерть.
Долгосрочное воздействие
Первые симптомы длительного воздействия неорганического мышьяка в высоких концентрациях (например, через питьевую воду или пищевые продукты) обычно проявляются на коже и включают изменения пигментации, повреждения кожи и огрубение кожи на ладонях и ступнях (гиперкератоз). Эти симптомы появляются после воздействия на протяжении как минимум пяти лет и могут быть предвестниками рака кожи.
Помимо рака кожи длительное воздействие мышьяка может также вызывать раковые заболевания мочевого пузыря и легких. Международное агентство по изучению рака (МАИР) классифицирует мышьяк и соединения мышьяка в качестве человеческих канцерогенов и также указывает, что мышьяк, содержащийся в питьевой воде, является человеческим канцерогеном.
Другие виды отрицательного воздействия на здоровье, которые могут быть связаны с длительным употреблением неорганического мышьяка, включают влияние на развитие, диабет, заболевание легких и сердечно-сосудистую болезнь. Вызываемый мышьяком инфаркт миокарда, в частности, может являться серьезной причиной чрезмерной смертности.
Мышьяк также связан с неблагоприятными исходами беременности и младенческой смертностью, а также с воздействием на здоровье детей (1), а воздействие во время внутриутробного развития и в раннем возрасте приводит к росту смертности среди молодежи, вызванной различными видами рака, легочными заболеваниями, инфарктом и почечной недостаточностью (2). Многочисленные исследования доказали наличие негативных последствий воздействия мышьяка на умственное развитие, уровень интеллекта и память (3).
Масштабы проблемы
Загрязнение мышьяком грунтовых вод широко распространено, и в целом ряде районов отмечаются значительные уровни загрязнения мышьяком питьевой воды. Согласно оценкам, 140 миллионов человек как минимум в 70 странах пьют воду с концентрацией мышьяка выше рекомендованного ВОЗ уровня, составляющего 10 мкг/л (4, 5). Эти данные соответствуют результатам недавнего статистического моделирования, согласно которым от 94 до 220 миллионов человек подвергаются риску воздействия повышенных концентраций мышьяка в грунтовых водах (6).
Симптомы и признаки, вызываемые длительным воздействием повышенных концентраций неорганического мышьяка, варьируются между отдельными лицами, группами населения и географическими областями. Этим объясняется отсутствие универсального определения заболевания, вызываемого мышьяком. Данное обстоятельство усложняет проведение оценки бремени болезней, связанных с мышьяком.
Метода для разграничения случаев рака, вызванных мышьяком, и раковых заболеваний, обусловленных другими факторами, также не существует. Поэтому нет и надежной оценки масштабов проблемы во всем мире.
В 2010 г. Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам (ОКЭПД) провел на основе новых данных переоценку последствий воздействия мышьяка на здоровье людей. Комитет пришел к заключению, что по отдельным районам мира, где уровни содержания неорганического мышьяка в питьевой воде превышают 50–100 мкг/л, имеются некоторые фактические данные о неблагоприятных последствиях. В отношении других районов, где отмечаются повышенные уровни содержания мышьяка в воде (10–50 мкг/л), ОКЭПД подчеркнул, что, несмотря на возможность неблагоприятных последствий, их распространенность незначительна, и это будет сложно выявить в ходе проведения эпидемиологических исследований.
Профилактика и контроль
Первоочередным действием для затронутых регионов является предотвращение дальнейшего воздействия мышьяка путем обеспечения безопасного водоснабжения для питья, приготовления пищи и орошения продовольственных сельскохозяйственных культур. Существует ряд способов для снижения уровней содержания мышьяка в питьевой воде.
- Замена источников с высокой концентрацией мышьяка, таких как грунтовые воды, на безопасные с микробиологической точки зрения источники с низкой концентрацией мышьяка, такие как дождевая вода и прошедшая обработку вода из наземных водоемов. Воду с низкой концентрацией мышьяка можно использовать для питья, приготовления пищи и для орошения, в то время как вода с высокой концентрацией мышьяка может быть использована в других целях, например для мытья и стирки белья.
- Разграничение источников с высокой и низкой концентрацией мышьяка. Например, можно протестировать воду на уровень содержания мышьяка и окрасить колодцы или ручные колонки в разные цвета. В сочетании с эффективным санитарным просвещением это может стать действенной и малозатратной мерой для быстрого уменьшения воздействия мышьяка.
- Смешивание воды с низкой и высокой концентрацией мышьяка для достижения допустимого уровня содержания мышьяка.
- Установка централизованных или индивидуальных систем для удаления мышьяка и обеспечение надлежащей утилизации удаленного мышьяка. Технологии для удаления мышьяка включают окисление, коагуляцию-осаждение, абсорбцию, ионный обмен и мембранные технологии. Возрастает число эффективных и малозатратных вариантов устранения мышьяка из небольших и бытовых источников водоснабжения, хотя пока не имеется достаточного объема данных о степени, в которой такие системы реально используются на практике в течение продолжительных периодов времени.
Для уменьшения воздействия мышьяка на рабочих местах во время производственных процессов необходимы долговременные мероприятия.
Ключевыми факторами для обеспечения успешных мероприятий являются санитарное просвещение и привлечение местных сообществ. Необходимо, чтобы члены таких сообществ осознавали риски воздействия высоких концентраций мышьяка и знали источники воздействия мышьяка, включая попадание мышьяка в продовольственные сельскохозяйственные культуры (например, в рис) из воды, используемой для орошения, и попадание мышьяка в пищу из воды, используемой для ее приготовления.
Необходимо также проводить мониторинг среди групп высокого риска для обнаружения ранних признаков отравления мышьяком, которые обычно проявляются в виде кожных проблем.
Ответные меры ВОЗ
Мышьяк входит в перечень ВОЗ из 10 химических элементов, представляющих значительные проблемы для общественного здравоохранения. Работа ВОЗ по уменьшению воздействия мышьяка включает установление рекомендуемых величин, изучение фактических данных и предоставление рекомендаций по управлению рисками. ВОЗ публикует рекомендуемую величину в отношении мышьяка в своем Руководстве по обеспечению качества питьевой воды. Это руководство предназначено для использования в качестве основы для регулирования и установления стандартов во всем мире.
В настоящее время рекомендованный предел содержания мышьяка в питьевой воде — 10 мкг/л, хотя эта рекомендация является необязательной по причине практических сложностей, связанных с удалением мышьяка из питьевой воды. Таким образом, следует прилагать все усилия для того, чтобы при наличии ресурсов обеспечивать как можно более низкое содержание мышьяка, желательно ниже рекомендованного уровня.
Тем не менее миллионы людей во всем мире подвергаются воздействию мышьяка в концентрациях, значительно превышающих рекомендованный уровень (100 мкг/л или выше), и исправление этой ситуации должно стать приоритетной задачей общественного здравоохранения. Если обеспечение рекомендованных концентраций вызывает затруднения, государства-члены могут устанавливать повышенные или промежуточные уровни в рамках более широкой стратегии постепенного снижения рисков, принимая во внимание местную специфику, имеющиеся ресурсы и риски, связанные с источниками с низкой концентрацией мышьяка, загрязненными на микробиологическом уровне.
Совместная программа ВОЗ/ЮНИСЕФ по мониторингу водоснабжения, санитарии и гигиены осуществляет мониторинг прогресса в направлении достижения глобальных целей в отношении питьевой воды. Согласно Повестке дня в области устойчивого развития на период до 2030 г. показатель «Услуги водоснабжения, организованного с соблюдением требований безопасности» предполагает отслеживание доступа населения к питьевой воде, свободной от фекального загрязнения и приоритетных химических контаминантов, включая мышьяк.
(1) Association of arsenic with adverse pregnancy outcomes/infant mortality: a systematic review and meta-analysis
Quansah R, Armah FA, Essumang DK, Luginaah I, Clarke E, Marfoh K, et
al. Environ Health Perspect. 2015;123(5):412-21.
(2) In utero and early life arsenic exposure in relation to long-term health and disease.
Toxicol Appl Pharmacol. Farzan SF, Karagas MR, Chen Y. 2013;272(2):384-90.
(3) The developmental neurotoxicity of arsenic: cognitive and behavioral consequences of early life exposure.
Tolins M, Ruchirawat M, Landrigan P. Ann Glob Health. 2014;80(4):303-14.
(4) Arsenic Pollution: A Global Synthesis. Ravenscroft P, Brammer H, Richards K. Wiley-Blackwell; 2009.
(5) Arsenic primer: Guidance on the investigation and mitigation of arsenic contamination. New York: United Nations Children’s Fund and the World Health Organization; 2018.
(6) Global threat of arsenic in groundwater. Podgorski J, Berg M. Science. 2020;368(6493):845-850.