Quantitative analyses of copper in fine and solid particles of snow and hair in the population of Gorno-Altaysk

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: The significance of copper (Cu) in the human body and its toxicological effects in elevated concentrations have now been fully established, although the presence of Cu in the environment and in the body of different populations across different regions warrants further research.

AIM: To identify the level of Cu accumulation in the fine and solid phases of snow and hair of the population of Gorno-Altaysk.

MATERIAL AND METHODS: The concentration of Cu in snow water, the solid phase of snow, and hair in the population of Gorno-Altaysk was determined by atomic absorption spectrometry. Snow samples were collected from the areas of 10 coal-fired boiler houses, and hair samples were collected from 122 people aged 4–50 years.

RESULTS: The Cu content in melted water from all snow intakes in the areas of coal-fired boilers (0.019–0.049 mg/L) did not exceed the maximum permissible concentration (MPC 0.1 mg/L). In 3 (56.40–67.20 mg/kg) of the 10 samples in the solid phase of snow (19.37–67.42 mg/kg), an excess of MPC (55.0 mg/kg) was detected. The Cu content in the hair of the subjects did not depend on gender (U=1741; p=0.580); in a population aged 4–21 years, the concentration of Cu decreased with age (U=29; p=0.05). The concentration of Cu in the hair of the residents of Gorno-Altaysk, when compared with other regions of the world, corresponded to low values (10.0 mg/kg), low concentrations (7.5 mg/kg, 31.9%) were more common among the population than high concentrations (25.0 mg/kg, 5.7%). No correlation was noted between the concentration of Cu in the hair of the population and that in snow water and the solid phase of snow.

CONCLUSION: The Cu content in the fine-dispersed phases of snow collected from across areas of coal-fired boilers did not pose any danger to the people, whereas, in the solid phases, increased concentrations were recorded. The hair of the population more often contained a low content of Cu (31.9%) than a high content (5.7%).

About the authors

Elena A. Chanchaeva

Gorno-Altaisk State University

Author for correspondence.
Email: chan.73@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5281-1145
SPIN-code: 1295-9908

Dr. Sci. (Biol.)

Russian Federation, Gorno-Altaisk

Vitalii S. Lapin

Gorno-Altaisk State University

Email: wit.lapin@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3351-2056
SPIN-code: 5625-9760
Russian Federation, Gorno-Altaisk

Karina M. Yzhikova

Novosibirsk State University

Email: k.yzhikova@g.nsu.ru
ORCID iD: 0000-0003-0780-1735
SPIN-code: 2420-1279
Russian Federation, Novosibirsk

References

  1. Skalny AV, Grabeklis AR, Skalnaya MG, et al. Chemical elements in environmental hygiene and medicine. Rakitskij VN, Rahmanin JuA, editors. Moscow: Russian peoples’ friendship university; 2019, 339 p. (In Russ).
  2. Dabi SB. Effect and necessity of anthropogenic copper on fresh water aquaculture organisms: a review. J Fish Res. 2020;4(1):36–40.
  3. He MJ, Wei SQ, Sun YX, et al. Levels of five metals in male hair from urban and rural areas of Chongqing, China. Environ Sci Pollut Res Int. 2016;23(21):22163–22171. doi: 10.1007/s11356-016-7448-9
  4. Carvalho ASC, Santos AS, Pereira SFP, Alves CN. Levels of As, Cd, Pb and Hg found in the hair from people living in Altamira, Pará, Brazil: environmental implications in the Belo Monte area. J Braz Chem Soc. 2009;20(60):1153–1163. doi: 10.1590/S0103-50532009000600022
  5. Ruiz LM, Libedinsky A, Elorza AA. Role of copper on mitochondrial function and metabolism. Front Mol Biosci. 2021;8:711227. doi: 10.3389/fmolb.2021.711227
  6. Gromadzka G, Tarnacka B, Flaga A, Adamczyk A. Copper dyshomeostasis in neurodegenerative diseases-therapeutic implications. Int J Mol Sci. 2020;21(23):9259. doi: 10.3390/ijms21239259
  7. Olumayede EG, Ediagbonya TF. Sequential extractions and toxicity potential of trace metals absorbed into airborne particles in an urban atmosphere of Southwestern Nigeria. ScientificWorldJournal. 2018;2018:6852165. doi: 10.1155/2018/6852165
  8. Phi TH, Chinh PM, Cuong DD, et al. Elemental concentrations in roadside dust along two national highways in Northern Vietnam and the health-risk implication. Arch Environ Contam Toxicol. 2018;74(1):46–55. doi: 10.1007/s00244-017-0477-7
  9. Seriani R, Junqueira Mde S, de Toledo AC, et al. Diesel exhaust particulates affect cell signaling, mucin profiles, and apoptosis in trachea explants of Balb/C mice. Environ Toxicol. 2015;30(11):1297–1308. doi: 10.1002/tox.22000
  10. Ivanenko AV, Sudakova EV, Skvortsova SA, Bestuzheva EV. Assessment of risks to the health of the population from air borne contaminants in certain areas of Moscow (based on the findings of on-going socio-hygienic monitoring). Hygiene and sanitation. 2017;96(3):206–211. (In Russ). doi: 10.18821/0016-9900-2017-96-3-206-211
  11. Finkelman RB, Wolfe A, Hendryx MS. The future environmental and health impacts of coal. Energy Geoscience. 2020;2(2):99–112. doi: 10.1016/j.engeos.2020.11.001
  12. Chanchaeva EA, Lapin VS, Kuznetsova OV, et al. Concentration of heavy metals in animal hair in an urban setting in the Altay Republic. Ecologiya cheloveka (Human ecology). 2020;27(12):11–17. (In Russ). doi: 10.33396/1728-0869-2020-12-11-17
  13. Korchina TYa, Minyailo LA, Safarova OA, Korchin VI. Comparative indicators of iron and manganese content in the hair of women living in the Northern region with different treatment of drinking water. Ecologiya cheloveka (Human ecology). 2018;25(4):4–9. (In Russ). doi: 10.33396/1728-0869-2018-4-4-9
  14. Rafikova YuS, Semenova IN, Khasanova RF, Suyundukov YaT. Cadmium and concentration in human hair in the trans-Urals region of Bashkortostan Republic. Ecologiya cheloveka (Human ecology). 2020;27(1):17–24. (In Russ). doi: 10.33396/1728-0869-2020-1-17-24
  15. Rafati Rahimzadeh M, Rafati Rahimzadeh M, Kazemi S, Moghadamnia AA. Cadmium toxicity and treatment: an update. Caspian J Intern Med. 2017;8(3):135–145. doi: 10.22088/cjim.8.3.135
  16. Kazimov MA, Alieva NV. Examination and hygienic assessment of health risk depending on heavy metals content in foods. Kazan medical journal. 2014; 95(5):706–709. (In Russ).
  17. Matvejko NP, Protasov SK, Sadovskij VV. Determination of heavy metals in human hair. Vestnik of Vitebsk State Technological University. 2013;2(25):95–98. (In Russ).
  18. Czerny B, Krupka K, Ożarowski M, Seremak-Mrozikiewicz A. Screening of trace elements in hair of the female population with different types of cancers in Wielkopolska region of Poland. ScientificWorldJournal. 2014;2014:953181. doi: 10.1155/2014/953181
  19. Llorente Ballesteros MT, Navarro Serrano I, Izquierdo Álvarez S. Reference levels of trace elements in hair samples from children and adolescents in Madrid, Spain. J Trace Elem Med Biol. 2017;43:113–120. doi: 10.1016/j.jtemb.2016.12.010
  20. Rezza C, Stefano Albanese S, Ayusob R, et al. Geochemical and Pb isotopic characterization of soil, groundwater, human hair, and corn samples from the Domizio Flegreo and Agro Aversano area (Campania region, Italy). J Geochem Explor. 2018;184(Part B):318–332. doi: 10.1016/j.gexplo.2017.01.007
  21. Choudhury TR, Ali M, Rahin AS, Ali MP. Trace elements in the hair of normal and chronic arsenism people. Global advanced research journal of environmental science and toxicology. 2013;2(7):163–173. Available from: http://garj.org/garjest/index.htm
  22. Report of the Autonomous institution of the Altai Republic “Altai regional Institute of ecology” on the state and environmental protection of the Altai Republic in 2016. Available from: http://altai-republic.ru/society/doklad_nature_2020.pdf Accessed: 26.04.2021. (In Russ).
  23. Chanchaeva EA, Lapin VS, Sukhova MG, et al. Reference values of cadmium concentration in the hair of residents of the Gornyi Altai. Hygiene and sanitation. 2021;100(4):307–312. (In Russ). doi: 10.47470/0016-9900-2021-100-4-307-312
  24. Chanchaeva EA, Sukhova MG, Kurilenko TK. Lead concentration in human hair in the administrative center of the Altai Republic. Ecologiya cheloveka (Human ecology). 2021;28(6):4–11. (In Russ). doi: 10.33396/1728-0869-2021-6-4-11
  25. Temirzhanova AE, Dyusembaeva MT, Lukashenko SN, et al. The elemental composition of the solid phase of the snow cover of small settlements (on the example of the village of Dolon, East Kazakhstan region, Republic of Kazakhstan). Bulletin of the Tomsk polytechnic university. 2020;331(12):41–50. (In Russ).
  26. Chagina NB, Ajvazova EA, Ivanchenko NL, et al. Investigation of the content of heavy metals in the snow cover of Arkhangelsk and assessment of their impact on public health. Vestnik of Northern (Arctic) federal university. Series: natural sciences. 2016;4:57–68. (In Russ). doi: 10.17238/issn2227-6572.2016.4.57
  27. SanPiN 2.1.3684-21 "Sanitary and epidemiological requirements for the maintenance of urban and rural settlements, for water bodies, drinking water and drinking water supply, atmospheric air, soils, residential premises, operation of industrial, public premises, organization and conduct of sanitary and anti-epidemic (preventive) measures", approved by Resolution No. 3 of the Chief State Sanitary Doctor of the Russian Federation dated January 28, 2021. Available from: https://www.rospotrebnadzor.ru/files/news/SP2.1.3684-21_territorii.pdf (In Russ).
  28. Abdelbagi AM, Gilani Mustafa MA, Sharf Eldeen AES. Concentrations of trace elements in human hair as a biomarker expose to environmental contamination. International journal of scientific research and innovative technology. 2017;4:2.
  29. Kantová NC, Holubcik M, Jnadacka J, Čaja A. Comparison of particulate matters properties from combustion of wood biomass and brown coal. Procedia Engineering. 192:416–420. doi: 10.1016/j.proeng.2017.06.072
  30. Robertus YuV, Udachin VN, Rikhvanov LP, et al. Indication of the environmental components of the transboundary transfer of polluting substances on the territory of Gorny Altai. Bulletin of the Tomsk polytechnic university. 2016;9:39–48. (In Russ).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Location of coal-fired boiler houses and residences of the surveyed population within the city of Gorno-Altaysk.

Download (162KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2022 Chanchaeva E.A., Lapin V.S., Yzhikova K.M.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».