Токсичные металлы, образовавшиеся в результате аварии на шахте десятилетней давности, могут незаметно накапливаться в бананах и представлять опасность для маленьких детей.
Спустя более десяти лет после катастрофического обрушения плотины Фундан в Бразилии ученые обнаружили тревожные свидетельства того, что отходы горнодобывающей промышленности по-прежнему попадают в повседневные продукты питания. Фото: Shutterstock
Исследователи в области почвоведения, инженерной экологии и общественного здравоохранения из Университета Сан-Паулу (USP), Федерального университета Эспириту-Санту (UFES) в Бразилии и Университета Сантьяго-де-Компостела в Испании исследовали, безопасны ли для употребления в пищу культуры, выращенные вблизи устья реки Доке. Район Линьярес, штат Эспириту-Санту, подвергся воздействию отходов добычи железа с тех пор, как в ноябре 2015 года в Минас-Жерайсе обрушилась дамба хвостохранилища Фундао.
Команда исследователей сосредоточилась на выращивании бананов, маниоки и мякоти какао на почве, пострадавшей от стихийного бедствия. Они исследовали уровни содержания кадмия, хрома, меди, никеля и свинца — металлов, связанных с оксидами железа, которые являются основным компонентом отходов. Их результаты свидетельствуют о том, что употребление в пищу бананов, выращенных на загрязненной почве, может представлять потенциальный риск для здоровья детей в возрасте шести лет и младше.
«Наша группа в течение многих лет изучала последствия обрушения плотины. Мы получили первые образцы через семь дней после аварии и сразу поняли, что существует неизбежный риск заражения растений, почвы, воды и рыбы. Но оставался открытым вопрос: представляет ли это загрязнение опасность для здоровья человека?» вспоминает Тиаго Осорио, агроном и профессор кафедры почвоведения сельскохозяйственного колледжа имени Луиса де Кейруса при Университете Сан-Паулу (ESALQ-USP).
Исследование, опубликованное в журнале Environmental Geochemistry and Health, объясняет, как растения поглощают потенциально токсичные элементы из отходов горнодобывающей промышленности и накапливают их в съедобных тканях. В нем также рассказывается о том, как эти вещества могут попадать в пищу человека. Это исследование является частью докторской работы Аманды Дуим в ESALQ. Ее диссертация была опубликована в семи международных изданиях и в 2025 году получила две крупные награды: премию USP за диссертацию в области устойчивого развития и премию Capes за диссертацию, присуждаемую Отделом координации повышения квалификации персонала высшего образования Министерства образования Бразилии (CAPES). Дуим получил поддержку от FAPESP в виде докторской стипендии.
Как загрязненная почва переносит металлы в растения
Дуим, ведущий автор исследования, говорит, что исследование отличается тем, что оно напрямую связывает риск для здоровья человека с переносом PTE из почвы в сельскохозяйственные культуры. «Содержание оксида железа в почве, который является основным компонентом отходов, коррелирует с его содержанием в растениях. Мы изучали попадание компонентов из отходов в почве в воду, а затем из воды в растение, включая его листья и плоды».
«Во-первых, нам нужно знать, какие элементы там содержатся и в каких количествах, чтобы понять биохимическую динамику их высвобождения», — объясняет Осорио.
В 2019 году Дуим начала свое докторское исследование, изучая, могут ли растения из районов, подверженных наводнениям, помочь восстановить загрязненную окружающую среду. Она оценивала как культивируемые культуры, так и местные виды. «Мы оценивали культивируемые и местные виды. В случае с последними мы хотели узнать, как они влияют на растворение оксида железа, и в ходе этого процесса понять, попадают ли на завод ПТЭ, связанные с этими отходами, и каким образом, поскольку разные виды накапливают ПТЭ по-разному», — говорит она. «Идея состояла в том, чтобы найти лучшие местные виды для очистки загрязненной окружающей среды, и мы нашли несколько видов, которые могут выполнять эту функцию, и результаты уже опубликованы. В случае с культивируемыми видами мы хотели знать, будут ли PTE переноситься на плоды и съедобные части растений».
Чтобы определить степень загрязнения, исследователи тщательно собрали образцы почвы и растений. Они вымыли и взвесили свежие растения, затем высушили их и снова взвесили. Корни, стебли, листья и очищенные плоды измельчались отдельно для анализа. «Мы растворили «растительный порошок», превратив его в раствор с использованием различных кислот, и определили концентрацию в растворе. Мы преобразовали расчет концентрации материала в растворе и сравнили его с весом разбавленного материала, таким образом, получив концентрацию ПТЭ в миллиграммах на килограмм сухой биомассы», — описывает Дуим.
В бананах и маниоке почти все PTE, за исключением хрома, были обнаружены в больших количествах под землей, в корнях и клубнях. Какао вело себя по-другому, с повышенным содержанием в стеблях, листьях и плодах. В мякоти какао концентрация меди и свинца превышала пределы, установленные Продовольственной и сельскохозяйственной организацией Объединенных Наций (ФАО).
Когда команда обнаружила, что в некоторых съедобных продуктах содержание ПТЭ превышает рекомендуемые нормы, они провели официальную оценку риска для здоровья.
Оценка риска для здоровья детей и взрослых
Ученые рассчитали коэффициент риска (RQ), индекс риска (RI) и общий индекс риска (TRI) для людей, употребляющих бананы, корневища маниоки и мякоть какао. Они оценивали детей (в возрасте до шести лет) и взрослых (старше 18 лет) отдельно. В RQ сравнивается предполагаемая суточная доза вещества, потребляемая человеком, с контрольной дозой, которая считается безопасной. TRI помогает определить потенциальный неканцерогенный риск для здоровья, связанный с воздействием PTE. Значение TRI ниже 1 указывает на низкий риск.
«Эти элементы присутствуют в окружающей среде естественным образом. Мы подвергаемся их воздействию в более низких концентрациях. Но в случае стихийного бедствия, подобного тому, что произошло в Мариане, когда ожидается увеличение воздействия, нам необходимо проявлять особую осторожность», — говорит Тамирес Черубин, доктор медицинских наук и соавтор исследования. Стандартные методы оценивают биодоступность этих элементов, поскольку при вдыхании в определенных концентрациях они могут вызывать проблемы с почками и сердцем, желудочно-кишечный дискомфорт и повреждение легких. Краткосрочные эффекты могут также включать раздражение кожи и проблемы со зрением.
Исследователи учли, сколько продуктов местного производства потребляют местные жители, используя данные Бразильского института географии и статистики (IBGE). Они также учли, как долго люди могут подвергаться воздействию, разницу в массе тела между детьми и взрослыми и время, необходимое для развития вредных последствий.
«В соответствии с рекомендуемыми суточными дозами потребления загрязняющих веществ, описанными в литературе, мы рассматриваем пределы 0,05 мг/кг-1 для содержания кадмия во фруктах и 0,1 мг/кг-1 в клубнях, 0,5-1,0 мг/кг-1 для содержания хрома, 20,0 мг/кг-1 для содержания других загрязняющих веществ.кг-1 для меди, 0,5-1,0 мг/кг-1 для никеля, 0,8-2,3 мг/кг-1 для свинца и 50,0 мг/кг-1 для цинка», — объясняет Черубин.
Для большинства металлов значения TRI были ниже 1, что указывает на отсутствие существенного неканцерогенного риска для взрослых, употребляющих эти продукты из устья реки Доце. Однако для детей значение TRI для бананов превысило 1, что свидетельствует о возможных проблемах со здоровьем. Основной причиной стало повышенное содержание свинца, а концентрация кадмия в бананах также превысила рекомендации ФАО. Исследователи отмечают, что длительное воздействие свинца, даже в низких концентрациях, может необратимо повлиять на развитие мозга, потенциально снижая IQ и способствуя возникновению проблем с вниманием и поведением.
Долгосрочные проблемы с раком и постоянное воздействие
Команда предупреждает, что употребление в пищу продуктов, выращенных на загрязненной почве в течение многих лет, может привести к кумулятивным последствиям. «Со временем, учитывая, что средняя продолжительность жизни в Бразилии составляет около 75 лет, может возникнуть канцерогенный риск, поскольку существует вероятность прямого и косвенного повреждения ДНК», — говорит Черубин. Такие генетические повреждения могут увеличить вероятность развития рака, поражающего центральную нервную систему, пищеварительный тракт и кроветворные ткани. «Все зависит от способности человеческого организма усваивать и метаболизировать элементы, которые содержатся в окружающей среде», — добавляет она.