The isotopic composition of hair among the population in the Vologda Region depending on the conditions of living and nutrition

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Isotope mass spectrometry methods are used to study changes in the isotopic composition of organisms in the food chain called trophic fractionation. In particular, with the help of isotope analysis of tissues, it is possible to determine the type of nutrition and possible place of residence of a person, which helps in solving the tasks of forensic examination. In this study, the isotopic composition δ¹³C and δ¹⁵N in the hair of residents of the industrial city of Cherepovets and the Kirillovsky District of the Vologda Region, remote from industrial sources of pollution, was determined. The determination of the isotopic composition of hair was carried out on an isotope mass spectrometer Thermo-Finnigan Delta V Plus in the Ecological and Analytical Laboratory of Cherepovets State University. The average values of isotopes in the hair of the study participants are −20,86‰ (δ¹³C) and 9,98‰ (δ¹⁵N). There are differences in the ratio of carbon and nitrogen isotopes in the hair of residents of Cherepovets and Kirillovsky District. There are not statistically significant differences in the isotopic composition of δ¹³C and δ¹⁵N in the hair of female and male. There are differences of δ¹⁵N in the hair of people who consume different amounts of fish (people who consume fish more often have a higher ratio of δ¹⁵N).

About the authors

Elena Sergeevna Ivanova

Cherepovets State University

Email: stepinaelena@yandex.ru

candidate of biological sciences, leading researcher, head of Ecological and Analytical Laboratory of Biology Department

Russian Federation, Cherepovets, Vologda Region

Olga Yurievna Rumiantseva

Cherepovets State University

Email: olgamaks1995@gmail.com

postgraduate student, researcher of Biology Department

Russian Federation, Cherepovets, Vologda Region

Anastasia Sergeevna Zavertkina

Cherepovets State University

Email: zavertkina02@inbox.ru

student of Biology and Human Health Faculty

Russian Federation, Cherepovets, Vologda Region

Anastasia Evgenievna Bueva

Cherepovets State University

Email: aebueva@chsu.ru

student of Biology and Human Health Faculty

Russian Federation, Cherepovets, Vologda Region

Anna Sergeevna Elizarova

«Vodokanal» Municipal Unitary Enterprise of Cherepovets city

Author for correspondence.
Email: anya.elizarova.98@mail.ru

leading laboratory assistant of Water Research Center

Russian Federation, Cherepovets, Vologda Region

References

  1. Martínez del Rio C., Wolf N., Carleton S.A., Gannes L.Z. Isotopic ecology ten years after a call for more laboratory experiments // Biological Reviews. 2009. Vol. 84, iss. 1. P. 91–111. doi: 10.1111/j.1469-185X.2008.00064.x.
  2. Тиунов А.В. Стабильные изотопы углерода и азота в почвенно-экологических исследованиях // Известия РАН. Серия биологическая. 2007. № 4. С. 475–489.
  3. Reitsema L.J. Laboratory and field methods for stable isotope analysis in human biology // American Journal of Human Biology. 2015. Vol. 27, iss. 5. P. 593–604. doi: 10.1002/ajhb.22754.
  4. Fuller B.T., Fuller J.L., Sage N.E., Harris D.A., O'Connell T.C., Hedges R.E.M. Nitrogen balance and δ¹⁵N: why you’re not what you eat during pregnancy // Rapid Communications in Mass Spectrometry. 2004. Vol. 18, iss. 23. P. 2889–2896. doi: 10.1002/rcm.1708.
  5. Neuberger F.M., Jopp E., Graw M., Püschel K., Grupe G. Signs of malnutrition and starvation – reconstruction of nutritional life histories by serial isotopic analyses of hair // Forensic Science International. 2013. Vol. 226 (1–3). P. 22–32. doi: 10.1016/j.forsciint.2012.10.037.
  6. Mekota A.M., Grupe G., Ufer S., Cuntz U. Serial analysis of stable nitrogen and carbon isotopes in hair: monitoring starvation and recovery phases of patients suffering from anorexia nervosa // Rapid Communications in Mass Spectrometry. 2006. Vol. 20, iss. 10. P. 1604–1610. doi: 10.1002/rcm.2477.
  7. O’Leary M.H. Carbon Isotopes in Photosynthesis: Fractionation techniques may reveal new aspects of carbon dynamics in plants // BioScience. 1988. Vol. 38, iss. 5. P. 328–336. doi: 10.2307/1310735.
  8. Schoeninger M.J., Moore K. Bone stable isotope studies in archaeology // Journal of World Prehistory. 1992. Vol. 6, iss. 2. P. 247–296. doi: 10.1007/BF00975551.
  9. McCutchan J.H., Lewis W.M., Kendall C., McGrath C.C. Variation in trophic shift for stable isotope ratios of carbon, nitrogen, and sulfur // Oikos. 2003. Vol. 102, iss. 2. P. 378–390. doi: 10.1034/j.1600-0706.2003.12098.x.
  10. Drucker D., Bocherens H. Carbon and nitrogen stable istopes as tracers of change in diet breadth during middle and upper palaeolithic in Europe // International Journal of Osteoarchaeology. 2004. Vol. 14, iss. 3–4. P. 162–177. doi: 10.1002/oa.753.
  11. Ammer S., Bartelink E., Vollner J., Anderson B., Cunha E. Socioeconomic and geographic implications from carbon, nitrogen, and sulfur isotope ratios in human hair from Mexico // Forensic Science International. 2020. Vol. 316 (3–4). doi: 10.1016/j.forsciint.2020.110455.
  12. Bowen G.J., Ehleringer J.R., Chesson L.A., Stange E., Cerling T.E. Stable isotope ratios of tap water in the contiguous United States // Water Resources Research. 2007. Vol. 43, iss. 3. doi: 10.1029/2006WR005186.
  13. Hülsemann F., Lehn C., Schneiders S., Jackson G., Hill S., Rossmann A., Scheid N., Dunn P.J.H., Flenker U., Schänzer W. Global spatial distributions of nitrogen and carbon stable isotope ratios of modern human hair // Rapid Communications in Mass Spectrometry. 2015. Vol. 29, iss. 22. P. 2111–2121. doi: 10.1002/rcm.7370.
  14. Valenzuela L.O., Chesson L.A., O’Grady S.P., Cerling T.E., Ehleringer J.R. Spatial distributions of carbon, nitrogen and sulfur isotope ratios in human hair across the Central United States // Rapid Communications in Mass Spectrometry. 2011. Vol. 25, iss. 7. P. 861–868. doi: 10.1002/rcm.4934.
  15. Lehn C., Rossmann A., Graw M. Provenancing of unidentified corpses by stable isotope techniques – presentation of case studies // Science & Justice. 2015. Vol. 55, iss. 1. P. 72–88. doi: 10.1016/j.scijus.2014.10.006.
  16. Williams J.R. Medical ethics manual. Ferney-Voltaire: World Medical Association, 2015. 134 p.
  17. O’Connell T.C., Hedges R.E.M., Healey M.A., Simpson A.H.R.W. Isotopic comparison of hair, nail and bone: modern analyses // Journal of Archaeological Science. 2001. Vol. 28, iss. 11. P. 1247–1255. doi: 10.1006/jasc.2001.0698.
  18. Thompson A.H., Chesson L.A., Podlesak D.W., Bowen G.J., Cerling T.E., Ehleringer J.R. Stable isotope analysis of modern human hair collected from Asia (China, India, Mongolia, and Pakistan) // American Journal of Biological Anthropology. 2010. Vol. 141, iss. 3. P. 440–451. doi: 10.1002/ajpa.21162.
  19. Bender R.L., Dufour D.L., Valenzuela L.O., Cerling T.E., Sponheimer M., Reina J.C., Ehleringer J.R. Stable isotopes (carbon, nitrogen, sulfur), diet, and anthropometry in urban Colombian women: investigating socioeconomic differences // American Journal of Human Biology. 2015. Vol. 27, iss. 2. P. 207–218 doi: 10.1002/ajhb.22640.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1 - The city of Cherepovets and the Kirillovsky district of the Vologda region

Download (467KB)

Copyright (c) 2021 Ivanova E.S., Rumiantseva O.Y., Zavertkina A.S., Bueva A.E., Elizarova A.S.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 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».