CC BY
22
Гигиена воды, санитарная охрана водоемов и почвы
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 1991 УДК 613.32:546.62 ] :312.6
И. В. Тулакина, Ю. В. Новиков, С. И. Плитман, В. В. Ярошев АЛЮМИНИЙ В ПИТЬЕВОЙ ВОДЕ И ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ
Московский НИИ гигиены им. Ф. Ф. Эрисмана
Алюминий является одним из наиболее распространенных элементов питьевой воды. В подземных водах концентрация его колеблется от 0,001 до 242,2 мг/л. Поступление в почву сильных кислот (кислые атмосферные осадки) способствует снижению рН почвенной влаги, повышению растворимости соединений алюминия и его концентрации в дренажных водах. Наличие алюминия в водопроводной воде на уровне 0—10 мг/л обусловлено в основном широким использованием соединений этого элемента в качестве коагулянтов в процессе водоподготовки [2,11].
Содержание алюминия в живых организмах незначительно, поэтому его рассматривают как микроэлемент, постоянно присутствующий в органах и тканях человека. В организме алюминий выполняет определенную биологическую роль. Имеются клинические наблюдения за применением препаратов, содержащих алюминий, при лечении ран и трофических язв, хронических гастритов, острых конъюнктивитов. Доказано участие алюминия в процессах регенерации костной ткани [3, 5, 7].
Потребность человека в алюминии определена на уровне 35—40 мг в сутки. Суточный пищевой рацион содержит от 2 до 100 мг элемента. Исходя из установленной суточной нагрузки алюминия на организм (60 мг) поступление с пищевыми продуктами составляет 20 мг, с питьевой водой — 40 мг. Поступление через дыхательные пути практически не влияет на его содержание в организме. Кроме того, биоспособность алюминия, поступающего с питьевой водой, выше, чем при поступлении его из других источников [4, 14].
Растворимые в воде соединения алюминия всасываются в проксимальном отделе двенадцатиперстной кишки и желудке и, связываясь с белками, через 24 ч после приема попадают в кровь. Значительная часть алюминия накапливается в тканях (головной мозг, печень, почки, кости). До 40—50 % введенного элемента задерживается в организме. Время задержки составляет около 300 дней. В основном выделение алюминия осуществляется через кишечник (84— 94%) и почки (6—16%) [13]. По данным В. Ногев-Кег [1], алюминий в кишечнике обра-
зует нерастворимые соединения с фосфатами (затрудняя их ассимиляцию), которые полностью выделяются с калом. В результате в организме происходит нарушение обмена фосфора и как следствие этого развитие рахита.
Данные литературы свидетельствуют об отрицательном влиянии алюминия на ряд ферментов, участвующих в метаболических процессах. Так, сульфат алюминия при однократном пероральном введении крысам в дозах от 0,1 до 10 мг/кг снижает 'активность фосфогексоизомеразы печени и мышц, повышает активность альдолазы и лактат-дегидрогеназы сыворотки крови, печени; ингиби-рует щелочную фосфатазу сыворотки крови и аспарагиновую аминотрансферазу печени и скелетных мышц. Доза 0,3 мг/кг снижает активность цитохромоксидазы почек, печени, сердечной и икроножной мышц, головного мозга и селезенки. Предполагают, что действие алюминия на цито-хромоксидазу связано с его влиянием на железо, входящее в состав данного энзима. Эта же доза алюминия вызывает снижение уровня железа в селезенке, сердце, скелетных мышцах. При дозе 5 мг/кг отмечается перераспределение железа в организме: повышение его содержания в печени, почках, сердце за счет снижения его в селезенке и крови. Регулируя обмен железа в организме, алюминий оказывает влияние на окислительно-восстановительные процессы, осуществляемые ферментами, содержащими железо (цитохром-оксидаза, каталаза, пероксидаза и др.) [8].
Установлено наличие определенной связи между биологическими функциями алюминия и магния в организме. Основным механизмом токсического действия алюминия считают, замещение им магния в активных центрах ряда ферментов (фосфодиэстераза, кислая и щелочная фосфа-тазы, а также ряд карбоксилэстераз). Алюминий угнетает активность магнийзависимой гексо-киназы, играющей важную роль в переносе фосфат-ионов в организме, в частности в нервной системе [15, 16].
Работы М. Ое1еегБ [10] свидетельствуют о конкурентном взаимоотношении трехвалентного алюминия и кальция, которое необходимо принимать во внимание при анализе механизмов нейротоксического действия алюминия. М. Вигпа-
, towska-Hladin [9] также предполагает, что токси-
ческое действие элемента связано с его влиянием на внутриклеточный транспорт и обмен кальция.
Непосредственно изучению нейротоксического действия алюминия посвящено много работ. При введении кроликам в большой желудочек мозга раствора хлорида алюминия было обнару-£ жено скопление нейрофиламентов в клетках центральной нервной системы. Особенности их пространственного расположения в мотонейронах свидетельствовали о нарушении аксонального транспорта белков нейрофиламентов, что играет важную роль в патогенезе нейрофибриллярной патологии. При введении хлорида алюминия в дозе 1 мг/кг у кроликов отмечались двигательные нарушения, сопровождающиеся накоплением алюминия в структурах мозга и мозжечка, формированием нейрофибриллярных сплетений в нейронах спинного, заднего и среднего мозга. По данным T. Petit [18], при введении в левый боковой желудочек мозга кроликов тартрата алюминия в концентрации 3 мкмоля замедлялась выработка условной реакции; часть животных погибала в течение 17 сут после введения вещества.
Наблюдения Т. Drucke [12] свидетельствуют, что при длительном гемодиализе у людей возникает интоксикация, которая приводит иногда к энцефалопатии и имеет определенное значение в развитии особой формы остеодистрофии. У больных с энцефалопатией и повышенным содержанием алюминия в костях в результате диализа отмечались множественные переломы. Исследования Н. Malluche [16] подтверждают, что у больных с почечной недостаточностью алюминий накапливается в мозге, костях и других органах, ослабляется процесс формирования костной ткани. В экспериментах на животных была подтверждена роль интоксикации алюминием в развитии остеомаляции у больных с почечной недостаточностью.
Несмотря на многочисленные данные о биоло-£ гическом действии алюминия, в доступной нам литературе нет сведений о его влиянии на состояние здоровья населения при поступлении с питьевой водой. Существует лишь гипотеза о возможной связи между содержанием элемента в питьевой воде и возникновением болезни Альцгеймера — формы старческого слабоумия, развивающегося в значительно более раннем возрасте [17].
Натурные исследования по оценке качества питьевой воды выявили населенный пункт (А), жители которого на протяжении более 12 лет используют мягкую питьевую воду, содержащую алюминий на урозне 10 ПДК- Для оценки состояния здоровья населения в пункте А в связи с ролью водного фактора подобрали контрольный район Б. Оснозой выбора служил принцип идентичности факторов внешней среды и социально-гигиенических условий. Качество питьевой воды исследуемых пунктов по всем основным по-
казателям было одинаковым и соответствовало требованиям ГОСТа 2874—82 «Вода питьевая». Исключение составлял лишь уровень алюминия. В питьевой воде пункта А он колебался от 0,5 до 10 мг/л (при этом средняя концентрация, рассчитанная за 12-летний период, составила 5 мг/л), в пункте Б не превышал 0,02 мг/л.
Состояние здоровья изучено по данным обращаемости (карта развития ребенка), результатам диспансерных наблюдений, анализу историй болезни лиц с переломами конечностей. Установлено, что в пункте А по сравнению с пунктом Б на 100 обследованных приходится больше случаев заболеваний, относящихся к IV классу (болезни крови и кроветворных органов) — в 7 раз, к X классу (болезни мочеполовых органов) — в 4 раза, к XII классу (болезни кожи и подкожной клетчатки) — в 2 раза. Здесь почти в 2 раза продолжительнее сроки консолидации костной ткани. Отмеченные изменения согласуются с данными литературы о токсических свойствах алюминия.
С учетом данных литературы о нейротокси-ческом действии алюминия (замедление выработки условных реакций, нарушение пространственной памяти у животных, появление признаков деменции у больных с хронической почечной недостаточностью) впервые для оценки состояния здоровья в связи с действием водного фактора были использованы психофизиологические методы исследования. Как одни из наиболее чувствительных, они позволяют судить об изменениях функционального состояния организма, в частности центральной нервной системы, напряжении адаптационных возможностей организма, способствующем развитию патологических процессов [6]. На основе предварительного анкетирования около 500 человек были отобраны две группы школьников 6—7-х классов, относящихся к I— II группе здоровья. Всего обследовано 152 человека: в пункте А 71 человек (30 мальчиков и 41 девочка), в пункте Б — 81 человек (33 мальчика и 48 девочек). Ориентиром при этом служили длительность воздействия изучаемого фактора не менее 10 лет, отсутствие хронических заболеваний, приблизительно одинаковый уровень интеллектуального развития, что имеет значение в связи со специфичностью проводимых исследований. Анализ психофизиологического статуса осуществляли путем изучения состояния функции памяти и внимания.
Результаты обследования не выявили различий в показателях, характеризующих состояние логической и механической памяти у детей исследуемых населенных пунктов (табл. 1).
При характеристике функции внимания был применен тест Платонова, условно называемый «сложение чисел с переключением» и позволяющий интегрально оценить быстроту протекания психофизиологических процессов (по объему воспринимаемой и перерабатываемой информации),
Таблица 1
Результаты изучения состояния памяти у школьников 6—7-х
классов
Пункт А Пункт Б
Вид памяти Уровень показателя (усл. ед.) абс. на 100 обследованных абс. на 100 обследованных
Механиче екая
41
57,8* 51
62.9
Логическая
Высокий (6 и
более) Средний (3-5) Низкий (1—2) Высокий (10 и
более Средний (6-9) Низкий (5 и менее)
Примечание. Здесь и в табл. 2 звездочка — достоверные различия с показателем в пункте Б (р<0,05).
27 3
54
14
3
38,0* 4,2*
76,1*
19,7*
4,2*
26 4
53 19 9
32,1 4,9
65.4
23.5
устойчивость внимания, быстроту его переключения, способность к концентрации внимания. В результате исследований установлено (табл. 2), что у школьников, длительное время потребляющих питьевую воду, содержащую алюминий на уровне 5 мг/л (пункт А), по сравнению со школьниками, проживающими в пункте Б, достоверно снижена быстрота протекания психофизиологических процессов, т. е. уменьшен объем воспринимаемой и перерабатываемой информации, что подтверждается большей величиной стандартизованного показателя операций с менее чем 10 действиями у детей из пункта А. Кроме того, у этих детей отмечено снижение величины стандартизованного показателя операций с более чем 20 действиями, а также более выражена неустойчивость внимания, о чем свидетельствуют большая распространенность ошибок при сложении и подставка случайных чисел. У этой же группы школьников наблюдалось недостаточное переключение внимания, проявлявшееся в значительном числе повторений выполнения операций по предыдущему типу и смешении способов их
Таблица 2
Показатели внимания в тесте «сложение чисел с переключением» у обследованных школьников
Показатель Пункт а Пункт Б
абс. па 100 обследованных абс. на 100 обследованных
Число действий:
менее 10 361 515,7* 324 437,8
10—20 303 432,9* 362 489,2
более 20 36 51,4* 54 72,9
Нарушение счета 194 277,1* 145 195,9
Смешение способов 152 217,1* 72 97,4
Одновременное нарушение
счета и смешение спосо-
бов 48 68,6* 4 5,4
выполнения сразу после сигнала переключения. Чаще имели место одновременное нарушение счета и непроизвольные повторения, свидетельствующие о снижении способности к концентрации внимания.
Таким образом, длительное потребление питьевой воды, содержащей алюминий в концентрации 5 мг/л, вызывает пролонгирование в 2 раза сроков консолидации костной ткани; увеличение распространенности анемий (в 7 раз), циститов (в 4 раза), дерматозов (в 2 раза); нарушения психофизиологического статуса, проявляющиеся в снижении объема воспринимаемой и перерабатываемой информации (на 30%), устойчивости внимания (на 29%), способности к переключению его (на 55%) и концентрации (на 92%).
Результаты настоящего исследования использованы при разработке гигиенических и лечебно-профилактических рекомендаций.
Литература
1. Войнар А. И. Биологическая роль элементов в организме животных и человека.— М., 1960.— С. 73—77.
2. Грушко Я. М. // Ядовитые металлы и их неорганические соединения в промышленных сточных водах.— М., 1972.— С. 42—53.
3. Ремизова 3. Н., Эвенштейн Э. М. // Ленинград. Фрунзенский райсовет. Отдел здравоохранения исполкома: Юбилейная науч. сессия: Тезисы докладов.— Л., 1969.— С. 99-102.
4. Свиридов Н. К. II Лаб. дело,— 1966.—№ 12,— С. 699— 702.
5. Скоблин А. П. II Вопросы восстановительной хирургии, травматологии и ортопедии.— Свердловск, 1962.— Т. 8.— С. 12—14.
6. Шандала М. Г., Звиняцковский Я. И. // Гиг. и сан.— 1989,— № 3.— С. 11 — 14.
7. Шеремет И. В., Эвенштейн 3. М. // Конференция хирургов Ленинграда, 5-я: Материалы.— Л., 1967,—С. 256—259.
8. Школьник М. И., Рахмалева М. Н., Коренева И. Н. // Биологическая роль микроэлементов и их применение в сельском хозяйстве и медицине.— Ивано-Франковск, 1978.— Ч. 1,— С. 176—177.
9. Burnatowska-Hladin М. А. // Biol. Trace Elem. Res.—
1984.— Vol. 6, N 6,— P. 531—535.
10. Deleers M. // Res. Commun. chem. Path. Pharmacol.—
1985.—Vol. 49, N 2,—P. 277—294.
11. Driscoll С. T. /1 Rec. Trav. chim. Pays-Bas.— 1Э87.— Vol. 106, N 6—7,— P. 402—408.
12. Drucke Т., Cournot-Witmer G. // Dialys. and Transplant.— 1981,— Vol. 10.— P. 361—410.
13. Gaile P. U Rrcherche.—1986,—Vol. 17, N 178.— P. 766—775.
14. Jones К. С. Ц Sci. Total Environm.— 1986,— Vol. 152, N 1—2,— P. 65—82.
15. Macdonald T. L. // Trends biochem. Sci.— 1988.—Vol. 13, N 1,— P. 15-19.
16. Malluche H. #., Jangere M. С. 11 Kidney Int.— 1986.— Vol. 29,— P. 70—73.
17. Pearce T. // New Scient.—1989,—Vol. 121, N 1548.— P. 28—29.
18. Petit T. Z. U Exp. Neurol.—1985.—Vol. 88, N 3.— P. 640-651.
Поступила 30.05.90
Summary. The data obtained by the authors in the nature
show the unfavourable influence on the human health of the
aluminium present in the drinking water at 5 mg/l level.
