CC BY
13
флюорозом зубов во второй зоне составила 24±3,1 %, в третьей — 29±2,6% и в четвертой —28±1,9%. Таким образом, не установлено четкого повышения заболеваемости флюорозом зубов от второй к четвертой зоне, хотя в последней несколько увеличивается содержание фтора в пищевых продуктах и климат теплее.
Мы предположили, что, кроме тех факторов, о которых говорилось ранее, пораженность флюорозом зубов сглаживает улучшающийся от второй к четвертой зоне «ультрафиолетовый» климат. Проводя для проверки этой гипотезы экспериментальные исследования, А. А. Полянский показал, что УФ-облучение значительно повышает устойчивость организма к действию избыточных количеств фтора, и выяснил механизм этого процесса.
ЛИТЕРАТУРА. Полянский А. А. — «Врач, дело, 1972, № 3, с. 133— 136.—Смол яр В. И. и др. — «Гиг. и сан.», 1973, № 11. с. 47—50. — G а 1 а-g a n D. J., Lamson G. G. — «РиЫ. Hlth. Rep. (Wash.)», 1953, v. 68, p. 497.
Поступила 2/XII 1974 г
STUDY OF FLUORINE IN THE UKRAINE AND THE ENDEMIC FLUOROSIS
CONNECTED THEREWITH
R. D. Gabovich, G. A. Stepanenko
The paper presents data on a dynamic study (for a period of 25 years) of fluorine content in the soils, the natural waters (ground and artesian well), foodstuffs and daily food rations of the population in four geochemical zones of the Ukraine (according to P. A. Vlasyuk) in connection with the shifts in the incidence of dental fluorosis. The authors analyze the causes of the decrease of the incidence of dental fluorosis in the case of a comparatively stable fluorine content in the environmental objects.
УДК 613.32+628.1.031:543.312
Канд. мед. наук Ю. А. Рахманин, проф. А. И. Бокина, канд. мед. наук В. П. Плугин, Т. А. Гришелевич, Р. И. Михайлова, К■ И■ Ветелкин
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И КЛИНИКО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ К ОБОСНОВАНИЮ НИЖНИХ ПРЕДЕЛОВ МИНЕРАЛИЗАЦИИ ОПРЕСНЕННОЙ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва, Медико-санитарный отдел г. Шевченко Казахской ССР
Как известно, в СССР и в мировой практике стандартами на питьевую воду (ГОСТ 2784-74, международные, европейские и американские стандарты) лимитируются только верхние уровни общей минерализации ее (0,5—1—1,5 г/л) и основных солевых компонентов — хлоридов (200— 350 мг/л), сульфатов (250—500 мг/л) и солей жесткости (7—10 мг-экв/л). Вместе с тем все больший интерес приобретает проблема установления нижнего и оптимального уровней содержания солей в питьевой воде. Особую значимость нормирование минимального уровня минерализации питьевой воды имеет при гигиенической оценке различных методов опреснения солоноватых и соленых (в том числе морских) вод, все чаще внедряемых в практику, и прежде всего дистилляционного метода. На его долю сейчас приходится свыше 95% общего количества опресненной воды, которая практически полностью лишена солей (дистиллят).
Хотя дистиллят формально соответствует требованиям существующих стандартов на качество питьевой воды, он не может быть использован в питьевых целях, так как обладает неудовлетворительными органолепти-ческими свойствами и оказывает определенное неблагоприятное влияние на организм экспериментальных животных и человека (Dennis; Williams; Л. И. Эльпинер и соавт.; К. С. Розвал; Ю. А. Рахманин и соавт.). В связи с этим обязательным является гигиеническое требование о необходимости
Таблица I
Солевой состав исходных вод, используемых для приготовления опресненной питьевой воды
в г. Шевченко
Исходная вода Показатели
общее солн-содержанис (в мг/л) рН общая жесткость (в мг-экв/л) содержание (в мг/л)
Cl» so4 н со, Na К Са M,
Промышленный
дистиллят 5 7 0,04 1,6 0,9 1,1 0,7 0,1 0,4 0.1
Артезианская вода 2700 7,77 3,9 857 639 189 889 89.9 52,2 15,8
коррекции солевого состава дистиллята для придания ему нужных питьевых качеств. При этом очень важно определить оптимальные уровни его минерализации.
Опыт крупномасштабного использования в г. Шевченко Казахской ССР промышленного дистиллята, получаемого из морской воды, для хозяйственно-питьевых целей показал целесообразность применения для коррекции его солевого состава солоноватых артезианских вод хлоридно-суль-фатно-натриевого типа, характерного для аридных и маловодных районов (табл. 1).
Для научного обоснования нижних пределов содержания соли в опресненной питьевой воде этого типа мы изучили влияние такой воды с различным уровнем минерализации на состояние водно-электролитного обмена у подопытных животных и человека.
Экспериментальные исследования (свыше 140 дней опытов) были проведены на 3 собаках с фистулой желудка по Басову. Исследовали влияние опресненных вод с общей минерализацией 50, 100 и 200 мг/л, а также дистиллята. Опресненные воды с соответствующей концентрацией солей готовили путем смешения дистиллята с артезианской водой хлоридно-сульфатно-натриевого типа, которые постоянно доставляли самолетом из г. Шевченко. Полученную таким образом воду использовали как для приготовления пищи, так и для введения в желудок через фистулу из расчета 3,5% веса тела животного.
Основу работы составляли балансовые исследования, при проведении которых особое внимание обращалось на сохранение постоянства условий постановки опыта и содержания животных. Собаки получали пищу всегда в определенное время суток и в течение всего периода наблюдений содержались на унифицированном рационе (табл. 2), в котором строго регламенти-
Таблица 2
Расчетное содержание электролитов в пищевых продуктах рациона для собак
Содержание (в мг)
Количество
Состав рациона продуктов
(в г) NaCl Na С! К
Хлеб пшеничный (II сорт) 200 2000 786 1 214 276
Крупа (овес) 50 — — — 69
Молоко сухое 28 370 145 225 249
Мясо говяжье 300 330 130 200 966
Капуста свежая 300 — — — 447
Соль 10 10 000 3 930 6 070 —
Всего . . . 885 12 700 4 991 7 709 2 007
ровалось количество солей и воды, поступивших с продуктами питания, а также количество добавляемого хлористого натрия.
Суточный рацион готовили индивидуально для каждого животного. Количество солей в пищевых продуктах рассчитывали по таблицам химического состава и питательной ценности пищевых продуктов (1961), а также определяли по данным лабораторного анализа контрольных рационов. Для того чтобы исключить влияние индивидуальных особенностей водно-элек-тролитного обмена, у экспериментальных животных применили скользящий график опыта, т. е. у каждой собаки в процессе эксперимента изучали влияние всех принятых в опыт концентраций. По окончании 7-дневного стабилизационного периода в течение 4—5 сут собак содержали в специально сконструированных обменных клетках, проводили строгий учет поступления солей с пищей и через фистулу с водой, а также выделения их с мочой и калом. Одновременно определяли содержание электролитов в сыворотке крови.
Результаты исследований показали, что наиболее выраженными были изменения в балансе натрия. Уровень поступления его в организм подопытных животных с пищей составлял 4423—4743 мг/сут, а с водой — 0—73 сут в зависимости от общего содержания солей в исследованных водах. Натрий из организма выводится преимущественно через почки (около 4 г/сут) и лишь в незначительной мере (не более 100—150 мг/сут) через желудочно-кишечный тракт.
Баланс натрия у животных, потреблявших исследуемые воды, был положительным, что связано с некоторой задержкой его в организме. Вместе с тем степень ретенции этого микроэлемента в организме была различной при изучении опресненной воды с разным уровнем минерализации. Так, баланс натрия у животных, содержавшихся на дистилляте, составлял 150,7 мг/сут (7,6 мг/кг веса тела в сутки), а процент задержки его в организме — всего 3,6. У одной собаки той же группы наблюдался отрицательный баланс натрия. Уровень выведения его у животных других групп был значительно ниже: процентное отношение выведенного количества натрия к введенному составляло 85—91; иначе говоря, задержка его в организме равнялась 9—15%. Таким образом, наибольший уровень выведения изучаемого иона отмечался у животных, получавших дистиллированную воду.
Анализ баланса воды, калия, хлоридов и сульфатов не выявил каких-либо значительных изменений в зависимости от уровня минерализации опресненных вод. Частичная задержка в организме калия и хлоридов обнаруживалась только у животных, потреблявших дистиллят. Концентрация натрия, калия, хлоридов и сульфатов в сыворотке крови собак в течение всех серий опытов находилась в пределах нормы. Идентичные результаты получены и во 11 серии исследований на 6 собаках (свыше 430 дней опытов), которым дистиллят и опресненные воды с общим содержанием солей 50, 100 и 200 мг/л, а также 400 и 1000 мг/л вводили внутрижелудочно через зонд.
Таким образом, изучение влияния опресненной воды с различным уровнем минерализации на водно-солевой обмен экспериментальных животных позволило установить некоторые особенности баланса натрия только при воздействии опресненной воды, практически полностью лишенной солей. Состояние водно-солевого обмена у людей мы проводили в условиях стационара медико-санитарного отдела г. Шевченко. В качестве основы балансовых опытов на волонтерах также была использована схема, рекомендованная Институтом питания АМН СССР и включавшая 7-дневный (после госпитализации) стабилизационный периоде последующим (в течение 3 сут) строгим учетом количества электролитов, поступивших с водой и пищей и выделившихся с мочой, потом и калом. Изучали также внешний баланс воды, общее содержание ее в организме, соотношение внеклеточной и внутриклеточной жидкости, объем плазмы крови, концентрацию электролитов
в сыворотке крови. Проведено 6 серий исследований (свыше 500 дней опытов), обследовано 36 человек.
Были изучены дистиллят и опресненные воды с концентрацией солей на уровне 50, 100, 200, 400 и 1000 мг/л. Вода с уровнем минерализации московской водопроводной (400 мг/л) служила положительным контролем, а вода, практически лишенная солей (дистиллят), была взята в качестве негативного контроля. В течение всего периода наблюдений испытуемые находились на строгом стандартном пищевом рационе, разработанном совместно с Институтом питания АМН СССР и обеспечивающем физиологически полноценное поступление необходимых солевых компонентов в организм. Каждый рацион готовили отдельно на исследованных водах. Водопотреб-ление было свободным и также строго контролировалось. Исследования проводили в весенний и осенний периоды при участии практически здоровых людей (солдат) в возрасте 18—20 лет.
Результаты клинико-физиологических исследований состояния водно-электролитного обмена показали, что, как и в эксперименте, наиболее выраженными были изменения в балансе осмотически активного иона натрия. Хотя баланс натрия у всех испытуемых сохранял слабоположительное значение, уровень выведения этого микроэлемента при употреблении дистиллированной воды и воды с концентрацией солей 50 мг/л был выше, чем при употреблении воды с минерализацией 100 мг/л. По-видимому, происходит рассогласование процессов выведения натрия из организма с его поступлением и связанное с этим снижение процессов факультативной реаб-сорбции солей в почечных канальцах.
Кроме того, рассогласование в выведении натрия при употреблении низкоминерализованной воды объясняется, как нам кажется, неадекватной реакцией ближайшего депо натрия — печени — на некоторое снижение осмотической концентрации. Это подтверждается увеличением концентрации натрия в сыворотке крови наблюдаемых, потреблявших низко-минерализованные воды. Наиболее выраженное и статистически достоверное (Р < 0,05—0,01) увеличение концентрации натрия в сыворотке крови по сравнению с соответствующими фоновыми данными происходило у наблюдаемых, получавших дистиллированную воду и воду с концентрацией солей 50 мг/л (рис. 1). Некоторое повышение концентрации натрия в сыворотке крови отмечалось также под влиянием опресненной воды с содержанием солей 100 мг/л. Изучение жидкостных пространств организма указывает на то, что повышение уровня натрия в сыворотке крови сопровожда-ется некоторым увеличением объема плазмы крови и уменьшением объема внеклеточной жидкости, отмечавшимся при воздействии дистиллята и в меньшей степени под влиянием опресненной воды с содержанием солей 50 и 100 мг/л.
При анализе данных в балансе калия и хлоридов в организме установлены практически те же закономерности, что и в балансе натрия. Баланс калия при употреблении дистиллята становился даже слабоотрицательным, что, по-видимому, вообще характерно для воды такого рода (Л. И. Эльпи-нер и соавт.). Изучение баланса неорганических сульфатов в организме не выявило изменений в зависимости от уровня их поступления с опресненной водой.
В целях уточнения механизма воздействия опресненной питьевой воды на организм человека мы использовали методический прием функциональной водной нагрузки по Фольгарду, позволяющий выявить степень напряжения регуляторных процессов, предупреждающих нарушение нормального состояния внутренней среды организма. Проводили наблюдения за практически здоровыми людьми. В качестве водной нагрузки испытуемые получали опресненную воду с общим содержанием солей 50 мг/л (2-я группа), 75 (3-я группа), 100 (4-я группа), 200 (5-я группа) и 400 мг/л (6-я группа), а также дистиллят (1-я группа). Анализ данных, полученных при изменении функционального состояния почек с помощью пробы Фольгарда, по-
казал, что суммарный диурез у испытуемых, получавших в виде нагрузки дистиллированную воду, был выше, чем после нагрузки остальными исследованными водами (рис. 2). Уровень выведения осмотически наиболее активного электролита — натрия — был повышенным как при нагрузке полностью деминерализованной водой, так и при нагрузке опресненной водой с минерализацией 50 и 75 мг/л по сравнению с уровнем его выведения после нагрузки водой с общей концентрацией солей 100 мг/л и выше. Выведение натрия у лиц 5-й и 6-й групп возрастало по сравнению с 4-й группой соответственно увеличению содержания солей в исследуемых водах. В выведении хлор-иона при пробе Фольгарда установлены аналогичные закономерности.
Известно, что функциональная водная нагрузка по Фольгарду приводит к внезапному разведению внеклеточной жидкости организма, т. е. к одновременному нарушению постоянства объема и осмоса внутренней
среды и торможению секреции антидиуретического гормона. Ввиду этого наступает обильный диурез, достигающий максимума через 50 мин после введения жидкости. Такая реакция носит рефлекторный неспецифический характер и не зависит от химического состава воды. Позже включается адренокортикальный механизм регуляции водно-солевого обмена и нарушенное равновесие постепенно восстанавливается. На этом этапе ха-
12 3 4 5 6
200 , 400
Рис. 1. Изменение концентрации натрия в сыворотке крови испытуемых, потреблявших опресненную воду с различным содержанием солей (в % к фону). I — дистиллят: 2 — 50 мг/л; 3—100 мг/л; <—200 мг/л: 5—400 мг/л: в—1000 мг/л.
Рис. 2. Влияние опресненных вод различной степени минерализации на содержание и осмотическую резистентность эритроцитов, а также гематокритную величину крови на 4-м
часу пробы (в %) к фону. / — осмотическая резистентность эритроцитов: 2 — гематокритная величина: 3 — количество
эритроцитов.
рактер диуретической и натрийуретической реакции организма определяется химическим составом выпитой воды.
Таким образом, наибольший интерес представляли особенности нат-рийуреза на 3-м и 4-м часах наблюдений после функциональной водной нагрузки. Выведение натрия в эти сроки исследования у наблюдаемых, получавших в виде нагрузки дистиллированную воду, было значительно выше, чем при воздействии других исследуемых вод. Это подтверждает наши предположения о последовательности включения регуляторных механизмов поддержания водно-солевого гомеостазиса в организме.
Во всех группах наблюдаемых через 1—2 ч после водной нагрузки отмечалось уменьшение числа эритроцитов в крови по сравнению с фоновыми данными на 4—8%, что свидетельствует об определенной степени гидремии вследствие одномоментного приема большого количества воды. Однако к 4-му часу исследований число эритроцитов в крови у испытуемых при водной нагрузке дистиллятом и опресненной водой с содержанием солей на уровне 50 и 75 мг/л было несколько выше по сравнению с фоновыми данными и соответствующими показателями у других групп. В изменениях гематокритной величины крови наблюдалась обратная картина, что гово-
рнт об уменьшении объема эритроцитов при воздействии вод низкой минерализации в условиях пробы Фольгарда. Осмотическая резистентность эритроцитов находилась в пределах физиологических колебаний. Однако амплитуда гемолиза у испытуемых, получавших в виде нагрузки дистиллят и воду с минерализацией на уровне 50 мг/л, была несколько сдвинута (на 2—3%) в сторону уменьшения максимальной резистентности по сравнению с другими группами испытуемых. Минимальный уровень резистентности практически не менялся.
Судя по данным, полученным при пробе Фольгарда, дистиллят и низкоминерализованные опресненные воды с общим уровнем содержания солей 50 и 75 мг/л оказывают определенное влияние на функциональное состояние почек. Изменения отдельных показателей гомеостазиса организма (повышение количества эритроцитов, уменьшение гематокритной величины крови, уменьшение максимальной резистентности эритроцитов) свидетельствуют о включении сложных механизмов регуляции водно-солевого равновесия в организме при воздействии опресненных вод малой минерализации. Эти результаты согласуются с данными наших балансовых исследований у людей в условиях стационара и с данными других авторов, изучавших влияние на организм дистиллята и маломинерализованных вод (Л. И. Эльпинер и соавт.; К. С. Розвал).
Материалы наших клинико-физиологических и экспериментальных исследований позволили получить новые данные о механизме влияния опресненной питьевой воды на организм и установить, что наиболее отчетливы изменения функционального состояния водно-электролитного обмена при употреблении дистиллированной воды и воды с общей минерализацией на уровне 50 мг/л. Некоторая тенденция по отдельным показателям в том же направлении выявлена и при воздействии на организм опресненной воды с содержанием солей на уровне 100 мг/л.
Выводы
1. В связи с изменениями в состоянии водно-солевого обмена и сопряженных с ним показателей гомеостазиса организма, отмеченными в экспериментальных и клинико-физиологических исследованиях, дистиллят и маломинерализованные опресненные воды не пригодны для питья.
2. Механизм воздействия маломинерализованных опресненных вод связан с определенным рассогласованием процессов поступления и выведения электролитов, в основе которого лежит уменьшение под их влиянием реабсорбции электролитов в почечных канальцах и неадекватной реакцией их депо — печени — на некоторое снижение осмотической концентрации крови.
3. Результаты исследований позволяют рекомендовать в качестве нижней границы минерализации опресненной питьевой воды 100 мг/л, а в качестве нижнего предела оптимального уровня общего содержания солей 200 мг/л.
4. Эти рекомендации в основном касаются опресненных питьевых вод хлоридно-сульфатно-натриевого типа.
ЛИТЕРАТУРА. Рахманин Ю. А., Плугин В. П., Куте-II о в Е. Н. — В кн.: Гигиенические аспекты охраны внешней среды. М., 1974, с. 64. — Розвал К С. Материалы к гигиенической оценке опресненной питьевой воды и уровня ее минерализации. Дис. канд. М., 1971. — Эльпинер Л. И., Б о к и н а А. И., Ш а ф и р о в Ю. Б. — сГиг. и сан.», 1969, № 6, с. 22—26. — Dennis С. — «Am. J. Physiol.», 1940, v. 129, р. 171.— Williams A. W. Electron microscopie changes assosiated with water adsorption in the jejunum. — «Gut», 1963, v. 4, р. 1.
Поступила 6/II 1975 г.
EXPERIMENTAL AND CLINICAL AND PHYSIOLOGICAL DATA FOR SUBSTANTIATING THE LOWER LIMITS OF THE MINERALIZATION OF DESALINATED DRINKING WATER
Yu. A. Rakhmanin, A. I. Bokina, V. P. Ptugin, T. A. Grishelevich, R. 1. Mikhailova,
K. I. Vetelkin
The finding is that the distillate and weakly mineralized waters cause changes in the water-salt metabolism and in the related homeostasis indices and therefore cannot be used for drinking purposes. The lower limits of mineralization of the desalinated water are recommended to be set at the level of 100mg/l and the lower limit of the optimal level of the total content of salts — at the concentration of 200 mg/l. This applies mainly to the desalinated drinking water of the sodium-chloride-sulphate type.
УДК 613.34:628.165.087
Канд. мед. наук Ю. А. Рахманин, Г. И. Рожнов и С. Г. Давыдова
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МЕМБРАННЫХ МЕТОДОВ ОПРЕСНЕНИЯ ВОДЫ
Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР
Для получения пресной воды без изменения ее агрегатного состояния перспективными являются так называемые методы частичного опреснения, основанные на использовании мембранных процессов разделения жидкостей и смесей. К ним относятся метод электродиалаза (электрохимический, электроионитовый) и обратного осмоса (гиперфильтрация). В технико-экономическом отношении мембранные методы имеют ряд преимуществ (простота конструкции и эксплуатации опреснительных установок, незначительные затраты электроэнергии, возможность автоматического регулирования процесса опреснения и т. д.), что позволяет использовать их в практике хозяйственно-питьевого водоснабжения.
Метод электродиализа, основанный на разделении солей в электрическом поле через селективно-полупроницаемые ионитовые мембраны, уже теперь применяется для опреснения подземных солоноватых вод (К. М. Са-дадзе, и др.). Метод обратного осмоса, связанный с отделением солей под давлением с использованием полупроницаемых мембран, находится на стадии опытно-производственных испытаний. В дальнейшем с помощью мембранных методов будет широко производиться опреснение подземных и морских высокоминерализованных вод (И. Э. Апельцин и В. А. Кляч-ко), хозяйственно-бытовых сточных вод, шахтных (В. Н. Смагин, и др.) и дренажных вод орошаемых территорий и т. д.
Как известно, технология мембранного процесса опреснения позволяет снижать содержание солей в опресненной воде до любых необходимых уровней. Как показали натурные и экспериментальные гигиенические исследования, уровень минерализации и минеральный состав соответствуют ГОСТ (Г. И. Сидоренко и соавт.). Однако степень деминерализации воды может зависеть от уровня минерализации, солевого состава и свойств исходной воды, типа и конструкции опреснительных установок, условий и сроков их эксплуатации т. д. Вместе с тем эффективность обессоливання в основном определяется селективными свойствами полупроницаемых мембран, обеспечивающих процесс опреснения (Ю. А. Рахманин, 1974). Так, при испытании обратно-осмотической установки с различными образцами ацетилцеллюлозных мембран (производства Всесоюзного научно-исследовательского института синтетических смол и научно-исследовательского института пластмасс) установлена_ различная селективность изучаемых полимеров (табл. 1). Дефектоскопия (контрастное окрашивание) показала, что степень обессоливання связана с величиной пор и гомогенностью мембран, что в свою очередь обусловлено качеством применяемых полимеров.
