CC BY
5
УДК 613.34:628.186
К ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ОЦЕНКЕ МИКРОЭЛЕМЕНТНОГО СОСТАВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ, ПОЛУЧАЕМОЙ МЕТОДАМИ ЧАСТИЧНОГО ОПРЕСНЕНИЯ
Канд. мед. наук Т. А. Николаева, доктор мед. наук А. И. Бокина, кандидаты мед. наук Ю. А. Рахманин и В. П. Плугин, Т. С. Хачатрян, Г. В. Вербицкая, кандидаты мед. наук Л. И. Элыгинер, Ю. Б. Шафиров и И. М. Ховах, Л. Д. Шамрова
Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва, и Научно-исследовательский институт гигиены водного транспорта Министерства здравоохранения СССР, Москва
Одним из перспективных методов получения питьевой воды является электрохимическое опреснение (И. Э. Апельцин и В. А. Клячко). В основе этого метода лежит использование процессов электродиализа в сочетании с применением специальных ионитовых мембран, обеспечивающих высокий эффект снижения общего солесодержания в опресненной воде (90— 95%). Характерной особенностью метода является возможность доведения обессоливания воды до заданного уровня общей солености и концентрации ведущих ионов, что невозможно при опреснении способом дистилляции. Вместе с тем при электрохимическом опреснении в воде могут оставаться относительно высокие концентрации некоторых микроэлементов, если их содержание в исходной воде велико или если они находятся в ней в виде плохо диссоциирующих соединений. Например, во время судовых испытаний модели электродиализной опреснительной установки при режиме работы, доводящем содержание иона хлора — основного компонента солевого состава морской воды — до гигиенически допустимой величины (300— 350 мг/л), в опресненной воде обнаружены бор в концентрации до 4,5 мг/л и бром на уровне 1,5—1,8 мг/л.
Закрытая дегустация воды, которую получали 68 членов экипажа судна, показала, что только 48 "о из них оценивали ее как «вполне пригодную» или «допустимую» для питья. У остальных моряков диализат получил неблагоприятную оценку: 46% из них отмечали его как малопригодный, и 6% — непригодный для питья (Л. И. Эльпинер и соавт.). Такая характеристика органолептических свойств диализата и недостаточность литературных данных относительно действия указанных микроэлементов на организм обусловили необходимость проведения более углубленной гигиенической оценки бора и брома.
Изучение влияния бора (по ортоборной кислоте) и брома (в виде ЫаВг) на органолептические свойства воды показало, что оба микроэлемента сильнее влияют на привкус воды, чем на ее запах. Так, не изменяя запаха воды в концентрациях соответственно до 200 и 38,5 мг/л, бор и бром придают ей выраженный горьковато-вяжущий привкус. Их пороговые концентрации по влиянию на привкус воды составляют 16 и 0,8 мг/л. Таким образом, бром на уровне возможного содержания его в диализате способен ухудшать вкусовые качества воды, тогда как бор практически не оказывает влияния на органолептические свойства воды, прошедшей электрохимическое опреснений.
Литературные данные о биологической роли бора и брома довольно значительны (А. О. Войнар, 3. М. Вронская, А. В. Ананичев, О. А. Крылов, Н. К. Шахова, И. Н. Верховская, М. Я. Школьник и А. Н. Маев-ская, Б. И. Збарский и соавт., ЛапапН и Агога, ВептвБоп иCastagnol, и др.), однако они недостаточны для суждения о возможном действии этих микроэлементов при длительном поступлении их в организм в тех концентрациях, которые встречаются в питьевой воде.
Эти обстоятельства вызывали необходимость санитарно-токсикологичес-кой оценки нами бора и брома в условиях острого, подострого и хронического экспериментов. В условиях острого опыта на 7 видах лабораторных животных выявлено, что наибольшей и примерно одинаково выраженной чувствительностью к бору обладают кошки, собаки, морские свинки и кролики; ЬО60 этого микроэлемента для них находится на уровне 300 мг/кг. В отличие от бора наиболее чувствительными животными к токсическому воздействию брома оказались белые мыши и крысы (см. таблицу), гибель которых, как правило, наступала в течение 2—3 суток от момента введения веществ. Существенного влияния полового диморфизма на характер и степень острого действия бора и брома не отмечено.
По данным острого опыта, бор значительно токсичнее брома. В соответствии с общепринятой классификацией бор можно отнести к очень токсичным веществам, а бром — к умеренно токсичным.
Верхние параметры токсичности бора и брома при однократном пероральном введении
Вид животных Пол 1Х>|0 (в мг/кг, с доверительными границами)
животных бор бром
Белые мыши Самцы 25=700 3100 (2 510 + 3 800)1
Черные » » 560 —
Белые крысы > 650 (590 + 703)1 3 100 (2 710 + 3 520)1
» » Самки 700 2 600+ 1231
Кролики Самцы 310 4 160
I Самки — 5 200
Морские свинки Самцы 310 5 500
Кошки > 250 —
Собаки э 310 —
1 Данные развернутого острого опыта, статистически обработанные по методу Литчфнлда и Уилкоксона. Остальные данные получены путем использования способа 50% прогрессии Дейхмана и Ле Бланка.
Кумулятивные свойства бора и брома изучались нами на морских свинках и крысах и оказались невыраженными. При подострой 3-месячной интоксикации бором (ежедневная доза 31 мг/кг, т. е. 1,10 ЬО50) наибольшие изменения у кроликов отмечались со стороны различных энзимных систем и выражались в быстром и значительном повышении содержания в сыворотке крови клеточных ферментов — аспартатаминотрансферазы, аланин-аминотрансферазы, альдолазы и лактатдегидрогеназы, уменьшении активности амилазы в сыворотке крови и каталазы в целой крови. С помощью функциональных нагрузок (внутривенного введения галактозы, бромсуль-фалеина и фенола красного) выявлено нарушение гликогенобразующей и экскреторной функции печени, нарушение функциональной деятельности почек. В крови найдено снижение содержания эритроцитов и лейкоцитов, увеличение содержания гемоглобина и неорганического фосфора. В подост-рых опытах на крысах при воздействии бора обнаружено понижение активности холинэстеразы и увеличение содержания копропорфирина в моче х. В хроническом эксперименте на кроликах установлено аналогичное (по некоторым тестам) влияние бора на организм подопытных животных.
В экспериментальных исследованиях на полифистульных собаках (с басовской фистулой желудка, изолированным павловским желудочком и фистулой кишечника по Тири — Велла) изучено влияние нарастающих концентраций бора в питьевой воде (0,5, 1, 1,5, 2, 3, 4,5, 9 и 15 мг/л) на сек-реторно-ферментативную деятельность желудочно-кишечного тракта (коли-
1 Подострый опыт на крысах проведен М. Т. Абашидзе (Научно-исследовательский институт санитарии и гигиены им. Г. М. Натадзе Министерства здравоохранения Грузинской ССР).
чество, пепсиногенная активность и кислотность желудочного сока, активность энтерокиназы и щелочной фосфатазы кишечного сока и кала). Исследования показали, что при превышении известного порога содержания бора в воде (более 2 мг/л) отмечаются отклонения пищеварительного процесса от нормы в отношении секреторной функции желудка и ферментативной деятельности кишечника (рис. 1).
С целью выявления возможного влияния бора на функциональное состояние желудочно-кишечного тракта людей, длительно потребляющих природную питьевую воду, содержащую бор в концентрации 4,5 мг/л, проведено обследование населения, проживающего в одном из совхозов Омской области. На основании результатов исследований с применением «ацидотеста» у лиц, использующих для питья воду артезианской скважины с содержанием 4,9 мг бора в 1 л, выявлена большая склонность к гипоацидным состояниям, чем у лиц, потребляющих воду, содержащую бор в количестве 0,2—0,5 мг/л.
Таким образом, допустимое содержание бора в питьевой воде не должно превышать 2—3 мг/л, и гигиени-
ческии норматив, еще ниже.
возможно, будет
fS мг/л
tS мг/л
Рис. 1. Количество желудочного сока у собак при разной концентрации бора
в питьевой воде. Столбики обозначают количество сока в среднем; на оси ординат — содержание бо-
ра в исследуемой воде; а — собака Гошка, 6 — собака Шарнк.
Рис. 2. Показатели условнорефлек-торной деятельности крыс при интоксикации бромом. /— контроль; 2— 0,01 мг/кг\ 3— 0,1 мг/кг; 4— 1,0 мг/кг\ а — упрочение положительного условного рефлекса; б — упрочение дифференцнровки; в — учащение положительного условного рефлекса.
При изучении токсико-динамической характеристики брома в подост-рых опытах на белых крысах этот микроэлемент вводился им в течение 3 месяцев в дозах, соответствующих г/ъ, 7ю> 7го и '/бо LD50. Исследования проводились до начала затравки и на 10, 20, 50 и 90-й день опыта.
Исследованные дозы брома вызвали у животных увеличение содержания сахара в крови (Vio и Veo LD60), снижение активности холинэстеразы (7 бо LD60) и амилазы (7» LDso)" содержания аскорбиновой кислоты в надпочечниках (х/б и V20 LD50), уменьшение связывания нейтрального красного в печени и семенниках (720 LD50). Таким образом, в соответствии с данными литературы при действии брома на организм в основном наблюдались изменения углеводного и белкового обмена. Обращало на себя внимание очаговое облысение у 30—50% животных в каждой группе, являющееся, вероятно, своеобразным кожным проявлением бромизма.
Учитывая хорошо известную специфичность и выраженность действия брома на функцию центральной нервной системы, мы в хроническом эксперименте изучали влияние брома на условнорефлекторную деятельность крыс (по методике, принятой в санитарно-токсикологических исследованиях, С. Н. Черкинский и соавт.) с использованием концентраций микроэлемента, близких к пороговым и подпороговым. Однако при всех испытанных дозах наблюдались достоверные изменения или тенденция к изменениям
некоторых показателей, в частности скорости выработки и угашения положительного условного рефлекса и выработки дифференцировки (рис. 2). При этом в зависимости от дозы брома изменения носили разнонаправленный характер: если при дозах 1 мг/кг (20 мг/л) и 0,1 мг/кг (2 мг/л) процесс внутреннего торможения ослабевал, то при дозе 0,01 мг/кг (0,2 мг/л) преобладали тормозные процессы.
Все дозы брома (от 50 до 0,01 мг/кг) в условиях хронического опыта также вызвали выраженное в разной степени, но стойкое очаговое облысение части животных. Результаты исследований позволяют утверждать, что длительное употребление воды, получаемой на электродиализной опреснительной установке и содержащей бром на уровне до 1,8 мг/л, недопустимо.
Таким образом, ведущим признаком вредности присутствия в воде повышенного количества бора и брома является их возможное непосредственное токсическое воздействие на организм человека и животных. Сказанное свидетельствует о необходимости разработки соответствующих рекомендаций по технологическим приемам (доработка получаемой воды, создание бор- и бромзадерживающих мембран и т. д.), обеспечивающих необходимое снижение содержания этих микроэлементов в диализате.
ЛИТЕРАТУРА
А н а н и ч е в А. В. Нарушение минерального обмена у с.-х животных борной биогеохимической провинции Северо-Западного Казахстана. Дисс. канд. М., 1958. — Апельцин И. Э., Клячко В. А. Опреснение воды. М., 1968. — Верхов-с к а я И. Н. Бром в животном организме и механизм его действия. М., 1962. — Вой -нар А. О. Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека. М., 1953. — Вронская 3. М. В кн.: Рефераты докл. Всесоюзн. научного о-ва судебных медиков. Л., 1955, с. 43.—Збарский Б. И., Иванов И. И., Марда-шев С. И. Биологическая химия. Л., 1965. — Крылов О. А. Физиол. ж. СССР, 1960, 46, 10, 1258. — Черкинский С. Н., Миклашевский В. Е., Мурза к а е в Ф. Г. В кн.: Санитарная охрана водоемов от загрязнения промышленными сточными водами. М., 1964, в. 6, с. 323. —Шахова Н. К. Биохимия, 1961, в. 2, с. 315. —Школьник М. Я., Маевская А. Н. Докл. АН СССР, 1962, т. 145, № I.e. 222. — Э л ь п и н е р Л. И., Ш а ф и р о в Ю. Б., Шуб О. А. и др. Труды Научно-исслед. ин-та гигиены водного транспорта, 1968, в. 1, с. 288.—Bennis-s о п Н., С a s t a g n о 1 R., Arch. Mal. Prof., 1965, v. 26, p. 293. — J a n a n 1 i N. С., А го г а В. S.. Indian J. exp. Biol.. 1963, v. 44, p. 228.
Поступила 13/V 1970 Г.
HYGIENIC ASSESSMENT OF THE TRACE ELEMENT COMPOSITION OF DRINKING WATER, OBTAINED BY METHODS OF PARTIAL DESALINATION
T. A. Nikolaeva, A. I. Bokirux, Yu. A. Rakhmanin, V. P. Plugin, T. S. Khachatryan, G. V. Verbitskaya, L. I. Elpiner, Yu. B. Shafirov, I. M. Khovakh, L. D. Shamrova
The paper contains results of studying the effect of boron and bromium on the organoleptic properties of water and the opinion of seamen on the taste of the dialysate. Acute, subacute and chronic tests carried out over various types of animals and the field observations made proved boron and bromium to be present in the dialysate in concentrations that could have an unfavorable effect on the body of man and animals. The investigation findings point to the necessity of taking certain technical measures for decreasing the contents of boron and bromium in the dialysate.
