CC BY
10
МАТЕРИАЛЫ К ФИЗИОЛОГИЧЕСКОМУ ОБОСНОВАНИЮ ГИГИЕНИЧЕСКОГО НОРМАТИВА СУЛЬФАТОВ В ПИТЬЕВОЙ
ВОДЕ
А. И. Бокина
Из физиологической лаборатории Института общей и коммунальной гигиены
АМН СССР
Известно, что в ряде районов востока и юго-востока СССР доступ аые для использования воды отличаются высоким содержанием различ ных солей и, в частности, сульфатов.
В последнее время в связи с водоснабжением населения в районах освоения целинных и залежных земель нормирование солевого состава питьевых вод, предназначенных для снабжения населения, стало актуальной проблемой коммунальной гигиены. Между тем, как показывает анализ большого количества предложенных в разное время норм, они яе только резко отличаются друг от друга, но и вообще не имеют доста точно строгих научных обоснований (Г. В. Хлопин). Действующий в настоящее время ГОСТ 2761-44 также нормирует лишь общее коли чество солей в питьевой воде, не учитывая качественных особенностей влияния на организм отдельных солей. Такое положение приводит к не обходимости поисков путей для объективной оценки влияния солевого состава питьевой воды на организм на основе учета не только органо-лептических данных, но и физиологических реакций животных и человека. Основной задачей нашей работы и являлось получение физиологических данных, которые, наряду с другими материалами гигиеническо го характера, могли бы лечь в основу научно обоснованного норматива содержания сульфатов в питьевых водах.
Учитывая опыт павловской физиологической школы, можно было подойти к решению поставленной задачи различными методическими путями. Можно было изучать, во-первых, изменения секреторной и моторной реакции пищеварительного тракта у экспериментальных животных в ответ на введение вод с различными концентрациями солей (И. П. Разенков); во-вторых, реакцию утоления жажды при естественном или при мнимом питье различных вод (И. Н. Журавлев и сотр.) Сопоставление этих двух видов реакций позволило бы проследить, как отражаются на поведении целостного животного изменения в отдельных физиологических системах.
Разумеется, все эти данные не могли бы иметь самостоятельного гигиенического значения, если бы не сопоставлялись с реакциями у лю дей. По перечисленным направлениям мы вели нашу работу. Экспериментальная часть работы проведена на 5 собаках, частью интактных, частью с павловским желудочком и басовской фистулой. В оценке вкуса и свойств питьевой воды участвовало 94 человека.
В первой серии опытов изучали влияние на секреторную деятель яость желудка воде разными концентрациями — 0,25; 0,5; 1; 2,5; 4 и 10 г/л по сульфат-иону. На каждую концентрацию поставлено в среднем 20 опытов на 3 собаках. Контрольные опыты проводили с московской водопроводной водой. При постановке опытов особое внимание
обращали на сохранение постоянства всех прочих условий (содержание животных, температура воды и т. п.).
Данные о количестве желудочного сока в ответ на введение воды показывают, что при повышении концентрации сульфатов до 0,25 и 0,5 г/л определенных изменений в количестве отделяемого сока отметить не удалось. При концентрации 1 г/л впервые появляется снижение количества желудочного сока, а при 2,5 г/л это снижение становится вполне достоверным, в чем мы могли убедиться, произведя проверку данных методом вариационной статистики. При дальнейшем повышении концентрации сульфатов изменения в ходе и характере сокоотделения выражены тем больше, чем выше концентрация сульфата в исследуемой воде
50 30
го 10
ж £
в.в.цгиц 1,о г/и/иог/яяц °/йЩ
ВЛ 0,25 05 1/1 25 ¡.,0 Юг/лЗОи В.В. 0/2505 1,0 25 1,0 Юг/ЛХО/, В.В.0,25051,025 ¡,,0 ЮфХО^
V-
ОрО 0,1,0 цзо цго 0,10
ищи) 5 и .3 2 1 7 1 6 % * § % 3 1
ш
08.0,250,510 25 У Юг/лЯОь °/оНС1
Щ50
то
ЦЗО (Щ 0.10
иворор цо гцщшфБОь
в. в 0,25051.0 # <>А юг/лЩ Ед(цсл)
5
3
г
1
вв. ар ору г/5 />р юг/ляо1 вв.орар !/> 2/н.о шг/лзв1
Ч,
\ / V
ч
7
« В
%
ВВ. 0?5 0,5 ЦО 25 и,0тг/ощ
О Нормальный, стул
В.В. 0/2505 Ц> 251.5 тг/ляоь
• Понос
ВЛ 42505 1/015 Ц> 10 г/л ВО/,
Рис. 1. Количество (А), кислотность (Б), переваривающая сила сока (В) и характев стула (Г) при введении в желудок воды с разным содержанием сульфатов.
Обнаруженные изменения говорят о том, что, начиная с определен ных концентраций, появляется угнетение секреторной деятельности же лудочных желез, которое у 2 собак было выражено вполне отчетливо, а у третьей в несколько меньшей степени (рис. 1).
Изменение кислотности желудочного сока у всех собак идет в одном направлении: свободная кислотность при водопроводной воде и при содержании сульфатов в воде 0,25 г/л почти одинакова, при концентрации 0,5 г/л — не отличается совсем или отличается незначительно Снижение кислотности при концентрации сульфатов 1 г/л является уже вполне достоверным и выражено тем сильнее, чем выше концентрация сульфатов (рис. 1, Б). Соответственно изменяется и общая кислотность. Однако уже при концентрации сульфатов 0,5 г/л уменьшение кислотности является статистически достоверным. Как видно из рис. 1, Б, свободная и в большей степени общая кислотность повышаются при концентрации в 4 и 10 г/л сульфат-иона. Известно, что в норме изменения кислотности следуют за изменениями количества желудочного сока. Нарушение нормальных соотношений между этими двумя показателями.
аа что указывали В. В. Савич, М. Н. Горбунова, С. И. Лебединская, появляется лишь при действии сильно раздражающих веществ.
Изменения переваривающей силы сока (рис. 1, В) при постепенном повышении концентрации сульфатов в питьевой воде имеют двуфазный характер: переваривающая сила сока, не изменяясь существенно при введении воды с концентрацией 0,25 и 0,5 г/л, начинает повышаться при концентрациях 1—2,5 г/л. При концентрациях 2,5—4 г/л переваривающая сила в ряде опытов резко падает.
Таким образом, у большинства животных, начиная с концентрации в 2,5 г/л, происходит торможение секреторной деятельности не только
Общая кислотность
АктиВность пепсина.
?/„,Г— тГРосса
•••
И
Мин"
&
• • 4 и
•• •
••• V;
—
шт
•
/ 2 3 4 5 В час
ил „Дружок"
Данные отдельных опытов
I I Средний уровень кислотности
Рис. 2. Динамика сокоотделения (а), кислотность (б) и переваривающая сила желудочного сока (в) при одновременном введении в желудок хлеба с водопроводной (И) и сульфатной (5) водой.
обкладочных, но и главных желудочных желез. То обстоятельство, что изменения показателей секреторной деятельности желудка у всех собак идут в одном направлении, является, конечно, убедительным доказательством закономерности отмеченных явлений.
Что касается изменений стула, то в опытах с введением в желудок вод с концентрациями 4 и 10 г/л сульфат-иона у собак, имевших до того совершенно нормальный стул, начали отмечаться поносы. У одной из собак понос в отдельные дни появлялся уже при концентрациях 2,5 г/л сульфата-иона в питьевой воде.
Таким образом, данные о реакции пищеварительного тракта привели к выводу, что при введении животным в пустой желудок воды с концентрацией сульфатов выше определенного предела обнаруживается тормозящее действие сульфата натрия на секреторную деятельность железистого аппарата. Естественно, возник вопрос, сохраняется ли тормозящее действие сульфатов при введении в желудок воды одновременно с пищевыми веществами. Для этого была проведена вторая серия опытов, в которых изучали влияние определенной концентрации сульфатов на процесс переваривания таких основных пищевых продуктов, как хлеб и мясо. При выборе концентрации мы остановились на 2,5 г/л. Как уже упоминалось, эта концентрация у всех наших подопытных
2 Гигиена а санитария, № 2 9
животных вызывала отчетливое нарушение секреторной деятельности желудка. Оказалось (рис. 2), что и на фоне действия пищевого раздражителя не только слабого (хлеб), но и сильного (мясо) появилось тормозное действие сульфата натрия, которое было отмечено раньше.
Нельзя не отметить, что одновременное уменьшение количества сока, переваривающей силы и кислотности, несомненно, должно расцениваться как ухудшение условий для переваривания пищи. Об этом уже можно говорить и на основании изменений стула: единичные случаи поноса при введении воды с содержанием 2,5 г/л бее пищевого раздражителя стали почти постояннным явлением при одновременном введении сульфатных вод с хлебом.
тдопроВодная Вода, 1 у л I,;г/л ' Ьг/л
РыЖий "
Юг/п
ЕЗ Количество выпитой сульфатной воды в количество выпитой водоприводной воды ф Разница, в весе до и пасло опыта
Рис. 3. Реакция утоления жажды при питье воды с разным содержанием
сульфатов.
При изучении реакции утоления жажды оказалось, что при возможности удовлетворить искусственно вызванную (путем кратковременного обогрева) жажду пресной водой или водой, содержащей 1 г/л сульфат-иона, собаки выпивают в течение первых 5 минут такое количество (рис. 3) воды, которое полностью и с большой точностью покрывает образовавшийся за время обогрева водный дефицит. Но если давать животным воду с концентрацией сульфат-иона 2,5 г/л и выше, точность компенсации водного дефицита нарушается, животное выпивает то большее, то меньшее количество воды, чем это необходимо для восстановления его исходного веса. Эти изменения свидетельствуют об известном нарушении регуляции водного обмена. При содержании в воде 2,5 г/л сульфатов и выше животные в первые 5 минут не удовлетворяют свою потребность в воде и в течение последующего времени (второй период) допивают значительные количества пресной воды (рис. 4). Здесь проявляется тормозящее влияние большой концентрации сульфатов при действии не только с интерорецептивного поля желудка, но и с рецепторов ротовой полости.
Для дальнейшего анализа механизма наблюдаемых явлений мы считали целесообразным изучить реакцию утоления жажды у животных при мнимом питье. Такая методическая постановка позволяла нам выявить значение первичного анализа, происходящего при участии одного только вкусового анализатора, в условиях, когда поступление исследуемой воды во внутреннюю среду организма исключено. При этом возбудимость питьевого центра почти не уменьшалась и животное продолжало пить воду в течение всего 30-минутного периода наблюдения. На рис. 5 представлены данные о частоте «приступов» и общее количество выпитой животными воды.
При даче воды с содержанием сульфатов 10 г/л можно было отчетливо наблюдать торможение питьевого центра, выражавшееся в уменьшении числа «приступов» питья и количества выпиваемой воды. Так, одна собака вместо 1140 мл водопроводной воды выпивала лишь 770 мл сульфатной воды. У другой торможение выражено еще больше: вместо 360 мл водопроводной воды она выпивала лишь 63 мл сульфатной воды.
КпЛопрпИоднаь ИпПа 1,0 г/л 50ь 7..Ьг/л ми '*,иг/л50и !и,иг/л 5Пк
Пресна» ЙпЯа
2Л% 00% ЮП%
Рис 4. Количество выпитой пресной воды (в процентах к общему количеству выпитой воды) после питья воды с рчз-ной концентрацией сульфатов.
Таким образом, и при воздействии воды только на вкусовые рецепторы наблюдались те же тормозные реакции, которые мы наблюдали при естественном питье. Следовательно, ограничение водопотребления из-за неудовлетворительного вкуса воды, уже давно расцениваемое рядом гигиенистов как отрицательный показатель качества воды, находит свое объяснение на основе закономерностей высшей нервной деятельности, установленных И. П. Павловым.
Сопоставление всех результатов опытов на животных приводит к выводу, что более или менее резкие изменения в деятельности секреторного аппарата желудка находят свое отражение и в реакциях животного на вкусовые раздражители.
Следующим этапом нашей работы явилось определение органолеп-тических оценок качества воды у людей в зависимости от содержания сульфатов в питьевой воде. Учитывая большую лабильность всякого рода органолептических оценок, зависимость их от ряда трудно учитываемых условий и большую подверженность внешнему торможению, эту работу проводили в условиях, максимально гарантирующих надежность результатов.
Всем нашим наблюдаемым была предложена вода с различным содержанием сульфатов. Вначале наблюдаемые сразу же после пробы записывали свою оценку в произвольно выбранных выражениях. После того, как по этой методике было опрошено 50 человек, все записи были: нами просмотрены и произведен отбор наиболее типичных оценок. Из них была составлена схема опроса, в которой все оценки в нарастающей степени были разделены на три разные по характеру группы, характеризующие вкус воды, субъективное отношение к ней и ее общую гигиеническую оценку. По этой схеме было опрошено 77 человек, в основном санитарных врачей и научных работников института. Полученные результаты представлены на рис. 6, из которого видно, что 89% опро-
шенных не обнаружили в водопроводной воде никакого привкуса, 9% отметили в ней неопределенный, а 3% слабо солоноватый привкус. Нужно отметить, что наблюдаемые были жителями Москвы, постоян-
руЖок"
При мнимом питье
0п.7/Ш
I
I
I I II
I | ОоЗ/ХП
И
1
Оп 11.
360мл
1_Д
Друэкок"1 23 * 56 7 8 9 ЮН пан 151617 18192ЮВ23Х2526272Я2!30 мил
Оп. 18/Л
§
Оп 20/ХП
I
о п. ги/хп
Оп 25/ХП
Оп 27/ХП
63мл
12 3 <> 5 67 В 3 ЮН 1213111516171819202122232Ь252£П282930мин
,Тоби.к"
и_I
и/т
I
I
| 8/т
111*0 мл
[10/ХП ]
11 1 {т
1
115/ХП
„Шик"
1 231* 5 67 В 91011121311.1516171/13202122232452623212950 мил
| 18/Ш
20/ХП.
770мл
ги/хп
25/ХЕ
27/ХП
1 г 3 !> 5 6 7 8 Я ЮН 1213 И1516171В19202122 732к252627232330 мил 1 Аакательные движения Рис. 5. Реакция утоления жажды.
но потребляющими московскую водопроводную воду, так что обнаружение солоноватого привкуса в московской водопроводной воде говорит об определенной настороженности наблюдаемых. В воде с 0,25 г/л сульфатов около 70% не смогли отметить наличия какого-либо привкуса, в воде с 0,5 г/л — 65%. При концентрации сульфатов 1 г/л процент людей,
отмечавших в воде «слабо» или «заметно солоноватый» привкус, достигает 60.
Таким образом, в интервале между 0,5 и 1 г/л сульфатов большинство людей отмечает отчетливое ощущение слабо солоноватого привкуса воды. При концентрации в 2 г/л и больше процент лиц, отмечавших соленый вкус воды, резко возрастает.
При обработке ответов относительно эмоциональной окраски вкусовых ощущений оказалось, что только 81% опрошенных признал московскую водопроводную воду «обычной», 16% считали ее «не совсем прият-
Водопроводная
вода. 250
ШО 10000 мг/л SOк
Пресная Неопределенный привкус ЕЖЭ Слабо-саланоВатый. привкус _ Заметно соленый вкус 1 ШН Резко-соленый вкус
водопров вода 250 50_0_ 1000 2000_ 2500 Ь000 <0000мг/л 20и
Водопроводная L Вода ■ 250
Обычная | 500 1000
Не совсем приятная 2000 2500
ШШШ неприятная 1,000 10000MZ/íSOi
Допустимая для питья
Малопригодная для питья
\ Нельзя ol/mb и при жалсОг
Рис. 6. Диференциалыше оценки качества питьевой воды.
А — привкус или вкус; Б — субъективное отношение; В — гигиеническая оценка.
ной» и 3% «неприятной». Таким образом, около Vs всех обследованных дали не совсем правильную оценку московской водопроводной воды, преувеличив ее отрицательные свойства. При концентрации сульфат-иона 0,25 и 0,5 г/л в питьевой воде половина опрошенных (54—48%) считали эту воду «обычной» и 42—40%—«не совсем приятной». При концентрации сульфат-иона 1 г/л более половины (56%) признало воду «не совсем приятной», 22%—«неприятной». Воду с этой концентрацией 22% считали «обычней». При концентрации сульфат-иона 2 г/л «не приятной» считали воду 48%, а при концентрации 10 г/л сульфат -иона —99%.
Если учесть, с одной стороны, уже упоминавшуюся настороженность обследуемых, а с другой, их большую требовательность как врачей-гигиенистов к качеству питьевой воды, то вряд ли следует преувеличивать значение оценки «не совсем приятно».
Таким образом, мы приходим к выводу о резком нарастании отрицательных ответов и их интенсивности, начиная лишь с концентрации 0,5 г/л сульфат-иона.
Анализ ответов по гигиенической оценке воды показал следующее водопроводную воду считает «вполне пригодной» и «допустимой для питья» 97% лиц. Воду с содержанием 0,25—0,5 г/л сульфат-иона — 89—92%. Воду с содержанием 1 г/л сульфат-иона значительное большинство (73%) считает «допустимой для питья», однако вкусовые качества такой воды расценивают как «не совсем приятные».
Сопоставление всех полученных результатов дает возможность вывести некоторые положения, имеющие значение для установления нормативов содержания сульфатов в питьевой воде.
Так, учитывая, что при концентрации сульфат-иона 2,5 г/л и выше было обнаружено: а) заметное угнетение всех показателей секреторной деятельности желудка и притом не только при введении воды натощак, но и вместе с пищевыми раздражителями; б) послабляющее действие на кишечник; в) нарушение точности восстановления водного дефицита как при естественном, так и при мнимом питье; г) отрицательное отношение людей к вкусовым качествам воды, мы приходим к выводу, что эта концентрация является яв>но недопустимой.
Вместе с тем по своему действию и вкусу вода с содержанием в 0,25 и 0,5 г/л сульфат-иона, как было указано, почти или совсем не отличается от водопроводной воды. Эти факты говорят в пользу того, что концентрацию в 0,5 г/л можно считать допустимой.
Концентрация в 1 г/л сульфат-иона, как показывает анализ, вызывает начальные изменения секреторной деятельности желудка. При постоянном использовании такой воды имеющиеся начальные изменения могут вызвать напряжение регуляторных функций нервной системы. В условиях же жаркого климата, где в основном и расположены высоко минерализованные сульфатные воды, как показали И. П. Разенков, О. П. Молчанова и А. Ю. Юнусов, у людей наблюдается понижение желудочной секреции от действия высокой температуры внешней среды. Поэтому вряд ли можно считать допустимыми те концентрации сульфатов в питьевой воде, которые вызывают заметное угнетение желудочной секреции во избежание суммации этих воздействий. Что касается гигиенической оценки такой воды, то хотя 73% наблюдаемых и считают эту воду «допустимой для питья», однако они отмечают ее неудовлетворительные вкусовые качества.
Исходя из ряда требований гигиены и сопоставляя результаты наблюдений, полученных на людях, с результатами экспериментальных исследований на животных, мы полагаем, что есть ряд оснований выдвинуть в качестве гигиенически допустимой концентрацию сульфатов в воде порядка 500 мг/л по сульфат-иону.
Разумеется, мы не считаем это окончательным обоснованием норматива. Дальнейшая работа в этом направлении продолжается. Нам представляется необходимым, во-первых, уточнить по возможности этот норматив, продолжив исследование на большем числе животных, в течение более продолжительных сроков, с более дробными концентрациями в пределах 1000 мг/л. Большое значение должно иметь и выявление адаптационных способностей организма при длительном употреблении высокоминерализованной воды. Само собой разумеется, что данные физиологических сдвигов должны быть дополнены наблюдениями на людях в естественных условиях их существования.
ЛИТЕРАТУРА
Горбунова M. Н., Лебединская С. И. и Савич В. В., Архив биол. наук, 1933, т. XXXIII, в. 3—4, стр. 515—521. — M о л ч а н о в а О. П. и др., Вопр. питания. 1935, т. IV, № 1, стр. 1—13. — Разенков И. П., Влияние высокой температуры на животный организм и организм человека, М. — Л., 1934 —Он же, Русск. физиол. журн., 1926, т. IX, в. 1, стр. 75—92.—Хлопин Г. В., Гиг. и эпиде-миол., 1927, № 5, стр. 5—14. — Ч ер к и некий С. Н., в кн.: Тезисы докл. научн. сессии сан.-гигиен, мед ин-тов РСФСР, стр. 3—4, М., 1953. — Юнусов А. Ю., в кн.: Тезисы докл. VIII Всесоюзн. съезда физиологов, биохимиков, фармакологов, стр. 709—711, М., 1955.
Поступила 29/XI 1955 г.
it Я
