CC BY
8
бодительной борьбе»20, тем самым закладывались научные основы советского здравоохранения, в частности основы профилактики заболеваний как важнейшего направления советской медицины.
Поступила 13/П 1969 г.
УДК 613.34
ПРИДАНИЕ ПИТЬЕВЫХ СВОЙСТВ ОПРЕСНЕННЫМ ВОДАМ
Кандидаты мед. наук Л. И. Эльпинер и Ю. Б. Шафиров
Научно-исследовательский институт гигиены водного транспорта Министерства здравоохранения СССР, Москва
Наиболее перспективным и экономически рациональным путем решения проблемы водообеспечения морских судов является получение питьевой воды за счет опреснения забортной морской. Следует указать, что в последнее время эта проблема приобрела большое значение не только на флоте, но и в ряде стран и районов, испытывающих недостаток воды.
Возможные технологические решения отличаются значительным разнообразием, тем не менее наиболее отработанными, экономичными (утилизация бросового тепла судовых двигателей, атомных энергетических установок) и практически широко используемыми приемами опреснения следует считать методы дистилляции.
Нами было показано, что вода, получаемая из морской методами термического опреснения (эвапорации), по гигиеническим соображениям мало пригодна для питья. Такая оценка дистиллятов дана не только по их ор-ганолептическим качествам, но и на основе экспериментального изучения обессоленной воды.
Известны попытки улучшения питьевых качеств дистиллятов. Однако авторы рекомендованных приемов руководствовались только соображениями об улучшении вкуса опресненной воды. При этом одни авторы исходили из необходимости карбонизации дистиллятов (А. Н.Марей с соавторами), другие считали основной задачей выравнивание рН до нейтральных величин и устранение агрессивности (ТоН:оп, Оопа^). Предлагали также повысить общую минерализацию до 500—1000 мг/л, однако без учета ионного состава (В. Ф. Коваленко с соавторами). Эти приемы в том или ином виде уже используются в ряде действующих установок (фильтрация через мраморную или коралловую крошку, доломит, нейтрализация карбонатом натрия, обогащение хлоридом и бикарбонатом натрия, карбонатом кальция путем применения специальных таблеток, наконец, добавление небольшого количества морской или солоноватой подземной воды).
К сожалению, отсутствуют данные литературы, касающиеся конкретной гигиенической оценки воды, получаемой этими способами. Наши собственные наблюдения на некоторых морских судах относительно минерализации с помощью зарубежных таблетированных препаратов (достигаемая общая минерализация воды не превышает 75—100 мг/л) свидетельствуют о их низкой эффективности (вкус воды неприятен).
Тем не менее можно себе представить, что полное исправление вкусовых качеств воды тем или иным из перечисленных приемов минерализации вполне достижимо. А. Н. Марей с соавторами показали, что решение этого вопроса связано не только с количественной, но и с качественной харак-
20 Программа Российской социал-демократической партии, принятая на II съезде партии. ВКП(б) в резолюциях и решениях съездов, конференций и пленумов ЦК (1898— 1932), ч. 1, М., 1933.
теристикой ионного состава воды. Поэтому предлагаемый ими метод минерализации предусматривал обогащение воды солями кальция, главным образом бикарбонатами, имеющими ведущее значение в формировании ее вкусовых качеств. Однако результаты наших собственных исследований деминерализованных вод и данные изучения высокоминерализованных вод (А. И. Бокина)1 указывали на то, что суждения о биологической полноценности питьевой воды не могут основываться только на характеристике ее органолептических свойств. Из этих представлений мы и исходили при гигиенической оценке питьевой воды, получаемой из дистиллированной. Эти исследования имели также целью разработку метода солевого обогащения дистиллятов.
Прежде всего нам предстояло определить необходимые параметры минерализации как в целом, так и по отдельным ионам. Фактически речь шла об определении оптимального солевого состава питьевых вод. Было очевидным, что экспериментальное решение этого вопроса потребовало бы проведения чрезвычайно трудоемких и многолетних работ. Необходимость
быстрых практических решений заставила нас идти другим путем: мы сочли возможным и целесообразным принять за образец химического состава искусственной питьевой воды состав какой-либо природной питьевой воды, имеющей утвердившуюся положительную гигиеническую оценку и уже подвергавшейся достаточно детальному физиологическому изучению. Среди немногочисленных авторов, которые оценивали химический состав питьевых вод по физиологическим критериям, можно назвать И. С. Кандрора с соавторами и А. И. Бокину х. По их мнению, «московская водопроводная вода и воды близкого к ней состава являются близкими к оптимальным».
Учитывая это, мы при разработке метода минерализации опресненной воды ориентировались на экспериментальное содержание основных макрокомпонентов воды московского водопровода, полученные при обработке данных Рублевской и Северной водопроводных станций за 1962—1963 гг. (табл. 1). Как можно видеть, речь идет о воде достаточной минерализации (по С. М. Драчеву с соавторами), гидрокарбонатного класса, кальциевой группы, 11 типа (по А. О. Алекину), с ионной формулой (по М. Г. Курлову):
ксрз1_44а4_^_52
^0.4-0.5 Са34_з5Ме12_,4Ка2_4 '
Более подробно выбор модельного состава воды обоснован нами ранее (Л. И. Эльпинер и Ю. Б. Шафиров).
Метод минерализации разрабатывался совместно с Институтом геохимии и аналитической химии им. А. Н. Вернадского АН СССР, где химико-технологическими работами руководил проф. П. Н. Палей. В химико-технологическом отношении основная трудность была связана с обогащением дистиллятов бикарбонатами Са и Мг. Поиск простейшей технологической схемы привел к введению иона НС03 через бикарбонат натрия, а получение необходимой (равновесной по Тильмансу) свободной углекислоты осуществлено при взаимодействии бикарбоната натрия с ЫаНБО«. Для введения
Таблица 1
Концентрация основных ионов в Московской водопроводной воде (в мг-экв/л)
Ионы Минимум Максимум
Са2+ 1,74 3,72
0,69 1,38
0,102 0,42
нсо- 2,2 4,5
С1- 0,282 0,50
„„2 —
БО4 0,05 0,57
1 Автореферат докторской диссертации. М., 1968.
2 Нижний индекс символа иона соответствует его содержанию (в мг%-экв). Верхний индекс показывает валентность аниона или катиона.
остальных основных макроэлементов воды использованы СаС12 и Л^504. Ион фтора вводился с фтористым натрием3.
Экспериментально подобрано необходимое количество ЫаНБО« для получения рН воды, близкого к 7,0. Стремление к упрощению технологической схемы минерализации и выравниванию рН воды до нейтральной реакции привело к некоторому отклонению от состава принятой за образец воды, в основном за счет изменения кальциевой группы натриевой. Однако класс и тип воды сохранились (табл. 2).
Таблица 2
Концентрация ионов в опытных водах
Ионы Пробы, прошедшие лабораторную апробацию Пробы, прошедшие апробацию в судовых условиях
московская водопроводная вода минерализат вода судового запаса минерализат
Са2+ мг-экв! л 3,2 2,8 2,26 2,86
мг/л 64,0 55,6 — —
Мй2+ мг-экв! л 0,81 0,65 0,16 0,635
мг! л 9,85 7,9 —
Ыа++ К+мг-экв! л 0,31 3,8 — 3,82
мг!л ч 7,31 87,4 — —
НСОэ мг-экв!л 3,7 2,4 2,32 2,564
мг!л 225,7 146,0 — —
С1~ мг-экв!л 0,5 2,8 1,75 2,86
мг! л 17,75 99,4 — —
2 — Б04 мг-экв/л 0,22 2,05 0,28 2,10
мг!л 10,8 98,5 — —
Р мг!л — 0,75 — 0,7—0,8
рН 7,2 7,0 7,5 7,0
Мы понимали, что полученная нами вода не полностью аналогична московской водопроводной воде не только по количеству основных макроэлементов, но из-за отсутствия в ней ряда природных микроэлементов (за исключением фтора) и растворенных газов. Однако включение этих компонентов значительно усложнило бы технологию минерализации и, кроме того, не имело достаточных гигиенических количественных критериев. Поэтому мы были вынуждены провести комплекс физиолого-гигиенических исследований с тем, чтобы вынести обоснованные суждения о возможности длительного использования полученной искусственной воды для питья.
Исследования проводили в основном по той же схеме, что и изучение термически опресненной воды (дистиллята).
При определении в лабораторных условиях вкусовых качеств минерализованного дистиллята (минерализата) группой опытных исследователей (6 человек) он был оценен как вода, вполне пригодная для питья, обычная, с привкусами, не превышающими 1 балл. В закрытой сравнительной дегустации по А. И. Бронштейну 90 испытуемых (студенты-гигиенисты) дали этой воде и водопроводной близкие и достаточно высокие оценки (рис. 1). В опытах на 3 собаках с павловским желудочком минерализат по сравнению с водопроводной водой не вызывал достоверных различий выделения желудочного сока, его переваривающей силы (по Метту) и кислотности. При потреблении этой воды собаками (по 2 в группе, 3 месяца) и крысами (по 10 в группе, 6 месяцев) не отмечено существенных изменений баланса изученных электролитов (Ыа, К, Са, Р, С1, Mg, Э04) и их содержания в плазме крови по сравнению с фоном и контролем (водопроводная вода). Также не изменились общее состояние и поведение животных, динамика прибавки веса, содержание воды и общего белка в крови, азота и уропепсина в моче.
3 Подробное изложение метода см. журнал «Судостроение», 1968, № 8, с. 24.
Наблюдения в лабораторных условиях Б
□ ' Ш\г Ш? Ш--
Рис. 1. Оценка вкусовых свойств воды (закрытая сравнительная
дегустация).
А — контроль (водопроводная или судовая вода); Б — минерализат; В — дистиллят; / — вполне пригодная, допустимая для питья; 2 — малопригодная для питья; 3 — непригодная (можно пить при крайней необходимости); 4 — нельзя пить и при крайней необходимости.
Наблюдения в судовых условиях
Кроме того, в конце опыта был проведен ряд исследований, позволивших получить некоторые дополнительные данные о реакциях организма на длительное потребление изучавшихся вод (минерализата, водопроводной воды
и дистиллята). Определение водных пространств у крыс (5 животных из группы; по Ю. И. Иванову и Б. А. Пах-мурному) не выявило достоверных изменений величин общей, вне- и внутриклеточной жидкости по сравнению с контролем у животных, получавших минерализат. Учитывая наблюдавшиеся ранее в опытах с дистиллятом динамические нарушения обмена хлора (гиперхлорурию), мы определяли содержание хлора в скелетных мышцах печени и почках. Установлено, что у животных, потреблявших минерализат, содержание хлора в этих органах и тканях не изменялось по сравнению с контролем (рис. 2). В то же время у животных, которые пили дистиллированную воду, содержание хлора во всех изучавшихся тканях оказалось значительно сниженным. Изменились и водные пространства: содержание общей и внеклеточной воды достоверно повысилось, количество внутриклеточной воды не изменилось (табл. 3).
Как минерализат, так и дистиллят не вызывали нарушений весовых коэффициентов внутренних органов и сдвигов в содержании витамина С в надпочечниках. Не удалось выявить каких-либо существенных различий
зго
240
гоо /во /го
30 40 О
/Иь/иуцы
Печень
3 г> Ш
Почни
Рис. 2. Содержание хлора в тканях крыс, потреблявших воду разного солевого состава (в мг на 100 г ткани).
1 — водопроводная вода; 2 — минерализат; 3 — дистиллят.
Таблица 3
Водные пространства организма крыс, получавших воду разного солевого
состава (в % веса тела)
Животные Общая вода (антипирин) I Внеклеточная вода (инулин) II Внутриклеточная вода I — II
М±т
Получавшие водопроводную воду .... 29,4± 1,73 9±0,87 20,4+2,37
Получавшие минерализованный дистиллят 29,9± 1,0 10,3± 1,05 19,6± 0,67
Получавшие дистиллированную воду 33,9± 2,4 12,2± 0,53 21,7± 2,52
и при патоморфологическом изучении внутренних органов и тканей животных контрольной и обеих опытных групп. Единственным замеченным отклонением у животных, потреблявших дистиллированную воду, явилась небольшая инфильтрация эозинофилами подслизистой оболочки желудка и кишечника4. Приведенные здесь данные дополняют сообщавшиеся ранее сведения об отрицательном влиянии дистиллятов на организм.
Результаты лабораторных исследований показали, что вода, получаемая при минерализации дистиллята описанным выше способом, может рассматриваться как вполне пригодная для питья. Это послужило основанием для завершения технологических разработок и конструктивного оформления метода, что и привело к созданию рабочей модели автоматического минерализатора (рис. 3). Судовые испытания модели проводились в тропическом плавании к берегам Юго-Западной Африки. Минерализатор был присоединен к судовому опреснителю «Атлас» вакуумного типа (температура испарения 38,6°). Исследования, проведенные в море, показали полную применимость метода в судовых условиях и стабильность заданного состава воды, определили пути окончательных конструктивных решений.
Судовые испытания минерализатора сопровождались рядом гигиенических исследований. Оценка вкусовых качеств воды в напряженных условиях океанического плавания, несомненно, важна и интересна, поскольку здесь особенно обостряются ориентировочные рефлексы человека.
Вкусовые качества получаемой воды изучались троекратно методом закрытой сравнительной дегустации с привлечением 88 испытуемых моряков. Общее количество положительных вкусовых реакций на эту воду (92,7%) позволило достаточно высоко оценить ее. Правомерность такого вывода под-
Рис. 3. Рабочая модель автоматического минерализатора (вид спереди).
1 — входной патрубок (дистиллят): 2—магнитный клапан; 3 — емкость; 4 — блок дозаторов; 5 — баллоны с рабочими растворами солей; 6— сигнализация; 7 — командный электрический прибор; 8 — компрессор; 9 —фильтр с углем БАУ; 10 — выходной патрубок (минерализат).
4 Исследования выполнены канд. мед. наук А. Б. Шехтером.
тверждается совпадением оценки вкусовых качеств минерализата и пресной воды из судового запаса, солевой состав которой оказался близким к составу московской водопроводной воды.
Для оценки питьевых реакций человека при использовании минерализованного дистиллята в сравнении с судовой водой применяли метод П. О. Макарова (сопоставление величин «питьевого запроса» и «ответа»), пользуясь естественным возбуждением жажды у членов машинной команды за счет действия температурного фактора. Одновременно регистрировали, какова длительность периодов отсутствия чувства жажды и сколько воды выпивали для ее утоления. При изучении минерализата «питьевой запрос» и «ответ» (в пределах 50 мл) совпали в 104 из 115 случаев (90,4%), а при использовании судовой воды — в 40 из 47 случаев (85,1 %). Количество воды обоих типов, выпиваемое в течение одной вахты (4 часа) в машинном отделении, было близким к этому и в равной мере зависело от температуры воздуха (250—900 мл при 25—37° соответственно). Близкими были и интервалы между питьем при пользовании той и другой воды.
Пригодность получаемой воды для приготовления пищи была показана при 5-дневном снабжении камбуза судна только ею. На ней готовились все блюда (первые, вторые) и напитки для 4-кратного питья 80 человек команды. Качество приготовленной пищи каких-либо нареканий не выявило. Обращаемость к судовому врачу в период исследования не касалась нарушения функций желудочно-кишечного тракта и не отличалась какими-либо особенностями.
Нельзя не отметить, что получаемый нами минерализат характеризовался повышенным микробным числом. Это, вероятно, связано с низкотемпературным испарением морской воды и манипуляциями с моделью установки (введение реактивов, ремонт и т. п.). Однако прозрачность и бесцветность минерализата позволили весьма эффективно осуществлять его обеззараживание бактерицидной лампой БУВ-ЗОП в погруженном виде.
Таким образом, наши наблюдения позволяют утверждать, что вода гидрокарбонатного класса натриевой группы II типа, содержащая оптимальные концентрации фтора, имеющая ионную формулу:
М0 „ HOO|7ci,9SO;4
Na26Ca19Mg5
и полученная в легко доступной технологической схеме минерализации дистиллята, не вызывает каких-либо отклонений физиологических реакций организма, показателей состояния его внутренней среды и может рекомендоваться как один из образцов минерализации опресненной эвапорацией воды.
Исследования не только показывают возможность успешного получения искусственной питьевой воды из морской, но и убедительно демонстрируют важность и необходимость использования современных физиологических подходов при решении аналогичных задач.
В заключение следует отметить, что разработка новых методов получения питьевой воды из соленых и солоноватых вод неизбежно влечет за собой необходимость дальнейшего уточнения физиологической роли микро-и макроэлементного состава питьевой воды. С этой проблемой мы столкнулись при развитии работ, связанных с гигиенической оценкой морской воды, опресненной электродиализом с ионообменными мембранами.
ЛИТЕРАТУРА
А л е к и н А. О. Общая гидрохимия. Л., 1948. — Драчев С. М., К а н д -р о р И. С., Солтыский Е. И. и др. В кн.: Обессоливание и опреснение соленых и солоноватых вод. М., 1960, с. 10. — К а н д р о р И. С., Б о л и н а А. И. и др. Гигиеническое нормирование солевого состава питьевой воды. М., 1963. — Коваленко В. Ф., Лукин Г. Я., РогалевБ. М. Водоопреснительные установки морских судов. М., 1964..— К у р л Q в М. Г. Цит. А. О. Алекин. — Марей А. Н„ Бе-
л я е в а К. Н., 3 а й ц е в а А. Ф. Гиг. и сан., 1961, № 5, с. 93. — Макаров П. О. Физиол. ж. СССР, 1955, № 1, с. 25. — И в а н о в Ю. П., П а х м у р н ы й Ю. А. Бюлл. экспер. мед., 1965, № 4, с. 123. —Tortori Donati В., Ann. Sanita pubbl., 1967, v. 28, p. 895.
Поступила 25/11 1969 г IMPARTING THE DRINKING PROPERTIES DESTILLED WATERS
L. I. Elpiner, Yu. B. Shafirov The paper contains data on hygienic assessment of drinking water of sodium hydrocar-bonate type,obtained as the result of using the method of artificial mineralization of distillate from the water desalting installation. By means of studying the taste and drinking reactions in man, physiological reactions in animals and the indices of the state of their body's internal medium, the full biological value of the investigated water and its complete fitness for drinking purposes was demonstrated. The authors discuss the necessity of hygienic assessment of the artificial drinking water judging by the physiological criteria.
УДК в 13.31:620.011.52:620.197]:613.68-
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КРАСКИ МАРКИ ЭП-71 КАК АНТИКОРРОЗИЙНОГО ПОКРЫТИЯ ЦИСТЕРН ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
E.H. Пашкина
Кафедра коммунальной гигиены Ленинградского санитарно-гигиенического медицинского института
Предлагаемые для покрытия внутренней поверхности питьевых цистерн на судах синтетические краски, эмали, пленки и другие материалы по химическому составу и влиянию на качество воды не всегда удовлетворяют гигиенические требования. Это ограничивает их внедрение в практику.
Согласно литературным данным (А. И. Шерстнев; А. 3. Слободин; В. О. Шефтель; А. Н. Боков с соавторами), большинство емкостных изделий из синтетических материалов имеет посторонний запах с ароматическим оттенком, хранящаяся в них вода нередко приобретает неприятный запах и привкус. Кроме того, в пробах воды обнаруживалось значительное количество фенола, формальдегида и аммиака, определялась высокая окисляе-мость.
В качестве покрытия емкостей для хранения питьевой воды в настоящее время рекомендуется краска ЭП-71. В ее состав входит 35% эпоксидной смолы (ЭД-6) и 34% этинолевого лака, 9% растворителей (керосиновый контакт, ксилол, дибутилфталат), 10% наполнителя (тальк) и 12% красителя (железный сурик). Для отверждения краски перед употреблением вводится полиэтиленполиамин в количестве 2,7—3% веса краски.
Мы имели целью выяснить влияние краски ЭП-71 на качество питьевой воды при продолжительном ее хранении в емкости, где эта краска применена в качестве антикоррозийного покрытия. Для этого определяли вкус, запах, цветность, прозрачность, окисляемость и pH, изучали в динамике концентрацию эпихлоргидрина и полиэтиленколиамина. Также проводили санитар-но-токсикологические исследования. Хранили воду в течение 4 месяцев в экспериментальных емкостях (20:1 м2/м3) в условиях, близких к эксплуатационным. Кроме того, путем исследования водных вытяжек из специально окрашенных пластин при различной температуре (20, 40 и 60°) и сроках настаивания (1, 2 и 10 суток) определяли характер миграции химических веществ из покрытия в воду.
Органолептические показатели качества воды и ее окисляемость выявляли по общепринятым методикам. Эпихлоргидрин анализировали аце-
