Гигиеническая оценка воды с различным содержанием фтора

ОБРАЗ ЖИЗНИ. ЭКОЛОГИЯ

© САВЧЕНКОВ М.Ф. - 2008

ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВОДЫ С РАЗЛИЧНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ФТОРА

М.Ф. Савченков

Резюме. Изучено содержание фтора в поверхностных и подземных водах различных зон Байкальского региона и Монголии. На основании целенаправленного обследования описана динамика развития флюороза и кариеса у детей, проживающих на территориях с различным содержанием фтора в питьевой воде (по результатам работ, защищенных в диссертационном совете по специальности 14.00.07 — гигиена).

Ключевые слова: поверхностные и подземные воды, фтор, флюороз, кариес, здоровье детей.

Изучение водных ресурсов, качества, безопасности и рационального использования воды являются актуальными проблемами во всем мире. Генеральная ассамблея ООН провозгласила 2005-2015 гг. международным десятилетием «Вода — источник жизни». В Байкальском регионе эколого-гигиенические аспекты природных вод изучались Л.М. Яновским (2003). Поверхностные и подземные воды лесостепной и таежной зон региона сравнивались по содержанию ряда эссенциаль-ных элементов и, в частности, фтора. Установлено, что поверхностные воды лесостепной зоны содержали фтор на уровне 0,84-1,1 мг/л, в таежной — 0,3-0,42 мг/л. Содержание фтора в подземных водах лесостепной зоны было на уровне 0,75-0,83 мг/л, а в таежной зоне — 0,28-

0,3 мг/л. Достоверно большая концентрация фторидов была присуща лесостепному ландшафту по сравнению с таежным. Средние данные по ландшафтам были следующими: подземные воды лесостепной зоны содержали фтор в концентрации 1,06 мг/л, а в подземных водах таежной зоны фтор определялся на уровне 0,30 мг/л. Поверхностные воды в Байкальском регионе в среднем содержали фтор в концентрации 0,7 мг/л, а подземные

— 0,5 мг/л.

Помимо содержания фтора, учитывался своеобразный минеральный состав воды, общая жесткость и кислотно-щелочные характеристики. По сумме этих показателей можно было предполагать наличие фактора риска для здоровья детей.

Эпидемиологическими исследованиями были выявлены признаки флюороза зубов у детей как маркера поражения флюорозом всей костно-суставной системы организма. Установлена неравномерность распространения таких признаков. Так, в лесостепной зоне у детей с годовалого возраста обнаруживался флюороз временных зубов. Увеличение частоты встречаемости флюороза отмечалось у 7-летних детей в период прорезывания постоянных зубов (до 40%). Наиболее часто регистрировалась первая и вторая степень флюороза (легкая форма).

Среди детского населения Байкальского региона широко распространен кариес. В поселениях лесостепного ландшафта кариес у детей выявлялся с двухлетнего возраста, а таежного — уже с одного года. Различия средних данных значимы. Средние данные для лесостепи равнялись 67,5%, а для таежной зоны — 76,8% (у девочек пораженность кариесом постоянных зубов была выше, чем у мальчиков). Можно предположить, что такие особенности в состоянии здоровья детей зависят не только от уровня содержания фтора, но и от своеобразного набора эссенциальных элементов в питьевых водах и уровня их содержания в различных природных зонах. Важное значение имеют и другие показатели качества воды. Для определения связи между факторами окружающей природной среды приведены показатели кислотно-щелочных уровней среды, общей жесткости

и концентрации фторидов. Коэффициент корреляции между значениями рН и жесткости вод равен 0,87, между значениями рН и концентрацией фторидов — 0,85 и между показателями жесткости и концентрацией фторидов — 0,95. При увеличении содержания кальция и повышении жесткости воды концентрация фторидов, как правило, нарастала. Поэтому при обосновании факторов риска для здоровья детей учитывались и эти зависимости [2].

Представляет большой практический и теоретический интерес сохранение выявленных закономерностей для всей территории Центральной Азии. Поэтому продолжение таких исследований было перенесено на территорию Монголии. Наиболее обстоятельно и систематично такие работы выполнила Д. Баярмаа (2006). Известно, что в Монголии поверхностные и подземные водные ресурсы распределены крайне неравномерно — в центральном, южном и восточном районах поверхностные водотоки практически отсутствуют, и подземные воды различного качества являются единственным источником водоснабжения. В Монголии научные исследования о связи химического состава воды и состояния здоровья населения практически отсутствуют, что подчеркивало актуальность настоящей работы. Необходимо было дать гигиеническую оценку водоснабжения населенных пунктов Монголии с учетом климатических и гидрогеологических зон от северной границы до южной и изучить влияние водного фактора на распространенность флюороза и кариеса у детей. Авторы опирались на территорию расположения железной дороги, поскольку она проходит с севера на юг, охватывая все климатические зоны Монголии.

Методической основой работы явились нормативные документы, действующие в Монголии. Использовались органолептические, санитарно-химические, санитарнобактериологические показатели, определение фтора и ряда факторов, влияющих на качество водоисточников. Работа проводилась на лабораторной базе санэпидслуж-бы железной дороги в г. Улан-Баторе. Для выявления флюороза и кариеса у детей организованы активные медико-профилактические стоматологические осмотры. Обследовано 1176 детей в возрасте от 1 до 7 лет, проживающих на данной территории с момента рождения.

Территория Монголии, как и весь Центрально-Азиатский регион, характеризуется разнообразным рельефом. В северной и центральной зонах преобладает пересеченный среднегорный рельеф, на фоне резкоконтинентального климата имеет место сезонное промерзание и островная мерзлота. В южной зоне — равнинный рельеф, умеренно континентальный климат, сезонное промерзание. В ходе исследований, в зависимости от условий накопления подземных вод, вся территория Монголии с севера на юг (вдоль линии железной дороги) разделена на три зоны: с обильным питанием под-

земных вод и хорошим водоснабжением (северная зона); с умеренным питанием подземных вод и умеренным водоснабжением (центральная зона) и со скудным питанием подземных вод и неудовлетворительным водоснабжением (южная зона). Поверхностные водоисточники также разделены на три группы по аналогичному признаку.

Подземная вода в разных зонах имеет неодинаковую минерализацию, увеличиваясь с севера на юг (от 100 до 2000 мг/л). Средние значения органолептических и санитарно-химических показателей, определяющих качество питьевой воды, соответствовали гигиеническим нормативам для питьевой воды Монголии (ГОСТ 900:2005). Превышение некоторых органолептических показателей (запах до 3,0 баллов, цветность до 40,9о) отмечалась в южной зоне. Высокая степень минерализации поверхностных вод также обнаружена в южной зоне (1702+185,3 мг/л — на юге и 200,0+1,73 мг/л — на севере). Средние значения общей жесткости составляли от 4,55 + 0,28 мг/л (северная зона) до 5,36+0,41 мг/л (южная зона), что соответствует гигиеническим нормативам для питьевой воды Монголии. В южной зоне обнаружено повышенное содержание магния в воде.

В районе расположения линии железной дороги для питьевого водоснабжения, как правило, используются подземные водоисточники. В этой связи авторов особенно интересовало содержание в воде одного из важнейших эссенциальных микроэлементов — фтора. Его содержание в питьевой воде изменялось с севера на юг от 0,51 до 2, 05 мг/л. Если на севере эта величина была ниже гигиенической нормы, то в питьевой воде центральной зоны Монголии содержание фтора было оптимальным (1,03-1,05 мг/л). В южной зоне содержание фтора в питьевой воде находилось в пределах 1,8-2,05 мг/л, что выше гигиенической нормы. Такие данные послужили основанием для изучения заболеваемости флюорозом детей младшего возраста в период формирования зубов, как наиболее опасном в этом отношении времени.

Установлено, что в центральной зоне Монголии распространенность флюороза у детей до 7 лет на 100 детей составляла 9,2%, а в южной — 29,2%. В северной зоне исследуемой территории, где концентрации фтора в питьевой воде ниже гигиенической нормы (0,51 мг/л), у обследованных детей заболеваемость флюорозом вообще не регистрировалась. Значимые различия отмечены между центральной и южной зонами. Обращает на себя внимание ситуация в центральной зоне: несмотря на оптимальное содержание фтора в воде (1,03-1,05 мг/л) заболеваемость флюорозом среди детей в различных населенных пунктах колебалась от 7,8% до 12%. Установлено, что чаще болеют флюорозом дети 4-7-летнего возраста по сравнению с 3-летними детьми. Например, в этом возрасте в населенном пункте Дзунба-ян общая заболеваемость флюорозом составляла 74,9% (в основном, болели мальчики).

Распространенность кариеса у детского населения также изучалась в зависимости от места проживания. Заболеваемость кариесом у детей в северной зоне составляла 43,9%, в центральной — 59,3% и в южной — 51,8% (на 100 детей). Авторам не удалось получить значимых различий между зонами и четких зависимостей уровня заболеваемости от концентрации фтора в воде. Тем не менее, по отдельным населенным пунктам получены характерные данные. Так, в северной зоне

высокая распространенность кариеса обнаружена у детей, проживающих в населенном пункте Дзунхараа (44,8%), где содержание фтора в питьевой воде было ниже установленной гигиенической нормы (0,58 мг/л). По природным и гидрогеологическим условиям авторы выделяют в Монголии три зоны: северную, центральную и южную, где режим питания подземных вод, основные природные и климатические показатели резко отличаются друг от друга. По линии железной дороги, пересекающей страну с севера на юг, в основном используются подземные источники как для технологических, так и хозяйственно-бытовых целей. Они различаются по месту их залегания, ресурсам и качеству: на юге содержание фтора в питьевой воде — 1,8 мг/л, в центральной зоне — 1,04 мг/л, на севере — 0,59 мг/л. В южной зоне, где авторами установлена наибольшая концентрация фтора, отмечается и более высокая распространенность флюороза у детей. В данном случае можно с полным основанием говорить об эндемичнос-ти этой патологии. Подтверждает это и наличие корреляционной связи между уровнем содержания фтора в питьевой воде и распространенностью флюороза и кариеса среди детей (по флюорозу коэффициент корреляции 0,7; по кариесу высокие значения коэффициента корреляции получены лишь по отдельным населенным пунктам) [1].

В целом, при сопоставлении данных, полученных в Сибири (Байкальский регион) и в Монголии, несмотря на многофакторность влияния окружающей среды на здоровье населения, можно выделить общие закономерности для всей территории Центральной Азии. Обращает на себя внимание следующее:

- влияние на здоровье населения природного геохимического окружения, сложившегося на конкретной территории;

- влияние природного геохимического баланса на химический состав поверхностных и подземных вод;

- активность важнейших эссенциальных микроэлементов на фоне других показателей качества воды;

- уровни распространения и характер патологии в связи с физиологическими особенностями организма и возрастно-половыми характеристиками.

Получены новые данные и закономерности локального характера. Так, для территории Монголии впервые выявлены зависимости заболеваемости флюорозом и кариесом у детей младшего возраста, проживающих в разных природно-климатических условиях, и установлена взаимосвязь между уровнем содержания фтора и распространенностью флюороза. Интересно, что в некоторых районах, где содержание фтора было выше гигиенической нормы, регистрировалась высокая пора-жаемость кариесом, что, вероятно, связано с влиянием других неустановленных факторов, состоянием организма и, в частности, резистентностью зубных тканей. Подобная ситуация обнаружена и в Казахстане, где население территорий с высокой пораженностью флюорозом также значительно поражено и кариесом. Авторы обратили внимание на то, что не всегда обнаруживается прямая зависимость между содержанием фтора в питьевой воде и пораженностью населения флюорозом. Считается, что низкая пораженность кариесом наблюдается у лиц с первой степенью флюороза. Отсюда можно сделать вывод о том, что недопустимы ни максимальная, ни минимальная концентрация фтора. Необходимо то оптимальное количество фтора в питьевой воде, которое обеспечит безопасность для здоровья населения.

THE HYGIENIC EVALUATION OF WATER WITH VARIOUS CONTENT OF FLUORINE

M.F. Savchenkov

The paper presents the research data on fluorine content in the surface and ground waters in different zones of Baikalsky region and Mongolia. On the grounds of purposeful examination there has been described the dynamics of the development offluorosis and caries in children living on the territories with various fluorine content in drinking water.

ЛИТЕРАТУРА 2. Яновский Л.М. Клинико-гигиенический анализ распро-

1. Дамдинсурэн Баярмаа. Гигиеническая оценка водных странения нетнфюкцтаннс штодаг™ в Прибайкалье

ресурсов Монголии: Автореф. дисс. ...канд. мед.наук. в зависимости от щтоодньк условий: Автореф. дисс.

- Иркутск 2006 - 21с ...доктора мед. наук. - Иркутск, 2003. - 41 с.

© ЮШКОВ Г.Г., АСАДУЛЛИНА А.Р., ГОРБУНОВА О.В., КОЛЕСНИК Д.И., БЕНЕМАНСКИЙВ.В., БУНМ.М. - 2008

К ПРОБЛЕМЕ ТОКСИКОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ТЕТРАФТОРИДА ГЕРМАНИЯ И КОНТРОЛЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ЕГО ПАРАМИ ВОЗДУХА РАБОЧЕЙ ЗОНЫ

Г.Г. Юшков, А.Р. Асадуллина, О.В. Горбунова, Д.И. Колесник, В.В. Бенеманский, М.М. Бун

(НИИ Биофизики Ангарской государственной технической академии, Ангарск, директор - к.х.н., доц.

ТМ. Филиппова)

Резюме. В статье представлены материалы к научному обоснованию ПДКтетрафторида германия в воздухе рабочей зоны с выделением остронаправленного раздражающего действия на органы дыхания, в т.ч. и с использованием данных хронического эксперимента. ПДК = 0,5мг/м3 (IIкласс опасности). Для контроля массовой концентрации ТФГв воздухе ингаляционных камер и в модельных производственных условиях применены МУК 4.1.1342-03 «Измерение массовой концентрации гидрофторида (фтористого водорода) в воздухе рабочей зоны фотометрическим методом». Ключевые слова: МУК 4.1.1342-03, ГН2.2.5.2241-07, тетрафторид германия, фтористый водород.

Тетрафторид германия - исходное или промежуточное вещество при получении фторогерманатов и высокочистого германия [6].

Как показал анализ источников информации, гигиенические нормативы для тетрафторида германия в объектах окружающей среды, в частности в воздухе рабочей зоны, а также утвержденные методы определения его массовых концентраций в этих объектах на момент начала исследований отсутствовали, что и позволило наметить цель и задачи данной работы, а также ее актуальность.

Тетрафторид германия (GeF4) - бесцветный газ с едким чесночным запахом, молекулярная масса 147,1 а.е.м., температура возгонки -36оС, сильно дымящий на воздухе, в присутствии влаги разъедает стекло. Термически устойчив до 1000оС, не горюч, не взрывоопасен [1]. Мгновенно гидролизуется с образованием GeO2 и HF, а также промежуточных продуктов (германиевых кислот, солей и др.) [2]. При этом тетрафторид германия может синтезироваться вновь.

GeF,

GeO2 + HF + промежуточные продукты

вания проводились в полном соответствии с методическими указаниями [3] с допустимым расширением методического обеспечения. При всей сложности постановки ингаляций раздражающими веществами удалось получить диапазон частично смертельных концентраций в пределах от 0,01 до 100 мг/м3.

В эксперименте использованы следующие животные: мыши, крысы нелинейные (самцы). Экспозиция: мыши — 2 часа, крысы — 4 часа. Регистрация гибели в течение 14 дней. Количество животных в каждой группе — 6. Расчет проводили по методу Кербера.

Результаты и обсуждение В результате эксперимента получены основные параметры ингаляционной токсичности: СЬ_„ =

64,5+5,81 мг/мз (по фтору), СЦ0 = 56,рШ:Гмг/

’ 7 ' т г *' /7 50мыши-сампы . __\ 7 .

м3 (по фтору), СЬ

20насыщ:ющая концентрация

Отсюда возникают многие сложности, связанные с обнаружением этого соединения в воздухе.

Цель работы провести токсико-гигиеническую оценку тетрафторида германия и контроль загрязнения его парами рабочей зоны.

Материалы и методы

При токсиколого-гигиеническом исследовании тетрафторида германия был применен метод фотометрического измерения массовой концентрации гидрофторида (фтористого водорода) в воздухе рабочей зоны МУК 4.1.1.1342-03, отличающийся специфичностью, сравнительной легкостью выполнения и высокой точностью измерений.

Применение данного метода обусловлено тем, что эмпирически было установлено образование в воздухе ингаляционных камер продуктов гидролиза ТФГ, находящихся в различных агрегатных состояниях - фторида водорода в виде паров, диоксида германия в виде аэрозоля дезинтеграции. Причем часть последнего остается в воздушных коммуникациях, часть оседает на дно камер, а на бумажный фильтр отбирается количество диоксида, в концентрационном соотношении с HF в 130 раз меньшее; например, 0,5 мг/м3 диоксида германия и 65,0 мг/м3 НЕ Это потребовало при оценке воздействия вещества на животных использовать метод определения массовой концентрации именно по фтору.

Метод соответствует требованиям ГОСТа к условиям нормирования и контроля тетрафторида германия (по фтору) в воздухе рабочей зоны. Токсикологические исследо-

= 11272,9 мг/м3,

КВИО = 174,8. .................

Клиника острого ингаляционного отравления при смертельных концентрациях проявлялась, прежде всего, в раздражении слизистых глаз и верхних дыхательных путей. Поведение животных отличалось беспокойством, развитием одышки и удушья. При концентрациях, близких к 100 мг/м3, гибель животных наступала в течение 1-4 суток от токсического поражения легких. Отдельные животные погибали в течение первых часов и даже во время экспозиции. При концентрациях, близких к ^50, гибель наступала позднее (8-10-12 сутки) при похожих макроскопических проявлениях интоксикации. Несмертельные концентрации вызывали внешние признаки раздражения, но совместимые с жизнью.

Выполнена серия экспериментов по установлению порога раздражающего действия для лабораторных животных и человека [4,6]. В качестве экспериментальнобиологической модели выбраны крысы, помещенные в специально изготовленные ингаляционные камеры, приспособленные для индивидуальной регистрации частоты дыхания. Испытаны концентрации 28, 20, 10,5 и 1 мг/м3.

Урежение частоты дыхания у животных проявлялось при концентрации 5 мг/м3, а при концентрации 1 мг/м3 частота дыхания имела некоторую тенденцию к повышению (ЕС50 = 11,3+0,9 мг/м3). При этом минимальные признаки (количественные) общетоксического действия оставались при концентрации 10 мг/м3, которую условно можно принять за порог острого действия.

Проведено исследование по выявлению порога раздражающего действия и запаха с привлечением добро-вольцев-одораторов (29 человек без признаков заболеваний верхних дыхательных путей). Исследование проведено с трехкратным предъявлением запаха в режиме, обычно применяемом для условий установления мак-