Влияние химического состава питьевой воды на формирование цереброваскулярной патологии населения экокризового региона Украины

За nepiод з 1980 до 2000 р. вивчено частоту виникнення цереброваскулярних захворювань, їx поширеність та смертність від даної патології населення 19 міст та 14 сільських районів екокризового регюну України — Донецької облаеті. За цей період вивчено гідрохімічні характеристики різних територій данного регіону та встановлено взаємозв’язок з ними показників цереброваскулярної патології. На цій основі визначено ключові детермінанти даної патології гідрохімічного походження.

Вода играет ключевую роль в жизне­деятельности всех живых организ­мов, обеспечивая осуществление большинства биохимических и фи­зиологических процессов [5]. Одна­ко в условиях мощного техногенного прессинга водоисточники подвер­гаются интенсивному загрязнению вредными химическими веществами антропогенного происхождения. Не­которые соединения (нитраты, нит­риты, пестициды и минеральные удобрения, тяжелые металлы) ока­зывают кардиовазотоксическое и нейротоксическое действие на орга­низм человека [4]. Наряду с этим определенную роль в формирова­нии болезней системы кровообра­щения играет избыток или недоста­ток биогенных макроэлементов — калия, натрия, фосфора, хлоридов и др. [6]. Доказано важное значение таких характеристик питьевой воды, как общая жесткость и минерализа­ция в детерминации уровней цереброваскулярной и кардиоваскулярной патологии [3, 5, 6]. Донецкая область относится к засушливым регионам, где население употребля­ет для питья воду, не всегда соот­ветствующую гигиеническим требо­ваниям [4, 5]. При этом подземные и поверхностные водоисточники Донбасса в значительной степени загрязнены антропогенными ксенобиотиками [1]. В связи с этим осо­бую актуальность приобретает цель настоящей работы — изучение вли­яния химического состава питьевой воды на формирование цереброваскулярной патологии населения экокризисного региона Украины — До­нецкой области.

Материалы и методы исследо­вания.

Первичная цереброваскулярная заболеваемость, распрос­траненность и смертность от нее населения были изучены за период с 1980 по 2000г. в 19 наиболее крупных городах и 14 сельских ра­йонах Донецкой области. Изучали архивные материалы областных статистических учреждений, пер­вичные медицинские документы Донецкого областного клиническо­го территориального медицинского объединения и городских лечебно-профилактических учреждений. Хи­мический состав водоисточников проанализирован по материалам измерений, данным санитарно-эпидемиологической и гидрометеорологической служб, а также по отчетам Артемовской геологоразведочной экспедиции управления «Доибассгеология». Все полученные данные обработаны статистически по общепринятым методикам [2] с расчетом средних величин, их ошибок, степени (р) и критерия (t) достоверности, а так­же коэффициентов корреляции.

Результаты и их обсуждение.

Результаты исследований показали, что наибольший удельный вес анализов химического состава питьевой воды с превышением ПДК (р<0,05) чаще регистрируется в сельских районах (56,1-96,7%), чем в городах (15,4-45,9%). При этом наихудшие показатели отмечены в Первомайском, Новоазовском и Волновахском районах(87,8-96,7%), а наилучшие – в городах Дзержинск. Артемовск и Снежное (15,4-18,0%). факт может быть объяснен несколькими причинами. С одной стороны абсолютное большинство сельских жителей использует для питья подземные воды, химический состав которых в значительной степени определяется геогидрохимическими и техногенными особенностями территории. С другой стороны, население крупных городов области потребляет воду, поступающую из рек Днепр и Северский Донец. Эта вода проходит обработку на очистных сооружениях, где происходит существенная коррекция ее химического состава (обессоливание, умягчение и т.д.), в результате чего достигается оптимальность и стабильность многих показателей качества воды.

Выявленные факты полностью подтверждаются при анализе пока­зателей минерализации питьевой воды. Так, установлено, что наиболее минерализованную воду потребляют жители сел (3332,2±375,9 мг/л –3,3 ПДК) по сравнению с горожана­ми (1167,5± 126,3 мг/л - 1,2 ПДК). Однако по отдельным регионам области эти показатели существенно различаются. Самая высокая мине­рализация питьевой воды отмечает­ся в южных, прилегающих к Азов­скому морю районах, — Первомай­ском, Володарском и Новоазовском (5320,4-6152,5 мг/л; 5,3-6,2 ПДК), а минимальная — в городах Краматорск, Константиновка и Дружковка, 'расположенных на севере области (490,1-515,1 мг/я; 0,5 ПДК).

С уровнем минерализации тесно связан такой показатель качества питьевой воды, как общая жест­кость. Наиболее жесткую воду (р<0,05) потребляют жители четы­рех самых южных районов облас­ти: Первомайского, Володарского, Новоазовского и Тельмановского (31,8-38.7 мг-экв/л; 4,5-5,5 ПДК), а самую мягкую — население трех северных городов — Краматорска, Дружковки и Дзержинска (5,5-5,8 мг-экв/л; 0,8 ПДК).

Среди солей, определяющих об­щий уровень минерализации воды и специфику ее качественного сос­тава, ведущая роль принадлежит хлоридам. Самое высокое их со­держание отмечено в питьевой во­де трех районов — Первомайско­го, Володарского и Новоазовского (685,9-988,6 мг/л; 2,0-2.8 ПДК), а наиболее низкое — в воде горо­дов Снежное, Торез и Славянск (24,4-64,3 мг/л; 0,1-0,2 ПДК).

Общая жесткость воды обусловле­на присутствием в ней различных со­лей, среди которых главную роль иг­рают соединения кальция и магния. Именно поэтому сельские жители получают с водой намного больше кальция и магния, чем горожане. Так, среднее содержание кальция в питьевой воде сельских водоисточ­ников достоверно (р<0,05) выше (628,4±40,6 мг/л; 3,5 ПДК), чем в водопроводной воде городов (216.8±34,9 мг/л; 1,2 ПДК). Концен­трация магния также достоверно (р<0,05) выше в воде сельских ра­йонов (122,0±16,2 мг/л; 3,2 ПДК), чем в городах (49,6±11,2 мг/л; 1,0 ПДК). При'этом содержание каль­ция и магния в различных регионах Донецкой области неодинаково и колеблется в достаточно широких пределах. Наибольшее количество кальция определяется в воде Ма­рьинского, Старобешевского и Шахтерского районов (826,5-838,5 мг/л; 4,6-4,7 ПДК), а наи­меньшее — в воде городов Артемовск, Снежное и Славянск (84.3-93,2 мг/л; 0,5 ПДК). Больше всего магния содержится в воде Новоа­зовского и Первомайского (235,4-243,6 мг/л; 4,7-4,9 ПДК) районов, а меньше всего — в питьевой воде Дружковки, Доброполья и Енакиево (14,8-16,1 мг/л; 0,3 ПДК).

Показатели загрязнения питье­вой воды остаточными количества­ми минеральных и органических удобрений являются концентрации азота аммонийного и азота нитра­тов. Важно отметить, что их содержание в 3-10 раз выше в питьевой воде сельских районов по сравне­нию с городами. Азот аммонийный повсеместно содержится в концен­трациях, не превышающих ПДК (0,4 ПДК в сельских районах и 0,14 в городах). Азот нитратов в питьевой воде всех без исключения городов области также определяется на уровне, значительно меньшем, чем гигиенический регламент (в сред­нем — 0,14 ПДК, максимальном — 0,35 ПДК). Однако л воде сельских водоисточников его содержание в несколько раз выше и составляет в среднем 69,9±5,8 мг/л; 1,6 ПДК. При этом в ряде сельских районов (Первомайском, Марьинском, Амвросиевском, Шахтерском, Новоазовском, Старобешевском) на про­тяжении всего периода наблюде­ния устойчиво и достоверно (р<0,05) регистрировались ано­мально высокие концентрации нит­ратов (2.1-2,2 ПДК).

Косвенным показателем степени загрязнения водоемов сельских районов пестицидами является ва­ловый сброс этих веществ. Наи­больший уровень потенциального загрязнения водоёмов пестицидами (44,5-92,5 кг/км'/год) определяет­ся в Первомайском, Володарском, Марьинском, Старобешевском и Ясиноватском районах. Менее всего пестицидов (0,04-3,2 кг/км/год) сбрасывается в водоемы Краснолиманского, Александровского и Тельмановского районов.

Содержание в питьевой воде тя­желых металлов зависит как от гео­гидрохимических особенностей тер­ритории, так и от интенсивности техногенного воздействия на окружаю­щую среду. Наиболее значительные концентрации свинца (первый класс опасности) отмечены в питьевой во­де Шахтерского, Александровского и Славянского районов (0,067-0,109 мг/л; 2,2-3,6 ПДК), а наимень­шие — в воде городов Снежное, Харцызск, Торез и Селидово (0,014-0,021 мг/л; 0,5-0,7 ПДК).

Медь (второй класс опасности) достаточно широко распространена в водах Донбасса, однако в боль­шинстве регионов она определяется "в крайне низких концентрациях, как правило, не превышающих гигиенический норматив (1,0 мг/л). Отмече­но лишь несколько районов с ано­мально высоким содержанием этого элемента в питьевой воде — Марьин­ский, Старобешевский, Шахтерский и Первомайский (1,3-1,9 мг/л; 1,3-1,9 ПДК), а также города Константи­новка, Дружковка, Дебальцево и Селидово (1,0-1,6 мг/л; 1,0-1,6 ПДК). Самые низкие концентрации меди на протяжении всего периода исследо­ваний регистрировались в питьевой воде Красноармейска, Славянска, То­реза и Снежного (0,19-0,29 мг/л; 0,2-0,3 ПДК), а в воде Тельмановского, Александровского, Великоновоселковского, Краснолиманского, Новоазовского и Славянского сельских районов медь совсем не обнаружена.

Отличительной особенностью рас­пределения в водах Донецкой области никеля (второй класс опаснос­ти) является большая, чем у меди зависимость водных концентраций от содержания данного металла в геологических породах, формирую­щих водоносные горизонты. Это проявляется в более высоком со­держании никеля в подземных во­дах (0,11±0,016 мг/л — 1,1 ПДК) по сравнению с поверхностными (0,08±0,01 мг/л; 0,8 ПДК). Наибо­лее высокие концентрации никеля характерны для питьевой воды Старобешевского (2,7 ПДК), Амвросиевского (2,4 ПДК), Ясиноватского (2,2 ПДК), Волновахского (1,9 ПДК) и Шахтерского (1,8 ПДК) сельских районов, а также городов Шахтерск (1,6 ПДК), Константиновка (1,5 ПДК) и Дружковка (1,3 ПДК). Мини­мальные количества ксенобиотика отмечены в воде Великоновоселковского района (0,6 ПДК), а в воде Тельмановского, Александровского, Краснолиманского, Новоазовского, Первомайского, Славянского сель­ских районов, городов Горловка, Дебальцево, Дзержинск, Доброполье, Енакиево, Мариуполь и Селидово никель не был обнаружен.

Цинк (первый класс опасности) содержится в поверхностных и подземных водах Донецкой облас­ти примерно в одинаковых, незна­чительных количествах (0,3 ПДК; 0,29-0,33 мг/л). Наибольшие концентрации этого металла регистри­ровались на протяжении всего пе­риода исследований в Первомай­ском (0,5 ПДК) и Тельмановском (0,4 ПДК) районах, в городах До­нецке (0,9 ПДК), Артемовске (0,8 ПДК) и Константинов^ (0,7 ПДК). Самую бедную цинком воду (0,001-0,05 ПДК) используют для питья жители Славянского, Александров­ского, Амвросиевского, Марьин­ского, Шахтерского и Ясиноватско­го сельских районов, а также горо­дов Доброполье, Дружковка, Ма­риуполь, Краматорск и Шахтерск.

Хром (второй класс опасности) распространен в большей степени в подземных водах области (0,74±0,09 мг/л; 1,5 ПДК), чем в поверхностных (0,48±0,04 мг/л; 1,0 ПДК). Это связано как с более высоким содержанием данного элемента в горных породах по сравнению с почвой, так и с его интенсивной миграцией из атмос­ферных выпадений через почвен­ный слой в водоносные горизонты. Наиболее значительные концентра­ции хрома зафиксированы в питье­вой воде городов с развитой про­мышленностью (Дружковка — 1,6 ПДК, Константиновка —1,5 ПДК, Мариуполь — 1,5 ПДК, Енакиево — 1,3 ПДК, Краматорск — 1,2 ПДК), а также близлежащих сельских райо­нов (Первомайский — 3,4 ПДК, Марьинский — 3,0 ПДК, Шахтерский – 2,6 ПДК, Ясиноватский и Старобешевский - 2,4 ПДК). Минимальные (р<0,05) концентрации данного элемента отмечены в питьевой воде городов Артемовск, Снежное и Славянск(0,4-0,5 ПДК), а в водоисточниках Александровского, Великоновоселковского, Краснолиманского и Славянского районов он не был обнаружен ни в одной пробе.

Марганец (третий класс опасности обнаружен практически в каждой пробе питьевой воды на территории Донецкой области. В отличие от хрома, его концентрации более высокие, в большинстве случаев превышающие гигиенический норматив (0,1 мг/л). Особенностью пространственного распределения марганца в водах различных типов, сближающей этот элемент с хромом, является выраженный контраст между высоким содержанием марганца в подземных водах (0,49±0,06 мг/л;4,9 ПДК) и гораздо более низким - в поверхнос­тных (0,17 ±0,02 мг/л; 1,7 ПДК). Самое высокое содержание данного элемента в воде сельских районов на протяжении всего периода исследований постоянно регистрировалось в Первомайском (8,6 ПДК), Марьинском (7,5 ПДК), Старобешевском (7,1 ПДК) районах, а наиболее — в Александровском, Славянском и Краснолиманском райо­нах (0,8-0,9 ПДК). В питьевой воде большинства городов области мар­ганец определяется в концентраци­ях, как правило, не превышающих гигиенический норматив. Исключе­ние составляют лишь несколько из них, где отмечены аномально высо­кие уровни данного элемента: Дружковка (3,9 ПДК), Краматорск (3,7 ПДК), Доброполье (3,1 ПДК) и Константиновна (2,6 ПДК).

Проведенная гигиеническая ком­плексная оценка качества питьевой воды показала, что между отдельны­ми регионами области существуют выраженные отличия по данному компоненту окружающей среды. Длительное систематическое упот­ребление недоброкачественной во­ды может негативно повлиять на состояние здоровья населения, де­терминируя формирование различ­ной патологии, в т.ч. цереброваскулярной. В связи с этим была изуче­на взаимосвязь между качественны­ми и количественными показателями химического состава питьевой воды и частотой возникновения цереброваскулярных заболеваний среди на­селения регионов Донецкой облас­ти, контрастных по качеству питье­вой воды. Итоги этого исследования представлены в табл. 1 и 2.

Как видно из табл. 1, заболевае­мость жителей II группы территорий (сельские районы с низким качес­твом питьевой воды) статистически достоверно (р<0,001) и значительно (в 3,7 раза) выше, чем в I группе (сельские районы с высоким качес­твом питьевой воды). При этом уста­новлено, что в воде II группы терри­торий (Первомайский и Володарский сельские районы) содержание тяже­лых металлов намного выше, чем в водоисточниках Краснолиманского и Славянского районов (I группа — вы­сокое качество питьевой воды): свин­ца — в 1,6 раза, никеля — в 55,0 раз, хрома — в 1,9 раза, меди — в 5,8 раза, марганца — в 1,4 раза, цинка — в 2,3 раза. Также значи­тельно выше минерализация (в 3,7 раза) и общая жесткость (в 3,0 раза) питьевой воды этой группы террито­рий по сравнению с I группой сель­ских районов. Удельный вес анали­зов химического состава питьевой воды с превышением гигиенических регламентов выше во II группе терри­торий в 1,6 раза, чем в 1-й. Следова­тельно, можно предположить, что несоответствие питьевой воды гигие­ническим нормативам по вышепере­численным характеристикам детер­минирует высокие уровни цереброваскулярной патологии населения.

Подтверждением этого предполо­жения являются результаты корреля­ционного анализа зависимости уров­ней цереброваскулярной патологии населения от гидрохимических факто­ров риска, представленные в табл. 2.

Из таблицы видно, что наиболее сильная прямая корреляционная связь существует между показателя­ми частоты возникновения ЦВЗ и кон­центрациями в питьевой воде свинца, хрома, никеля, меди и марганца, а также уровнем ее минерализации. Обратная корреляционная связь средней силы выявлена между цереб­роваскулярной заболеваемостью на­селения и концентрацией в воде цинка, а также удельным весом анализов питьевой воды с превышением ПДК.

Таким образом, результаты про­веденных исследований свидетельс­твуют о существенном разнонаправленном влиянии, которое оказыва­ют гидрохимические факторы на формирование цереброваскулярной патологии населения. Наиболее значительно особенности химического состава питьевой воды детермини­руют частоту возникновения ЦВЗ, в гораздо меньшей степени — их рас­пространенность и смертность насе­ления по данной причине. Ключевы­ми гидрохимическими детерминан­тами цереброваскулярной патоло­гии населения экокризисного регио­на Украины — Донецкой области — являются повышенные относи­тельно гигиенических нормативов концентрации тяжелых металлов, высокие уровни минерализации и общей жесткости питьевой воды.

1. Агарков В.И., Грищенко С.В., Грищенко В.П. Атлас гигиенических характеристик экологический среды Донецкой области. Донецк: Донеччина, 2001.

2. Голяченко О.М., Сердюк A.M., Приходський О.О. Соціальна медици­на, організація та економіка охорони здоров'я. К., 1997.

3. Гончарук Е.И. Изучение влияния загрязненной воды на здоровье на­селения. К., 1990.

4. Минеральный состав питьевой воды и здоровье населения / Под ред. проф. Будеева И.А. Новоси­бирск, т. 1, 1985, с. 47-51.

5. Мудрый И.В. О влиянии мине­рального состава питьевой воды на здоровье населения (обзор) // Гиг. и сан., 1999, № 5, с. 15-18.

6. Коммунальная гигиена / Акулов К.И., Буштуева К.А., Гончарук Е.И. и 'Up. / Под ред. Акулова К.И., Буштуевой К.А. М., Медицина, 1986.