RISK ASSESSMENT SANITARY-CHEMICAL INDICATORS OF WATER FOR THE POPULATION OF THE KHASAN DISTRICT IN PRIMORSKY KRAI

Full Text

Влияние водного фактора на заболеваемость популяции является очень значимым для сохранения здоровья населения. По данным ряда исследований [12, 14, 16], в целом по стране 1 % объема исходной воды поверхностных источников соответствует показателям питьевой воды надлежащего качества. В России существует проблема обеспечения водой населения: 12-14 % водных объектов России можно отнести к экологически благополучным [18]. Положение с сельским водоснабжением считается критическим [13]. Более 50 % сельского населения используют колодезную воду, где контролируемые параметры её качества значительно хуже, чем в централизованных системах, особенно по содержанию нитратов. Поэтому сельское население по доступности к качественной питьевой воде входит в группы риска. Совершенно идентичные проблемы существуют и в Приморском крае, питьевые воды которого относятся к слабо минерализованным, а значит, помимо некачественного питьевого режима население страдает и нарушениями минерального обмена [6, 8]. По данным Минвостокразвития, 20 % населения Дальнего Востока обеспечивается недоброкачественной питьевой водой. В настоящее время для оценки качества воды недостаточно руководствоваться сравнением результатов исследований вредных химических показателей воды с предельно допустимыми значениями, необходимо установить возможность вредных эффектов для здоровья человека [1, 4, 20]. Цель работы - провести оценку риска санитарно-химических показателей воды для населения Хасанского района Приморского края и установить влияние качества централизованной питьевой воды на здоровье. Методы В качестве объекта исследования за период 2014 - 2016 годов взята питьевая вода из распределительной сети Хасанского района на 11 мониторинговых точках, пять из которых - из поверхностных источников водоснабжения, шесть - из подземных (рис. 1). Для оценки опасности питьевой воды использовались базы данных результатов исследований проб воды по органолептическим и санитарно-химическим показателям за 2014-2016 годы по Хасанскому району Приморского края. Источником информации о качестве питьевой воды являлись первичные данные ИЛЦ ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Приморском крае». Риск санитарно-химических показателей рассчитывался для условий длительного и комбинированного перорального воздействия (без учета кожной абсорбции) нескольких химических веществ исходя из ежедневного потребления населением воды с разнообразным элементным составом. Для установления статистической связи применялся коэффициент корреляции Спирмена при степени значимости р < 0,05. Рис. 1. Карта Хасанского района с указанием точек исследования проб воды. МТ - мониторинговая точка. Результаты Питьевая вода Хасанского района, поступающая из поверхностных источников (оз. Хасан, реки Гладкая, Пойма, Амба), на которых наблюдаются сезонные колебания качества воды, входит в группу риска. Рассчитанная суммарная оценка рефлекторной реакции в динамике показала, что наибольший риск отмечается в точке № 6 за 2016 год, приоритетным фактором оценки является мутность. В качестве уровня приемлемого риска рефлекторно-ольфакторных неблагоприятных эффектов следует использовать величину на уровне 0,1. Точка № 6 относится к пос. Хасан на юге Приморского края. Данная мониторинговая точка имеет поверхностный источник водоснабжения - оз. Хасан. Этот объект относится ко второй категории водопользования; для получения питьевой воды, соответствующей ГОСТ 2874-82, для водоисточника требуется коагулирование, отстаивание, фильтрование и обеззараживание. Риск по мутности превысил приемлемое значение: в 2014 году на 16 %, в 2015-м - на 24, а в 2016-м - на 89,7 (рис. 2). Номера мониторинговых точек jg 11 Рис. 2. Риск по органолептическим показателям в различных мониторинговых точках; расчеты проведены согласно МР 2.1.4.0032-11 Было проведено более тщательное исследование химического состава воды в распределительной сети пос. Хасан, в результате которого обнаружен 13 Окружающая среда Экология человека 2018.06 Таблица 1 Средняя концентрация химических веществ и коэффициенты опасности (HQ) в условиях перорального воздействия химических веществ, поступающих с питьевой водой в пос. Хасан Показатель Среднее значение HQ Поражаемые органы 2014 2015 2016 2014 2015 2016 Взрослые Дети Взрослые Дети Взрослые Дети Алюминий 0,04 0,04 0,02 0,001 0,003 0,001 0,003 0,001 0,001 ЦНС Железо 1,36 1,23 3,91 0,124 0,290 0,112 0,262 0,357 0,833 Слизистые, кожа, кровь, иммунная система Марганец 0,14 0,14 0,1 0,027 0,064 0,027 0,064 0,020 0,046 ЦНС, кровь Мышьяк 0 - 0,002 0,183 0,426 - - 0,183 0,426 Кожа, ЦНС, ССС, иммунная и гормональная системы, ЖКТ Нефтепродукты 0,01 0,008 0,005 0,005 0,011 0,008 0,018 0,005 0,011 Почки Никель 0 - 0,001 0,001 0,003 - - 0,001 0,003 Печень, ССС, ЖКТ, кровь, масса тела Нитраты 0,82 0,8 0,8 0,014 0,033 0,014 0,032 0,014 0,032 Кровь, ССС Нитриты 0,07 0,07 - 0,019 0,045 0,019 0,045 0 0 Кровь Примечание. «-» - отсутствие исследований. риск рефлекторно-ольфакторных эффектов. При ориентации на среднюю тенденцию в качестве меры интенсивности воздействия использовались средние величины концентраций вещества в изучаемых средах. Обнаружены пробы с превышением предельно допустимых концентраций (ПДК) по железу (в 2014 году - в 4,5 раза, в 2015-м - в 4,1, в 2016-м - в 13) и марганцу (в 2014, 2015-х годах - в 1,4 раза). Вода, взятая из мониторинговой точки № 6, не обрабатывается такими веществами. Анализ воды из источников показал, что в пробах, взятых на водопроводной насосной станции, наблюдаются неудовлетворительные результаты с превышением ПДК по железу и марганцу (97,3 и 47,2 % соответственно) до поступления воды в распределительную сеть. Расчеты коэффициентов для взрослого населения по пос. Хасан не выявили превышения допустимых значений. За допустимый уровень принимались значения неканцерогенных эффектов до 1,0. В 2016 году по железу для детей наибольший HQ = 0,833 (табл. 1). Он мог оказаться одним из факторов в развитии заболеваний крови, кожи, слизистых оболочек и иммунной системы. По марганцу максимальный HQ = 0,064 в детской популяции, превышение ПДК этого элемента не оказало влияния на его безопасность в воде. Концентрация мышьяка, которая не превышала ПДК, оказалась существенна при расчете коэффициента и индекса опасности, особенно для детского населения (в 2016 году у детей HI = 0,43). При расчете суммарного риска определились такие наиболее подверженные влиянию химических веществ в составе воды критические органы, как кожа и иммунная система (табл. 2). Наибольший вклад в развитие риска заболеваний этих систем вносят железо и мышьяк. Мышьяк не превышал уровень ПДК в воде (0,01 мг/л), однако его концентрация была выше, чем референтная доза при оценке параметров опасности развития неканцерогенных эффектов (RfD = 0,0003 мг/л) у детей. Суммарный индекс опасности для кожи сложился из превышений коэффициентов опасности по мышьяку и железу. Таблица 2 Индексы опасности (HI) в условиях перорального поступления веществ с питьевой водой HI Органы 2014 2015 2016 и системы Взрос лые Дети Взрос лые Дети Взрос лые Дети ЦНС 0,213 0,496 0,028 0,066 0,203 0,473 Слизистые 0,124 0,290 0,112 0,262 0,357 0,833 Кожа 0,307 0,716 0,112 0,262 0,540 1,259 Кровь 0,188 0,438 0,173 0,403 0,392 0,914 Иммунная система 0,307 0,716 0,112 0,262 0,540 1,259 Нервная система 0,183 0,426 - - 0,183 0,426 ССС 0,198 0,462 0,014 0,032 0,198 0,461 Гормональная система 0,184 0,429 - - 0,183 0,426 ЖКТ 0,184 0,429 - - 0,184 0,429 Масса тела 0,001 0,003 - - 0,001 0,003 Печень 0,003 0,007 - - 0,001 0,003 Почки 0,006 0,014 0,008 0,018 0,005 0,011 Общий суммарный риск (THI) 1,897 4,427 0,559 1,305 2,785 6,499 Между средней концентрацией мышьяка и железа в питьевой воде и заболеваемостью населения всего Хасанского района проведен корреляционный анализ за 2011-2015 годы. Определено, что концентрация железа в большей степени коррелирует c патологиями мочеполовой системы у детей (табл. 3). Связь развития заболевания кожи и подкожной клетчатки у взрослых с концентрацией мышьяка в воде подтверждается высоким индексом опасности для этого органа (в 2016 году HI = 1,259). На патологии системы кровообращения у взрослых влияние оказывает мышьяк (Р = 0,61), а у детей - железо (Р = 0,79), при р < 0,05. 14 Экология человека 2018.06 Окружающая среда Таблица 3 Динамика заболеваемости населения Хасанского района в сопоставлении с динамикой средней концентрации по железу и мышьяку Показатель/класс болезней Год/численность Коэффициент корреляции 2011 2012 2013 2014 2015 Железо 0,36 0,46 0,27 0,2 0,25 Количество детей с диагнозом, установленным впервые в жизни (на 100 тыс. нас.) Болезни мочеполовой системы 22,64 25,58 18,07 16,99 17,82 0,98 (р < 0,05) Болезни системы кровообращения 0,75 0,66 0,16 0,15 0,46 0,79 (р < 0,05) Болезни органов пищеварения 30,19 21,14 19,16 15,13 16,29 0,6 (р < 0,05) Показатель/класс болезней Концентрация, мг/л Коэффициент корреляции 2011 2012 2013 2014 2015 Мышьяк 0,002 0,0047 0,0069 0,007 0,006 Количество взрослых с диагнозом, установленным впервые в жизни (на 100 тыс. нас.) Болезни кожи и подкожной клетчатки 9,57 8,83 11,05 14,57 12,9 0,68 (р < 0,05) Болезни системы кровообращения 19,53 16,31 51,92 26,86 50,3 0,61 (р < 0,05) Обсуждение результатов Установленные проблемы с питьевым водоснабжением в исследуемом районе показывают, что отмечаются сезонные колебания качества питьевой воды, связанные с органолептическими показателями: цветностью, мутностью. Причиной мутности воды в реках и озерах, особенно в период паводков, является бактериальная загрязненность и высокая минерализация воды. На качество воды в местах водозабора влияют характер геологического строения бассейна, почва, растительность, промышленные предприятия вблизи источника, а также расстояние от места спуска стоков до водозабора [2, 16]. Выявленное превышение ПДК железа и марганца говорит о том, что мутность, выявленная при оценке риска органолептических показателей, могла образоваться из-за коллоидов железа и марганца, сформировавшихся в результате окисления их соединений. Осадок, образуемый этими соединениями, устраняется методом отстаивания в резервуарах чистой воды, поэтому другой причиной наличия железа в воде могут быть изношенность труб систем водоснабжения или использование при очистке железосодержащих коагулянтов, применяемых для осветления поступающей воды. Подобные результаты были получены и другими исследователями [3, 5]. Наличие в питьевой воде в повышенных концентрациях железа влияет на кроветворную систему и показатели периферической крови, на иммунную систему, включая развитие аллергических реакций, иммунотоксическое действие, на кожу, слизистые оболочки; марганца - на центральную нервную, кроветворную системы. Исследования водных источников, используемых при поливке риса, также подтверждают высокие неканцерогенные и канцерогенные эффекты [24]. В работах других авторов [7] было показано, что содержание железа в воде является приоритетным фактором в развитии не только этих, но и других заболеваний. Повышенные концентрации марганца вызывают и ряд других патологических состояний [3, 9]. Установлены статистически значимые раз личия химических показателей воды в точках разбора в различных зонах, которые определяют риск для здоровья населения от присутствия тяжелых металлов в воде [19, 21, 24]. В то же время проведена оценка риска загрязнения химическими веществами, включая 47 видов тяжелых металлов, летучих органических соединений, пестицидов и органических химических веществ с вычислением индекса опасности воздействия водопроводной воды, воды бутилированной и очищенной. Избыточный канцерогенный риск из образцов определен на сравнительно приемлемом уровне: 10-6 на риск рака и фактор опасности (HQ) 1.0 для риска неонкологического. Однако в трех видах воды (водопроводной, бутилированной, очищенной) был определен приемлемый уровень допустимого риска, превышения ПДК химических веществ были обнаружены в водопроводной и очищенной воде [20]. Необходимо отметить, что в нашей работе не оценивался фактор хлорирования воды, хотя имеется потенциальная возможность развития онкологических заболеваний у людей, употребляющих для питья хлорированную воду, чаще всего рака мочевого пузыря и прямой кишки [22]. Заслуживает внимания метод математической оценки по качеству воды здоровья и риска опасности для него в источниках питьевой воды, вызванного воздействием химических канцерогенов, радиоактивных загрязняющих веществ, а также неканцерогенных загрязняющих веществ. Результаты исследований показали, что значения рисков для здоровья, вызванных химическими канцерогенами, выше, чем стандарт рекомендуемого максимально допустимого Международной комиссией по радиологической защите, и гораздо выше, чем неканцероген-индуцированная степень риска. К тому же данный метод позволяет провести ранжирование значений рисков воздействия химических веществ [23]. Этот подход планируется использовать нами в дальнейших исследованиях. Проведенный корреляционный анализ между концентрациями железа в воде и заболеваемостью показал, что имеется связь содержания железа и 15 Окружающая среда Экология человека 2018.06 патологии мочеполовой системы у детей. Данная зависимость отмечена и в других работах [6]. Необходимо отметить, что в исследовании [8] определена связь мочекаменной болезни с содержанием кальция и магния, так как здесь отмечаются патогенетические механизмы другой направленности, в то же время в работе [15] выявлено, что дефицит кальция и магния также вызывает высокий уровень заболеваемости. Мышьяк как токсический элемент при длительной экспозиции вызывает поражение ряда органов и систем [10, 11, 17], в том числе и кожи, как выявлено и в нашем исследовании. Заключение • Исследованием установлено, что в Хасанском районе органолептические показатели воды соответствуют приемлемым значениям. В поверхностном водоисточнике и в распределительной сети приоритетными загрязнителями являются марганец и железо по причине того, что отсутствует система очистки воды, используется только отстаивание. • Оценка риска по химическим веществам, способным оказывать неблагоприятное воздействие, выявила увеличение коэффициента опасности по концентрациям железа и мышьяка в питьевой воде, которые, в свою очередь, влияют на развитие заболеваний кожи и иммунной системы. • Анализ заболеваемости населения Хасанского района за 2011-2015 годы и средней концентрации мышьяка и железа в питьевой воде Хасанского района выявил прямую положительную корреляционную связь между содержанием мышьяка в воде и патологией кожи и подкожной клетчатки взрослого населения, а также сильную прямую связь между концентрацией железа в воде и заболеваемостью мочеполовой системы у детей. • Полученные результаты были использованы для принятия управленческих решений по разработке санитарно-гигиенических, медико-профилактических мероприятий по сохранению здоровья населения. Работа поддержана Дальневосточным федеральным университетом (проект «Глобальное здравоохранение в социокультурном ландшафте Азиатско-Тихоокеанского региона»).

About the authors

P F Kiku

Far Eastern Federal University

Email: lme@list.ru
School of biomedicine Vladivostok, Russia

L V Kislitsina

Center of hygiene and epidemiology in Primorsky region

Vladivostok, Russia

V D Bogdanova

Far Eastern Federal University; Center of hygiene and epidemiology in Primorsky region

School of biomedicine Vladivostok, Russia

K M Sabirova

Far Eastern Federal University; Center of hygiene and epidemiology in Primorsky region

School of biomedicine Vladivostok, Russia

References

Supplementary files