ESTIMATION OF ACTUAL IRON CONSUMPTION BY ADOLESCENT POPULATION IN REGION WITH HIGH CONTENT OF IRON IN DRINKING WATER

Full Text

Хотя железо является жизненно важным химическим элементом [1, 11, 16], его избыток в организме не желателен и может быть причиной развития заболеваний у человека [21]. Одним из источников избыточного поступления железа в организм принято считать водопроводную питьевую воду. Постоянное потребление загрязненной железом питьевой воды может вызвать у человека развитие патологических изменений кожи, слизистых, крови и иммунной системы, сидероза, ухудшение самочувствия у больных гемохроматозом [2, 12]. К регионам страны, где вода систем питьевого водоснабжения содержит много железа, следует отнести Приморский край. Избыток железа в воде водопроводов края (до 4,1 ПДК) формируется высокой коррозионной активностью мягкой маломинерализованной воды и геохимическими особенностями подземных источников [4, 13]. Загрязнение питьевой воды железом является основной причиной многочисленных жалоб и судебных исков населения края к владельцам систем питьевого водоснабжения. На этом фоне следует признать парадоксальным факт наличия хронического дефицита железа в организме детей, выявленный при обследовании организованных детских коллективов Приморья [15]. Причины этого явления не изучены. В статье изложены результаты исследования, выполненного с целью гигиенической оценки фактической средней суточной дозы (ФССД) железа, потребляемого подростковым населением с традиционными источниками его перорального поступления в организм в условиях избыточного содержания железа в питьевой воде. Методы Исследование проведено в городе Владивостоке в феврале 2013 года. В этом городе загрязнение 8 Экология человека 2015.05 Окружающая среда железом водопроводной питьевой воды, поступающей из трех поверхностных источников, до 2,7 раза превышает ПДК, а население отличается максимальным уровнем подушевого месячного дохода в регионе [3, 13], то есть имеет наиболее высокие уровни потребления пищевых продуктов, в том числе богатых железом. Объектом наблюдения являлось подростковое население 14-17 лет. На этот возраст у детей приходится второй пик роста потребления железа, связанный с физиологической перестройкой и развитием организма [16]. Одномоментным (поперечным) выборочным исследованием охвачено 156 учеников, обучающихся в 16 общеобразовательных школах города. Случайный характер выборки обеспечен отбором необходимого для исследования количества лиц с помощью генератора случайных чисел из составленного ранее сквозного списка учащихся 9 - 11 классов в этих школах с присвоенными им условными номерами. Минимальный объем выборки вычислен общепринятым методом при доверительной вероятности p = 0,95 и доверительном коэффициенте t = 1,96. Содержание железа в среднесуточном пищевом рационе изучали методом 24-часового воспроизведения продуктов питания [7]. Анкета для опроса школьников, помимо вопросов о потреблении 21 наименования продуктов и блюд, содержала пункты о потреблении водопроводной воды, бути-лированной столовой (42 наименования) и лечебностоловой (43 наименования) воды. Для выявления необъективно заполненных анкет использовали показатель энергетической ценности суточного рациона. Критериями выбраковки анкет служили значения калорийности рациона ниже величины основного обмена (юноши - 1 330 ккал, девушки - 1 322 ккал) и выше 130 % от величины рекомендуемого потребления (юноши - 3 770 ккал, девушки - 3 250 ккал). Калорийность рациона и среднесуточную дозу (ССД) потребления железа с отдельными продуктами и бутилированными водами рассчитывали по таблицам химического состава[8, 14], водопроводной воды - по данным наших исследований [4]. При этом ССД железа для конкретного вида воды вычисляли по стандартной формуле [12], модифицированной нами для работы с биогенными элементами и месячным периодом наблюдения: ССД = Cwx V X EF / 31, где C - концентрация вещества в воде, мг/л; V - средний объем потребления воды, л/сут; EF - частота потребления воды, дней/месяц. Величину ФССД потребления железа рассчитывали путем суммирования ССД потребления с отдельными продуктами питания и питьевыми водами. Для статистического исследования полученных данных применяли пакеты прикладных программ Microsoft Excel, Statistica 6,0 for Windows и авторскую программу расчета веса ранжированных факторов в изменчивости признака [5]. Результаты анализа для нормального распределения представляли в виде арифметического среднего (M) и 95 % доверительного интервала (95 % ДИ), для ассиметричного распределения - медианы (Me) и интерквартильного размаха (Q25-Q75). Значимость различия среднестатистических величин при нормальном распределении оценивали по критерию t Стьюдента для независимых выборок, при ассиме-тричном распределении - по критерию X Колмогорова - Смирнова. Для расчета степени влияния каждого продукта питания на изменчивость ФССД потребления железа использовали множественный линейный регрессионный анализ ранжированных величин [5]. При этом в качестве зависимой переменной принималась величина ФССД, в качестве независимых переменных - значения ССД с отдельными источниками потребления железа. В регрессионном анализе реализован прямой алгоритм включения независимых переменных. В расчетах доверительного интервала для коэффициентов регрессии применяли алгоритм для уравнений линейного вида [10]. Результаты Величины ФССД потребления железа подростковым населением приведены в табл. 1. В целом суточное потребление железа подростками г. Владивостока практически соответствует среднероссийскому уровню - 17,0 мг/сут [9]. Установлено, что юноши получают достаточную дозу железа (17,69 мг/сут, рекомендуемое значение 15,0 мг/сут), а девушки, несмотря на большую физиологическую потребность в железе, испытывают дефицит его потребления (16,55 мг/сут, рекомендуемое значение 18,0 мг/ сут). Статистическая достоверность различия величин ФССД юношей и девушек отсутствует. При этом следует подчеркнуть целесообразность применения выбраковки результатов анкетирования, так как в этом возрасте девушки склонны занижать, а юноши завышать уровни потребления пищевых продуктов. Таблица 1 Результаты исследования потребления железа с продуктами питания и питьевыми водами подростковым населением Группа населе ния Всего обсле довано человек Выбраковка Взято в анализ ФССД железа, мг/сут Больше верхнего предела отбора Меньше нижнего предела отбора М 95% ДИср 9Д Юноши 76 24 13 39 17,69 15,79 - 19,60 Девушки 80 12 27 41 16,55 14,73 - 18,38 Примечание. М - среднее арифметическое; ДИср - доверительный интервал среднего арифметического при p < 0,05. Для анализа распределения среди подросткового населения города различных величин ФССД потребления железа с продуктами и питьевыми водами 9 Окружающая среда Экология человека 2015.05 Таблица 2 Распределение величин ФССД потребления железа с продуктами питания и питьевыми водами среди подросткового населения (число случаев на 100 человек) Величина ФССД Юноши (n=39) Девушки (n=41) P -P Г 1 Г 2 Абс. число P1 (95% ДИ) Абс. число Р2 (95% ДИ) Меньше рекомендуемого потребления: всего 13 33,33 (18,53; 48,13) 27 65,85 (51,05; 80,37) p = 0,003 из них менее 90% рекомендуемой величины 9 28,08 (14,85; 41,31) 24 58,54 (43,47; 73,61) p<0,001 Больше рекомендуемого потребления 26 66,67 (51,87; 81,47) 14 34,15 (19,63; 48,67) p = 0,003 использовали уровни рекомендуемого потребления для данной возрастной категории [9] и 90 % значение от этих уровней, что более адекватно для оценки индивидуального потребления при использовании норм, носящих групповой характер [7, 9]. Выявлено, что дефицит потребления железа почти в 2 раза чаще (p = 0,0009; 0,0029; 0,0030) отмечается среди девушек, чем среди юношей (табл. 2). При этом частота встречаемости дефицита железа среди юношей (28,08 на 100 человек) практически соответствует среднему по стране уровню распространенности этого дефицита среди школьников (30,0 на 100 человек) [16], а среди девушек она намного выше (58,54 на 100 человек). Иными словами, уровень загрязнения железом водопроводной воды в городе не снижает распространенности дефицита потребления этого элемента среди населения, так как критерий оценки загрязнения питьевой воды (ПДК) для железа обоснован по органолептическому лимитирующему признаку вредности. Известно, что на уровень содержания железа в организме оказывает влияние не только величина ФССД его потребления, но и степень биодоступности этого элемента в продуктах питания и питьевых водах [16, 21]. В нашем исследовании учет фактора биодоступности выполнен по материалам научной литературы. Опубликованные данные, распределенные по двум группам - «низкая усвояемость» и «высокая усвояемость», сведены в табл. 3. В первую группу включены источники, в которых, несмотря на высокое содержание общего железа, преобладают трудноусвояемые хелатные комплексы трехвалентного железа (растительные продукты) либо его гуматы, сульфаты, гидроокиси и другое (водопроводная вода). Вторая группа источников представлена главным образом легкоусвояемыми соединениями трехвалентного гемового железа (мясные и рыбные продукты) и двухвалентного железа (минеральные воды) [6, 17-20, 22, 23]. Однако в отличие от пищевых продуктов соединения двухвалентного железа в подземных водах являются нестойкими и в присутствии кислорода воздуха быстро переходят в низкоусвояемые формы окисного железа. Исследование структуры ФССД потребления железа с учетом его биодоступности не выявило существенных различий между полами подростков. С учетом ассиметричного распределения значений ССД потребления с отдельными продуктами питания для анализа использован непараметрический крите рий X. Все различия между юношами и девушками по величине X не достигали статистической значимости. Основным признаком структуры потребления железа является преобладание трудноусвояемых соединений растительного (52,75 %), водного (9,97 %) и животного (2,75 %) происхождения. На долю источников легкоусвояемого железа приходится только 34,53 %. С учетом небольших величин ФССД общего железа (см. табл. 1) низкий удельный вес потребления легкоусвояемого железа, несмотря на избыточное по органолептическому признаку вредности содержание железа в водопроводной питьевой воде, может быть причиной развития у детского населения региона латентного дефицита железа. Популяционный уровень исследования дает возможность измерить степень влияния вариабельности потребления отдельного источника железа среди населения на изменчивость его среднестатистической ФССД. В анализе не учитывали потребления железистых углекислых лечебно-столовых вод - источников высокодоступного двухвалентного железа. Их удельный вес в структуре ФССД составил менее 0,3 %. Результаты анализа представлены в табл. 4. Указанные в таблице значения нескорректированных и скорректированных коэффициентов регрессии под- Таблица 3 Основные железосодержащие соединения в традиционных источниках поступления железа в организм [6, 16-20, 22, 23] Источники поступления Низкая усвояемость (1 - 12%) Высокая усвояемость (20 - 33%) Мясо животных, птиц, колбасные изделия, яйцо (желток) - Гем Рыба - Ферритин, гемо-сидерин, гем Хлеб, макароны, каши крупяные Фосфаты железа, моно-железистый фитат - Картофель, капуста, салаты овощные, фрукты Хелаты железа с пищевыми волокнами, фитатами и танинами - Кондитерские изделия Хелаты железа с фита-тами и танинами - Питьевая вода из подземных источников (минеральная, водопроводная, колодезная) FeHCO3 , FeCl2, Fe2(S°4)3 FeO, FeSO4 Питьевая вода из поверхностных источников (водопроводная) Гуминовокислое железо, Fe(OH)2, Fe(OH)3, FeS, FeAxH2° - 10 Экология человека 2015.05 Окружающая среда Таблица 4 Результаты анализа степени влияния продуктов питания в группе источников высоко биодоступного железа на величину ФССД потребления общего железа подростковым населением Продукт питания Юноши (R2 = 0,44) Девушки (R2 = 0,24) A (95%ДИ) B (95%ДИ) P A (95%ДИ) B (95%ДИ) P Мясо животных 2,77 (1,83; 3,71) 0,97 (0,67; 1,27) 18,9% 0,57 (0,17; 0,85) 0,41 (0,14; 0,68) 9,1% Колбасные изделия 5,67 (3,75; 7,59) 1,39 (0,96; 1,82) 24,4% 0,26 (0,08; 0,44) - 0,27 ( - 0,45; -0,09) 6,3% Рыба - 1879,70 (-2515,93; - 1243,47) - 0,37 (-0,48; -0,26) 1,2% 90185,50 (30165,81; 150205,20) 0,85 (0,29; 1,35) 15,0% Мясо птиц 0,95 (0,63; 1,27) 0,50 (0,34; 0,66) 2,0% 2,87 (0,96; 4,87) 0,81 (0,28; 1,34) 10,3% Яйца -0,26 ( - 0,35; -0,17) 1,61 (1,11; 2,11) 53,5% 1,07 (0,36; 1,78) 2,38 (0,80; 3,96) 59,3% Всего: 100% 100% Примечание. P - степень влияния; A - нескорректированный коэффициент регрессии; B - скорректированный коэффициент регрессии; ДИ - доверительный интервал коэффициента регрессии при p < 0,05; R2 - теоретический индекс детерминации. тверждают целесообразность использования ранжированных (скорректированных) величин переменных во множественном регрессионном анализе, что позволило снизить искажение результатов при работе с ассиметричными распределениями. Установлено, что у юношей на величину ФССД общего железа наибольшее влияние среди источников легкоусвояемого железа оказывает потребление яиц (53,5 %), колбасных изделий (24,4 %) и мяса животных (18,9 %). У девушек также максимальное влияние оказывает потребление яиц (59,3 %), но на втором месте находится потребление рыбы (15,0 %). Обсуждение результатов Обзор результатов выполненного исследования позволяет констатировать, что постоянное потребление загрязненной железом водопроводной питьевой воды из поверхностных источников не формирует у подросткового населения избыточного поступления в организм общего железа. Это подтверждается среднестатистическими значениями ФССД (юноши - 17,69 мг/сут) и (девушки - 16,55 мг/сут). В исследованном городе на фоне использования водопроводной воды с содержанием железа до 0,8 мг/л (2,7 ПДК) и максимального уровня потребления пищевых продуктов в регионе [3] они почти равны среднероссийскому уровню потребления железа - 17,0 мг/сут [9]. Выявленные величины ФССД перорального потребления железа также нельзя признать вредными для здоровья подростков, так как они составляют только 118 % (юноши) и 92 % (девушки) от рекомендуемого потребления [9] и не превышают принятого Всемирной организацией здравоохранения значения верхнего уровня допустимого потребления железа (tolerable upper intake level) при пероральном поступлении для подросткового возраста - 45 мг/ сут [21]. Однако результаты нашего исследования не исключают вредного влияния загрязненной железом водопроводной воды на подростков при контакте с кожными покровами. Высокая распространенность подростков с дефицитом потребления железа (см. табл. 2) подтверждает данные о наличии в регионе латентного дефицита железа у детей [15]. Этот дефицит формируется фактором питания, прежде всего недостатком или отсутствием в суточном рационе таких источников легкодоступного для организма железа, как яйца, рыба, колбасные изделия, мясо, на ведущую роль которых указывают результаты регрессионного анализа (см. табл. 4). Потребляемое в районе наблюдения железо с питьевой водой из поверхностных водоемов не может влиять на этот процесс, так как оно полностью представлено трудноусвояемыми соединениями окисного железа (см. табл. 3). Эти данные следует учитывать при разработке региональной программы профилактики среди населения железодефицитных состояний. Выявленное преобладание дефицита потребления железа среди девушек нельзя признать региональной особенностью, оно отображает общую закономерность в большинстве стран мира [16-20, 22]. Подростки-девушки являются группой повышенного риска задержки развития, возникновения гипохромной анемии, повышенной утомляемости, атрофического гастрита, миокардиопатии [9]. Выводы: 1. Проживание подросткового населения в регионе с избыточным по органолептическому лимитирующему признаку вредности содержанием железа в питьевой воде (до 2,7 ПДК) не формирует вредных для здоровья величин ФССД перорального потребления железа. 2. На фоне потребления загрязненной железом водопроводной питьевой воды среди подросткового населения отмечается высокая частота случаев недостаточного потребления железа, особенно среди девушек (58,54 на 100 человек), организм которых наиболее чувствителен к дефициту железа. 3. Наиболее результативным в регионе для профилактики железодефицитных состояний у девушек является увеличение потребления яиц и рыбы, у юношей - яиц, колбасных изделий и мяса животных. 11 Окружающая среда Экология человека 2015.05

About the authors

V K Kovalchuk

Email: comhyg@mail.ru

References

Supplementary files