К вопросу о гигиеническом нормировании кремния в питьевой воде

Журнал: «Санитарный врач», №12, 2017 18:11:00г.

614.777:628.1

On the hygienic regulation of silicon in drinking water

The analysis of the modern data regulating the concentrations of natural and anthropogenic silicon in water is carried out. It was shown that irreversible functional specific and nonspecific changes at concentrations of natural silicon in water up to 25 mg/l relative to the comparison groups (10 mg/l) were not detected. Comparison of dose equivalents of silicon concentrations in natural water (up to 50 mg/l) with safe doses determined levels well below the acceptable hazard quotient (HQ less than 1). Given the absence of a standard for natural silicon in drinking water in the EU countries and WHO recommendations, it was recommended to eliminate this standard from the list of GN 2.1.5. 1315-03 (hygienic regulations), existing in the territory of the Russian Federation.

A.V. Tulakin

S.I. Plitman

G.P. Ampleyeva

O.S. Pivneva

Keywords: natural and anthropogenic silicon, hygienic regulation, health risk assessment for population.

Актуальность проблемы

Присутствие кремния в питьевой воде обусловлено как природным фактором, так и техногенным, т. е. по источнику поступления в воду кремний является веществом двойного генеза.

За счет природного фактора в подземных водах концентрация кремния колеблется в широких пределах от 2,0 до 50,0 мг/л [1].

Кремний отнесен к «условно» эссенциальным элементам [2]. К соответствующей группе относятся элементы, необходимые для нормального функционирования организма. В то же время их недостаток или избыток не проявляется в виде характерных патологических синдромов. В имеющихся публикациях показано, что кремний принимает участие в формировании соединительной ткани [3].

Кремний не фигурирует в качестве элемента, влияющего на возникновение мочекаменной болезни и других патологий [4], а в качестве недействующей дозы при пероральном поступлении растворимых силикатов считается доза 159 мг/кг массы тела [5]. Величина установлена на основании хронического эксперимента на теплокровных животных и рассматривается в качестве NOAEL.

Целью настоящей работы стало обоснование подходов к гигиеническому нормированию кремния в питьевой воде.

Материалы и методы

Для достижения поставленной цели были проанализированы данные нормативно-правовых актов, действующих в Российской Федерации, а также данные научной литературы, посвященные вопросу нормирования содержания кремния в питьевой воде.

Результаты и обсуждение

На долю водного кремния приходится не более 20 % от суммарно поступающего с водой и пищей [6, 7]. Следовательно, недействующей расчетной дозой за счет водного фактора следует считать дозу 31,8 мг/кг. В качестве безопасной дозы для биологических добавок, содержащих кремний, утверждена доза 12 мг/кг массы тела [8].

Согласно п. 1.3 ГН 2.1.5.1315–03 [9] органы, обеспечивающие санитарно-эпидемиологический надзор, предъявляют одинаковые требования к качеству воды источника хозяйственно-питьевого водоснабжения (поверхностного или подземного) независимо от генеза минерального компонента, присутствующего в воде.

Такой подход к веществам, присутствующим в источнике в связи с природным фактором, не является достаточно обоснованным. Это можно проиллюстрировать результатами экспериментальных исследований с нативными питьевыми водами, где присутствие кремния связано с природным фактором [10, 11]. Так, при концентрации кремния в воде до 25 мг/л необратимых функциональных неспецифических или специфических изменений не было выявлено относительно групп сравнения, где концентрация вещества находилась на уровне действующего норматива 10 мг/л.

В рамках данной экспертизы нами были рассчитаны дозовые эквиваленты концентраций кремния в природных водах, использованных для эксперимента, и для более высоких концентраций, наблюдаемых в подземных источниках РФ [1]. Сопоставление их с безопасными дозами не только не превышает соответствующие уровни, но значительно ниже допустимого коэффициента опасности, рассчитываемого по соотношению доз эквивалентных концентраций к референтной (недействующей) дозе (см. табл. 1).

Таблица 1

Сопоставление дозовых эквивалентов концентраций кремния в природных водах с дозами, соответствующими 20 % от недействующей при пероральном поступлении

Концентрации кремния в воде, мг/л Дозовые эквиваленты концентраций, мг/кг* Отношение дозовых эквивалентов к дозе, соответствующей 20 % от NOEAL (159 мг/кг)
Без учета всасываемости, т. е. 31,8 мг/кг С учетом всасываемости 30 %, т. е. 9,54 мг/кг
10,0 0,5 0,015 0,049
20,0 1,0 0,030 0,099
30,0 1,5 0,045 0,148
40,0 2,0 0,060 0,198
50,0 2,5 0,075 0,247

*При расчете приняты следующие параметры: суточное водопотребление составляет 3 л, масса тела 60 кг (коэффициент для пересчета концентрации в дозу, принятый при нормировании химических веществ в питьевой воде в РФ).

Публикации, рассматривающие необходимость снижения норматива природного кремния в воде до 2,5 мг/л [12, 13] в связи с его влиянием на распространенность мочекаменной болезни, нельзя признать состоятельными исходя из следующих аргументов.

При обосновании норматива использованы данные эпидемиологического обследования с применением однофакторного корреляционного анализа, что неправомерно при рассмотрении многофакторного процесса (различный минеральный состав воды, характеризующийся широкими колебаниями общей минерализации, уровнем жесткости, рН, щелочности и т. д.).

Экспериментальные исследования с водой, содержащей кремний на уровне от 5 до 150 мг/л, не выявили зависимость от концентрации, что для санитарно-токсикологического эксперимента является некорректным.

Подробный анализ с выводом о некорректности соответствующих данных представлен в статье В. Т. Мазаева и Т. Г. Шлепниной [14]. По всей вероятности, ангажированность выдвинутой гипотезы о причинно-следственной связи между концентрацией кремния и мочекаменной болезнью не позволила объективно рассматривать этиологию заболевания с учетом других факторов, влияющих на соответствующую патологию (уровень минерализации, жесткости, щелочности воды, инфекционный фактор и т. д.) [15].

Утверждение причинно-следственной связи между концентрацией кремния в воде и мочекаменной болезнью без определения реального уровня элемента в биосредах, в опытных группах и группах сравнения как в экспериментальных, так и эпидемиологических исследованиях не может считаться достаточно обоснованным.

Исследования, обосновывающие нормативы в воде техногенного кремния, выполнены в связи с внедрением в практику водоподготовки в качестве флокулянта активированной кремниевой кислоты, получаемой активацией силиката кремния серной кислотой [16].

Показано, что доза 2 мг/кг является недействующей, а концентрация 50 мг/л приемлемой для остаточного содержания продукта в обработанной активированной кремниевой кислотой питьевой воде (см. табл. 2).

Таблица 2

Коэффициенты опасности для различных концентраций кремния

Концентрация кремния, мг/л Эквивалентная доза кремния, г/кг Коэффициент опасности / соотношение доз, эквивалентных концентрациям, к недействующей 12 мг/кг/ Комментарий
10,0 0,33–0,50 0,028–0,040 При концентрации до 50 мг/л коэффициент опасности не превышает приемлемый уровень — 1,0
20,0 0,66–1,00 0,054–0,080
30,0 0,99–1,50 0,081–0,125
50,0 1,65–2,50 0,140–0,210

Результаты работы использованы в действующем СанПиН 2.1.4.1074–01.

Согласно указанному документу, показатель контролируется только при применении активированной кремниевой кислоты для обработки воды. Указанный в документе 2 класс опасности вещества не является корректным, так как в эксперименте продукт не проявил токсичность в остром опыте, у него не выявлены кумулятивные свойства в условиях подострого эксперимента и специфических эффектов в хроническом эксперименте при дозе 65 мг/кг. Более подробно несостоятельность отнесения продукта ко 2 классу опасности и предложение отнести его к 4 классу опасности изложена в публикации [14].

Внесение в ГН 2.1.5.1315–03 норматива кремния по Si 10 мг/л (позиция 671) и натрия силиката (позиция 835) по SiO3 30 мг/л не отвечает концептуальным позициям соответствующего документа. В п. 1.4 документа сказано, что «нормативы разработаны на основе экспериментальных исследований токсичности и опасности влияния на санитарный режим водоемов с учетом эпидемиологических исследований и международного опыта». Ни одно из условий соответствующего пункта не выполнено. Так, эксперимент проводился с активированной кремниевой кислотой, а не с силикатом натрия, влияние на санитарный режим водоема не оценено, эпидемиологическими исследованиями нормативные уровни не подкреплены, международный опыт не учтен, так как ни в рекомендациях ВОЗ [17], ни в нормативах стран ЕС [18] кремний не нормируется в питьевой воде.

Выводы

Существующий гигиенический норматив кремния для воды не должен распространяться на соединения кремния природного происхождения, постоянно присутствующие в природных водах.

В связи с этим представляется обоснованным позицию 671 (кремний 10 мг/л по Si, признак вредности санитарно-токсикологический, класс опасности 2) и позицию 835 (натрий силикат по SiO3, признак вредности санитарно-токсикологический, класс опасности 2) из ГН 2.1.5.1315–03 исключить.

В табл. 3 СанПиН 2.1.4.1074–01, где указаны допустимые остаточные уровни активированной кремниевой кислоты, следует изменить класс опасности с 2 на 4.