О гигиеническом нормировании соединений кремния в питьевой воде (обзор литературы)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Кремний — уникальный по своим физико-химическим свойствам элемент, практически повсеместно распространённый в источниках водоснабжения, однако не нормируемый в питьевой воде в мировой практике обеспечения безвредности водопользования населения. В нашей стране полувековая история разработки гигиенических нормативов кремния в воде началась с обоснования ПДК кремнийсодержащих реагентов, применяемых при водоподготовке. Однако с течением времени возникли сомнения в пригодности нормативов техногенного кремния для контроля природного кремния в питьевой воде. Сторонники безвредности природных растворимых форм кремния высказывались за ликвидацию нормативов кремния в воде, в то время как исследователи действия кремния в кремниевых биогеохимических провинциях постоянно выявляли его негативные эффекты в состоянии здоровья проживающего в этих регионах населения, подтверждая это экспериментами на животных. 

Методы поиска литературы — по базам данных Scopus, CyberLeninka, PubMed выборочный, аналитико-синтетический, типологический.

Основная часть. В обзоре приводятся сведения о растворимых формах кремния, их стабильности и биодоступности, рассматриваются ретроспектива и текущее состояние гигиенического нормирования кремния в воде, обсуждаются недостатки действующих в настоящее время ПДК кремния, силикатов натрия и калия в питьевой воде. Даётся подробный обзор исследований, проведённых в кремниевых биогеохимических провинциях Чувашской Республики, где у жителей зоны экологического бедствия, употреблявших питьевую воду с глубоким дисбалансом макро- и микроэлементов и повышенным, относительно зоны оптимума, содержанием кремния, наблюдали нарушения обмена (минерального, липидного, углеводного, перекисного), микробиоценоза толстого кишечника, иммунного статуса, повышение уровней заболеваемости взрослого населения хроническими неинфекционными болезнями в 2–3 раза против среднереспубликанских, наиболее высокие показатели заболеваемости детей всех возрастных групп. 

Заключение. Обзор привлекает внимание к необходимости расширенных исследований действия на организм природного кремния питьевой воды с обычным балансом микроэлементов для решения вопросов о нормативах природного кремния на федеральном и региональном уровнях и об установлении дифференцированных нормативов кремнийсодержащих реагентов в питьевой воде.

Участие авторов:

Рахманин Ю.А. — концепция и дизайн исследования, редактирование, утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи;

Егорова Н.А. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, написание текста, редактирование;

Михайлова Р.И. — концепция и дизайн исследования, редактирование, ответственность за целостность всех частей статьи;

Рыжова И.Н. — концепция и дизайн статьи, сбор и обработка материала;

Кочеткова М.Г. — сбор и обработка материала, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила: 28.07.2021 / Принята к печати: 28.09.2021 / Опубликована: 31.10.2021

Об авторах

Ю. А. Рахманин

ФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Федерального медико-биологического агентства

Автор, ответственный за переписку.
Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0003-2067-8014
Россия

Наталия Александровна Егорова

ФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Федерального медико-биологического агентства

Email: negorova@cspmz.ru
ORCID iD: 0000-0001-6751-6149

Доктор мед. наук, вед. науч. сотр. отд. гигиены окружающей среды, НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды ФГБУ «ЦСП» ФМБА России.

e-mail: NEgorova@cspmz.ru

Россия

Р. И. Михайлова

ФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Федерального медико-биологического агентства

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-7194-9131
Россия

И. Н. Рыжова

ФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Федерального медико-биологического агентства

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0003-0696-5359
Россия

М. Г. Кочеткова

ФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Федерального медико-биологического агентства

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-9616-4517
Россия

Список литературы

  1. Гринвуд Н., Эрншо А. Химия элементов. Том 1. Пер. с англ. М.: БИНОМ, Лаборатория знаний; 2008
  2. Martin K.R. Silicon: The Health Benefits of a Metalloid. Interrelations between Essential Metal Ions and Human Diseases. Met. Ions Life Sci. 2013; 13: 451-73. https://doi.org/10.1007/978-94-007-7500-8_14
  3. Martin K.R. The chemistry of silica and its potential health benefits. J. Nutr. Health Aging. 2007; 11(2): 94-7.
  4. Вапиров В.В., Феоктистов В.М., Венскович А.А., Вапирова Н.В. К вопросу о поведении кремния в природе и его биологической роли. Учёные записки Петрозаводского государственного университета. 2017; (2): 95-102.
  5. Камбалина М.Г., Пикула Н.П. Атомно-абсорбционное определение содержания кремния в природных водах. Известия Томского политехнического университета. 2012; 320(3): 120-4.
  6. Камбалина М.Г., Скворцова Л.Н., Мазурова И.С., Гусева Н.В., Бакибаев А.А. Исследование форм нахождения кремния в природных водах с высоким содержанием растворенных органических веществ. Известия Томского политехнического университета. 2014; 325(3): 64-70.
  7. Jurkić L.M., Cepanec I., Pavelić S.K., Pavelić K. Biological and therapeutic effects of ortho-silicic acid and some ortho-silicic acid-releasing compounds: New perspectives for therapy. Review. Nutr. Metab. (Lond.) 2013; 10(1): 2. https://doi.org/10.1186/1743-7075-10-2
  8. Айлер Р. Химия кремнезёма. Растворимость, полимеризация, коллоидные и поверхностные свойства, биохимия. Пер. с английского. М.: Мир, 1982
  9. Demadis K.D. To avoid silica-scale problems in cooling towers, plant personnel turn to unconventional method. In: Water Treatment’s Gordian Knot. Available at: https://www.chemistry.uoc.gr/demadis/pdfs/3-Gordian%20knot-Silica.pdf
  10. Камбалина М.Г., Скворцова Л.Н., Мазурова И.С., Гусева Н.В. К вопросу о методах определения растворимых соединений кремния в воде и способах ее обескремнивания. Известия Томского политехнического университета. 2013; 323(3): 18-22
  11. Бекбулатова И.А., Скворцова Л.Н., Щёголева И.С. Определение кремния в природных водах спектрофотометрическим методом с применением современных способов пробоподготовки. Известия Томского политехнического университета. 2017; 328(7): 32-9
  12. Dietzel M. Dissolution of silicates and the stability of polysilicic acid. Geochim. Cosmochim. Acta. 2000; 64(19): 3275-81
  13. Камбалина М.Г., Пикула Н.П., Гусева Н.В. Выбор метода определения концентрации кремния в природных водах разных типов. Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. 2014; 57(11): 15-8
  14. Jugdaohsingh R., Reffitt D.M., Oldham C., Day J.P., Fifield L.K., Thompson R.P., et al. Oligomeric but not monomeric silica prevents aluminum absorption in humans. Am. J. Clin. Nutr. 2000; 71(4): 944-9. https://doi.org/10.1093/ajcn/71.4.944
  15. Popplewell J.F., King S.J., Day J.P., Ackrill P., Fifield L.K., Cresswell R.G., et al. Kinetics of uptake and elimination of silicic acid by a human subject: a novel application of 32Si and accelerator mass spectrometry. J. Inorg. Biochem. 1998; 69(3): 177-80. https://doi.org/10.1016/s0162-0134(97)10016-2
  16. Shu W.Q., Luo J.H., Zhang J.J. The relationship between soluble silicate acid in drinking water and food and human health. Zhonghua Yu Fang Yi Xue Za Zhi. 2020; 54(6): 702-7. https://doi.org/10.3760/cma.j.cn112150-20200318-00378 (in Chinese)
  17. Götz W., Tobiasch E., Witzleben S., Schulze M. Effects of silicon compounds on biomineralization, osteogenesis, and hard tissue formation. Pharmaceutics. 2019; 11(3): 117. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics11030117
  18. Zhou H., Jiao G., Dong M., Chi H., Wang H., Wu W., et al. Orthosilicic acid accelerates bone formation in human osteoblast-like cells through the PI3K-Akt-mTOR pathway. Biol. Trace Elem. Res. 2019; 190(2): 327-35. https://doi.org/10.1007/s12011-018-1574-9
  19. Мансурова Л.А., Федчишин О.В., Трофимов В.В., Зеленина Т.Г., Смолянко Л.Е. Физиологическая роль кремния. Сибирский медицинский журнал. 2009; 90(7): 16-8
  20. National Health and Medical Research Council, National Resource Management Ministerial Council, Commonwealth of Australia, Canberra. Australian Drinking Water Guidelines. Paper 6: National Water Quality Management Strategy; 2011. Version 3.6
  21. Метельская Г.Н., Новиков Ю.В., Плитман С.И., Ласточкина К.О., Хвастунов Р.М., Зайцева Е.П. О нормировании кремния в питьевой воде. Гигиена и санитария. 1987; (8): 19-21.
  22. Алексеев В.С., Болдырев К.А., Тесля В.Г. О необходимости пересмотра нормативного содержания кремния в питьевой воде. Водоснабжение и санитарная техника. 2011; (5): 56-60.
  23. Мазаев В.Т., Шлепнина Т.Г. Оценка степени санитарной опасности соединений кремния в природной и питьевой воде (в порядке обсуждения). Водоснабжение и санитарная техника. 2011; (7): 13-20.
  24. Тулакин А.В., Плитман С.И., Амплеева Г.П., Пивнева О.С. К вопросу о гигиеническом нормировании кремния в питьевой воде. Санитарный врач. 2017; (12): 44-7.
  25. Мокиенко А.В. Кремний в воде: от токсичности к эссенциальности. Вісник морської медицини. 2020; 4(89): 136-43.
  26. Рахманин Ю.А., Егорова Н.А., Красовский Г.Н., Михайлова Р.И., Алексеева А.В. Кремний, его биологическое действие при энтеральном поступлении в организм и гигиеническое нормирование в питьевой воде. Обзор литературы. Гигиена и санитария. 2017; 96(5): 492-8. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-5-492-498
  27. Рахманин Ю.А., Красовский Г.Н., Егорова Н.А., Михайлова Р.И. 100 лет законодательного регулирования качества питьевой воды. Ретроспектива, современное состояние и перспективы. Гигиена и санитария. 2014; 93(2): 5-18.
  28. Сусликов В.П. Современные проблемы и перспективы медицинской микроэлементологии. Микроэлементы в медицине. 2000; 1(1): 9-15.
  29. Сапожников С.П., Голенков А.В. Роль биогеохимических факторов в развитии краевой патологии. Краткое сообщение. Микроэлементы в медицине. 2001; 2(3): 70-2.
  30. Сапожников С.П., Гордова В.С. Роль соединений кремния в развитии аутоиммунных процессов (обзор). Микроэлементы в медицине. 2013; 14(3): 3-13.
  31. Леженина С.В. Эпидемиология язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки на территории Чувашской Республики. Микроэлементы в медицине. 2001; 2(3): 66-9.
  32. Сапожников С.П. Влияние эколого-биогеохимических факторов среды обитания на функциональное состояние и здоровье населения Чувашии: Автореф. дисс. … д-ра мед. наук. М.; 2001.
  33. Толмачева Н.В. Эколого-физиологическое обоснование оптимальных уровней макро- и микроэлементов в питьевой воде и пищевых рационах: Автореф. дисс. … д-ра мед. наук. М.; 2011.
  34. Толмачева Н.В. Методология и принципы гигиенического нормирования оптимальных концентраций и соотношений макро- и микроэлементов в питьевой воде и пищевом рационе. Вестник Чувашского университета. 2010; (3): 154-61.
  35. Сусликов В.Л., Толмачева Н.В. Эколого-биогеохимическое зонирование территорий - необходимый этап изучения причинно-следственных связей атеросклероза и его последствий. Фундаментальные исследования. 2007; (12-1): 127-30.
  36. Степанов Р.В., Сусликов В.Л. К вопросу о влиянии биогеохимических факторов на липидный и углеводный обмены. Здоровье и образование в XXI веке. 2007; 9(3): 245-9.
  37. Винокур Т.Ю., Сусликов В.Л. Сравнительная характеристика содержания микроэлементов в суточных рационах питания населения различных эколого-биогеохимических зон проживания в связи с риском ишемической болезни сердца. Вестник Оренбургского государственного университета. 2006; (12S): 55-8.
  38. Сусликов В.Л., Толмачева Н.В., Ефейкина Н.Б. Особенности колонизационной резистентности микрофлоры кишечника в различных эколого-биогеохимических условиях постоянного проживания на территории Чувашской республики. Медицинский альманах. 2009; (2): 127-31.
  39. Степанов Р.В., Карзакова Л.М., Куюкинова Г.Э. Микроэкология как модулятор иммунной системы в процессах адаптации. Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Медицина. 2008; (8): 297-302.
  40. Винокур Т.Ю., Петрова Д.Г., Сусликов В.Л. Особенности течения ишемической болезни сердца у больных, проживающих в различных эколого-биогеохимических зонах Чувашии. Образовательный вестник «Сознание». 2007; 9(4): 151.
  41. Винокур Т.Ю. К вопросу об особенностях течения ишемической болезни сердца в связи с эколого-биогеохимическим районированием Чувашии. Микроэлементы в медицине. 2001; 2(3): 10-4.
  42. Маслова Ж.В. Эколого-биогеохимические закономерности распространения артериальной гипертонии на территории некоторых субрегионов Чувашии. Образовательный вестник «Сознание». 2006; 8(10): 495-6.
  43. Степанов Р.В., Кочаков В.Д., Юсов А.А. Морфологическая характеристика аорты погибших при автомобильной катастрофе жителей двух биогеохимических провинций Чувашской Республики, и элементно-морфологические особенности аорты животных в условиях экспериментального моделирования. Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Медицина. 2008; (8): 487-8.
  44. Антипова М.В. К вопросу о влиянии эколого-биохимических факторов в развитии онкогинекологической патологии. Микроэлементы в медицине. 2001; 2(3): 60-2.
  45. Демьянова В.Н., Сусликов В.Л., Мальцев С.В. Состояние здоровья новорожденных на различных эколого-биогеохимических территориях Чувашской Республики. Микроэлементы в медицине. 2001; 2(3): 20-3.
  46. Шаров Д.А. Клинико-эпидемиологическая характеристика рассеянного склероза в Чувашской Республике: Автореф. диcс. … канд. мед. наук. М.; 2004.
  47. Родионов В.А. Здоровье детского населения в различных эколого-биогеохимических зонах Чувашской Республики: Автореф. дисс. … д-ра. мед. наук. Нижний Новгород; 2001.
  48. Иванова И.Е. Комплексное клинико-организационное исследование патологии почек у детей на территории эколого-биогеохимическоого риска: Автореф. дисс. … д-ра. мед. наук. Казань; 2011.
  49. Трефилов А.А. Врожденные пороки и малые аномалии развития почек у детей различных биогеохимических регионов: Автореф. дисс. … канд. мед. наук. М.; 2007.
  50. Демьянова В.Н. Неонатальный скрининг на врожденный гипотиреоз в различных эколого-биогеохимических зонах Чувашской Республики. Микроэлементы в медицине. 2001; 2(3): 63-5.
  51. Воронова Г.В. Бронхолегочная патология на территории Чувашской Республики и ее связь с микроэлементами. Микроэлементы в медицине. 2001; 2(3): 15-9.
  52. Сусликов В.Л., Толмачева Н.В., Родионов В.А., Демьянова В.Н. О критериях оценки обеспеченности организма человека атомовитами. Микроэлементы в медицине. 2001; 2(3): 2-9.
  53. Mascarenhas S., Mutnuri S., Ganguly A. Deleterious role of trace elements - Silica and lead in the development of chronic kidney disease. Chemosphere. 2017; 177: 239-49. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2017.02.155
  54. Anupama Y.J., Sankarasubbaiyan S., Taduri G. chronic kidney disease of unknown etiology: Case definition for India - a perspective. Indian J. Nephrol. 2020; 30(4): 236-40. https://doi.org/10.4103/ijn.IJN_327_18
  55. Дьячкова И.М., Сергеева В.Е., Сапожников С.П. Структурно-функциональное состояние тимуса лабораторных крыс, употребляющих питьевую воду с добавлением соединений кальция и кремния. Здравоохранение Чувашии. 2011; (3): 48-52.
  56. Гордова В.С., Сергеева В.Е., Карышев П.Б. Гистаминсодержащие клетки пейеровых бляшек и прилежащих к ним ворсин кишечника лабораторных крыс в хронических экспериментах с поступлением солей кремния с питьевой водой. Медицинская иммунология. 2015; 17(S): 21.
  57. Гордова В.С., Сергеева В.Е., Коршунова А.И., Григорьева Е.А., Голенкова В.А., Смирнова С.С. и соавт. Гистаминсодержащие клетки лимфоидных органов лабораторных грызунов в эксперименте. Вестник новых медицинских технологий. 2018; 25(3): 107-15. https://doi.org/10.24411/1609-2163-2018-16120
  58. Дьячкова И.М., Сергеева В.Е., Сапожников С.П. Исследование популяции тучных клеток тимуса при длительном воздействии кремния и кальция. Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И.Я. Яковлева. 2010; (4): 50-5.
  59. Гордова В.С., Иванова Е.П., Сергеева В.Е. Тучные клетки при окраске толуидиновым синим в эксперименте. Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. Серия: Естественные и медицинские науки. 2018; (2): 97-104.
  60. Гордова В.С., Прохорова А.И., Сергеева В.Е. Морфологические особенности почечных телец лабораторных мышей в эксперименте с водорастворимым соединением кремния. Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. Серия: Естественные и медицинские науки. 2017; (3): 50-7.
  61. Oner G., Cirrik S., Bulbul M., Yuksel S. Dietary silica modifies the characteristics of endothelial dilation in rat aorta. Endothelium. 2006; 13(1): 17-23. https://doi.org/10.1080/10623320600660045
  62. Oner G., Cirrik S., Bakan O. Effects of silica on mitochondrial functions of the proximal tubule cells in rats. Kidney Blood Press. Res. 2005; 28(4): 203-10. https://doi.org/10.1159/000086006

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Рахманин Ю.А., Егорова Н.А., Михайлова Р.И., Рыжова И.Н., Кочеткова М.Г., 2024


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 37884 от 02.10.2009.