Всемирная организация здравоохранения

В частности, встал вопрос о последствиях длительного употребления воды, прошедшей деминерализацию: о морской воде и солоноватой воде, подвергнутой обессоливанию, о пресной воде, прошедшей обработку в мембранной системе, а также о воссоздании их минерального состава.

• Каков вклад питьевой воды в общее поступление питательных веществ в организм?

• Каково среднесуточное потребление человеком питьевой воды? Как оно меняется в зависимости от климата, образа жизни, возраста и других факторов?

• Какие из обнаруженных в воде веществ могут существенно повлиять на состояние здоровья и самочувствие?

• При каких условиях питьевая вода может стать существенным источником некоторых важных для человека веществ?

• Какие выводы могут быть сделаны о связи кальция, магния и других элементов в воде со смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний?

• Для каких веществ в обработанной воде могут быть разработаны рекомендации по обогащению минерального состава с точки зрения полезности?

• Какова роль фтора в улучшении здоровья зубов, а также в развитии флюорозов зубов и костей?

Как правило, питьевая вода перед подачей потребителю подвергается одному или нескольким видам обработки для достижения соответствующих показателей безопасности и улучшения эстетических свойств. Пресные воды обычно подвергают коагуляции, седиментации, фильтрации через гранулированные материалы, адсорбции, ионному обмену, мембранной фильтрации, медленной фильтрации через песок, дезинфекции, иногда умягчению. Получение питьевой воды из сильносоленых вод типа морских и солоноватых посредством обессоливания широко практикуется в регионах, испытывающих ее острую нехватку. Такая технология в условиях постоянно растущего потребления воды становится все более привлекательной с экономической точки зрения. Ежедневно в мире производится более

6 биллионов галлонов обессоленной воды. Реминерализация такой воды обязательна: она агрессивна по отношению к распределительным системам. Если реминерализация обессоленной воды - обязательное условие, возникает логичный вопрос: существуют ли методики обработки воды, способные восстанавливать содержание некоторых важных минеральных веществ?

Природные воды существенно различаются по своему составу вследствие геологического и географического происхождения, а также обработки, которой они подверглись. Например, дождевые и поверхностные воды, пополняющиеся в основном за счет осадков, имеют очень низкую соленость и минерализацию, в то время как подземные воды характеризуются очень высокой и даже чрезмерной минерализацией. Если реминерализация обработанной воды нужна по гигиеническим причинам, то возникает другой закономерный вопрос: являются ли природные воды, содержащие «правильные» количества важных минеральных веществ, более полезными для здоровья?
Во время встречи экспертами был сделан следующий вывод: только некоторые минеральные вещества в природной воде находятся в количествах, достаточных для того, чтобы учитывать их вклад в общее поступление. Магний и, возможно, кальций – два элемента, поступающих в организм человека из воды в существенных количествах (при условии потребления жесткой воды). Данное заключение сделано на основе 80 эпидемиологических исследований, посвященных связи между употреблением жесткой воды и снижением частоты сердечно-сосудистых заболеваний населения. Исследования охватывают 50-летний период. Несмотря на то, что исследования в основном имели экологический характер и были выполнены на разных уровнях, эксперты признали, что гипотеза о связи потребления жесткой воды с частотой сердечно-сосудистых заболеваний верна, а важнейшей полезной составляющей следует считать магний. Этот вывод был подтвержден как контрольными, так и клиническими исследованиями. В составе воды есть и другие элементы, оказывающее положительное влияние на здоровье, однако имеющихся данных было недостаточно для обсуждения вопроса.

На встрече также было решено, что ВОЗ должна дать более детальную оценку биологической правдоподобности гипотезы. Только после этого Руководство будет сформировано окончательно. Последующие симпозиум и встреча с обсуждением данной рекомендации планируются на 2006 г.

Хусейну Абусаиду, Координатору Восточного Средиземноморского Регионального Офиса ВОЗ - за идею и работу по созданию Руководства по обессоленной воде

Роджеру Аэртгиртсу, Европейскому Региональному Консультанту по воде и санитарии и Хелене Шкарубо, Римский Центр ВОЗ - за обработку материалов встречи

Джозефу Контруво, США и Джону Фаэуэллу, Великобритания – за организацию встречи

Профессору Чун Нам Онгу, Сингапур – за ведение встречи

Гюнтеру Крауну, США – за вклад в издание документов и обзор комментариев

ВОЗ также представляет спонсоров, благодаря которым состоялась встреча. Среди них: Международный институт Наук о Жизни, Отдел Науки и Технологии Агентства по Защите Окружающей среды США (Вашингтон), Отдел Исследований и Развития (Исследовательский «Треугольный» Парк, Северная Каролина), Американский Объединенный Исследовательский Рабочий Фонд по Воде, Центр Питания Человека в Университете штата Небраска (Омаха), и Канадское Бюро по Качеству Воды и Здоровью (Оттава, Онтарио).

Минеральный состав вод может широко варьироваться в зависимости от геологических условий данной местности. Ни подземные, ни поверхностные воды нельзя представить как чистое вещество, состав которого выражается формулой Н₂О. Кроме того, природные воды содержат небольшое количество растворенных газов, минеральных и органических веществ натурального происхождения. Общие концентрации веществ, растворенных в воде высокого качества, могут достигать 10² г/мл. Благодаря непрерывному развитию микробиологии и химии с 19 века, множество возбудителей инфекций, передающихся с водой, может быть идентифицировано. Сведения о том, что вода может содержать нежелательные компоненты, являются отправной точкой для создания руководства и норм по качеству питьевой воды. Международные нормы, регламентирующие предельно допустимые концентрации органических и неорганических веществ, а также микроорганизмов, существуют во многих странах мира. Эти нормы являются гарантией безопасности питьевой воды. Последствия, возможные при употреблении полностью деминерализованной воды, не рассматриваются, в связи с тем, что в природе такая вода фактически не встречается, кроме, возможно, дождевой воды и природного льда. Однако дождевая вода и лед не используются в системах водоснабжения развитых стран, в которых существуют определенные нормы качества питьевой воды. Как правило, пользование такой водой – это частный случай. Многие натуральные воды небогаты минералами, имеют невысокую жесткость (недостаток двухвалентных ионов), а жесткие воды часто умягчают искусственно.

Знания о том, как важны минеральные вещества и другие составляющие в питьевой воде, насчитывают тысячи лет и упоминаются уже в древнеиндийских Ведах. В книге Ригведа свойства хорошей питьевой воды описываются следующим образом: «Шиитам (прохладная), Сушихи (чистая), Сивам (должна быть биологически ценной, содержать минералы, а также следовые количества многих элементов), Истхам (прозрачная), Вималам лаху Шадгунам (показатель рН должен быть в пределах нормы)» (1).

Искусственно обработанная деминерализованная вода, которую изначально получали методом дистилляции, а затем методом обратного осмоса, должна использоваться для промышленных, технических и лабораторных целей. Технологии обработки воды начали широко применяться в 60-е годы прошлого века в прибрежных и внутренних районах. Это связано с нехваткой природных запасов воды и возрастающим потреблением воды, обусловленным демографическим ростом, более высокими стандартами качества жизни, развитием промышленности и массовым туризмом. Деминерализация воды нужна в том случае, когда доступные водные ресурсы представлены высокоминерализованной солоноватой или морской водой. Всегда актуальной была и проблема питьевой воды на океанских лайнерах и космических кораблях. Перечисленные методы обработки ранее применялись для обеспечения водой исключительно этих объектов из-за технической сложности и дороговизны.

В этой главе под деминерализованной водой понимается вода полностью или почти полностью освобожденная от растворенных минералов методами дистилляции, деионизации, мембранной фильтрации (обратный осмос или нанофильтрация), электродиализа и др. Состав растворенных веществ в такой воде может варьироваться, но их суммарное содержание должно быть не более 1 мг/л. Электропроводность – меньше 2 мС/м^{3 *}и даже меньше (<0,1 мС/м³). Начало применения таких технологий – 1960-е годы, в то время деминерализация не была широко распространена. Тем не менее, уже в то время в некоторых странах изучались гигиенические аспекты использования такой воды. В основном это касается бывшего Советского Союза, где планировалась применять обессоливание для обеспечения питьевой водой городов Средней Азии. Изначально было понятно, что обработанная вода не годна для употребления без дополнительного обогащения минеральными веществами:

- деминерализованная вода очень агрессивна, ее необходимо нейтрализовать; в противном случае подача ее в распределительную систему, прохождение через трубы и накопительные баки невозможна. Агрессивная вода разрушает трубы и вымывает из них металлы и другие материалы;

- дистиллированная вода имеет «бедные» вкусовые характеристики;

- было доказано, что некоторые вещества, присутствующие в питьевой воде, важны для организма человека. Например, опыт искусственного обогащения воды фтором показал, что количество заболеваний полости рта снизилось, а эпидемиологические исследования, проведенные в 1960-е годы, показали, что жители регионов с жесткой питьевой водой меньше страдают сердечно-сосудистыми заболеваниями.

В итоге исследователи сосредоточили внимание на двух вопросах: 1) какие неблагоприятные последствия для здоровья человека могут возникнуть при употреблении деминерализованной воды и 2) каким должно быть минимальное, а также оптимальное содержание важных для человека элементов (например, минералов) в питьевой воде для того, чтобы качество воды удовлетворяло как технологическим, так и санитарным нормам. Традиционно принятая методика оценки качества воды, основанная на анализе рисков, возникающих при высоких концентрациях токсичных веществ, сейчас пересмотрена: в расчет принимаются и возможные неблагоприятные последствия дефицита в воде определенных компонентов.

На одной из рабочих встреч по подготовке руководства по качеству питьевой воды Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) рассмотрела вопрос о том, каким должен быть оптимальный минеральный состав деминерализованной питьевой воды. Эксперты сделали акцент на возможных неблагоприятных последствиях употребления воды, из которой удалены некоторые вещества, всегда присутствующие в натуральной питьевой воде (2). В конце 70-х годов ВОЗ стала спонсором исследований, которые могли бы дать основополагающую информацию для выпуска руководства по качеству обессоленной воды. Данное исследование проводилось группой ученых из Института общественного здоровья имени А.Н. Сысина и Академией Медицинских Наук СССР под руководством проф. Сидоренко и доктора мед. наук Рахманина. В 1980 году был опубликован итоговый отчет в виде внутреннего рабочего документа (3). Он содержал следующий вывод: «Деминерализованная (дистиллированная) вода имеет не только неудовлетворительные органолептические показатели, но и оказывает неблагоприятное влияние на организм человека и животных». После оценки гигиенических, органолептических свойств и другой информации, ученые дали рекомендации по составу деминерализованной воды:

1) мин. минерализация 100 мг/л; содержание гидрокарбонат-ионов 30 мг/л; кальций 30 мг/л; 2) оптимальный сухой остаток (250-500 мг/л для хлоридно-сульфатных вод и 250-500 мл для гидрокарбонатных вод); 3) максимальный уровень щелочности (6,5 мэкв/л), натрий (200 мг/л), бор (0,5 мг/л) и бромид-ион (0,01 мг/л). Некоторые из рекомендуемых величин рассмотрены в этой главе более подробно.
* - мС/м³ – миллисименс на метр кубический, единица электропроводности
За последние три десятилетия деминерализация получила широкое распространение как метод обеспечения питьевой водой. В мире существует свыше 11 тысяч предприятий, производящих деминерализованную воду; суммарный выпуск готовой продукции - 6 биллионов галлонов деминерализованной воды в день (Контруво). В некоторых регионах, таких как Средневосточная и Западная Азия, этим способом производится более половины всей питьевой воды. Как правило, деминерализованная вода подвергается дальнейшей обработке: в нее добавляют различные соли, например, карбонат кальция или известняк; перемешивают с малыми объемами сильноминерализованной воды для улучшения вкусовых характеристик и уменьшения агрессивности по отношению к распределительным сетям и сантехническому оборудованию. Тем не менее, деминерализованные воды могут сильно различаться по своему составу, например по минимальному содержанию минеральных солей.

Многие разведанные водные ресурсы не соответствуют по составу единому руководству по качеству питьевой воды.

Потенциальная возможность неблагоприятного воздействия деминерализованной воды на здоровье заинтересовала не только те страны, в которых ощущается нехватка питьевой воды, но и те, где популярны домашние системы обработки воды, а также употребляется бутилированная вода. Некоторые природные питьевые воды, в частности, ледниковые, небогаты минеральными веществами (менее 50 мг/л), а в ряде стран в питьевых целях используется дистиллированная питьевая вода. Некоторые марки бутилированной питьевой воды представляют собой деминерализованную воду, обогащенную впоследствии минеральными веществами для придания ей благоприятных вкусовых характеристик. Люди, употребляющие такую воду, могут недополучать минеральные вещества, присутствующие в более высокоминерализованной воде. Следовательно, при расчете уровня потребления минеральных веществ и рисков необходимо анализировать ситуацию не только на уровне общества, но и на уровне семьи, каждого человека в отдельности.

II. Риск для здоровья от употребления деминерализованной или слабоминерализованной воды
Сведения о воздействии деминерализованной воды на состояние организма основаны на экспериментальных данных и наблюдениях. Эксперименты проводились на лабораторных животных и людях-добровольцах, наблюдения - за большими группами людей, потребляющих деминерализованную воду, а также отдельными людьми, заказывающими воду, обработанную методом обратного осмоса и детьми, для которых детское питание было приготовлено на дистиллированной воде. Поскольку информация, полученная за период проведения этих исследований, ограничена, мы также должны учитывать результаты эпидемиологических исследований, где сравнивался эффект воздействия слабоминерализованной (более мягкой) и сильноминерализованной воды на здоровье. Деминерализованная вода, которая не была впоследствии обогащена минеральными веществами – крайний случай. Она содержит растворенные вещества, такие как кальций и магний, вносящие основной вклад в жесткость, в очень малых количествах.

Возможные последствия потребления воды, бедной минеральными веществами, делятся на следующие категории:

- прямое воздействие на слизистую оболочку кишечника, метаболизм и гомеостаз минеральных веществ, и другие функции организма;

- малое поступление/отсутствие поступления кальция и магния;

- малое поступление других макро- и микроэлементов;

- потери кальция, магния и других макроэлементов в процессе приготовления пищи;

- возможный рост поступления в организм токсичных металлов.

1. Прямое воздействие на слизистую оболочку кишечника, метаболизм и гомеостаз минеральных веществ, и другие функции организма
Дистиллированная и слабоминерализованная вода (общая минерализация < 50 мг/л) может быть неприятной на вкус, однако с течением времени потребитель к этому привыкает. Такая вода плохо утоляет жажду (3). Конечно, эти факты еще не говорят о каком-либо влиянии на здоровье, однако их нужно учитывать, принимая решение о пригодности использования слабоминерализованной воды для нужд питьевого водоснабжения. Низкая способность утолять жажду и неприятный вкус могут повлиять на объемы употребления воды или заставить людей искать новые источники воды, зачастую не лучшего качества.

Виллиамс (4) показал в своем отчете, что дистиллированная вода может вызвать патологические изменения эпителиальных клеток в кишечнике крыс, возможно из-за осмотического шока. Тем не менее, Шуман (5), позднее проводивший 14-дневный опыт с крысами, не получил таких результатов. Гистологические исследования не выявили никаких признаков эрозии, язвы или воспаления пищевода, желудка и тонкой кишки. Наблюдались изменения в секреторной функции животных (повышенная секреция и кислотность желудочного сока) и изменения мышечного тонуса желудка; эти данные приведены в докладе ВОЗ (3), но имеющиеся данные не позволяют однозначно доказать прямое негативное влияние воды с малой минерализацией на слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта.

На сегодняшний день доказано, что потребление воды, бедной минеральными веществами, оказывает негативное влияние на механизмы гомеостаза, обмен минеральных веществ и воды в организме: усиливается выделение жидкости (диурез). Это связано с вымыванием внутри- и внеклеточных ионов из биологических жидкостей, их отрицательным балансом. Кроме того, изменяется общее содержание воды в организме и функциональная активность некоторых гормонов, тесно связанных с регуляцией водного обмена. Эксперименты на животных (в основном, крысы), длившиеся около года, помогли установить, что употребление дистиллированной воды, или воды с общей минерализацией до 75 мг/л приводит:

1) увеличению потребления воды, диуреза, объема внеклеточной жидкости, концентрации натрия и хлорид-иона в сыворотке и их повышенного выделения из организма; приводя в итоге к общему отрицательному балансу, 2) уменьшается число красных кровяных телец, гематокритный индекс; 3) группа ученых под руководством Рахманина, изучая возможное мутагенное и гонадотоксическое действие дистиллированной воды, выяснила, что таким действием дистиллированная вода не обладает.

Однако было отмечено снижение синтеза гормонов трийодтиранина и альдостерона, повышенная секреция кортизола, морфологические изменения в почках, включая выраженную атрофию клубочков и разбухание слоя клеток, выстилающих сосуды изнутри, препятствующее току крови. Недостаточное окостенение скелета было обнаружено у зародышей крыс, родители которых употребляли дистиллированную воду (1-годичный эксперимент). Очевидно, что недостаток минеральных веществ не восполнялся в организме крыс даже за счет питания, когда животные получали свой стандартный рацион с необходимой энергетической ценностью, питательными веществами и солевым составом.

Результаты эксперимента, проведенного учеными ВОЗ на людях-добровольцах, показали сходную картину (3), что позволило обрисовать основной механизм воздействия воды с минерализацией до 100 мг/л на обмен воды и минеральных веществ:

1) повышенные диурез (на 20 % по сравнению с нормой), уровень жидкости в организме, концентрация натрия в сыворотке; 2) пониженная концентрация калия в сыворотке; 3) повышенное выведение ионов натрия, калия, хлоридов, кальция и магния из организма.

Предположительно, вода с низкой минерализацией воздействует на осмотические рецепторы ЖКТ, вызывая усиленное выделение ионов натрия в кишечник и незначительное снижение осмотического давления в системе воротной вены с последующим активным выделением ионов натрия в кровь в качестве ответной реакции. Такие осмотические изменения в плазме крови приводят к перераспределению жидкости в организме. Увеличивается общий объем внеклеточной жидкости, происходит перемещение воды из эритроцитов и тканевой жидкости в плазму, а также распределение ее между внутриклеточной и тканевой жидкостями. Вследствие изменения объема плазмы в кровяном русле активируются рецепторы, чувствительные к объему и давлению. Они препятствуют выделению альдостерона и, как следствие, усиливается выделение натрия. Реакция рецепторов объема в сосудах может привести к снижению выделения антидиуретического гормона и повышенному диурезу. Немецкое Общество Питания пришло к подобным выводам и рекомендовало воздержаться от употребления дистиллированной воды (7). Сообщение было опубликовано в ответе немецкому изданию «Шокирующая Правда о Воде» (8), авторы которого рекомендовали употреблять дистиллированную воду вместо обычной питьевой воды. Общество в своем докладе (7) поясняет, что жидкости человеческого организма всегда содержат электролиты (калий и натрий), концентрация которых находится под контролем самого организма. Всасывание воды эпителием кишечника происходит при участии ионов натрия. Если человек выпивает дистиллированную воду, кишечник вынужден «добавлять» ионы натрия к этой воде, извлекая их из организма. Жидкость никогда не выделяется из организма в виде чистой воды, параллельно человек теряет и электролиты, вот почему необходимо пополнять их запас из пищи и воды.

Неправильное распределение жидкости в организме может повлиять даже на функции жизненно важных органов. Первые сигналы – утомляемость, слабость и головная боль; более серьезные – мышечные судороги и нарушение сердечного ритма.

Дополнительные сведения были собраны при проведении экспериментов с животными, клинических наблюдениях в некоторых странах. У животных, которых поили водой, обогащенной цинком и магнием, наблюдалась гораздо более высокая концентрация этих элементов в сыворотке крови, чем у тех, которые питались обогащенными кормами и пили слабоминерализованную воду. Интересен тот факт, что при обогащении в корма было добавлено существенно больше цинка и магния, чем в воду. Основываясь на результатах экспериментов и клинических наблюдениях пациентов с дефицитом минеральных веществ, больных, получавших внутривенное питание на дистиллированной воде, Роббинс и Слай (9) предположили, что потребление слабоминерализованной воды, было причиной усиленного вывода минералов из организма.

Постоянное употребление слабоминерализованной воды может вызвать описанные выше изменения, однако симптомы могут не проявляться, а могут проявиться и через много лет. Однако, серьезные повреждения, например, т.н. водная интоксикация или бред, могут быть следствием интенсивной физической работы и употребления некоторого количества дистиллированной воды (10). Так называемая водная интоксикация (гипонатриемический шок) может возникнуть не только как следствие потребления дистиллированной воды, но и питьевой воды вообще. Риск такой «интоксикации» возрастает с уменьшением минерализации воды. Серьезные проблемы со здоровьем возникали у альпинистов, употреблявших пищу, приготовленную на талом льду. Такая вода не содержит анионов и катионов, необходимых человеку. У детей, которые употребляют напитки, приготовленные на дистиллированной или слабоминерализованной воде, возникали такие заболевания, как отек мозга, конвульсии и ацидоз (11).