К установлению реперного уровня содержания хлороформа в крови детского населения

Качество питьевой воды, потребляемой ежедневно, во многом определяет уровень здоровья и качество жизни индивидуума. Питьевая вода должна соответствовать параметрам безопасности по санитарно-химическим, микробиологическим и паразитологическим показателям. Обеспечение безопасности по одному из показателей может привести к увеличению доли загрязнения другого: так, для снабжения населения питьевой водой, соответствующей микробиологическим требованиям безопасности, необходимо применять методы обеззараживания [1]. Применение хлора и хлорсодержащих соединений (ХСС) в качестве дезинфектантов является наиболее эффективным и распространенным способом обеззараживания воды [2–4]. Однако существенным недостатком метода является синтез высокотоксичных хлорорганических соединений (ХОС), образующихся в результате хи-

мической реакции ионов хлора с органическими веществами, присутствующими в воде исходного качества [1, 5, 6]. Наиболее распространенными представителями группы ХОС являются: хлороформ, тетрахлорметан (ТХМ), дибромхлорметан (ДБХМ), бромдихлорметан (БДХМ) и др. [7–9].

В исследованиях C.F. Tumasonis et al. [10], L.W. Condie et al. [11], De Salva et al. [12], F.J.C. Roe et al. [13], A.E. Munson et al. [14] установлено, что при пероральном поступлении хлорорганические вещества (хлороформ, тетрахлорметан, БДХМ и др.) оказывают неблагоприятное действие на работу органов пищеварения, мочевыделения, системы крови, нервной и гормональной систем. Ряд ХОС представляет канцерогенную опасность [15–19]. При попадании в организм хлорорганические соединения абсорбируются в желудочно-кишечном тракте и, попадая в кровь, распределяются по всему орга-

низму (в первую очередь поражая паренхиматозные органы) и частично депонируются в жировой ткани [20, 21].

Повреждающее действие хлорорганических веществ в основном обусловлено метаболическими превращениями ХОС, в результате чего образуются высокотоксичные соединения, способные активизировать перекисное окисление липидов. Это нарушает целостность клеточных мембран и запускает механизм гибели клеток. В результате формируются дистрофические и некротические изменения паренхиматозных органов, наблюдаются гемолитические нарушения со стороны клеток крови, происходит повреждение нервной системы в виде нарушения целостности клеточной мембраны нейронов и, как следствие, нейронной передачи. Это подтверждает значимость влияния хлорорганических соединений на здоровье человека и обусловливает актуальность изучения данной темы. Принимая во внимание, что присутствие ХОС в воде на 70–90 % обусловлено хлороформом, его наличие в воде рассматривается как индикатор содержания продуктов хлорирования [22]. В то же время в работах М.А. Земляновой (2015), D.M. Desiderio et al. (2010) содержание хлороформа в крови рассматривается как маркер экспозиции хлороформа с питьевой водой [23, 24].

Вышеизложенное определило цель исследования – установление влияния хлороформа, содержащегося в питьевой воде централизованных систем хозяйственно-питьевого водоснабжения (ЦХПВ), на здоровье детского населения с целью определения реперного уровня содержания хлороформа в крови.

Материалы и методы. Гигиеническую оценку качества воды проводили для территорий Пермского края, использующих централизованные способы доставки и распределения питьевой воды до потребителя. Группы опыта и контроля сформированы по критерию применения на станциях водоподготовки методов хлорирования питьевой воды перед ее подачей населению. В работе использованы результаты мониторинговых исследований, выполненных ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Пермском крае».

Анализ качества воды систем централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения выполнили за период 2012–2016 гг. Отбор проб питьевой воды проводили в четырех типах точек водопроводной сети: резервуар чистой воды (РЧВ), насосная станция 2-го подъема (НС II подъема), насосная станция подкачки (НС подкачки), водоразборная колонка (ВРК), водопроводный кран (в/кран). Содержание хлороформа в исследуемых точках водопроводной сети не имело достоверных различий между собой (р>0,05). За исследуемый период (2012–2016 гг.) проанализировали 345 проб питьевой воды ЦХПВ в опытной группе и 387 – в контрольной. Определение хлороформа в питьевой воде проводили в соответствии с ГОСТ 31951-20121. Анализ загрязнения питьевой воды ЦХПВ включал расчет средних показателей (верхняя 95 %-ная доверительная граница) и их соответствие предельно допустимым концентрациям, установленным в СанПиН 2.1.4.1074-012.

Оценка риска здоровью населения при хронической пероральной экспозиции проведена в соответствии с методологией руководства P 2.1.10.1920-04³. На этапе оценки экспозиции рассчитаны среднесуточные дозы поступления ( TD ) хлороформа при поступлении с питьевой водой. Проведен расчет показателей коэффициента опасности ( HQ ) и уровня индивидуального канцерогенного риска ( CR ). Для анализа канцерогенных свойств обобщались российские и зарубежные данные о степени доказанности канцерогенного действия. Основными источниками сведений о наличии канцерогенных свойств у хлороформа при пероральном поступлении являлись: СанПиН 1.2.2353-08⁴, материалы Агентства США по охране окружающей среды (U.S.EPA), базы данных Международного агентства по изучению рака (МАИР) (табл. 1).

Анализ заболеваемости детского населения проводили на основании данных формы 12 «Сведения о числе заболеваний, зарегистрированных у больных, проживающих в районе обслуживания лечебного учреждения» за 2016 г. по классам заболеваний (согласно МКБ-10), соответствующим критическим органам и системам, указанным в руководстве Р. 2.1.10.1920-04 для условий пероральной экспозиции хлороформа.

Сравнение осуществляли по максимальным показателям заболеваемости, установленным на территориях. Углубленное исследование состояния здоровья детского населения в возрасте 3–12 лет включало в себя комплекс биохимических показате-

Таблица 1

Сведения о показателях опасности развития канцерогенных и неканцерогенных эффектов в условиях перорального поступления хлороформа

Химическое вещество CAS Канцерогенные эффекты Неканцерогенные эффекты U.S.ЕРА МАИР Россия SFo RfD, мг/кг Критические органы и системы Хлороформ 67-66-3 B2 2B – 0,0061 0,01 Печень, почки, ЦНС, гормональная система, система крови лей крови, отражающих влияние хлороформа на состояние и функции критических органов и систем:

• ♦    печени и желчевыводящей системы (активность аланинаминотрансферазы (АЛАТ), аспартатаминотрансферазы (АСАТ), щелочной фосфатазы; содержание С-реактивного белка (СРБ) высокочувствительного, общего белка, альбумина, общего и прямого билирубина);

• ♦    почек (содержание креатинина, Р 2 -микро-глобулина);

• ♦    центральной нервной системы (содержание глутамата, γ-аминомасляной кислоты (ГАМК), серотонина, кортизола);

• ♦    системы крови (содержание эритроцитов, тромбоцитов, гемоглобина в цельной крови, средней концентрации гемоглобина в эритроците (МСНС), соотношение эритроцитов и объема плазмы крови, анизоцитозэритроцитов);

• ♦    окислительных процессов (гидроперекись липидов, малоновый диальдегид (МДА) в сыворотке крови), антиоксидантных процессов (активность глутатионпероксидазы (ГПО), Cu/Zn-супероксид-дисмутазы (Cu/Zn-СОД), глутатион S-трансферазы (ГSТ), глутатион пероксидаза и антиоксидантная активность), цитолитических, воспалительных и дисме-таболических процессов (содержание лейкоцитов, глюкозы, эозинофилов, плазматических клеток, скорость оседания эритроцитов в цельной крови); клеточного иммунитета (содержание лимфоцитов, моноцитов в цельной крови).

Определение содержания хлороформа в крови детского населения проводили с учетом ГОСТ Р 8.563-965 методом анализа равновесной паровой фазы на газовом хроматографе «Кристалл-5000» с капиллярной колонкой DB-624 и селективным детектором электронного захвата в соответствии с МУК 4.1.2115-066. Исследования провели с соблюдением этических принципов Хельсинкской декларации (1975 г. с доп. 1983 г.) и Национального стандарта РФ ГОСТ-Р 52379-2005 «Надлежащая клиническая практика» (ICH E6 GCP).

Эпидемиологическую оценку заболеваемости населения проводили с расчетом отношения шансов ( OR ) и 95 %-ного доверительного интервала ( DI ). Наличие связи ( OR > 1) расценивалось как достоверное в случае превышения нижней границы доверительного интервала единицы. Для классов заболеваний, по которым была установлена статистически достоверная связь, рассчитывали показатели риска ( R ) [25].

В качестве модели исследования использована зависимость содержания хлороформа в крови от концентрации хлороформа в питьевой воде y = 0,00188 + 0,01782 Х ( R ² = 0,263 p < 0,05) [22].

Статистическая обработка полученных результатов выполнена с использованием пакета статистического анализа Statistica 6.0 и прикладных программ Microsoft Excel.

При нормальном распределении значений определяли средние величины ( М ) и стандартную ошибку средней ( m ), достоверность различий которых оценивалась по критерию Стьюдента ( t ). При отсутствии действия закона нормальности распределения применяли критерий Манна – Уитни ( U ). Различия считались достоверными при уровне значимости p < 0,05.

Результаты и их обсуждение. Установлено, что на территориях, применяющих методы хлорирования при водоподготовке, и территориях, не использующих хлорсодержащие соединения (ХСС) в качестве дезинфектанта, имеются достоверные различия между содержанием хлороформа в питьевой воде (табл. 2).

Установлено, что средние годовые концентрации содержания хлороформа в питьевой воде составляют до 1,15 ПДК на территориях с хлорированием питьевой воды.

Уровень заболеваемости по всем классам, кроме болезней крови, достоверно выше у детей, потребляющих хлорированную питьевую воду (табл. 3).

Результаты эпидемиологической оценки заболеваемости детского населения подтвердили достоверность различий между опытной и контрольной

Таблица 2

Средние годовые концентрации и значения 95 %-ного квантиля хлороформа в пробах питьевой воды (на территориях с хлорированием и без такового), 2012–2016 гг.

Год	Средняя годовая концентрация хлороформа в воде, мг/л				Достоверность различий ( р )
	Опытная группа (с хлорированием питьевой воды)	95 %-ный квантиль	Контрольная группа (без хлорирования питьевой воды)	95 %-ный квантиль
2012	0,013 ± 0,02	0,38	0,0158 ± 0,0020	0,030	<0,05
2013	0,20 ± 0,03	0,41	0,0113 ± 0,0018	0,024	<0,05
2014	0,23 ± 0,03	0,49	0,0091 ± 0,0020	0,019	<0,05
2015	0,20 ± 0,03	0,38	0,0043 ± 0,0015	0,020	<0,05
2016	0,087 ± 0,01	0,17	0,0031 ± 0,0012	0,010	<0,05
2012–2016	0,172 ± 0,01	0,39	0,0068 ± 0,0007	0,024	<0,05

Таблица 3

Показатели заболеваемости детского населения, проживающих на территориях опытной (с хлорированием питьевой воды) и контрольной (без хлорирования питьевой воды) групп за 2016 г. (на 1000 населения)

группами, в том числе по болезням системы крови (табл. 4).

Потребление питьевой воды, содержащей хлороформ, увеличивает риск возникновения заболеваний системы крови выше в 10,41 раза; почек – в 2,94 раза; нервной системы – в 2,67 раза; органов пищеварения в 1,49 раза; гормональной системы – в 1,25 раза по сравнению населением, потребляющим не-хлорированную питьевую воду.

Установлен неприемлемый уровень неканцерогенного риска ( HQ > 1) при загрязнения питьевой воды хлороформом на уровне 95 %-ного квантиля до 3,13 HQ в опытной группе (табл. 5).

При концентрации хлороформа в воде на уровне 0,49 мг/л уровень канцерогенного риска составит 1,64 · 10–5, что соответствует верхней границе приемлемого риска и не требует проведения мероприятий по его снижению.

Код по МКБ-10	Класс заболевания по МКБ-10	Группа		Достоверность различий ( р )
		опытная	контрольная
D50-D89	Болезни крови, кроветворных органов и отдельные нарушения, вовлекающие иммунный механизм	35,13	33,26	0,19
E00-E90	Болезни эндокринной системы, расстройства питания и нарушения обмена веществ	41,0	13,75	<0,05
G00-G99	Болезни нервной системы	64,82	23,76	<0,05
K00-K93	Болезни органов пищеварения	111,36	73,43	<0,05
N00-N99	Болезни мочеполовой системы	36,0	28,70	<0,05

Таблица 4

Результаты эпидемиологической оценки заболеваемости детского населения, проживающего на территориях опытной (с хлорированием питьевой воды) и контрольной (без хлорирования такового) групп, за 2016 г.

Код	Класс болезней по МКБ-10	Группа	Ответ на воздействие		OR	95 %-ный DI	Отношение рисков
			есть	нет
D50-D89	Класс болезней крови, кроветворных органов и отдельные нарушения, вовлекающие иммунный механизм	Опыт	6520	179 089	10,93	8,45–14,13	10,41
		Контроль	59	17 708
N00-N99	Класс болезней мочеполовой системы	Опыт	7610	177 999	3,07	2,34–4,02	2,94
		Контроль	53	3801
G00-G99	Класс болезней нервной системы	Опыт	943	13 605	2,85	2,48–3,26	2,67
		Контроль	276	11 339
K00-K93	Класс болезней органов пищеварения	Опыт	20 669	164 940	1,58	1,40–1,79	1,49
		Контроль	283	3571
E00-E90	Болезни эндокринной системы, расстройства питания и нарушения обмена веществ	Опыт	6682	178 927	1,26	1,15–1,38	1,25
		Контроль	510	17 257

Таблица 5

Результаты оценки неканцерогенного риска здоровью детского населения при пероральной экспозиции хлороформа с питьевой водой

Анализ крови детского населения показал наличие хлороформа в крови у 342 детей в диапазоне концентраций от 0 до 0,02 мг/дм3 (табл. 6). Содержание хлороформа в крови у детей контрольной группы достоверно выше по сравнению с опытом.

В результате математического моделирования зависимости изменения лабораторных показателей здоровья от уровня содержания хлороформа в крови было получено 8 биологически правдоподобных математических моделей (табл. 7).

Полученные результаты коррелируют с данными научных исследований, описанных в релевантных источниках литературы, в соответствии с которыми хроническая пероральная экспозиция хлороформом приводит к возникновению нарушения работы со стороны ферментативной активности печени и нарушениям работы системы крови. На основании построенных моделей выявлены реперные уровни содержания хлороформа в крови, наименьшее значение из которых установлено при повышении уровня в крови аспартатаминотрансферазы (рисунок).

Год	Концентрация, мг/л	HQ	95 %-ный квантиль	HQ	RfD , мг/кг	Критические органы и системы
Опытная группа (с хлорированием питьевой воды)
2012	0,013 ± 0,02	0,08	0,38	2,43	0,01	Печень, почки, ЦНС, гормональная система, система крови
2013	0,20 ± 0,03	1,28	0,41	2,62
2014	0,23 ± 0,03	1,47	0,49	3,13
2015	0,20 ± 0,03	1,28	0,38	2,43
2016	0,087 ± 0,01	0,56	0,17	1,09
2012–16	0,172 ± 0,01	1,10	0,39	2,49
Контрольная группа (без хлорирования питьевой воды)
2012	0,0158 ± 0,0020	0,1	0,030	0,19	0,01	Печень, почки, ЦНС, гормональная система, система крови
2013	0,0113 ± 0,0018	0,07	0,024	0,15
2014	0,0091 ± 0,0020	0,06	0,019	0,12
2015	0,0043 ± 0,0015	0,03	0,020	0,13
2016	0,0031 ± 0,0012	0,02	0,010	0,06
2012–2016	0,0068 ± 0,0007	0,04	0,024	0,15

Таблица 6

Средние концентрации и значения 95 %-ного квантиля содержания хлороформа в крови детского населения (опытная группа).

Год	Средняя концентрация хлороформа в крови, мг/дм3				Достоверность различий ( р )
	Опытная группа (с хлорированием питьевой воды)	95 %-ный квантиль	Контрольная группа (без хлорирования питьевой воды)	95 %-ный квантиль
2013	0,0035 ± 0,0009	0,009	–		–
2014	0,0007 ± 0,00008	0,002	0,00039 ± 0,0001	0,00019	<0,05
2015	0,0009 ± 0,0002	0,004	0,00020 ± 0,0001	0,0007	<0,05
2013–2015	0,0011 ± 0,0001	0,004	0,00027 ± 0,0002	0,0007	<0,05

Таблица 7

Параметры моделей зависимости изменения клинико-лабораторных показателей от уровня содержания хлороформа в крови

Направление изменения показателя	Показатель в крови	Лабораторный показатель	Реперный уровень хлороформа в крови, мг/дм3	Достоверность различий, p	Коэффициент детерминации ( R 2)
Выше	Хлороформ в крови	АЛАТ	0,00465	<0,05	0,02
Выше	Хлороформ в крови	АСАТ	0,00042	<0,05	0,90
Ниже	Хлороформ в крови	Гемоглобин	0,00075	<0,05	0,35
Выше	Хлороформ в крови	Глюкоза	0,00101	<0,05	0,39
Выше	Хлороформ в крови	Глутатион пероксидаза	0,00134	<0,05	0,51
Ниже	Хлороформ в крови	Общий белок	0,07782	<0,05	0,07
Выше	Хлороформ в крови	Лимфоциты	0,1355	<0,05	0,13
Выше	Хлороформ в крови	Лейкоциты	0,0834	<0,05	0,08

Рис. Модель зависимости показателя отношения шансов ( OR ) повышения уровня содержания аспартатаминотрансферазы от концентрации хлороформа в крови

Таким образом, с учетом применения лимитирующего показателя вредности в качестве реперного уровня содержания хлороформа в крови может быть предложена величина 0,0004 мг/дм3, соответствующая показателю АСАТ, характеризующего работу печени, что подтверждает факт того, что печень является критическим органом при пероральном поступлении хлороформа.

Выводы. Установлено достоверное различие загрязнения питьевой воды централизованных систем хозяйственно-питьевого водоснабжения хлороформом на территориях, применяющих методы обеззараживания воды хлорсодержащими соединениями, по сравнению с территориями, не использующими методы хлорирования.

Уровень заболеваемости детского населения по данным обращаемости по классам болезней мочеполовой, нервной, эндокринной систем и болезней органов пищеварения достоверно выше на территориях, обеспечиваемых хлорированной питьевой водой. Эпидемиологические данные удовлетворительно корреспондируются с результатами оценки риска здоровью среди детского населения (до HQ = 3,13). Загрязнение питьевой воды хлоро-

формом на среднемноголетнем уровне 0,172 мг/л формирует недопустимый риск развития заболеваний печени, почек, нервной, эндокринной систем и системы крови, что может привести к увеличению заболеваемости на территориях с хлорированием питьевой воды от 1,25 до 10,41 раза.

Определено, что загрязнение хлороформом питьевой воды ЦХПВ на уровне до 0,49 мг/л не формирует недопустимых канцерогенных рисков (до CR = 1,64 · 10^–5).

Установлен реперный уровень содержания хлороформа в крови (0,0004 мг/дм3) по показателю повышения содержания в крови аспартатаминотрансферазы, что подтверждает данные о том, что печень является критическим органом при хронической пероральной экспозиции. Данный показатель в дальнейшем может быть рекомендован для решения задач разработки безопасного уровня содержания хлороформа в питьевой воде.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.