Токсико-гигиенические аспекты оценки безопасности среды аквапарка

Известно, что санитарно-гигиеническое состояние городской среды и спортивнооздоровительных объектов во многом определяет качество жизни и здоровье населения города, дает возможность вести комфортный и здоровый образ жизни. Так, как на формирование популяционного здоровья населения оказывает влияние комплекс факторов, расширяющийся в условиях социально-экономических преобразований, ухудшения демографической ситуации, для принятия обоснованных управленческих решений по минимизации ущерба для здоровья необходимо проведение дальнейших исследований по системному анализу и оценке результатов сравнительного анализа рисков от различных источников и факторов вредного воздействия городской среды на человека. По данным ВОЗ питьевая вода является вторым после бедности фактором риска нарушений состояния здоровья человека. Оценка риска воздействия химических веществ с характеристикой их экспозиций, обусловленных загрязнением питьевой воды и воды водоемов, используемых для рекреационных целей (пероральное, а нередко ингаляционное и перкутанное поступление), в связи с трансформацией, миграцией и депонированием вредных веществ, также является сложной и нерешенной гигиенической проблемой [1].

В современных условиях наблюдается довольно интенсивное строительство и эксплуатация объектов спортивно-оздоровительного назначения, в состав которых входят плавательные бассейны и сравнительно новые комплексы – аквапарки, где недостаточно полно и глубоко определены гигиенические требования к их устройству, эксплуатации и качеству воды. Хотя и существуют соответствующие нормативные документы и регламенты, однако практическая деятельность санитарной службы регистрирует

возникновение опасных факторов, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на здоровье посетителей и работников этих объектов [5]. В частности, недостаточно изучена гигиеническая значимость проблемы галогенсодержащих соединений (ГСС), образующихся при обеззараживании воды бассейнов хлорсодержащими реагентами [2], а также практически нет данных по оценке опасности фазового перехода ГСС вода-воздух. Более того, отмечается сочетанное действие на посетителей и персонал аквапарка физических (микроклимат, шум, ионизация) и химических факторов.

К настоящему времени одним из наиболее распространенных методов обеззараживания воды остается хлорирование, несмотря на существенный в гигиеническом отношении недостаток – образование токсичных и опасных для здоровья человека ГСС, некоторые из них проявляют канцерогенные свойства [3]. Для дезинфекции воды в плавательных бассейнах и аквапарках используют различные хлорсодержащие агенты. Идентификация состава воды в плавательном бассейне аквапарка (г. Саратов) продемонстрировала опасность присутствия токсичных органических веществ и продуктов трансформации [4]. Так, в воде бассейна обнаружено до 50 веществ. Среди них выявлены предельные, циклические и ароматические углеводороды и их кислород-, галоген-, азот- и серосодержащие производные. До 50% суммарного содержания идентифицированных веществ составили кислородсодержащие вещества, представленные альдегидами, кетонами, карбоновыми кислотами, эфирами, фенолами, фурановыми соединениями. Обнаружено присутствие более 10 галогенсодержащих веществ, составивших более 40% суммарного содержания идентифицированных веществ. В значительных концентрациях выявлены хлороформ, бромдихлорметан, дихлорметан, дихлорацетонитрил, четыреххлористый углерод, хлорметилбензэтаноламин, ди- и трихлорацетамиды, дихлортрифторэтан, трихлордифторэтан. Отмечено, что нормированные хлороформ, бромдихлорметан, четыреххлористый углерод, дихлорметан присутствовали в концентрациях, превышающих типичные для хлорированной питьевой воды. Летучие хлорсодержащие соединения также идентифицированы в воздушной среде аквапарка. Установлен важный в гигиеническом отношении факт: из широкого спектра соединений, обнаруженных в воде бассейнов и воздухе аквапарка, для 80% веществ гигиенический норматив не разработан, из чего следует, что новые вещества не контролируются и их влияние на здоровье человека остается неучтенным. Таким образом, имеются объективные обстоятельства, в которых особую актуальность приобретает изучение токсических эффектов среды аквапарка на лабораторных животных.

Цель исследования: санитарно-токсикологическая оценка комплексного воздействия химического фактора аквапарка (вода-воздух) на организм лабораторных животных - белых беспородных крыс в подостром эксперименте.

Материалы и методы. Для оценки общетоксического эффекта химического фактора среды аквапарка был поставлен подострый санитарно-токсикологический эксперимент на 60 белых беспородных крысах-самцах со средней массой тела 160-180 г, распределенных в 4 группах по 15 особей в каждой. Первая и вторая экспериментальные группы - с шерстным покровом и стриженные животные - получали сеансы «купания» 5 дней в неделю по 2 часа в течение 2 месяцев в моделированных аггравированных условиях среды аквапарка, третья и четвертая группы - контрольные (с шерстным покровом и стриженные животные) - в обычной дехлорированной водопроводной воде. Температура воды соответствовала 28-30°С. Условия содержания и рацион крыс были стандартными.

Выбор тестов для наблюдения за здоровьем животных осуществлялся с учетом литературных данных о характере токсического действия химических веществ, содержащихся в воде и воздухе аквапарка. Проводились наблюдения за динамикой прироста массы тела животных, их общим состоянием, активностью ферментных систем, белковым составом сыворотки крови, гематологическими показателями, способностью ЦНС суммировать подпороговые импульсы (СПП) и ЭКГ. Показатели регистрировались на 15-й, 40-й, и 60-й дни опыта; осуществлялся тройной контроль: данные сопоставлялись с показателями фона и двух контрольных групп. В конце эксперимента проводились функциональные нагрузочные пробы: гексеналовая, Квика-Пытеля. Проба Квика-Пытеля является одним из критериев активности антитоксической функции печени. Гексеналовая проба характеризует активность микросомальных ферментов печени как интегральный тест. Уменьшение длительности гексеналового сна указывает на индукцию, а увеличение - на ингибирование этой ферментной системы.

С целью изучения гонадотоксического эффекта при кожно-резорбтивном, ингаляционном и пероральном (заглатывание воды) поступлении токсических веществ в организм теплокровных животных (белые беспородные крысы -самцы массой = 100 г) в эксперименте также моделировались аггравированные условия среды аквапарка. Эксперимент выполнен на 45 животных, разделенных на 3 группы, по 15 особей в каждой. Первая и вторая экспериментальные группы - с шерстным покровом и стриженные животные - получали сеансы «купания» 5 дней в неделю по 2 часа в течение 2,5 месяцев в моделированных аггравированных условиях среды аквапарка, третья группа - контрольная - в обычной дехлорированной водопроводной воде. Температура воды соответствовала 28-30°С. Условия содержания и рацион крыс были стандартными.

В исследованиях использовали морфологические, морфометрические и функциональные методы оценки гонадотоксического действия среды аквапарка. Эмбриотоксический эффект среды аквапарка изучался на 60 забеременевших от интактных самцов интактных беспородных белых крысах-самках с правильным эстральным циклом, который определяли по цитологической картине влагалищного мазка, с массой тела = 200 г, разделенных на 4 группы по 15 животных в каждой. Оплодотворение регистрировали с помощью метода вагинальных мазков (проэструс-эструс, наличие сперматозоидов), с этого момента проводили опыты с беременными крысами. Первая и вторая экспериментальные группы - с шерстным покровом и стриженные животные -получали сеансы «аквааэробики» ежедневно по 2 часа с 1-го по 20-й день беременности в моделированных аггравированных условиях среды аквапарка, третья группа - контрольная (с шерстным покровом) - в обычной дехлорированной водопроводной воде и четвертая группа (контроль-2) не «купалась», находилась в клетках. Температура воды соответствовала 28-30°С. Условия содержания и рацион крыс были стандартными.

Оценка мутагенного эффекта в исследованиях проводилась цитогенетическим методом анализа хромосомных аберраций на стадии метафазы в клетках костного мозга крыс. Эксперимент выполнен на 36 животных - крысах самцах массой тела = 200 г, разделенных на 3 группы, по 12 в каждой. Первая и вторая экспериментальные группы - с шерстным покровом и стриженные животные - получали сеансы «купания» ежедневно по 2 часа в течение 30 дней в моделированных аггравированных условиях среды аквапарка, третья группа - контрольная - в обычной дехлорированной водопроводной воде. Температура воды соответствовала 28-30°С. Условия содержания и рацион крыс были стандартными. От каждой крысы просматривалось по 100 метафаз-ных пластинок. Критерием генетической опасности влияния токсических веществ являлась частота хромосомных аберраций (одиночные и парные фрагменты, хроматидные и хромосомные обмены).

Моделирование изотоксических условий среды аквапарка контролировалось аналитическими исследованиями проб воды и воздуха методом хромато-масс-спектрометрии, ориентированными на идентификацию с количественной оценкой спектров химических веществ. Исследования проведены в соответствии с методическими материалами: МУ 2.1.5.720-98, МУ №2926-83, МУ №2492-81, МР №2377-81.

Результаты исследования и их обсуждение. При анализе материалов, полученных в результате подострого санитарно-токсикологического эксперимента по оценке безопасности среды аквапарка (табл. 1), установлено, что общее состояние животных 1-й и 2-й опытных групп существенно отличалось от поведенческих реакций животных в контрольных группах. Крысы уже на 20-й день «купания» были заторможены, а животные, имеющие шерстный покров, неопрятны. Эта симптоматика сохранялась до конца эксперимента. Отмечалось достоверное замедление динамики массы тела подопытных животных к 40-60-ому дням эксперимента.

Количество эритроцитов в крови животных всех групп на протяжении опыта колебалось незначительно, содержание гемоглобина в крови животных всех групп в течение эксперимента достоверно не отличалось от контроля. Изучение активности каталазы свидетельствовало об угнетении окислительных процессов в организме подопытных животных. Каталазный индекс снижался на 40-й день эксперимента на 21,7-28,4% в опытных группах (1-й и 2-й), а на 60-й - на 18,324,6%. Существенную роль играли компенсаторные механизмы, однако и в конце опыта изменения оставались статистически достоверными (Р<0,05).

Установлено влияние среды аквапарка на белковообразующую функцию печени. Отмечалось существенное изменение соотношения белковых фракций сыворотки крови животных 2-й группы. Уменьшался процентный состав альбуминов и увеличивался а- и Y—глобулинов сыворотки крови. В подостром эксперименте изучалась способность центральной нервной системы крыс суммировать подпороговые импульсы. Исследованиями доказано, что химический фактор среды аквапарка оказывал преимущественно тормозящее действие на ЦНС. Так, на 40-й день опыта значительно снижался суммационно-пороговый показатель у животных 1-й и 2-й групп (2,43±0,12 в, Р < 0,001 и 2,58±0,30 в,

Р<0,002).

Таблица 1. Обобщенные результаты подострого санитарно-токсикологического эксперимента

Показатели	Группы животных (n=15)
	1 группа	2 группа
общее состояние животных	+	+
динамика массы тела	+	+
эритроциты	-	-
гемоглобин	-	-
каталаза	+	+
СПП	+	+
ЭКГ	+	+
белковый состав сыворотки крови:
альбумины	+	+
а - глобулины	+	+
в - глобулины	-	-
Y - глобулины	+	+
а/г коэффициент	+	+
содержание витамина С в органах	+	+
коэффициенты массы внутренних органов	-	+
нагрузочные пробы:
Квика-Пытеля	-	+
гексеналовая	-	+

Примечание : + - достоверное изменение показателя (p<0,05); - отсутствие достоверного изменения показателя (p>0,05)

Изменения на ЭКГ подопытных животных носили довольно однотипный характер: ко времени завершения эксперимента (60-й день) наблюдалось удлинение интервалов PQ и QT, уменьшение высоты зубца R, что свидетельствовало о нарушении проводящей системы сердца, обменных процессов, а также наличии дистрофических изменений в миокарде.

При проведении пробы Квика-Пытеля у животных 2-й опытной группы наблюдалось снижение синтеза и выделение с мочой гиппуро-вой кислоты в ответ на введение в организм бензойнокислого натрия, что могло свидетельствовать о диффузных поражениях печени. Анализ результатов гексеналовой пробы показал, что время засыпания и длительность гексеналового сна у подопытных животных 2-й группы были значительно больше, нежели в контроле. Эти показатели указывают на функциональные процессы нарушения печени.

По окончании подострого эксперимента животные были умерщвлены методом декапитации. Опpeдeлялись коэффициенты массы внутренних органов и содержание в них аскорбиновой кислоты. Под влиянием химического фактора среды аквапарка наблюдалось значительное уменьшение уровня витамина С в организме животных 1-й и 2-й опытных групп. Наиболее ярко эти явления были выражены в надпочечниках, которые, как известно, отличаются высоким содержанием этого витамина. Наблюдались изменения относительной массы внутренних органов. Увеличивался коэффициент массы печени животных 2-й группы, шерсть которых была подстрижена. Отмечались изменения коэффициентов массы почек и надпочечников животных опытных групп (1-й и 2-й). Увеличение относительной массы надпочечников, по-видимому, следует расценивать как проявление состояния неспецифически повышенной сопротивляемости – СНПС.

При изучении сперматогенеза у крыс установлено (табл. 2), что аггравированные условия среды аквапарка в подостром эксперименте после полного цикла сперматогенеза у крыс (2,5 месяца) оказывают влияние на показатели, характеризующие функции гонад: снижение индекса сперматогенеза, количества нормальных сперматогоний и увеличение канальцев со слу-щенным эпителием, канальцев с 12-й стадией мейоза. Эти изменения, выявленные морфометрически, были обнаружены при наличии изменений функционального состояния сперматозоидов – снижения кислотной резистентности.

Таблица 2. Морфологические и функциональные показатели сперматогенеза у крыс под влияние среды аквапарка

Показатели	Группы животных (n=15)
	1 группа	2 группа	3 группа (к)
Морфометрические: индекс сперматогенеза	2,97±0,09*	2,13±0,07*	3,44±0,03
нормальные сперматогонии	21,4±1,2*	16,5±0,99*	27,8±1,5
канальцы со слущенным эпителием, %	3,28±0,64*	3,97±0,71*	1,56±0,42
канальцы с 12-й стадией мейоза, %	3,27±0,56	3,79±0,88	2,98±0,76
коэффициенты массы семенников,% Функциональные:	0,75±0,12	0,69±0,10	0,72±0,06
количество сперматозоидов, млн.	68,7±7,1	66,8±6,5	71,3±8,7
подвижность сперматозоидов, мин.	221,6±13,7	197,6±12,4	216,7±11,5
осмотическая резистентность, %	2,5±0,3	2,3±0,2	2,4 ± 0,1
хлорида натрия кислотная резистентность, рН	4,3±0,2*	4,9±0,3*	3,2±0,2
Патологические формы, %	20,0±2,2	24,1±3,1	17,3±2,8

Примечание: * - Р<0,05

Беременных самок подвергали эвтаназии на 21-й день беременности, на вскрытии подсчитывали количество желтых тел в яичниках, мест имплантаций в матке и количество живых и погибших плодов. На основании этих данных определяли уровень пред- и постимплантационной смертности зародышей. Для обнаружения аномалий развития внутренних органов плодов использовали метод сагиттальных срезов Вилсон (1965) в модификации А.П. Дыбана (1967); изменения скелетной системы определяли по методу Даусона (1926) (фиксация эмбрионов в 960 спирте и избирательная окраска скелета ализарином красным). В опыте исследовано 502 плода. Анализ эмбрионального материала показал (табл. 3), что увеличение общей смертности плодов за счет гибели в пред– и постимплантационный периоды наблюдалось у животных, получавших сеансы «аквааэробики» - 1-я и 2-я группы (28,5±2,9%, Р<0,001 и 33,6±3,6%, Р<0,001). Увеличение показателей смертности плодов в контрольной группе по сравнению с 4-ой группой (к2) не было статистически значимым (Р>0,05). Также установлено влияние «аквааэробики» на развитие плодов; об этом свидетельствовали анатомические изменения: меньшие размеры и масса тела, увеличение подкожных геморрагий, единичные случаи уродств (редукция задней части туловища, гидроцефалия, гепатомегалия, «волчья пасть») эмбрионов в опытных группах. Так, в 1-й и 2-й группах наблюдалось уменьшение размера тела плодов до 27,2±1,3 мм (Р <О,02), массы - 2,9±0,19 и 2,7±0,22 г (Р <0,05) соответственно. Существенно уменьшались параметры плаценты (размер и масса) в этих же группах (табл. 3). Доказано, что эмбриотоксический эффект «аквааэробики» более выражен у стриженных животных. Наименьший эффект отмечен у интактных животных 4-ой группы (к2).

Повреждения хромосом в клетках костного мозга крыс, подвергшихся воздействию химического фактора аквапарка, в основном были представлены аберрациями хроматидного типа с преимущественной локализацией разрывов в терминальных участках. Установлено, что число ядерных нарушений особенно велико у стриженных животных второй группы (2,9±0,37%, р<0,02), а также достоверное увеличение хромосомных аберраций наблюдалось у белых крыс в первой группе (р<0,05).

Таблица 3. Эмбриотоксический эффект водной и воздушной среды аквапарка

Показатели	Группы животных (n=15)
	1 группа	2 группа	3 группа (к)	4 группа (к2)
плацента: размер, мм	11,8±0,6	11,7±0,4 Р<0,05	13,0±0,1	12,8±0,2
масса, г	0,47±0,02 Р<0,05	0,45±0,03 Р<0,02	0,54±0,04	0,55±0,02
плод: размер, мм	30,1±0,7	27,2±1,3 Р<0,02	32,5±0,5	31,3±0,9
масса, г	2,9±0,19 Р<0,05	2,7±0,22 Р<0,02	3,7±0,20	3,5±0,16
подкожные геморрагии, %	14,5±4,7	23,7±6,3 Р<0,01	10,2±4,1	3,8±1,9
эмбриональная смертность, %:
до имплантации	17,1±2,2 Р<0,05	18,9±2,2 Р<0,01	9,3±2,4	9,8±1,8
после имплантации	13,8±2,4 Р<0,002	19,1±4,4 Р<0,01	6,5±3,4	2,3±1,5
общая	28,5±2,9 Р<0,001	33,6±3,6 Р<0,001	14,4±3,2	12,0±1,2

Выводы: экспериментальные исследования по санитарно-токсикологической оценке качества водной и воздушной среды аквапарка с учетом принципа аггравации в подострых опытах на белых беспородных крысах показали, что химическая контаминация аквапарка оказывает общетоксический и отдаленные эффекты на организм животных. Полученные токсикологические данные можно экстраполировать с животных на организм человека, использовать для оценки риска здоровью контингентов населения, посещающих аквапарк, и разработки профилактических мероприятий в целях защиты наиболее уязвимых групп: детей, беременных женщин, лиц пожилого возраста.