«Ульяновский медико-биологический журнал»

GENERAL BIOLOGY

Download  article

DOI 10.34014/2227-1848-2020-3-159-167

 

ECOLOGICAL AND PHYSIOLOGICAL ASSESSMENT OF CHEMICAL COMPOSITION OF DRINKING TAP WATER IN KHANTY-MANSIYSK AND SALEKHARD

 

V.V. Lapenko, L.N. Bikbulatova, E.M. Ternikova

Khanty-Mansiysk State Medical Academy, Khanty-Mansiysk, Russia

 

Water is very important for humans, as it is a solvent for metabolic products. Moreover, it is necessary for metabolism, biochemical and transport processes. The elemental status in persons depends on the geochemical environment and consumption of bioelements with food and water.

The aim of the paper is to conduct a comprehensive assessment of chemical composition of drinking tap water in Khanty-Mansiysk and Salekhard.

Materials and Methods. The chemical composition of 100 samples of drinking tap water was analyzed by atomic absorption spectrometry, spectrophotometry and capillary electrophoresis. All in all, there were 50 samples from Khanty-Mansiysk and 50 samples from Salekhard. The results were compared with Sanitary Rules and Norms 2.1.4.1074-01.

Results. Drinking tap water in Salekhard contains a significantly higher concentration of iron, which is much above the maximum allowable concentration, if compared to water samples in Khanty-Mansiysk (p=0.03). In the cities under consideration, the water undergoes high-quality reagent-free treatment. However, the deterioration of the water supply networks in Salekhard is 3 times as high as in Khanty-Mansiysk. Calcium and magnesium concentration in water samples from Khanty-Mansiysk is 5.6 and 3.9 times lower than the MAC; in water samples from Salekhard calcium concentration is 6.3 (p=0.008) and magnesium concentration 4.6 (p<0.001) times lower than the MAC.

Conclusion. The consumption of ultra-fresh drinking water leads to low intake of bioelements, which are a part of enzymes contributing to the human antioxidant defense and can result in manifestation of cardiovascular diseases. This is especially true for Salekhard with very soft drinking water and high iron concentration, which excess can exhibit prooxidant properties.

Keywords: tap water, bioelements, northern region, antioxidants.

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

 

References

  1. Skal'nyy A.V. Mikroelementy [Microelements]. Izd. 4-e, pererab. Moscow: Fabrika bloknotov; 2018. 295 (in Russian).

  2. Allaire M., Wu H., Lall U. National trends in drinking water quality violations. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 2018; 115 (9): 2078–2083. DOI: 10.1073/pnas.1719805115.

  3. Bouchard M.F., Sauve S., Barbeau B., Legrand M., Brodeur M.E., Bouffard T. Intellectual impairment in school-age children exposed to manganese from drinking water. Environ. Health Persp. 2011; 119 (1): 138.

  4. Notova S.V., Kiyaeva E.V., Radysh I.V., Laryushina I.E., Blagonravov M.L. Elemental status of students with different levels of adaptation. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2017; 163 (5): 590–593.

  5. Minyaylo L.A., Korchina T.Ya., Korchin V.I. Korrelyatsionnye svyazi mezhdu soderzhaniem khimicheskikh elementov v volosakh u zhiteley Nyagani i Nefteyuganska i ikh kontsentratsiey v pit'evoy vode [Correlation between chemical elements in the hair of Nyagan and Nefteyugansk residents and concentration of chemical elements in drinking water]. Meditsinskaya nauka i obrazovanie Urala. 2019; 3: 19–24 (in Russian).

  6. Dudarev A.A., Dushrina E.V., Alloyarov P.R. Food and water security issues in Russia III: Food and waterborne diseases in the Russian Arctic, Siberia and the Far Еast, 2000–2011. Int. J. Circumpolar Health. 2013; 72 (1): 21856.

  7. Nelson L., Valle J., King G., Richadson M.J., Roberts E.M., Smith D., English P. Estimating the Proportion of Children Cancer Cases and Costs Attributable to the Environment in California. Am. J. Public Health. 2017; 107: 756–762.

  8. Uspenskaya E.V., Syroeshkin A.V., Pletneva T.V. Water as a complex mineral: trace elements, isotopes and the problem of incoming mineral elements with drinking water: Abstracts 4 International FESTEM Symposium on trace elements and minerals in medicine and biology. Trace elements in medicine. 2010; 11 (2): 50.

  9. Carneiro M.F.H., Moresco M.B., Chagas G.R., de Oliveira Souza V.C., Rhoden C.R., Barbosa Jr.F. Assessment of trace elements in scalp hair of a young urban population in Brazil. Biological trace elements research. 2011; 143 (2): 815–824.

  10. Rapant S., Cvecková V., Fajcíková K., Dietzová Z., Stehlíková B. Chemical composition of groundwater/drinking water and oncological disease mortality in Slovak Republic. Environmental Geochemistry and Health. 2017; 39 (1): 191–208. DOI: org/10.3390/ijerph14030278.

  11. Skalny A.V., Skalnaya M.G., Tinkov A.A. Hair concentration of essential trace elements in adult non-exposed Russian population. Environmental monitoring and assessment. 2015; 187 (11): 1–8.

  12. Analiz sushchestvuyushchego sostoyaniya sistem vodosnabzheniya v razreze munitsipal'nykh obrazovaniy Khanty-Mansiyskogo avtonomnogo okruga – Yugry i ikh naselennykh punktov s opisaniem tekhnologii ochistki vody i otrazheniem osnovnykh problem, ne pozvolyayushchikh obespechit' neobkhodimyy uroven' kachestva pit'evoy vody v sootvetstvii s ustanovlennymi trebovaniyami: otchet [Analysis of water supply systems in Khanty-Mansiysk Autonomous Okrug – Ugra and its settlements. Description of water treatment technology, identification of main problems that prevent from ensuring the required level of drinking water quality as dictated by the established requirements: Report]. 2018. 218 (in Russian).

  13. O sostoyanii sanitarno-epidemiologicheskogo blagopoluchiya naseleniya Yamalo-Nenetskogo avtonomnogo okruga v 2018 godu: doklad [Sanitary and epidemiological well-being of Yamalo-Nenets Autonomous Okrug residents in 2018: Report]. 2019. 243 (in Russian).

  14. Korchin V.I., Minyaylo L.A., Korchina T.Ya. Soderzhanie khimicheskikh elementov v vodoprovodnoy vode gorodov Khanty-Mansiyskogo avtonomnogo okruga s razlichnoy ochistkoy pit'evoy vody [Chemical elements in the drinking tap water in the cities of Khanty-Mansiysk Autonomous Okrug with different methods of drinking water treatment]. Zhurnal mediko-biologicheskikh issledovaniy. 2018; 6 (2): 188–197. DOI: 10.17238/issn2542-1298.2018.6.21.188 (in Russian).

  15. Kovshov A.A., Novikova Yu.A., Fedorov V.N., Tikhonova N.A. Otsenka riskov narusheniy zdorov'ya, svyazannykh s kachestvom pit'evoy vody, v gorodskikh okrugakh Arkticheskoy zony Rossiyskoy federatsii [Assessment of health risks associated with drinking water quality in urban districts of the Arctic zone in the Russian Federation]. Vestnik Ural'skoy meditsinskoy akademicheskoy nauki. 2019; 16 (2): 215–222. DOI: 10.22138/2500-0918-2019-16-2-215-222 (in Russian).

  16. Egorova N.A., Kanatnikova N.V. Vliyanie zheleza v pit'evoy vode na zabolevaemost' naseleniya g. Orla [Correlation of iron in drinking water with population morbidity in Orel]. Gigiena i sanitariya. 2017; 96 (11): 1049–1053.

  17. Yakubova I.Sh., Mel'tser A.V., Erastova N.V., Bazilevskaya E.M. Gigienicheskaya otsenka obespechennosti naseleniya Sankt-Peterburga bezopasnoy, bezvrednoy i fiziologicheski polnotsennoy pit'evoy vodoy [Hygienic assessment of providing St. Petersburg residents with safe, harmless and physiologically high-grade drinking water]. Gigiena i sanitariya. 2016; 8: 21–25 (in Russian).

  18. Gorbachev A.L. Nekotorye problemy biogeokhimii severnykh territoriy Rossii [Some biogeochemical problems of the northern territories of Russia]. Mikroelementy v meditsine. 2018; 19 (4): 3–9. DOI: 10.19112/2413-6174-2018-19-4-3-9 (in Russian).

  19. Gromova O.A., Torshin I.Yu., Gusev E.I. (red.), Zakharova I.N. (ed.). Vitamin D – smena paradigm [Vitamin D and a paradigm shift]. Moscow: GEOTAR-Media; 2017. 576 (in Russian).

  20. Murphy E. Williams D. Hypocalcaemia. Medicine. 2009; 37 (9): 465–468.

  21. Fischer V., Haffner-Luntzer M., Amling M. Calcium and vitamin D in bone fracture healing and post-traumatic bone turnover. Eur. Cell. Mater. 2018; 35: 365–385.

  22. Holick M.F. The vitamin D deficiency pandemic: approaches for diagnosis, treatment and prevention. Rev. Endocr. Metab. Disord. 2017; 18: 153–165.

  23. Jolliffe D.A., Hanifa Y., Witt D., Venton T.R., Rowe M., Timms P.M. Environmental and genetic determinants of vitamin D status among older adults in London, UK. Steroid Biochem. Mol. Biol. 2016; 164: 30–35.

  24. Korchina T.Ya., Sukhareva A.S., Korchin V.I., Lapenko V.V. Obespechennost' vitaminom D zhenshchin Tyumenskogo Severa [Vitamin D supply for women in Tyumen]. Ekologiya cheloveka. 2019; 5: 31–36. DOI: 10.18821/0016-9900-2018-97-9-831-834 (in Russian).

  25. Zhang W., Iso H., Ohira T. Study Group. Associations of dietary magnesium intake with mortality from cardiovascular disease: the JACC study. Atherosclerosis. 2012; 221: 587–595.

  26. Tarmaeva I.Yu., Lemeshevskaya E.P., Pogorelova I.G., Melerzanov A.V., Tarmaeva N.A. Elementnyy status detey Baykal'skogo regiona [Elemental status of children in the Baikal region]. Mikroelementy v meditsine. 2019; 20 (4): 41–50. DOI: 10.19112/2413-6174-2019-20-4-41-50 (in Russian).

  27. Gröber U., Schmidt J., Kisters K. Magnesium in Prevention and Therapy. Nutrients. 2015; 7 (9): 8199–226.

  28. Halliwell B. Free radicals and antioxidants: updating a personal view. Nutr. Rev. 2012; 70 (5): 257–265.

  29. Liguori I., Russo G., Curcio F., Bulli G., Aran L., Della-Morte D., Gargiulo G., Testa G., Cacciatore F., Bonaduce D., Abete P. Oxidative stress, aging, and diseases. Clinical Interventions in Aging. 2018; 13: 757–772. DOI: 10.2147/CIA.S158513.

Received 11 May 2020; accepted 25 August 2020.

 

Information about the authors

Lapenko Vladislav Vladislavovich, Postgraduate Student, Chair of Medical and Biological Chemistry, Khanty-Mansiysk State Medical Academy. 628011, Russia, Khanty-Mansiysk, Mira Street, 40; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORSID ID: http://orcid.org/0000-0002-5731-0486

Bikbulatova Lyudmila Nikolaevna, Post-graduate Student, Chair of Normal and Pathological Physiology, Khanty-Mansiysk State Medical Academy. 628011, Russia, Khanty-Mansiysk, Mira Street, 40; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORSID ID: http://orcid.org/0000-0002-1711-6259

Ternikova Elena Mikhaylovna, Post-graduate Student, Chair of Medical and Biological Chemistry, Khanty-Mansiysk State Medical Academy. 628011, Russia, Khanty-Mansiysk, Mira Street, 40; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORSID ID: http: /orcid.org/0000-0003-2775-2512

 

For citation

Lapenko V.V., Bikbulatova L.N., Ternikova E.M. Ekologo-fiziologicheskaya otsenka khimicheskogo sostava vodoprovodnoy vody gorodov Khanty-Mansiysk i Salekhard [Ecological and physiological assessment of chemical composition of drinking tap water in Khanty-Mansiysk and Salekhard]. Ul'yanovskiy mediko-biologicheskiy zhurnal. 2020; 3: 159–167. DOI: 10.34014/2227-1848-2020-3-159-167 (in Russian).

 

Скачать статью

УДК 613.34:543.3-628.1

DOI 10.34014/2227-1848-2020-3-159-167

 

ЭКОЛОГО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ВОДОПРОВОДНОЙ ВОДЫ ГОРОДОВ ХАНТЫ-МАНСИЙСК И САЛЕХАРД

 

В.В. Лапенко, Л.Н. Бикбулатова, Е.М. Терникова

БУ ВО ХМАО – Югры «Ханты-Мансийская государственная медицинская академия», г. Ханты-Мансийск, Россия

 

Вода является важнейшим соединением для человека: необходима в качестве растворителя продуктов метаболизма и протекания обменных, биохимических и транспортных процессов. Элементный статус организма человека зависит от геохимического окружения и поступления биоэлементов с пищей и водой.

Цель. Провести комплексную оценку химического состава водопроводной воды городов Ханты-Мансийск и Салехард.

Материалы и методы. Методами атомно-абсорбционной спектрометрии, спектрофотометрии и капиллярного электрофореза проанализирован химический состав 100 проб водопроводной воды: по 50 из Ханты-Мансийска и Салехарда. Результаты сравнивали с СанПиН 2.1.4.1074-01.

Результаты. В водопроводной воде Салехарда установлена превышающая ПДК и достоверно более высокая концентрация железа сравнительно с водой Ханты-Мансийска (р=0,03). При условии качественной безреагентной водоподготовки в изучаемых городах это обусловлено изношенностью водопроводных сетей в Салехарде, более чем в 3 раза превышающей этот показатель в Ханты-Мансийске. Концентрация кальция и магния в воде Ханты-Мансийска в 5,6 и 3,9 раза ниже ПДК; в воде Салехарда – в 6,3 (р=0,008) и 4,6 (р<0,001) раза ниже ПДК соответственно.

Заключение. Употребление ультрапресной питьевой воды на фоне очень малого поступления с водой биоэлементов, входящих в состав ферментов антиоксидантной защиты организма человека, может привести к манифестации кардиоваскулярных заболеваний. Это особенно актуально для г. Салехарда с очень мягкой питьевой водой с повышенным содержанием железа, избыток которого может проявлять прооксидантные свойства.

Ключевые слова: водопроводная вода, биоэлементы, северный регион, антиоксиданты.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

 

Литература

  1. Скальный А.В. Микроэлементы. 4-е изд., перераб. М.: Фабрика блокнотов; 2018. 295.

  2. Allaire M., Wu H., Lall U. National trends in drinking water quality violations. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 2018; 115 (9): 2078–2083. DOI: 10.1073/pnas.1719805115.

  3. Bouchard M.F., Sauve S., Barbeau B., Legrand M., Brodeur M.E., Bouffard T. Intellectual impairment in school-age children exposed to manganese from drinking water. Environ. Health Persp. 2011; 119 (1): 138.

  4. Notova S.V., Kiyaeva E.V., Radysh I.V., Laryushina I.E., Blagonravov M.L. Elemental status of students with different levels of adaptation. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2017; 163 (5): 590–593.

  5. Миняйло Л.А., Корчина Т.Я., Корчин В.И. Корреляционные связи между содержанием химических элементов в волосах у жителей Нягани и Нефтеюганска и их концентрацией в питьевой воде. Медицинская наука и образование Урала. 2019; 3: 19–24.

  6. Dudarev A.A., Dushrina E.V., Alloyarov P.R. Food and water security issues in Russia III: Food and waterborne diseases in the Russian Arctic, Siberia and the Far Еast, 2000–2011. Int. J. Circumpolar Health. 2013; 72 (1): 21856.

  7. Nelson L., Valle J., King G., Richadson M.J., Roberts E.M., Smith D., English P. Estimating the Proportion of Children Cancer Cases and Costs Attributable to the Environment in California. Am. J. Public Health. 2017; 107: 756–762.

  8. Uspenskaya E.V., Syroeshkin A.V., Pletneva T.V. Water as a complex mineral: trace elements, isotopes and the problem of incoming mineral elements with drinking water: Abstracts 4 International FESTEM Symposium on trace elements and minerals in medicine and biology. Trace elements in medicine. 2010; 11 (2): 50.

  9. Carneiro M.F.H., Moresco M.B., Chagas G.R., de Oliveira Souza V.C., Rhoden C.R., Barbosa Jr.F. Assessment of trace elements in scalp hair of a young urban population in Brazil. Biological trace elements research. 2011; 143 (2): 815–824.

  10. Rapant S., Cvecková V., Fajcíková K., Dietzová Z., Stehlíková B. Chemical composition of groundwater/drinking water and oncological disease mortality in Slovak Republic. Environmental Geochemistry and Health. 2017; 39 (1): 191–208. DOI: org/10.3390/ijerph14030278.

  11. Skalny A.V., Skalnaya M.G., Tinkov A.A. Hair concentration of essential trace elements in adult non-exposed Russian population. Environmental monitoring and assessment. 2015; 187 (11): 1–8.

  12. Анализ существующего состояния систем водоснабжения в разрезе муниципальных образований Ханты-Мансийского автономного округа – Югры и их населенных пунктов с описанием технологии очистки воды и отражением основных проблем, не позволяющих обеспечить необходимый уровень качества питьевой воды в соответствии с установленными требованиями: отчет. 2018. 218.

  13. О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения Ямало-Ненецкого автономного округа в 2018 году: доклад. 2019. 243.

  14. Корчин В.И., Миняйло Л.А., Корчина Т.Я. Содержание химических элементов в водопроводной воде городов Ханты-Мансийского автономного округа с различной очисткой питьевой воды. Журнал медико-биологических исследований. 2018; 6 (2): 188–197. DOI: 10.17238/issn2542-1298.2018.6.21.188.

  15. Ковшов А.А., Новикова Ю.А., Федоров В.Н., Тихонова Н.А. Оценка рисков нарушений здоровья, связанных с качеством питьевой воды, в городских округах Арктической зоны Российской федерации. Вестник Уральской медицинской академической науки. 2019; 16 (2): 215–222. DOI: 10.22138/2500-0918-2019-16-2-215-222.

  16. Егорова Н.А., Канатникова Н.В. Влияние железа в питьевой воде на заболеваемость населения г. Орла. Гигиена и санитария. 2017; 96 (11): 1049–1053.

  17. Якубова И.Ш., Мельцер А.В., Ерастова Н.В., Базилевская Е.М. Гигиеническая оценка обеспеченности населения Санкт-Петербурга безопасной, безвредной и физиологически полноценной питьевой водой. Гигиена и санитария. 2016; 8: 21–25.

  18. Горбачев А.Л. Некоторые проблемы биогеохимии северных территорий России. Микроэлементы в медицине. 2018; 19 (4): 3–9. DOI: 10.19112/2413-6174-2018-19-4-3-9.

  19. Громова О.А., Торшин И.Ю., Гусев Е.И. (ред.), Захарова И.Н. (ред.). Витамин D – смена парадигмы. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2017. 576.

  20. Murphy E. Williams D. Hypocalcaemia. Medicine. 2009; 37 (9): 465–468.

  21. Fischer V., Haffner-Luntzer M., Amling M. Calcium and vitamin D in bone fracture healing and post-traumatic bone turnover. Eur. Cell. Mater. 2018; 35: 365–385.

  22. Holick M.F. The vitamin D deficiency pandemic: approaches for diagnosis, treatment and prevention. Rev. Endocr. Metab. Disord. 2017; 18: 153–165.

  23. Jolliffe D.A., Hanifa Y., Witt D., Venton T.R., Rowe M., Timms P.M. Environmental and genetic determinants of vitamin D status among older adults in London, UK. Steroid Biochem. Mol. Biol. 2016; 164: 30–35.

  24. Корчина Т.Я., Сухарева А.С., Корчин В.И., Лапенко В.В. Обеспеченность витамином D женщин Тюменского Севера. Экология человека. 2019; 5: 31–36. DOI: 10.18821/0016-9900-2018-97-9-831-834.

  25. Zhang W., Iso H., Ohira T. Study Group. Associations of dietary magnesium intake with mortality from cardiovascular disease: the JACC study. Atherosclerosis. 2012; 221: 587–595.

  26. Тармаева И.Ю., Лемешевская Е.П., Погорелова И.Г., Мелерзанов А.В., Тармаева Н.А. Элементный статус детей Байкальского региона. Микроэлементы в медицине. 2019; 20 (4): 41–50. DOI: 10.19112/2413-6174-2019-20-4-41-50.

  27. Gröber U., Schmidt J., Kisters K. Magnesium in Prevention and Therapy. Nutrients. 2015; 7 (9): 8199–226.

  28. Halliwell B. Free radicals and antioxidants: updating a personal view. Nutr. Rev. 2012; 70 (5): 257–265.

  29. Liguori I., Russo G., Curcio F., Bulli G., Aran L., Della-Morte D., Gargiulo G., Testa G., Cacciatore F., Bonaduce D., Abete P. Oxidative stress, aging, and diseases. Clinical Interventions in Aging. 2018; 13: 757–772. DOI: 10.2147/CIA.S158513.

Поступила в редакцию 11.05.2020; принята 25.08.2020.

 

Авторский коллектив

Лапенко Владислав Владиславович – аспирант кафедры медицинской и биологической химии, БУ ВО ХМАО – Югры «Ханты-Мансийская государственная медицинская академия». 628011, Россия, г. Ханты-Мансийск, ул. Мира, 40; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORSID ID: http://orcid.org/0000-0002-5731-0486

Бикбулатова Людмила Николаевна – аспирант кафедры нормальной и патологической физиологии, БУ ВО ХМАО – Югры «Ханты-Мансийская государственная медицинская академия». 628011, Россия, г. Ханты-Мансийск, ул. Мира, 40; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORSID ID: http://orcid.org/0000-0002-1711-6259

Терникова Елена Михайловна – аспирант кафедры медицинской и биологической химии, БУ ВО ХМАО – Югры «Ханты-Мансийская государственная медицинская академия». 628011, Россия, г. Ханты-Мансийск, ул. Мира, 40; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORSID ID: http:/orcid.org/0000-0003-2775-2512

 

Образец цитирования

Лапенко В.В., Бикбулатова Л.Н., Терникова Е.М. Эколого-физиологическая оценка химического состава водопроводной воды городов Ханты-Мансийск и Салехард. Ульяновский медико-биологический журнал. 2020; 3: 159–167. DOI: 10.34014/2227-1848-2020-3-159-167.