В наше время наблюдается бум чистой воды. Многие жители городов, получающие, казалось бы, качественную воду из городского водопровода, стремятся установить у себя дома дополнительные системы очистки воды — чаще всего, обратный осмос. При этом, типичны такие рассуждения: «жёсткая вода способствует образованию камней в почках, вызывает артроз, отложение солей и накипь в чайнике, поэтому в повседневной жизни нужно использовать исключительно обессоленную воду, в идеале — дистиллят». Однако, в научном сообществе до сих пор нет чёткого ответа на вопрос, связано ли употребление жёсткой воды с возникновением мочекаменной болезни. Напротив, влияние деминерализованной воды на организм человека изучено достаточно хорошо, и в научной среде на этот счёт сформировано однозначное, консолидированное мнение.
Миф о вреде жёсткой воды и пользе обратноосмотической
В стародавние времена, 4.1-3.8 млрд лет назад, на третьей от Солнца планете начался абиогенез. Жизнь потихоньку зарождалась в первичном бульоне, щурясь на яркий солнечный свет своими маленькими зелёными глазками. Эволюционно развиваясь, жизнь приспосабливалась к окружающей среде, подстраивалась под неё. Шли годы, и 300 тыс лет назад появились первые Homo sapiens. Они продолжили лучшие эволюционные традиции предыдущих эпох, и надо заметить, что во всём вмещающем ландшафте ни тогда, ни сейчас нигде не было деминерализованной воды. Ну, кроме снега в Заполярье. Но там человек не жил. И лишь каких-то 50 лет назад появились первые технологии глубокой очистки питьевой воды. Такой срок по меркам эволюционного развития — лишь артефакт в рамках статистической погрешности. Может, их и не было, этих пятидесяти лет. А с первичным бульоном — насыщенным минеральным раствором — жизнь знакома всю свою жизнь.
В общем, наш организм эволюционно адаптирован к обычной природной воде, в которой всегда растворены какие-то вещества. Вопрос в том, каким должно быть оптимальное солесодержание питьевой воды как по количеству, так и по составу. И надо отметить, что первые исследования на эту тему были проведены в Советском Союзе. Представленный ниже материал — вольный перевод статьи «Health risks from drinking demineralised water» [1] с моими комментариями и привлечением дополнительных источников информации.
Под деминерализованной водой в этом тексте подразумевается вода с электрической проводимостью менее 20 мкСм/см (менее 15 мг/л; для сравнения, в обычном городском водопроводе, в зависимости от населённого пункта, минерализация воды колеблется от 70 до 250 мг/л), почти или полностью лишённая растворённых минеральных веществ в результате дистилляции, деионизации, мембранной фильтрации или с применением других технологий глубокой очистки воды. Хотя технологии глубокой очистки воды появились в 1960-е годы, деминерализованная вода не сразу стала использоваться для питья. Чаще она находила применение в исследовательских лабораториях как замена дистилляту. Однако, в центральноазиатских городах Советского Союза уже тогда остро стояла проблема водоснабжения, которая могла быть решена опреснительными установками, поэтому советские врачи и учёные одними из первых начали исследовать влияние деминерализованной воды на здоровье человека. Помимо чисто технических проблем (деминерализованная вода чрезвычайно агрессивна и вызывает коррозию водопроводных труб, выщелачивая из них металлы) советские учёные в 1960-е годы указали также на потенциальные риски для здоровья, таящиеся в обессоленной воде. В частности, эпидемиологические исследования выявили более низкий уровень сердечно-сосудистых заболеваний и смертности от сердечно-сосудистых заболеваний в районах с жёсткой водой по сравнению с районами с мягкой водой. С другой стороны, опыт искусственного фторирования питьевой воды продемонстрировал уменьшение частоты возникновения кариеса у потребителей такой воды. Стало очевидно, что нормировать солесодержание питьевой воды нужно не только сверху, но и снизу, и начались поиски оптимальной концентрации и состава растворённых в воде солей, которые привели к концу 1970-х годов к рекомендациям, позднее принятым ВОЗ.
Группа исследователей из Института общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина под руководством Г. И. Сидоренко и Ю. А. Рахманина установила, что «деминерализованная вода оказывает неблагоприятное влияние на организм животных и человека». Учёные пришли к выводу, что общая минерализация питьевой воды должна составлять не ниже 100 мг/л (оптимально 200-400 мг/л для хлоридно-сульфатных и 250-500 мг/л для гидрокарбонатных вод) с содержанием гидрокарбонат-аниона не менее 30 мг/л, кальция не менее 30 мг/л, щёлочности не более 6.5 мг-экв/л, натрия не более 200 мг/л, бора не более 0.5 мг/л, брома не более 0.01 мг/л.
С тех пор прошло несколько десятков лет, и опреснительные установки активно вошли в быт, особенно в странах Азии и Ближнего Востока. В промышленных масштабах опреснённые воды, как правило, подвергаются искусственной минерализации карбонатом кальция или путём добавления небольшого количества исходной солёной воды. Но делается это, в основном, для защиты водопроводных труб от выщелачивания, и во вторую очередь — для вкуса. Как следствие, люди, потребляющие такую воду (в том числе и бутилированную), могут недополучать некоторые важные химические элементы, присутствующие в более минерализованной воде.
Наше знание о влиянии деминерализованной воды на организм основано на экспериментальных и статистических данных. Эксперименты проводились на лабораторных животных и добровольцах, а статистика собиралась в регионах с преимущественным снабжением опреснённой водой по отношению к регионам, снабжаемым обычной речной или скважинной водой. Нам также доступны результаты эпидемиологических исследований, в которых проводился сравнительный анализ здоровья населения в районах с преимущественным снабжением деминерализованной водой по сравнению с районами, где используется обычная природная вода. Возможные неблагоприятные последствия потребления воды с низким солесодержанием можно разделить на шесть категорий.
1. Прямое воздействие воды с низким содержанием минеральных веществ на слизистую оболочку кишечника, метаболизм, водно-солевой обмен и другие функции организма.
Вода с низким содержанием минеральных веществ (менее 50 мг/л) обладает отрицательными вкусовыми качествами. Впрочем, к её вкусу со временем можно привыкнуть. Однако, есть сведения, что такая вода хуже утоляет жажду. Хотя это и не влияет напрямую на здоровье, всё же этот факт следует принимать во внимание. Плохие органолептические и жаждоутоляющие свойства могут влиять на количество потребляемой воды.
В 1963 году Williams в своей работе утверждал, что дистиллированная вода, вводимая в кишечник, вызывает аномальные изменения в эпителиальных клетках крыс, возможно, из-за осмотического шока. Однако, эти выводы не были подтверждены Schumann et al. в более поздних 14-дневных экспериментах на крысах. Гистологический анализ не выявил признаков эрозии, изъязвления или воспаления в пищеводе, желудке и тощей кишке. В отчёте, подготовленном для ВОЗ группой Ю. А. Рахманина в 1980 году, отмечалось лишь увеличение секреции и кислотности желудочного сока и изменение тонуса желудочной мышцы у крыс, которым давалась дистиллированная вода. Но имеющиеся в настоящее время данные недвусмысленно указывают на прямое негативное воздействие деминерализованной воды на слизистую оболочку ЖКТ.
Было продемонстрировано, что потребление воды с низкой минерализацией нарушает водно-солевой обмен. Однолетние эксперименты на крысах показали, что потребление дистиллированной воды или воды с общей минерализацией менее 75 мг/л приводит к увеличению потребления воды, усилению диуреза (одновременное увеличение количества мочи и частоты мочеиспускания), увеличению объема внеклеточной жидкости и повышенному выделению из организма ионов натрия и хлорид-анионов, что приводит к общему отрицательному водно-солевому балансу. Кроме того, отмечалось снижение среднего объёма эритроцитов (и другие изменения гематокрита) и снижение секреции трииодтиронина и альдостерона; повышение секреции кортизола; морфологические изменения в почках, включая выраженную атрофию клубочков и набухание сосудистого эндотелия, приводящее к ограничению кровотока. У зародышей крыс, матерям которых давали исключительно дистиллированную воду, было обнаружено снижение скелетной оссификации (окостенения). При этом, за исключением воды, вся остальная диета крыс была физиологически адекватна по калорийности, питательным и минеральным веществам. По-видимому, снижение потребления минеральных веществ из воды не компенсировалось их содержанием в пище.
Результаты экспериментов на добровольцах из числа людей согласуются с результатами экспериментов на животных. Низкоминерализованная вода (менее 100 мг/л), потребляемая добровольцами, приводила к:
а. усилению диуреза (в среднем почти на 20%) и увеличению объема внеклеточной жидкости в организме;
б. увеличению концентрации натрия в сыворотке крови;
в. снижению концентрации калия в сыворотке;
г. увеличению выделения натрия, калия, хлорид-аниона, кальция и магния из организма.
Считается, что низкоминерализованная вода действует на осморецепторы желудочно-кишечного тракта, вызывая увеличение потока ионов натрия в просвет кишечника и небольшое снижение осмотического давления в портальной венозной системе с последующим усиленным высвобождением натрия в кровь в качестве адаптационного ответа. Это осмотическое изменение в плазме крови приводит к перераспределению воды в организме: увеличивается общий объем внеклеточной жидкости и перенос воды из эритроцитов в плазму. В ответ на измененный объем плазмы активируются барорецепторы и объемные рецепторы в кровотоке, что приводит к уменьшению выделения альдостерона и, следовательно, к увеличению элиминации натрия. Реакционная способность объемных рецепторов в сосудах может привести к уменьшению высвобождения вазопрессина (антидиуретический гормон) и усилению диуреза.
Вода в организме человека всегда содержит электролиты (например, калий и натрий) в определенных концентрациях, контролируемых организмом. Резорбция (всасывание) воды эпителием кишечника обеспечивается активным транспортом (натриево-калиевым насосом). Если потребляется дистиллированная вода, кишечник должен сначала добавить электролиты в эту воду, взяв их из резервов организма. Поскольку организм никогда не удаляет жидкость в виде «чистой» воды (а только всегда вместе с солями), необходимо обеспечить достаточное потребление электролитов. Употребление дистиллированной воды приводит к разбавлению электролитов, содержащихся в жидкостях организма. Неадекватное перераспределение воды в организме может нарушить функции жизненно важных органов. Симптомами такого состояния на начальном этапе являются усталость, слабость и головная боль; в более серьезных случаях появляются мышечные судороги и нарушение сердечного ритма.
Дополнительные доказательства получены в экспериментах на животных и клинических наблюдениях в нескольких странах. У лабораторных животных, которым давали воду с добавкой солей цинка и магния, обнаруживалась более высокая концентрация этих элементов в сыворотке, чем у животных, которым давали эти же соединения в больших дозах с пищей, но поили низкоминерализованной водой. Robbins и Sly пришли к выводу, что деминерализованная вода приводит к существенному вымыванию микро- и макроэлементов из организма.
Регулярное употребление низкоминерализованной воды на протяжении многих лет может не демонстрировать описанных выше симптомов. Но враг не дремлет! Такие милые состояния, как гипонатриемический шок, могут возникать после интенсивных физических нагрузок у людей, постоянно пьющих обессоленную воду. Так называемая «интоксикация водой» (гипонатриемический шок) также может возникать при однократном избыточном употреблении не только деминерализованной, но и водопроводной воды. Показано, что летальная доза воды (ЛД50) составляет 90 мл/кг (крысы, орально) [2]. Человеку массой 70 кг нужно выпить всего-то 6.3 л воды в короткий промежуток времени, чтобы вызвать серьёзные сбои в работе организма. При этом, «интоксикационный» риск увеличивается с уменьшением общего солесодержания. В прошлом острые проблемы со здоровьем отмечались у альпинистов, которые готовили чай и пищу на талом снегу. Более тяжелый вариант такого состояния в сочетании с отёком мозга, судорогами и метаболическим ацидозом отмечался у младенцев, чья еда и напитки были приготовлены с использованием низкоминерализованной или деминерализованной бутилированной воды.
2. Риск возникновения дефицита кальция и магния при употреблении умягчённой или низкоминерализованной воды.
Кальций и магний играют важную роль в организме. Кальций входит в состав костей и зубов, регулирует нервно-мышечную возбудимость (уменьшает её), отвечает за функционирование проводящей системы сердца, сократимость сердца и мышц, передачу внутриклеточной информации и свёртываемость крови. Магний выступает в качестве кофактора и активатора более 300 ферментативных реакций, включая гликолиз, метаболизм АТФ, перенос натрия, калия и кальция через мембраны, синтез белков и нуклеиновых кислот; регулирует нервно-мышечную возбудимость и сокращение мышц.
Несмотря на то, что вода не является основным источником кальция и магния, отсутствие этих элементов в питьевой воде приводит к повышенному их вымыванию из организма и не компенсируется поступлением с пищей.
50 лет сравнительных эпидемиологических исследований по всему миру показали, что употребление воды с низким содержанием кальция и магния связано с повышенной заболеваемостью и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний. Недавние исследования также выявили связь использования в пище мягкой воды с более высоким риском переломов у детей, некоторыми нейродегенеративными заболеваниями, досрочными родами и нарушениями беременности (преэклампсией).
Наиболее ценные сведения о влиянии низких концентраций кальция в питьевой воде на целую популяцию людей были получены в исследованиях, проведенных в советском городе Шевченко (ныне Актау, Казахстан), где в системе городского водоснабжения применялись опреснительные установки (источник воды — Каспийское море). У местного населения отмечались снижение активности щелочной фосфатазы, снижение концентрации кальция и фосфора в плазме и усиление декальцификации костной ткани. Эти изменения были наиболее заметны у женщин, особенно беременных, и зависели от продолжительности проживания в Шевченко. Необходимость наличия кальция в питьевой воде также подтверждается в однолетнем эксперименте на крысах, которых обеспечили полностью адекватной диетой с точки зрения питательных веществ и солей, но поили дистиллированной водой, в которую добавляли 400 мг/л не содержащих кальция солей и одну из этих концентраций кальция: 5 мг/л, 25 мг/л или 50 мг/л. У крыс, получавших воду с 5 мг/л кальция, было обнаружено снижение функциональности гормонов щитовидной железы и других связанных функций по сравнению с остальными участвовавшими в эксперименте зверьками.
Считается, что общее изменение состава питьевой воды сказывается на здоровье человека через много лет, а понижение концентрации кальция и магния в питьевой воде отражается на самочувствии практически мгновенно. Так, жители Чехии и Словакии в 2000-2002 годах начали активно использовать системы обратного осмоса в своих квартирах для доочистки городской воды. В течение нескольких недель или месяцев на местных врачей нахлынул поток пациентов с жалобами, указывающими на острый дефицит магния (и, возможно, кальция): сердечно-сосудистые расстройства, усталость, слабость и мышечные судороги.
3. Риск возникновения дефицита жизненно важных веществ и микроэлементов при употреблении низкоминерализованной воды.
Хотя питьевая вода, за редким исключением, не является основным источником жизненно важных элементов для человека, она может вносить значительный вклад в поступление их в организм по нескольким причинам. Во-первых, пища многих современных людей — довольно бедный источник минеральных веществ и микроэлементов. В случае пограничного дефицита какого-нибудь элемента даже относительно низкое его содержание в потребляемой питьевой воде может играть соответствующую защитную роль. Это связано с тем, что элементы обычно присутствуют в воде в виде свободных ионов и поэтому легче усваиваются из воды по сравнению с продуктами питания, где они, в основном, находятся в составе сложных молекул.
Исследования на животных также иллюстрируют значимость микродостаточности некоторых элементов, присутствующих в воде. Так, согласно данным В. А. Кондратюка, незначительное изменение концентрации микроэлементов в питьевой воде резко влияет на их содержание в мышечной ткани. Эти результаты были получены в 6-месячном эксперименте, в котором крысы были рандомизированы на 4 группы. Первой группе давали водопроводную воду, второй — низкоминерализованную воду, третьей — низкоминерализованную воду с добавлением иодида, кобальта, меди, марганца, молибдена, цинка и фторида. Последняя группа получала низкоминерализованную воду с добавлением тех же элементов, но в десять раз более высокой концентрации. Было обнаружено, что низкоминерализованная вода влияет на процесс кроветворения. У зверьков, получавших обессоленную воду, среднее содержание гемоглобина в эритроцитах было на 19% ниже по сравнению с крысами, которым давали водопроводную воду. Различия в содержании гемоглобина были еще выше по сравнению с животными, получавшими минеральную воду.
Недавние эпидемиологические исследования в России, проводившиеся среди групп населения, проживающих в районах с различающейся по солесодержанию водой, свидетельствуют о том, что низкоминерализованная питьевая вода может приводить к гипертонии и ишемической болезни сердца, язве желудка и двенадцатиперстной кишки, хроническому гастриту, зобу, осложнениям беременности и ряду осложнений у новорожденных и младенцев, включая желтуху, анемию, переломы и нарушения роста. Впрочем, исследователи отмечают, что для них осталось непонятным, оказывает ли такое влияние на здоровье именно питьевая вода, или же всё дело в общей экологической обстановке в стране.
Отвечая на этот вопрос, Г. Ф. Лутай провел крупное когортное эпидемиологическое исследование в Усть-Илимском районе Иркутской области в России. В исследовании основное внимание было уделено заболеваемости и физическому развитию 7658 взрослых, 562 детей и 1582 беременных женщин и их новорождённых детей в двух районах, снабжаемых водой, различающейся по общей минерализации. Вода в одном из этих районов имела общее солесодержание 134 мг/л, из них кальция 18.7 мг/л, магния 4.9 мг/л, гидрокарбонатов 86.4 мг/л. В другом районе общая минерализация воды составляла 385 мг/л, из них кальция 29.5 мг/л, магния 8.3 мг/л и гидрокарбонатов 243.7 мг/л. Определяли также содержание сульфатов, хлоридов, натрия, калия, меди, цинка, марганца и молибдена в воде. Население этих двух районов не отличалось друг от друга по социальным и экологическим условиям, времени проживания в соответствующих областях, пищевым привычкам. Среди населения района с менее минерализованной водой были выявлены более высокие показатели заболеваемости зобом, гипертонией, ишемической болезнью сердца, язвой желудка и двенадцатиперстной кишки, хроническим гастритом, холециститом и нефритом. Дети, живущие в этом районе, демонстрировали более медленное физическое развитие, проявление аномалий роста. Беременные женщины чаще страдали от отёков и анемии. Новорожденные этой местности были больше подвержены заболеваниям. Самая низкая заболеваемость отмечалась в районах с гидрокарбонатной водой, имеющей общую минерализацию около 400 мг/л и содержащей 30-90 мг/л кальция и 17-35 мг/л магния. Автор пришел к выводу, что такую воду можно считать физиологически оптимальной.
4. Вымывание полезных веществ из пищи, приготавливаемой на низкоминерализованной воде.
Было установлено, что при использовании для приготовления пищи умягчённой воды происходит значительная потеря продуктами питания (мясо, овощи, крупы) микро- и макроэлементов. Из продуктов вымывается до 60% магния и кальция, 66% меди, 70% марганца, 86% кобальта. С другой стороны, когда для приготовления пищи используется жёсткая вода, потери этих элементов снижаются.
Поскольку большинство питательных веществ поступает в организм с пищей, использование низкоминерализованной воды для приготовления пищи и переработки пищевых продуктов может привести к заметному дефициту некоторых важных микро- и макроэлементов. Нынешнее меню большинства людей обычно не содержит всех необходимых элементов в достаточных количествах, и поэтому любой фактор, который приводит к потере основных минеральных и питательных веществ в процессе приготовления пищи, дополнительно усугубляет ситуацию.
5. Возможное увеличение поступления в организм токсичных веществ.
Низкоминерализованная, а особенно деминерализованная вода чрезвычайно агрессивна и способна выщелачивать тяжёлые металлы и некоторые органические вещества из материалов, с которыми контактирует (трубы, фитинги, ёмкости для хранения). Кроме того, кальций и магний, содержащиеся в воде, обладают в какой-то мере антитоксическим действием. Их отсутствие в питьевой воде, которая ещё и по медным трубам попала в вашу оловянную кружку, запросто приведёт к отравлению тяжёлыми металлами.
Среди восьми случаев интоксикации питьевой водой, зарегистрированных в США в 1993-1994 годах, было три случая отравления свинцом у младенцев, в крови которых обнаружились превышения свинца в 1.5, 3.7 и 4.2 раза соответственно. Во всех трёх случаях свинец выщелачивался из пропаянных свинцовым припоем швов в резервуарах для хранения питьевой обратноосмотической воды, на которой разводили детское питание.
Известно, что кальций и, в меньшей степени, магний обладают антитоксической активностью. Они предотвращают абсорбцию в кровь из кишечника ионов тяжёлых металлов, таких как свинец и кадмий, путём конкуренции за сайты связывания. Хотя этот защитный эффект ограничен, его нельзя отбрасывать. В то же время, другие токсичные вещества могут вступать в химическую реакцию с ионами кальция, образуя нерастворимые соединения и, таким образом, теряя своё токсическое действие. Население в районах, снабжаемых низкоминерализованной водой, может подвергаться повышенному риску отравления токсическими веществами по сравнению с населением в регионах, где применяется обычная жёсткая вода.
6. Возможное бактериальное загрязнение низкоминерализованной воды.
Этот пункт в оригинальной статье немножко притянут за уши, но всё же. Любая вода подвержена бактериальному загрязнению, именно поэтому в трубопроводах держат минимальную остаточную концентрацию дезинфектантов — например, хлора. Известно, что обратноосмотические мембраны способны удалять из воды практически все известные бактерии. Тем не менее, обратноосмотическую воду тоже необходимо дезинфецировать и держать в ней остаточную концентрацию дезинфецирующего вещества, чтобы избежать вторичного заражения. Показателен пример вспышки брюшного тифа, вызванной водой, обработанной обратным осмосом, в Саудовской Аравии в 1992 году. Там решили отказаться от хлорирования обратноосмотической воды, ведь она, по идее, была заведомо стерилизована обратным осмосом. Чешский национальный институт общественного здравоохранения в Праге испытал продукты, предназначенные для контакта с питьевой водой, и обнаружил, например, что напорные ёмкости бытовых установок обратного осмоса подвержены бактериальному разрастанию.
Рекомендуемый оптимальный химический состав питьевой воды
1. Согласно докладу ВОЗ 1980 года (Сидоренко, Рахманин).
Питьевая вода с низкой минерализацией приводит к вымыванию солей из организма. Поскольку побочные эффекты, такие как нарушение водно-солевого обмена, наблюдались не только в экспериментах с полностью деминерализованной водой, но и при использовании низкоминерализованной воды с общим солесодержанием в диапазоне от 50 до 75 мг/л, группа Ю. А. Рахманина в своём отчёте для ВОЗ рекомендовала установить нижнюю планку по общей минерализации питьевой воды на уровне 100 мг/л. Оптимальный же уровень солесодержания питьевой воды, согласно этим рекомендациям, должен составлять около 200-400 мг/л для хлоридно-сульфатных вод и 250-500 мг/л для гидрокарбонатных вод. Рекомендации были основаны на обширных экспериментальных исследованиях, проведенных на крысах, собаках и добровольцах из числа людей. В экспериментах использовали московскую водопроводную воду; опреснённую воду, содержащую приблизительно 10 мг/л солей; лабораторно подготовленную воду, содержащую 50, 100, 250, 300, 500, 750, 1000 и 1500 мг/л растворённых солей со следующим ионным составом:
- среди всех анионов хлоридов 40%, гидрокарбонат-анионов 32%, сульфатов 28%;
- среди всех катионов натрия 50%, кальция 38%, магния 12%.
Был изучен целый ряд параметров: динамика массы тела, базального метаболизма; активность ферментов; водно-солевой баланс и его регуляторная система; содержание минеральных веществ в тканях и жидкостях организма; гематокрит и активность вазопрессина. Итоговая оптимальная минерализация была выведена на основе данных по воздействию воды на организм человека и животных с учётом органолептических свойств, способности утолять жажду и уровня коррозионной активности по отношению к материалам систем водоснабжения.
В дополнение к уровню общей минерализации в этом докладе обосновывается минимальное содержание кальция в питьевой воде — не ниже 30 мг/л. Это требование было введено после изучения критических эффектов, возникающих в результате гормональных изменений в метаболизме кальция и фосфора и снижении минерализации костной ткани при употреблении лишённой кальция воды. В отчёте также рекомендуется поддерживать содержание гидрокарбонат-анионов на уровне 30 мг/л, что способствует сохранению приемлемых органолептических характеристик, снижению коррозионной активности и созданию равновесной концентрации для рекомендуемой минимальной концентрации кальция.
2. Новейшие рекомендации.
Более поздние исследования привели к появлению уточнённых требований. Так, в одном из них изучалось влияние питьевой воды, содержащей различную концентрацию солей жёсткости, на состояние здоровья женщин в возрасте от 20 до 49 лет в четырех городах Южной Сибири. Вода в городе A имела самое низкое содержание этих элементов (3.0 мг/л кальция и 2.4 мг/л магния). Вода в городе B была более жёсткой (18.0 мг/л кальция и 5.0 мг/л магния). Самая высокая жёсткость отмечалась в городах C (22.0 мг/л кальция и 11.3 мг/л магния) и D (45.0 мг/л кальция и 26.2 мг/л магния). У женщин, живущих в городах A и B, чаще диагностировались заболевания сердечно-сосудистой системы (данные получены с помощью ЭКГ), более высокое кровяное давление, соматоформные вегетативные дисфункции, головная боль, головокружение и остеопороз (данные получены с помощью рентгеновской абсорбциометрии) по сравнению с таковыми в городах C и D. Эти результаты показывают, что минимальное содержание магния в питьевой воде должно составлять 10 мг/л, а минимальное содержание кальция можно уменьшить до 20 мг/л (по сравнению с рекомендациями ВОЗ 1980 года).
Исходя из имеющихся в настоящее время данных, различные исследователи пришли, в итоге, к таким рекомендациям касательно оптимальной жёсткости питьевой воды:
а. магний — не менее 10 мг/л, оптимально около 20-30 мг/л;
б. кальций — не менее 20 мг/л, оптимально 40-80 мг/л;
в. их сумма (общая жёсткость) — 4-8 мг-экв/л.
При этом, магний ограничивается снизу по своему влиянию на сердечно-сосудистую систему, а кальций — как компонент костей и зубов. Верхний предел оптимального диапазона жёсткости установили, исходя из опасений возможного влияния жёсткой воды на возникновение мочекаменной болезни.
Влияние жёсткой воды на образование камней в почках
Содержащиеся в моче растворённые вещества при некоторых определённых условиях могут кристаллизоваться и откладываться на стенках почечных чашек и лоханки, в мочевом пузыре, а также других органах мочевыделительной системы.
По химическому составу различают несколько видов мочевых конкрементов, однако, в связи с жёсткостью воды интересны, в основном, фосфаты и оксалаты. При нарушении фосфорно-кальциевого метаболизма или в случае гипервитаминоза витамина D могут формироваться фосфатные камни. Повышенное содержание в пище солей щавелевой кислоты — оксалатов — может привести к появлению оксалатных конкрементов. И оксалат, и фосфат кальция нерастворимы в воде. Кстати, оксалатов много не только в щавеле, но и в цикории, петрушке, свёкле. А ещё оксалаты синтезируются организмом.
Влияние жёсткости воды на образование мочевых конкрементов трудно определить. В большинстве исследований, оценивающих влияние жёсткости воды на появление и развитие мочекаменной болезни (уролитиаз), используются данные медицинских стационарных учреждений. В этом смысле исследование, проведённое Schwartz et al. [3], значительно отличается тем, что все данные были собраны в амбулаторных условиях, при этом пациенты оставались в естественной среде и занимались своими обычными делами. В этой работе представлена самая большая когорта пациентов на сегодняшний день, что позволяет оценить влияние жёсткости воды на различные компоненты мочи.
Учёные обработали обширный материал. Агенство по охране окружающей среды США (EPA) предоставило информацию о химическом составе питьевых вод на территории США с географической привязкой. Эти сведения объединялись с национальной базой данных амбулаторных лиц, страдающих мочекаменной болезнью (там содержится почтовый индекс пациента, поэтому географическая привязка оказалась возможной). Таким образом были идентифицированы 3270 амбулаторных пациента с кальциевыми конкрементами.
В сознании большинства людей повышенная жёсткость воды является синонимом повышенного риска развития мочекаменной болезни (камни в почках — частный случай мочекаменной болезни). Содержание минеральных веществ, и особенно кальция, в питьевой воде, по-видимому, многими людьми воспринимается как угроза здоровью.
Несмотря на эти распространенные опасения по поводу жёсткости воды, никакие исследования не подтверждают предположение, что употребление жёсткой воды увеличивает риск образования мочевых конкрементов.
Sierakowski et al. изучили 2302 медицинских заключения из стационарных больниц, разбросанных по всей территории США, и обнаружили, что у пациентов, которые жили в районах, снабжаемых жёсткой водой, риск возникновения мочекаменной болезни был ниже. Аналогичным образом, в цитируемой работе [3] было установлено, что жёсткость питьевой воды обратно пропорциональна заболеваемости мочекаменной болезнью.
В приводимом исследовании количество эпизодов мочекаменной болезни было несколько выше у пациентов, проживающих в районах с более мягкой водой, что согласуется с данными других авторов, но противоречит общественному восприятию. Известно, что в некоторых случаях, например, у лиц, страдающих гиперкальциурией, повышенное пероральное потребление кальция может усугубить образование мочевых камней. У пациентов с гипероксалурическим кальциевым нефролитиазом повышенное пероральное введение кальция, наоборот, способно успешно ингибировать образование камней путём связывания солей щавелевой кислоты кальцием в кишечнике и, таким образом, ограничивая поступление оксалатов в мочевыделительную систему. Поступление кальция с питьевой водой потенциально может оказывать ингибирующее действие на образование кальциевых мочевых конкрементов у одних пациентов и способствовать образованию камней у других. Эта теория была проверена в работе Curhan et al., в ходе которой оценивалось влияние потребления кальция у 505 пациентов с повторным камнеобразованием. После 4 лет наблюдения в группе пациентов, принимавших кальций, отмечалось наименьшее число эпизодов появления мочевых камней. Исследователи пришли к выводу, что высокое потребление кальция с пищей снижает риск симптоматической мочекаменной болезни.
Несмотря на озабоченность населения потенциальным литогенезом жёсткой водопроводной воды, существующие научные данные свидетельствуют о том, что между жёсткостью воды и распространённостью образования камней в моче не существует никакой связи. Похоже, что существует корреляция между жёсткостью воды и уровнем кальция, цитрата и магния в моче, но значение этого неизвестно.
Кстати, автор [3] приводит интересное сопоставление: потребление одного стакана молока может быть эквивалентно двум литрам водопроводной воды по содержанию кальция. Так, согласно данным Министерства сельского хозяйства США (USDA), 100 г молока содержит 125 мг кальция [4]. То же самое количество воды из городского водопровода содержит лишь около 4-10 мг кальция.
Заключение
Питьевая вода должна содержать минимальные концентрации некоторых необходимых минеральных веществ. К сожалению, полезным свойствам питьевой воды всегда уделялось слишком мало внимания. Основной упор делался на токсичность неочищенной воды. Результаты исследований, проведённых в последнее время и направленных на установление оптимального минерального состава питьевой воды, должны быть услышаны не только государственными и частными структурами, отвечающими за водоснабжение целых городов, но и обычными людьми, злоупотребляющими системами водоочистки у себя дома.
Питьевая вода, производимая опреснительными установками в промышленных масштабах, обычно реминерализируется, но в домашних условиях минерализация обратноосмотической воды, как правило, не производится. Однако, даже при минерализации опреснённых вод их химический состав может оставаться неудовлетворительным с точки зрения потребностей организма. Да, в воду могут добавить соли кальция, но в ней при этом не будет других необходимых микроэлементов — фтора, калия, иода. Кроме того, опреснённая вода минерализируется больше из технических соображений — чтобы снизить её коррозионную активность, а о важности растворённых в воде веществ для здоровья человека обычно не задумываются. Ни один из применяемых способов реминерализации опреснённой воды не может считаться оптимальным, так как в воду при этом добавляется только очень узкий набор солей.
Влияние жёсткой воды на образование камней в почках научно не подтверждено. Есть опасения, что повышенное потребление солей щавелевой кислоты или фосфатов совместно с кальцием может приводить к кристаллизации в органах мочевыделительной системы нерастворимых кальциевых солей фосфорной или щавелевой кислот, однако организм здорового человека, согласно существующим научным данным, не подвержен такому риску. В зоне риска могут находиться лица, страдающие заболеваниями почек, гипервитаминозом витамина D, нарушениями фосфорно-кальциевого, оксалатного, цитратного метаболизмов или употребляющие в пищу значительные количества солей щавелевой кислоты. Установлено, например, что здоровый организм без всяких последствий для себя способен перерабатывать до 50 мг оксалатов на 100 г пищи, однако один только шпинат содержит оксалатов 750 мг/100 г, поэтому в зоне риска могут оказаться вегетарианцы.
В целом, деминерализованная вода не менее вредна, чем сточные воды, и в XXI веке давно пора отойти от нормирования показателей качества воды только сверху. Теперь необходимо установить также и нижние границы содержания минеральных веществ в питьевой воде. Физиологически оптимален лишь узкий коридор концентраций и состава питьевых вод. Имеющуюся в настоящее время информацию по этому вопросу можно представить в виде таблицы.
Таблица 1. Оптимальная минерализация питьевой воды
| Элемент | Единицы измерения | Минимальное содержание | Оптимальный уровень | Максимальный уровень, СанПиН 2.1.4.1074-01 или *рекомендация ВОЗ |
|---|---|---|---|---|
| Общая минерализация | мг/л | 100 | 250-500 для гидрокарбонатных вод 200-400 для хлоридно-сульфатных вод |
1000 |
| Кальций | мг/л | 20 | 40-80 | — |
| Магний | мг/л | 10 | 20-30 | — |
| Натрий | мг/л | — | — | 200 |
| Щёлочность | мг-экв/л | — | — | 6.5* |
| Бром | мг/л | — | 0.01 | 0.2 |
| Бор | мг/л | — | 0.5 | 0.5 |
| Гидрокарбонаты | мг/л | — | 30 | — |
| Фториды | мг/л | 0.5 | 0.7-1.2 | 1.2 |
Литература
1. F. Kozisek, «Health risks from drinking demineralised water»
2. Википедия, летальная доза воды
3. B. F. Schwartz, «Calcium nephrolithiasis: effect of water hardness on urinary electrolytes»
4. USDA, химический состав молока
Источник
