Свободно-радикальная токсичность водопроводной воды и способы ее детоксикации.

Воейков В. Л., Розенталь В.М., Асфарамов Р. Р.                   
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова,
Биологический факультет, кафедра биоорганической химии,      
E-mail: vvl@soil.msu.ru;

Поверхностные воды, особенно вблизи промышленных и густонаселенных районов загрязнены промышленными и бытовыми стоками. В городских очистных сооружениях питьевая вода проходит фильтрацию, биологическую очистку и обеззараживается путем хлорирования. В последнее время, однако, появляется все больше данных медицинской статистики об устойчивой положительной корреляции между потреблением хлорированной воды, и повышением вероятности возникновения онкологических, сердечно-сосудистых и других хронических заболеваний, дефектов рождения. Выдвинуты гипотезы о том, что патогенные факторы в хлорированной воде представлены хлорорганическими соединениями – хлороформом, хлорацетонитрилом, диоксинами и проч. Однако анализ водопроводной воды показывает, что их содержание крайне редко достигает значений, при которых они могут проявить свое канцерогенное и мутагенное действие. Таким образом, причина объективно существующей токсичности хлорированной воды в настоящее время не выяснена.
Для исследования свойств водопроводной воды мы применили метод хемилюминесцентного анализа. С использованием высокочувствительных счетчиков одиночных фотонов было показано, что водопроводная вода обладает собственной хемилюминесценцией (ХЛ). Внесение в воду люминола – ХЛ-зонда на активные формы кислорода – приводило к увеличению интенсивности ХЛ в десятки раз. Это указывало на свободно-радикальную природу ХЛ воды. С повышением температуры увеличивался как собственный, так и люминол-зависимый уровень ХЛ воды. Кипячение воды мало сказывалось на ее ХЛ. Отстаивание воды в течение нескольких дней приводило к затуханию ХЛ до фонового уровня. При регулярном анализе воды, взятой из одного источника, наблюдались сильные колебания уровня ХЛ, зависящие от времени суток, дня недели, сезона. Водопроводная вода из различных районов города Москвы сильно отличалась как по собственному, так и по люминол-зависимому свечению. Особенно высоки были уровни ХЛ воды, взятой из кранов для горячей воды. При растворении в водопроводной воде хлористого натрия люминол-зависимая ХЛ существенно увеличивалась.
Наиболее вероятная причина ХЛ водных систем, возрастающей в присутствии люминола – излучение фотонов при релаксации электронно-возбужденных продуктов реакций рекомбинации свободных радикалов. При хлорировании воды, содержащей органические макромолекулярные соединения (белки, нуклеиновые кислоты, смешаные биополимеры, гумус) неизбежно образуются их хлорированные производные. Хлорорганические соединения могут спонтанно превращаться в весьма долгоживущие и обладающие высокой химической активностью свободно-радикальные формы. Хотя стационарное содержание свободных радикалов в воде мало, но они порождают цепные реакции, в ходе которых возникают новые свободные радикалы. Более того, в присутствии молекулярного кислорода такие реакции имеют тенденцию к разветвлению. Попав в организм, макромолекулярные свободные радикалы оказываются в среде, весьма благоприятной для дальнейшего развития цепных реакций, сопровождающихся повреждением клеточных мембран, белков, нуклеиновых кислот. Известные ферментативные и неферментативные средства антиоксидантной защиты организма мало приспособлены для инактивации свободных радикалов подобного рода. Весьма вероятно, что для борьбы с ними организм запускает свою наиболее эффективную, но в то же время и весьма опасную систему защиты. Поскольку внешний радикал может быть инактивирован (превратиться в более или менее стабильную молекулу) только за счет реакции рекомбинации с другим свободным радикалом, клетки начинают интенсивно генерировать активные формы кислорода – супероксид-радикал, окись азота и другие, которые легко вступают в реакции рекомбинации с другими радикалами. Подобная защита, однако, требует значительного расхода кислорода, что сопровождается той или иной степенью тканевой гипоксии. Кроме того, избыточное производство активных форм кислорода может привести к развитию новых цепных процессов, истощающих антиоксидантные резервы организма. Поэтому регулярное потребление питьевой воды, содержащей биологически значимые концентрации долгоживущих макрорадикалов, может с высокой степенью вероятности приводить к развитию хронических заболеваний различной степени тяжести.
В связи с изложенным выше встает весьма актуальная задача разработки чувствительных и простых методов и приборов для регистрации уровня радикалов в воде, используемой для питья и бытовых нужд, и оценки различных методов водоочистки с точки зрения их эффективности в снижении этого параметра, пока не учитываемого при оценке потребительских свойств воды. По-новому видится и проблема улучшения качества воды. Отказ от ее хлорирования по целому ряду обстоятельств нецелесообразен. Однако, как показали наши исследования, содержание свободных радикалов в питьевой воде в той или иной степени снижается после ее пропускания через различные бытовые фильтры. В частности, весьма эффективно работают свежие угольные фильтры. Из исследованных нами фильтров наиболее высокую степень очистки и длительность работы показал фильтр, содержащий уникальный природный углеродистый минерал – шунгит, в сочетании с доломитом. Вода, пропущенная через этот фильтр, полностью очищается от радикалов, но сохраняет при этом собственное сверх-слабое излучение. Природа его пока не установлена, но его наличие свидетельствует об энергетической неравновесности, а, значит и особых свойствах такой воды. Кроме того, вода, пропущенная через шунгит/доломитовый фильтр, обогащена кальцием и магнием в биологически благоприятных концентрациях и в легко усваиваемой форме.