Эссенциальный элемент кремний в водах Северного Кавказа

Кремний, являясь незаменимым компонентом, содержится в природных водах в различных формах: растворимых солях, коллоидах и взвешенных частицах. Несмотря на то, что образование растворимых соединений кремния из кремнеземсодержащих минералов происходит медленно из-за гидролиза и выветривания, в некоторых водах его концентрация может превышать предельно допустимые нормы, что подтверждено научными исследованиями. Было проведено исследование концентрации кремния и диоксида кремния в водоёмах Кабардино-Балкарской Республики, которое является инновационным. Полученные результаты сравнивались с нормативными гигиеническими требованиями к водоёмам, пригодным для питья и рыбохозяйственного назначения. Область научных исследований. В рамках исследования для изучения были выбраны три ключевые геоморфологические зоны Кабардино-Балкарской Республики и девять административных единиц, расположенных на её территории: горная зона Эльбруса, предгорная зона Чегема и равнинная зона, включающая Баксанский, Терский, Прохладненский, Урванский, Майский, Лескенский и Нальчикский районы. Цель исследования. Исследование включало в себя определение санитарно-гигиенических нормативов содержания кремния в различных типах вод, установление точек отбора проб для водоёмов в различных геоморфологических зонах с последующей их фиксацией на карте-схеме в программе Axiom 5, а также определение количественного содержания кремния (Si) и диоксида кремния (SiO₂). Материал и методы. Исследования кремния проводились спектрофотометрическим методом на приборе UNICO-2804 с образованием жёлтой молибденовой гетерополикислоты и в виде синей (восстановленной) формы молибдокремниевой кислоты. Результаты и обсуждение. Согласно результатам исследования, Терский, Прохладненский и Майский районы являются лидерами по выявленным суммарным концентрациям кремния во всех изученных типах вод. Также превышения предельно допустимых концентраций для рыбохозяйственных водоёмов и питьевой воды были выявлены в 6 точках отбора проб в Терском и Прохладненском районах. Выводы. Было установлено, что превышение предельно допустимых концентраций кремния имеет естественную природу, связанную с геологией водосборного бассейна рек Малка и Терек.

1. Kambalina M., Mazurova I., Skvortsovab L., Gusevaa N., Ana V. Study of aqueous chemical forms of silicon in organic-rich waters. Procedia Chemistry 10. 2014. 36–42. doi: http://doi.org/10.1016/j.proche.2014.10.008.

2. Zhu Q., Chen B., Zhang F., Zhang B., Guo Y., Pang M., Huang L and Wang T. Toxic and essential metals: metabolic interactions with the gut microbiota and health implications. Front Nutr. 2024.11: 1448388. doi: 10.3389/fnut.2024.1448388.

3. Большая советская энциклопедия. М.: Советская энциклопедия. 1970.

4. Рахманин Ю. А., Егорова Н. А., Красовский Г. Н., Михайлова Р. И., Алексеева А. В. Кремний, его биологическое действие при энтеральном поступлении в организм и гигиеническое нормирование в питьевой воде. Обзор литературы. Гигиена и санитария. 2017; 96 (5): 492–498. doi: http://doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-5-492-498.

5. Opinion of the Panel on Food Additives and Nutrient Sources added to Food on calcium silicate, silicon dioxide and silicic acid gel added for nutritional purposes to food supplements following a request from the European Commission. The E. F.SA Journal. 2009; 1132: 1–24.

6. Robberecht H., Van Cauwenbergh R., Van Vlaslaer V., Hermans N. Dietary silicon intake in Belgium: sources, availability from foods, and human serum levels. Sci Total Environ. 2009. 407 (16): 4777–82. doi: 10.1016/j.sci-totenv.2009.05.019.

7. Price C. T., Koval K. J., Langford J. R. Silicon: a review of its potential role in the prevention and treatment of postmenopausal osteoporosis. Int J Endocrinol. 2013; 316783. doi: 10.1155/2013/316783.

8. Chen F., Cole P., Wen L., Mi Z., Trapido E. J. Estimates of trace element intakes in Chinese farmers. J Nutr. 1994. 124 (2): 196–201. doi: 10.1093/jn/124.2.196.

9. Anasuya A., Bapurao S., Paranjape P. K. Fluoride and silicon intake in normal and endemic fluorotic areas. J Trace Elem Med Biol. 1996; 10 (3): 149–55. doi: 10.1016/S0946-672X(96)80025-3.

10. Buturi C. V., Mauro R. P., Fogliano V. Mineral biofortification of vegetables as a tool to improve human diet. Foods. 2021; 10, 223. doi: 10.3390/foods10020223.

11. Sadovskaya A., Svidersky F. Sources, bioavailability and safety of silicon obtained from food and other sources added for food purposes in food additives and functional foods. Appendix Sci. 2020; 10: 6255. doi: 10.3390/app10186255.

12. Воронков М. Г., Кузнецов И. Г. Кремний в живой природе. Новосибирск: Наука. 1984. [Voronkov M. G., Kuznetsov I. G. Silicon in wildlife. Novosibirsk: Nauka Publ. 1984. (in Russian)]

13. Вапиров В. В., Феоктистов В. М. К вопросу о поведении кремния в природе и его биологической роли. Учёные записки Петрозаводского государственного университета. 2017; 95–102.

14. Zhu Q., Chen B. Toxic and essential metals: metabolic interactions with the gut microbiota and health implications. Front Nutr. 2024; 11: 1448388. doi: 10.3389/fnut.2024.1448388.

15. МР 2.3.1.2432-08 Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации.

16. Expert Group on Vitamins and Minerals. Safe upper levels for vitamins and minerals. London: Food Standards Agency. 2003. URL: https://cot.food.gov.uk/sites/default/files/vitmin2003.pdf

17. Jugdaohsingh R., Tucker K. L., Qiao N., Cupples L. A., Kiel D. P., Powell J. J. Dietary silicon intake is positively associated with bone mineral density in men and premenopausal women of the Framingham Offspring cohort. J. Bone Miner. Res. 2004; 19 (2): 297–307. doi: 10.1359/JBMR.0301225.

18. Martin K. R. Silicon: the health benefits of a metalloid. Met Ions Life Sci. 2013; (13): 451–73. 15. doi: 10.1007/978-94-007-7500-8_14.

19. Авцын А. П., Жаворонков А. А., Риш М. А., Строчкова Л. С. Микроэлементы в организме человека: этиология, классификация, органопатология. М.: Медицина. 1991; 496.

20. Мансурова Л. А., Федчишин О. В., Трофимов В. В., Зеленина Т. Г., Смолакуланко Л. Е. Фармакологическая роль кремния. Сибирский медицинский журнал. 2009; (7): 16–18.

21. Оберлис Д., Харланд Б., Скальный А. Биологическая роль макро- и микроэлементов у человека и животных. Техасский технологический университет. Лаббок, США, Университет Говарда, Вашингтон, США, Федеральное государственное учреждение науки «Институт токсикологии» Федерального медико-биологического агентства России, Институт биоэлементологии государственного образовательного учреждения «Оренбургский государственный университет». Санкт-Петербург: Наука, 2008; 542. https://elibrary.ru/item.asp?id=19498250.

22. Farooq M. A., Dietz K.-J. Silicon as versatile player in plant and human biology: overlooked and poorly understood. Front. Plant Sci. 2015. 6: 994. doi: 10.3389/fpls.2015.00994.

23. Jurkić L. M., Cepanec I., Pavelić S. K., Pavelić K. Biological and therapeutic effects of orthosilicic acid and some orthosilicic acid-releasing compounds: New perspectives for therapy. Nutr Metab (Lond). 2013; 10 (1): 2. doi: 10.1186/1743-7075-10-2.

24. Лазарев Н. В., Гадаскина И. Д. Вредные вещества в промышленности. Справочник для химиков, инженеров и врачей. Том 3. Неорганические и элементоорганические соединения. Ленинград: Химия. 1977.

25. Мазаев В. Т. Оценка степени санитарной опасности соединений кремния в природной и питьевой воде. Водоснабжение и санитария. 2011; 7: 13–20.

26. Garcimartín A., Merino J., González M. P., Sánchez-Reus M. I. et al. Organic silicon protects human neuroblastoma SH-SY5Y cells against hydrogen peroxide effects. BMC Complement Altern Med. 2014. 14: 384. doi: 10.1186/1472-6882-14-384.

27. Wasick A., Kim Y. Association between the composition of drinking water and cognitive function in the elderly: a systematic review. Int J Environ Res Public Health. 2024; 21: 362. doi: 10.3390/ijerph21030362.

28. Хоконова Л. Т., Арамисова Р. М., Камбачокова З. А., Агоева Э. А., Ламашвили Л. С., Болотокова Л. С., Тлизамова Д. А., Маремшаова Н. А., Зумакулова Д. А., Даов И. Х., Мамаева З. И., Кальянов А. З., Шугушев Т. А. Социально-гигиенические аспекты заболеваемости населения мочекаменной болезнью и пути профилактики. Антибиотики и химиотер. 2025. 70 (3–4): 60–64. doi: https://doi.org/10.37489/0235-2990-2025-70-3-4-60-64. EDN: PYYFOM.

29. Агоева Э. А., Ламашвили Л. С. и др. Содержание кремния и диоксида кремния в поверхностных водах Кабардино-Балкарской республики. Геология, география и глобальная энергия. 2025; 2 (97): 39–45. ISSN 2077-6322. doi: https://doi.org/10.54398/2077-6322.2025.97.2.005.