Исследование поведения воды

Исследование поведения воды с отрицательным изотопическим сдвигом дейтерия в организме телят
Академик АПЭ, доктор техн. наук В. И. Бадьин1,
академик АПЭ, доктор мед. наук Г. Н. Гастева2,
канд. хим. наук Ю. В. Дробышевский3,
канд. биол. наук С. П. Замана4, доктор с.-х. наук А. В. Соколов4, С. Н. Столбов3, С. И. Усенко5
Головной центр Госсанэпиднадзора ФУ «Медбиоэкстрем» РФ, ГНЦ ИБФ, 3Ассоциация «Союз Чернобыль», 4ВНИИПТИХИМ, 5ВНИИЭФ
Введение
Известно, что при изменении изотопического состава химических соединений происходят изменения параметров химических реакций, в которых эти соединения участвуют. В настоящее время эти эффекты выделены в специальный раздел химии — изотопическую химию, которая занимается изучением таких реакций.
Биологические системы оказались чувствительными к изотопным эффектам, но токсикология глубоко разделенных стабильных изотопов только начинает развиваться.
Наибольший изотопический эффект наблюдается на водороде. Общеизвестно, что химические реакции с участием дейтерия, в отличие от протия, протекают с меньшей скоростью из-за большей энергии активизации [1]. Скорость энзимных реакций с участием протия в 4–5 раз выше, чем с дейтерием [2].
Сформулировано предположение, что обменные процессы жизнедеятельности живых организмов протекают более интенсивно, если химические соединения обогащены легкими изотопами, образующих их элементами [3]. Наиболее сильно этот эффект может проявиться на воде. Во-первых, относительная разница массы изотопов водорода максимальна, а во-вторых, вода является тем основным веществом, которое определяет все процессы жизнедеятельности в организмах.
Обзор литературы, посвященной исследованиям биологического действия воды с изотопическим сдвигом дейтерия, показывает, что отсутствуют данные по исследованию динамики изменения изотопного состава биологических систем при ведении в них воды с измененным изотопическим составом.
Можно предполагать, что изотопический сдвиг различных продуктов, в том числе и воды, как отрицательный, так и положительный, может активизировать или угнетать биохимические процессы в организме. До тех пор, пока не накоплены первичные сведения в области токсикологии продуктов с глубокоразделенными стабильными изотопами, исследовать их на человеке опасно. С другой стороны, существует ряд производств стабильных изотопов, а информация об оценке их экологического действия на окружающую среду и человека отсутствует. Так, например, первым шагом в практическом использовании обедненной дейтерием воды может быть применение ее в рационе персонала на производстве тяжелой воды в качестве профилактического средства.
Нами были проведены измерения динамики снижения содержания дейтерия в организме телят 4-месячного возраста, которых поили водой с пониженным, относительно природного, содержанием дейтерия.
Методика экспериментов
Для эксперимента были отобраны три здоровых теленка 4-х месячного возраста. Каждый из них помещался в отдельное стойло. Перед началом эксперимента у животных были взяты пробы мочи, крови и волосы из кисти хвоста. Животные были измерены для определения живого веса. В течение эксперимента животных кормили сеном (1,5–2 кг/сут.) и комбикормом (2 кг/сут.). Животных поили очищенной водой с известным изотопным сдвигом протий/дейтерий. Характеристики воды приведены в таблицах 1–2.
Для описываемого эксперимента была получена партия воды с известным изотопическим сдвигом, объем которой определялся известной усредненной потребностью в воде телят данного возраста и температурой помещения. Для создания однородного химического состава и изотопного сдвига воды, воду разбавляли бидистиллятом с известным химическим составом. Затем проводили химический и масс-спектрометрический анализ этой воды. Данные приведены в табл. 2.
На второй, пятый и седьмой день эксперимента у животных отбирали мочу и кровь, в которых определяли содержание макро- и микроэлементов, дейтерия, а также креатенина. Каждый день у телят измеряли пульс, частоту дыхания и температуру тела. В течение всего эксперимента за телятами вели наблюдение ветеринарный врач и зоотехник.
Результаты эксперимента
Результаты определения химических элементов, дейтерия в исходной воде, моче и креатенина в моче и сыворотке крови, а также химических элементов в волосяном покрове приведены в табл. 1–6.
Было установлено, что концентрация дейтерия в моче животных до начала эксперимента оказалась примерно равной концентрации дейтерия в воде Московского региона.
Анализируя данные, приведенные в таблицах, можно сделать следующие выводы:
1. Потребление животными воды, обедненной дейтерием, приводит к изменению изотопного состава воды мочи.
2. Можно отметить, что потребление животными очищенной воды, приводит к снижению концентрации кальция в моче.
3. Зарегистрировано уменьшение содержания кальция, магния и кадмия в волосяном покрове.
4. Произошло увеличение концентрации креатенина в моче и сыворотке крови при сохранении соотношения концентраций кровь/моча.
Таблица 1. Результаты санитарно-микробиологического исследования исходной воды
№ п/п Тип бактерий Результат
1 ОМЧ при 37°C КОЕ/мл 0
2 ОМЧ при 22°C КОЕ/мл 0
3 Общие колиморфные бактерии в 300 мл Не обнаружено
4 Термотолерантные колиморфные бактерии в 300 мл Не обнаружено
5 Глюкозоположительные колиморфные бактерии в 300 мл Не обнаружено
6 Pseudomonas aeruginosa в 1000 мл Не обнаружено
Таблица 2. Результаты масс-спектрометрического и химического анализа образцов воды, которой поили телят
Элемент Содержание, мг/л
Na 0,0089
Ca 0,15
K 0,028
Mg 0,07
Fe 0,08
Al 0,006
Br 0,0026
Sr 0,0042
Si 0,02
Элемент Содержание, мг/л
V 0,0001
Cr 0,0002
Co 0,00006
As 0,00005
Se 0,0001
Mo 0,0003
Cd 0,00005
Sn 0,000070
Mn 0,002
Элемент Содержание, мг/л
Sb 0,000120
Ba 0,0010
Hg 0,000015
Cu 0,001
Pb 0,00003
Ni 0,002
Zn 0,009
Ti 0,000068

Изотопный сдвиг, SA(SMOW), ‰ -105, 18±0,06

SA(SMOW), ‰ = (Обр[Ppm]/(SMOW)–1)×1000, SMOW=155,78 Ppm
Таблица 3. Результаты масс-спектрометрического анализа образцов мочи на содержание дейтерия
№
п/п Время, сутки Животное Изотопный сдвиг, SA(SMOW), ‰ Ст. ошибка измерения Концентрация дейтерия, Ppm
1 0 1 -63,24 0,14 145,95
2 2 -65,45 0,10 145,60
3 3 -66,98 0,14 145,36
4 2 1 -67,58 0,08 145,27
5 2 -70,75 0,14 144,78
6 3 -71,57 0,18 144,65
7 5 1 -72,64 0,15 144,48
8 2 -72,74 0,09 144,47
9 3 -72,80 0,22 144,46
10 7 1 -74,60 0,13 144,18
11 2 -77,15 0,14 143,78
12 3 -80,43 0,14 143,27
Таблица 4. Результаты химического анализа мочи
№
п/п Время,
сутки Животное Na
мг/л K
мг/л Ca
мг/л Mg
мг/л Mn
мг/л Fe
мг/л Zn
мг/л Cu
мг/л
1 0 1 1 130 9 670 81 365 0,06 0,58 0,03

Логин:

Пароль:

Забыли пароль?