Элементный состав воды биологической как индикатор техногенеза

Abstract

Техногенез - глобальный процесс, оказывающий влияние на все геосферные оболочки Земли. Индикация воздействия промышленных объектов проводится с применением комплекса методов, включая биогеохимические исследования и мониторинг. Для их организации требуется постоянное развитие и совершенствование как технических средств анализа, так и методических подходов, учеными всего мирового сообщества прикладываются усилия для поиска новых индикаторных объектов, наиболее адекватно отражающих техногенные последствия для окружающей среды и здоровья населения. В качестве такого индикатора можно применять воду. Вода обладает огромными экологическими функциями вообще и особыми функциями для живого организма, но, не смотря на значительную роль и длительную историю исследований, ее химический состав изучен слабо. На долю воды, относящейся по определению В.И. Вернадского к «воде биологической», приходится 0,0003 % ресурсов Земли. Однако именно изменение ее элементного состава является наиболее объективным показателем техногенной трансформации, происходящей под влиянием разнопрофильных промышленных объектов. Работы, показывающие фоновый химический состав этого ресурса, являются основой для организации мониторингового исследования на территориях интенсивного техногенного прессинга. Актуальность исследования определяется отсутствием детальной изученности широкого круга химических элементов в составе отдельных органов и тканей живых организмов, в том числе воды, находящейся в них. Эта субстанция отражает химический состав среды обитания организма и может быть объектом мониторинга. Химическая близость организма свиньи домашней к человеческому позволяет в дальнейшем получить новый инструмент по оценке качества мест проживания человека, при котором оценивается непосредственно организм в целом, что существенно повысит объективность исследований. Цель работы заключается в исследовании химического состава воды биологической отдельных органов и тканей на примере свиньи домашней для получения фоновых характеристик для биогеохимического мониторинга. Методы. Органы и ткани семимесячного поросенка были отобраны в пос. Успенка Павлодарской области (Казахстан) непосредственно во время забоя, после чего упаковывались в пластиковые пакеты. Вода биологическая выделялась способом вакуумной возгонки при нагревании. Извлеченная аликвота анализировалась в аккредитованном научно-образовательном центре «Вода» Национального исследовательского Томского политехнического университета методом масс-спектометрии с индуктивно-связанной плазмой по аттестованной методике НСАМ 480Х на спектрометре NexION 300D. Результат. Изучен состав и особенности распределения 70 химических элементов в воде биологической, выделенной методом вакуумной возгонки из органов и тканей свиньи домашней, отобранных на территории условно экологически благоприятного пос. Успенка Павлодарской области. Выявлена взаимосвязь между элементным составом биожидкости и физиологическими функциями органов исследуемых животных, а также составом среды обитания.

Technogenesis is a global process affecting all geospheric shells of the Earth. Indication of the impact of industrial facilities is carried out using a set of methods, including biogeochemical studies and monitoring. Their organization requires constant development and improvement of both technical means of analysis and methodological approaches; scientists of the entire world community are making efforts to search for new indicator objects that most adequately reflect the technological consequences for the environment and public health. Water can be used as such an indicator. Water has enormous ecological functions in general and special functions for a living organism, but, in spite of the significant role and long history of research, its chemical composition is poorly studied. 0,0003 % of Earth's resources accounts for water referring to «biological water» by the definition of V.I. Vernadsky. However, the change in its elemental composition is the most objective indicator of the technogenic transformation that occurs under the influence of various industrial objects. The works showing the background chemical composition of this resource are the basis for organization of monitoring research in the areas of intensive man-made pressure. The relevance of the study is determined by the lack of detailed study of a wide range of chemical elements in the composition of individual organs and tissues of living organisms, including the water in them. This substance reflects the chemical composition of environment and may be the subject to monitoring. The chemical proximity of the organism of the domestic pig to the human's one allows obtaining a new tool for assessing the quality of the human places of residence, which directly assesses the body, which will significantly increase the objectivity of research. The aim of the work is to study the chemical composition of biological water of individual organs and tissues, on the example of domestic pigs, to obtain background characteristics for biogeochemical monitoring. The methods. Organs and tissues of seven-month domestic pig was sampled in Uspenka village, Pavlodar region (Kazakhstan) just after the slaughter and packed in plastics packages. Biological water was exudated by vacuum sublimation method upon the application of heat. The exudate was analyzed in certificated scientific-education center «Water» at Tomsk Polytechnic University by the method of inductively coupled plasma mass spectrometry according to the certified HCAM 480X method with NeXION 300D spectrometer. Result. The authors have studied the composition and characteristics of distribution of 70 chemical elements in biological water, separated by vacuum sublimation from the organs and tissues of the domestic pig, selected on the territory of the conditionally environmentally friendly village Uspenka, Pavlodar region. The interrelation between the elemental composition of the biological fluid and the physiological functions of the organs of the animals studied as well as the composition of the habitat was revealed.