Особенности миграции химических элементов в природных водах и их отложения в виде минеральных новообразований в живых организмах (физико-химическое моделирование с верификацией на животных)

Abstract

Актуальность. Предложен оригинальный метод моделирования, позволяющий получить качественно новые результаты в практике эколого-геохимических и медико-биологических исследований. Цель. Работа нацелена на получение новых данных по формам миграции элементов в условиях параметров организма животных и человека с помощью физико-химического моделирования (ПК «Селектор») с заверкой расчетных данных результатами, полученными по реальным природным объектам и организмам животных. Объекты: пробы природных вод и тканей диких животных. Методы: компьютерное моделирование (ПК «Селектор»); масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS, спектрометр Agilent 7700х) - 55 элементов; атомно-эмиссионная спектрометрия (АЭС, спектрометр iCAP 7600 Duo) - 5 макрокатионов; ионная хроматография (ИХ, ионно-жидкостный хроматограф LC-20, Shimadzu) - 6 анионов; масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS, масс-спектрометр NexION 300D); сканирующие электронные микроскопы Hitachi S-3400N с энерго-дисперсионным спектрометром Bruker X@Flash 5010. Результаты. С помощью моделирования определен качественный и количественный состав системы «раствор - кристаллическое вещество» с учетом условий окружающей среды и физиологических показателей организма животных и человека, где в качестве раствора были природные питьевые воды, желудочный сок, смесь питьевых вод и желудочного сока, а в качестве кристаллического вещества - равновесные с раствором новообразованные минеральные фазы. Работа позволила установить, что предполагаемые в модельном эксперименте комплексы могут являться причиной появления в отдельных тканях живого организма наноминеральных фаз химических элементов.

Relevance. An original modeling method is presented, which allows obtaining qualitatively new results in practice of ecological-geochemical and biomedical research. Aim. To obtain new data on the forms of element migration in the conditions of animal and human organism parameters by means of physicochemical modeling (PC "Selector") with verification of calculated data with the results obtained for real natural objects and animal organisms. Objects. Samples of natural waters and tissues of wild animals. Methods. Computer modeling (PC "Selector"); inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS, Agilent 7700x spectrometer) - 55 elements; atomic emission spectrometry (AES, spectrometer iCAP 7600 Duo) - 5 macrocations; ion chromatography (IC, ion-liquid chromatograph LC-20) - 6 anions; inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS, mass spectrometer NexION 300D; scanning electron microscopes Hitachi S-3400N with Bruker X@Flash 5010 energy dispersive spectrometer). Results. By means of modeling, the authors have determined the qualitative and quantitative composition of the system "solution - crystalline substance". They took into account environmental conditions and physiological parameters of animal and human organism. Natural drinking water, gastric juice, mixture of drinking water and gastric juice were used as a solution, and crystalline substance was used as newly formed mineral phases in equilibrium with the solution. The work allowed establishing that the complexes assumed in the model experiment can be the cause of appearance of nanomineral phases of chemical elements in separate tissues of a living organism.