Периодические зависимости распределения химических элементов в биологических объектах | Вестн. Том. гос. ун-та. Химия. 2019. № 14. DOI: 10.17223/24135542/14/1

Периодические зависимости распределения химических элементов в биологических объектах

Использование Периодического закона в различных сферах науки и техники находит все более широкое применение. Особый интерес вызывает построение периодических зависимостей изменения тех или иных параметров исследуемых систем с возрастанием порядкового номера элемента, определяющего их устройство и организацию, а также прогнозирование на этой основе их свойств и поведения при взаимодействии с другими системами. Установление периодических закономерностей распределения химических элементов в живых организмах является актуальной задачей современной биологической науки. Объектами исследования, как правило, являются кровь, моча, слюна, зубной дентин, костная ткань и т.д. В наших работах ранее показано, что наиболее доступным и эффективным объектом анализа могут служить волосы человека, волосяной покров животных и наземная часть растений. Учитывая природу происхождения, специфические условия обитания, разнообразие рациона питания и особенности жизнедеятельности организмов, содержание и распределение химических элементов в них, по-видимому, будут носить строго индивидуальный характер. В этой связи в настоящей работе авторы ограничились изучением представителей фауны и флоры Сибирского региона и прилегающих к нему районов. Исследования проводились в аккредитованной Лаборатории мониторинга окружающей среды, входящей в состав Томского регионального центра коллективного пользования НИ ТГУ. Для проведения анализов использован спектрометр «Гранд» с многоканальным анализатором эмиссионных спектров (МАЭС). Установлены новые закономерности распределения химических элементов в биологических системах антагонистического типа. На этой основе удалось не только прогнозировать свойства исследуемых биологических систем, но и выдвинуть предложения для оптимизации их функционирования с целью повышения адаптационных характеристик населения к переменным факторам окружающей среды. Показано, что периодические закономерности живого мира Сибири в целом носят однотипный характер, что подчеркивает единую генетическую природу происхождения биологических объектов и особенности среды обитания.

Periodic dependencies of distribution of chemical elements in biological objects.pdf Введение В феврале 2019 г. исполнилось 185 лет со дня рождения великого русского ученого Дмитрия Ивановича Менделеева и 150 лет со дня открытия им Периодического закона. В возрасте 35 лет он предложил систематику химических элементов, которая прославила его имя в веках. Периодический закон не только стал ключом к познанию тайн атома, но и открыл принципиально новые возможности для прогнозирования свойств материалов самого различного функционального назначения. На основе предложенной систематики химических элементов удалось прогнозировать свойства как отдельных атомов, так и более сложных технических и биологических структур, включая живые организмы. Периодические зависимости находят все более широкое применение в самых различных областях фундаментальных и прикладных наук, включая и строительное материаловедение. На их основе удается предсказывать характер изменения прочности структур твердения многих вяжущих веществ. Безусловно, установление новых закономерностей распределения химических элементов в живых организмах имеет наивысшую актуальность, так как позволяет расширять представления об их роли в жизнедеятельности как отдельных биологических объектов, так и био- и экосистем местного, регионального и планетарного масштабов. Цель настоящей работы - установление закономерностей изменения периодических зависимостей распределения химических элементов в живых организмах человека и представителей фауны и флоры Томской области, а также Сибирского и прилегающих к нему регионов. Материалы и методы исследования В настоящее время существуют различные способы обнаружения химических элементов и их распределения в живых организмах [1, 2]. В аккредитованной Лаборатории мониторинга окружающей среды (аттестат аккредитации RA.RU.21BO08 от 16.11.2017), входящей в состав Томского регионального центра коллективного пользования НИ ТГУ, разработан способ определения элементного состава биологических объектов методом дуговой атомно-эмиссионной спектрометрии путем исследования их зольных остатков [3]. Для проведения анализов использован спектрометр «Гранд» с многоканальным анализатором эмиссионных спектров (МАЭС) в комплексе с полихроматором «Роуланда» и генератором «Везувий-3» [4-7]. Данный спектральный комплекс зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений под № 33011-06 и проходит ежегодную поверку (свидетельство о поверке № 55586/203 от 07.11.2018 г., действительно до 07.11.2019 г.). Рабочий спектральный диапазон от 160 до 1 100 нм, с пределами спектрального разрешения от 0,005 до 0,3 нм, диапазоном определения массовой концентрации элементов состава веществ и материалов от 10-7 до 100%, пределом допускаемого значения среднего квадратического В.И. Отмахов, Ю.С. Саркисов, А.Н. Павлова и Др. отклонения результатов определения массовой концентрации элементов состава веществ и материалов не более 10% и пределом допускаемого значения систематической погрешности определения массовой концентрации элементов состава веществ и материалов не более 20%. При выполнении измерений использовали стандартные образцы состава графитового коллектора микропримесей (комплект СОГ-37; ГСО 8487-2003) со сроком действия 60 лет [8]. Для измерений массовой концентрации элементов в золе проб волос человека и шерсти животных методом атомноэмиссионного анализа с дуговым возбуждением спектра концентрат пробы подготавливали следующим образом: навеску исследуемой пробы волос или шерсти животных массой 1,0000-5,0000 г, взвешенную до четвертого знака, озоляли в муфельной печи при температуре 400-450 °C в течение 2-3 ч, пока остатки проб не приобретали серый либо белый цвет. Чашку с зольным остатком охлаждали до температуры окружающей среды и взвешивали на аналитических весах. Затем полученный аналит тщательно растирали в агатовой ступке в присутствии нескольких капель этилового спирта в течение 20-30 мин агатовым пестиком до однородной порошкообразной смеси и разбавляли графитовым порошком в 10 и 100 раз последовательно. Для анализа основных элементов использовали разбавление 1 : 100, для анализа примесей - 1 : 10. В результате проведенных исследований установлено, что полное озоление объектов растительного и животного происхождения достигается при более высокой температуре - 450-500°C. Разбавление зольного остатка графитовым порошком проводилось аналогично пробоподготовке волосяного покрова человека и животных [9-13]. Для регистрации спектров с помощью МАЭС использовали условия, обеспечивающие наибольшую чувствительность определений: сила тока 13 А; ширина щели 30 мкм; расстояние между электродами 0,003 м; диафрагма 0,005 м; накоплений -160; длительность накоплений -125 мс; полная экспозиция при регистрации спектров анализируемых проб и контрольных образцов 20 с. Для построения калибровочных графиков использовали стандартные образцы состава графитового коллектора микропримесей (комплект СОГ-37; ГСО 8487-2003). По градуировочным графикам, построенным с помощью стандартных образцов в координатах (lgT-lgC), экспериментально находили массовую концентрацию (мкг/г) определяемых элементов в трех холостых пробах (Схол, мкг/г), а также в трех концентратах проб исследуемых объектов (Сизм, мкг/г). Окончательный расчет массовой концентрации в анализируемых пробах проводили по формуле [14]: (Сизм Схол ) ^q (1) Q где Сизм - массовая концентрация определяемого элемента в концентрате анализируемой пробы, мкг/г; Схол - массовая концентрация определяемого элемента в концентрате холостой пробы, мкг/г; q - масса концентрата, г; Q - масса пробы, г; η - коэффициент разбавления концентрата пробы графитом. , Периодические зависимости распределения химических элементов Таблица 1 Диапазоны измерений, относительные значения показателей воспроизводимости и точности при доверительной вероятности Р = 0,95 Элемент Диапазон измерений волос, мкг/г Показатель воспроизводимости (относительное среднеквадратическое отклонение воспроизводимости), σ^, % Показатель точности (границы относительной погрешности при вероятности Р = 0,95), ±δ, % Ca 200-10 000 6,6 13 Mg 10-1 000 8 16 P 10-1 000 12 24 Fe 0,1- 100 12 24 Zn 10-1 000 4,5 9 Cu 1-100 6,4 13 Mn 0,1-10 2,6 6 Co 0,01-1 9 18 Cr 0,01-1 15 30 Mo 0,01-1 15 30 As 0,01-1 8 16 Sn 0,01-10 7 14 B 0,01-0,1 6,7 13 Li 0,01-1 13 26 Ni 0,01-10 7 14 V 0,01-1 5 10 Si 0,1-1 000 15 30 Sr 0,01-10 12 24 Pb 0,01-10 10 20 Cd 0,01-1 2 4 Al 0,1-100 3,6 7 Sb 0,01-1 16 32 Ba 0,1-10 7 14 Bi 0,01-1 14 28 W 0,01-1 15 30 Zr 0,01-1 15 30 Ag 0,01-10 15 30 Be 0,01-1 10 20 Приписные характеристики показателей качества измерений массовой концентрации элементов в пробах волос, шерсти животных и объектах растительного и животного происхождения оценивали согласно РМГ 612010 [15]. В табл. 1 представлены усредненн^іе и обобщенные показатели качества измерений для встречающихся диапазонов широкого класса исследуемых объектов. Результаты исследования и обсуждение Население Сибири в целом и Томской области в частности очень разнообразно по этническим, социальным и культурным признакам. При этом имеют место не только генетические, но и климатические, экологические и В.И. Отмахов, Ю.С. Саркисов, А.Н. Павлова и Др. другие природные факторы среды обитания. Безусловно, нельзя не учитывать фактор трудовой и профессиональной деятельности. В этой связи выбор предмета исследования является определяющим. В настоящей работе наиболее доступной и информативной субстанцией принято считать волосы человека и волосяной покров животных, а также наземную часть растений. Действительно, волосы - наиболее доступный материал для изучения и определения биогенных элементов, который имеет ряд преимуществ перед обычно используемыми для этой цели объектами анализа, такими как кровь, моча, слюна, зубной дентин и костная ткань. Оказалось, что состав и распределение химических элементов в волосах неодинаковы для женщин и мужчин, людей одного пола, но разного возраста и с различным уровнем сопротивляемости организма к отрицательным воздействиям переменных факторов окружающей среды (табл. 2). Таблица 2 Распределение химических элементов в волосах женщин и мужчин разного возраста, мкг/г Элемент Мужчин^і ’Женщины 20-30 лет 50-60 лет 80-90 лет 20-30 лет 50-60 лет 80-90 лет Са 663 393 300 4 468 3 110 996 (289-1 474) (312-3 081) (249-306) (3 093-5 251) (572-4 747) (694-1 606) Mg 54 50 36 252 302 61 (32-76) (30-337) (33-38) (131-326) (153-639) (59-252) P 128 100 182 122 123 81 (89-311) (84-221) (117-248) (100-176) (118-125) (39-97) Si 44 167 185 240 123 459 (33-324) (52-393) (72-297) (122-397) (10-187) (43-465) Zn 173 129 172 268 767 80 (97-336) (109-214) (118-225) (156-476) (130-1 337) (43-141) Al 8 4,5 3,1 15 6 6,2 (5-12) (4,1-2,1) (4,6-12) (4,3-21) (4,6-12) (6-7,1) Fe 13,4 11 7,3 10,6 17,7 14 (10-19) (6,1-20) (4,9-9,7) (5,3-24) (11-156) (4,2-28) Cu 6,2 4,7 4,3 7,7 7,7 3 (2,8-12) (3,9-7,8) (2,4-6,2) (5,9-17) (5,1-14) (2,6-3,2) Mn 1,03 0,64 0,45 4,6 4,3 3,3 (0,6-1,5) (0,47-3) (0,39-0,50) (2,5-7,7) (0,9-24) (1,4-5) As 0,21 (0,17-0,44) 0,6 (0,01-1,8) 0,11 (0,05-0,17) 0,1 (0,04-0,67) Не обнар. Не обнар. Pb 0,52 0,37 0,68 0,5 0,12 0,19 (0,3-1,1) (0,22-0,96) (0,05-1,3) (0,30-0,72) (0,05-0,16) (0,05-0,86) Ti 2,24 2,3 1,4 1,9 2,8 0,58 (1,5-5,2) (1,5-3,2) (0,9-1,9) (1-6,1) (0,14-3) (0,43-3,5) B 0,06 0,14 0,006 0,03 0,06 0,01 (0,025-0,1) (0,02-0,26) (0,002-0,01) (0,004-0,01) (0,01-0,29) (0,008-0,02) Bi 0,05 0,1 0,019 0,1 Не обнар. 0,15 (0,002-0,09) (0,03-0,86) (0,01-0,027) (0,01-0,2) (0,05-0,58) 10 Периодические зависимости распределения химических элементов Окончание табл. 2 Элемент Мужчин^і ’Женщины 20-30 лет 50-60 лет 80-90 лет 20-30 лет 50-60 лет 80-90 лет Cd 0,05 (0,01-0,1) Не обнар. 0,006 (0,002-0,009) 0,5 (0,1-1) Не обнар. Не обнар. Co 0 05 0 01 0013 0 05 Не обнар. Не обнар. (0,01-0,1) (0,006-0,08) (0,008-0,017) (0,01-0,1) Cr 0,17 0,11 0,085 0,19 0,059 0,01 (0,1-0,6) (0,08-0,35) (0,04-0,13) (0,1-0,32) (0,029-0,21) (0,09-0,2) Sn 0,19 0,11 0,031 0,77 0,46 0,12 (0,1-0,4) (0,07-0,13) (0,018-0,044) (0,5-12) (0,14-2,2) (0,04-0,26) Mo 0,01 0,05 0,82 0,3 0,14 Не обнар. (0,003-0,035) (0,01-0,20) (0,07-1,8) (0,12-0,49) (0,12-0,17) Ni 0,11 0,05 0,067 0,19 0,56 0,32 (0,05-0,13) (0,01-0,18) (0,034-0,1) (0,12-0,31) (0,28-0,76) (0,02-3,2) Zr 0,08 0,05 0,015 0,61 0,32 0,06 (0,015-0,2) (0,02-0,18) (0,0004-0,03) (0,1-9,4) (0,13-1) (0,02-0,08) Ag 0,25 0,1 0,03 0,13 0,23 0,05 (0,1-0,7) (0,08-0,22) (0,01-0,05) (0,06-20) (0,02-0,73)0 (0,02-0,11) Анализ данных, приведенных в табл. 2, показывает, что в целом концентрация химических элементов как у мужчин, так и у женщин с возрастом снижается. Однако для ряда элементов характерны исключения, которые связаны, по-видимому, с индивидуальными особенностями организма. Обращает на себя внимание, что содержание жизненно важных биологических элементов у женщин и мужчин разного возраста изменяется неодинаково. Так, содержание кальция у женщин в возрасте 20-30 лет в 6,7 раза выше, чем у мужчин, в возрасте 50-60 лет - в 7,9 раза, а в возрасте 80-90 лет разница составляет 3,3 раза. Быть может, это отчасти объясняет тот факт, что женщины в среднем живут дольше мужчин? Влияние условий среды обитания и экологических особенностей местности на содержание макро- и микроэлементов в волосах Томска, Усть-Каменогорска, Кызыла и с. Парабель Томской показано в табл. 3. жителей области каждого В исследовании добровольно приняли участие 20 жителей из населенного пункта. Все лица, участвовавшие в испытаниях, проживают в данн^іх регионах более 5 лет. Среди волонтеров преобладали лица в возрасте 18-55 лет. На основании значений медианы у населения, проживающего в Усть-Каменогорске, обнаружен дисбаланс по 7 элементам: Ba, Ca, Al, Cu, Mn, Li, Mg, в Томске по 6 элементам: повышенное содержание в волосах имеют Al, Ва, P, W, пониженное содержание - Ni, Cu. В Кызыле наблюдается большое превышение Ag, Al, Ba, Ca, P, Mg, Mn, Zn, а также недостаток Cu, W. У жителей с. Парабель выявлено избыточное содержание Ag, Al, Ba, Mn, P, Zn. Повышенное содержание W обнаружено только в Томске. 11 В.И. Отмахов, Ю.С. Саркисов, А.Н. Павлова и Др. Таблица 3 Влияние экологических особенностей и условий среды обитания на содержание химических элементов в волосах жителей Томска, Усть-Каменогорска, Кызыла и с. Парабель (P = 0,95, n = 20), мкг/г о ω о § S I і я ш CL, Усть-Каменогорск Томск Кызыл Парабель =S Й л IS & ≡ S 3 ≡ ft ft сЗ S s^ 2 =S Й л I S & ≡ S 3 ≡ ft ft сЗ S о 2 =S й л 13 & ≡ S 3 ≡ ft ft S сЗ S s^ 2 =S Й л I 3 & ≡ S 3 ≡ ft ft S сЗ S s^ 2 Ag 0,005 0,2 0,05 0,25 0,14 0,06 0,44 0,17 0,11 0,52 0,25 0,125 1,1 0,3 Al 1-40 82-459 249 17,5 64,7 41,95 77-364 158 30,3 102,6 55,9 As 0,005-1 0,06-0,25 0,1 0,0006 0,16 0,04 0-0,14 0 0,03-0,23 0,14 Ba 0,2-1,0 0,55-1,87 1,1 0,75-3,6 1,4 2,3-7,1 4,0 0,73 1,725 1,24 Ca 200- 1 990- 3 400 744- 2 128 1 788- 5 095 739- 1 047 3 000 7 940 5 420 8 958 1 865 Cd 0,05 0,25 0,06 0,14 0,1 0,03-0,1 0,07 < 0,01 < 0,01 0,09 0,15 0,12 Co 0,01 0,5 0,02 0,08 0,04 0-0,04 0,01 0-0,15 0,02 0,03 0,12 0,07 Cr 0,1-4 0,10-0,50 0,23 0,09-0,25 0,15 0,11-0,47 0,25 0,1-0,58 0,3 Cu 7,5-20 3,3-4,7 3,8 2,7-9 4,3 2,9-7,7 4,0 5,1-8,8 6,8 Li 0,01 0,25 0,20 0,90 0,4 0,1-0,3 0,18 0-0,14 0,01 0,1-0,16 0,08 Mg 20-200 109-282 207 47-245,5 123 271-660 463 68-175 91 Mn 0,1-2 2,3-9,1 5,8 0,58-3,23 1,6 0,99-3,63 2,1 2,0-4,5 3,3 Ni 0,1-2 0,05 0,20 0,1 0,002 0,16 0,06 0,37-1,4 0,52 0,15-0,60 0,24 P 75-200 81-109 88,9 108 759,5 443 228-339 276 252-420 346 Pb 0,1-5 1,6-4,3 2,9 0,2-0,9 0,55 1,83-8,32 3,6 1,16-3,48 2,4 Si 10-2 000 47-577 178 28-118 64 80-267 123 187-550 210 Sn 0,05-2,5 0,1-1,1 0,45 0,07-0,45 0,2 0,17-0,95 0,26 0,1-0,47 0,27 Ti 0,5-8 2,2-13 6,1 1,2-7,8 3 3,78-14,7 6,64 8,0 1,7 V 0,005 0,5 0,006 0,06 0,02 0 0,015 0,002 0 0,035 0,01 < 0,1 0,145 W 0,01-0,1 0,027-0,1 0,057 0,015-0,8 0,19 < 0,01 < 0,01 < 0,1 0,07 Zn 100-250 110-250 146 90-263 115 375-721 572 308-452 373 Нами были построены зависимости концентрации содержания химических элементов в анализируемых пробах волос жителей Томска, Усть-Каменогорска, Кызыла и с. Парабель. Эти данные представлены на рис. 1-4. 12 Периодические зависимости распределения химических элементов 5 Элемент IEIenienl] Рис. 1. Периодическая зависимость логарифма концентрации содержания химических элементов в анализируемых пробах волос жителей г. Томска (в эксперименте участвовали 9 человек) Рис. 2. Периодическая зависимость логарифма концентрации содержания химических элементов в анализируемых пробах волос жителей с. Парабель Томской области: (в эксперименте участвовали 9 человек) Как видно из рис. 1-4, во всех случаях периодические зависимости носят в целом однотипный характер. Однако для каждого региона они имеют свои особенности. Например, для жителей Томска экстремумы логарифма концентрации приходятся на такие элементы, как магний, кальций, железо, цинк, серебро, барий, бор, алюминий, ванадий, хром, кадмий, мышьяк, мо- 13 В.И. Отмахов, Ю.С. Саркисов, А.Н. Павлова и Др. либден и др. Для жителей Парабели отличительной особенностью являются экстремумы, соответствующие молибдену, олову и свинцу, тогда как концентрации бария и серебра составляют незначительную величину. Для жителей Кызыла отличительной особенностью является наличие лития, циркония и олова, а для жителей Усть-Каменогорска характерно относительно высокое содержание переходных элементов. 5 ЭлеМСН! (EleillCIllJ Рис. 3. Периодическая зависимость логарифма концентрации содержания химических элементов в анализируемых пробах волос жителей г. Кызыла: (в эксперименте участвовали 9 человек) Рис. 4. Периодическая зависимость логарифма концентрации содержания химических элементов в анализируемых пробах жителей г. Усть-Каменогорска: (в эксперименте участвовали 9 человек) 14 Периодические зависимости распределения химических элементов Такое распределение, скорее всего, можно объяснить экологическими особенностями среды обитания, типом и качеством питания, качеством воды и воздуха и различной степенью приспособленности организма к данным условиям проживания. Хорошо известно [16-17], что дефицит или, напротив, избыток того или иного химического элемента существенно сказывается на здоровье человека. Например, дефицит цинка, железа и йода в Томской области приводит к различным видам заболеваний [18]. Содержание таких токсичных элементов, как бериллий и ртуть, может вообще привести к летальному исходу. Не вдаваясь глубоко в проблему влияния химических элементов на здоровье человека (достаточно указать на ряд монографий, посвященных этому вопросу: [19-21]), можно сделать вывод, что периодические зависимости позволяют обнаружить общие тенденции распределения химических элементов и наметить оптимальные пути улучшения качества жизни людей. Животный мир Сибирского региона отличается большим многообразием. Это касается как сухопутных животных, так и птиц, а также разнообразных обитателей рек, морей и океанов. Очевидно, что образ жизни и условия обитания диких зверей существенно отличаются от таковых для домашних животных. По-видимому, это должно отражаться и на периодических зависимостях волосяного покрова животных. В то же время животный мир одного региона должен характеризоваться целым рядом общих признаков, и, как видно из рис. 5, это полностью подтверждается периодическими зависимостями логарифма концентрации содержания химических элементов с возрастанием порядкового номера элемента. Рис. 5. Распределение логарифма концентрации химических элементов в анализируемых пробах волосяного покрова животных: 1 - лошадь; 2 - бык; 3 - лось; 4 - телка Особый интерес представляет соотношение этих показателей для пары животных в системе «жертва-хищник». Известно, что в рационе питания 15 В.И. Отмахов, Ю.С. Саркисов, А.Н. Павлова и Др. баклана более 90% пищи приходится на треску. Поэтому следует ожидать, что периодические зависимости распределения химических элементов в организмах данных особей будут носить во многом схожий характер. Эта гипотеза подтверждается данными, представленными на рис. 6. Рис. 6. Распределение логарифма концентрации химических элементов в анализируемых пробах: 1 - баклан; 2 - треска Чем больше разница в природе и происхождении животных, условиях среды обитания, продуктах питания, конкурентных условиях существования и т.д., тем в большей степени различаются периодические зависимости распределения химических элементов в их волосяном покрове. Рис. 7. Распределение логарифма концентрации химических элементов в анализируемых пробах трав: 1 - мелисса; 2 - эвкалипт; 3 - ромашка; 4 - лабазник 16 Периодические зависимости распределения химических элементов В качестве объектов исследования представителей растительного происхождения в работе были изучены лекарственные травы и некоторые сельскохозяйственные культуры. Общий вид периодических зависимостей трав представлен на рис. 7. Макро- и микроэлементы играют важную роль в биогенезе биологически активных веществ. Элементный состав следует рассматривать как важную составляющую часть лекарственных средств, полученных из растительного сырья [22-26]. Кроме того, растения являются индикаторами экологического состояния района их произрастания. Поэтому задача определения микроэлементов, тяжелых и токсичных элементов в растительных образцах является актуальной. Построение периодических зависимостей распределения химических элементов в лекарственных растениях позволило обнаружить некоторые особенности усвоения ими целого ряда опасных для здоровья людей элементов, таких как, мышьяк, вольфрам, ванадий, кобальт и другие (см. рис. 7). В биологии хорошо известно [27-30], что все химические элементы необходимы для нормального функционирования живых организмов. Определяющим фактором являются их концентрация и гармония взаимодействия с основными биогенными элементами. Установленные закономерности позволили выдвинуть предложение для работников сельского хозяйства о целесообразности посева пищевых культур, необходимых человеку, совместно с лекарственными травами, такими как лабазник, ромашка и др. В табл. 4 представлены результаты анализа элементного состава почв некоторых районов Томской и Новосибирской областей. Таблица 4 Элементный состав почв некоторых районов Томской и Новосибирской областей Элемент^! пос. Краснообск, Новосибирская обл. | с. Просекино, Томская обл. Глубина отбора проб 0-5 см 5-25 см 25-45 см 0-45 см Ag 2,5 0,3 0,2 9,3 Al 7 084 6 884 7 284 8 584 As 27 16 26 29 B 1,9 1,3 1,3 2,3 Ba 69 71 66 99 Be 0,02 0,02 0,02 0,03 Bi 0,01 0,01 0,01 0,54 Ca 1978 2458 2418 1866 Cd 0,80 0,80 0,80 1,12 Co 9,5 6,6 10 15 Cr 14 7,3 14 22 Cu 0,30 10,82 0,75 0,43 Fe 2 845 2 245 3 445 3 345 Li 28 31 26 27 Mg 2 293 2 293 2 493 2 213 Mn 91 90 85 102 Ni 0,01 0,01 2,44 4,24 17 В.И. Отмахов, Ю.С. Саркисов, А.Н. Павлова и Др. Окончание табл. 4 Элемент^! пос. Краснообск, Новосибирская обл. | с. Просекино, Томская обл. Глубина отбора проб 0-5 см 5-25 см 25-45 см 0-45 см P 1 238 1 040 1 618 1 512 Pb 29 31 27 27 Sb 11 3,8 10 6,2 Si 38 146 24 346 43 146 50 946 Sn 6,9 7,7 1,5 1,0 Sr 12 11 15 5,6 Ti 488 159 618 1168 V 4,3 1,0 4,8 7,1 W 3,4 0,5 0,5 0,5 Zn 417 235 467 789 Zr 0,5 1,2 2,7 4,0 Как видно из табл. 4, содержание элементов, включая тяжелые и токсичные, в почвах с. Просекино повышенное по сравнению с таковым для почв Новосибирской области. Сопоставление этих данных со способностью лекарственных растений поглощать и усваивать «опасные» элементы подтверждает выдвинутую нами гипотезу. Известно, что бобовые, в частности горох, насыщают почву азотом и в то же время снижают концентрацию тяжелых металлов в корнеплодах (рис. 8). Рис. 8. Распределение логарифма концентрации химических элементов в анализируемых пробах: 1 - картофель; 2 - горох Наконец, на рис. 9 представлены периодические зависимости всех исследованных представителей живого мира Сибири. 18 Периодические зависимости распределения химических элементов Рис. 9. Распределение логарифма концентрации химических элементов в анализируемых пробах: волос людей (1-6); волосяного покрова животных (7 - лошадь, 8 - бык, 9 - лось, 10 - телка); деревьев (11 - береза); трав (12 - мелиса, 13 - ромашка, 14 - эвкалипт, 15 - лабазник); рыб (16 - треска); птиц (17 - баклан) Очевидно, что, несмотря на различия, эти зависимости в целом имеют однотипный характер. Это хорошо согласуется, на наш взгляд, с известным в биологии законом, что геном всего живого на Земле, в принципе, имеет общую природу. Заключение Таким образом, периодические зависимости распространения химических элементов в живых организмах позволяют не только установить новые закономерности, но и прогнозировать возможные пути управления их содержанием в объектах биологической природы.

Ключевые слова

habitat, cindery, the plasma-arc analysis, blanket of plants, indumentum of animals, hair of the person, bio elements, Periodic law, среда обитания, зольный остаток, плазменнодуговой анализ, поверхностный слой растений, волосяной покров животных, волосы человека, биогенные элементы, Периодический закон

Авторы

ФИООрганизацияДополнительноE-mail
Омельченко Мария ВасильевнаТомский государственный университетстудент кафедры аналитической химии химического факультетаmasha.omko@gmail.com
Петрова Елена ВасильевнаТомский государственный университеткандидат химических наук, доцент кафедры аналитической химии химического факультетаelena1207@sibmail.com
Обухова Анастасия ВалерьевнаТомский государственный университетмагистрант кафедры аналитической химии химического факультетаnastyuffka201095@gmail.com
Кускова Ирина СергеевнаТомский государственный университеткандидат химических наук, инженер-исследователь Лаборатории мониторинга окружающей средыkuskova.i@mail.ru
Павлова Алла НиколаевнаТомский государственный архитектурно-строительный университеткандидат технических наук, доцент кафедры химии общеобразовательного факультетаean73@rambler.ru
Саркисов Юрий СергеевичТомский государственный архитектурно-строительный университетдоктор технических наук, профессор кафедры физики, химии и теоретической механикиsarkisov@tsuab.ru
Отмахов Владимир ИльичТомский государственный университетдоктор технических наук, профессор кафедры аналитической химии химического факультетаotmahov2004@mail.ru
Всего: 7

Ссылки

Ивлева А.В., Обухова А.В., Павлова А.Н. Распределение химических элементов в зольном остатке волос человека и волосяного покрова животных Томской области // Избранные доклады 64-й университетской научно-технической конференции студентов и молодых ученых. Томск : Изд-во ТГАСУ, 2018. С. 671-676.
Отмахов В.И., Саркисов Ю.С., Павлова А.Н., Обухова А.В. Периодические зависимости распределения химических элементов в зольном остатке волос человека // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019. Т. 85, № 1-2. С. 73-76.
Рапопорт С.И. Хрономедицина, циркадианные ритмы. Кому это нужно? // Клиническая медицина. 2012. № 8. С. 73-75.
Комаров Ф.И., Рапопорт С.И., Бреус Т.К., Чибисов С.М. Десинхронизация биологических ритмов как ответ на воздействие факторов внешней среды // Клиническая медицина. 2017. Т. 95, № 6. С. 502-512.
Ашофф Ю. Биологические ритмы / под ред. Ю. Ашоффа. М. : Мир, 1984. Т. 1. 262 с.
Краснов Е.А., Авдеева Е.Ю. Химический состав растений рода Filipendula (обзор) // Химия растительного сырья. 2012. № 4. С. 5-12.
Краснов Е.А., Савельева Е.Е., Рыжакова Н.К., Решетов Я.Е., Гатауллина А.Р. Исследование содержания доминирующих групп БАВ и биоэлементов в некоторых растениях семейства Rosaceae // Химия растительного сырья. 2017. № 4. С. 145-151.
Замощина Т.А., Краснов Е.А., Отмахов В.И., Петрова Е.В., Решетов Я.Е., Просекина Е.Ю., Томова Т.А., Кускова И.С. Оценка хронобиологической активности водного экстракта надземной части репейничка волосистого // Экспериментальная и клиническая фармакология. 2016. Т. 79, № 5. С. 3-6.
Самойлов Н.Н. Содержание лития в тканях лабораторных животных // Известия Сибирского отделения АН СССР. Сер. биологических наук. 1973. Т. 10, № 2. С. 179-183.
Шилова И.В. Фармакологические аспекты изучения химических элементов в растениях / Матер. междунар. молодежной школы-семинара, посвящ. 150-летию со дня рожд. В.И. Вернадского «Геохимия живого вещества». Томск, 2013. С. 111-115.
Скальный А.В., Рудаков И.А. Биоэлементы в медицине. М. : Оникс 21 век : Мир, 2004. 272 с.
Скальный А.В. Химические элементы в физиологии и экологии человека. М. : Оникс 21 век : Мир, 2004. 216 с.
Ноздрюхина Л.Р., Гринкевич Н.И. Нарушение микроэлементного обмена и пути его коррекции. М. : Наука, 1980. 168 с.
Барановская Н.В., Рихванов Л.П., Игнатова Т.Н. и др. Очерки геохимии человека / Том. политехн. ун-т. Томск : Изд-во Том. политехн. ун-та, 2015. 378 с.
Жорняк Л.В. Эколого-геохимическая оценка территории г. Томска по данным изучения почв : дис. канд. геол.-минерал. наук. Томск, 2009. 205 с.
Скальный А.В., Рудаков И.А. Биоэлементология: основные понятия и термины. Оренбург : Оренбург. гос. ун-т, 2005. 50 с.
Скальная М.Г., Скальный А.В., Демидов В.А. Зависимость элементного состава волос от пола и возраста // Вестник Санкт-Петербургской государственной медицинской академии им. И.И. Мечникова. 2001. № 4 (2). С. 72-77.
РМГ 61-2010. Показатели точности, правильности, прецизионности методик количественного химического анализа. Методы оценки. Государственная система обеспечения единства измерений. М. : Стандаринформ, 2013. 58 с.
Кускова И.С. Оптимизация условий проведения элементного анализа биологических объектов методами дуговой и пламенной атомно-эмиссионной спектрометрии : автореф. дис. канд. хим. наук. Томск, 2017. 24 с.
Отмахов В.И., Обухова А.В., Ондар С.А., Петрова Е.В. Определение элементного статуса человека с целью оценки экологической безопасности регионов // Вестник Томского государственного университета. Химия. 2017. № 9. С. 50-59.
Отмахов В.И., Кускова И.С., Петрова Е.В., Краснов Е.А., Замощина Т.А., Решетов Я.Е., Рабцевич Е.С., Бабенков Д.Е. Аналитическое сопровождение получения литийсодержащих растительных экстрактов ритмомоделирующего действия // Вестник Томского государственного университета. Химия. 2016. № 2. С. 35-44.
Отмахов В.И., Петрова Е.В., Шилова И.В. Дуговой атомно-эмиссионный спектральный анализ лекарственных растений // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2015. Т. 81, № 1-II. С. 145-148.
Отмахов В.И., Катаева Н.Г., Кускова И.С., Петрова Е.В. Элементный анализ волос методом дуговой атомно-эмиссионной спектроскопии с целью диагностики заболеваний // Химический анализ и медицина : сб. тезисов I Всерос. конф. с междунар. участием. М., 2015. С. 134.
ГСО 8487-2003. Стандартные образцы состава графитового коллектора микропри месей. Комплект СОГ-37, УГТУ-УПИ. Екатеринбург, 2003. 12 с.
Отмахов В.И. Методологические особенности создания методик атомно-эмиссионного анализа различных объектов // Аналитика и контроль. 2005. Т. 9, № 3. С. 245-249.
Отмахов В.И., Петрова Е.В., Варламова Н.В. Структурно-методическая схема созда ния методик анализа оксидных материалов с применением метода атомноэмиссионной спектроскопии // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2008. Т. 74, № 8. С. 15-17.
Отмахов В.И., Петрова Е.В. Оптимизация условий проведения атомно-эмиссионного спектрального анализа порошковых проб сложного состава на графитовой основе // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2012. Т. 78, № 1-2. С. 82-85.
Лабусов В.А., Гаранин В.Г., Зарубин И.А. Новые спектральные комплексы на основе аналитических анализаторов МАЭС // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83, № 1-II. С. 15-20.
МУ ФР.1.31.2013.13831. Методика (метод) измерений массовой концентрации эле ментов в пробах волос методом атомно-эмиссионного анализа с дуговым возбуждением спектра. Свидетельство об аттестации методики (метода) измерений № 08-47/380.01.00143-2013.2016.
Пупышев А.А., Суриков В.Т. Масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой. Образование ионов. Екатеринбург : УрО РАН, 2006. 114 с.
МУК 4.1.1482-03. Определение химических элементов в биологических средах и препаратах методами атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой : метод. указания. М. : Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2003. 56 с.
 Периодические зависимости распределения химических элементов в биологических объектах | Вестн. Том. гос. ун-та. Химия. 2019. № 14. DOI: 10.17223/24135542/14/1

Периодические зависимости распределения химических элементов в биологических объектах | Вестн. Том. гос. ун-та. Химия. 2019. № 14. DOI: 10.17223/24135542/14/1