«2 Российское геологическое общество (РОСГЕО) МЕДИЦИНСКАЯ ГЕОЛОГИЯ: СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ Russian Geological Society (ROSGEO) MEDICAL GEOLOGY: CURRENT STATUS AND PERSPECTIVES Москва 2010 3 УДК 55:61 (47+57) СНГ УДК ...»

Все имеющиеся в России рекреационные районы загрязнены в различной степени. В настоящее время наиболее загрязненным рекреационным районом России является Приморье (бухта Золотой Рог, пролив Босфор восточный, северная половина Амурского залива, малые бухты залива Стрелок, залив Находка). По физико-химическим показаниям состояния морской среды этот район не может быть признан как рекреационный морской ресурс страны, т.е. шансы развития на востоке России морского рекреационного района крайне ограничены. Побережье Каспийского моря, в силу ряда обстоятельств, в том числе и нестабильности уровня морской акватории, при рекреационном развитии требует чрезвычайно высоких затрат, что в обозримом будущем вряд ли окажется привлекательным для инвестиционных вложений.

Растаскиваются и часто нерационально используются природные лечебные ресурсы – на КМВ функционирует более 40 предприятий по розливу минеральных вод, вместо бывших 4–5, при этом количество поддельной минеральной лечебно-столовой воды неуклонно увеличивается.

В настоящее время крайне необходимы действенные меры к сохранению курортного дела в нашей стране. Ибо, пользование курортами в России – это не только один из способов приятного проведения отпуска, но и насущная потребность для значительной части её населения, проживающего в особо суровых климатических условиях.

Десятки миллионов российских граждан живут и трудятся в районах с отрицательными среднегодовыми температурами воздуха и многолетней мерзлотой, испытывают дефицит солнечного сияния, вынуждены по девять и более месяцев в году носить теплую одежду и обогревать жилище; ряд участков российской территории, в том числе и с большой плотностью населения, характеризуются повышенной радиацией или неблагополучны по другим экологическим показателям.

Материальное состояние основной массы населения России находится на крайне низком уровне, вследствие чего большинство россиян не способно самостоятельно, без государственной поддержки, обеспечить свое оздоровление. Использование санаторно-курортного потенциала в лечебно-профилактических и оздоровительных целях должно стать составной частью государственных программ по улучшению здоровья нации.

Курортное дело в России должно выполнять две основные функции:

1. Оздоровление населения государством путем сохранения сети государственных детских и противотуберкулезных санаториев, обеспечения санаторным лечением граждан пострадавших от стихийных бедствий, аварий, военных конфликтов и других категорий населения, нуждающегося в государственной поддержке. Это направление является для России традиционным и должно осуществляться за счет средств различных фондов социальной сферы.

Накопленный опыт доказывает эффективность данного направления и обосновывает целесообразность его развития при сохранении широкой доступности и установления стандарта оптимальнонеобходимых курортных услуг.

2. Обеспечение спроса состоятельной части населения России и зарубежных граждан на комфортный отдых и курортное лечение в условиях, удовлетворяющих разнообразные, в том числе и самые высокие потребности лиц во время их пребывания на курорте (фешенебельные апартаменты, широкий ассортимент лечебных услуг, индустрия развлечений и т.д.).

Представленные положения, по существу, определяют главные направления концепции развития курортного дела в России.

К сожалению, в результате нашей нерасторопности, постоянной межведомственной борьбы за раздел сфер влияния, лимит времени на организацию рационального использования курортного потенциала страны крайне мал.

1. Царфис П.Г. Курорты. В 2-х томах. Москва, СССР: Профиздат, 1991.

2. Tsarfis, P.G. (1985). Nature and health: Treatment and rehabilitation by natural factors. Moscow, USSR: Mir Publishers.

МИНЕРАЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ

И КРИСТАЛЛОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ

СМЕКТИТОВ (БЕНТОНИТОВ) И ИХ ЗНАЧЕНИЕ

В МЕДИЦИНСКОЙ ПРАКТИКЕ

петрографии, минералогии и геохимии (ИГЕМ РАН)

MINERALOGICAL ANDGEOCHEMICAL AND CRYSTAL

AND CHEMICAL CHARACTERISTICS OF SMECTITES

(BENTONITES) AND ITS SIGNIFICANCE

IN MEDICAL PRACTISE

IGEM RAS

Clay mineral resources are known in the traditional medicine as curative ones from times immemorial. Data obtained with the high-resolution technique made it possible to identify and classify minerals in the clays intended for the preparation of medicinal and makeup (beauty care) substances. For example, palygorskite and kaolinite – (Mg,Al)2Si4O10(OH)•4(H2O) and Al2Si2O5(OH)4, respectively – are used as gastrointestinal protectors adhering to the gastric and intestinal mucous membrane and absorbing toxins and bacteria. Kaolinite is used in pharmaceutical industry as fillers in medicinal preparations. Attapulgite (magnesium-aluminum silicate) and Smecta (montmorillonite or dioctahedral smectite) are used for the preparation of the eponymous medicinal adsorbents, makeup masks, shampoo, and soap. Kaolinite, smectites, and talc, Mg3Si4O10(OH)2 are used as dermatological protectors (powders, creams, and ointments Bentonite clays are broadly used in sanitary-hygienic preparations, such as Pi-Pi-Bent, and as fillers in smell absorbers (domestic animal toilet). Glauconite clays are used for the cleaning of territories subjected to radioactive and other technological contamination [3].

';

Бентонитовые глины, или бентониты, получили свое название от города Форт Бентон, расположенного в штате Вайоминг (США), где они впервые были выявлены и в конце XIX в. началась их первая промышленная добыча. Впоследствии в связи с повышением интереса к бентонитовым глинам их месторождения обнаружены почти на всех континентах.

Бентониты относятся к группе слоистых силикатов с тетраэдрическими катионами, расположенными в каждой сетке на одном уровне со слоями 2:1 (рис. 1).

Рис. 1. Классификация слоистых силикатов Бентониты – тонкодисперсные глины, состоящие не менее чем на 60–70 % из минералов группы смектита (монтмориллонита, бейделлита, нонтронита, сапонита и гекторита), обладающие высокой связующей способностью, а также адсорбционной и каталитической активностью. В качестве примеси в бентонитах встречаются смешанослойные минералы, гидрослюда, палыгорскит, цеолиты, каолинит, галлуазит и др.

Все глинистые минералы обладают определенной емкостью катионного обмена. Эта величина является важной характеристикой минерала и обозначает количество обменных катионов (выраженное в мг-эквивалентах), способных к замещению на катионы другого типа в расчете на 100 г глины. Монтмориллонит обладает самой высокой среди глинистых минералов емкостью катионного обмена (до 150 мг.экв/100 г).

Физико-химические свойства бентонитов, прежде всего, адсорбционные и катионообменные, напрямую зависят от содержания в них основного породообразующего компонента монтмориллонита и его структурных особенностей.

Рис. 2. Содержание монтмориллонита в бентонитах Структура монтмориллонита проедставляет собой трёхслойный пакет (2:1): два слоя кремнекисородных тетраэдров, обращённые вершинами друг к другу, с двух сторон покрывают слой алюмогидроксильных октаэдров (рис. 3). Толщина элементарного пакета составляет 0,96 нм. Дефектность структуры монтмориллонита может возникать за счет замещения Si4+ на Al3+ в тетраэдрических позициях и Al3+и Fe3+ на Mg2+ в октаэдрических положениях, за счет наличия вакансий в структуре диоктаэдрического слоя и искажения анионной кислородной сетки. Замещение катионов Аl3+ на ионы меньшей валентности приводит к тому, что элементарные слои приобретают отрицательный заряд (от 0,26 до 0,67 заряда электрона в расчете на одну формульную единицу). В зазоре между пакетами монтмориллонита располагаются катионы металлов (Na+1, Li+1, Ca+2 и другие), уравновешивающие отрицательный заряд слоев. В зависимости от типа обменного катиона в природе встречается Na+-, Ca+-, Mg+-монтмориллонит и т.п. Помимо обменных катионов, в межслоевом пространстве всегда присутствуют молекулы связанной воды. Содержание воды в минерале зависит от валентности межслоевого катиона и от относительной влажности воздуха. Величина промежутка между пакетами для воздушно-сухого Nа+-монтмориллонита при относительной влажности 40–60% составляет 0,28–0,30 нм, для Са+-монтмориллонита – 0,58–0,60 нм. Характерной величиной для слоистых силикатов является межплоскостное (межпакетное) расстояние, которое включает в себя толщину элементарной пластинки и межпакетного промежутка.

Протяженность слоев монтмориллонита в плоскости ab изменяется от нескольких десятков нм до 1 мкм в зависимости от условий формирования минерала и в среднем составляет 0,2–0,3 мкм. Расположенные параллельно слои образуют кристаллиты (тактоиды), каждый из которых содержит от 10 до 100 элементарных пакетов минерала (рис. 3).

Рис. 3. Кристаллическая решетка монтмориллонита.

Рис. 4. Кристаллиты монтмориллонита.

Электронномикроскопический снимок.

Основная часть бентонитовых глин используется для приготовления буровых растворов при проведении глубокого бурения. Другим крупным потребителем бентонитового сырья является строительная промышленность. В черной металлургии щелочные и близкие к ним по свойствам бентонитовые глины используются в качестве связующего материала при производстве окатышей из железорудных концентратов. Комовые бентонитовые глины и бентопорошок используются в качестве связующего материала в литейном производстве.

Бентонитовые глины применяются и в других отраслях народного хозяйства: нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей, химической, масложировой, резиновой, фармацевтической, бумажной, металлургической, а также в строительстве, сельском хозяйстве и т.д. (рис. 5) Крупным потребителем активированных бентонитовых глин является нефтеперерабатывающая промышленность (для фракционной очистки и каталитического крекинга нефти). Активированные бентонитовые порошки применяются также в качестве адсорбента при очистке витаминов, антибиотиков, при регенерации отработанных минеральных масел, для подземного хранения метана и природного газа методом сорбции при низких температурах и для других назначений.

Рис. 5. Области применения бентонита Целебные свойства бентонитов определяются кристаллохимическими особенностями глинистых минералов и их высокой дисперсностью. Наиболее типичным примером особого кристаллохимического строения могут служить монтмориллонит и смешанослойные глинистые минералы, которые имеют раздвижную кристаллическую решетку. При взаимодействии с водой этих минералов молекулы воды могут входить в промежутки между слоями кристаллической решетки и раздвигать их. Глинистые минералы обладают высокой способностью к ионному обмену, то есть замене некоторых ионов на поверхности и в кристаллической решетке частиц на ионы, поступающие из раствора. Отмеченные особенности глинистых минералов, совместно с их высокой дисперсностью, а потому и чрезвычайно развитой поверхностью, обусловливают высокую адсорбционную способность – способность глин поглощать вещества из жидкой среды. Физико-химические характеристики глинистых минералов определяются химической топографией и структурным состоянием их поверхности, а также характером порового пространства.

Глина – это природная алюмосиликатная смесь, содержащая кремний, марганец, титан, калий, кальций и натрий. Она богата также биологически активными веществами, минеральными солями и микроэлементами (содержит магний, барий, бериллий, железо, галлий, медь, кобальт, молибден, фосфат, азот, радий).

Целебные свойства глин известны человечеству уже не одно тысячелетие. Еще Авиценна в своем «Каноне врачебной науки»

описал свойства глины и ее воздействие на все живое. Другие древние врачеватели, такие как Гиппократ, Гален, Плиний, Аристотель, Марко Поло и другие, отмечали способность глины избавлять людей и животных от многих недугов. Людовик XIV пользовался глиной от расстройства желудка при переедании. С давних времен люди знали, что в глине нет бактерий, что она поглощает токсины, запахи и газы и убивает болезнетворные бактерии.

В научную медицину глина вошла в девятнадцатом веке. Вопросы применения глины для лечения болезней обсуждались на заседании общества в Петербурге в 1881 году. Основоположники современной медицины С.П. Боткин, М.И. Соколов, А.Н. Покровский, Г.А. Гельман широко использовали глину в лечебной практике.

В 1898 году вопросы глинолечения обсуждались на 1 Всероссийском съезде деятелей бальнеологии. В 1900 году А. М. Ковальским был организован «глинолечебный барак».

Черниговский институт физических методов лечения им. В.В. Воровского создал основу для применения глин в медицине. В дальнейшем глинолечение применялось в Институте физиотерапии и курортологии в Ленинграде и многих других практических лечебных учреждениях.

Глинолечение относится к пелоидотерапии, от греческого pelos – ил, глина и therapia – лечение [1].

Стремление к натуральности и возвращение к старинным методам лечения привело к возрождению глинолечения в наши дни.

В 1944 году А.Н.Тереньтьев сообщает об использовании бентонита для приготовления мази с целью лечения гнойных ран, стрептококковых дерматитов и потливости [1]. Мазь на бентонитовой основе адсорбирует выделения из раны, защищает рану от пыли, не нарушает газообмен кожных клеток.

На основе глин Таганского месторождения в Казахстане был разработан и внедрен в производство препарат «Тагансорбент».

Рис. 6. Фото бентонита Таганского месторождения.

Свойства Тагансорбента или Na-монтмориллонита близки к свойствам организма, поэтому он не проявляет побочных свойств.

Один грамм этого вещества имеет удельную поверхность более квадратных метров. Причем частички этого минерала заряжены отрицательно. Такой заряд должен быть на поверхности кожи любого здорового человека. Больная кожа чаще всего обладает положительным зарядом. К тому же минерал имеет комплексную структуру, которая позволяет обменивать легкие катионы Na, Ca, Mg на более тяжелые, например, Pb, Zn,Cd или радионуклиды. Тагансорбент – пока единственный в странах СНГ препарат из природного минерала, который прошел клинические испытания и был зарегистрирован в Фармакологическом комитете, поскольку он соответствует по своему качеству и фармакологическим свойствам и требованиям, предъявляемым к лекарственным препаратам [2]. Тагансорбент в виде геля помогает предотвратить парадонтоз и поддерживать в хорошем состоянии слизистые оболочки рта после болезни. Поэтому была предложена к разработке зубная паста «Парадонтоз»

с добавлением необходимых ингридиентов. Стоматологи кафедры терапевтической стоматологии Казахского государственного медицинского университета клинически обосновали применение бентонитовой глины для комплексного лечения этого широко распространенного заболевания.

Врачами Усть-Каменогорска ведутся апробации и в гинекологической практике.

На основе препарата делается очень большое количество кожных мазей для лечения рожистых воспалений, экземы, трофической язвы. Они превосходят по своим параметрам мази, основой которых является вазелин.

Тагансорбент послужил также основой для создания таких биологически активных пищевых минеральных добавок, как Айя и Индигель.

Препарат Айя рекомендуется принимать детям с расстройствами желудочно-кишечного тракта. Он будет особенно полезен в южных районах республики, где остро стоит проблема с водой и возможен риск возникновения очага инфекционных заболеваний в период летних каникул. Айя в гелеобразном виде хорошо себя зарекомендовал и в косметологии – различные маски для чистки лица и лечения проблем кожи.

Другая биологически активная пищевая минеральная добавка (БАД) – Индигель предназначена для профилактики заболеваний сердечно-сосудистой системы (особенно для рабочих горячих цехов).

БАДы прошли клинические испытания в Алматы и были зарегистрированы в Институте питания РК. Сейчас эти сертифицированные продукты поступили в продажу.

Все препараты на основе монтмориллонита поддерживают водно-электролитный баланс органов и тканей и могут быть использованы даже беременными женщинами при токсикозах, женщинами климактерического возраста для предупреждения вымывания кальция из организма, улучшения сократительной деятельности мышц.

В мировой практике известно применение бентонитов для лечения органов пищеварения, периферической нервной системы, заболеваний суставов, гинекологических и других заболеваний путем наружного и внутреннего содействия. Исследования, проводимые нами при изучении глин Никольского месторождения в Воронежской области, позволили подтвердить уже установленные факты и данные использования бентонита в лечебных целях. Адсорбирующее и обволакивающее действие глины на желудок и тонкий кишечник имеет исключительно большое значение. Она поглощает все виды внутренних ядов, обезвреживает и выводит все патогенные микробы. Радиоактивные частицы, которые содержит глина, стимулируют слизистую оболочку желудка и кишечника и активизирует их пищеварительную функцию. Глина обновляет все ослабленные клетки, дает организму микроэлементы и минеральные вещества в наиболее усваиваемой форме и в тех дозах, которые необходимы организму.

Успешные испытания целебных свойств глин прошли бентониты Асканского (Грузия) и Крыского месторождений. Первые результаты зондирующих исследований по (внутреннему) применению бентонита при некоторых заболеваниях органов пищеварения оказались достаточно успешными. У больных с патологией желудка и кишечника положительное влияние отмечено на первой недели лечения у больных в виде уменьшения интенсивности болевого синдрома, метеоризма и пр. Хорошие результаты были достигнуты у больных с вирусным гепатитом. В течении всего курса лечения бентонитом не были отмечены у больных какие-либо симптомы аллергических реакций и других негативных ощущений, которые бы заставили отказаться от препарата или сократить его дозировку.

Большие перспективы применения бентонита наружно в виде лечебных аппликаций, присыпок, паст, мазей при кожных заболеваниях, язвах, ожогах и т.д.

Бентонит в виде порошка по 1 г применяется при метеоризме, вызванном бродильными и гнилостными процессами в кишечнике, вместо активированного угля и белой глины.

Благодаря поглощению кишечных газов бентонитовой глиной уменьшается раздражительность нервных акцепторов, заложенных в слизистой кишечника, и восстанавливается нормальная перистальтика.

Асканский бентонит с успехом применяется в медицинской практике, в качестве основы для приготовления лечебных мазей, как лечебное и профилактическое средство при опрелостях и для предохранения целостности кожи вообще, как заменитель импортного препарата – аравийской камеди для приготовления ложных эмульсий, а также сухих мазей различного состава и т. д.

В Харьковском фармацевтическом институте ведется работа по применению украинских бентонитов – крымского кила и пыжевского бентонита – для приготовления лечебных препаратов.

Значение бентонитов в лечебной практике неоценимо и недооценено в России. Предстоит еще немало поработать в этом направлении, чтобы эти природные образования нашли свое место в медицине.

1. Целебные свойства глин, общие принципы терапии и опыт использования голубой глины Стан-Бехтемирского месторождения//Новосибирск-Томск-Стан-Бехтемир, 1999 г.

2. Сапаргалиев Е.М. Тагансорбент – уникальный лекарственный препарат на основе бентонитовых глин Восточного Казахстана.// Вестник АН РК. 1997. № 1. С. 24–31.

3. Volfson I.F., Paul W. and Pechenkin I.G. Geochemical Anomalies:

Sickness and Health // Man and the Geosphere (Earth Sciences in the 21st Century). Editor: I.V. Florinsky. Nova Science Publishers, Inc.

2010, pp. 69–113.

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ШУНГИТОВОГО СЫРЬЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ

КАЧЕСТВА ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА

PERSPECTIVES OF THE USE OF SHUNGITE MINERAL

RESOURCES FOR PROMOTION

THE HUMAN LIFE QUALITY

Shungite as a mineral and rock formation is composed of carbon (30%), silicates (60–65%), and a group of microelements (Fe, Ti, V, Ni, Cu, and Zn). Water processed by shungite has become one of the most popular ‘public’ healing substance used for the prophylaxis and treatment of several diseases. Shungite water is recommended for treatment of the diseases of gastrointestinal tract, locomotor apparatus (anemia), liver, nervous system, and reproductive sphere, as well as for curing allergy, asthma, diabetes. Medical effect of shungite is scientifically substantiated and based on the presence of fullerene component in its structure. In the process of reaction with water, fullerenes together with carbon and microelements pass into the water in a homeopathic dose. It is known that the only shungite deposit occurs in Russia on the bank of Lake Onega near Petrozavodsk (Kola region). The first Russian SPA ‘Marcial Waters’ was established in Karelia in the 18th century by Tsar Peter the Great who defined medical characteristic of shungites by an empirical way. This resort is still functioning and very popular in the Russian Northwest. Shungite is used for the preparation of medicine (treatment of skin lesions) and cosmetic substances, as well as domestic and industrial filters. As active sorbent shungite is used for the cleaning of soils subjected to technological contamination.

Шунгитовыми горными породами, получившими свое название от карельского села Шуньга, называют группу Докембрийских осадочных и вулканогенно-осадочных пород, содержащих метаморфизованное органическое вещество.

Согласно наиболее распространенной классификации П.А. Борисова (1932 г.) по содержанию углерода карельские породы подразделены на пять разновидностей: I (более 98 % С), II (35–75 % C), III (20–35 % C), IV (10–20 % C), V (5–10 % C). По промышленной значимости выделяются три группы шунгитоносных пород: шунгитсодержащие (до 5 % С), шунгитистые (5–20 % С) и шунгитовые (более 20 % С).

В настоящее время находят промышленное применение шунгитсодержащие (менее 10 % С) и шунгитовые (более 20% С) породы.

Шунгитсодержащие породы используются при производстве легких заполнителей бетонов (шунгизит), в качестве щебня при строительстве дорог, облицовочного материала. Спектр применения шунгитовых пород значительно шире и имеет перспективы дальнейшего развития. Это металлургическая, резинотехническая, лакокрасочная, химическая и ряд других отраслей промышленности.

Добыча шунгитовых пород ведется на Зажогинском месторождении (рис. 1). Эксплуатация его была начата в 1974 г. Ныне действующее предприятие ООО «НПК «Карбон-Шунгит» добывает около 80 тыс. тонн руды в год. Общие ресурсы месторождения составляют 150 млн. тонн. Одна из залежей – Максовская – разведана по категории В и С1, утвержденные запасы – 30 млн. тонн. В плане залежь имеет площадь 350000 м2 при мощности в центральной части 120 м. Разработка осуществляется карьером, проектная мощность которого – 300 тыс. тонн. Суммарные прогнозные ресурсы шунгитовых пород Карелии превышают 2 млрд. тонн.

Неудачно использованные в начале 20 века в качестве горючего вещества шунгитовые породы еще в 17–18 веках прославились своими оздоровительными свойствами. Местное население использовало в лечебных целях воду источников «Три Ивана», расположенного на территории Заонежского полуострова, «Царицын ключ»

рядом с деревней Толвуя на берегу Онежского озера. Вода источников, вытекающая из шунгитовых толщ, оказывала благотворное влияние при лечении и профилактике кожных заболеваний, обладала общеукрепляющим действием. Основываясь на целебных свойствах шунгитовых вод, царь Петр I приказал организовать первый в России курорт для оздоровления раненых и хворых воинов на самом крупном в Карелии источнике «Марциальные воды», расположенном в 70 км от Петрозаводска (рис.2).

Рис. 1. Карьер Зажогинского месторождения.

Дробильно-сортировочный комплекс (фото авторов).

Рис. 2: а) Деревянная церковь, построенная по приказу Петра I б) беседка над одним из источников (фото авторов).

Обнаруженные в те времена бактерицидные свойства «аспидного» камня (шунгитовой породы) послужили основанием для указа Петра I, который обязывал каждого гренадера держать в ранце «аспидный» камень и опускать его в котелок с питьевой водой для ее обеззараживания «дабы сохранять крепость живота своего».

Систематические исследования лечебных свойств шунгитовых пород начали проводиться во второй половине 20 века рядом организаций, таких как Военно-медицинская академия (г. Санкт-Петербург), НИИ «Новые медицинские технологии» (Тула), ОАО «Санаторий «Белые ключи» (г. Петрозаводск). Так, в санатории «Белые ключи»

лечение с использованием шунгитовых пород получили более человек. Шунгитовую породу здесь применяют в качестве аппликаций в виде пасты при остеохондрозах, радикулитах, артрозах, артритах; в виде ванн при заболеваниях системы кровообращения; в виде концентрированных водных растворов при хронических заболеваниях органов дыхания и лор-заболеваниях. Установлено, что процедуры с использованием шунгитовых пород не вызывают ухудшения состояния и побочных явлений у пациентов, а в большинстве случаев отмечается положительный эффект по профилю заболевания.

Одно из наиболее перспективных направлений использования шунгитовых пород – создание на их основе сорбционных и каталитических материалов для очистки природных и сточных вод, загрязненных грунтов и газовых выбросов.

Проблема чистой воды занимает существенное место в оздоровлении жизни человека. Достаточно часто в природные водоемы осуществляется сброс сточных вод не прошедших очистку до требуемых норм. При сбросе очищенных сточных вод в водоемы рыбохозяйственного назначения, к которым относится большая часть поверхностных водоемов, содержание нефтепродуктов не должно превышать 0,05 мг/л (допустимое содержание нефтепродуктов в питьевой воде – 0,1 мг/л), фенола 0,001 мг/л. Очистка загрязненных сточных вод до столь низких остаточных концентраций представляет собой сложную задачу.

В середине 90-х годов сотрудниками ФГУП «ВИМС» были начаты исследования по использованию шунгитовой породы III разновидности Зажогинского месторождения Карелии в качестве сорбционного материала для очистки сточных вод от нефтепродуктов и фенола, а в последствие для рекультивации грунтов и очистки промышленных стоков от токсичного и реакционноспособного соединения НДМГ – 1,1-диметилгидразина (гептила).

Проведены разносторонние исследования сорбционных свойств шунгитовой породы. Выявлен ряд наиболее важных характеристик, в том числе получены данные о пористой структуре, удельной поверхности, сорбционной емкости и сорбционной способности по отношению к различным сорбатам. На основании комплексного исследования физико-химических параметров, структуры, минерального состава шунгитового сорбента, показана эффективность его использования в процессах, обеспечивающих доочистку промышленных стоков от нефтепродуктов и фенола до уровня ПДК.

Установлено, что шунгитовый сорбент обладает высокой прочностью и пористой структурой, которая может варьироваться различными способами модифицирования. С целью раскрытия и активирования породообразующих фаз шунгитовой породы (кварца и шунгитового углерода), а также улучшения сорбционных свойств материала может быть использован способ термоокислительной обработки, а также химическое модифицирование щелочными и кислотными реагентами.

Проведенные исследования показали, что для исходного и модифицированных шунгитовых сорбентов сорбция фенола из водных растворов определяется величиной удельной поверхности сорбента. На модифицированном щелочью сорбенте обнаружена аномально высокая сорбция из низкоконцентрированных растворов (С мг/л), свидетельствующая о наличии на поверхности особо активных центров, составляющих согласно проведенной оценке до 35% поверхности. Изотерма, полученная в области средних концентраций растворов (С=100–300 мг/л), с высокой степенью достоверности (коэффициент корреляции=0,996) описывается уравнением Фрейндлиха, указывающим на энергетическую неоднородность сорбционных центров.

Сорбционная емкость модифицированного шунгитового сорбента по фенолу при средних концентрациях растворов (100–300 мг/л) равна 6,0 мг/г и отвечает образованию практически монослоя фенола на поверхности. Это свидетельствует о наличии на поверхности шунгитовой породы активного в сорбции углеродсодержащего слоя. Удельная сорбционная активность поверхности шунгитовых сорбентов в 1,5 раза выше, чем у наиболее эффективных АУ. Высокая активность шунгитовых сорбентов при сорбции фенола из низкоконцентрированных растворов позволяет производить доочистку более 200 объемов раствора с концентрацией 0,1 мг/л (100 ПДК) на модифицированном материале и 60 объемов на шунгитовом сорбенте до уровня ПДК. Низкие покрытия (2–5%) поверхности позволяют использовать сорбенты повторно для очистки более концентрированных растворов.

Сотрудниками ФГУП «ВИМС» разработан и внедрен на промышленных объектах ряд установок для очистки сточных вод от нефтепродуктов и тонкодисперсных взвешенных частиц, в которых в качестве фильтрующего и сорбционного материала используется шунгитовая порода.

Работа таких установок обеспечивает качество очищенной воды в соответствии с требованиями ПДК для рыбохозяйственных водоемов. По основным технологическим показателям процесса сорбции нефтепродуктов – кинетической характеристике, объему очищенных стоков и сорбционной емкости – ШС не уступает, а в некоторых случаях превышает показатели активированных углей. Время контакта сорбции отработанного моторного масла (ОММ) у ШС – 15 мин, что вдвое выше, чем у активированных углей (30 мин). При пропускании с одинаковой скоростью около 1500 объемов раствора на ШС достигается извлечение ОММ до уровня ПДК для рыбохозяйственных водоемов (0,05 мг/л), а на АУ при пропускании 900 объемов. Сорбционная емкость ШС по дизельному топливу составляет – 3,7 г/л (для АУ– 3,4 г/л), а по отработанному моторному маслу – 11,0 г/л.

Результаты длительных сравнительных испытаний шунгитового сорбента и активированного угля АГ-3 приведены на рисунке 3. Время защитного действия для АГ-3 составляет – 70 ч, после чего активность уменьшается и, через 250 ч степень очистки раствора на АГ-3 становится меньше, чем на ШС, а через 400 ч наблюдается практически полное падение адсорбционной способности угля.

Кривая (2) показывает, что шунгитовый сорбент при принятых в типовых очистных сооружениях высоких линейных скоростях фильтрации в течение первых 250 ч обладает меньшей адсорбционной активностью по сравнению с АГ-3. Затем еще 150 ч продолжает очищать раствор с более высокой и постоянной степенью (50%) без признаков падения активности, т.е. проявляет свойства сорбента-катализатора.

Рис. 3. Ресурсные динамические кривые выхода нефтепродуктов Совместно с Институтом физической химии и электрохимии РАН подготовлен и опробован шунгитовый сорбент, полученный из шунгитовой породы III разновидности для обезвреживания технологических проливов жидкостей, содержащих высокотоксичный компонент ракетного топлива – 1,1 диметилгидразин (гептил). Известно, что гептил, а также продукты его трансформации представляют собой токсичные вещества, предельно допустимые концентрации которых, колеблются в диапазоне 0,1–0,5 мг/м3. Эти вещества могут длительное время, до 15 лет, сохраняться в местах проливов, оказывая постоянное токсическое воздействие на окружающую среду и делая эти участки опасными для пребывания человека. Гептил оказывает на организм человека общетоксическое и кожнораздражающее действие. Поражает печень, центральную нервную, сердечно-сосудистую и кроветворную системы.

Были проведены как лабораторные исследования по определению активности шунгитовой породы в реакции разложения гептила, так и испытания на действующем полигоне, на выделенных участках земли, загрязненной гептилом. При проведении лабораторных экспериментов по определению активности исследованы смывы с шунгитовой породы, модельного грунта (глина) и модельного грунта с шунгитовой породой (табл. 1).

Очевидно, что для 10% водного раствора гептила взаимодействие с шунгитовой породой в течение 1 суток позволяет снизить концентрацию загрязнителя в 5000 раз: от 5 мг/г до 0,005 мг/г. Продукты трансформации гептила на уровнях, превышающих 0,001 мг/г, не обнаружены.

Концентрация гептила на поверхности Модельный грунт с Полученные положительные результаты подтверждены патентом 2004107114/15, Россия. Заявка от 11.03.2004. Опубликовано 10.06.2005 Бюл. № 16.

Как было установлено сотрудниками ФГУП «ВИМС», шунгитовую породу можно отнести к сорбционным материалам многократного использования. При отработке ресурса возможна регенерация сорбента. Отработанный шунгитовый сорбционный материал, регенерируют путем парогазовой активации при температурах 300–8000 °С или обжигом на воздухе при 400–8000 °С.

Разрабатываются способы химической и электротермической регенерации.

Таким образом, на основе комплексного изучения физико-химических параметров, структуры, минерального состава установлено, что шунгитовая порода является сорбционным материалом и может применяться для очистки сточных вод и загрязненных грунтов от нефтепродуктов и других органических загрязнителей.

Показана эффективность его использования в установках, обеспечивающих доочистку растворов от нефтепродуктов до уровня ПДК для рыбохозяйственных водоемов (0,05 мг/л) и возможность последующей регенерации.

1. Бутаковская Н.В., Тимофеева Л.М. Опыт использования шунгита в лечебных целях в ОАО «Санаторий «Белые ключи». Материалы Первой всероссийской научно-практической конференции.

Шунгиты и безопасность жизнедеятельности человека. Петрозаводск. 2007. С. 75–79.

2. Голуб С.Л., Луговская И.Г., Ануфриева С.И., Дубинчук В.Т., Ульянов А.В., Буряк А.К. Состав и сорбционные свойства шунгитового материала. Сорбционные и хроматографические процессы. – 2006. – Т.

6. Вып.5. С. 748–763.

3. Калинин Ю.К. Экологический потенциал шунгита. Материалы Первой всероссийской научно-практической конференции. Шунгиты и безопасность жизнедеятельности человека. Петрозаводск.

2007. С. 5–10.

4. Филипов М.М. Шунгитоносные породы Онежской структуры. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН. 2002. 280 с.

5. Volfson I.F., Paul W. and Pechenkin I.G. Geochemical Anomalies:

Sickness and Health//Man and the Geosphere (Earth Sciences in the 21st Century). Editor: I.V. Florinsky. Nova Science Publishers, Inc. 2010, pp.

69–

СТРУКТУРНОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ

ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛОВ ПОД ВЛИЯНИЕМ

МОДЕЛЬНЫХ АССОЦИАЦИЙ ЦИАНОБАКТЕРИИ

И АКТИНОМИЦЕТОВ

1 – Московский государственный университет 2 – Почвенный институт имени В.В. Докучаева РАСХН

THE CHANGING OF STRUCTURAL PARAMETERS

OF CLAY MINERALS COMPOSING OF ROCKS

(KAOLINITE, VERMICULITE, GUMBRIN)

AS A RESULT OF THE INFLUENCE

OF CYANOBACTERIAL-ACTINOMYCETES

ASSOCIATIONS GROWTH

Ekaterina A. Ivanova 1, Galina M. Zenova 1, Natalia P. Chizhikova It was revealed that the changing of the structural parameters of clay minerals (kaolinite, vermiculite, gumbrin) is a result of the influence of cyanobacterial-actinomycetes associations of the growth. The structure of vermiculite and biotite was changed most considerably in comparison with the other investigated minerals. It has been shown that the degree of transformation of mineral structure depends on its crystal and chemical properties – trioctahedral mica (biotite in the structure of vermiculite) was changed more substantially than the dioctahedral mica (hydromica in the structure of kaolinite). Actinomycetes grown on clay minerals may produce antibiotics and other biologically active materials such as vitamins of B group, enzymes, etc.

Key words: clay minerals, experimental cyanobacterial-actinomycetes associations, dioctahedral and trioctahedral micas.

Учение о «живом веществе» как перманентном геологическом деятеле было положено В.И. Вернадским (Вернадский, 1940).

Среди вопросов биогенной деструкции особое внимание уделяется изучению воздействия на силикатные минералы. Силикатные минералы широко распространены в биосфере. В почвах доминирующими среди них являются каолиниты, хлориты, слюды и гидрослюды, вермикулиты, смектиты и т.д. (Соколова и др., 2005).

Содержание и состав глинистых минералов определяет сорбционные свойства почвенных горизонтов, водоудерживающую способность почв, липкость, пластичность, и т.д. Поэтому не вызывает сомнения, что процессы микробной трансформации глинистых минералов в природе имеют поистине геологическое значение и масштаб (Ehrlich, 1996). Силикатные горные породы являются ценным сырьем, и перспективной задачей является получение ценных элементов путем бактериального выщелачивания, а также разработка биотехнологий облагораживания глин для различных промышленных целей.

Микроорганизмы обладают довольно широким спектром механизмов биодеструкции минерального субстрата – среди них можно выделить кислото– и щелочеобразование, биосорбцию, хелатирование (комплексообразование) и т.д. Одним из способов бактериального выщелачивания является способность к выделению экзополисахаридов, в частности, образование слизи (Аристовская, 1980).

Способность к слизеобразованию свойственна многим видам бактерий, в том числе и цианобактериям.

Преимущественное развитие цианобактерий приурочено к местам пониженной межвидовой конкуренции, в частности, к выходам скальных пород, карбонатным выбросам и т.д. Известно, что слизистые чехлы цианобактерий служат специфической эконишей для многих гетеротрофных бактерий, в том числе и актиномицетов. Актиномицеты могут выступать в качестве активных биодеструкторов, главным образом, благодаря синтезу различных гидролитических ферментов, а также антибиотиков, витаминов и других продуктов вторичного метаболизма. Сообщества с участием цианобактерий и актиномицетов широко распространены в природе. Примером служат альго-бактериальные сообщества, формирующиеся в пятнах «цветения» почвы, циано-бактериальные маты гидротерм и лагун.

Потенциал функциональных проявлений актиномицетов и цианобактерий в природных сообществах изучен мало.

Целью работы является анализ изменения структурного состояния глинистых минералов под влиянием роста цианобактериальноактиномицетных ассоциаций.

Методика. Объектами исследования служили модельные ассоциации гетероцистообразующей цианобактерии Anabaena variabilis АТСС 29413, полученной из музея кафедры физиологии микроорганизмов биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова и стрептомицетов Streptomyces cyaneofuscatus и Streptomyces pluricolorescens, выделенных из апогеотропных корней саговниковых растений.

Для получения ассоциаций смешивали биомассы 7-ми суточных культур стрептомицетов и цианобактерии (1:1), выращенные в погруженных культурах на среде минеральный агар 1 и среде Берджи (Иванова и др, 2009) соответственно. Культивирование ассоциаций проводили в жидкой питательной среде Берджи в люминостате при постоянном освещении (780 лк, Т 24±1°С) в течение 7–10 суток.

В работе использовали образцы пород тонкопылеватой размерности (1–10 мкм), полученные из музея кафедры физики и мелиорации почв факультета почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова:

образец породы каолина, состоящий из каолинита Al4(OH)8[Si4O10] с незначительной примесью гидрослюд, гиббсита, кварца и полевых шпатов; вермикулита, состоящего из вермикулита (Са, Mg,…) (Mg, Fe)3(OH)2[(Si, Al)4O10]*4H2O с примесью слюды; гумбрина, со значительным количеством монтмориллонита, (Са, Mg, …)(Al, Fe3+, Mg)2(OH)2[Si, Al)4O10]* nH2O.

Опыты по разрушению кристаллической решетки минералов проводили в стеклянных стаканах – фильтрах с впаянной пористой мембраной, на которую сначала накладывали фильтровальную бумагу, затем помещали слой (около 5 мм) измельченной до состояния порошка породы, на которую наносили в разных вариантах опыта слой биомассы цианобактерии, стрептомицета, или ассоциации (около 5 мм). Для поддержания роста водоросли и развития ассоциации слои прокапывали питательной средой Берджи один раз в 2–3 дня в течение всего опыта. При этом свежая культуральная среда не только обеспечивала рост водоросли, но и вымывала продукты метаболизма в слои минеральной фазы. Длительность проведения опытов составляла 2 месяца.

Минералогический состав пород определяли рентгендифрактометрическим методом с помощью универсального рентгендифрактометра XZG фирмы Carl Zeiss Yena (Германия). Режим работы аппарата в процессе съемки сохраняли постоянным. Для выявления изменений структурного состояния минералов съемка проведена при 30 kv, 25 mA. Использовано медное излучение, фильтрованное никелем. Диагностику минералов проводили по общепринятым руководствам (Браун, 1965; Градусов, 1976).

Исходный образец породы каолина состоит из каолинита (рефлексы в области d001=7,22 и d002=3,58 ), с примесью слюд (d001=10,0, d002=5,01, d003=3,34 ), а также гиббсита (d=4,85 ), кварца (d=4, ) и полевых шпатов (ортоклаза) (d=3,22 ) (рис. 1, а).

Отношение интенсивностей рефлексов слюды d001 и d003 к интенсивности рефлекса d002 свидетельствует о наличии диоктаэдрической разности слюд, поскольку интенсивность рефлекса d составляет 1/3 интенсивности первого базального рефлекса (d001) (рис. 1, а). Указанные межплокостные расстояния минералов не изменяются при сольватации образца этиленгликолем (рис. 1, б), прокаливание образца при 550° С в течение 2-х часов привело к полному разрушению каолинита (рис. 1, в) Рис. 1. Рентгендифрактограммы глинистых минералов в исходном образце породы каолина; условные обозначения здесь и далее:

б – образец после сольватации этиленгликолем;

в – образец после прокаливания при 550°C в течение 2 ч.

В образце каолина под влиянием роста монокультуры стрептомицета S. cyaneofuscatus происходит нарушение структуры как породообразующего каолинита, так и слюды (рис. 2), что выражается в существенном снижении интенсивностей рефлексов минералов по сравнению с исходным образцом породы. Характер кристаллохимического преобразования минералов под вляинием роста монокультуры цианобактерии A. variabilis аналогичен варианту с ростом монокультуры стрептомицета.

Рис. 2. Рентгендифрактограммы глинистых минералов в образце породы каолина после выращивания S. cyaneofuscatus В образце породы, на котором выращивали цианобактериальноактиномицетную ассоциацию, состоящую из цианобактерии Anabaena variabilis и стрептомицета Streptomyces cyaneofuscatus, происходит более интенсивное кристаллохимическое преобразование каолинита и слюды, что зафиксировано по более значительному уменьшению интенсивностей рефлексов d001=7,22 и d001=10,00 соответственно (рис. 3) по сравнению с вариантом опыта с выращиванием монокультуры стрептомицета (рис. 2). Одновременно происходит относительное накопление в породе кварца и гиббсита, диагностируемое по увеличению интенсивностей рефлексов последних.

Рис. 3. Рентгендифрактограммы глинистых минералов в породе каолина после выращивания ассоциации цианобактерии Anabaena variabilis и стрептомицета Streptomyces cyaneofuscatus Рентгендифрактограмма породы вермикулита позволяет сделать вывод о присутствии в породе, кроме вермикулита, значительной примеси слюды (биотита) (рис. 4). Диагностика вермикулита основана на наличии интенсивного отражения первого порядка, соответствующего межплоскостному расстоянию 14 и серии базальных рефлексов с наиболее сильными рефлексами 4-го и 5-го порядков, соответственно 3,64 и 2,88 (рис. 4, а). Насыщение образцов этиленгликолем не изменяет величин базальных межплоскостных расстояний (рис. 4, б). Прокаливание при 550 °C в данном случае не привело к полному сжатию до 10 решетки минерала, сохранился остаточный продукт, отличающийся значительным снижением интенсивности первого рефлекса (рис. 4, в).

Биотит диагностирован по наличию целочисленной серии отражений, кратных 10, а именно d002 = 5,01, d003 = 3,33 (рис. 4, а). Эти отражения не изменяются при прокаливании образца при 550 °C в течение 2-х ч (рис. 4, в) и насыщении его этиленгликолем (рис. 4, б).

Выращивание ассоциации, состоящей из актиномицета S.

cyaneofuscatus и цианобактерии A. variabilis, привело к преобразованиям минералов, выраженным в уменьшении интенсивности рефлексов вермикулита. Снижение интенсивности базальных отражений в области d001, d004 и d005 в три раза свидетельствует о процессе разрушения этого компонента породы (рис. 5, a). Отмечается образование набухающей фазы – продукта трансформации биотита в смешанослойное слюда-смектитовое образование, что диагностируется по наличию рефлексов 12,7 и 24,4 (рис. 5, а).

Рис. 4. Рентгендифрактограммы глинистых минералов в исходном образце породы вермикулита Рис. 5. Рентгендифрактограммы глинистых минералов в породе вермикулита после выращивания ассоциации цианобактерии Anabaena variabilis и стрептомицета Streptomyces cyaneofuscatus Рентгенографирование ориентированных препаратов породы гумбрин свидетельствует о том, что порода мономинеральна и состоит из монтмориллонита. В исходном воздушно-сухом состоянии минерал дает отражения с межплоскостным расстоянием 14. Этот рефлекс всегда интенсивен, последующая целочисленная серия рефлексов имеют незначительную интенсивность (рис. 6, a). Сольватация образца этиленгликолем привела к увеличению межплоскостного расстояния с 14 до 16,9, здесь отмечается новая целочисленная серия отражений, четко диагностируется рефлекс в области 8,6 (рис. 6, б).

Прокаливание образца при 550 °С привело к сокращению межплоскостного расстояния до 10. Наличие рефлекса при 4,07 свидетельствует о примеси кристобалита, рефлекс 3,35 – о примеси кварца.

Рис. 6. Рентгендифрактограммы глинистых минералов Исследование влияния жизнедеятельности микробных ассоциаций на минералы породы гумбрина проводили с использованием двух ассоциаций: ассоциации A. variabilis и S. pluricolorescens и ассоциации A. variabilis и S. cyaneofuscatus. Использование в качестве мицелиального компонента стрептомицета S. pluricolorescens привело к существенному снижению интенсивности основного (13,9 ) рефлекса минерала (рис. 7, а). Одновременно в образце резко увеличилась интенсивность рефлексов 4,4; 4,07; 3,35, что говорит об относительном снижении количества монтмориллонита. Можно предположить, что произошло разупорядочивание структуры минералов, снижение ориентации кристаллов по оси с за счет агрегирования минералов с продуктами жизнедеятельности микробных сообществ. В пользу этого довода говорит увеличивающаяся интенсивность общего рефлекса 4,4.

Рис. 7. Рентгендифрактограммы глинистых минералов в образце породы гумбрина осле выращивания ассоциации цианобактерии Anabaena variabilis и стрептомицета Цианобактериально-актиномицетная ассоциация, в которой в качестве мицелиального компонента использовался стрептомицет S. cyaneofuscatus, оказала меньшее влияние на структурное состояние минеральной составляющей. Это выражается в меньшем снижении интенсивности и большей четкости рефлекса монтмориллонита d001 = 15,2 (рис. 8).

Рис. 8. Рентгендифрактограммы глинистых минералов в образце породы гумбрина после выращивания ассоциации цианобактерии Anabaena variabilis и стрептомицета Заключение. Показана способность экспериментальных ассоциаций цианобактерий с актиномицетами изменять структурные параметры глинистых минералов (каолинита, вермикулита, биотита, монтмориллонита). Сравнение результатов, полученных в экспериментах с каолином и вермикулитом, свидетельствует о различии в процессах преобразования глинистых минералов под влиянием продуктов жизнедеятельности экспериметнальных ассоциаций, что связано с различной устойчивостью минералов к процессам выветривания. По сравнению с каолином процесс преобразования вермикулита произошел более интенсивно. Выявлено, что скорость процесса трансформации слюд в смешаннослойное образование зависит от их строения – триоктаэдрические слюды (биотит, входящий в состав вермикулита) трансформируются значительно быстрее, чем диоктаэдрические слюды (слюда, входящая в состав породы каолина). В опыте с породой гумбрина показано, что масштаб деградационного преобразования минерала может зависеть и от состава микробного сообщества. Таким образом, степень структурной трансформации решетки глинистых минералов обусловлена, с одной стороны, кристаллохимическими особенностями минерала, а с другой зависит от типа биоты.

1. Аристовская Т. В. Микробиология процессов почвообразования. Л.: Наука. Ленинградское отд-е. 1980. 187 с.

2. Браун Т. Рентгеновские методы изучения и структура глинистых минералов. – М.: Мир. – 1965. – 600 с.

3. Вернадский В.И. Очерки геохимии. – Издание 4-е. М.Л. Грозный-Новосибирск. – 1934. – 380 с.

4. Градусов Б.П. Смешанослойные минералы в почве. – М.: Наука. – 1976. – 126 с.

5. Иванова Е.А., Чижикова Н.П., Зенова Г.М., Омарова Е.О., Манучаров А.С. Биодеградация глинистых минералов под влиянием цианоабактериально-актиномицетных ассоциаций//Вестник Московского университета. – 2009. – № 3. – С. 12–16.

5. Соколова Т.А, Дронова Т.Я., Толпешта И.И. Глинистые минералы в почвах: учебное пособие. – Тула: Гриф и К. 2005. 336 с.

6. Ehrlich H.L. How microbes influence mineral growth and dissolution.//Chemical Geology. 1996. 148 p.

ЖИВОЕ И КОСНОЕ ВЕЩЕСТВО.

РАЗВИВАЯ ИДЕИ В.И. ВЕРНАДСКОГО

BIO AND INERT: DEVELOPING IDEAS

SGM RAS

«У минеральных кристаллов и хромосом не было ничего общего, так как они принадлежали соответственно к неживой и живой сфере. Схожие черты в структуре и функциях стали очевидны с увеличением знаний по их организации на молекулярном и атомном уровнях…»

The greatest part of the human body consists of a few chemical elements. Twelve of them – H, C, N, O, Na, Mg, S, P, Cl, K, Ca, and Fe – make up 99.9% of the body.

The remainder 0.1% contains trace elements. About one-third of the naturally occurring 90 elements are known to be essential to life. The list of trace elements considered as essential for human health includes Li, B, F, Al, Si, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ge, As, Se, Br, Rb, Mo, Sn, and I.

In accordance with obtained results the author made a conclusion that the border between bio and inert is not identified. It has been valued as biospheric or biothermodynamics equilibrium (?) between «light»

elements (bio mass) and heavy elements (TR, U, Ra etc. – inert mass) through the economical activities.

Живое и косное вещество, за счет которого развивается биосфера, имеют релятивный паритет признаков различия (Вернадский, 1939) и сходства (Юшкин, 2002). Устойчивость совместной эволюции живого и косного вещества обеспечивают устойчивое динамическое равновесие биосферы. «Спокойствие Природы», подобное стоячим волнам, не может нарушить никакая сила. Пусть она даже будет сравнима с геологическими процессами. Да сила такая и находится в биосфере, и является ее неотъемлемой частью. И имя ей – Человек.

В составе человека, таблица 1 [1], большую, по номенклатуре, часть представляют микроэлементы (16) и ультрамикроэлементы (7). И, не смотря на то, что 99,98% элементов в составе человека относятся к макроэлементам (11), микроэлементы играют не меньшую роль. Проще сказать о роли промышленности, или роли ремесла человека, которые напрямую «обогащают» тело человека [2,3].

Часто такое «обогащение» инициирует различные патологические заболевания. Эволюция (телесная, физиологическая) человека представляется как вечное преодоление препятствий. В этом преодолении биоминеральным взаимодействиям уготована ведущая роль.

«…Ключевой задачей в изучении биоминеральных взаимодействий является сравнительный анализ биологических и минеральных систем, поиски сходства и различий между ними…» [4].

Микроэлементы (Ми), вместе с макроэлементами (Ма) в костном веществе (далее в минералах) обнаруживают удивительную устойчивость в структурах. При этом, согласно закону минералогенетического резонанса (МГР), они (минералы) способны чутко реагировать на любые изменения внешних факторов (минералогенетической среды), и, изменяясь, изменять саму среду [5]. Вероятностно-статистический характер МГР для косного вещества определяется топологическими свойствами вероятностного пространства для Ми и Ма [6].

Макроэлементы 5мМЕ/л при неонатальном скриннинге 9,4%–11,7% свидетельствует о легком дефиците йода по данному показателю. (Волкотруб Л.П., 2000). Эпидемиологические данные и уровень медианы йодурии не соответсвуют также распределению йода в почвах, растениях и воде (Волкотруб Л.П., 2000). Это указывает на возможное действие других факторов на развитие зоба.

Целью нашего исследования было изучить экологические и геохимические факторы, контролирующие тиреоидную патологию в Томском регионе. Найти нарушения содержаний микроэлементов в щитовидной железе при различных видах патологии щитовидной железы.

Популяционно-статистическое исследование Мы использовали базу данных Томского областного эндокринологического диспансера с 2001 до 2005. Она содержит данные приблизительно о 18500 пациентах с различными болезнями щитовидной железы. Мы исследовали уровень заболеваемости диффузного нетоксичного зоба, узлового зоба и аутоиммунного тиреоидита, синдрома приобретенного гипотиреоза в различных районах Томской области. Была проанализирована заболеваемость тиреопатиями за период по отдельным районам области. Сравнение проводилось со среднеобластными показателями.