CC BY
63
Методы гигиенических исследований
О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2014 УДК 613.31-074:548.02
Фаращук Н.Ф.1, Рахманин Ю.А.2, Савостикова О.Н.2, Теленкова О.Г.1
кристаллографическая оценка структурных изменений воды
'ГБОУ ВПО «Смоленская государственная медицинская академия» Минздрава России, 214019, Смоленск; 2ФГБУ «НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина» Минздрава России, 119121, Москва
Проведено исследование структурного состояния водопроводной воды, хранившейся в течение двух суток в таре из различных материалов и в разных условиях кристаллографическим методом исследования жидкостей, основанным на специальном приеме дегидратации капли, которая представляет собой фиксированный тонкий «срез» исследуемой жидкости. Показано что, наиболее организованный кристаллографический рисунок наблюдается в капле воды после обработки лампой Биоптрон (содержание жидкокристаллических ассоциатов - ЖКА 6,90±0,23%), а также хранившейся в серебряном сосуде (содержание ЖКА 6,28±0,17%), и наименее организованный, практически аморфный осадок образуется в капле воды, хранившейся в пластиковой емкости (содержание ЖКА 2,92±0,15%). Исходя из полученных результатов, следует вывод, что кристаллографический метод можно использовать для выявления качественных изменений, происходящих в жидкой воде под действием различных физических факторов, для выявления рациональности использования в дальнейшем сложных количественных методик.
Ключевые слова: структурное состояние воды; кристаллографический метод исследования жидкостей; дегидратация капли.
FarashchukN. F.1, Rakhmanin Yu. A.2, Savostikova O. N.2, Telenkova O. G.1 - CRYSTALLOGRAPHIC EVALUATION OF STRUCTURAL CHANGES IN WATER
1Smolensk State Medical Academy, Health Minister, Smolensk, Russian Federation 214019; 2A. N. Sysin Research Institute for Human Ecology and Environmental Health, 119121, Moscow, Russian Federation, 119991
The study of the structural state of tap water that has been stored for two days in the packaging materials of various type and in different conditions, was performed with the use of crystallographic method for the investigation of liquids based on a special approach for dehydration of the drop, which is a fixed thin "slice" of the examines liquid. Most organized crystallographic pattern was shown to observe in a drop of water after treatment Bioptron lamp (content of liquid-crystal associates (LCA) - 6,90 ± 0,23), and stored in a silver vessel (content LCA - 6,28 ± 0,17), and the least organized, almost amorphous precipitate is formed in a drop of water stored in plastic containers (content LCA - 2,92 ± 0,15%). Basing on the obtained results, it can be concluded that the crystallographic method can be used for the identification of qualitative changes occurring in liquid water under the influence of various physical factors, for the identification of the rationality of the use of hereafter sophisticated quantitative techniques.
Key words: structural state of water; the method of crystallographic methods for the study of liquids; dehydration of the drop.
Известны методы изучения структурной организации воды и ее растворов: метод ядерного магнитного резонанса [2], криофизический метод [3], дилатометрический метод [5], метод инфракрасной спектроскопии [8].
Недостатками перечисленных методов определения является большая продолжительность во времени, высокая трудоемкость, они требуют обученного персонала и обстоятельной подготовки каждого эксперимента. Это определяет значимость оценки возможности экспресс-методов качественных изменений структурного состава воды под действием различных факторов и последующей целесообразности использования в дальнейшем сложных количественных методик.
Для корреспонденции: Фаращук Николай Федорович, [email protected]
For correspondence: Farashcuk Nikolay, farashcuk@inbox.
ru
Известен способ кристаллографического исследования биологических жидкостей, основанный на специальном приеме дегидратации капли, которая представляет собой фиксированный тонкий «срез» исследуемой жидкости [7]. Однако этот метод ранее не применялся для исследования воды, в частности для оценки изменений ее структурного состояния.
В питьевой воде всегда присутствует некоторая концентрация растворенных веществ, которые остаются в высушенной капле. Электролиты растворяются в неструктурированной фракции воды, неэлектролиты - в ее структурированной фракции. При этом происходит значительная стабилизация структуры этой фракции [5]. Такой эффект можно объяснить заполнением пустот - полостей каркасов с вытеснением из них молекул воды [1]. После физического воздействия происходит изменение структурной организации воды, что приводит также и к изменению характера кристаллизации солей во время высыхания капли воды и формированию для каждого образца собственного кристаллографического порядка.
[игиеиа и санитария 4/2014
Рис. 1. Кристаллографический рисунок водопроводной воды, хранившейся в стеклянной емкости в темноте.
Материалы и методы
Структурное состояние воды исследовалось кристаллографическим методом, разработанным в лаборатории кафедры общей и медицинской химии Смоленской медицинской академии [6]. В опыте использовались образцы водопроводной воды, которые выдерживались в течение двух суток в различной посуде в темноте, в стеклянной посуде на солнечном свету и подвергались активированию лампой Биоп-трон [4].
Количественное определение содержания жидкокристаллических ассоциатов (ЖКА) в воде проводили с помощью дилатометрического метода.
Результаты и обсуждение
При кристаллографическом методе исследования обнаружены структурные различия образцов водопроводной воды, хранившейся в течение двух суток в емкостях из различных материалов (рис. 1-3).
В воде, хранившейся в стеклянной емкости в темноте (содержание ЖКА 3,400,24%) (см. рис. 1), концентрация кристаллизовавшихся солей наибольшая по краю капли, постепенно уменьшающаяся к ее центру. Распределение солей по капле неравномерное, мелкокристаллическое, без определенной направленности рисунка. По всему полю хорошо заметны отдельные кристаллы солей примерно одинакового размера.
В воде после хранения ее в тех же условиях в емкости из серебра (содержание ЖКА 6,28±0,17%) (см. рис. 2) край капли ровный, вдоль него концентрация солей максимальная, изображение в виде параллельно идущих к центру капли лучей из мелких практически одинакового размера кристаллов.
Водопроводная вода, хранившаяся в темноте в пластиковой емкости (содержание ЖКА 2,92±0,15%) (см.
Рис. 2. Кристаллографический рисунок водопроводной воды, хранившейся в серебряной емкости в темноте.
рис. 3), после высыхания имеет слабовыраженный кристаллографический порядок. Край капли ровный, осадок солей мелкокристаллический, нечеткий и неравномерный, без направленности. Имеются полностью бессолевые зоны.
Получены кристаллографические изображения капель водопроводной воды после различных видов облучения воды. В водопроводной воде, хранившейся на рассеянном солнечном свету в течение двух суток (содержание ЖКА 6,83±0,40%) (рис. 4) осадок выглядит в виде крупнокристаллических неравномерно распределенных образований.
Рис. 3. Кристаллографический рисунок водопроводной воды, хранившейся в пластиковой емкости в темноте.
Рис. 4. Кристаллографический рисунок водопроводной воды, хранившейся на рассеянном солнечном свету в течение двух суток.
В воде, обработанной лампой Биоптрон (содержание ЖКА 6,90±0,23) (рис. 5), кристаллизация соли начинается непосредственно с края капли. При этом четко виден мелкокристаллический равномерно распределенный осадок солей, размер кристаллов по всей капле практически одинаковый.
Таким образом, по нашим наблюдениям, наиболее организованный кристаллографический рисунок наблюдается в капле воды после обработки лампой Биоптрон (содержание ЖКА 6,90±0,23%), а также хранившейся в серебряном сосуде (содержание ЖКА 6,28±0,17%), и наименее организованный, практиче-
Рис. 5. Кристаллографический рисунок водопроводной воды, обработанной лампой Биоптрон-компакт.
ски аморфный осадок образуется в капле воды, хранившейся в пластиковой емкости (содержание ЖКА 2,92±0,15%).
Следовательно, процесс самоорганизации капли воды при ее высушивании будет зависеть в основном от содержания в ней ЖКА. Из полученных результатов следует вывод, что кристаллографический метод можно использовать для выявления качественных изменений, происходящих в воде под действием различных физических факторов, для выявления рациональности использования в дальнейшем сложных количественных методик.
Литер атур а
1. Афанасьев В.Л., Квилидзе В.А., Маленков Д.Г. Исследования некоторых клатратных гидратов методом ЯМР. Доклады АН СССР. 1968; 183 (2): 360-8.
2. Гюнтер Х. Введение в курс спектроскопии ЯМР. М.: Наука; 1984.
3. Савостикова О.Н. Гигиеническая оценка влияния структурных изменений в воде на ее физико-химические и биологические свойства: автореф. дисс. ... канд. мед. наук. М.; 2008.
4. Фаращук Н.Ф. Способ получения биологически активной воды. Патент на изобретение № 2262485 от 20.10.05. Бюллетень № 29.
5. Фаращук Н.Ф., Рахманин Ю.А. Вода - структурная основа адаптации. Смоленск; М.; 2004.
6. Фаращук Н.Ф., Теленкова О.Г. Способ оценки изменений структурного состояния воды после физического воздействия. Патент на изобретение № 2456593 от 20.07.2012. Бюллетень № 20.
7. Шабалин В.Н., Шатохина С.Н. Морфология биологических жидкостей человека. М.: Хризостом; 2001.
8. Miyazaki M., Fujii A., Ebata T., Mikami N. Infrared spectroscopic evidence for protonated water clusters forming nanoscale cages. Science. 2004; 304 (5674): 1134-7.
References
1. Afanas'ev V.L., Kvilidze V.A., Malenkov D.G. Some studies of clathrate hydrates MNR. Doklady AN SSSR. 1968; 183(2): 3608. (in Russian)
2. Gyunter Kh. Introduction to the course oof MNR spectroscopy [Vvedenie v kurs spektroskopii YaMR]. Moscow: Nauka; 1984. (in Russian)
3. Savostikova O.N. Hygienic assessment of the impact oof structural changes in the water on its physicochemical and biological properties. Diss. Moscow; 2008. (in Russian)
4. Farashchuk N.F. A method oof producing biologically active water. Patent no. 2262485 from 20.10,05. Bulletin no. 29. (in Russian)
5. Farashchuk N.F., Rakhmanin Yu.A. Water - the structural basis of the adaptation [Voda - strukturnaya osnova adaptatsii]. Smolensk; Moscow; 2004. (in Russian)
6. Farashchuk N.F., Telenkova O.G. Way to assess the structural condition of the water changes from physical impacts. Patent no. 2456593 of 20.07.2012. Bulletin no 20. (in Russian)
7. Shabalin V.N., Shatokhina S.N. The morphology of human biological fluids [Morfologiya biologicheskikh zhidkostey chelovek. Moscow: Khrizostom; 2001. (in Russian)
8. Miyazaki M., Fujii A., Ebata T., Mikami N. Infrared spectro-scopic evidence for protonated water clusters forming nanoscale cages. Science. 2004; 304(5674): 1134-7.
Поступила 19.04.13 Received 19.04.13
