CC BY
143
УДК 502/504(574.42)
Karibaeva M.K. SUBSTANTIATION OF THE CHOICE OF THE WAY OF CLEARING OF UNDERGROUND WATERS UST-KAMENOGORSK AND ADJOINING TERRITORIES. In article it is considered characteristics qualities of underground waters and sources of pollution around Ust-kamenogorsk. Also the analysis of water treating is given, are revealed the most rational and effective methods of clearing with reference to certain conditions.
Key words: water, cleaning, method, drinking water, quality of water, ionic exchange physical-chemical method, zeolite.
М.К. Карибаева магистр, преп. каф. «Безопасность жизнедеятельности и охраны окружающей среды» Восточно-Казахстанского гос. технического университета им. Д. Серикбаева г. УстьЖаменогорск, E-mail:
ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СПОСОБА ОЧИСТКИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД Г. УСТЬ-КАМЕНОГОРСКА И ПРИЛЕГАЮЩИХ ТЕРРИТОРИЙ
В статье рассмотрена характеристика качества подземных вод и источники их загрязнения в районе г Усть-каменогорска. Также дан анализ очистки воды, выявлены наиболее рациональныуе и эффективные методы очистки применительно к определенным условиям.
Ключевые слова: вода, очистка, метод, питьевая вода, качество воды, ионный обмен, физико-химический метод, цеолит.
Город Усть-Каменогорск расположен в районе слияния рек Иртыш и Ульба. Основная часть населения проживает на правобережье Иртыша, там же сосредоточены промышленные предприятия. Крупнейшие металлургические предприятия (Усть-Каменогорский титано-магниевый комбинат, Ульбинский металлургический завод, Усть-Каменогорский металлургический комплекс ТОО «Казцинк») расположены в пределах города, что создает серьезные экологические проблемы, в том числе, связанные с загрязнением подземных вод [1].
Состояние качества вод Усть-Каменогорского аллювиального бассейна определяется сложным взаимодействием многочисленных природных факторов - геологическим строением, гидрогеологическими и климатическими условиями, поверхностным стоком, дренируемостью, активным водообменом и техногенных воздействии водозаборов, накопителей отходов, промышленных площадок предприятий, городской застройки, нарушен-ностью земной поверхности, наличием водопоглощающих сооружений и т.д. [1; 2].
Подземные воды, используемые в г. Усть-Каменогорск для хозяйственно-питьевых нужд, по данным ТОО «ЭКОСЕРВИС С» характеризуются повышенным содержанием ряда примесей (таблица 1) [1].
Данные, приведенные в таблице 1, свидетельствуют о том, что в отдельные годы в подземных водах г. Усть-Каменогорска имеет место повышенное содержание ионов тяжелых цветных, редких металлов и рассеянных элементов.
Оценивая характеристику очагов загрязнения можно сделать вывод о наиболее существенном воздействии на состояние подземных вод четырех очагов загрязнения: отвальное поле УК МП «Казцинк», хвостовое хозяйство АО УМЗ, Промплощад-ки ТОО «Казцинк» и УМЗ. В питьевой воде фиксируется превышение санитарных норм последующими ингредиентами: жесткость 32,5-66 мг-экв./дм3, свинец 6-57 ПДК, кадмий и литий до 280 ПДК, марганец до 800-3510 ПДК, железо 15,3 ПДК [2].
Поверхностные воды в городе используются для технических целей Усть-Каменогорской и Согринской ТЭЦ (из р. Ульба). Для хозяйственно-бытовых и питьевых целей используются подземные воды, главным образом, через централизованную систему водоснабжения, охватывающую всю площадь многоэтажной застройки. Прилегающие к ней районы индивидуальной застройки также частично снабжаются водой централизованно. Одновременно в районах индивидуальной застройки используются одиночные колодцы, скважины, что характерно для пос. Старая Согра, Мирный, района вдоль пр. Независимости, район Комбинатов нерудных и строительных материалов. Садовоогородные (дачные) участки для полива используют, главным образом, централизованно поверхностную воду, а для питьевых и бытовых целей - децентрализованно подземную. На водозаборах Ново-Согринский, Северо-Атамановский, Пионерский, Лесозаводской, Элеваторный, Аблакетский [3], добываемую воду следует признать удовлетворительного качества (содержания лимитируемых веществ не превышают ПДК, а сумма содержа-
Таблица 1
Характеристика качества подземных вод основных водозаборов г. Усть-Каменогорска
Водозабор Сумма содержаний, приведенных к ПДК; основные загрязняющие вещества, в скобках степень загрязнения
по веществам 1,2 кл. опасности по вещ ествам О,4 кл. опасности
1991 год 1994-1997 годы 2002-2004 годы 1991 год 1994-1997 годы 2002-2004 годы
1 2 О 4 5 6 7
Аэропорт 0,6-О,О; Cd (1 -О) 0,7-6,4; Tl (1-О) 1,7-5,9; Cd, Pb, Ba (2,О) 0,4-1,О; NOз, SO4 (1-2) 1,7-1,8; NOз, SO4 (2) 2,4-2,6; NOз, SO4 (2)
Октябрьский 1,2-8,9 Cd, Pb, Hg (2-О) 0-0,4; Se (1) 1 ,О-2,6; Cd, Pb (2) 0,4-0,5; NOз, (1) 0,О-0,7; NOз (1) 0,4-0,9; NOз (1)
Нижне-Согринский 0,1-14,9; Tl, Pb (1-4) 0,5-1; Cd (1) 0,4-0,6; NOз, SO4 (1) 0,8-1,8; NOз, SO4 (1-2) 0,О-0,4; NOз (1)
Ново-Согринский 0,4; Pb (1) 0; (1) 0,9-1,О; Cd (1-2) 1,24; Fe, NOз (2) 0,5-0,6; Fe (1) 0,4-0,9; NOз, Fe (1)
Северо-Атамановский 0-5,6; Cd (1-О) - 0,25-1; Cd (1) 0,0О-0,1; SO4 (1) - 0,О-0,5; NOз, SO4 (1)
Пионерский 0-4,2; Cd, Pb (1-О) - 0,О-1,2; Cd (1-2) 1,1-2,95; NOз, Mn, (2) - 0,О-1 ,О4; Mn, NOз, (1-2)
О5О
ний, приведенных к ПДК не превышают 3, что соответствует допустимой и умеренной степени загрязнения). На водозаборах, воды которых испытывают загрязняющее влияние предприятий Северной промзоны, содержания отдельных лимитируемых веществ периодически превышают ПДК, а сумма приведенных концентраций постоянно больше 1, достигая 10-12, что соответствует умеренной и высокой степени загрязнения (водозаборы Алтайский геолог, Аэропорт, III микрорайона и Октябрьский).
На прилегающих к г. Усть-Каменогорск территориях расположены села и поселки городского типа. Среди них следует отметить поселок Донское, который расположен в левобережной части р. Иртыш, в таблице 2 представлены результаты химического анализа подземной воды, использующие для питьевых и хозяйственных нужд в этом населенном пункте, выполненные в лаборатории ВК ЦИМС ТОО «ГРК «Топаз».
Из представленных данных видно, что подземные воды п. Донское имеют высокую минерализацию и жесткость.
Загрязнение потребляемой воды может стать причиной тяжелых заболеваний. Течение болезни зависит не только от возраста, общего состояния, а также от характера и количества, поступающих в организм с питьевой водой микроорганизмов и химических примесей. Употребление воды с высокой минерализацией и жесткостью, повышенным содержанием хлоридов, ионов тяжелых металлов, сульфатов и других компонентов солевого состава приводит к распространению среди населения мочекаменной и желчекаменной болезней, сердечно-сосудистых заболеваний, патологии пищеварительной системы.
Таким образом, подземные воды города и соседствующих населенных пунктов содержат в своем составе целый ряд химических элементов и соединений в количествах, превышающих ПДК, что препятствует использованию воды в хозяйственно-питьевых и промышленных целях, а также негативно влияют на здоровье человека. Вода со всех водозаборов г. Усть-Каменогорска и прилегающих населенных пунктов поступает в сеть водоснабжения без очистки. Поэтому для обеспечения населения качественной питьевой водой необходима разработка эффективных способов очистки воды от загрязняющих веществ - ионов тяжелых металлов, солей жесткости и других загрязнителей.
Обеззараживание очищенных вод осуществляется для полного уничтожения оставшихся патогенных бактерий. Обеззараживание воды производят различными методами: хлорированием, озонированием, с помощью пергидроля, ультрафиолетовым излучением, ультразвуком, импульсным электрическим разрядом, серебрением, кипячением и другими. В практике водоочистки пользуются чаще всего хлором и хлорсодержащими веществами. К механическим способам обеззараживания воды относятся кипячение воды и фильтрация ее через пористые материалы: необожженный фарфор (фильтры Пастера, Шамберлена), инфузорную землю (Беркефельда), диатомитовый фильтр, ас-бесто-целлюлозные пластины и мембраны [4; 5; 6; 7].
К физическим способам обеззараживания воды следует отнести использование ультрафиолетового излучения, ультразвука, ультракоротких волн, ионизирующего излучения. Эти способы не нашли пока широкого применения в практике коммунального водоснабжения в силу ряда недостатков (низкая эффективность, неэкономичность, малая производительность и др.).
К химическим способам обеззараживания воды относят использование солей тяжелых металлов, ионов серебра, йода, брома, а также перекиси водорода [7].
В настоящее время на водозаборах основное внимание уделяется оббезараживанию воды.
Очистка воды от минеральных и органических загрязнителей может проводиться химическими и физико-химическими методами.
Наиболее распространенными методами очистки являются физико-химические методы очистки. Данные методы используют для очистки от растворенных примесей, а в некоторых случаях и от взвешенных веществ. Среди физико-химических методов очистки следует отметить: флотацию, коагуляцию, фло-
куляцию, гиперфильтрацию (обратный осмос), ионообменную очистку, сорбцию.
Осветление и обесцвечивание воды флотацией применяется при обработке воды мутностью до 150-200 мг/л и цветностью до 200 град, содержащих планктон. Выделение взвеси происходит с помощью пузырьков газа, полученных из перенасыщенного водовоздушного раствора. Принцип метода заключается в том, что часть воды, в которой под давлением растворен воздух, распределяют в остальной части обрабатываемой воды. Попадая в зону меньшого давления, из насыщенной воздухом воды выделяют мельчайшие его пузырьки, необходимые для флотации легкой взвеси способ напорной флотации позволяет путем регулирования давления легко изменять количество растворенного воздуха и размер пузырьков, вводимых в обрабатываемую воду, в зависимости от состава смеси в исходной воде.
Флотационные установки, применяемые в технологии водоочистки, являются достаточно сложными аппаратами и служат для разделения двух- и трехфазных систем, то есть являются трудоемкими и требуют больших энергозатрат [5-7]. Эти методы не позволяют удалить из воды растворенные загрязнители, в том числе и ионы металлов.
С целью ускорения процесса осаждения, снижения цветности, повышения скорости фильтрования и выделения мелкодисперсных взвешенных частиц и коллоидов в питьевых водах их обрабатывают коагулянтами [8].
В качестве коагулянтов преимущественно используют соли алюминия и железа. Гидролиз этих солей приводит к образованию гидрооксидов. поскольку находящиеся в воде частицы коллоидных загрязнений имеют отрицательный заряд, а частицы гидрооксидов алюминия и железа - положительный, при взаимодействии частиц загружают с коагулянтом, происходит уменьшение заряда на поверхности частиц и они слипаются с образованием хлопьев, то есть происходит их коагуляция. Эффективность коагуляции увеличивается при перемешивании жидкости (в смесителях, камерах хлопкообразования), так как возрастает вероятность столкновения и последующего взаимодействия разноименно заряженных частиц.
При низких температурах, высокой цветности и малой мутности обрабатываемой воды хлопкообразование протекает очень медленно, образующиеся хлопья имеют малые размеры и не успевают осаждаться в отстойниках. В таких случаях эффективны предварительное хлорирование, введение в воду флокулян-тов, которые способствуют укрупнению и утяжелению взвеси. В качестве флокулянтов применяют высокомолекулярные вещества органического и неорганического происхождения, хорошо растворимые в воде. Наиболее часто применяются полиакриламид и активная кремнекислота, могут быть использованы альгинаты, крахмал, некоторые типы глин [6; 7; 8; 9]. В настоящее время производство коагулянтов и флокулянтов в Казахстане практически отсутствует, а дефицит их покрывается за счет импорта зачастую довольно низкого качества. Данные коагулянты при их высокой стоимости не обеспечивают необходимую степень очистки, но существенно повышают ее себестоимость.
Ионообменный метод очистки воды применяют для обес-соливания и очистки воды от ионов металлов и других примесей. Сущность ионного обмена заключается в способности ионообменных материалов забирать из растворов электролита ионы в обмен на эквивалентное количество обменных ионов ионита. Очистку воды осуществляют ионитами - синтетическими ионообменными смолами, изготовленными в виде гранул размером 0,2...2 мм. Иониты изготовляют из нерастворимых в воде полимерных веществ, имеющих на своей поверхности подвижный ион (катион или анион), который при определенных условиях вступает в реакцию обмена с ионами того же знака, содержащимися в воде. Различают сильно- и слабокислотные катиониты (в Н+-или Na+- форме) и сильно- и слабоосновные аниониты (в ОН-или солевой форме), а также иониты смешанного действия. Основополагающим фактором кинетики процесса является скорость ионообмена между ионами воды и омываемой частицы
Таблица 2
Результаты химического анализа подземных вод п. Донское
Точка отбора Дата отбора Минерализа ция, мг/дм3 pH N03" S042" Ф 0 01 В Жесткость общая Са2+ Na++К++
с. Донское 18.06.2008 1778 7,4 43 710 <0.05 16,4 194 233 145
смолы [7; 10; 11; 12; 13]. Ионообменные смолы имеют возможность регенерации. После истощения рабочей обменной емкости ионита он теряет способность обмениваться ионами и его необходимо регенерировать. Регенерация производится насыщенными растворами, выбор которых зависит от типа ионообменной смолы. Процессы восстановления, как правило, протекают в автоматическом режиме. На регенерацию обычно затрачивают около 2 часов, из них на взрыхление - 10 - 15 мин, на фильтрование регенерирующего раствора - 25 - 40 мин, на отмывку - 30 - 60 мин. Ионообменную очистку реализуют последовательным фильтрованием воды через катиониты и аниониты [10; 11; 12].
Данный метод требует использования концентрированных кислот, щелочей и других реагентов для регенераций ионитами, а также комплекса мероприятий по очистке и утилизации растворов регенерации. Этот метод нельзя отнести к универсальным, поскольку очистка (замена на Н+ или ОН') на ионы металлов и кислотных остатков предусмотрена не для всех ингредиентов, а только выборочных, между тем, как состав питьевой воды в регионах очень существенно отличается.
Сорбция представляет собой один из наиболее эффективных методов глубокой очистки воды. Эффективность сорбции обусловлена, прежде всего тем, что сорбенты способны извлекать из воды многие органические вещества, в том числе и биологически жесткие, не удаляемые из нее другими методами. При использовании высокоактивных сорбентов воду можно очистить от загрязняющих веществ (сорбатов) до практически нулевых остаточных концентраций. Наконец, сорбенты могут извлекать вещества из воды при любых концентрациях, в том
числе и весьма малых, когда другие методы очистки оказываются неэффективными. Исторически применение сорбентов связано с микропористыми углеродными материалами - активными углями. В настоящее время для сорбции загрязнений из водных растворов активированный уголь используется в гранулированном, порошкообразном виде или в виде углеродных волокон [14; 15].
Однако, в последнее время всё большее применение находят неуглеродные сорбенты естественного и искусственного происхождения - кремнеземы, цеолиты, алюмосиликаты [16]. Цеолиты обладают достаточно высокой сорбционной ёмкостью, катионообменными свойствами, сравнительно низкой стоимостью и доступностью, особенно в тех случаях, когда месторождения приближены к промышленным предприятиям, на которых могут использоваться данные сорбенты - цеолиты обладают высокой катионообменной способностью, что позволяет использовать их в качестве сорбционных материалов.
Исследованиями, проводимыми в ВКГТУ им. Д. Серикбае-ва, показано, что сорбционная очистка воды цеолитами достаточно эффективна [17; 18], не требует значительных материальных затрат, а отработанный сорбент, представляющий собой природный алюмосиликат, может успешно использоваться в производстве строительных материалов [19].
На основании приведенного анализа различных способов очистки воды в районах сосредоточения крупных промышленных предприятий металлургической отрасли с полным основанием можно рекомендовать очистку подземных вод дешевыми природными сорбентами - цеолитами.
Библиографический список
1. Отчет о научно-исследовательской работе «Проведение комплексного геоэкологического исследования территории и здоровья населения г. Усть-Каменогорска». - Усть-Каменогорск, 2004.
2. Турлыханов, К.Б. Аналитическая справка по экологической обстановке в городе Усть-Каменогорске / К.Б. Турлыханов, В.М. Саватеева // Экосфера: восточно-Казахстанский информационно-аналитический ежегодник. - Усть-Каменогорск, 2005.
3. Годовой отчет о результатах геологоразведочных работ на водозаборах ГП «Оскемен-Водоканал», выполненных в 2003 г. в соответствии с Рабочими программами Контрактов на добычу подземных вод (водозаборы Пионерский, Северо-Атамановский, Нижне-Со-гринский, Элеваторный, Лесозаводской, Октябрьский, Третьего микрорайона). - Усть-Каменогорск, 2004.
4. Голубовская, Э.К. Биологические основы очистки воды. - Л., 1978.
5. Николадзе, Г.И. Подготовка воды для питьевого и промышленного водоснабжения / Г.И. Николадзе, Д.М. Минц, А.А. Касальский. М., 1984.
6. Старинский, В.П. Водозаборные и очистные сооружения коммунальных водопроводов / В.П. Старинский, Л.Г. Михайлик. - Минск, 1989.
7. Миклашевский, Н.В. Чистая вода. Системы очистки и бытовые фильтры / Н.В. Миклашевский, С.В. Королькова. - СПб., 2000.
8. Запольский, А.К. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды / А.К. Запольский, А.А. Баран. - Л., 1987.
9. Дерягин, Б.В. Микрофлотация / Б.В. Дерягин, С.С. Духин, Н.Н. Рулев. - М., 1986.
10. Кульский, Л.А. Технология очистки природных вод / Л.А. Кульский, П.П. Строкач. - Киев, 1986.
11. Гребенюк, В.Д. Обессоливание воды ионитами / В.Д. Гребенюк, А.А. Мазо. - М., 1980.
12. Гриссбах, Р Теория и практика ионного обмена. - М., 1963.
13. Клячко, В.А. Очистка природных вод / В.А. Клячко, И.Э. Апельцин. - М., 1971.
14. Смирнов, А.Д. Сорбционная очистка воды. - Л., 1982.
15. Дубинин, М.М. Физико-химические основы сорбционной техники. - М., 1972.
16. Сравнение сорбционных свойств бентонитов и цеолитов различных месторождений Казахстана / Н.А. Струнникова, А.К. Адрышев,
Ж.К. Идришева, М.К. Карибаева // Инновационные разработки в области добычи и производства цветных и благородных металлов:
материалы IV Международной конф. в рамках Международной выставки «МтТесЬ|-2007». - Усть-Каменогорск, 2007.
17. Очистка природных и сточных вод цеолитами и бентонитами месторождений Казахстана / Н.А. Струнникова, А.К. Адрышев М.К.
Карибаева. Ж.К. Идришева, Г.К. Даумова // Современные подходы к защите биологической вариативности в контексте достижения устойчивого развития Республики Казахстан: материалы Международной Казахстанско-Чешской науч. конф. - Усть-Каменогорск, 2007.
18. Сорбционная очистка подземных вод от ионов тяжелых металлов природными алюмосиликатами / М.К. Карибаева,Н.А. Струнникова, А.К. Адрышев // Наука и образование: материалы VII Международной науч. конф. - Белово, 2008 г.
19. Инновационный патент 23975. Республика Казахстан. Бетонная смесь / А.К. Адрышев, М.К. Карибаева, Н.А. Струнникова [и др.], 2011. - 16 мая.
Bibliography
1. Otchet o nauchno-issledovateljskoyj rabote «Provedenie kompleksnogo geoehkologicheskogo issledovaniya territorii i zdorovjya naseleniya g. Ustj-Kamenogorska». - Ustj-Kamenogorsk, 2004.
2. Turlihkhanov, K.B. Analiticheskaya spravka po ehkologicheskoyj obstanovke v gorode Ustj-Kamenogorske / K.B. Turlihkhanov, V.M. Savateeva // Ehkosfera: vostochno-Kazakhstanskiyj informacionno-analiticheskiyj ezhegodnik. - Ustj-Kamenogorsk, 2005.
3. Godovoyj otchet o rezuljtatakh geologorazvedochnihkh rabot na vodozaborakh GP «Oskemen-Vodokanal», vihpolnennihkh v 2003 g. v sootvetstvii s Rabochimi programmami Kontraktov na dobihchu podzemnihkh vod (vodozaborih Pionerskiyj, Severo-Atamanovskiyj, Nizhne-Sogrinskiyj, Ehlevatornihyj, Lesozavodskoyj, Oktyabrjskiyj, Tretjego mikrorayjona). - Ustj-Kamenogorsk, 2004.
4. Golubovskaya, Eh.K. Biologicheskie osnovih ochistki vodih. - L., 1978.
5. Nikoladze, G.I. Podgotovka vodih dlya pitjevogo i promihshlennogo vodosnabzheniya / G.I. Nikoladze, D.M. Minc, A.A. Kasaljskiyj. M., 1984.
6. Starinskiyj, V.P Vodozabornihe i ochistnihe sooruzheniya kommunaljnihkh vodoprovodov / V.P Starinskiyj, L.G. Mikhayjlik. - Minsk, 1989.
7. Miklashevskiyj, N.V. Chistaya voda. Sistemih ochistki i bihtovihe filjtrih / N.V. Miklashevskiyj, S.V. Koroljkova. - SPb., 2000.
8. Zapoljskiyj, A.K. Koagulyantih i flokulyantih v processakh ochistki vodih / A.K. Zapoljskiyj, A.A. Baran. - L., 1987.
9. Deryagin, B.V. Mikroflotaciya / B.V. Deryagin, S.S. Dukhin, N.N. Rulev. - M., 1986.
10. Kuljskiyj, L.A. Tekhnologiya ochistki prirodnihkh vod / L.A. Kuljskiyj, P.P. Strokach. - Kiev, 1986.
11. Grebenyuk, V.D. Obessolivanie vodih ionitami / V.D. Grebenyuk, A.A. Mazo. - M., 1980.
12. Grissbakh, R. Teoriya i praktika ionnogo obmena. - M., 1963.
13. Klyachko, V.A. Ochistka prirodnihkh vod / V.A. Klyachko, I .Eh. Apeljcin. - M., 1971.
14. Smirnov, A.D. Sorbcionnaya ochistka vodih. - L., 1982.
15. Dubinin, M.M. Fiziko-khimicheskie osnovih sorbcionnoyj tekhniki. - M., 1972.
16. Sravnenie sorbcionnihkh svoyjstv bentonitov i ceolitov razlichnihkh mestorozhdeniyj Kazakhstana / N.A. Strunnikova, A.K. Adrihshev, Zh.K. Idrisheva, M.K. Karibaeva // Innovacionnihe razrabotki v oblasti dobihchi i proizvodstva cvetnihkh i blagorodnihkh metallov: materialih IV Mezhdunarodnoyj konf. v ramkakh Mezhdunarodnoyj vihstavki «MinTech-2007». - Ustj-Kamenogorsk, 2007.
17. Ochistka prirodnihkh i stochnihkh vod ceolitami i bentonitami mestorozhdeniyj Kazakhstana / N.A. Strunnikova, A.K. Adrihshev M.K. Karibaeva. Zh.K. Idrisheva, G.K. Daumova // Sovremennihe podkhodih k zathite biologicheskoyj variativnosti v kontekste dostizheniya ustoyjchivogo razvitiya Respubliki Kazakhstan: materialih Mezhdunarodnoyj Kazakhstansko-Cheshskoyj nauch. konf. - Ustj-Kamenogorsk, 2007.
18. Sorbcionnaya ochistka podzemnihkh vod ot ionov tyazhelihkh metallov prirodnihmi alyumosilikatami / M.K. Karibaeva,N.A. Strunnikova, A.K. Adrihshev // Nauka i obrazovanie: materialih VII Mezhdunarodnoyj nauch. konf. - Belovo, 2008 g.
19. Innovacionnihyj patent 23975. Respublika Kazakhstan. Betonnaya smesj / A.K. Adrihshev, M.K. Karibaeva, N.A. Strunnikova [i dr.], 2011. - 16 maya.
Статья поступила в редакцию 05.04.12
УДК 612.45 : 574.24
Erdynieva T.A., Obut T.A. DEHYDROEPIANDROSTERONE SULFATE, THE STRESS INDUCED ENHANCES OF ALDOSTERONE LEVEL AND ARTERIAL PRESS. Dates obtained were evidence the dehydroepiandrosterone sulfate (DHEAS) hypotensive effect at stressogen enhanced arterial press. It had been shown the DHEAS block of animals' aldosterone level rise too initiated both sharp and multirepeated cold influences. The DHEAS hypotensive effect both in sharp and in multirepeated influences carried out in particular over lowing of cold-induced (including eckological induced) enhance of aldosterone.
Key words: dehydroepiandrosterone sulfate, naltrexone, aldosterone, stress, cold influences, arterial press, hypotensive effect.
Т.А. Эрдыниева, канд. биол. наук, доц. каф. анатомии, физиологии и безопасности жизнедеятельности
Тувинского гос. университета, г. Кызыл, E-mail: [email protected]; Т.А. Обут, ведущий н.с. ФГБУ «НИИ
физиологии» СО РАМН, г. Новосибирск, E-mail: [email protected]
ДЕГИДРОЭПИАНДРОСТЕРОН-СУЛЬФАТ, СТРЕСС-ОБУСЛОВЛЕННОЕ ПОВЫШЕНИЕ УРОВНЕЙ АЛЬДОСТЕРОНА И АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ
Показано, что дегидроэпиандростерон сульфат (ДЭАС) вызывает гипотензивный эффект при стрессогенном повышении артериального давления. Он подавляет повышение уровня альдостерона у животных, вызванного холодовым воздействием. В обоих случаях эффект ДЭАС осуществляется понижением стрессогенно-ин-дуцируемого, в том числе, экологически вызванного, роста гипертензивного гормона альдостерона.
Ключевые слова: дегидроэпиандростерон-сульфат, налтрексон, альдостерон, стресс, холодовые воздействия, артериальное давление, гипертензивный эффект.
Дегидроэпиандростерон-сульфат (ДЭАС) - основной гормон сетчатой зоны коры надпочечников [1] и нейростероид ЦНС [1; 2]. Ранее нами было показано, что ДЭАС оказывает стресс-лимитирующий эффект, реализуемый через центральные |-опи-оидные рецепторы [3; 4], а также гипотензивный эффект [5], но его механизм остается не выясненным. Известно, что гормон клубочковой зоны коры надпочечников альдостерон вызывает гипертензивный эффект [6; 7] и показано, что уровень альдостерона увеличивается при стрессогенных воздействиях [8], а многие экологические факторы (холод и др.) оказывают стрессогенное воздействие на животных и человека. Но влияние ДЭАС на уровень альдостерона и его особенности при острых и хронических стрессорных воздействиях не изучены, а гипотензивный эффект ДЭАС может быть обусловлен его влиянием на уровень гипертензивного гормона альдостерона.
Цель данного исследования: изучить влияние введения ДЭАС животным на стресс-индуцируемое повышение у них уровня альдостерона и/или артериального давления, оценить возможность реализации эффекта ДЭАС через |-опиоидные рецепторы у крыс.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. Эксперименты проводили на самцах крыс массой 160-240 г. В опытных подгруппах было 5-33 животных. Крыс содержали в стандартных условиях вивария ФГБУ «НИИ физиологии» СО РАМН при свободном доступе к пище и воде. Систолическое артериальное давление (мм рт. ст.) измеряли непрямым методом у крыс гипертензивной линии НИ-САГ, выведенной селекцией крыс породы Wistar [8]. Индуцированное холодом повышение уровня альдостерона, сразу после прекращения холодового воздействия (при +4оС) в однократном или многократно повторяющемся (19 дней, по 1 разу в день) режимах изучали на крысах Wistar. Забой животных осуществляли декапитацией. ДЭАС (п/к 30 мг/кг, Sigma, USA) вводили за 2 суток до измерения артериального давления или забоя животных и определения у них в плазме крови альдостерона. Антагонист опиоидных рецепторов налтрексон (Sigma, USA) вводили п/к в дозе 0,1 мг/кг за 20 мин до ДЭАС. Статистическую обработку результатов проводили, применяя t-критерий Стьюдента. Дан-
ные представлены в виде М±т. Достоверными считали различия при Р<0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Полученные результаты (Рис. 1) свидетельствуют о том, что повышение артериального давления (Р<0,04), достигаемое у крыс в условиях стресса, вызванного получасовой рестрикцией подавлялось (Р<0,01), на фоне введения животным ДЭАС. То есть, ДЭАС вызывал гипотензивный эффект при стресс-индуцируемом повышении артериального давления у крыс. При введении животным для дополнительного контроля, растворителя ДЭАС, в данном случае дистиллированной воды, такого эффекта не выявлено. Данный гипотензивный эффект ДЭАС выявлен на крысах ги-пертензивной линии НИСАГ, являющейся экспериментальной моделью гипертензивной патологии по типу эссенциальной гипертонии [8]. Следовательно, это установленное нами действие ДЭАС можно расценивать как возможный лечебный эффект при такой патологии.
Для оценки механизма гипотензивного эффекта ДЭАС, мы определяли у крыс уровень альдостерона в условиях однократного и многократно повторяющегося холодового воздействия. Результаты показали (Рис. 2), что уровень альдостерона повышался как после однократного (Р<0,001), так и после многократно повторяющегося (Р<0,05) воздействия. Но повышение уровня альдостерона после многократно повторяющегося холодового воздействия было достоверно (Р<0,001) менее значительным, чем после однократного. Введение животным ДЭАС вызывало достоверное подавление (р<0,01 в обоих случаях) индуцируемого холодовым воздействием повышения уровня альдостеро-на у крыс. Следовательно, представляет интерес возможность фармакологического использования ДЭАС у животных и человека, в случае необходимости, для предупреждения развития гиперальдостеронизма и последующей за ним (индуцированной гипертензивным гормоном альдостероном) гипертензии, например, при экологическом действии холода и других стрессорных факторов. Это, кроме того, наводит на мысль о том, что эндогенный гормон надпочечников ДЭАС может выполнять защитную функцию в организме от экологически агрессивных факто-
