СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СОДЕРЖАНИЯ ЦИНКА И МЕДИ В КОСТНОЙ ТКАНИ ЖИТЕЛЕЙ ЦЕНТРАЛЬНОГО И ВОСТОЧНОГО ОРЕНБУРЖЬЯ Текст научной статьи по специальности «Ветеринарные науки»

УДК 577.128

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СОДЕРЖАНИЯ ЦИНКА И МЕДИ В КОСТНОЙ ТКАНИ ЖИТЕЛЕЙ ЦЕНТРАЛЬНОГО И ВОСТОЧНОГО ОРЕНБУРЖЬЯ

Лантратова А.Ю., студент группы 13Био(ба)Бх, Оренбург

e-mail: Alantratova@gmail.com

Картабаева М.М., студент группы 13Био(ба)Бх,

Оренбург

e-mail: madina.kartabaeva@bk.ru

Оренбургский государственный университет,

Оренбургский государственный университет,

Научные руководители: Вдовин А.С., судебно-медицинский эксперт в медико-криминалистическом отделе ГБУЗ «Бюро судебно-медицинской экспертизы». Бибарцева Е.В., кандидат медицинских наук, доцент кафедры биохимии и микробиологии, Оренбургский государственный университет, Оренбург.

В публикации представлены данные о содержании цинка и меди в костной ткани жителей г. Оренбурга и г. Новотроицка. При сравнении результатов полученных в этих городах данные свидетельствуют о том, что уровень содержания ионов цинка и ионов меди в г. Оренбурге (4122,5 ± 160,92) имеют более высокие значения, чем в образцах, полученных в г. Новотроицке (4022,5 ±122,16). Что соответствует рост на 2,43%. Аналогичные результаты были получены при проведении сравнительного анализа содержания ионов меди в исследуемых образцах. При этом содержание данного элемента в костной ткани в исследуемом материале жителей г. Оренбурга было выше на 0,59 %.

Ключевые слова: костная ткань, тяжелые металлы, цинк, медь, рентгеноспектральный флуоресцентный анализ.

Актуальность. Загрязнение окружающей среды - главная проблема нашего столетия. Интенсивное развитие тяжелой промышленности и транспортного комплекса, представляют собой наиболее мощные источники загрязнения биосферы вредными компонентами. Среди неорганических ксенобиотиков антропогенного происхождения к наиболее опасным относятся тяжелые металлы (ТМ) [1].

ТМ - это группа химических элементов со свойствами металлов (в том числе и полуметаллы) и значительным атомным весом более 50 (V, Mn, Fe, №, Zn, Mo, Cd, Sn, Pb, Bi). По токсичности и способности накопления более десяти элементов признаны наиболее приоритетными загрязнителями окружающей среды. Среди них выделяют: цинк, медь, олово, свинец, молибден, кобальт, ртуть, кадмий, никель.

Тяжелые металлы - не смотря на эссенциальность, очень опасные токсические вещества, которые при больших концентрациях и накоплении в костной ткани организма, могут вызывать синдром эндогенной интоксикации, характеризующийся общей слабостью, иммунодефицитом, болезнями крови, а также аллергическими заболеваниями.

Рассматривая вопрос об избыточном содержании токсических веществ в организме человека, стоит сказать и об экологическом состоянии Оренбургской области непосредственно по загрязнению тяжелыми металлами. Поскольку Оренбургская область, являясь крупным многоотраслевым промышленным и топливно-энергетическим центром, занимает одно из ведущих мест среди регионов России по загрязнению окружающей среды. Хотелось бы выделить два города это Оренбург и Новотроицк.

Город Оренбург является газодобывающим и газоперерабатывающим центром по Оренбургской области. При очистке нефти главным побочным продуктом является ^ и Zn [2].

Город Новотроицк - центр черной металлургии. Так же в Новотроицке находится завод хромовых соединений (АО «НЗХС»). Побочными продуктами производства являются ^ и Zn.

Употребление в пищу продуктов полученных на экологически неблагополучных территориях приводит, к тому, что из года в год растет число людей с повышенным содержанием тех или иных тяжелых металлов.

В этой статье мы остановим свое внимание на цинке и меди.

Цинк - элемент второй группы периодической системы, атомный номер 30, атомная масса 65. Интенсивность поступления цинка в организм 10 - 15 мг/день, а порог токсичности составляет 600 мг/день. В организм цинк попадает с пищей. Цинк можно обнаружить во всех органах и тканях, но наибольшее его количество содержится в предстательной железе [3].

Основные свойства цинка: кофактор большой группы ферментов, участвует в различных видах обмена, требуется для синтеза белка, формирования костей и др. Повышенное содержание цинка в организме может привести к нарушениям функции иммунной системы, нарушениям состояния кожи, ослаблениям функции печени, поджелудочной и предстательной железы. Главной причиной избытка цинка - это избыточное поступление при контакте с соединениями цинка в производственных условиях (очистка нефти, цветная металлургия, производство стали, производство хлора) [3].

Медь - элемент первой группы периодической системы, атомный номер 29, атомная масса 64. Интенсивность поступления меди в организм составляет 2 - 3 мг/сутки, а порог токсичности для человека равен 200 мг/сутки. В организм медь проникает в основном с пищей. Медь способна проникать во все клетки, ткани и органы. Максимальная концентрация меди отмечена в печени, почках, почках, мозге, крови [3].

Основные свойства меди: жизненно важный элемент, входящий в состав многих витаминов, гормонов, ферментов, участвует в процессах обмена веществ, имеет большое значение для поддержания нормальной структуры костей, входит в состав миелиновых оболочек нервов и др. Повышенное содержание меди в организме может привести к функциональным расстройствам нервной системы (депрессия, ухудшение памяти, бессонница), поражение печени с развитием цирроза, нарушение работы почек, вторичные поражение головного мозга и др. Главной причиной избытка цинка - это избыточное поступление в организм, вдыхание паров и пыли соединений меди в условиях производства, бытовая интоксикация [3].

Одним из мест накопления ТМ в организме человека является костная ткань по причине того, что она является хорошим адсорбентом.

Исходя из выше изложенного перед нами была поставлена цель: определить наличие привнесений цинка и меди в костной ткани рёбер трупов граждан, проживающих в г. Оренбурге и граждан, проживающих в г. Новотроицк. Провести сравнение результатов между жителями этих городов.

Материалы и методы. В качестве материала для исследования были использованы фрагменты 10 образцов ткани 3 ребра от трупов жителей г. Новотроицка, и аналоговые образцы от жителей г. Оренбурга. Мягкие ткани были удалены механически, путем мацерации холодной проточной водой в течение 3-5 суток.

Для определения привнесения металлов методом рентгеноспектрального флуоресцентного анализа (РСФА) были исследованы: фрагменты рёбер. Рентгеноспектральный флуоресцентный анализ химических элементов проводился с помощью рентгеновского спектрометра «СПЕКТРОСКАН-МАКС О». Использовался программный комплекс «СПЕКТР» в режиме качественного анализа [4].

Результаты и обсуждения. Рентгеноспектральный флуоресцентный метод анализа широко применяется в геологии, металлургии, химии и медицине при определении многих элементов в самых разнообразных материалах. Метод отличается высокой точностью, производительностью и экспрессностью определений. Это позволяет использовать рентгеновский спектрометры в качестве датчиков химического состава в системах контроля и регулирования технологических операций. В книге изложены теоретические основы и описаны способы рентгеноспектрального анализа различных материалов. Особое внимание уделено на обоснование оптимальных условий выполнения определений [5].

Производимые НПО «СПЕКТРОН» спектрометры «СПЕКТРОСКАН МАКС» относятся к волнодисперсионным спектрометрам. Главной их отличительной особенностью является применение светосильной кристалл-дифракционной рентгенооптической схемы по Иоганссону. Расположение рентгеновской трубки максимально близко к образцу, а образца - к входу в спектрометрический тракт. Высокая фокусирующая способность данной рентгенооптической схемы позволяет использовать маломощные рентгеновские трубки (4-160 Вт). Таким образом, приборы, сохраняя размеры настольного устройства, не уступают по способности разделения линий и чувствительности приборам, использующим мощные рентгеновские трубки (1 -4 КВт).

Рентгенофлуоресцентный метод обладает рядом существенных преимуществ по сравнению с другими методами определения элементного состава.

1. Первое и, наверное, самое весомое преимущество - это возможность анализа твердых проб без переведения их в раствор, а также возможность анализа жидких проб без отделения органической составляющей. Жидкие пробы наливаются в специальные кюветы, накрываются пленкой для РФА и анализируются как есть. Порошковые пробы измельчаются до необходимой крупности частиц и прессуются в таблетки. При анализе сплавов, поверхность образца затачивается или шлифуется на плоскость. Полученные одним из способов образцы, помещаются в прибор и анализируются.

2. Второе - это простота и однозначность рентгеновского спектра. Наличие рентгеновского характеристического спектра К(Ь)-серии на энергиях, предсказываемых законом Мозли в спектре анализируемого вещества, является прямым доказательством присутствия соответствующего элемента в нем. Это свойство рентгенофлуоресцентного метода позволяет просто и быстро проводить качественный анализ образцов. Например, для определения загрязняющих или ядовитых элементов при проведении различных экспертиз.

3. Неразрушающий характер возбуждения аналитического сигнала позволяет анализировать уникальные пробы и пробы, существующие в единичном экземпляре, например предметы искусства.

4. Широкие аналитические возможности, обеспечиваемые диапазоном определяемых содержаний от п*1,0 мг/кг до 100% без концентрирования проб и от п*0,01 мг/кг с концентрированием [5].

Кроме того рентгенофлуоресцентный метод позволяет:

- определять общее содержания аналита вне зависимости от его формы нахождения в твердых и жидких пробах;

- определять в одном эксперименте основные и примесные элементы;

- проводить локальный анализ с локальностью от нескольких десятков мкм без вакуумирования образца.

Таким образом, несмотря на невысокую, по современным меркам чувствительность, рентгенофлуоресцентный метод находит свое применение в различных отраслях, как экспрессный, простой и недорогой метод определения элементного состава.

В ходе провидимой экспериментальной работы было установлено, что содержание ионов цинка и свинца (таблица 1) у жителей восточного и Центрального Оренбуржья в большинстве исследуемых образцов имеет близкие значения.

Представленные в таблице 1 данные свидетельствуют о том, что уровень содержания как ионов цинка так и ионов меди имеет более высокие значения в образцах полученных от жителей г. Оренбурга (4122,5 ± 160,92) по сравнению с данными полученными от жителей г. Новотроицка (4022,5 ± 122,16) на 2,43 %. Аналогичные результаты получены при проведении сравнительного анализа содержания ионов меди в исследуемых образцах, при этом содержание ионов меди в костной ткани, однако в данном случае содержание исследуемого металла в образцах жителей г. Оренбурга было незначительным и составило 0,59 %.

В работах Мухамеджанова Л.Р., Хуснуллин Н.М. представлены данные свидетельствующие о том, что значительное изменение микроэлементного профиля костной ткани обусловливает активность воспалительно-деструктивных процессов [6].

Таблица 1. Определение содержания Zn и ^ в костной ткани по средству определения числа импульсов в секунду_

Zn (1400 длина волны) Cu (1525 длина волны)

Оренбург Новотроицк Оренбург Новотроицк

Образец 1 4100 3900 900 800

Образец 2 4075 4000 800 800

Образец 3 4350 3925 850 800

Образец 4 4200 4000 800 900

Образец 5 4000 3925 800 875

Образец 6 4100 4100 900 900

Образец 7 4150 4100 825 800

Образец 8 4400 4300 850 900

Образец 9 3900 3925 900 800

Образец 10 3950 4050 900 900

x ± Sx 4122,5+160,92 4022,5+122,16 852,5+44,80 847,5+50,62

Вывод: В ходе проведенных исследований было установлено, что содержание ионов цинка и свинца у жителей Восточного и Центрального Оренбуржья в большинстве исследуемых образцов имеет близкие значения. Полученные данные свидетельствуют о том, что уровень содержания как ионов цинка так и ионов меди имеет более высокие значения в образцах полученных от жителей г. Оренбурга по сравнению с данными полученными от жителей г. Новотроицка на 2,43 %. При проведении сравнительного анализа содержания ионов меди в исследуемых образцах полученных от жителей г. Оренбурга было выше на 0,59 %, по сравнению с образцами от жителей г. Новотроицка.

Литература

1. Казакова, Н.А. Загрязнение почвы тяжелыми металлами / Н.А. Казакова // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. - 2009. - № 1 (8). - С. 29-31.

2. Сальникова, Е.В. Экологическая оценка содержания цинка в экосистеме (почва, вода, продукты питания) на территории Оренбургской области / Е.В. Сальникова, Т.И. Бурцева, Е.А. Кудрявцева, А.И. Кустова // Вестник ОГУ. - 2012. - № 6 (142). - С. 184-187.

3. Скальный, А.В. Биоэлементы в медицине / А. В. Скальный, И. А. Рудаков. - М.: Издательский дом «ОНИКС 21 век»: Мир, 2004. - 272 с.

4. Руководство по программному обеспечению «QAV» НПО «Спектрон». - Санкт-Петербург, 2004. - 105 с.

5. Лукин, А.А. Регистрация рентгеновских лучей и измерение их интенсивности: учеб.-метод. пособие. / А.А. Лукин. - Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2000. - 37 с.

6. Мухамеджанова, Л.Р. Рентгеноспектральный анализ костной ткани в клинической пародонтологии / Л.Р. Мухамеджанова, Н.М. Хуснуллин // Успехи современного естествознания. - 2004. - № 4. - С. 116-117.