Северная Осетия

Микрокомпоненты

Северная Осетия

Как уже говорилось-, в минеральных водах до сих пор удалось определить 62 элемента. Из них только небольшое количество, около 14 элементов, составляют макрокомпонентную часть, остальные 48 относятся к микро- и ультрамикроэлементам.

Наличие микро- и ультрамикроэлементов в минеральных водах небезразлично для организма человека. Но их физиологическое действие еще далеко не изучено. Более или менее исследована фармакологическая активность таких элементов, как йод, бром, фтор, медь, железо, мышьяк, кобальт. Менее изучены часто встречающиеся в минеральных водах элементы: стронций, литий, кремний, алюминий, цинк и бор. Физиологическое действие остальных элементов выявлено еще меньше.

При употреблении вовнутрь роль микроэлементов в механизме действия минеральных вод на организм человека так велика, что они иногда выступают как ведущие фармакологически активные составные части. Установлена жизненная необходимость для организма ряда микроэлементов. В частности, железо входит в состав гемоглобина крови, оно же с марганцем, медью, молибденом и другими тяжелыми металлами является обязательной и необходимой составной частью ферментов, или, как еще их называют, энзимов, соединения кобальта присутствуют в витамине В.

Не вдаваясь в подробное описание каждого микроэлемента в отдельности, хотелось бы коротко остановиться на некоторых из них.

Йод. Всем известно, что такое йод, пользуемся его спиртовым раствором, как дезинфицирующим средством, принимаем вовнутрь его буро-красные капли с молоком в старческие годы.

В чистом виде йод — это темно-серые, почти черные, с металлическим блеском, с резким запахом кристаллы. Но попробуйте поместить их в стеклянный флакон, и через некоторое время вы увидите в верхней части сосуда фиолетовые пары.

Йод исключительно редкий элемент. Ученые подсчитали, что йода в земной коре содержится всего лишь около 0,00003%, и несмотря на ограниченность его запасов, йод присутствует всюду. Можно сказать, что нет ничего в окружающем нас мире, где бы не было обнаружено присутствие этого элемента. Все пронизано йодом — земля, вода, воздух, растительные и животные организмы. Естествен вопрос: откуда же берется йод, где его источник?

Самые тщательные поиски ученых не смогли пока открыть таинственный источник этого вездесущего элемента, не удалось до сих пор обнаружить и минералы йода. Распределение йода в воздухе подчинено строго определенному закону: количество его меняется с высотой. В воздухе высокогорного Кавказа йода содержится во много раз меньше, чем на уровне Ростова-на-Дону или Москвы.

Основным резервуаром йодистых соединений является вода морей и океанов. Морские водоросли в результате своей жизнедеятельности извлекают йод из воды и концентрируют его в своем организме до одного процента сухого остатка, а некоторые морские губки — до 8,5%. Эти водоросли и являются источником получения чистого йода. Его доставляют человеку и нефтяные воды. Например, около Баку образуются целые озера отбросовых вод, из которых в настоящее время извлекается йод.

Исключительно огромна роль йода в жизни животных и особенно человека. Йод является постоянной и обязательной составной частью всех животных и растительных организмов. Его содержание в живых организмах значительно колеблется в зависимости от концентрации йода в воздухе, воде и почве.

В животный организм йод поступает с пищей, водой и воздухом. Из пищевых продуктов наиболее богаты йодом лук, яйцо, молоко и морская рыба. Вблизи морей суточная потребность организма в йоде вполне удовлетворяется содержанием этого элемента во вдыхаемом воздухе. Поступающий в организм йод частично задерживается в печени, которая регулирует его поступление в кровь. Наибольшее количество йода накапливается в щитовидной железе. Щитовидная железа, как известно, выполняет в организме чрезвычайно сложные и важные функции обменного характера. Она регулирует все химические процессы обмена веществ, главным образом, азотистый и газовый обмен, а также жировой, углеводный, водный, солевой, витаминный и т. д. Щитовидная железа управляет функциональной деятельностью всех тканей и клеток, способствует сгоранию токсических продуктов, образующихся в процессе обмена веществ, и повышает защитную реакцию организма при внедрении бактериальных токсинов. Ей приписывают важную роль и в процессах акклиматизации организмов и привыкании их к большим высотам, в частности, летчиков и космонавтов.

Щитовидная железа вырабатывает гормон тироксин, содержащий 65,4 процента йода. Гормон этот регулирует все жизненные процессы, управляет физическим и психическим развитием организма. Если в организм человека и животных недостаточно поступает йода, то синтез гормона тироксина задерживается, а это, в свою очередь, ведет к возникновению такого тяжелого заболевания, как зобная болезнь. Суточная потребность человека в йоде от 0,05 до 0,2 миллиграмма.

Являясь столь необходимым элементом для нормальной жизнедеятельности растительных и особенно животных организмов в малых дозах, йод может причинить огромные неприятности, если с ним обращаться неумело. Избыток йода в организме может оказаться для человека смертельным.

В этой связи большой интерес представляют материалы, собранные доцентом Северо-Осетинского мединститута И. Г. Дзилиховым. Изучая распространенность зобной болезни в Северной Осетии, Дзилихов провел поголовное обследование населения в горных районах и получил довольно интересные данные. Например, населенные пункты Задалеск и Донифарс (Дигорское ущелье) расположены почти рядом, но частота пораженности зобной болезнью населения этих двух пунктов оказалась разной: 23,6% жителей селения, Задалеск страдает зобной болезнью, в Донифарсе же — всего лишь 6,3%. В Садонском районе картина еще более разительная. В населенном пункте Тиб пораженными зобной болезнью оказались 8,7% жителей, в селении Нар — 9,9%, в Зарамаге — 10,8%. В населенном пункте Цей процент пораженности зобной болезнью подскочил до 60. Видимо, есть какая-то связь между районами выходов минеральных вод и частотой заболеваемости населения зобной болезнью, но неспециалисту судить об этом трудно.

Медь. Медь относится к числу металлов, известных с глубокой древности. Применение ее сыграло большую роль в развитии материальной культуры человечества. И в наше время медь относится к числу важнейших металлов.

В виде самородного металла медь в природе встречается довольно редко. Чаще всего она попадается в соединении с серой, и добывают ее, главным образом, из сернистых минералов. Медь является постоянной и необходимой составной частью растительных и животных организмов. Основная роль меди в организмах — это участие в ферментативном окислении и в кроветворении.

Ферменты или, как их еще называют, энзимы, являются важнейшими веществами в организме. Без их участия немыслима ни одна биохимическая реакция, связанная с обменом веществ, с явлением жизни. Ферменты — возбудители всех химических превращений. А медь является тем элементом, который усиливает их действие. Без меди процессы значительно замедляются.

Содержание меди в различных организмах колеблется в широких пределах.

Медь способствует образованию белков. Достаточное содержание меди в растительных организмах предохраняет хлорофилл от разрушения, улучшает дыхание, повышает фотосинтез, углеводный обмен, синтез жиров, образование жизненно важных витаминов Р и В. Витамин Р необходим организму для укрепления капилляров и накопления витамина С в тканях.

Под влиянием меди повышается холодостойкость растений, ускоряется прохождение ими стадии яровизации. Медь благотворно действует на рост, развитие сельскохозяйственных растений, а следовательно, на урожайность их.

В животном организме медь находится в виде сложных органических соединений, главным образом в крови и белках. Соединения меди повышают кроветворную деятельность костного мозга, участвуют в реакциях окисления и ускоряют их.

Недостаток меди в почве приводит к заболеваниям культурных растений и плодовых, называемым болезнью обработки и экзантемой. Пораженные этими ^болезнями растения дают низкие урожаи, плохо плодоносят или погибают до плодоношения.

В районах, где распространена болезнь обработки злаков, встречаются заболевания сельскохозяйственных животных, вызываемые недостатком меди в кормах. В таких районах распространенной болезнью крупного рогатого скота (реже коз, овец и свиней) является анемия, называемая лизухой, сопровождающаяся поносом и истощением.

В человеческом организме недостаток меди может вызвать заболевания анемией, вызываемые нарушением обмена меди.

Железо. Роль железа в жизни человека так велика, что трудно ее переоценить.

Железо — основной строительный материал мироздания. Оно содержится всюду — в земле и в раскаленных атмосферах бесчисленных далеких и близких звезд.

Геофизики считают, что ядро нашей планеты Земля состоит из железа с примесью металлов никеля и кобальта. Верхняя же часть Земли, так называемая земная кора, представляет собою легкую окалину, состоящую из 4,5 процента железа. На поверхности земли железо рассеяно повсюду. Оно находится в глинах, песках, горных породах, воде, а в некоторых местах образует огромные скопления, называемые рудными месторождениями железа.

Железо является постоянной и обязательной составной частью всех растительных и животных организмов. Главная роль его в организмах — участие в кислородном обмене и окислительных процессах. Содержание железа в организме человека достигает 0,01 процента, или около 3 граммов.

Поступающее в организм железо используется для построения жизненно необходимых веществ — дыхательных пигментов и окислительных ферментов. Дыхательный пигмент — гемоглобин — содержит железа до 0,47 процента. Основными органами накопления железа являются селезенка и печень. В гемоглобине, который разрушается в течение суток в селезенке и печени человека, содержится от 100 до 200 миллиграммов железа. Все это железо удерживается в организме в виде белковых соединений и образует, наряду с усвоенным пищевым железом, запасной фонд. Запасное железо кровью доставляется в костный мозг, где оно идет на построение гемоглобина при формировании новых красных кровяных телец. Свой красный цвет наша кровь приобретает благодаря содержанию железа. Человек в течение суток с пищейполучает от 60 до 110 миллиграммов железа, что превышает суточную потребность в нем организма.

При усиленном синтезе гемоглобина в костном мозгу запасы железа в печени значительно уменьшаются. Нарушение обмена железа в организме приводит к особым формам малокровия, которые мало поддаются лечению. Доказано, что одним из факторов, участвующих в регуляции обмена железа, синтеза гемоглобина и кроветворения, является образующийся в печени витамин В12, содержащий металл кобальт.

Кобальт. Из всех атомов земной коры на долю кобальта приходится около 0,001%. В природе он встречается в виде сериистых соединений.

Кобальт называют металлом чудесных сплавов. С помощью добавок кобальта получают жароупорные, кислотоустдйчивые, химически инертные, сверхпрочные и другие сплавы с замечательными свойствами. Являясь постоянной и обязательной составной частью животных и растительных организмов, кобальт играет важную роль в биологических процессах.

Кобальт входит в состав витамина В в котором содержание его составляет 4,5 процента. Биологическая роль этого витамина столь велика, что при его отсутствии в организме развивается злокачественное малокровие. Наши познания о физиологической роли кобальта намного расширились, в связи с изучением болезней сельскохозяйственных животных, вызванных недостаточным содержанием кобальта в почвах и пастбищных растениях.

Кобальт оказывает существенное влияние на обмен веществ в организме.

Цинк. Как бы громко ни называли наше время — век полимеров, век полупроводников, атомный век и так далее,— по сути дела мы не вышли еще из века железного. Этот металл по-прежнему остается основой промышленности, государства. А чугун и сталь подвержены коррозии, и, несмотря на значительные успехи, достигнутые человечеством в борьбе с «рыжим врагом», коррозия ежегодно губит десятки миллионов тонн металла.

Нанесение на поверхности стали и чугуна тонких пленок коррозионно-стойких металлов — важнейшее средство защиты от коррозии. А на первом месте среди всех металлопокрытий — и по важности, и по масштабам — стоят цинковые покрытия. На защиту стали идет 40% мирового производства цинка. В принципе механизм защиты железа цинком состоит в том, что цинк — металл более активный — прежде чем железо, реагирует с агрессивными компонентами атмосферы. Иными словами, металлы соблюдают правило солдатской дружбы: сам погибай, а товарища выручай... конечно, металлы не солдаты, тем не менее цинк, выручая железо, сам погибает. Историю открытия этого элемента довольно трудно установить. Но сплав меди и цинка — латунь — был получен намного раньше, чем металлический цинк. Самые древние латунные предметы, сделанные примерно в 1500 г. до н. э., найдены при раскопках в Палестине.

Приготовление латуни восстановлением особого камня (кадмия) углем в присутствии меди описано у Гомера, Аристотеля, Плиния Старшего. О добываемой в Индии меди Аристотель писал: Отличается от золота только вкусом. Цинк один из важнейших микроэлементов в жизни животных и растений.

Физиологическая роль цинка в организме человека определяется его связью с активностью некоторых ферментов и гормонов. Установлено, что цинк — обязательная составная часть фермента крови карбоангидрази. Этот фермент содержится в эритроцитах. Карбоангидраза ускоряет выделение углекислого газа в легких. Кроме того, она помогает превратить часть углекислого газа в ион гидрокарбоната, играющий важную роль в обмене веществ. Суспензия, в которую входят инсулин, протамин и хлорид цинка, — эффективное средство против диабета, действующее лучше, чем чистый инсулин. Цинк ослабляет ферментное разрушение инсулина (гормона поджелудочной железы).

Потребность взрослого человека в цинке составляет от 12 до 16 миллиграммов, детей #— 4—6 миллиграммов в сутки. В 100 граммах цельной крови человека содержится 0,88 миллиграмма цинка, из которых на долю красных кровяных телец приходится около 80%. Цинк концентрируется в сперме, семенниках, поджелудочной железе, гипофизе и молочных железах. При недостатке цинка в организме нарушается каталитическая функция окислительных тканевых ферментов, обмен углеводов и белков, а также соединений, содержащих сульфидгидрильную группу, уменьшается образование хлорофилла, ауксинов, витаминов С, Р и группы В. Как видно из вышесказанного, этот элемент для всех нас разносторонне важен.

Марганец. Уже в начале XIX века было известно, что марганец входит в состав живых организмов. В настоящее время установлено, что микроколичества марганца есть во всех растительных и животных организмах. Нет его только в белке куриного яйца и очень мало в молоке.

В организме человека марганец распределяется неравномерно. Например, в крови человека и большинства животных содержание марганца составляет около 0,02 миллиграмма в 1 литре. Суточная потребность взрослого человека в марганце составляет несколько миллиграммов на 1 килограмм веса. Поступивший в организм марганец накапливается печенью и распределяется между различными органами и тканями. У человека особенно много марганца содержится в печени, поджелудочной железе, лимфатических железах, и почках. Уровень марганца в крови регулируется за счет его запасов, вследствие чего при значительных изменениях марганца в пище наблюдаются только слабые колебания его содержания в крови.

Марганец необходим для роста и развития животных, а также для нормального проявления половой деятельности. Марганец является постоянной составной частью ферментов, усиливает окислительные процессы, связан с функцией витамина В и некоторых гормонов. Кроме того, он ускоряет образование антител, нейтрализующих вредное действие чужеродных белков. Внутривенным вливанием раствора сульфата марганца удается спасать укушенных каракуртом — ядовитейшим из среднеазиатских пауков.

Бром. Бром — единственный жидкий неметалл — жизненно важный элемент. Несмотря на значительную распространенность его в природе, он относится к рассеянным элементам. Как небольшая составная часть он есть в сотнях минералов, а собственных минералов брома раз, два и обчелся. Причина такого поведения, оказывается, в том, что ион брома относительно других ионов имеет большой объем и не может надежно засесть в кристаллической решетке вместе с катионами средних размеров. Самый известный из минералов брома бромаргирит.

Бром присутствует в природе главным образом в грунтовой воде в виде путешествующих ионов. Есть он в атмосфере. Соленая вода — главный источник брома, добываемого промышленными методами.

Море — главный поставщик брома. Подсчитано, что ежегодно вместе с морской водой в воздух переходит около 4 млн. тонн брома, причем содержание этого элемента в воздухе приморских районов всегда больше, чем в районах с резко континентальным климатом.

Прошло только 10 лет со дня открытия этого элемента, как начали применять растворы бромистого натрия или бромистого калия от бессонницы, неврастении, переутомления. По мнению врачей, особенно полезными бромистые препараты оказывались при нарушении нормального соотношения между процессами возбуждения и торможения в коре головного мозга. Вот почему, оказывается, мозг концентрирует, накапливает бром. Это, так сказать, его самозащита, способ «авторегулирования» взаимосвязанных процессов.

В наше время бромиды натрия и калия вытесняются из медицины более эффективными броморганическими препаратами, не раздражающими слизистые оболочки. Сейчас соединения брома используют не только как успокаивающие. Их применяют при лечении некоторых сердечно-сосудистых заболеваний, язвенной болезни, эпилепсии. Год от года расширяется бромистый арсенал медицины. Бромом модифицируют даже антибиотики; бромтетрациклин нашел широкое применение в борьбе с инфекциями.

Элемент № 35 таблицы Д. И. Менделеева нужен не только медикам и их пациентам, фотолюбителям и «киношникам». Его препараты используются как прекрасные дубильные вещества. Бактерицидные свойства бромистого калия помогают долго сохранять овощи и фрукты. Много профессий у бромистых препаратов. Их не перечесть.

Фтор. Это удивительный элемент. Он настолько агрессивен, что его история напоминает детективный роман, где что ни страница, то отравление или убийство. К тому же и сам фтор и многие его соединения использовались для производства оружия массового уничтожения во второй мировой войне. Трифторид хлора немцы применяли как зажигательное средство; несколько фторсодержащих соединений рассматривались в США, Англии и Германии как секретные отравляющие вещества и производились в полузаводских масштабах. Не секрет, что без фтора вряд ли удалось бы получить атомное оружие.

Работа со фтором опасна: малейшая неосторожность — и у человека разрушаются зубы, обезображиваются ногти, повышается хрупкость костей, кровеносные сосуды теряют эластичность и становятся ломкими. В результате тяжелая болезнь или смерть.

И все-таки фтор элемент жизни. Впервые это доказал слон. В зубах ископаемого слона, найденного в окрестностях Рима, случайно был обнаружен фтор. Систематическое изучение химического состава зубов человека и животных подтвердило, что фтор является обязательной составной частью зубов. Его содержание составляет до 0,02% состава зубов. Фтор поступает в организм с питьевой водой. Обычно в одной тонне воды содержится до 0,2 мг фтора. Нехватка фтора приводит к гниению зубов — кариесу.

Искусственное добавление фтора к воде в тех местах, где обнаруживается его недостаток, приводит к устранению новых случаев заболевания и уменьшению кариеса у больных людей. Однако надо помнить, что большой избыток фтора в воде вызывает острое заболевание — флюороз (пятнистая эмаль). Извечная дилемма медицины: большие дозы — яд, малые — лекарство.

Последнюю фразу можно отнести ко всем микроэлементам жизни. Существует предположение, что фтор необходим для развития живой, клетки и что он входит вместе с фосфором в состав животных и растительных тканей.

Фтор находит широкое применение при синтезе различных медицинских препаратов. Фторорганические соединения успешно применяются для лечения болезней щитовидной железы, особенно базедовой болезни, хронических форм диабета, бронхиальных и ревматических заболеваний, глаукомы и других.