авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Исследование биоминерализационного геоэкологического фактора в подземных водах томского района

-- [ Страница 1 ] --

на правах рукописи

ВОЛКОВА

НИНА НИКОЛАЕВНА

Исследование биоминерализационного геоэкологического фактора в подземных водах Томского района



25.00.36 - геоэкология






АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата геолого-минералогических наук

Томск – 2006

Работа выполнена в Томском политехническом университете

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Леонид Петрович Рихванов

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук,

профессор Виктор Константинович Попов

кандидат геолого-минералогических наук,

доцент Вилис Казимирович Бернатонис

Ведущая организация:

Институт водных и экологических проблем

СО РАН, г.Барнаул

Защита состоится 31 января 2007 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.265.02 при Томском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 634003, г.Томск, пл.Соляная, 2, ТГАСУ.

Факс: (8-3822) 52-72-81

Автореферат разослан «29» ноября 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета О.И. Недавний






ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Носителями минералов являются не только косная система (литосфера) Земли, но и все живое на ней, включая человека. Минералы, возникающие в живом организме, а также образующиеся в результате их деятельности, называемые биоминералами и биолитами, участвуют в построении органов и тканей (зубы, кости) и физиологически ему необходимы. Они входят и в состав различных новообразований патогенного характера, не свойственных живому организму, возникающих при нарушениях в его функционировании и обнаруживаемых практически во всех тканях и органах человека и животных (Я.В.Самойлов 1929, Н.П.Юшкин 2002, Н.А.Пальчик, В.Н.Столповская 2004 и др). Так в организме список минералов весьма значителен и включает к настоящему времени более 80 единиц органического и неорганического состава.

Большую роль в развитии учения биоминералогии и в исследовании конкретных твердых образований в организме человека сыграли работы российских и зарубежных ученых: Н.П.Юшкина, А.А.Кораго, М.П.Павликовского, Н.А.Пальчик, В.Н.Столповской, А.К.Полиенко, В.А.Ермолаева, В.И.Катковой, К.Лонсдейл, Д.Сьютер и многих других.

В последнее время интерес к проблеме все более возрастает из-за резкого ухудшения экологической обстановки в мире, что является одним из важнейших факторов роста заболеваний, приводящих к возникновению минеральных патообразований.

Не исключается тот факт, что причиной органо-минеральных образований служит инфекция и новые, бактериологические факторы (каменные бактерии, нанобактерии и др.), открытые в последние 15 лет, средой обитания которых может быть и питьевая вода.

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), около 80% всех инфекционных заболеваний в мире связано с неудовлетворительным качеством питьевой воды и нарушениями санитарно-гигиенических норм водоснабжения.

Качество питьевой воды во многих странах, в том числе и в России, определяется нормативами. Среди них химические, бактериологические, микробиологические и другие показатели. К сожалению, существующие нормативные документы не рассматривают ряд факторов, влияющих на качество питьевой воды. К таковым могут быть, например, отнесены продукты жизнедеятельности сине-зеленых бактерий («пули дьявола» по терминологии А.Я. Кульберга) и, так называемые нанобактерии (каменные бактерии), открытые в конце XX века.

В 1990 году американским геологом из Техасского университета Робертом Фольком в горячих источниках вблизи Неаполя при электронно микроскопическом исследовании была открыта новая разновидность бактерии, покрытая карбонат-апатитной оболочкой (каменная бактерия), вошедшая в мировую литературу под названием как нанобактерия (Folk R. 1990). Диаметр этих образований составляет десятые доли микрон. Они способны к размножению.

В 1992 году группой финских ученых во главе с молекулярным биологом Айно Олави Каяндером и микробиологом Невой Чифчиоглу при изучении культуры фибробластов в питательной среде обнаружили необъяснимый феномен гибели клетки. При пропускании культуры через ультрамикропористый фильтр (0,2 микрона) в фильтрате были обнаружены колонии каменной бактерии. Вскоре подобные бактерии были констатированы в почечных камнях человека, страдающих мочекаменной болезнью и поликистозом почек и ряде новообразований (Kajander E.O.et al 1998).

С 2000 года группа Томских ученых медиков: профессоров В.Т.Волкова, Н.Н.Ильинских, доцента Я.С.Пеккер, кандидата медицинских наук, главного врача Томской ЦРБ Ю.И.Сухих, геологов: профессоров А.Г.Бакирова, Л.П.Рихванова, доцентов А.К.Полиенко, В.А.Ермолаева и др., физико-техников Г.В.Смирнова, А.Д.Московченко и др. ведут многоплановые исследования участия новейшего биоминерализационного геоэкологического фактора окружающей среды, человека и животных в генезисе болезней биоминерализации, а также на основных коммуникациях водозаборов и процессах технологии очистки подземных вод.

Нужно отметить, что Томские ученые из ТГАСУ Д.С.Покровский и др. (2002 год) изучали минеральные новообразования Томского водозабора, они выделяли и видели овоидные образования, но не рассматривали их генезис.

Цель исследования

Целью настоящего исследования является оценка нанобактерии, как биоминерализационного фактора в генезисе минеральных образований в подземных водах водозаборов и болезней биоминерализации населения Томского района.

Задачи исследования

  1. Изучить и разработать методы идентификации новейшего фактора современной геоэкологии – нанобактерии в подземных водах водозаборов г.Томска и Томского района.
  2. Провести экспериментальные исследования органо-минеральных образований водоочистных сооружений Томского района, человека и животных на наличие в них нанобактерии и изучить ее морфологические особенности.
  3. Выявить уровень содержания нанобактерии в природной воде в населенных пунктах Томского района и провести геокартирование территории по данному показателю.
  4. Исследовать корреляционные взаимоотношения между жесткостью воды, уровнем железа, нанобактерией и заболеваемостью населения болезнями биоминерализации (холелитиаз, мочекаменная болезнь, узловой зоб).

Материалы и методы исследования

Исследования проводились на территории Томского района, расположенного на стыке двух крупных гидрогеологических структур – Колывань-Томской складчатой зоны и Западно-Сибирского артезианского бассейна.

Объектом исследования были подземные воды, минеральные новообразования на сколах зерен загрузки, на фильтрах, скважинном оборудовании водозаборов Томского района, патогенные органо-минеральные агрегаты внутренних органов человека и животных.

Исследование качества подземной воды произведено в 36 поселках Томского района. Особое внимание уделено минеральному составу воды, жесткости, щелочности, содержанию железа, марганца, йода и других микроэлементов. По результатам исследований составлены таблицы, карты-схемы.

Геохимические характеристики солевых образований в природных водах проведены путем выпаривания и использования рентгеноструктурного анализа на установке Дрон–3 и спектрального анализа LMA-10 + MAЭС (макро- и микроэлементарный анализ). Во всех пробах были проанализированы микроэлементы (40) методом эмиссионного спектрального анализа (ЭСПА), инструментальным нейтронно-активакционным методом в ядерно-геохимической лаборатории кафедры геоэкологии и геохимии ТПУ, а также методом Клера в спектральной лаборатории ТГУ.

Микробиологический анализ конденсата подземной воды на предмет выявления нанобактерий произведен с использованием электронной сканирующей микроскопии и применением гистохимической окраски с молибдат-аммонием в лаборатории электронного анализа фирмы «Вирион». Помимо этого нами проведена световая микроскопия нанобактерий в подземной воде с гистохимической окраской по методу Косса и подсчета плотности нанобактерий в питьевой воде в 1 мл в счетных камерах Горяева в 5-ти больших квадратах. Визуализация нанобактерий производилась на микроскопе Biolam (Lomo) в диапазоне х 1800 и использования осветляющего иммерсионного масла.

Нами проведены исследования ИК-спектра валового состава проб органо-минеральных образований внутренних органов человека и животных. Использовалась методика записи на спектрометре Specord ZSIR. Образцы готовились методом прессования таблеток с КВr, идентификация сопоставлялась со спектром чистых компонентов и их смесей по атласам.

Анализ нанобактерии в органо-минеральных образованиях (ОМО) на сколах зерен загрузки, фильтрах, скважинном оборудовании водозаборов Томского района, человека и животных производился с помощью сканирующей электронной микроскопии в диапазоне 5 000 х 30 000 и 100 000 раз. Анализы производились в лаборатории электронной микроскопии фирмы «Вирион». Кроме этого, дан рентгеноструктурный анализ изучаемых ОМО.

Всего анализу на присутствие нанобактерии были подвергнуты осадки с зерен загрузки, с фильтров, с подземных труб, ОМО внутренних органов человека и животных по 30 проб с каждого объекта и 6 легочных камней.

С целью идентификации колоний нанобактерий на всех этапах технологического цикла подготовки питьевой воды, помимо электронной сканирующей микроскопии использовалась иммуннофлюоресцентная микроскопия с использованием моноклональных антинанобактериальных антител фирмы NanoBac Finland и тиазинового флюорохрома.

Анализ присутствия нанобактерий в тканях патологически измененных органов и сосудов нами производился при помощи трансмиссионной электронной микроскопии (ТЭМ) и иммунно-флюоресцентной микроскопии с использованием моноклональных антинанобактериальных антител фирмы NanoBac Finland и тиазинового флюорохрома. Были подвергнуты оссифицируемые фрагменты узлового зоба (18 пациентов, 12 женщин и 6 мужчин, средний возраст ±30 лет), рака щитовидной железы (12 пациентов, 8 женщин и 4 мужчины средний возраст ±42 года), удаленных во время операции.

ТЭМ проведена по методу Карупу В.В. (1984). Ультратонкие срезы ткани готовились на ультратоме Ultrotom III (Швеция). Визуализация проводилась на электронном микроскопе JEM-100 CXII (JEOL Япония) с апертурной диафрагмой 25-30 мкм и ускоряющим напряжением 86 кВ в диапазоне увеличения х 19 000-36 000.

Был изучен уровень йода в воде в 52 населенных пунктах Томского района методом потенционнометрического титрования и инверсионной вольтамперометрии (ТПУ ООО ВНПФ «ЮМХ»).

В ходе исследования изучены индексы корреляции между уровнем содержания железа в питьевой воде, жесткости, плотности нанобактерии в 1 мл воды и уровнем заболеваемости мочекаменной болезнью и эндемическим зобом (на 1000 населения).

Математическую обработку полученных материалов проводили с использованием пакета программ «Statistica» с учетом средней арифметической величины (М) и ошибку средней (m) а также коэффициента корреляции наличия нанобактерии, йода, железа и уровня заболеваемости болезнями биоминерализации (холелитиаз, мочекаменная болезнь, узловой зоб).

Научная новизна

1. Впервые установлено присутствие нанобактерий в фильтрате подземных вод и минеральных новообразованиях на водозаборах Томского района, а также присутствие колоний нанобактерий на фильтрах очистки подземной воды и коммуникациях водозабора. Внесена новая информация в оценку качества природных вод, биоминералогию, природу минеральных новообразований в системах водоснабжения населения и экологическую безопасность.

2. Впервые разработаны гистохимические методы идентификации нанобактерии с использованием молибденовокислого аммония в окраске карбонат-апатитной оболочки нанобактерии, наиболее эффективные и менее дорогостоящие.

3. Выявлено присутствие нанобактерий, аналогичных в подземных водах, в патологически измененных органах и тканях человека

Защищаемые положения

  1. В конденсате подземной воды, на фильтрах, сколах загрузки и других коммуникациях водозаборов установлено присутствие микроорганизмов класса хламидий, покрытых минеральной карбонат-апатитной оболочкой (нанобактерия – каменная бактерия). Их количество в воде определяется общей жесткостью, общей минерализацией и содержанием железа.
  2. Выявленные органо-минеральные образования отличаются чрезвычайной мозаичностью своего облика. Предложена морфологическая классификации нанобактериальных новообразований, которая предполагает выделение следующих преобладающих форм: бациллярная, вегетирующая, пластинчатая, призматическая. Доминирующим вариантом является овоидный (coccoid).
  3. Установлена корреляционная взаимосвязь между химическими особенностями питьевой воды, присутствием нанобактерий и некоторыми формами болезней биоминерализации (мочекаменная болезнь, узловой зоб и др.). В патологически измененных органах и тканях этих видов заболеваний установлено присутствие органо-минеральных образований, аналогичных в подземных водах.

Практическая значимость

По данным проведенных исследований научно обоснована необходимость включения в перечень нормативных документов рекомендаций контроля нанобактерии в питьевой воде, донорской крови и ее компонентов (сухая плазма, эритроцитарная масса и др.).

Разработана и использована схема определения плотности содержания нанобактерии в 1мл питьевой воды, а также электронная сканирующая микроскопия ее в конденсате питьевой воды.

Составлены схематические карты распределения нанобактерии в различных зонах Томского района и проведена корреляция между жесткостью воды, содержанием железа, мочекаменной болезнью, узловым зобом.

С учетом выявления присутствия колоний нанобактерий в патологически измененных органах и тканях человека и животных дают основания для дальнейшего изучения этиологической и патогенетической роли нанобактерии в формировании указанных форм патологии человека и проведения эпидемиологических скрининговых исследований популяции населения на присутствие нанобактерии в организме здоровых лиц.

Достоверность полученных результатов

Достоверность и обоснованность научных результатов базируется на большом фактологическом материале (около 600 проб органо-минеральных образований сколов загрузки, осадков с фильтров, конденсата питьевой воды, пораженных органов человека и животных, и около 1500 измерений методами световой, электронной сканирующей, трансмиссионной, иммуннофлюоресцентной микроскопии, ИК-спектрометрии, рентгеноструктурного анализа и др.). Она обоснована использованием высококачественных аналитических данных, полученных посредством использования новых методов диагностики.

Внедрение результатов исследования

Результаты исследований внедрены в лекционный курс обучения студентов кафедры РЭТЭМ ТУСУРа, кафедры геоэкологии и геохимии ТПУ, кафедры клинической практики СибГМУ, диагностика нанобактерии в патологически измененных органах больных уролитиазом, желчекаменной болезнью, эндемическим зобом населения Томского района, в процессах технологии очистки МП «Водоканал» г. Томска.

Апробация работы

Материалы диссертации доложены на 7,8,9,10,11 и 12-й Международных научно-практических конференциях «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» (Барнаул, Кемерово, Улан-Удэ, Новосибирск, Тюмень, СО РАМН, МАН ВШ, МАЭН), на русско-немецком семинаре 15-17 октября 2005 года г. Томск.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 8 научных работ, в том числе соавторство в 3 монографиях, 2 работы опубликованы в рецензируемых научных журналах, включенных в перечень ВАК

Личный вклад автора

С использованием электронной сканирующей и трансмиссионной микроскопии, а также электронно-оптической дифракции на установке Cameca- Microbeam (France), автором проведены исследования биоминеральных новообразований на водозаборах Томского района и конденсата природной воды на присутствие нанобактерии.

Разработаны методы идентификации нанобактерии в жидких средах, ткани органов, включая собственные модификации с 10% раствором молибденовокислым аммонием, методом Косса, внутрикожными пробами с антигеном нанобактерии и моноклональными антибактериальными антителами mAbc (Nanobac – Finland. Koupio).

Разработаны методы подсчета количества нанобактерии в подземной воде, а также проанализированы корреляционные связи жесткости питьевой воды, уровня йода, уровня железа и нанобактерии в 1 мл подземной воды.

На основании проведенных исследований составлены карты-схемы распределения плотности нанобактерии и уровня заболеваемости (на 1000 населения) патологии щитовидной железы, мочекаменной, желчекаменной болезни в Томском районе.

Благодарности

Автор выражает глубокую благодарность своему вдохновителю и творческому руководителю всех исследований Вениамину Тимофеевичу Волкову, а так же научному руководителю этой работы Леониду Петровичу Рихванову за поддержку новых идей и неоценимую помощь в грамотном предоставлении исследованного материала.

Особо признателен автор иностранным ученым, первооткрывателю нанобактерии в природе профессору Техасского университета геологу Роберту Фольку, финским ученым, открывшим нанобактерию в организме человека, биологу Олави Каяндеру и членам его группы микробиологу Неве Чифчиоглу, Ари Туури за предоставленный материал и информацию об их исследованиях нанобактерии, методах диагностики, их источниках публикации материалов, по первым шагам эрадикации этого нового патогена, а также академику РАМН с мировым именем Влаилю Петровичу Казначееву за понимание и постоянную поддержку наших исследований.

Автор благодарен докторам профессорам М.А.Медведеву, Н.Н.Ильинских, Л.П.Волкотруб, А.Г.Бакирову, доцентам А.К.Полиенко, В.А.Ермолаеву, Ю.И.Сухих, Н.В.Барановской, генеральному директору МП «Водоканал» В.Н.Брюханцеву, член-корр. АЖКХ В.И.Черкашину, за оказанную помощь в проведении исследований, коллеге Ю.А.Медянцеву за подготовку и оформление диссертационной работы.

Всем неназванным лицам, оказавшим помощь и поддержку в подготовке моей диссертации, автор выражает свою искреннюю признательность и благодарность.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и списка литературы, изложена на 165 страницах, включая 39 рисунков и 14 таблиц.

Список использованной литературы содержит 167 наименований в т.ч. 124 отечественных и 43 иностранных.

В главе 1 проанализированы результаты исследования биоминерализационного геоэкологического фактора и его определяющая роль в биоэкологической среде и здоровье человека, а также приводятся данные о роли воды в природе и жизни человека и о проблемах, возникающих на водозаборах по очистке подземной воды.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.