Способ оценки изменений структурного состояния воды после физического воздействия

Способ оценки изменений структурного состояния воды после физического воздействия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к медицине, в частности к гигиене. Оно может быть использовано в санитарно-гигиеническом анализе для выявления изменений структурного состояния воды после физических воздействий.

Известны методы изучения структуры воды и ее растворов.

Метод ядерного магнитного резонанса заключается в измерении поглощения электромагнитного излучения при перевороте магнитных моментов ядер, ориентированных в сильном постоянном магнитном поле. Этот метод регистрирует подвижность протонов в различных энергетических состояниях. Атомы водорода в структурированной воде находятся на других энергетических уровнях, в отличие от атомов водорода в свободной воде. Эти уровни измеряются и записываются в форме спектра ЯМР (Гюнтер X. Введение в курс спектроскопии ЯМР. - М., Наука, 1984. - 478 с.).

Криофизический метод использует свойства структурированного состояния воды распадаться при фазовых превращениях в области низких температур с выделением газовой фракции. Данный метод оценки состояния воды применим только для измерения в ней доли структурированной воды, несущей отрицательный заряд (Савостикова О.И. Гигиеническая оценка влияния структурных изменений в воде на ее физико-химические и биологические свойства. Автореф. дис. на соиск. учен. степ. кан. мед. наук. - М.: - 2008. - 26 с.).

Дилатометрический метод основан на свойстве воды увеличиваться в объеме при переходе в кристаллическое состояние. В воде, как в гетерогенной системе, плотноупакованная вода кристаллизуется и дает в соответствии с ее содержанием увеличение объема, льдоподобные структурированные кластеры не изменяют своего состояния при замораживании воды. По увеличению объема кристаллизующейся воды и рассчитывают содержание ее жидкой фракции (Фаращук Н.Ф., Рахманин Ю.А. Вода - структурная основа адаптации. / Смоленск - Москва. - 2004. - 180 с.).

Метод инфракрасной спектроскопии позволяет установить наличие различных фракций воды с разной прочностью связывания, а также их стабилизирующее влияние на структуру молекул по спектральным характеристикам поглощения инфракрасного излучения, но он не дает возможности определить количество структурированной воды (Miyazaki M., Fujii A., Ebata T., Mikami N. Infrared spectroscopic evidence for protonated water clusters forming nanoscale cages // Science, - 2004. - P.1134-1137).

Недостатками перечисленных методов определения является большая продолжительность во времени, высокая трудоемкость, требуют обученного персонала и обстоятельной подготовки каждого эксперимента.

Известен способ кристаллографического исследования биологических жидкостей (сыворотка крови, лимфа, желчь, желудочный сок, ликвор, спинномозговая жидкость и т.д.), основанный на специальном приеме дегидратации капли, которая представляет собой фиксированный тонкий «срез» исследуемой жидкости (Шабалин В.Н., Шатохина С.Н. Морфология биологических жидкостей человека. - М.: Хризостом, 2001. - 304 с.). Он состоит в том, что в норме существует закономерный порядок аутоволновой активности, который фиксируется в фации в виде определенных структур с соответствующими качественными и количественными параметрами. При патологических состояниях наблюдаются значительные нарушения данного порядка, выражающиеся в потере биожидкостью способности формировать физиологические структуры. В результате на кристаллографическом рисунке структуры приобретают новые признаки, которые рассматриваются как патологические. При этом кристаллографическое исследование биологических жидкостей, в частности спинномозговой жидкости, проводят по следующей схеме: путем люмбальной пункции из подпаутинного пространства извлекают 0,5 мл ликвора в чистую пробирку. Полученный ликвор с помощью микропипетки наносят на предметное стекло, после чего его помещают в термостат при температуре 37°С на 1 час. Через сутки после нанесения ликвора на предметное стекло производят снимки полученной фации через микроскоп с помощью цифрового аппарата «Nikon coolpix 775», находящегося в режиме микросъемки объектов (патент РФ №2258932, приоритет изобретения 04 октября 2004 г.).

Но этот метод не применялся для исследования воды, в частности для оценки изменений структурного состояния воды.

Целью изобретения является быстрое обнаружение качественных изменений, происходящих в жидкой воде под действием различных факторов, для выявления рациональности использования в дальнейшем сложных количественных методик.

Сущность предложенного способа состоит в том, что проводят кристаллографический анализ образцов воды после высушивания при температуре 25°C, и при выявлении различий в кристаллографических рисунках высушенных капель до и после воздействия физического фактора, зависящих от содержания жидкокристаллических ассоциатов, судят о наличии изменений в структурном состоянии воды.

Предложенный нами способ осуществляется следующим образом.

С помощью микропипетки на предварительно обезжиренные предметные стекла наносят по 3 капли каждого исследуемого образца воды. Расстояние от носика микропипетки до предметного стекла 1 см. Капли высушивают в термостате при температуре 25°С. После чего кристаллографический рисунок фотографируют при 7×40 увеличении с помощью микроскопа МИКМЕД-2 фирмы ЛОМО с фотографической насадкой фотоаппаратом Nikon COOLPIX 4500 при синем светофильтре, обрабатывают в программе ACDSee 7.0. Для выявления особенностей кристаллографического рисунка делают и анализируют снимки шести капель каждого исследуемого образца воды.

Если полученные снимки образцов воды до и после воздействия отличаются друг от друга по характеру кристаллизации, то можно судить о том, что содержание жидкокристаллических ассоциатов в исследуемых образцах меняется под влиянием физического фактора.

ПРИМЕР 1.

Воздействие на исследуемую жидкость лампой Биоптрон-компакт (BIOPTRON СОМРАКТ III, производитель Швейцария) проводили в соответствии с методикой, описанной в изобретении Н.Ф.Фаращука (№2262485 от 20.10.05, бюллетень №29).

Поляризованный свет лампы Биоптрон - компакт достоверно увеличивает содержание жидкокристаллических ассоциатов в воде через 30 секунд воздействия с 3,10±0,18% до 6,90±0,23% (p<0,05). Более длительное облучение приводило к разрушению образовавшихся структур.

Кристаллографическое исследование воды.

В необработанной водопроводной воде осадок солей выглядит в виде крупнокристаллических неравномерно распределенных образований (фиг.1).

В воде, обработанной лампой Биоптрон, кристаллизация соли начинается непосредственно с края капли. При этом четко виден мелкокристаллический равномерно распределенный осадок солей, размер кристаллов по всей капле практически одинаковый (фиг.2).

ПРИМЕР 2.

Воду подвергали воздействию классической музыки («Пастораль» Бетховена) в течение 5 минут. Стакан с жидкостью находился на расстоянии 5 метров от стереоустановки (для исключения воздействия электромагнитного излучения) и был завернут в черную бумагу (для исключения влияния рассеянного солнечного света).

Для определения содержания жидкокристаллических ассоциатов в чистой воде использовался капиллярный дилатометрический метод.

Содержание жидкокристаллических ассоциатов в водопроводной воде и в водопроводной воде после воздействия музыкой достоверно не изменялось и составляло 3,42±0,21% и 3,51±0,43% соответственно.

Кристаллографическое исследование воды.

В исходной водопроводной воде (фиг.1) и в воде после воздействия музыкой (фиг.3) изменений на кристаллографическом рисунке не выявлено.

Лабораторные исследования были проведены на 30 образцах воды, подвергшихся физическим воздействиям - рассеянного солнечного света, прямых солнечных лучей, материала посуды для хранения воды (стекло, хрусталь, керамика глазурованная, керамика неглазурованная, алюминий, нержавеющая сталь, серебро, мельхиор, сталь эмалированная, пластик прозрачный, пластик окрашенный), поля радиочастот мобильного телефона, СВЧ-поля, электромагнитное излучение CRT-монитора компьютера, поляризованный свет лампы Биоптрон-компакт, минералов различного происхождения (порошки синтетического и природного алмазов, эльбора, активированных углей, кристаллы алмаза морфологического типа «борт», шунгита, кварцевого песка), замораживание и нагревание, классической музыки, биополя человека. Контрольную группу составила вода из централизованной системы хозяйственно-питьевого водоснабжения г.Смоленска.

Все образцы исследовались кристаллографическим методом, а затем проводилось сравнение полученных результатов с данными по капиллярному дилатометрическому методу. Разница в кристаллографическом рисунке высушенных капель до и после физического воздействия коррелирует с данными по содержанию жидкокристаллических ассоциатов, полученными в соответствующих образцах воды дилатометрическим методом.

Для определения содержания жидкокристаллических ассоциатов в чистой воде использовался капиллярный дилатометрический метод Н.Ф. Фаращука (Фаращук Н.Ф. Метод количественного определения структурных фракций воды. // Сборник докладов конгресса ЭКВАТЕК-2004. Шестой международный конгресс ВОДА: ЭКОЛОГИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ. Часть II. - Москва 1-4 июня 2004. - С.988).

Для анализа данных, полученных дилатометрическим методом, использовали параметрический метод: t-критерий Стьюдента для сравнения двух выборок. При статистической обработке выборок вычисляли среднее арифметическое значение показателя (M), стандартную ошибку среднего арифметического (m) и 95% доверительный интервал средней арифметической (ε).

Использование предложенного способа оценки изменений структурного состояния воды после физического воздействия имеет следующие преимущества:

1. Предложенная методика технически проста;

2. Не требуется большого количества воды;

3. Метод можно использовать для изучения структурированности воды, т.к. процесс самоорганизации капли воды при ее высушивании будет зависеть от содержания жидкокристаллических ассоциатов и ионных гидратов;

4. Разница в кристаллографическом рисунке высушенных капель до и после физического воздействия коррелирует с данными по содержанию структурированной фракции, полученными в соответствующих образцах воды дилатометрическим методом;

5. Предложенная методика обеспечивает быстрое обнаружение качественных изменений, происходящих в жидкой воде под действием различных факторов, для выявления рациональности использования в дальнейшем сложных количественных методик.

Способ оценки изменений структурного состояния воды путем ее исследования до и после обработки физическим фактором, отличающийся тем, что проводят кристаллографический анализ образцов после высушивания при температуре 25°C и при выявлении различий в кристаллографических рисунках высушенных капель до и после воздействия физического фактора, зависящих от содержания жидкокристаллических ассоциатов, судят о наличии изменений в структурном состоянии воды.