Закономерности накопления и распределения химических элементов в организмах природных и природно-антропогенных экосистем

• Автор: Барановская, Наталья Владимировна
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 373 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Материалы и методы исследований

1.1. Объекты исследований

1.2. Аналитические методы и метрологическое обеспечение исследований

1.2.1. Инструментальный нейтронно - активационный анализ

1.2.2. Анализ индуктивно-связанной плазмой с масс-спектрометрическим окончанием

1.2.3. Эмиссионный спектральный полуколичественный анализ

1.2.4. Лазерно-люминесцентный анализ

1.2.5. Анализ биологических тканей с использованием метода

f- радиографии

1.3. Методика обработки результатов анализов
2. История развития знаний о геохимическом составе биосферы и масштабы проявления его изменений
3. Особенности накопления элементов живым веществом
3.1. Факторы и процессы формирования элементного состава живого вещества
3.2. Естественные радиоактивные элементы в живом веществе
4. Элементный состав растений естественных и урбанизированных экосистем
4.1. Уровни накопления, особенности распределения и индикаторная роль химических элементов в составе лекарственных растений
4.2. Особенности элементного состава надземной части и фармакологически активного экстракта лекарственных растений
4.3. Накопление химических элементов в листьях тополя черного (Populus nigra L.) и особенности их распределения на урбанизированных территориях
5. Закономерности накопления и распределения химических элементов в организме домашней свиньи (Sus scrofa domeslica Linnaeus 1758 (Artiodactyla, Mammalia))
6. Элементный состав организма человека (Homo sapiens Linnaeus 1758 (Primates, Mammalia))
6.1. Особенности поступления элементов в организм человека и их выведение
(на примере жителей Томской области)
6.2. Распределение элементов в организме условно здорового человека

6.3. Особенности элементного состава органов и тканей человека при разных
видах заболеваний
6.3.1 Накопление и распределение элементов в ткани щитовидной железы при разных видах патологии
6.3.2. Особенности накопления элементов в структурах кардиоваскулярной системы с разной степенью кальцинации
6.4. Индикаторные свойства элементного состава волос человека
6.4.1. Элементный состав волос населения различных регионов
6.4.2. Элементный состав волос детей, проживающих на территориях
с разной степенью природно - техногенной трансформации
6.4.2.1. Проявление природных геохимических аномалий Томской
области в элементном составе волос детей
6.4.2.2. Отражение техногенеза в элементном составе волос детей
6.4.3. Соотношение элементов в волосах человека на территориях с
природно - техногенными геохимическими аномалиями
6.5. Элементный состав крови человека
6.5.1. Элементный состав крови населения разных регионов
6.5.2. Накопление элементов и их соотношение в крови человека на территориях с разной степенью природно — техногенной трансформации
6.5.2.1. Проявление эколого — геохимических обстановок территории Томской области в элементном составе крови человека
6.5.2.2. Отражение техногенеза в элементном составе крови человека
Выводы
Рекомендации
Список литература

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы определяется необходимостью решения проблемы выявления закономерностей накопления и распределения химических элементов в живом веществе в комплексе с окружающими его геосферными оболочками на основе систематизации знаний об элементном составе живых организмов и их дополнения по элементам, остающимся малоизученными.
Задача получения информации об элементном составе отдельного живого организма и их совокупности была поставлена перед научньм сообществом еще В.И: Вернадским в начале прошлого столетия (Вернадский, 1922). Значительный вклад в ее решение был' внесен коллективом первой в мире Биогеохимической лаборатории- «БИОГЕЛ», организованной В.И. Вернадским и возглавляемой в разное время А.П. Виноградовым, В.В. Ковальским, В.В. Ермаковым. Наработан значительный, материал о функциональной-роли отдельных химических элементов, о физиологической норме для некоторых из них благодаря многочисленным исследованиям, проводимым в течение многих лет и отраженным в виде трудов, статей, сводок и справочников (Виноградов, 1932, 1935; Ткалич, 1959; Войнар, 1960; Bowen, 1966; Боуэн, Гиббонс, 1968; Бала, Лившиц, 1973; Ковальский, 1974; Глазовские, 1982, 1988; Кист, 1987; Кабата-Пендиас и Пендиас, 1989; Саенко; 1992; Иванов, 1997; и др.). Результаты этих исследований освещены в трудах Биогеохимической лаборатории за все время ее существования, а также в работах ряда исследователей (Малюга; 1963; Underwood, 1977; Iyengar et al., 1978; Ryabukin,. 1978; Bowen, 1979; Anke, 1979; Bucku, Parr, 1982; Фортескью, 1985; Авцын; 1991; Эмсли, 1993; и др.). Изучались вопросы миграции отдельных элементов в, биосфере, их накопления отдельными частями растительных организмов, взаимодействие элементов в системе «окружающая среда — живой организм», видовые отличия концентрации, наличие биогеохимических барьеров и способность к безбарьерному накоплению элементов, возможность практического применения при поиске месторождений полезных ископаемых, формирования биогеохимических провинций (Виноградов, 1932, 1938, 1954, 1957; Warre, Delavault, 1960; Кэннон, Боуэлс, 1962; Андервуд, 1962; Грабовская, Астрахан, 1963; Малюга, 1964; Пэйдж, 1971; Бабенко, 1971; Ковальский, 1974, 1982; Брукс, 1982; Ковалевский, 1984, 1999; Ильин, 1985, 1991; Алексеенко, 2006; Кабата-Пендиас, 2007; Ермаков, 2008, 2009; и др.). Работ по изучению накопления отдельных элементов в живых организмах так много, что только за период 50-60-х годов прошлого столетия они собраны- в несколько библиографических томов («Микроэлементы...», 1964; «Биологическая...», 1965). Наблюдается общемировая• тенденция изучения элементного

организмов моря» впервые был высказан ряд идей о закономерностях, которые способствовали утверждению биогеохимии как науки и так же остаются актуальными (Виноградов, 1935). Эти исследования проводились в первой в мире Биогеохимической лаборатории, которая возникла в 1928 г из небольшого Отдела живого вещества при Комиссии по изучению естественных производительных сил России, созданном В.И. Вернадским в 1926 году, и которая успешно функционирует по сей день (зав. лабораторией - проф., д.б.н. Ермаков В.В.) Именно с этого времени начинается история организации первых в мире систематических, фундаментальных исследований по-изучению'Живого вещества. Теоретические основы, получившие первоначальное развитие в рамках Биогеохимической-лаборатории- вылились-в дальнейшем в мощные научные направления и школы. Так, в рамках лаборатории проводились исследования-по урановой! тематике, изучались вопросы геохимии изотопов химических элементов,, проводились микробиологические исследования, изучались вопросы методологии проведения аналитических исследований-для малых содержаний-элементов-и ряд других. Последнему вопросу уделялось немало внимания всеми учеными, поскольку содержание большого количества- химических элементов в живом- веществе характеризуется малыми значениями. Именно с этим связаны значительные проблемы в изучении химического элементного, состава живого вещества.. И с развитием аналитических методов, мы. все больше продвигаемся в познании закономерностей формирования элементного состава всею живого. В.И. Вернадский.Б одном из своих писем писал:: «Те новые химические по существу своему дисциплины, которые окончательно выявились в 20 веке, как геохимия: и биогеохимия,' основаны на аналитической; химии - области знания огромного-практического и научного значения» (В.И. Вернадский, по Виноградова, 2007, С.85). Именно благодаря тому, что лаборатория;«БИОГЕЛ» являлась мощным центром по химии живого вещества, стало возможным развитие знаний в области геохимии живого вещества и уже в, тот период вскрыть, некоторые закономерности, связанные с формированием элементного состава и. эволюцией видов. В-1930 — х годах Л.П. Виноградов,выдвигает идею о биогеохимических провинциях (Виноградов, 1938), что позволило в, дальнейшем. перейти к. практическим решениям. по профилактике зобной:эндемии, уровской болезни и ряда других патологий, животных и,человека.
За рубежом в этот период работы по изучению накопления элементов в органах и тканях животных и человека активно проводят немецкие и другие ученые (Damiens, 1921; Burksere.a., 1931; Hoffman, 1942; Warren e.a., 1949; др.).
С конца 30 — х годов к изучению проблемы о физиологической,роли микроэлементов в жизни животных и человека активно подключается В.В. Ковальский, который вслед за