Показатель pH и его влияние на качество питьевой воды.
Что такое pH?
pH («potentia hydrogeni» - сила водорода, или «pondus hydrogenii» - вес водорода) - это единица измерения активности ионов водорода в любом веществе, количественно выражающая его кислотность.
Данный термин появился в начале ХХ века в Дании. Показатель pH ввел датский химик Сорен Петр Лауриц Соренсен (1868-1939), хотя утверждения о некой «силе воды» встречаются и у его предшественников.
Активность водорода определяется как отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов, выраженной в молях на литр:
pH = -log
Для простоты и удобства при вычислениях был введен показатель pH. рН определяется количественным соотношением в воде ионов Н+ и ОН-, образующихся при диссоциации воды. Принято измерять уровень pH по 14-цифровой шкале.
Если в воде пониженное содержание свободных ионов водорода (рН больше 7) по сравнению с ионами гидроксида [ОН-], то вода будет иметь щелочную реакцию , а при повышенном содержании ионов Н+ (рН меньше 7) — кислую реакцию . В идеально чистой дистиллированной воде эти ионы будут уравновешивать друг друга.
кислая среда: >
нейтральная среда: =
щелочная среда: >
Когда концентрации обоих видов ионов в растворе одинаковы, говорят, что раствор имеет нейтральную реакцию. В нейтральной воде показатель рН равен 7.
При растворении в воде различных химических веществ этот баланс изменяется, что приводит к изменению значения рН. При добавлении к воде кислоты концентрация ионов водорода увеличивается, а концентрация гидроксид-ионов соответственно уменьшается, при добавлении щелочи - наоборот, повышается содержание гидроксид-ионов, а концентрация ионов водорода падает.
рН показатель отражает степень кислотности или щелочности среды, в то время как «кислотность» и «щелочность» характеризуют количественное содержание в воде веществ, способных нейтрализовывать соответственно щелочи и кислоты. В качестве аналогии можно привести пример с температурой, которая характеризует степень нагрева вещества, но не количество тепла. Опустив руку в воду, мы можем сказать какая вода — прохладная или теплая, но при этом не сможем определить сколько в ней тепла (т.е. условно говоря, как долго эта вода будет остывать).
pH считается одним из важнейших показателей качества питьевой воды. Он показывает кислотно-щелочное равновесие и влияет на то, как будут протекать химические и биологические процессы. В зависимости от величины pH может изменяться скорость протекания химических реакций, степень коррозионной агрессивности воды, токсичность загрязняющих веществ и т.д. От кислотно-щелочного равновесия среды нашего организма напрямую зависит наше самочувствие, настроение и здоровье.
Современный человек живет в загрязненной окружающей среде. Многие приобретают и употребляют пищу, изготовленную из полуфабрикатов. Кроме этого практически каждый человек ежедневно подвергается стрессовому воздействию. Все это оказывает влияние на кислотно-щелочное равновесие среды организма, смещая его в сторону кислот. Чай, кофе, пиво, газированные напитки снижают показатель pH в организме.
Считается, что кислая среда является одной из основных причин разрушения клеток и повреждения тканей, развития заболеваний и процессов старения, росту болезнетворных организмов. В кислой среде до клеток не доходит строительный материал, разрушается мембрана.
Внешне о состоянии кислотно-щелочного равновесия крови человека можно судить по цвету его конъюнктивы в уголках глаз. При оптимальном кислотно-щелочном балансе цвет конъюнктивы ярко-розовый, если же у человека повышается щелочность крови, конъюнктива приобретает темно-розовый окрас, а при повышении кислотности окрас конъюнктивы становится бледно-розовым. При чем цвет конъюнктивы изменяется уже через 80 секунд после употребления веществ, влияющих на кислотно-щелочное равновесие.
Организм регулирует рН внутренних жидкостей, поддерживая значения на определенном уровне. Кислотно-щелочной баланс организма — это определенное соотношение кислот и щелочей, способствующее его нормальному функционированию. Кислотно-щелочной баланс зависит от сохранения относительно постоянных пропорций между межклеточными и внутриклеточными водами в тканях организма. Если кислотно-щелочное равновесие жидкостей в организме не будет поддерживаться постоянно, нормальное функционирование и сохранение жизни окажутся невозможными. Поэтому важно контролировать то, что вы потребляете.
Кислотно-щелочной баланс – это наш индикатор здоровья. Чем мы «кислее», тем скорее стареем и больше болеем. Для нормальной работы всех внутренних органов уровень рН в организме должен быть щелочным, в интервале от 7 до 9.
pH внутри нашего тела не всегда одинаков - некоторые его части более щелочные, а некоторые кислотные. Организм регулирует и поддерживает гомеостаз уровня pH лишь в отдельных случаях, например pH крови. На уровень pH почек и других органов, кислотно-щелочное равновесие которых не регулируются организмом, влияют пища и напитки, которые мы употребляем.
pH крови
Уровень pH крови поддерживается организмом в диапазоне 7.35-7.45. Нормальным показателем pH крови человека считается 7,4-7,45. Даже незначительное отклонение этого показателя влияет на способность крови переносить кислород. Если pH крови повышается до 7,5, она переносит на 75% кислорода больше. При снижении показателя pH крови до 7,3 человеку уже сложно подняться с постели. При 7,29 он может впасть в кому, если показатель pH крови снизится ниже 7,1 — человек умирает.
Уровень pH крови должен поддерживаться в здоровом диапазоне, поэтому организм использует органы и ткани для поддержания его постоянства. Вследствие этого, уровень pH крови не меняется из-за употребления щелочной или кислотной воды, но ткани и органы тела, используемые для регулировки pH крови, меняют свой pH.
pH почек
На параметр pH почек оказывает влияние вода, пища, метаболические процессы в организме. Кислотная еда (например мясные продукты, молочные продукты и др.) и напитки (сладкие газированные напитки, алкогольные напитки, кофе и пр.) приводят к низкому уровню pH в почках, потому что организм выводит излишнюю кислотность через мочу. Чем ниже уровень pH мочи, тем тяжелее приходится работать почкам. Поэтому кислотная нагрузка, приходящаяся от такой еды и напитков на почки, называется потенциальной кислотно-почечной нагрузкой.
Употребление щелочной воды приносит почкам пользу - происходит повышение уровня pH мочи, снижается кислотная нагрузка на организм. Увеличение pH мочи повышает pH организма в целом и избавляет почки от кислотных токсинов.
pH желудка
В пустом желудке содержится не больше чайной ложки желудочной кислоты, выработанной в последний прием пищи. Желудок производит кислоту по мере необходимости при употреблении пищи. Желудок не выделяет кислоту, когда человек пьет воду.
Очень полезно - пить воду на пустой желудок. Показатель pH увеличивается при этом до уровня 5-6. Увеличенный pH будет иметь мягкий антацидный эффект и приведет к увеличению количества полезных пробиотиков (благотворных бактерий). Увеличение pH желудка повышает pH организма, что ведет к здоровому пищеварению и освобождает от симптомов расстройства желудка.
pH подкожного жира
Жировые ткани организма имеют кислотный pH, поскольку в них откладываются излишние кислоты. Организму приходится хранить кислоту в жировых тканях, когда она не может быть выведена или нейтрализована иными способами. Поэтому смещение pH организма в кислую сторону - это один из факторов лишнего веса.
Позитивное влияние щелочной воды на массу тела состоит в том, что щелочная вода помогает выводить из тканей излишнюю кислоту, поскольку помогает почкам работать более рационально. Это помогает контролировать вес, поскольку многократно снижается количество кислоты, которое тело должно «хранить». Щелочная вода также улучшает результаты здоровой диеты и упражнений, помогая организму справиться с излишней кислотностью, выделяемой жировыми тканями в процессе потери веса.
Кости
У костей щелочной pH, так как они в основном состоят из кальция. Их pH постоянен, но если кровь нуждается в регулировке pH, кальций забирается из костей.
Польза, приносимая щелочной водой костям, состоит в их защите, путем снижения количества кислоты, с которым организму приходится бороться. Исследования показали, что употребление щелочной воды снижает рассасывание костей - остеопороз.
pH печени
У печени слабощелочной pH, на уровень которого влияет и пища, и напитки. Сахар и алкоголь должны быть расщеплены в печени, а это приводит к излишкам кислоты.
Польза, приносимая щелочной водой печени, состоит в наличии в такой воде антиоксидантов; установлено, что щелочная вода усиливает работу двух антиоксидантов, находящихся в печени, способствующих более эффективному очищению крови.
pH организма и щелочная вода
Щелочная вода позволяет частям тела, сохраняющим pH крови, работать с большей производительностью. Повышение уровня pH в частях тела, отвечающих за поддержание pH крови, поможет этим органам оставаться здоровыми и работать оперативно.
Между приемами пищи Вы можете помочь Вашему организму нормализовать показатель pH, употребляя щелочную воду. Даже небольшое увеличение pH может оказать огромное влияние на состояние здоровья.
По данным исследований японских ученых, показатель pH питьевой воды, находящийся в диапазоне 7-8, повышает продолжительность жизни населения на 20-30%.
В зависимости от уровня рН воды можно условно разделить на несколько групп:
Сильнокислые воды < 3
кислые воды 3 — 5
слабокислые воды 5 — 6.5
нейтральные воды 6.5 — 7.5
слабощелочные воды 7.5 — 8.5
щелочные воды 8.5 — 9.5
сильнощелочные воды > 9.5
Обычно уровень рН питьевой водопроводной воды находится в пределах, при которых он непосредственно не влияет на потребительские качества воды. В речных водах pH обычно находится в пределах 6.5-8.5, в атмосферных осадках 4.6-6.1, в болотах 5.5-6.0, в морских водах 7.9-8.3.
ВОЗ не предлагает какой-либо рекомендуемой по медицинским показателям величины для рН. Известно, что при низком рН вода обладает высокой коррозионной активностью, а при высоких уровнях (рН>11) вода приобретает характерную мылкость, неприятный запах, способна вызывать раздражение глаз и кожи. Именно поэтому для питьевой и хозяйственно-бытовой воды оптимальным считается уровень рН в диапазоне от 6 до 9.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Интересно знать: Немецкий биохимик ОТТО ВАРБУРГ, удостоенный в 1931 Нобелевской премии по физиологии и медицине доказал, что недостаток кислорода (кислая среда pH<7.0) в тканях приводит к изменению нормальных клеток в злокачественные.
Ученый обнаружил, что раковые клетки теряют способность к развитию в среде, насыщенной свободным кислородом с показателем pH=7,5 и выше! Это означает, что когда жидкости в организме становятся кислыми, стимулируется развитие рака.
Его последователи в 60-х годах прошлого столетия доказали, что любая патогенная флора теряет способность размножаться при pH=7,5 и выше, и наша иммунная система легко справляется с любыми агрессорами!
Для сохранения и поддержания здоровья нам необходима правильная щелочная вода (рН=7.5 и выше). Это позволит лучше сохранять кислотно-щелочное равновесие жидкостей организма, так как основные жизненные среды имеют слабощелочную реакцию.
Уже при нейтральной биологической среде организм может обладать удивительной способностью к самоисцелению.
Не знаете где можно взять правильную воду ? Я подскажу!
Обратите внимание:
Нажатие на кнопку «Узнать » не ведет к каким-либо финансовым тратам и обязательствам.
Вы лишь получите информацию о доступности правильной воды в Вашем регионе ,
а так же получите уникальную возможность бесплатно стать членом клуба здоровых людей
и получить скидку 20% на все предложения + накопительный бонус.
Вступи в международный клуб здоровья Coral Club , получи БЕСПЛАТНО дисконтную карту, возможность участия в акциях, накопительный бонус и другие привилегии!
Из книги: Randy Holmes-Farley: Рифовая алхимия
Величина pH в рифовом аквариуме серьёзным образом влияет на жизнеспособность и состояние организмов, считающих этот аквариум своим домом. К сожалению, есть много факторов, которые выводят pH за пределы диапазона, оптимального для многих совместно содержащихся в морских аквариумах организмов. К примеру, слишком низкое значение pH затрудняет формирование скелета из карбоната кальция у кальцинируемых организмов. При достаточно низком pH эти скелеты, фактически, начинают растворяться. По этой причине аквариумисты должны следить за данным параметром. Подобное наблюдение, очень часто, является первым шагом на пути к решению различных вопросов, связанных с рН. Многие рифовые аквариумисты относят низкое значение pH к числу самых досадных проблем, связанных с поддержанием подходящих условий в аквариуме. В настоящей статье будут подробно рассмотрены причины, которые могут привести к низким значениям pH во многих аквариумах, и описаны лучшие способы его повышения. Проблемы, связанные с высоким значением pH были вкратце рассмотрены в моей предыдущей статье .
Что такое pH?
Данная глава должна помочь аквариумистам понять, что означает термин “pH”. Те, кто хочет только решить проблему низкого pH, может сразу перейти к выделенному жирным шрифтом тексту в конце данного раздела.
Есть множество различных определений понятия pH применительно к морской воде. В системе, используемой большинством аквариумистов (система Национального Бюро Стандартов - NBS) pH определяется согласно уравнению 1:
1. pH = -log a H
где a H
это «активность» ионов водорода (H +
, также называемых протонами) в растворе. Активность – это способ, которым химики измеряют “свободные” концентрации, и pH является мерой числа ионов водорода в растворе. Ионы водорода в морской воде частью находится в свободном состоянии (в действительности они не свободны, а присоединяются к молекулам воды, образуя комплексы - например, H 3
O +
), а частью составляют комплексы с другими ионами (поэтому химики используют термин "активность" вместо концентрации). В частности, ионы H +
в обычной морской воде присутствуют в виде свободных ионов H +
(около 73% от общего количества), в виде пар ионов H +
/SO4
--
(около 25% от общего содержания H +
), и виде пар ионов H +
/F -
(небольшая доля от общего числа H +
). Вопросы активности также влияют на калибровочные буферные растворы, и это одна из причин, по которой к морской воде применяют различные шкалы измерения pH и калибровочные буферные растворы. Нас, аквариумистов, однако, все эти прочие стандарты мало касаются: в среде аквариумистики принято иметь дело исключительно со стандартной системой NBS (Национального Бюро Стандартов США).
Для понимания основных проблем, связанных со значением pH в морских аквариумах, можно представить, что значение pH непосредственно связано с концентрацией H + :
2. pH = -g H log
где g H – константа (коэффициент активности), которую, в большинстве случаев, можно игнорировать (g H = 1 в чистой пресной воде и ~0.72 в морской воде). По сути, аквариумистам достаточно понимать, что pH является мерой числа ионов водорода в растворе, и что шкала pH логарифмическая. Это означает, что при pH 6 имеется в 10 раз больше ионов H + , чем при pH 7, и что при pH 6 имеется в 100 раз больше ионов H+, чем при pH 8. Следовательно, небольшое изменение величины pH может быть связано с существенным изменением концентрации ионов H + в воде.
Зачем контролировать pH?
Есть несколько причин, по которым аквариумисты хотели бы контролировать pH в морских аквариумах. Одна из них в том, что водные организмы активно растут только в определённом диапазоне pH. Естественно, этот диапазон различен для разных организмов, и понятие «оптимального» диапазона может быть не совсем корректным для аквариума, в котором содержится много различных видов. Даже натуральная морская вода (pH = 8.0-8.3) не будет оптимальной для всех существ, живущих в ней. Тем не менее, более восьмидесяти лет назад было установлено, что сильное расхождение pH от показателя, свойственного натуральной морской воде (например, ниже значения pH 7.3), является источником стресса для рыб 1 . Теперь мы обладаем дополнительной информацией об оптимальных диапазонах величины pH для многих организмов, но, к сожалению, эти данные недостаточны для того, чтобы аквариумисты могли найти оптимальное значение pH для большинства организмов, которые их интересуют. 2-6 Кроме того, вдияние pH может быть косвенным. Например, известно, что токсичность меди и никеля для некоторых организмов, присутствующих в наших аквариумах (таких как мизиды и разноногие ракообразные) зависит от величины pH 7 . Как следствие, диапазоны pH, которые будут приемлемы для одного аквариума, могут отличаться от величин, приемлемых для другого, даже если в этих аквариумах будут жить одиаковые организмы.
Тем не менее, имеются фундаментальные процессы, происходящие во многих морских организмах, на которые серьёзно влияют изменения pH. Одним из них является кальцификация (отвердение). Известно, что кальцификация в кораллах зависит от значения pH, и она падает по мере падения pH. 8-9 Используя такие факторы в совокупности с опытом, накопленным многочисленными любителями, мы можем разработать некоторые основные положения относительно приемлемого диапазона и предельно допустимых значений pH для рифовых аквариумов.
Каков приемлемый диапазон значений pH для рифового аквариума?
Приемлемый диапазон значений pH для рифовых аквариумов – это скорее мнение, а не конкретно определённый факт, и естественно, он будет варьироваться в зависимости от того, кто высказывает это мнение. И этот диапазон может довольно сильно отличаться от «оптимального» диапазона. При этом, по сравнению с приемлемым диапазоном, гораздо трудее обосновать, что же является «оптимальным диапазоном». Я предлагаю считать подходящим значение pH натуральной морской воды, равное примерно 8.2, но рифовый аквариум может жить в более широком диапазоне значений pH. Я считаю, что диапазон значений pH от 7.8 до 8.5 является приемлемым для рифовых аквариумов, с некоторыми допущениями, а именно:
- Буферность (KH) должна составлять, как минимум, 2.5 мэкв/л, и предпочтительно выше, особенно ближе к нижнему пределу диапазона pH. Данное положение частично основывается на том факте, что многие рифовые аквариумы довольно эффективно содержатся в диапазоне pH 7.8-8.0. При этом большая часть лучших из этих аквариумов содержит кальциевый реактор, который, хотя и имеет тенденцию к снижению pH, при этом поддерживает достаточно высокий уровень KH (3 мэкв/л и выше). В этом случае, любые проблемы, связанные с кальцинированием при низких значениях pH , могут быть компенсированы повышением щёлочности. Низкое значение pH в первую очередь поражает кальцифицируемые организмы, затрудняя получение достаточного количества карбоната для образования скелетов. Увеличение буферности сглаживает это затруднение по причинам, которые будут подробно рассмотрены далее в данной статье.
- Уровень кальция должен составлять, как минимум, 400 ppm. При понижении pH кальцификация становится затруднительной; она также становится затруднительной, поскольку снижается уровень содержания кальция . Крайне нежелательно одновременно иметь предельно допустимые низкие значения pH, щёлочности и содержания кальция. Таким образом, если pH будет в области низких значений, и будет нелегко изменить его значение (как например, в аквариуме с кальциевым реактором CaCO3/CO2), следует, по крайней мере, обеспечить приемлемое содержание кальция (~400-450 ppm). Более того, одна из проблем, возникающих при высоких значениях pH (свыше 8.2), является абиотическое осаждение карбоната кальция, приводящее к падению содержания кальция и щёлочности и к засорению нагревателей и импеллеров насосов. Если величина pH в аквариуме составляет 8.4 или выше (что часто имеет место в аквариумах, при применении известковой воды Ca(OH) 2 - кальквассера), следует обратить должное внимание поддержанию надлежащего уровеня содержания кальция и буферности. Это означает, что эти уровни не должны быть ни слишком низкими, вызывающими биологическую кальцификацию, ни слишком высокими, вызывающими избыточное абиотическое осаждение на оборудовании.
Углекислый газ и pH
Величина pH в аквариуме с морской водой тесно связана с количеством растворенной в воде двуокиси углерода. Она также связана и с буферностью. Действительно, если вода будет полностью аэрированной (т.е. в полном равновесии с обычным воздухом), то величина pH точно определяется щёлочностью карбоната. Чем выше щёлочность, тем выше pH. Рисунок 1 показывает соотношение для морской воды, в состоянии равновесия с обычным воздухом (350 ppm двуокиси углерода), и воды, находящейся в состоянии равновесия с воздухом, содержащим избыточное количество двуокиси углерода, который может присутствовать в доме (1000 ppm). Очевидно, что при любой буферности, при повышении содержания двуокиси углерода величина pH понизится. Именно избыток двуокиси углерода и бывает причиной низкого pH в рифовых аквариумах.
Рисунок 1. Соотношение между буферностью и pH в морской воде, находящейся в равновесии с воздухом, содержащим обычное и повышенное количество двуокиси углерода.
Зелёная точка соответствует естественной морской воде в равновесии с обычным воздухом, а кривые отражают результат, который был бы получен при повышенной или пониженной буферности.
Упрощенно данное соотношение можно понимать следующим образом: Двуокись углерода присутствует в воздухе в виде CO 2
. При растворении в воде он превращается в угольную кислоту H 2
CO 3
:
3. CO 2 + H 2 O -> H 2 CO 3
Количество H 2 CO 3 в воде (когда она хорошо аэрирована) не зависит от pH, а только от содержания углекислого газа в воздухе (и, в некоторой степени, от других факторов, таких, как температура и солёность). В системах, не уравновешенных воздухом, к которым можно отнести многие рифовые аквариумы, эти аквариумы можно рассматривать «как если бы» они находились в равновесии с неким количеством CO 2 в воздухе, которое эффективно определяется количеством H 2 CO 3 в воде. Следовательно, если в аквариуме (или в воздухе, с которым он уравновешен) имеется «избыток CO 2 », это означает, что в аквариуме присутствует избыток H 2 CO 3 , что, в свою очередь, означает что величина pH должна упасть, как это показано ниже.
Морская вода содержит смесь угольной кислоты, бикарбоната и карбоната, которые всегда находятся в равновесии:
4. H 2 CO 3 -> H + + HCO 3 - -> 2H + + CO 3 --
Уравнение 4 показывает, что если в аквариуме имеется избыток H 2 CO 3 , часть его диссоциирует (разбивается на части), превращаясь в ионы H + , HCO 3 - и CO 3 -- . В результате избытка H + , величина pH будет ниже, чем, если бы в нём было меньше CO 2 /H 2 CO 3 . При большом избытке CO 2 в морской воде величина pH может упасть до очень низких значений (pH 4-6). Уравновешивание воды в моём аквариуме с двуокисью углерода при давлении в 1 атмосферу привело к снижению pH до 5.0, хотя маловероятно, что такое низкое значение было бы достигнуто в рифовом аквариуме, поскольку находящиеся в нём грунт и остовы кораллов будут играть роль буфера при растворении. В моём аквариуме вода, уравновешенная двуокисью углерода при давлении в 1 атмосферу, в присутствии избытка твёрдого арагонита (кристаллическая форма карбоната кальция, т.е. в той же форме, что и в остовах кораллов), привела к величине pH, равной 5.8.
Если буферность составляет 3 мэкв/л (8.4 dKH), а pH - 7.93, это означает, что в аквариуме имеется избыток CO 2 (в противном случае значение pH должно было быть чуть выше 8.3).
Рисунки 2-5 графически показывают некоторые способы повышения pH в аквариумах. К способам увеличения pH относятся:
- Насыщение воды «обычным воздухом», вытесняя избыток двуокиси углерода приведет к смещению характеристик аквариума по зелёной линии (Рисунок 3), в результате чего значение pH поднимется чуть выше pH 8.3. Такой же результат имел бы место, если бы для избытока двуокиси углерода был поглощен в результате роста макро водорослей. Однако редко случается, чтобы такое явление могло привести к смещению характеристики вдоль зелёной линии, до значения выше pH 8.3.
- Увеличение буферности: даже если в аквариуме продолжает сохраняться избыток CO 2 , увеличение буферности приведет к увеличению pH вдоль зелёной линии (Рисунок 4) до значения 8.1 при буферности 4.5 мэкв/л (12.6 dKH).
- Применение известковой воды (kalkwasser) для снижения избыточного содержания CO 2 до нормального уровня, а также для увеличения буферности (до 4 мэкв/л), может привести к смещению кривой вдоль зелёной линии (Рисунок 5), что приведёт к увеличению pH свыше 8.4 и буферности до 4 мэкв/л (11.2 dKH).
Рисунок 2. Те же кривые, что и на Рисунке 1. Красные линии показывают величину pH,
которая получается при буферности 3 мэкв/л (8.4 dKH). Ясно видно, что величина pH значительно выше
при обычных уровнях содержания двуокиси углерода, чем при его повышенном содержании.
Рисунок 3. Те же кривые, иллюстрирующие влияние аэрации на pH,
при избыточном начальном содержании двуокиси углерода
Рисунок 4. Те же кривые, иллюстрирующие влияние увеличения буферности на pH,
при сохранении высокого содержание двуокиси углерода
Рисунок 5. Те же кривые, иллюстрирующие влияние известковой воды (kalkwasser) на pH путём сокращения избытка двуокиси углерода (гидроокись вступает в реакцию с двуокисью углерода, образуя
бикарбонат и карбонат), одновременно с увеличением буферности.
Почему значение pH изменяется в дневное и в ночное время?
Суточные изменения pH в рифовых аквариумах возникают из-за биологических процессов фотосинтеза и дыхания. Фотоситнез – это процесс, при котором организмы преобразуют двуокись углерода и воду в углеводы и кислород:
5. 6CO 2 + 6H 2 O + свет -> C 6 H 12 O 6 (углеводы) + 6O 2
Таким образом, в дневное время суток происходит потребление двуокиси углерода. В результате этого потребления многие аквариумы испытывают нехватку CO 2 в дневное время, и pH растет.
Кроме этого, организмы, обитающие в аквариуме также осуществляют процесс дыхания, во время которого углеводы преобразуются обратно в энергию, которая будет использоваться для других целей. По сути, этот процесс противоположен фотосинтезу:
6. C 6 H 12 O 6 (углеводы) + 6O 2 -> 6CO 2 + 6H 2 O + энергия
Данный процесс происходит в рифовом аквариуме постоянно, и он приводит к понижению pH в связи с образованием двуокиси углерода.
В результате совокупного действия этих процессов в большинстве рифовых аквариумов в дневное время pH возрастает, а в ночное время падает. Для типичного аквариума это изменение pH варьирует в диапазоне от менее, чем 0.1, до более чем 0.5. Как уже обсуждалось в других частях данной статьи, активная аэрация аквариумной воды для вытеснения избыточной двуокиси углерода или привлечения двуокиси углерода при её дефиците полностью нивелирует суточные колебания pН. На практике, однако, трудно достичь полной компенсации, величина pH различна в дневное и ночное время.
Помимо аэрации, на изменение pH влияет присутствие буферных растворов. Высокая карбонатная буферность приводит к меньшим колебаниям в pH, поскольку сочетание карбоната с бикарбонатом создаёт буфер, смягчая изменения pH. Борная кислота и ее соли также образуют буфер, смягчающий изменения pH. Емкость обех этих буферных систем выше при высоких значениях pH (8.5), чем при низких (7.8). Таким образом, аквариумисты, у которых значение pH в аквариуме низкое, могут столкнуться по этой причине с бОльшими колебаниями в значениях pH. Я детально обсуждал буферные эффекты и проблемы суточных колебаний pH в предыдущей статье .
Решение проблем с pH
Ниже приводятся конкретные советы по решению проблем с низким pH. Эти советы могут также помочь при поправке уровней pH ближе к природным значениям, даже если эти уровни уже находятся в пределах «приемлемого диапазона», как было описано выше, но всё ещё не столь высоки, как хотелось бы. Тем не менее, прежде чем приступить к реализации стратегии по изменению pH, ознакомьтесь с некоторыми общими положениями:
Убедитесь что у вас действительно есть проблема с уровнем pH. Зачастую, в результате некорректно произведенных измерений, вам может казаться, что есть проблема. Эта ситуация наиболее типична для случаев, когда аквариумист пользуется набором тестов (капельным тестом или тест-полосками) для измерения pH, а не пользуется электронным pH-метром. Тем не менее, ошибки возможны при любых измерениях, и будет досадно, если вы сделаете аквариуму хуже только из-за того, что pH-метр был неправильно откалиброван. Поэтому, прежде чеи начать коррективные меры, убедитесь, что значения pH были измерены правильно. Ниже приводятся ссылки на две статьи, которые стоит прочитать для того, чтобы быть уверенными, что измерение pH производится верно:
- Калибровка pH-метра при помощи буры из хозяйственного магазина .
Прежде чем приступить к поиску решения, попытайтесь определить причину, по которой возникла проблема. Например, если низкое значение pH вызвано избытком углекислого газа в воздухе помещения, усиление аэрации этим же воздухом вряд ли поможет в решении этой проблемы. Гораздо лучшим решением будет если вы адресуете саму суть проблемы.
Причины низкого pH
Как уже описывалось выше, когда значение pH опускается ниже 7.8, возникают проблемы. Это значит, что в течение дня нижнее значение pH опускается ниже 7.8. Конечно, если нижнее значение pH опустится до 7.9, все равно, будет нужно поднять значение pH, но уже не так срочно. Как правило, есть несколько причин, которые могут приводить к низкому значению pH, и по каждому случаю нужны различные действия. Нет универсального способа, позволяющего предохранить аквариум от всех этих проблем одновременно!
Первым шагом в решении проблемы низкого pH является выяснение причины его возникновения. Возможные причины могут быть следующие:
- В аквариуме используется кальциевый реактор (реактор карбоната кальция с двуокисью углерода: CaCO 3 /CO 2 ).
- Аквариум имеет низкую буферность.
- В связи с недостаточной аэрацией в аквариуме имеется больше CO 2 , чем в окружающем воздухе. Не заблуждайтесь, думая, что аквариум будет в достаточной степени насыщен кислородом, поскольку вода в нём очень турбулентна. ГОРАЗДО труднее привести содержание двуокиси углерода к равновесию, чем просто обеспечить достаточное количество кислорода. Если бы двуокись углерода находилась в идеальном равновесии, НЕ было бы разницы между величинами pH в дневное и в ночное время. Поскольку в большинстве аквариумов ночью значение pH ниже, это говорит об их неполной насыщенности воздухом.
- В аквариуме имеется избыток CO 2 , поскольку воздух в помещении содержит избыток CO 2 .
- Аквариум находится в процессе запуска, и в нем содержится избыток кислоты, образующейся в результате азотного цикла и разложения органических веществ до CO 2 .
Тест аэрацией
Некоторые из перечисленных выше вариантов требуют определённых усилий для диагностики. Проблемы 3 и 4 являются довольно распространёнными, и есть простой способ их выявления. Наберите стакан воды из аквариума и измерьте pH. Затем интенсивно аэрируйте эту воду в течение часа, используя наружный воздух. Значение pH возрастет, если pH был слишком низким для имеющегося значения буферности, в соответствии с Рисунком 3 (если pH вырастет, вероятно, одно из измерений - pH или буферность – было ошибочным). В этом случае повторите эксперимент с новым стаканом воды, используя для аэрации воздух из помещения. Если pH снова вырастет, значит pH в аквариуме также будет расти в результате аэрации, потому что вода в аквариуме содержит избыточную дозу двуокиси углерода. Если pH в стакане не вырастет (или будет расти очень медленно), это означает, что воздух в помещении содержит избыток CO 2 , и увеличение насыщенности этим воздухом не решит проблему низкого pH (при этом, проблема может быть решена, если для насыщения использовать свежий воздух).
Решение проблем с низким значением pH
Некоторые решения пригодны только при определённых причинах, и о них подробно говорится ниже. Тем не менее, есть и общие решения, которые часто бывают эффективными. К таким решениям относится применение добавок для повышения pH. Их применяют в случаях, когда требуется повышение буферности. В этомо случае лучше всего использовать известковую воду (kalkwasser), после чего можно использовать двухкомпонентные добавки для повышения pH. Преимущество этих методов в том, что они увеличивают pH без нарушения баланса с кальцием.
Использование одних только буферных растворов не всегда является хорошим методом, поскольку они лишь немного увеличивают значение pH, в то время, как буферность растет существенно. К сожалению, этикетки на многих имеющихся на рынке буферных растворах пишутся так, чтобы убедить аквариумистов, что pH будет в порядке, если они просто добавят некоторое количество этого раствора. В большинстве же случаев улучшение pH происходит только на один день, при этом щёлочность увеличивается сверх желаемых пределов.
Два других полезных метода заключаются в выращивании макро водорослей, которые в процессе роста поглощают некоторое количество CO 2 из воды (зачастую водоросли освещаются в противофазе с основным аквариумом - свет в емкости в макроводорослями включается ночью, когда свет в основном аквариуме выключен, чтобы минимизировать уменьшение pH), и насыщении воды свежим воздухом, забираемым снаружи помещения.
Низкое значение pH, вызванное кальциевым реакторомОбщей причиной низкого значения pH в рифовом аквариуме является использование кальциевого реактора. Эти реакторы применяют двуокись углерода, имеющую кислую реакцию, для растворения карбоната кальция, в результате чего в аквариум, хоть и временно, поступает значительное количество кислоты. В идеале двуокись углерода должна выветриваться из реактора, после того, как часть ее была израсходована на растворение CaCO 3 . Но в реальности данный процесс проходит не полностью, и аквариумы, в которых применяется кальциевый реактор, обычно действуют при значениях pH, близких к нижнему краю допустимого диапазона.
Предлагаемые решения предполагают, что реактор был должным образом отрегулирован. Плохо настроенный реактор может привести к понижению pH ниже обычного значения, поэтому первым шагом должно быть поведение соответствующей настройки. Вопрос настройки кальциевого реактора выходит за рамки данной статьи, отметим только, что значения pH и буферность вытекающей из реактора воды не должны быть слишком низкими.
Для минимизации проблемы низкого pH, возникающей в результате использования кальциевых реакторов, предлагалось много разных подходов, с различной степенью успеха. Одним из таких подходов является использование двухкамерного реактора, в котором вытекающая вода проходит через вторую камеру с CaCO 3 до того, как будет сброшена в аквариум. Растворение дополнительного CaCO 3 приводит к увеличению pH, а также вызывает повышение уровней содержания кальция и буферности в растворе. Такой подход выглядит успешным для повышении pH вытекающей из реактора воды, но не на всем пути до аквариума, и проблема низкого pH полностью не исчезает.
Другим подходом является аэрация воды на выходе из кальциевого реактора, до того, как она попадёт в аквариум. Целью этого метода является выдувание избытка CO 2 до того, как вода попадет в аквариум. Этот подход хорош в теории, но не на практике, поскольку до попадания в аквариум на дегазацию отводится недостаточно времени. Другой проблемой при этом подходе является тот факт, что в случае успешного повышения pH раствор может оказаться пересыщен CaCO 3 , что может привести ко вторичному осаждению CaCO 3 в реакторе, тем самым загрязняя его и снижая эффективность.
И, наконец, последний подход, возможно, самый успешный, заключается в комбинировании кальциевого реактора с другой системой повышения буферности, повышающей также значение pH. Самым удачным, наверное, является использование известковой воды (гидроксида кальция). В этом случае известковая вода применяется не столько для увеличения растворенного кальция или повышения буферности, а для того, чтобы поглотить избыток CO 2 , и, тем самым, поднять pH. Необходимое для этого количество известковой воды не так велико, как в случае ее использования в качестве основного источника для поддержания высоких уровней кальция и буферности. Добавление известковой воды может проводиться по таймеру, в ночные часы или рано утром, когда низкие значения pH наболее вероятны. Добавка известковой воды может проводиться исходя из показаний контроллера pH, т.е. она может добавляться только, когда значение pH упадет ниже определенного значения (например, ниже pH 7.8).
Низкое значение pH, вызванное высоким уровне м содержания углекислого газа в помещении
Высокие уровни содержания углекислого газа в помещении также могут привести к понижению pH в аквариумах. Дыхание людей и домашних животных, использование систем отопления, сжигающих природный газ (например, печи и плитки) при ненадлежащей вентиляции, и применение кальциевых реакторов могут привести к высоким уровням содержания углекислого газа в помещении. Уровень содержания углекислого газа в помещении легко может превысить его содержание в наружном воздухе вдвое, а такой избыток может привести к значительному понижению pH в аквариуме. Данная проблема особенно насущна в новых, более герметично закрываемых помещениях. Эта проблема вряд ли будет иметь место в старых домах, где ветер может «гулять» через оконные рамы.
Многие аквариумисты обнаружили, что открытое окно рядом с аквариумом может значительно повысить pH за один или два дня. К сожалению, аквариумисты, живущие в холодном климате, не могут комфортно открывать окна зимой. Некоторые из них выяснили, что в такой ситуации полезно провести трубку снаружи к месту забора воздуха флотатора, в котором свежий наружный воздух быстро смешивается с аквариумной водой. Имейте в виду, что если аквариумист проживает в зоне, где периодически распрыскиваются инсектициды для борьбы с комарами (например, в пригородных районах на юге), на забор воздуха необходимо устанавливать фильтр с активированным углем, чтобы предотвратить попадание ядохимикатов в аквариум.
Наконец, хорошим решением для многих случаев будет использование известковой воды (гидроксида кальция). Известковая вода может быть особенно эффективна, поскольку в данной ситуации маловероятно, чтобы pH в аквариуме поднялся до нежелательно высокого уровня - опасности, которая может сопровождать применение известковой воды в качестве основного источника кальция и буферности. Несмотря на то, что гидроксид кальция является самой распространённой и общепризнанной добавкой для обеспечения необходимой буферности в аквариуме, одновременно с повышением pH, можно воспользоваться и другими добавками для повышения pH. Например, в данной ситуации добавки на основе карбоната будут очень полезны, а на основе бикарбоната – нет. Если рассмотреть коммерческие продукты, B-ionic компании ESV будет лучше, чем более новая версия (Bicarbonate B-ionic) того же производителя. Стиральная сода (карбонат натрия) или прокаленная пищевая сода будут лучше, чем обычная пищевая сода (бикарбонат натрия).
Низкий pH, вызванный низкой буферностью
Низкая буферность также может привести к низкому уровню pH. Например, если понижение буферности по мере кальцификации ничем не компенсируется, это может привести к падению pH. Такое падение возможно при всех методах компенсации буферности, но больше всего будет наблюдаться при применении тех систем, которые сами не увеличивают значение pH (например, кальциевый реактор или использование бикарбонатов). В этом случае очевидное решение состоит в увеличении буферности каким-либо образом, в соответствии с Рисунком 4.
Резкое падение pH
Все описанные выше случаи относятся к хронически низким значениям pH. Ни один из рассмотренных вариантов не касается случаев резкого или временного сдвига pH. Однако, в некоторых ситуациях такое может произойти, и будет полезно знать, как поступать в подобных случаях. Большинство аквариумистов вряд ли будут делать, то, что сделал я: например, бросать в самп кусочек сухого льда только для того, чтобы посмотреть, что произойдёт. Сделав это, я увидел, что pH стал резко падать. Подобным образом легко можно убедиться в том, что значение pH равное 5 может убить всё живое в аквариуме (в моём случае этого не произошло, но я бы не рекомендовал вам пытаться повторить этот эксперимент ради развлечения).
С большей степенью вероятности, могут возникнуть проблемы с выбросом большого количества углекислого газа в результате сбоя в системе подачи углекислого газа в реактор. В большинстве этих случаев я бы посоветовал ничего не предпринимать до тех пор, пока с помощью сильной аэрации не будет удалён избыток CO 2 . Возможно, стоит открыть окно, чтобы участвующий в газообмене воздух сам по себе не содержал избытка CO 2 . Примерно за сутки состояние аквариума должно вернуться к норме. Если аквариумист решит добавить какое-либо средство для увеличения pH, он рискует поднять его значение до слишком высокого уровня через сутки, после того, как из аквариума был выведен избыток CO 2 .
Если причиной падения pH является минеральная кислота (например, соляная), карбонатная буферность (а также общая буферность) обвалится. В эьтом случае я бы советовал измерить буферность, и воспользоваться добавками для повышения карбонатной буферности (не на основе бора), для того, чтобы поднять буферность, вернув её к нормальному уровню (в диапазоне 2.5- 4 мэкв/л или 7-11 dKH). Конечным результатом этих действий должно быть увеличение pH. С помощью некоторых щелочных добавок (известковая вода или обычный B-ionic) значение pH можно увосстановить быстро, а при применении других (как, например, пищевая сода) увеличение pH будет происходить медленно, поскольку аквариуму потребуется время на выведение образующегося CO 2 .
Если причиной падения pH является уксус или другая органическая кислота, я бы посоветовал такие же меры, что и для соляной кислоты, о чём говорилось выше. Надо только иметь в виду, что с течением времени (от нескольких часов до суток) ацетат, образовавшийся из уксуса (уксусной кислоты) будет окислен до CO 2 и OH-. Результатом этого будет возможное увеличении значения pH и щёлочности. Поэтому, этом случае лучше ограничить или воздержаться от иных действий, приводящих к увеличению буферности. Если для стабилизации образовавшейся кислоты будет применяться большое количество добавок для повышения буферности, величина pH и /или буфрность впоследствии могут вырости до более высоких значений, чем хотелось бы.
Заключение
pH является важным показателем морского аквариума, хорошо знакомым большинству аквариумистов. Он оказывает серьёзное влияние на здоровье и самочувствие жителей наших систем, и мы обязаны сделать всё возможное для того, чтобы этот показатель лежал в допустимых пределах. В данной статье приводятся советы по решению часто встречающихся проблем, связанных с низким значением pH в аквариумах, позволяя аквариумистам диагностировать и решать проблемы низкого pH, которые могут возникнуть в аквариумах.
Счастливого «рифования»!
Если у вас появятся вопросы по данной статье, пожалуйста, посетите мой авторский форум на ReefCentral.
1. Hydrogen-ion concentration of sea water in its biological relations. Atkins, W. R. G. J. Marine Biol. Assoc. (1922), 12 717-71.
2. Water quality requirements for first-feeding in marine fish larvae. II. pH, oxygen, and carbon dioxide. Brownell, Charles L. Dep. Zool., Univ. Cape Town, Rondebosch, S. Afr. J. Exp. Mar. Biol. Ecol. (1980), 44(2-3), 285-8.
3. Chondrus crispus (Gigartinaceae, Rhodophyta) tank cultivation: optimizing carbon input by a fixed pH and use of a salt water well. Braud, Jean-Paul; Amat, Mireille A. Sanofi Bio-Industries, Polder du Dain, Bouin, Fr. Hydrobiologia (1996), 326/327 335-340.
4. Physiological ecology of Gelidiella acerosa. Rao, P. Sreenivasa; Mehta, V. B. Dep. Biosci., Saurashtra Univ., Rajkot, India. J. Phycol. (1973), 9(3), 333-
5. Studies on marine biological filters. Model filters. Wickins, J. F. Fish. Exp. Stn., Minist. Agric. Fish. Food, Conwy/Gwynedd, UK. Water Res. (1983), 17(12), 1769-80.
6. Physiological characteristics of Mycosphaerella ascophylli, a fungal endophyte of the marine brown alga Ascophyllum nodosum. Fries, Nils. Inst. Physiol. Bot., Univ. Uppsala, Uppsala, Swed. Physiol. Plant. (1979), 45(1), 117-21.
7. pH dependent toxicity of five metals to three marine organisms. Ho, Kay T.; Kuhn, Anne; Pelletier, Marguerite C.; Hendricks, Tracey L.; Helmstetter, Andrea. National Health and Ecological Effects Research Laboratory, U.S. Environmental Protection Agency, Narragansett, RI, USA. Environmental Toxicology (1999), 14(2), 235-240.
8. Effects of lowered pH and elevated nitrate on coral calcification. Marubini, F.; Atkinson, M. J. Biosphere 2 Center, Columbia Univ., Oracle, AZ, USA. Mar. Ecol.: Prog. Ser. (1999), 188 117-121.
9. Effect of calcium carbonate saturation state on the calcification rate of an experimental coral reef. Langdon, Chris; Takahashi, Taro; Sweeney, Colm; Chipman, Dave; Goddard, John; Marubini, Francesca; Aceves, Heather; Barnett, Heidi; Atkinson, Marlin J. Lamont-Doherty Earth Observatory of Columbia University, Palisades, NY, USA. Global Biogeochem. Cycles (2000), 14(2), 639-654.
Концентрация водородных ионов, которая выражается отрицательным логарифмом молярной концентрации ионов водорода – рН (рН=1 означает, что концентрация равна 10 -1 моль/л; рН=7 означает, что концентрация ионов составляет 10 -7 моль/л, или 100нмоль), существенно влияет на ферментативную деятельность, на физико-химическую свойства биомолекул и надмолекулярных структур. Норма рН: внутри клетки – рН=7,0 или 100 нмоль/л, внеклеточная жидкость – рН 7,4, или 40 нмоль/л, артериальная кровь – рН 7,4, или 40 нмоль/л, венозная кровь – рН 7,35, или 44 нмоль/л. Крайние пределы колебаний рН крови, совместимые с жизнью, - 7,0-7,8, или от 16 до 100 нмоль/л.
Буферные системы крови:
1. Гемоглобиновый буфер находится в эритроцитах.
Поддержание оптимального кислотно-основного состояния крови. Восстановленный гемоглобин – HHb, HHb+КОН=КНb+H 2 O; KHb+KCl=HHb+KCl.
Представлен системой "дезоксигемоглобин-оксигемоглобин". При накоплении в эритроцитах избытка водородных ионов дезоксигемоглобин, теряя ион калия, присоединяет к себе ион водорода (связывает ионы водорода). Этот процесс происходит в период прохождения эритроцита по тканевым капиллярам, благодаря чему не возникает закисления среды, несмотря на поступление в кровь большого количества угольной кислоты. В легочных капиллярах в результате повышения парциального напряжения кислорода гемоглобин присоединяет кислород, отдавая ионы водорода, которые используются для образования угольной кислоты и в дальнейшем выделяется через легкие.
2. Карбонатный буфер.
H 2 CO 3 +KOH=KHCO 3 +H 2 O; KHCO 3 +HCl=H 2 CO 3 +KCl; H 2 CO 3 =H 2 O+CO 2 . Емкость буфера пост. За счет частоты дыхания.
Представлен бикарбонатом (гидрокарбонатом) натрия и угольной кислотой (NaHCO 3 / H 2 CO 3 )/ В норме соотношение этих компонентов должно быть 20:1, а уровень бикарбонатов – в пределах 24 ммоль/л. При появлении в крови избытка ионов водорода в реакцию вступает бикарбонат натрия, в результате чего образуется нейтральная соль и угольная кислота, происходит замена сильной кислоты (хорошо диссоциирующей на анион и ионы водорода) на более слабую кислоту (она слабее диссоциирует на анион и ион водорода), какой является угольная кислота. Избыток угольной кислоты выделяется легкими. При появлении в крови избытка щелочи или щелочного продукта в реакцию вступает второй компонент бикарбонатного буфера – угольная кислота, в результате чего образуется бикарбонат натрия и вода. Избыток бикарбоната натрия удаляется через почки. Таким образом, благодаря легким и почкам соотношение между бикарбонатом и угольной кислотой поддерживается на постоянном уровне, равном 20:1.
3. Фосфатный буфер.
KH 2 PO 4 +KOH=K 2 HPO 4 +H 2 O; K 2 HPO 4 +HCl=KH 2 PO 4 +KCl.
Представлен солями фосфорной кислоты, двух- и однозамещенным натрием (Na 2 HPO 4 и NaH 2 PO 4) в соотношении 4:1. При появлении в среде кислого продукта образуется однозамещенный фосфат NaH 2 PO 4 – менее кислый продукт, а при защелачивании образуется двузамещенный фосфат Na 2 HPO 4 . Избыток каждого компонента фосфатного буфера выводится с мочой.
4. Белковый буфер.
Функциональная система поддержания рН: ЦНС (гипоталамус, дыхательный центр) – поведение: внешнее дыхание; функции почек, функции ЖКТ, рег. Метаболизма – результат: 7,4 – хеморецепторы.
За счет наличия в составе белков плазмы щелочных и кислых аминокислот белок связывает свободные ионы водорода, т.е. препятствует закислению среды; одновременно он способен сохранить рН среды при ее защелачивании.
Поддержание рН крови является важнейшей физиологической задачей – если бы не существовало механизма поддержания рН, то огромное количество кислых продуктов, образующихся в результате метаболических процессов вызывало бы закисление (ацидоз). Можно выделить 4 основных механизма поддержания КЩР (кислотно-щелочного равновесия): буферирование; удаление углекислого газа при внешнем дыхании; регуляция реабсорбции бикарбонатов в почках; удаление нелетучих кислот с мочой (регуляция секреции и связывания ионов водорода в почках).
Дыхательный (респираторный) механизм регуляции, деятельность почек; ацидоз <= 7,4 <= алкалоз; респираторный ацидоз <= 7,4 => респираторный алкалоз (почки); почки ацидоз <= 7,4 => почки алкалоз (респират.)
25. Функциональная система поддержания оптимального для метаболизма агрегатного состояния крови: свертывающая и противосвертывающая системы крови. Механизм свертывания крови: основные стадии и их характеристики.
Кровь обладает текучестью, зависящей от уровня гематокрита, содержания в плазме белков и других факторов. Основная роль принадлежит системе РАСК (регуляции агрегатного состояния крови). В интактном организме текучесть крови максимальная, что способствует оптимальному кровообращении. При травме кровь должна свертываться. Это гемостаз. В основе гемостаза лежат сложнейшие механизмы, в которых принимают участие многочисленные факторы свертывающей, противосвертывающей и фибринолитической систем. Первые шаги по пути раскрытия механизмов свертывания крови сделал более 100 лет тому назад дерптский физиолог А. А. Шмидт. Он обнаружил некоторые факторы свертывания, признал ферментативную природу реакций и их фазность. В ответ на повреждение сосуда развертываются два последовательных процесса – сосудисто-тромбоцитарный гемостаз и коагуляционных гемостаз.
Противосвертывающие механизмы – это вещества, которые растворяют тромб, оказывая фибринолитическое действие, и вещества, препятствующие свертыванию крови, которые называются антикоагулянтами.
Свертывающая система крови.
Процесс свертывания: повреждение – сосудисто-тромбоцитарный гемостаз:
1. Констрикция (сужение) сосудов: рефлекторно (боль); серотонин, адреналин, тромбоксан А2.
2. Адгезия (тромбоциты начинают приклеиваться к стенкам поврежденного сосуда); агрегация тромбоцитов (слипаются друг с другом); "белый тромб" – сгусток тромбоцитов, уплотняется (ретракция)
Коагуляционный гемостаз – ряд последовательных реакций с участием факторов свертывания крови – эти факторы есть в плазме, в тканях, клетках, в клетках поврежденных сосудов; 12 факторов свертывания крови:
I. из фибриногена (синтезируется в печени) образуется фибрин (основной компонент тромба)
II. Протромбин – основной белок плазмы, образуется в печени – тромбин (активирует фибриноген)
III. тканевой тромбопластин – образуется в печени.
IV. ионы кальция
V. проакцелерин, или Ас-глобулин (он же VI фактор)
VI. нет. (был активированный проакцелерин)
VII. проконвертин
VIII. антигемофильный глобулин А
IX. антигемофильный глобулин В (фактор Кристмаса)
X. фактор Стюарта-Прауэра
XI. антигемофильный глобулин С (плазменный тромбопластин)
XII. фактор Хагемана (фактор контакта)
XIII. фибринстабилизирующий фактор
XIV. фактор Флетчера (прокалликреин)
XV. фактор Фитцжеральда (кининоген)
Свертывание происходит в 4 фазы. В первой фазе образуется протромбиназа – сложный комплекс – фермент, способствующий переходу протромбина в тромбин (вторая фаза). Третья фаза – образование фибрина из фибриногена под влиянием тромбина. Затем происходит 4-ая фаза – ретракция или уплотнение сгустка.
Основные этапы гемкоагуляции.
1. Образование протромбиназы (X a +V a +Ca 2+ +фосфолипиды) - протромбин→тробмин→фибриноген→фибрин. Самый долгий, происходит в тканях (внешний механизм)и внутри сосуда (внутренний).
Внутренний путь: сводится к активации X фактора. III →VII→VII a (Ca 2+ , фосфолипиды)→VII a и VIII a дают комплекс тот же, что и во внешнем механизме - X→X a +V a +Ca 2+ + ФЛ.
Внешний путь: в результате взаимодействия крови с тканью активируется тканевой тромбопластин (III). XII→XII a →XI→XI a →IX→IX a →VIII→VIII a →тот же комплекс VII a и VIII a - X→X a +V a +Ca 2+ + ФЛ.
2. Заключается в переходе протромбина в активный фермент тромбин. Для этого требуется протромбиназа. Процесс идет очень быстро и лимитирующим является лишь появление в крови протромбиназы.
3. Образование фибрина. Под влиянием тромбина и ионов кальция от фибриногена отщепляются фибринопептиды А и В и он превращается в растворимый белок – фибрин. Фибриноген→фибрин→полимер→ретракция "красный тромб". Для эффективной закупорки раны под влиянием тромбостенина тромбоцитов происходит ретракция сгустка.
| " |
Обычно такой показатель, как pH или кислотность крови (водородный показатель, параметр кислотно-щелочного равновесия, рН), как привыкли называть пациенты, не отмечен в направлении на гематологические анализы с целью обследования пациента. Являясь величиной постоянной, pH крови человека, может изменять свои значения только в строго обозначенных пределах – от 7,36 до 7,44 (в среднем – 7,4). Повышенная кислотность крови (ацидоз) или сдвиг водородного показателя в щелочную сторону (алкалоз) – состояния, которые развивается отнюдь не в результате воздействия благоприятных факторов и в большинстве случаев требуют незамедлительных терапевтических мероприятий.
Кровь не может выдерживать падения водородного показателя ниже 7 и повышения до 7,8, поэтому такие крайние значения pH, как 6,8 или 7,8 считаются недопустимыми и с жизнью не совместимыми. В некоторых источниках высокий предел совместимости с жизнью может отличаться от перечисленных значений, то есть, равняться 8,0.
Буферные системы крови
В кровь человека постоянно поступают продукты кислого или основного характера, но почему-то ничего не происходит? Оказывается, в организме все предусмотрено, на страже постоянства pH круглые сутки «дежурят» буферные системы, которые противостоят любым изменениям и не допускают сдвиг кислотно-щелочного равновесия в опасную сторону. Итак, по порядку:
- Открывает список буферных систем бикарбонатная система , ее еще называют гидрокарбонатной. Она считается наиболее мощной, поскольку забирает на себя чуть больше 50% всех буферных способностей крови;
- Второе место берет гемоглобиновая буферная система , она обеспечивает 35% всей буферной емкости;
- Третье место принадлежит буферной системе белков крови – до 10%;
- На четвертой позиции находится фосфатная система , на долю которой попадает около 6% всех буферных возможностей.
Данные буферные системы в поддержании постоянства pH первыми противостоят возможному сдвигу водородного показателя в ту или иную сторону, ведь процессы, поддерживающие жизнедеятельность организма, идут постоянно и при этом в кровь все время выбрасываются продукты либо кислого, либо основного характера. Между тем, буферная емкость почему-то не истощается. Это происходит потому, что на помощь приходит выделительная система (легкие, почки), которая рефлекторно включается всякий раз, когда в этом есть необходимость – она и выводит все накопившиеся метаболиты.
Как работают системы?
Главная буферная система
В основе деятельности бикарбонатной буферной системы, включающей в себя два компонента (H2CO3 и NaHCO3), лежит реакция между ними и поступающими в кровь основаниями или кислотами. Если в крови оказывается сильная щелочь , то реакция пойдет по такому пути:
NaOH + H2CO3 → NaHCO3 + H2O
Образованный в результате взаимодействия бикарбонат натрия, надолго в организме не задержится и, не оказав особого влияния, удалится почками.
На присутствие сильной кислоты отреагирует второй компонент бикарбонатной буферной системы – NaHCO3, который нейтрализует кислоту следующим образом:
HCl + NaHCO3 → NaCl + H2CO3
Продукт этой реакции (СО2) быстро покинет организм через легкие.
Гидрокарбонатная буферная система первой «чувствует» изменение водородного показателя, поэтому первой и начинает свою работу.
Гемоглобиновая и другие буферные системы
Основным компонентом гемоглобиновой системы является красный пигмент крови – Hb, pH которого меняется на 0,15 в зависимости от того, связывает он в данный момент кислород (сдвиг pH в кислую сторону) или отдает его тканям (сдвиг в щелочную сторону). Подстраиваясь под обстоятельства, гемоглобин играет роль или слабой кислоты, или нейтральной соли.
При поступлении оснований от гемоглобиновой буферной системы можно ожидать такого реакции:
NaOH + HHb → NaHb + H2O (рН почти не изменяется)
А с кислотой , лишь только она появится, гемоглобин начнет взаимодействовать следующим образом:
HCl + NaHb → NaCl + HHb (сдвиг pH не особо заметен)
Буферная емкость белков зависит от их основных характеристик (концентрация, структура и т. д.), поэтому буферная система белков крови не настолько участвует в поддержании кислотно-основного равновесия, как две предыдущие.
Фосфатная буферная система или натрий-фосфатный буфер в своей работе особого сдвига водородного показателя крови не дает. Она поддерживает значения pH на должном уровне в жидкостях, заполняющих клетки, и в моче.
pH в крови артериальной и венозной, плазме и сыворотке
Несколько отличается основной параметр кислотно-щелочного равновесия – pH в артериальной и венозной крови? Артериальная кровь более стабильна по показателям кислотности. Но, в принципе, норма pH на 0, 01 – 0,02 в насыщенной кислородом артериальной крови выше, нежели в крови, текущей по венам (показатели pH в венозной крови ниже за счет избыточного содержания СО2).
Что касается pH плазмы крови, то, опять-таки, в плазме баланс водородных и гидроксильных ионов, в общем-то, соответствует pH цельной крови.
Разниться показатели pH могут в других биологических средах, например, в сыворотке, однако плазма, покинувшая организм и лишенная фибриногена, уже не участвует в поддержании процессов жизнедеятельности, поэтому ее кислотность больше важна для других целей, например, для изготовления наборов стандартных гемагглютинирующих сывороток, которыми определяют групповую принадлежность человека.
Ацидоз и алкалоз
Сдвиг показателей pH в ту или иную сторону (кислая → ацидоз, щелочная → алкалоз) может быть компенсированным и некомпенсированным. Определяется он по щелочному резерву, представленному преимущественно бикарбонатами. Щелочной резерв (ЩР) – это количество углекислого газа в миллилитрах, вытесняемого сильной кислотой из 100 мл плазмы. Норма ЩР находится в границах 50 – 70 мл СО2. Отклонение от данных значений говорит о некомпенсированном ацидозе (менее 45 мл СО2) или алкалозе (более 70 мл СО2).
Различают такие виды ацидоза и алкалоза:
Ацидоз:
- Газовый ацидоз – развивается при замедлении выведения углекислого газа легкими, создавая состояние ;
- Негазовый ацидоз – имеет причиной накопление продуктов метаболизма или поступление их из желудочно-кишечного тракта (алиментарный ацидоз);
- Первичный ренальный ацидоз – представляет собой нарушение реабсорбции в почечных канальцах с потерей большого количества щелочей.
Алкалоз:
- Газовый алкалоз – возникает при повышенной отдаче СО2 легкими (высотная болезнь, гипервентиляция), формирует состояние гипокапнии ;
- Негазовый алкалоз – развивается при увеличении щелочных резервов за счет поступления оснований с пищей (алиментарный) или в связи с изменением обмена (метаболический).
Разумеется, восстановить кислотно-щелочное равновесие при острых состояниях самостоятельно, вероятнее всего, не получится, однако в другие времена, когда pH находится почти на пределе, а у человека вроде ничего и не болит, вся ответственность ложится на самого пациента.
Продукты, которые считаются вредными, а также сигареты и алкоголь, как правило, являются главной причиной изменения кислотности крови, хотя человек об этом и не знает, если дело не доходит до острых патологических состояний.
Понизить или повысить pH крови можно с помощью диеты, но не следует забывать: лишь только человек снова перейдет на любимый образ жизни, значения водородного показателя займут прежние уровни.
Таким образом, поддержание кислотно-основного баланса требует постоянной работы над собой, оздоровительных мероприятий, сбалансированного питания и правильного режима, иначе все краткосрочные труды пропадут даром.
Можете ли вы себе представить, что развитие многих болезней зависит от одной причины? Многие специалисты диетологи и фитотерапевты эту скрытую опасность теперь обозначают двумя словами: кислота и щелочь.
Высокая кислотность разрушает наиважнейшие системы в организме, и он становится беззащитен перед болезнями. Сбалансированная pH-среда обеспечивает нормальное протекание метаболических процессов в организме, помогая ему бороться с заболеваниями.
Здоровый организм имеет запас щелочных веществ, которые он использует в случае необходимости.
Что такое pH?
Соотношение кислоты и щелочи в каком-либо растворе называется кислотно-щелочным равновесием (КЩР), хотя физиологи считают, что более правильно называть это соотношение кислотно-щелочным состоянием. КЩР характеризуется водородным показателем pH (от лат. p ondus H ydrogenii - «вес водорода», произносится «пэ аш» ), который показывает число водородных атомов в данном растворе.
Значение показателя pH зависит от соотношения между положительно заряженными ионами (формирующими кислую среду) и отрицательно заряженными ионами (формирующими щелочную среду).
PH — это мера относительной концентрации водородных (Н+) и гидроксильных (ОН-) ионов в жидкой системе и выражается в масштабе от 0 (полное насыщение ионами водорода Н+) до 14 (полное насыщение гидроксильными ионами ОН-), дистиллированная вода считается нейтральной с рН 7,0.
0 - сильнейшая кислота, 14 - сильнейшая щелочь, 7 – нейтральное вещество.
Зачем нам знать о pH?
Тело человека на 80% состоит из воды, поэтому вода – это одна из наиболее важных его составляющих. Поэтому от того, какой водородный показатель (pH) будет у этой воды, зависит, насколько здоровы мы будем.
При pH равном 7,0 говорят о нейтральной среде. Чем ниже уровень pH – тем среда более кислая (от 6,9 до 0). Щелочная среда имеет высокий уровень pH (от 7,1 до 14,0).
Организм человека постоянно стремится уравновесить это соотношение, поддерживая строго определенный уровень pH. При нарушенном балансе могут возникать множество серьезных заболеваний.
Если в любой из жидкостных сред организма происходит повышение концентрации (Н+) ионов, то возникает смещение pH в кислую сторону, то есть, происходит закисление среды. Это называется ещё кислотным сдвигом.
И наоборот - повышение концентрации (ОН-) ионов вызывает смещение значения pH в щелочную сторону, или щелочной сдвиг.
Наш организм имеет слабощелочную среду. Кислотно-щелочной баланс в нашем организме постоянно поддерживается на одном стабильном уровне и в очень узком диапазоне: от 7,26 до 7,45. И даже незначительное изменение рН крови, выходящее за эти границы, может привести к болезням.
Повышенная кислотность в организме.
Из-за неправильного питания и употребления в пищу кислых продуктов, а также недостатка воды происходит закисление организма . Люди употребляют много жиров, мяса, молочных продуктов, зерновых культур, сахара, мучных и кондитерских изделий, всевозможных полуфабрикатов и других переработанных, рафинированных продуктов, практически не содержащих клетчатки, минералов и витаминов, не говоря уже о ферментах и ненасыщенных жирных кислотах.
Для того, чтобы противостоять этому – снизить концентрацию кислоты и удалить ее от жизненно важных органов – организм задерживает воду, что отрицательно влияет на обмен веществ: организм быстрее изнашивается, кожа становится сухой, морщинистой.
К тому же при закисленности организма ухудшается перенос кислорода к органам и тканям, организм плохо усваивает минералы, а некоторые минералы, такие как Ca, Na, K, Mg выводятся из организма.
Организму приходится тратить колоссальное количество ресурсов и энергии на нейтрализацию лишних кислот, вызывая тем самым определённый дисбаланс в биохимических реакциях.
Так как щелочных резервов, поступающих извне, явно не хватает, то организм вынужден задействовать свои внутренние ресурсы - кальций, магний, железо, калий . В результате снижается гемоглобин, развивается остеопороз.
Когда железо гемоглобина крови используется для нейтрализации кислоты, человек ощущает усталость.
Если на эти нужды расходуется кальций, появляется бессонница, раздражительность.
Вследствие снижения щелочного резерва нервной ткани нарушается умственная деятельность.
От недостатка минералов страдают жизненно важные органы, повышается риск сердечно сосудистых заболеваний, снижается иммунитет, появляется хрупкость костей и многое другое.
Если в организме находится большое количество кислоты и нарушены механизмы ее вывода (с мочой и калом, с дыханием, с потом и т.д.), организм подвергается сильнейшей интоксикации.
К чему приводит повышенный уровень кислотности в организме?
В глобальном масштабе, закисление организма приводит к возникновению более чем 200(!) заболеваний
, например: катаракты, дальнозоркости, артрозов, хондрозов, желче- и мочекаменной болезней, и даже онкологии.
Зная это, перестаешь удивляться, почему у человечества столько болезней, почему люди рано стареют и умирают.
Вдумайтесь: более 90% пищи, которую мы едим - это «кислые» продукты, и всё, что мы пьем (кроме чистой воды, свежевыжатых соков и травяного чая без сахара) - имеет pH от 4,5 до 2,5 - то есть ещё больше закисляет наш организм.
Состояние повышенной кислотности называется - Ацидоз. Не выявленный вовремя ацидоз может вредить организму незаметно, но постоянно в течение нескольких месяцев и даже лет. Злоупотребление алкоголем часто приводит к ацидозу. Ацидоз может возникать, как осложнение диабета.
При Ацидозе могут появиться следующие проблемы:
- Заболевания сердечно-сосудистой системы, включая стойкий спазм сосудов и уменьшение концентрации кислорода в крови, сердечная недостаточность, ослабление сердечной мышцы.
- Прибавление в весе и диабет.
- Заболевания почек и мочевого пузыря, образование камней.
- Проблемы с пищеварением, ослабление гладких мышц кишечника и так далее.
- Снижение иммунитета.
- Общая слабость.
- Увеличение вредного воздействия свободных радикалов, которые могут способствовать онкогенезу.
- Хрупкость костей вплоть, до перелома шейки бедра, а также других нарушениях опорно-двигательного аппарата, как например, образование остеофитов (шпор).
- Появление суставных болей и болевых ощущений в мышцах, связанных с накоплением молочной кислоты.
- Постепенное ослабление работы глазных мышц, развитие дальнозоркости, которая очень распространена среди пожилых людей.
- Снижение выносливости и способности восстанавливаться после физической нагрузки.
В течение 7 лет, проводилось исследование в Калифорнийском Университете (штат Сан-Франциско), где были обследованы 9 тыс. женщин. Результаты показали, что при постоянном повышенном уровне кислотности кости становятся ломкими.
Специалисты, проводившие этот эксперимент, уверены, что большинство проблем женщин среднего возраста связано с излишним употреблением мяса и молочных продуктов и недостатком употребления в пищу овощей, фруктов и зелени. Поэтому организму ничего не остается, как забирать кальций из собственных костей, и с его помощью регулировать уровень рН.
Как организм управляет уровнем кислотности?
- Выделяет кислоты - через желудочно-кишечный тракт, почки, легкие, кожу;
- Нейтрализует кислоты - с помощью минералов: кальций, магний, калий, натрий;
- Накапливает кислоты - в тканях, прежде всего в мышцах.
Что делать, если pH-баланс в норме?
Ответ простой – способствовать сохранению этого баланса в здоровой зоне.
Как это сделать?
Постоянно контролировать, что мы едим, что мы пьем, насколько мы чистые изнутри и как мы защищаем свой организм от вредных воздействий.
Вода.
Необходимо пить достаточное количество , а конкретно - 30 мл на килограмм веса в день (в жаркие летние месяцы можно в 2-3 раза больше).
Еда.
Если кислотно щелочное равновесие уже нарушено, то стоит задуматься о своем питании, и уменьшить потребление кислой еды (мясных и молочных продуктов, хлеба, сладостей, газированных напитков, любых искусственно созданных продуктов) и увеличить потребление ощелачивающих продуктов. Если нет возможности изменить состав питания, то стоит задуматься об употреблении «умной еды» (smart food) — нутрицевтиков, восполняющих недостаток поступающих с пищей витаминов, минералов, аминокислот, полиненасыщенных жирных кислот и растительных ферментов.
Также нельзя забывать о регулярном очищении организма, двигательной активности и психологии позитивного отношения к жизни. Все это — части , просто и доступно объясняющей причины большинства заболеваний и показывающей возможности восстановления и поддержания здоровья.
Молодеть и становиться более здоровым с годами — это реально!
Почему важно поддерживать правильный рН-баланс?
Слабокислая среда нужна для запуска разнообразных химических процессов (например, пищеварение - в желудке среда немного смещена в сторону кислотности), а вот кровь слабокислой быть не должна — если баланс pH в крови изменить, то процессы пойдут не так, как задумано.
Ведь в крови находится весь наш строительный материал (передаваемый из печени), белки, антитела, тучные гены, лейкоциты, питательные вещества и куча всего другого. Они настроены на работу именно в таком диапазоне (7.35-7.45) и малейший сдвиг работу всей системы нарушает (кровь же повсюду, у нас 85000 км вен и артерий но при этом всего 5 литров крови).
Все регулирующие механизмы организма (включая дыхание, обмен веществ, производство гормонов) направлены на уравновешивания уровня pH, путем удаления едких кислотных остатков из тканей организма, не повреждая живые клетки. Если уровень pH становится слишком низким (кислым) или слишком высоким (щелочным), то клетки организма отравляют сами себя своими токсичными выбросами и погибают.
Важность баланса всей этой системы подчёркивает ещё и такой факт: чтобы сохранить баланс между кислотой и щелочью, организм берёт кальций из костей (наш банк кальция) и магний (они с кальцием неразрывно связаны), чтобы ощелачивать кислоту .
Что делать хроникам?
Даже «самая правильная» программа питания, либо программа лечения каких либо болезней не будет эффективно работать, если ваш рН-баланс организма нарушен.
Постоянная нагрузка на компенсаторные системы организма в течение многих лет и десятилетий сильно вредит организму, изнашивает его. Постепенно и неуклонно происходит перекос в работе всех систем и обменных процессов.
Это не может продолжаться бесконечно и без последствий. Возникающие на этом фоне хронические заболевания просто невозможно вылечить с помощью медикаментов.
Здесь единственным и самым лучшим «лекарством» может быть только одно: полностью перестроить режим питания, ликвидировать кислотную нагрузку, питаться преимущественно сырой растительной пищей в течение многих лет - до тех пор, пока все функции, все процессы в организме не вернутся к нормальным параметрам и исчезнет дисбаланс.
Если человек понимает важность пересмотра питания, но по каким-то причинам у нег не получается строго следовать подобной диете, то в этом случае можно использовать ощелачивающие добавки к пище (smart food).
Чтобы жить полноценной, здоровой жизнью, единственный выход – это ощелачивание организма.
То, как мы будем это делать, зависит полностью от нашего выбора. Кто-то сможет полностью следовать советам по изменению пищевого рациона и станет веганом или сыроедом. А кто-то (как я, например) столкнется с тем, что для него это сложно.
И тогда возникнет вопрос:
А ЧТО ЖЕ ДЕЛАТЬ МНЕ, ОБЫЧНОМУ ЧЕЛОВЕКУ?
Я выбрала для себя систему восстановления кислотно-щелочного равновесия от Кораллового Клуба (Coral Club) и достаточно долгий срок с успехом применяю ее в своей жизни. За это время мой организм изменился и внешне, и внутренне.
Подробнее самой простой и безопасной программе ощелачивания здесь.
Если Вас заинтересовала эта система и Вы хотите узнать о ней больше или начать применять ее как можно скорее — , чтобы получить подробную консультацию.
Источник части текста — ecology.md
