CC BY
58
Кудрявцев В.А., Галкин A.A., Цапок П.И., Кудрявцева Ю.В., Шилов О.И.
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ОПТИЧЕСКОЙ ПЛОТНОСТИ ОЗОНИРОВАННЫХ РАСТВОРОВ ХЛОРИДА НАТРИЯ В СПЕКТРАЛЬНОМ ИНТЕРВАЛЕ 255 - 300 НМ ГОУ ВПО «Кировская ГМА Росздрава», г. Киров
Несмотря на то, что озонотерапия показала себя высокоэффективным терапевтическим средством, применение озона в комплексном лечении различных заболеваний, в том числе и заболеваний печени, сдерживается. Это связано, с одной стороны, с продолжающимися исследованиями влияния на организм, с другой - малой известностью широкому кругу врачей используемых методик и необходимостью поиска объективных критериев для оценки эффективности его действия [1, 2, 3, 4,]. Кроме того, остаются открытыми и некоторые важные вопросы, связанные с приготовлением озонированных растворов для парентерального введения (определение дозы озона непосредственно перед введением, учёт возможности образования новых веществ - активных форм кислорода, гипохлорита натрия и др. [5-7]). В частности, известно, что гипохлорит натрия может образовываться макрофагами в физиологических условиях в результате ферментативного распада пероксида водорода.
Опубликованные различными авторами данные, позволяют сделать вывод, что гипохлорит в озонированном физиологическом растворе (ОФР) не содержится [5, 9, 11]. Однако, что касается его образования в озонированном растворе, то вопрос остаётся открытым.
При распаде молекулы озона в водной среде протекает ряд сложных химических реакций (в том числе и цепного характера) одним из промежуточных продуктов которых является пероксид водорода [10,
12, 13]. Поэтому, учитывая значительную
окислительную способность озона (стандартный окислительный потенциал 2,07 В) и динамику процессов, можно предполо-жить, что в растворе, содержащем хлорид натрия, на какой-то стадии может
образоваться и некоторое количество гипохлорита натрия (NaClO). Однако обнаружить его химическими или стандартными спектрофотометрическими методами пока не удавалось [5, 6, 11]. Это можно объяснить тем, что, в растворе, где происходит образование пероксида водорода, время «жизни» гипохлорита весьма ограничено, оно определяется в основном скоростью диффузии реагирующих молекул. Это подтверждается и нашими исследованиями хемилюминесценции раствора пероксида водорода с добавлением гипохлорита натрия (наблюдается интенсивная вспышка, длительность которой не превышает несколько секунд) (Рис. 1.).
В данной работе исходили из того, что кинетика отдельных звеньев цепных химических реакций в значительной степени определяется природой реагирующих веществ и зависит от их содержания. В таком случае, используя динамический подход при исследовании процессов в озонированном растворе, могут быть обнаружены вещества, накопление которых происходит в рамках ограниченного временного интервала.
Цель работы - исследования динамики оптической плотности озонированных растворов хлорида натрия на длине волны 292 нм, соответствующей максимуму спектра поглощения NaClO.
Материалы и методы. Объект исследования -
0.9%, 5.0% и 10.0% озонированные растворы NaCl (хлорид натрия - «ХЧ»). Для исследования динамики химических про-цессов озонирование растворов осуществляли непосредственно в кюветном отделении спектро-фотометра методом барботажа озон-кислородной смесью. Линейный выход прибора был подключен к персональному компьютеру. Измерения в процессе озонирования и после прекращения подачи озона в кювету (процесс распада озона в растворе) проводились в масштабе реального времени с интервалом 0,2 сек. Обнаружение и возможная оценка содержания гипохлорита натрия, который может образоваться в озонированных растворах содержащих хлорид натрия, осуществлялась по спектральной оптической плотности (ОП) на длине волны 292 нм. Вследствие частичного перекрытия спектров о наличии NaClO в растворе судили по динамике коэффициентов равных отношению оптических плотностей - К292 = D292/D255 (по относительной оптической плотности -(ООП)): D292 - максимум спектральной плотности гипохлорита натрия, D255 - максимум спектральной плотности гипохлорита натрия, D255 - максимум спектральной плотности озона (Рис. 2).
При этом, если К292 = const, то -исследуемое вещество в растворе отсутствует; если К292 возрастает, то исследуемое вещество в растворе имеется и период его полураспада больше, чем у озона; если К292 уменьшается, то исследуемое вещество в растворе имеется, но период его полураспада меньше чем у
Число импульсов 00
ч
♦V И** ♦Нф ♦V*
00 3Є ,00 43 00 48 00 53 Вре 00 58 ля, с 00 63 00 68 00 73
Рис.1. Хемилюминесценция в системе: пероксид водорода - гипохлорит натрия.
Рис. 2. Дисперсия оптической плотности гипохлорита натрия (ЫаСЮ) и сечения поглощения озона - (03).
Рис. 3. Озонированный раствор 0,9% ИаСЇ. Зависимость К292 и оптической плотности Б на длинах волн 255 и 292 нм от времени в процессе распада озона. (Пунктирная линия - момент прекращения подачи озон - кислородной смеси в кювету).
Рис. 4.. Озонированный раствор 5% ИаСЇ. Зависимость К292 и оптической плотности Б на длинах волн 255 и 292 нм от времени в процессе распада озона . (Пунктирная линия - момент прекращения подачи озон - кислородной смеси в кювету
Рис. 5. Озонированный раствор 10% ИаСЇ. Рис. 6. Влияние содержания хлорида натрия в растворе
Зависимость К292 и оптической плотности Б на на концентрацию озона в точке перегиба зависимости
длинах волн 255 и 292 нм от времени в процессе К292=/(ґ).
распада озона. (Пунктирная линия - момент
прекращения подачи озон - кислородной смеси в
кювету).
озона.
Результаты. Данные о дина-мике процессов в озонированных растворах хлорида натрия пред-ставлены на рис. 3, 4 и 5. С ростом содержания хлорида натрия период полураспада озона в растворах уменьшался, для 0,9% он составлял около 720 сек, для 5% -105 сек, а для 10% - 50 сек. Процесс уменьшения содержания озона в растворах хорошо аппроксимируется гладкими экспоненциальными зависимостями от времени.
Обнаружено, что в начальный период времени после прекращения озонирования опти-ческая плотность растворов на длине волны 292 нм, в пределах ошибки измерения, независимо от концентрации хлорида натрия, была одинаковой и составила 0,066±0,006 при 0,9%, 0,063±0,009 при 5% и 0,070±0,005 при 10% NaCl (р<0,05). Однако в процессе распада озона динамика изменения оптической плотности в значительной степени зависела от содержания хлорида натрия. Причём, при одинаковом содержании озона 1мг/л (D255=0,062) оптические плотности растворов достоверно отличались: D292 для 0,9% NaCl составила
0,018±0,002, для 5% - 0,013 ± 0,002, а для 10% - 0,033 ± 0,003 (р<0,05).
Изменения ООП в зависимости от времени носили сложный разнонаправленный характер (переход от вогнутости к выпуклости графика зависимости), некоторое снижение после прекращения процесса озониро-вания сопровождалось достоверным подъёмом с достижением максимального значения (Рис. 3, 4 и 5). При этом промежуток времени, в течение которого наблюдалось снижение ООП и через который достигалось максимальное её значение, находится в обратной зависимости от содержания в растворе хлорида натрия. Из математического анализа известно, что такая сложная зависимость, кроме min и max, имеет ещё одну характерную точку - точку перегиба. Это точка на графике, которая, в данном случае, отображает изменение скорости и характер протекающих химических реакций. Причём, с ростом содержания хлорида натрия в растворе перегиб наступает при большей концентрации озона, и эта зависимость хорошо аппроксимируется логарифмической функцией (Рис. 6).
Обсуждение результатов. В опубликованных материалах (Разумовский С.Д. и др. - [11], Иванова И.П., Конторщикова К.Н.- [13], Бояринов С.П. и др. [5]) высказывалось предположение о возможности образования в озонированном растворе хлорида натрия активных форм кислорода и гипохлорита натрия, но обнаружить гипохлорит при помощи йодометрии [11] и спектрофотометрии [5] не удалось. В предыдущих исследованиях при оценке содержания озона в растворе, было обнаружено расхождение между методами спектрофотометрии и йодометрии озона, которое увеличивалось с ростом содержания
хлорида натрия. Было высказано предположение, что в воде вследствие распада озона 0+М>0*>0+0+Н0>... образуются вторичные окислители (возможно, активные формы кислорода и гипохлорит натрия), принимающие участие в восстановлении йода. Однако, несмотря на тщательные измерения оптической плотности озонированного раствора на длине волны 292 нм, гипохлорит обнаружен не был [6, 9].
Исследования динамики 0П и 00П озонированных растворов в режиме реального времени на длине волны 292 нм позволили обнаружить на этой длине волны изменения, обусловленные влиянием не только спектра озона. Следовательно, в растворе, кроме растворённого озона, образуется и другое вещество, влияющее на оптическую плотность, - предположительно гипохлорит натрия. Действительно, оптические плотности Б292 в начальный период после прекращения процесса озонирования для 0,9%, 5% и 10% растворов хлорида натрия достоверно не отличались, несмотря на то, что растворимость и полураспад озона для них имеют значительные различия (Рис. 3, 4, 5). Обнаруженные изменения 00П также свидетельствуют, что в исследуемых растворах после прекращения подачи озон-кислородной смеси идут сложные химические реакции с образованием веществ, имеющих разную реакционную способность и время «жизни». Не исключается, что они могут реагировать друг с другом (снижение относительной доли одного вещества в растворе вследствие повышения содержания другого - снижение количества гипохлорита при увеличении содержания пероксида водорода). На основании полученных данных можно сделать вывод, что гипохлорит в озонированном растворе можно обнаружить в только в ограниченном временном интервале, когда К292 находится в области максимума. Сравнив оптическую плотность гипохлорита известной концентрации и данные, полученные при исследовании озонированных растворов хлорида натрия, можно сделать вывод, что в процессе распада озона при 0,9% ЫаС1 в растворе образуется до 0,00022% ЫаСЮ, при 5% ЫаС1 - 0,00031%, а при 10% ЫаС1 - 0,00056% .
Выводы
1. В результате проведённых исследований обнаружено, что в озонированных водных растворах хлорида натрия образуется гипохлорит натрия.
2. На основании исследований дана количественная оценка содержания гипохлорита, образующегося в озонированных растворах хлорида натрия.
3. При парентеральном введении необходимо учитывать, что максимальное количество гипохлорита натрия в озонированном физиологическом растворе образуется ориентировочно через 43 минуты после прекращения процесса озонирования (Рис 3.).
Литература
1. Конторщикова К. Н. Биохимические основы эффективности озонотерапии // Тезисы докладов 2-й Всероссийской научно - практической конференции с международным участием «Озон в биологии и медицине».- Н.Новгород, 1995.- С. 8.
2. Конторщикова К. Н., Солопаева И. М., Перетягин С. П. Влияние озона на состояние печени при экспериментальном хроническом гепатите. // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 1996. - Т. 122. - № 8. - С. 238 - 240.
3. Федорук А., Конторщикова К.Н., Андреева Н.Н. Индекс насыщенности плазмы крови под действием озонированного физиологического раствора.// Тезисы докладов 2-й Всероссийской научно - практической конференции с международным участием «Озон в биологии и медицине».- Н.Новгород, 1995.- с.
4. Косых А. А. Цапок П. И. Кудрявцев В.А. Зубков И. В. Козвонин В. А. Большухин С. Ю. Регенерационная терапия: экспериментальное обоснование. Вятский медицинский вестник №4. -Киров - 2003.С. 60-65.
5. Бояринов Г.А., Гордецов А.С., Бояринова Л.В., Шемалашвили И.Н., Кулагина Н.В., Зимина С.В., Соколов В.В., Калягина С.Г. Результаты анализа потенциально возможных реакций озона с хлоридом натрия в воде. //Тезисы докладов III Всероссийской научно - практической конференции с международным участием «Озон и методы эфферентной терапии в медицине».- Н.Новгород, 1998.- С. 4-6.
6. Кудрявцев В.А., Большухин С.Ю. К вопросу озонирования растворов хлорида натрия. //Тезисы докладов VI Всероссийской научно - практической конференции с международным участием «Озон в биологии и медицине». Нижегородский медицинский журнал. Приложение к НМЖ «ОЗОНОТЕРАПИЯ», 2005., С. 44-45.
7. Зинченко В.Д., Мусина И.А., Голота В.И., Таран Г.В. О динамике насыщения озоном водных растворов хлористого натрия. //Тезисы докладов VI Всероссийской научно - практической конференции с международным участием «Озон в биологии и медицине». Нижегородский медицинский журнал. Приложение к НМЖ «ОЗОНОТЕРАПИЯ», 2005., С. 41-42.
8. Kudryavtsev V.A., Tsapok PI, Kosykh A.A., Bolshukhin S.Yu., Yelikov A.V. Influense of Intraabdominal Injection of Ozone on Oxidant-Antioxi-dant Balance of Erythrocytes and Blood Plasma. //XIX International Congress of Biochemistry and Molecular Biology. October 8-11, Monreal, Canada, 2003.-T6-6.
9. Кудрявцев В.А. Способ определения концентрации озона в озонированных растворах. Нижегородский медицинский журнал. Специальный выпуск №2 2006. Н. Новгород, 2006.
10. Алёхина С.П., Щербатюк Т.Г. Озонотерапия: клинические и экспериментальные аспекты. - Н.
Новгород 2003.
11.Зайцев В.Я., Константинова М.Л., Подмастерьев В.В., Разумовский С.Д. К вопросу озонирования физиологических растворов для медицинских целей. // Тезисы докладов III Всероссийской научно - практической конференции с международным участием «Озон и методы эфферентной терапии в медицине».- Н.Новгород, 1998.- С. 3 - 4.
12.Лунин В.В., Попович М.П., Ткаченко С.Н. Физическая химия озона. Издательство московского университета, 1998.
13. Иванова И.П., Конторщикова К.Н. Физикохимические свойства озонированных растворов. // Тезисы докладов II Всероссийской научно -практической конференции с международным участием «Озон в биологии и медицине».-Н.Новгород, 1995.- С. 10 - 11.
