Влияние кислотности воды на выживание организмов

pH

7,0

6,0

5,0

4,0

Пробы из исследованных водоемов имели значения рН, не превышающие ПДК от 7,0 до 8,32.

Буферные растворы

Поддержать нужное значение рН, не дать ему заметно отклониться в ту или другую сторону при изменении условий возможно при использовании так называемых буферных (от англ. buff - смягчать толчки) растворов. Такие растворы часто представляют собой смесь слабой кислоты и ее соли или слабого основания и его соли. Подобные растворы «сопротивляются» в определенных пределах (которые называются емкостью буфера) попыткам изменить их рН. Например, если попытаться немного подкислить смесь уксусной кислоты и ацетата натрия, то ацетат-ионы свяжут избыточные ионы Н⁺ в малодиссоциированную уксусную кислоту, и рН раствора почти не изменится (ацетат-ионов в буферном растворе много, так как они образуются в результате полной диссоциации ацетата натрия). С другой стороны, если ввести в такой раствор немного щелочи, избыток ионов ОН- будет нейтрализован уксусной кислотой с сохранением значения рН. Аналогичным образом действуют и другие буферные растворы, причем каждый из них поддерживает определенное значение рН. Буферным действием обладают также растворы кислых солей фосфорной кислоты и слабых органических кислот - щавелевой, винной, лимонной, фталевой и др. Конкретное значение рН буферного раствора зависит от концентрации компонентов буфера. Так, ацетатный буфер позволяет поддерживать рН раствора в интервале 3,8-6,3; фосфатный (смесь КН₂ РО₄ и Na₂ HPO₄) - в интервале 4,8 - 7,0, боратный (смесь Na₂ B₄ O₇ и NaOH) - в интервале 9,2-11 и т.д.

Многие природные жидкости обладают буферными свойствами. Примером может служить вода в океане, буферные свойства которой во многом обусловлены растворенным углекислым газом и гидрокарбонат-ионами НСО₃-. Источником последних, помимо СО₂, являются огромные количества карбоната кальция в виде раковин, меловых и известняковых отложений в океане. Интересно, что фотосинтетическая деятельность планктона - одного из основных поставщиков кислорода в атмосферу, приводит к повышению рН среды. Происходит это в соответствии с принципом Ле Шателье в результате смещения равновесия при поглощении растворенного углекислого газа: 2Н⁺ + СО₃^2- = Н⁺ + НСО₃- , Н₂ СО₃ = Н₂ О + СО₂. Когда в ходе фотосинтеза CO₂ + H₂ O + hv = 1/n(CH₂ O)_n + O₂ из раствора удаляется СО₂, равновесие смещается вправо и среда становится более щелочной. В клетках организма гидратация СО₂ катализируется ферментом карбоангидразой.

Клеточная жидкость, кровь также являются примерами природных буферных растворов. Так, кровь содержит около 0,025 моль/л углекислого газа, причем его содержание у мужчин примерно на 5% выше, чем у женщин. Примерно такая же в крови концентрация гидрокарбонат-ионов (их тоже больше у мужчин).

При исследовании почвы рН является одной из наиболее важных характеристик. Разные почвы могут иметь рН от 4,5 до 10. По значению рН, в частности, можно судить о содержании в почве питательных веществ, а также о том, какие растения могут успешно расти на данной почве. Например, рост фасоли, салата, черной смородины затрудняется при рН почвы ниже 6,0; капусты - ниже 5,4; яблони - ниже 5,0; картофеля - ниже 4,9. Кислые почвы обычно менее богаты питательными веществами, поскольку хуже удерживают в себе катионы металлов, необходимые растениям. Например, попавшие в почву ионы водорода вытесняют из нее связанные ионы Са²⁺. А вытесненные из глинистых (алюмосиликатных) пород ионы алюминия в больших концентрациях токсичны для сельскохозяйственных культур.

Для раскисления кислых почв используют их известкование - внесение веществ, постепенно связывающих избыток кислоты. Таким веществом могут служить природные минералы - мел, известняк, доломит, а также известь, шлак с металлургических заводов. Количество внесенного раскислителя зависит от буферной емкости почвы. Например, для известкования глинистой почвы требуется больше раскисляющих веществ, чем для песчаной.

Большое значение имеют измерения рН дождевой воды, которая может оказаться довольно кислой из-за присутствия в ней серной и азотной кислот. Эти кислоты образуются в атмосфере из оксидов азота и серы (IV), которые выбрасываются с отходами многочисленных производств, транспорта, котельных и ТЭЦ. Известно, что кислотные дожди с низким значением рН (менее 5,6) губят растительность, живой мир водоемов. Поэтому постоянно ведется контроль рН дождевой воды.

Кожа

Для различных типов кожи pH достаточно сильно отличается: от 3,5(кислая среда) - для сухой кожи, 5,5 -нормальной, до 6(щелочная среда) для жирной кожи. Кроме этого существует комбинированный тип коже, когда тип кожи различен на разных участках кожи. Поэтому очень важен правильный подбор косметических средств именно для Вашего типа кожи.

Моча

Очень важно вовремя обратить внимание на изменение уровеня рН внутренней среды организма и, при необходимости, принять неотложные меры.

С помощью рН тест-полосок можно легко, быстро и точно определить уровень рН, не выходя из дома. Если уровень рН мочи колеблется в пределах 6,0 - 6,4 по утрам и 6,4 - 7,0 вечером, то ваш организм функционирует нормально.

Значение рН мочи

Результаты рН тестов мочи показывают, насколько хорошо организм усваивает минералы, такие как кальций, натрий, калий и магний. Эти минералы называют "кислотными демпферами", так как они регулируют уровень кислотности в организме.

Если кислотность слишком высокая, организм не продуцирует кислоту. Он должен нейтрализовать кислоту. Для этого организм начинает заимствовать минералы из различных органов, костей и проч. для того, чтобы нейтрализовать излишки кислоты, которая начинает накапливаться в тканях. Таким образом, происходит регулирование уровня кислотности.

Минералы используются для нейтрализации кислот

Слюна

Если в слюне отметка уровня рН остается между 6,4 - 6,8 в течение всего дня - это также свидетельствует о здоровье вашего организма.

Значение рН слюны

Рационально также знать уровень рН слюны. Результаты тестирования показывают активность ферментов пищеварительного тракта, особенно печени и желудка. Этот показатель дает представление о работе как всего организма в целом так и отдельных его систем. Некоторые люди могут иметь повышенную кислотность, как мочи, так и слюны - в таком случае мы имеем дело с "двойной кислотностью".

Кровь

Значение рН крови

рН крови одна из самых жестких физиологических констант организма. В норме этот показатель может меняться в пределах 7,3б - 7,42.

Сдвиг этого показателя хотя бы на 0,1 может привести к тяжелой патологии.

При сдвиге рН крови на 0,2 развивается коматозное состояние, на 0,3 - человек погибает.

После выполнения работы субмаксимальной мощности у высококвалифицированых спортсменов ph крови может снизиться до 7.0, то есть кровь из слабощелочной превращается в нейтральную (!).

Если здоровому нетренированному человеку перелить такую кровь, это вызовет его смерть. Организм же спортсменов натренирован выдерживать такую степень закисления крови и даже выполнять интенсивную работу в этих условиях.

Некоторыми авторами получены данные о снижении ph крови у высококвалифицированных спортсменов до 6.9 и даже ниже, то есть реакция крови становится вместо щелочной - кислой (!). Правда, недоверие к этим данным очень велико, и в учебниках они не всегда приводятся. Если такую кровь ввести здоровому нетренированному человеку, это неизбежно вызовет денатурацию белков и, как следствие, смерть организма

Одной из важных причин, позволяющих спортсменам выдерживать чрезвычайно высокую степень закисления крови, является появление у них видоизмененных белков (изомеров обычных белков), имеющих несколько иные физико-химические свойства. В частности, эти изомеры-белки не разрушаются в условиях снижения ph.

Снижение ph крови изменяет свойства белков и является угрозой их разрушения. Именно поэтому в организме человека существуют мощные механизмы поддержания ph крови на строго определенном уровне. Эти механизмы называются буферными системами крови.

Однако скорость образования кислот при работе субмаксимальной мощности настолько высока, что буфферные системы крови не успевают нейтралировать закисление. Поэтому закисление крови имеет место, и это закисление очень велико.

У спортсменов высокого класса (мастера спорта и выше) закисление крови, возникающее вследствие выполнения работы субмаксимальной мощности на ответственных соревнованиях, может быть несовместимо с жизнью. Организм неспортсменов или спортсменов младших и средних разрядов не способен выдержать работу, приводящую к смерти в результате закисления крови.

Кости

В 1968 г. в «Ланцете» появилась статья, в которой утверждалось, что люди, приверженные диете, при которой вырабатывается слишком много кислоты, подвергают риску свои кости. Дело в том, что в организме обычно поддерживается уровень кислотности порядка 7,4. Почки избавляются от избытка кислоты, удаляя ее с мочой, когда pH уменьшается до 7,38, организм, чтобы нейтрализовать излишнюю кислоту, извлекает из костей и мышц карбонаты, фосфаты и аммоний. Таким образом, кости не только представляют собой каркас, не позволяющий нам расплываться как медуза, но и являются своего рода складом минералов, нейтрализующих кислоту. Два профессора из Гарварда подсчитали, что диета, в которой кислоты столько, что требуется 60 миллилитров бикарбоната из скелета ежедневно, за десять лет лишит нас 15% костной массы!

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 мясной и недостатком употребления овощной пищи. Поэтому организму ничего не остается, как забирать кальций из собственных костей, и с его помощью регулировать уровень рН.

(Американский Журнал Клинического Питания).

Кожа

Общепринятым считается, что косметические препараты должны иметь определенную кислотность, характеризующуюся величиной рН от 5.0 до 6.0. Какие факты заставляют косметологов из поколения в поколение из одного пособия в другое повторять "прописную" истину о том, что косметические препараты должны иметь кислотный характер?

Единственным доводом в пользу такого утверждения является то обстоятельство, что верхний слой эпидермиса (кератиновые чешуйки) имеет кислотность с величиной рН от 5.0 до 6.0. Действительно, в процессе кератинизации клетка, образовавшаяся в нижнем (базальном) слое эпидермиса, постепенно перемещается в верхние слои кожи(теряя связь с питательными веществами плазмы крови и способность к делению, одновременно под действием кислорода воздуха, любых видов радиации, экологических воздействий ионов тяжелых металлов) и превращается в кератиновую чешуйку, строение которой и определяет ее кислотный характер. Также имеется информация о том, что кислотность поверхности кожи может определяться кислотным характером секрета сальных желез.

Однако эти рассуждения касаются (и справедливо) только наружного слоя эпидермиса. В свою очередь, чем глубже расположена клетка, тем в большей степени она подобна исходной полноценной клетке, способной к делению. А для таких клеток зависимость уже иная. Для делящихся клеток известно, что оптимальное значения рН может меняться от 6.7 до 7.3, то есть среднее значение рН равно 7,0 +/- 0,3.

Половые органы

pH цервикальной слизи оценивается с помощью специальной тест-полоски сразу после сбора или непосредственно в цервикальном канале. В норме pH составляет 6.4-8.0. На подвижность сперматозоидов изменения pH цервикальной слизи оказывают большое влияние. Кислая среда делает сперматозоиды неподвижными, в то время как щелочная увеличивает их подвижность. Оптимальное pH 7.0-8.0 наблюдается в периовуляторный период менструального цикла. Значительное снижение pH цервикальной слизи зачастую связано с бактериальными инфекциями.

Большую часть эякулята составляет сперма. Её нормальный обьем на эякуляцию составляет от 2 до 6 мл. Нормальная сперма имеет желтоватый или палевый цвет и терпкий запах ( все сильные или неприятные запахи не являются нормальным явлением). При температуре человеческого тела сперма сжиживается за час. Её кислотность составляет от 7,2 до 8.

Желудочный сок

Биологические катализаторы - ферменты способны работать только в определенных пределах рН, а при выходе за эти пределы их активность может резко снижаться. Например, активность фермента пепсина, который катализирует гидролиз белков и способствует таким образом перевариванию белковой пищи в желудке, максимальна при значениях рН около 2. Поэтому для нормального пищеварения необходимо, чтобы желудочный сок имел довольно низкие значения рН: в норме 1,53-1,67. При язвенной болезни желудка рН понижается в среднем до 1,48, а при язве двенадцатиперстной кишки может доходить даже до 105. Точное значение рН желудочного сока определяют путем внутрижелудочного исследования (рН-зонд). Если у человека понижена кислотность, врач может назначить прием с пищей слабого раствора соляной кислоты, а при повышенной кислотности - принимать противокислотные средства, например, гидроксиды магния или алюминия. Интересно, что если выпить лимонный сок, кислотность желудочного сока... понизится! Действительно, раствор лимонной кислоты лишь разбавит более сильную соляную кислоту, содержащуюся в желудочном соке.