Вода и минеральные вещества. Курсовая значение минеральных веществ и воды для организма

Железо. Главными источниками соединений железа в поверхностных водах являются процессы химического выветривания горных пород, сопровождающиеся их механическим разрушением и растворением. В процессе взаимодействия с содержащимися в природных водах минеральными и органическими веществами образуется сложный комплекс соединений железа, находящихся в воде в растворенном, коллоидном и взвешенном состояниях. Значительные количества железа поступают с подземным стоком и со сточными водами предприятий металлургической, металлообрабатывающей, текстильной, лакокрасочной промышленности и с сельскохозяйственными стоками.

Фазовые равновесия зависят от химического состава вод, рН, Eh и в некоторой степени от температуры. В рутинном анализе во взвешенную форму выделяют частицы с размером более 0,45 мкм. Она представлена преимущественно железосодержащими минералами, гидратом оксида железа и соединениями железа, сорбированными на взвесях. Истинно растворенную и коллоидную форму обычно рассматривают совместно. Растворенное железо представлено соединениями, находящимися в ионной форме, в виде гидроксокомплексов и комплексов с растворенными неорганическими и органическими веществами природных вод. В ионной форме мигрирует главным образом Fe(II), а Fe(III) в отсутствии комплексообразующих веществ не может в значительных количествах находиться в растворенном состоянии.

Содержание железа в поверхностных водах суши составляет десятые доли миллиграмма в 1 дм 3 , вблизи болот – единицы миллиграммов в 1 дм 3 . Повышенное содержание железа наблюдается в болотных водах, в которых оно находится в виде комплексов с солями гуминовых кислот – гуматами. Наибольшие концентрации железа (до нескольких десятков и сотен миллиграммов в 1 дм 3) наблюдаются в подземных водах с низкими значениями рН.

Являясь биологически активным элементом, железо в определенной степени влияет на интенсивность развития фитопланктона и качественный состав микрофлоры в водоеме.

Концентрация железа подвержена заметным сезонным колебаниям. Обычно в водоемах с высокой биологической продуктивностью в период летней и зимней стагнации заметно увеличение концентрации железа в придонных слоях воды. Осенне-весеннее перемешивание водных масс (гомотермия) сопровождается окислением Fe(II) в Fе(III) и выпадением последнего в виде Fe(OH) 3 .

ПДК в железа составляет 0,3 мг Fe/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – органолептический), ПДК вр – 0,1 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – токсикологический).

Йод. Рассеянный йод выщелачивается природными водами из магматических горных пород и концентрируется организмами, например водорослями. Йод концентрируется в почвах и илах. Важным источником йода в почвах и водах являются дождевые осадки, захватывающие йод из атмосферы, в которую он приносится ветром с моря.

Источниками поступления йода в поверхностные воды являются атмосферные осадки, воды нефтяных месторождений и сточные воды некоторых отраслей химической и фармацевтической промышленности.

В речных водах концентрация йода составляет 1–74 мкг/дм 3 , в атмосферных осадках 0–65 мкг/дм 3 , в подземных водах 0,1–3 мкг/дм 3 . Содержание йода учитывается при санитарной оценке природных вод.

ПДК не установлена.

С недостаточностью йода в пище связано тяжелое заболевание щитовидной железы у человека (эндемический зоб).

Фтор. В речные воды фтор поступает из пород и почв при разрушении фторсодержащих минералов (апатит, турмалин) с почвогрунтовыми водами и при непосредственном смыве поверхностными водами. Источником фтора также служат атмосферные осадки. Повышенное содержание фтора может быть в некоторых сточных водах предприятий стекольной и химической промышленности (производство фосфорных удобрений, стали, алюминия), в некоторых видах шахтных вод и в сточных водах рудообогатительных фабрик.

Миграционная способность фтора в природных водах в значительной степени зависит от содержания в них ионов кальция, дающих с ионами фтора малорастворимое соединение (произведение растворимости фторида кальция L = 4·10 -11). Большую роль играет режим углекислоты, которая растворяет карбонат кальция, переводя его в гидрокарбонат. Повышенные значения рН способствуют увеличению подвижности фтора.

Фтор является устойчивым компонентом природных вод. Внутригодовые колебания концентрации фтора в речных водах невелики (обычно не более, чем в 2 раза). Фтор поступает в реки преимущественно с грунтовыми водами. Содержание фтора в паводковый период всегда ниже, чем в меженный, так как понижается доля грунтового питания.

Повышенные количества фтора в воде (более 1,5 мг/дм 3) оказывают вредное действие на людей и животных, вызывая костное заболевание (флюороз). Содержание фтора в питьевой воде лимитируется. Однако очень низкое содержание фтора в питьевых водах (менее 0,01 мг/дм 3) также вредно сказывается на здоровье, вызывая опасность заболевания кариесом зубов.

ПДК в фтора составляет 1,5 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – санитарно-токсикологический).

Цинк. Цинк попадает в природные воды в результате протекающих в природе процессов разрушения и растворения горных пород и минералов (сфалерит, цинкит, госларит, смитсонит, каламин), а также со сточными водами рудообогатительных фабрик и гальванических цехов, производств пергаментной бумаги, минеральных красок, вискозного волокна и др.

В воде цинк существует главным образом в ионной форме или в форме его минеральных и органических комплексов, иногда встречается в нерастворимых формах: в виде гидроксида, карбоната, сульфида и др.

В речных водах концентрация цинка обычно колеблется от 3 до 120 мкг/дм 3 , в морских – от 1,5 до 10 мкг/дм 3 . Содержание в рудных и особенно в шахтных водах с низкими значениями рН может быть значительным.

Цинк относится к числу активных микроэлементов, влияющих на рост и нормальное развитие организмов. В то же время многие соединения цинка токсичны, прежде всего его сульфат и хлорид.

ПДК в Zn 2+ составляет 1 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – общесанитарный), ПДК вр Zn 2+ – 0,01 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – токсикологический).

Медь . Медь – один из важнейших микроэлементов. Физиологическая активность меди связана главным образом с включением ее в состав активных центров окислительно-восстановительных ферментов. Недостаточное содержание меди в почвах отрицательно влияет на синтез белков, жиров и витаминов и способствует бесплодию растительных организмов. Медь участвует в процессе фотосинтеза и влияет на усвоение азота растениями. Вместе с тем избыточные концентрации меди оказывают неблагоприятное воздействие на растительные и животные организмы.

В природных водах наиболее часто встречаются соединения Cu(II). Из соединений Cu(I) наиболее распространены труднорастворимые в воде Cu 2 O, Cu 2 S, CuCl. При наличии в водной среде лигандов наряду с равновесием диссоциации гидроксида необходимо учитывать образование различных комплексных форм, находящихся в равновесии с акваионами металла.

Основным источником поступления меди в природные воды являются сточные воды предприятий химической, металлургической промышленности, шахтные воды, альдегидные реагенты, используемые для уничтожения водорослей. Медь может появляться в результате коррозии медных трубопроводов и других сооружений, используемых в системах водоснабжения. В подземных водах присутствие меди обусловлено взаимодействием воды с медьсодержащими горными породами (халькопирит, халькозин, ковеллин, борнит, малахит, азурит, хризаколла, бротантин).

Для меди ПДК в (по иону меди) установлена 1 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – органолептический), ПДК вр – 0,001 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – токсикологический).

Кобальт. В природные воды соединения кобальта попадают в результате процессов выщелачивания их из медноколчедановых и других руд, из почв при разложении организмов и растений, а также со сточными водами металлургических, металлообрабатывающих и химических заводов. Некоторые количества кобальта поступают из почв в результате разложения растительных и животных организмов.

Соединения кобальта в природных водах находятся в растворенном и взвешенном состоянии, количественное соотношение между которыми определяется химическим составом воды, температурой и значениями рН. Растворенные формы представлены в основном комплексными соединениями, в том числе с органическими веществами природных вод. Соединения двухвалентного кобальта наиболее характерны для поверхностных вод. В присутствии окислителей возможно существование в заметных концентрациях трехвалентного кобальта.

Кобальт относится к числу биологически активных элементов и всегда содержится в организме животных и в растениях. С недостаточным содержанием его в почвах связано недостаточное содержание кобальта в растениях, что способствует развитию малокровия у животных (таежно-лесная нечерноземная зона). Входя в состав витамина В 12 , кобальт весьма активно влияет на поступление азотистых веществ, увеличение содержания хлорофилла и аскорбиновой кислоты, активизирует биосинтез и повышает содержание белкового азота в растениях. Вместе с тем повышенные концентрации соединений кобальта являются токсичными.

В речных незагрязненных и слабозагрязненных водах его содержание колеблется от десятых до тысячных долей миллиграмма в 1 дм 3 , среднее содержание в морской воде 0,5 мкг/дм 3 .

ПДК в кобальта составляет 0,1 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – санитарно-токсикологический), ПДК вр – 0,01 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – токсикологический).

Свинец. Естественными источниками поступления свинца в поверхностные воды являются процессы растворения эндогенных (галенит) и экзогенных (англезит, церуссит и др.) минералов. Значительное повышение содержания свинца в окружающей среде (в т.ч. и в поверхностных водах) связано с сжиганием углей, с применением тетраэтилсвинца в качестве антидетонатора в моторном топливе, с выносом в водные объекты со сточными водами рудообогатительных фабрик, некоторых металлургических заводов, химических производств, шахт и т.д. Существенными факторами понижения концентрации свинца в воде является адсорбция его взвешенными веществами и осаждение с ними в донные отложения. В числе других металлов свинец извлекается и накапливается гидробионтами.

Свинец находится в природных водах в растворенном и взвешенном (сорбированном) состоянии. В растворенной форме встречается в виде минеральных и органоминеральных комплексов, а также простых ионов, в нерастворимой – главным образом в виде сульфидов, сульфатов и карбонатов.

В речных водах концентрация свинца колеблется от десятых долей до единиц микрограммов в 1 дм 3 . Даже в воде водных объектов, прилегающих к районам полиметаллических руд, концентрация его редко достигает десятков миллиграммов в 1 дм 3 . Лишь в хлоридных термальных водах концентрация свинца иногда достигает нескольких миллиграммов в 1 дм 3 .

Свинец – промышленный яд, способный при неблагоприятных условиях оказаться причиной отравления. В организм человека проникает главным образом через органы дыхания и пищеварения. Удаляется из организма очень медленно, вследствие чего накапливается в костях, печени и почках.

ПДК в свинца составляет 0,03 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – санитарно-токсилогический), ПДК вр – 0,01 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – токсилогический). Органических соединений свинца в воде быть не должно.

Кадмий. К основным антропогенным источникам поступления кадмия в окружающую среду относятся горнорудные и металлургические предприятия, а также сточные воды.

Растворенные формы кадмия в природных водах представляют собой главным образом минеральные и органо-минеральные комплексы. Основной взвешенной формой кадмия являются его сорбированные соединения. Значительная часть кадмия может мигрировать в составе клеток гидробионтов.

В речных незагрязненных и слабозагрязненных водах кадмий содержится в субмикрограммовых концентрациях, в загрязненных и сточных водах концентрация кадмия может достигать десятков микрограммов в 1 дм 3 .

Соединения кадмия играют важную роль в процессе жизнедеятельности животных и человека. В повышенных концентрациях токсичен, особенно в сочетании с другими токсичными веществами.

ПДК в кадмия составляет 0,001 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – санитарно-токсикологический), ПДК вр – 0,0005 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – токсикологический).

Алюминий. К источникам поступления алюминия в природные воды можно отнести:

Частичное растворение глин и алюмосиликатов;

Атмосферные осадки;

Сточные воды различных производств.

В природных водах алюминий присутствует в ионной, коллоидной и взвешенной формах. Миграционная способность невысокая. Образует довольно устойчивые комплексы, в том числе органоминеральные, находящиеся в воде в растворенном или коллоидном состоянии.

Одним из распространенных соединений алюминия является боксит Al(OH) 3 . Растворимость его является функцией рН. При значениях рН < 4,5 в растворе преобладают ионы Al 3+ , при рН 5–6 в растворе преобладают ионы Al(OH) 2 + , при рН > 7 в растворе преобладают ионы Al(OH) 4 - .

Концентрация алюминия в поверхностных водах обычно колеблется в пределах n·10 -2 -n·10 -1 мг/дм 3 , в некоторых кислых водах иногда достигает нескольких граммов в 1 дм 3 .

Ионы алюминия обладают токсичностью по отношению к многим видам водных живых организмов и человеку.

ПДК в алюминия составляет 0,5 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – санитарно-токсикологический).

Мышьяк. В природные воды мышьяк поступает из минеральных источников, районов мышьяковистого оруднения (мышьяковый колчедан, реальгар, аурипигмент), а также из зон окисления пород полиметаллического, медно-кобальтового и вольфрамового типов. Некоторое количество мышьяка поступает из почв, а также в результате разложения растительных и животных организмов. Потребление мышьяка водными организмами является одной из причин понижения концентрации его в воде, наиболее отчетливо проявляющегося в период интенсивного развития планктона.

Значительные количества мышьяка поступают в водные объекты со сточными водами обогатительных фабрик, отходами производства красителей, кожевенных заводов и предприятий, производящих пестициды, а также с сельскохозяйственных угодий, на которых применяются пестициды.

В природных водах соединения мышьяка находятся в растворенном и взвешенном состоянии, соотношение между которыми определяется химическим составом воды и значениями рН. В растворенной форме мышьяк встречается в трех- и пятивалентной форме, главным образом в виде анионов.

В речных незагрязненных водах мышьяк находится обычно в микрограммовых концентрациях. В минеральных водах его концентрация может достигать нескольких миллиграммов в 1 дм 3 , в морских водах в среднем содержится 3 мкг/дм 3 , в подземных – встречается в концентрациях n·10 5 мкг/дм 3 . Соединения мышьяка в повышенных концентрациях являются токсичными для организма животных и человека: они тормозят окислительные процессы, угнетают снабжение кислородом органов и тканей.

ПДК в мышьяка составляет 0,05 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – санитарно-токсикологический), ПДК вр – 0,05 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – токсикологический)

Марганец. В поверхностные воды марганец поступает в результате выщелачивания железомарганцевых руд и других минералов, содержащих марганец (пиролюзит, псиломелан, браунит, манганит, черная охра). Значительные количества марганца поступают в процессе разложения водных животных и растительных организмов, особенно сине-зеленых, диатомовых водорослей и высших водных растений. Соединения марганца выносятся в водоемы со сточными водами марганцевых обогатительных фабрик, металлургических заводов, предприятий химической промышленности и с шахтными водами.

Понижение концентрации ионов марганца в природных водах происходит в результате окисления Mn(II) до MnO 2 и других высоковалентных оксидов, выпадающих в осадок. Основные параметры, определяющие реакцию окисления, – концентрация растворенного кислорода, величина рН и температура. Концентрация растворенных соединений марганца понижается вследствие утилизации их водорослями.

Главная форма миграции соединений марганца в поверхностных водах – взвеси, состав которых определяется в свою очередь составом пород, дренируемых водами, а также коллоидные гидроксиды тяжелых металлов и сорбированные соединения марганца. Существенное значение в миграции марганца в растворенной и коллоидной формах имеют органические вещества и процессы комплексообразования марганца с неорганическими и органическими лигандами. Mn(II) образует растворимые комплексы с бикарбонатами и сульфатами. Комплексы марганца с ионом хлора встречаются редко. Комплексные соединения Mn(II) с органическими веществами (аминами, органическими кислотами, аминокислотами и гумусовыми веществами) обычно менее прочны, чем аналогичные соединения с другими переходными металлами. Mn(III) в повышенных концентрациях может находиться в растворенном состоянии только в присутствии сильных комплексообразователей, Mn(VII) в природных водах не встречается.

В речных водах содержание марганца колеблется обычно от 1 до 160 мкг/дм 3 , среднее содержание в морских водах составляет 2 мкг/дм 3 , в подземных – n·10 2 -n·10 3 мкг/дм 3 .

Концентрация марганца в поверхностных водах подвержена сезонным колебаниям.

Факторами, определяющими изменения концентраций марганца, являются соотношение между поверхностным и подземным стоком, интенсивность потребления его при фотосинтезе, разложение фитопланктона, микроорганизмов и высшей водной растительности, а также процессы осаждения его на дно водных объектов.

Роль марганца в жизни высших растений и водорослей водоемов весьма велика. Марганец способствует утилизации CO 2 растениями, чем повышает интенсивность фотосинтеза, участвует в процессах восстановления нитратов и ассимиляции азота растениями. Марганец способствует переходу активного Fe(II) в Fe(III), что предохраняет клетку от отравления, ускоряет рост организмов и т.д. Важная экологическая и физиологическая роль марганца вызывает необходимость изучения марганца и его распределения в природных водах.

Для марганца ПДК в (по иону марганца) установлена 0,1 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – органолептический), ПДК вр – 0,01 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – токсикологический).

Олово. В природные воды поступает в результате процессов выщелачивания оловосодержащих минералов (касситерит, станнин), а также со сточными водами различных производств (крашение тканей, синтез органических красок, производство сплавов с добавкой олова и др.).

Токсическое действие олова невелико.

В незагрязненных поверхностных водах олово содержится в субмикрограммовых концентрациях. В подземных водах его концентрация достигает единиц микрограммов в 1 дм 3 .

ПДК в олова составляет 2 мг/дм 3 .

Ванадий. Ванадий находится преимущественно в рассеянном состоянии и обнаруживается в железных рудах, нефти, асфальтах, битумах, горючих сланцах, углях и др. Одним из главных источников загрязнения природных вод ванадием являются нефть и продукты ее переработки.

В природных водах встречается в очень малой концентрации: в воде рек 0,2 – 4,5 мкг/дм 3 , в морской воде – в среднем 2 мкг/дм 3

В воде образует устойчивые анионные комплексы (V 4 O 12) 4- и (V 10 O 26) 6- . В миграции ванадия существенна роль растворенных комплексных соединений его с органическими веществами, особенно с гумусовыми кислотами.

Повышенные концентрации ванадия вредны для здоровья человека. ПДК в ванадия составляет 0,1 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – санитарно-токсикологический), ПДК вр – 0,001 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – токсикологический).

Ртуть . В поверхностные воды соединения ртути могут поступать в результате выщелачивания пород в районе ртутных месторождений (киноварь, метациннабарит, ливингстонит), в процессе разложения водных организмов, накапливающих ртуть. Значительные количества поступают в водные объекты со сточными водами электролизных производств, предприятий, производящих красители, пестициды, фармацевтические препараты, некоторые взрывчатые вещества. Тепловые электростанции, работающие на угле, выбрасывают в атмосферу значительные количества соединений ртути, которые в результате мокрых и сухих выпадений попадают в водные объекты.

Понижение концентрации растворенных соединений ртути происходит в результате извлечения их многими морскими и пресноводными организмами, обладающими способностью накапливать ее в концентрациях, во много раз превышающих содержание ее в воде, а также в результате процессов адсорбции взвешенными веществами и донными отложениями.

В поверхностных водах соединения ртути находятся в растворенном и взвешенном состоянии. Соотношение между ними зависит от химического состава воды и значений рН. Взвешенная ртуть представляет собой сорбированные соединения ртути. Растворенными формами являются недиссоциированные молекулы, комплексные органические и минеральные соединения. В воде водных объектов ртуть может находиться в виде метилртутных соединений.

Соединения ртути высоко токсичны, они поражают нервную систему человека, вызывают изменение слизистой оболочки, нарушение двигательной функции и секреции желудочно-кишечного тракта, изменения в крови и др. Бактериальные процессы метилирования направлены на образование метилртутных соединений, которые во много раз токсичнее минеральных солей ртути. Метилртутные соединения накапливаются в пищевых цепях (например, фитопланктон-зоопланктон-рыба) и могут попадать в организм человека.

ПДК в ртути составляет 0,0005 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – санитарно-токсикологический), ПДК вр – 0,0001 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – токсикологический).

Хром . В поверхностные воды соединения трех- и шестивалентного хрома попадают в результате выщелачивания из пород (хромит, крокоит, уваровит и др.). Некоторые количества поступают из почв, в процессе разложения организмов и растений. Значительные количества могут поступать в водоемы со сточными водами гальванических цехов, красильных цехов текстильных предприятий, кожевенных заводов и предприятий химической промышленности. Понижение концентрации ионов хрома может наблюдаться в результате потребления их водными организмами и процессов адсорбции.

В поверхностных водах соединения хрома находятся в растворенном и взвешенном состояниях, соотношение между которыми зависит от состава вод, температуры, рН раствора. Взвешенные соединения хрома представляют собой в основном сорбированные соединения хрома. Сорбентами могут быть глины, гидроксид железа, высокодисперсный оседающий карбонат кальция, остатки растительных и животных организмов. В растворенной форме хром может находиться в виде хроматов и бихроматов. При аэробных условиях Cr(VI) переходит в Cr(III), соли которого в нейтральной и щелочной средах гидролизуются с выделением гидроксида.

В речных незагрязненных и слабозагрязненных водах содержание хрома колеблется от нескольких десятых долей микрограмма до нескольких микрограммов в 1 дм 3 , в загрязненных водоемах оно достигает нескольких десятков и сотен микрограммов в 1 дм 3 . Средняя концентрация в морских водах – 0,05 мкг/дм 3 , в подземных водах – обычно в пределах n·10-n·10 2 мкг/дм 3 .

Соединения Cr(VI) и Cr(III) в повышенных количествах обладают канцерогенными свойствами. Соединения Cr(VI) являются более опасными.

ПДК в для Cr(VI) 0,05 мг/дм 3 , для Cr(III) – 0,5 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – санитарно-токсикологический); ПДК вр для Cr(VI) – 0,001 мг/дм 3 , для Cr(III) – 0,005 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – токсикологический).

Молибден. Соединения молибдена попадают в поверхностные воды в результате выщелачивания их из экзогенных минералов, содержащих молибден. Молибден попадает в водоемы также со сточными водами обогатительных фабрик, предприятий цветной металлургии. Понижение концентрации соединений молибдена происходит в результате выпадения в осадок труднорастворимых соединений, процессов адсорбции минеральными взвесями и потребления растительными водными организмами.

Молибден в поверхностных водах находится в основном в форме МоО 4 2- . Весьма вероятно существование его в виде органоминеральных комплексов. Возможность некоторого накопления в коллоидном состоянии вытекает из того факта, что продукты окисления молибденита представляют рыхлые тонкодисперсные вещества.

В речных водах молибден обнаружен в концентрациях от 2,1 до 10,6 мкг/дм 3 . В морской воде содержится в среднем 10 мкг/дм 3 молибдена.

В малых количествах молибден необходим для нормального развития растительных и животных организмов. Молибден входит в состав фермента ксантиноксидазы. При дефиците молибдена фермент образуется в недостаточном количестве, что вызывает отрицательные реакции организма. В повышенных концентрациях молибден вреден. При избытке молибдена нарушается обмен веществ.

Для молибдена ПДК в установлена 0,25 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – санитарно-токсикологический), ПДК вр – 0,0012 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – токсикологический).

Никель. Присутствие никеля в природных водах обусловлено составом пород, через которые проходит вода: он обнаруживается в местах месторождений сульфидных медно-никелевых руд и железоникелевых руд. В воду попадает из почв и из растительных и животных организмов при их распаде. Повышенное по сравнению с другими типами водорослей содержание никеля обнаружено в сине-зеленых водорослях. Соединения никеля в водные объекты поступают также со сточными водами цехов никелирования, заводов синтетического каучука, никелевых обогатительных фабрик. Значительные выбросы никеля сопровождают сжигание ископаемого топлива.

Концентрация его может понижаться в результате выпадения в осадок таких соединений, как цианиды, сульфиды, карбонаты или гидроксиды (при повышении рН), за счет потребления его водными организмами и процессов адсорбции.

В поверхностных водах соединения никеля находятся в растворенном, взвешенном и коллоидном состояниях, количественное соотношение между которыми зависит от состава воды, температуры и значений рН. Сорбентами соединений никеля могут быть гидроксид железа, органические вещества, высокодисперсный карбонат кальция, глины. Растворенные формы соединений никеля представляют собой главным образом комплексные ионы, наиболее часто с аминокислотами, гуминовыми и фульвокислотами, а также в виде прочного цианидного комплекса. Наиболее распространены в природных водах соединения никеля, в которых он находится в степени окисления +2. Соединения Ni 3+ образуются обычно в щелочной среде.

Соединения никеля играют важную роль в кроветворных процессах, являясь катализаторами. Повышенное его содержание оказывает специфическое действие на сердечно-сосудистую систему. Никель принадлежит к числу канцерогенных элементов. Он способен вызывать респираторные заболевания. Считается, что свободные ионы никеля (Ni 2+) примерно в 2 раза более токсичны, чем его комплексные соединения.

В речных незагрязненных и слабозагрязненных водах концентрация никеля колеблется обычно от 0,8 до 10 мкг/дм 3 ; в загрязненных она составляет несколько десятков микрограммов в 1 дм 3 . Средняя концентрация никеля в морской воде 2 мкг/дм 3 , в подземных водах – n·10 3 мкг/дм 3 . В подземных водах, омывающих никельсодержащие горные породы, концентрация никеля иногда возрастает до 20 мг/дм 3 .

ПДК в никеля составляет 0,1 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – санитарно-токсикологический), ПДК вр – 0,01 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – токсикологический).

Висмут. Естественными источниками поступления висмута в природные воды являются процессы выщелачивания висмутсодержащих минералов. Источником поступления в природные воды могут быть также сточные воды фармацевтических и парфюмерных производств, некоторых предприятий стекольной промышленности.

В незагрязненных поверхностных водах содержится в субмикрограммовых концентрациях. Наиболее высокая концентрация обнаружена в подземных водах и составляет 20 мкг/дм 3 , в морских водах – 0,02 мкг/дм 3 .

ПДК в висмута составляет 0,1 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – санитарно-токсикологический).

Серебро. Источниками поступления серебра в поверхностные воды служат подземные воды и сточные воды рудников, обогатительных фабрик, фотопредприятий. Повышенное содержание серебра бывает связано с применением бактерицидных и альгицидных препаратов.

В сточных водах серебро может присутствовать в растворенном и взвешенном состоянии, большей частью в форме галоидных солей.

В незагрязненных поверхностных водах серебро находится в субмикрограммовых концентрациях. В подземных водах концентрация серебра колеблется от единиц до десятков микрограммов в 1 дм 3 , в морской воде – в среднем 0,3 мкг/дм 3 .

Ионы серебра способны уничтожать бактерии и уже в незначительной концентрации стерилизуют воду (нижний предел бактерицидного действия ионов серебра 2·10 -11 моль/дм 3). Роль серебра в организме животных и человека изучена недостаточно.

ПДК в серебра составляет 0,05 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – санитарно-токсилогический).

Сурьма. Сурьма поступает в поверхностные воды за счет выщелачивания минералов сурьмы (стибнит, сенармонтит, валентинит, сервантит, стибиоканит) и со сточными водами резиновых, стекольных, красильных, спичечных предприятий.

В природных водах соединения сурьмы находятся в растворенном и взвешенном состояниях. В окислительно-восстановительных условиях, характерных для поверхностных вод, возможно существование как трехвалентной, так и пятивалентной сурьмы.

В незагрязненных поверхностных водах сурьма находится в субмикрограммовых концентрациях, в морской воде ее концентрация достигает 0,5 мкг/дм 3 , в подземных водах – 10 мкг/дм 3 .

ПДК в сурьмы составляет 0,05 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – санитарно-токсикологический), ПДК вр – 0,01 мг/дм 3 .

Стронций. Источниками стронция в природных водах являются горные породы, наибольшие количества его содержат гипсоносные отложения.

Низкая концентрация стронция в природных водах объясняется слабой растворимостью их сернокислых соединений (растворимость SrSO 4 при 18°С 114 мг/дм 3).

В пресных водах концентрация стронция обычно намного ниже 1 мг/дм 3 и выражается в микрограммах на литр. Встречаются районы с повышенной концентрацией этого иона в водах.

Будучи близок к кальцию по химическим свойствам, стронций резко отличается от него по своему биологическому действию. Избыточное содержание этого элемента в почвах, водах и продуктах питания вызывает "уровскую болезнь" у человека и животных (по названию реки Уров в Восточном Забайкалье) – поражение и деформацию суставов, задержку роста и др.

ПДК в составляет 7 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – санитарно-токсикологический).

Бор. Источником бора в природных водах являются подземные воды, обогащенные бором за счет бороносных осадочно-метаморфических пород. Возможно поступление бора со сточными водами стекольного, металлургического, машиностроительного, текстильного, керамического, кожевенного производств, а также с бытовыми сточными водами, насыщенными стиральными порошками. Локальное загрязнение почвы возможно при разработке борсодержащих руд и при внесении в нее борсодержащих удобрений.

В природных водах бор находится в виде ионов борных кислот, в щелочной среде преимущественно в виде метаборат-иона (ВО 2 -).

Средняя концентрация бора в речных водах 100 мкг/дм 3 .

Бор малотоксичен для рыб. Оксид бора и ортоборная кислота относятся к сильнодействующим токсичным веществам с политропным действием. Обладают эмбриотоксическим действием. В связи с употреблением воды из богатых бором водоисточников возникает хроническая интоксикация.

ПДК в (В 3+) – 0,5 мг/дм 3 , ПДК вр ортоборной кислоты (Н 3 ВО 3) – 0,1 мг/дм 3 .

Титан. Соединения титана в природные воды поступают в результате процессов выветривания титановых руд (ильменит, перовскит, лопарит, сфен) и со сточными водами предприятий металлургической и металлообрабатывающей промышленности, производства титановых белил и др. В природных водах может находиться в виде различных минеральных и органических комплексных соединений. Его присутствие возможно в виде коллоидов гидроксида титана.

В незагрязненных поверхностных водах находится в субмикрограммовых концентрациях. В подземных водах концентрация титана обычно невелика и составляет единицы или десятки микрограммов в 1 дм 3 , в морской воде – до 1 мкг/дм 3 .

ПДК в титана составляет 0,1 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – общесанитарный).

Вода — важная составная часть человеческого тела, она входит в состав каждой живой клетки. Организм взрослого человека состоит на 65% из воды. Это основная среда, в которой происходят все обменные процессы, лежащие в основе жизни. Вода необходима для растворения питательных веществ, удаления из организма ненужных продуктов обмена, регулирования температуры тела. Если без пищи человек может прожить 30-40 дней, то без воды - только 3-4 дня.

Суточная потребность в воде зависит от возраста и от внешних условий среды. Вода выделяется из организма главным образом почками с мочой, через стенки кишечника, кожу, потовые железы и легкие с выдыхаемым воздухом. Из организма всегда выделяется несколько больше воды, чем в него поступает. Объясняется это образованием воды в организме за счет окисления органических веществ в клетках организма. Потеря воды организмом компенсируется ее поступлением с питьевой водой (молоко, чай, вода и др.), жидкими блюдами (бульон, супы), твердой пищей (фрукты, овощи, мясо и т. д.), всегда содержащей некоторое количество воды.

У детой водный обмен протекает интенсивней, чем у взрослых; им нужно относительно больше воды. Потребность в воде на 1 кг массы с возрастом уменьшается, а абсолютное количество потребляемой воды увеличивается. Так, детям первого года жизни требуется на 1 кг массы 150 - 170 г воды, а детям школьного возраста (12 - 13 лет) - 45 г. Суточная потребность в воде детей 7 - 10 лет составляет 1350 мл, 11 - 14 лет - 1500 мл, а для взрослого человека - 2000- 2500 мл. В жаркое время года, а также при усиленной мышечной работе потребность в воде значительно повышается.

Минеральные вещества также необходимы организму. Они наряду с органическими веществами входят в состав всех живых тканей, принимают участие во всех обменных процессах организма и так же, как белки, являются строительным материалом. Минеральные вещества входят в состав многих ферментов, гормонов, некоторых аминокислот, в состав нервной ткани и др. Они участвуют к образовании гемоглобина (железо), в росте и развитии костей, мышц и других тканей, в деятельности сердца и т. д. С наличием минеральных веществ связано явление возбудимости - одно из основных свойств живого. Достаточное содержание минеральных солей в пище способствует лучшему ее усвоению.

В зависимости от количественного содержания минеральных веществ в организме их делят на макроэлементы и микроэлементы. К первым относят кальций, калий, натрий, фосфор, хлор, серу; ко вторым - алюминий, медь, цинк, марганец, кобальт, кремний и др. Промежуточное положение между макро- и микроэлементами занимают магний и железо. Железо входит в состав гемоглобина.

При смешанном питании организм в достаточном количество получает с пищей все необходимые минеральные вещества за исключением хлористого натрия (поваренной соли), которую добавляют к пище в процессе ее приготовления.

Таблица 6Минеральные вещества оказывают большое влияние на развитие детского организма. Отсутствие их в пище может привести к нарушениям обмена веществ. Особенно велика потребность ра­стущего организма в кальции и фосфоре: недостаток их нарушает нормальное развитие скелета, вызывает порчу зубов. Фосфор входит в состав нервных клеток, он необходим для умственной работы.

Нормы суточной потребности детей и подростков в основных минеральных элементах (в мг/день) показаны в табл. 6.

ВВЕДЕНИЕ
Минеральные вещества имеют очень большое значение для жизнедеятельности организма. Ежедневная потребность человека в минеральных веществах должна покрываться за счет разнообразного питания. При однообразной пище или резком ограничении пищевого рациона в организме могут возникнуть нарушения, связанные с недостатком тех или иных минеральных веществ.
Минеральные вещества, так же как и другие вещества, входящие в состав нашего тела, непрерывно расходуются организмом, причем размеры этих трат зависят от ряда причин, как, например, от вида деятельности, условий работы, состояния организма и т. п. Если пища человека разнообразна, то в ней в достаточном количестве содержатся все необходимые минеральные вещества. Значение многих минеральных веществ и количество их, необходимое для человека, далеко еще не изучены. Но в отношении некоторых из них уже проведено много исследований на животных и на человеке. Так, всем известно, что соли кальция и фосфора являются главнейшими составными частями костной системы, фосфор входит в состав нервной и других тканей. В настоящее время уже известно, что соли кальцин и магния имеют большое значение для правильной работы сердечной мышцы и вообще всей мышечной системы. Соли железа входят в состав красящего вещества крови и способствуют переносу кислорода к тканям, а соли меди имеют большое значение для процессов кроветворения и т. д.
Большое значение для организма имеет также обычная поваренная соль, которую многие привыкли считать только вкусовым веществом. На самом же деле как при отсутствии поваренной соли в пище, так и при ее избыточном потреблении в организме могут произойти серьезные нарушения. Научными исследованиями доказано, что если организм в течение длительного времени не получает поваренной соли, то это вызывает серьезные болезненные явления - головокружения, обмороки, расстройство сердечной деятельности и т. п. Но и избыточное потребление соли отражается на состоянии сердечно-сосудистой системы, работе почек и других органов.
Использование организмом минеральных веществ, их всасывание через стенки кишечника, зависит в значительной мере от продуктов, с которыми они вводятся. Так, например, известно, что в грубом ржаном и пшеничном хлебе, а также в некоторых видах зелени - шпинат, салат, щавель - много кальция, но этот кальций содержится в них в таких химических соединениях, которые плохо растворяются в пищеварительных соках и плохо всасываются. Лучшими источниками кальция являются молоко, молочнокислые продукты, сыворотка молока, сыр.
Ни одна живая клетка, ни один живой организм не может существовать без воды. Вода входит в состав всех органов и тканей человеческого тела. Кровь содержит около 80% воды. Все процессы, протекающие в организме, связаны с наличием воды, с растворимыми в ней веществами. Известно, что человек может существовать длительное время (месяц и больше) без нищи, но при отсутствии воды он погибает через несколько дней. Какое же количество воды нужно человеку в сутки?
Значительное количество воды содержится в пищевых продуктах, в готовых блюдах, кроме того, вода употребляется в виде питья. Было установлено, что все количество воды, получаемое человеком с нищей и питьем, в среднем равно 2-2,5 л. Чересчур обильное питье вызывает усиленную работу сердца и почек; кроме того, из организма вымываются полезные для него вещества, особенно минеральные и некоторые витамины. Поэтому не рекомендуется употреблять много воды.

ГЛАВА 1. РОЛЬ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНИЗМА
В 1922 году в Петрограде вышла книга «Химический состав живого вещества в связи с химией земной коры». Ее автор, выдающийся русский ученый, академик В.И. Вернадский показал, что на три четверти человеческое тело состоит из кислорода и водорода. Вообще, 97,4 процента массы тела человека составляют пять основных элементов - кислород, водород, углерод, кальций и азот. На все остальные элементы, которые входят в состав человеческого организма, приходится лишь одна сороковая часть его веса. При этом каким бы мизерным ни было количество того или иного элемента, он обязательно рассеян по всему организму человека..................

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Жизнедеятельность любого организма поддерживается набором основных питательных составляющих: белков, углеводов, жиров, воды, витаминов и минеральных веществ. Витамины и минеральные вещества участвуют в росте и развитии, восполнении энерготрат, обмене веществ (метаболизме), функционировании различных органов, в процессе образования гормонов, кровяных телец и многих других физиологических процессах.
Необходимые для организма минеральные вещества входят в состав ферментов и гормонов, участвуют во всех видах обмена веществ, активизируют действие витаминов, входят в качестве пластического материала в опорные ткани (кости, хрящи, зубы), участвуют в процессах кроветворения и свертывания крови, обеспечивают нормальное функционирование мышечной, сердечно-сосудистой и пищеварительной систем. Кроме запасов кальция, фосфора, железа и йода, человеческий организм не располагает должными запасами минеральных элементов.
Источником минеральных веществ для организма человека являются растительные и животные продукты, в некоторой мере вода и поваренная соль (кроме хлористого натрия, она содержит соли калия, магния, железа и др.).
Наиболее богаты минеральными веществами плоды и овощи. Но основным источником солей кальция и фосфора являются продукты животного происхождения, главным образом молоко и молочные продукты, особенно сыры. Соли кальция в значительном количестве содержатся в фасоли, зеленом луке, петрушке, шпинате, салате, капусте, но кальций растительных продуктов усваивается организмом значительно хуже, так как часто связан со щавелевой кислотой, которая образует с ним нерастворимое соединение.
Много фосфора содержится в сыре, твороге, мозгах, говяжьей печени, треске, сельди, крупах (гречневой, овсяной, пшенной), бобовых, богат им также ржаной хлеб из обойной муки и желток куриного яйца. Мало фосфора в овощах, фруктах, ягодах.
Солями калия наиболее богаты овощи и плоды, особенно сушеные-абрикосы (урюк, курага), изюм, чернослив, финики, инжир. Много его в картофеле, шпинате, редьке, фасоли. При потреблении большого количества этих овощей надо помнить о влиянии калия на водный обмен в организме. Поэтому потерю влаги надо регулировать соответствующим увеличением потребления поваренной соли.
Минеральные вещества хорошо растворяются в воде и при варке продуктов переходят в отвар. Потери минеральных веществ могут быть значительно уменьшены при правильной кулинарной обработке продуктов.
Наша кровь состоит из воды на 83%, наш скелет – на 22%, в наших мышцах ее 76%, а в мозге – 75%. Вода участвует в терморегуляции, занимается «транспортировкой» питательных веществ во все клеточки нашего организма, растворяет минеральные соли и выводит токсины из организма. Иными словами, в организме нет ни одного процесса, связанного с обменом веществ, который проходил бы без участия воды. Именно поэтому большое значение имеет сохранение водного баланса, который определяется соотношением поступившей и выделившейся жидкости. Содержание воды в органах и тканях человека должно представлять постоянную величину – именно этим определяется важное условие существование и нормальной жизнедеятельности человека.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дэгли С., Никольсон Д., Метаболические пути, пер. с англ. - М., 1973.
2. Лукнер М., Вторичный метаболизм у микроорганизмов, растений и животных, пер. с англ. - М., 1979.
3. Мак-Мюррей У., Обмен веществ у человека, пер. с англ. - М., 1980.
4. Малыгин А. Г., Симметрия сети реакций метаболизма. - М., 1984.
5. Ньюсхолм Э., Старт К., Регуляция метаболизма. - М., 1977.
6. Тутельян В.А., Спиричев В.Б, Суханов Б.П., Кудашева В.А. Микронутриенты в питании здорового и больного человека. – М., 2002.
7. Уфимцев К.А. Минеральные вещества в питании // Диетология: медицинская энциклопедия. – Челябинск: Клиника челябинской государственной медицинской академии, 2009.
8. Филиппович Ю., Ковалевская Н., Севастьянова Г. Биологическая химия: Учебное пособие. Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности "Биология". – М.: Академия, 2008.
9. Чайковский Ю.В. Макросистема не похожая на другие // Биология в школе. 2008. - № 6. - С. 19.

Человеческий организм на 60% состоит из воды. Жировая ткань содержит 20% воды (от ее массы), кости – 25, печень – 70, скелетные мышцы – 75, кровь – 80, мозг – 85 %.

Для нормальной жизнедеятельности организма, который живет в условиях меняющейся среды, очень важно постоянство внутренней среды организма. Ее создают плазма крови, тканевая жидкость, лимфа, основная часть которых это вода, белки и минеральные соли. Вода и минеральные соли не служат питательными веществами или источниками энергии. Но без воды не могут протекать обменные процессы. Вода – хороший растворитель. Вода входит в состав пищеварительных соков, участвует в удалении из организма продуктов обмена, среди которых содержатся и токсичные вещества, а также в терморегуляции.

Без воды человек может прожить не более 7 – 10 дней, тогда как без пищи 30 – 40 дней. Удаляется вода вместе с мочой через почки (1700мл), с потом через кожу (500мл) и с воздухом, выдыхаемым через легкие (300мл).

Отношение общего количества потребляемой жидкости к общему количеству выделяемой жидкости называется водным балансом.

Вода поступает в организм человека в «чистом виде» и в составе различных продуктов, с которыми он тоже получает необходимые ему элементы. суточная потребность человека в воде оставляет 2,0 – 2,5 л. Суточная потребность человеческого организма в некоторых микроэлементах следующая: калия 2,7 – 5,9 г, натрия 4 – 5 г, кальция 0,5 г, магния 70 – 80 мг, железа 10 – 15 мг, марганца – до 100 мг, хлора 2–4 г, йод 100 – 150 мг.

Минеральные вещества входят в состав скелета, в структуру белков, гормонов, ферментов. Общее количество всех минеральных веществ в организме составляет приблизительно 4–5% массы тела. Основную часть минеральных веществ человек получает с пищей и водой. Однако не всегда их содержание в пище достаточно. Большинству людей приходится добавлять, например, хлористый натрий (NaCL – поваренная соль) в пищу по 10 – 12 г в день. Хронический недостаток в пище минеральных веществ может приводить к расстройству функций организма.

Особенно чувствительны к недостатку тех или иных солей дети и беременные женщины. Соли кальция и фосфора необходимы для построения костей и зубов, которых находится 70% всего фосфора и 99% калия, имеющихся в организме. Недостаток железа ведет к тяжелому заболеванию – малокровию. Йод является важной составной частью гормона щитовидной железы – тироксина, который принимает участие в регуляции обмена веществ.

Витамины (лат vita – жизнь). Значение витаминов состоит в том, что присутствуя в организме в ничтожных количествах они регулируют реакции обмена веществ. При недостатке в организме витаминов развивается состояние, называемое – гиповитаминозом.

Заболевание, возникающее при отсутствии того или иного витамина, называется авитаминозом.

К настоящему времени открыто более 20 веществ, которые относятся к витаминам:

Витамин А При авитаминозе А задерживаются процессы роста организма, нарушается обмен веществ, наблюдается также особое заболевание глаз, называемое ксерофтальмией (куриная слепота).

Витамин D называют противорахитическим витамином. Недостаток его приводит к расстройству фосфорного и кальциевого обмена.

Витамин В Недостаток этих витаминов приводит к нарушению обмена веществ, расстройства центральной нервной системы. При этом снижается сопротивляемость организма к инфекционным болезням.

Витамин С называют противоцинготным. При недостатке его в пище (а больше всего его содержится в свежих фруктах и овощах) развивается специфическое заболевание – цинга, при которой кровоточат десны, а зубы расшатываются и выпадают. Развивается физическая слабость, быстрая утомляемость, нервозность.

Витамин Е и К – имеют важное значение для организма и относятся к известным витаминам.

Основные принципы питания детей.

Гармоничное развитие ребенка возможно только при правильной организации рационального питания с первых дней жизни, т.к. это один из наиболее важных и эффективных факторов в системе профилактических мероприятий, направленных на сохранение жизни и здоровья детей. Питание детей должно соответствовать потребностям растущего организма, обеспечивать нормальное психомоторное развитие ребенка, повышать его иммунитет, выносливость при воздействии неблагоприятных факторов внешней среды.

В период роста и развития организма обмен веществ характеризуется наибольшей интенсивностью и некоторым преобладанием анаболических процессов, что связано с удовлетворением потребностей для роста, пластических и структурных процессов, протекающих в организме в этот период. Детский и подростковый периоды характеризуются относительно высоким расходом энергии. Энергозатраты составляют (ккал на 1 кг массы тела):

У детей в возрасте от 1 – 5 лет – 80-100 ккал/кг;

У подростков 13-16 лет – 50-65 ккал/кг;

У взрослого человека 45 ккал/кг.

В связи с чем, при организации детского питания необходим особый подход.

Рациональное питание детей предусматривает поступление в организм пищевых веществ не только в достаточных количествах, но и определенного качественного состава, соответствующего адаптационным возможностям желудочно – кишечного тракта ребенка и уровню его обменных процессов. В связи с этим для каждого возраста характерна особая формула питания, которая определяется особенностями обмена веществ, адаптации к пище по мере физиологического и биохимического созревания, роста и развития ребенка.

Ребенку, чтобы он нормально развивался и рос здоровым, необходимо полноценное сбалансированное питание, соответствующее его физиологическим потреб­ностям и возможностям, когда основные питательные вещества (белки, жиры, углеводы, витамины, макро- и микроэлементы), а также вода поступают в организм с пищей в оптимальных количествах и соотношениях.

БЕЛКИ

Значение белков в организме огромно, поскольку они являются основным структурным компонентом клеток, из которых состоят органы и ткани (выполняют пластическую функцию). Кроме того, белки участвуют во многих других биологических процессах, обеспечивающих жизнедеятельность организма. Так, все обменные процессы, протекающие в нем, осуществляются при участии белков, называемых ферментами. Белки принимают участие в формировании защитной функции организма - выработке иммунитета против инфекционных заболеваний, в процессах свертывания крови (фибриноген), осуществляют мышечное сокращение (миозин), являются главным компонентом крови (гемоглобин).

Поскольку белки выполняют в организме разнообразные функции, они должны постоянно и в достаточном количестве поступать с пищей. Это тем более важно, что в отличие, например, от жиров, углеводов и некоторых витаминов запасы белков в организме человека не образуются и при недостатке их в рационе расходуются белки тканей.

Белки - сложные органические соединения, состоящие из аминокислот. В состав пищевых продуктов входят 20 аминокислот, из различных сочетаний которых образуются многочисленные пищевые белки, используемые организмом для построения белков тканей. Среди них 8 в организме человека не образуются и обязательно должны поступать с пищей. К этим аминокислотам, называемым незаменимыми, относятся: валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин. Для детей раннего возраста незаменимыми являются также аргинин и гистидин. Остальные, называемые заменимыми (аланин, аспарагин, аспарагиновая кислота, глютамин, глютаминовая кислота, глицин, пролин, серии, тирозин, цистин), образуются в самом организме.

Для нормальной жизнедеятельности детского организма, его роста и развития необходимо поступление с пищей всех аминокислот, как заменимых, так и незаменимых. Незаменимые содержатся в основном в продуктах животного происхождения: молоке, твороге, рыбе, мясе, яйцах, заменимые - в продуктах растительного происхождения: хлебе, крупах, овощах.

Дети, не получающие с пищей достаточного количества белков, отстают в физическом развитии {отставание роста, плохая прибавка в весе), а также нервно-психическом. При недостаточном поступлении белков снижается защитная функция организма, выработка ферментов и гормонов, регулирующих обменные процессы, повышается восприимчивость к инфекционным заболеваниям, нарушается функция кроветворения. В то же время избыточное поступление белков в организм повышает предрасположенность к аллергическим заболеваниям и усиливает минерализацию костной ткани у детей.

Для удовлетворения потребностей растущего детского организма доля белков животного происхождения в питании детей первого месяца жизни должна составлять 90-99% по отношению ко всему суточному количеству белков, в питании детей до одного года - 75%, до 7 лет-65%.

ЖИРЫ

За счет жиров растущий детский организм удовлетворяет около 30% своей энергетической потребности, а при грудном вскармливании за счет жиров молока матери - 50%. Поэтому как источник энергии жиры имеют особенно важное значение для детей грудного возраста. Функция жиров в организме не ограничивается обеспечением энергетических потребностей. Наряду с белками они являются важной составной частью клеток, осуществляют перенос к тканям и способствуют усвоению ими жирорастворимых витаминов (A, D, Е, К), участвуют в выработке иммунитета, способствуют лучшему усвоению организмом белков и минеральных солей.

Жиры, поступающие с пищей, имеют либо животное, либо растительное происхождение. Важно не только количество поступающих жиров, но и качественный состав образующих их жирных кислот. Особенно необходимы растущему детскому организму полиненасыщенные жирные кислоты: линолевая, линоленовая и арахидоновая. Поскольку эти жирные кислоты в организме человека не образуются и должны обязательно поступать с пищей, их называют также эссенциальными (или незаменимыми). Линолевую, линоленовую и арахидоновую жирные кислоты условно объединяют в одну группу под названием витамин F.

Основным источником незаменимых жирных кислот служат растительные жиры {подсолнечное, хлопковое, оливковое, соевое, кукурузное масла) и рыбий жир. В животных жирах содержатся в основном насыщенные жирные кислоты, которые лучше усваиваются организмом в присутствии ненасыщенных жирных кислот. Жирные кислоты входят в состав фосфадитов - жироподобных веществ, играющих важную роль в обмене холестерина и в обменных процессах, происходящих в нервных тканях.

При вскармливании грудным молоком ребенок получает все необходимые для нормального развития жиры. На долю растительных должно приходиться около 15% суточной потребности ребенка в жирах. Жиры животного происхождения, содержащиеся в сливочном масле, молоке, молочных продуктах, яйцах, должны составлять примерно 85% суточной потребности.

В отличие от белков в организме могут образовываться резервные запасы жира (например, подкожная жировая ткань), которые используются им при недостаточном поступлении жиров с пищей. Недостаток жиров оказывает отрицательное воздействие на организм ребенка, что выражается в отставании роста, плохой прибавке в весе или потере его, ослаблении защитной функции организма (подверженность различным инфекционным заболеваниям).

В то же время избыточное поступление жиров с пищей вызывает нарушение функционирования желез внутренней секреции, усиливает выведение из организма некоторых минеральных веществ (кальция, магния), что неблагоприятно сказывается на развитии и росте костной ткани.

УГЛЕВОДЫ

Углеводы (сахара) составляют основную часть пищи и входят в состав всех клеток и тканей организма. Главная их функция - обеспечение энергией биологических процессов, протекающих в организме. Кроме того, углеводы и продукты их жизнедеятельности обладают высокой физиологической активностью, играют важную роль в образовании биологически активных веществ, обеспечивающих нормальное функционирование органов и систем.

Углеводы способствуют усвоению организмом белков и жиров. Особенно велика роль углеводов в осуществлении нормальной функции нервной и мышечной тканей. Они входят в состав нуклеиновых кислот (ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота и РНК - рибонуклеиновая кислота), осуществляющих передачу генетической информации и синтез собственных белков организма, без которого невозможны процессы роста и развития.

Некоторые гормоны и ферменты, регулирующие обменные процессы, представляют собой белковоуглеводные соединения. Сложные по своему строению углеводы (мукополисахариды) в комплексе с другими соединениями входят в состав слюны, секрета слизистых желез, соединительной костной, хрящевой и других тканей. Среди них необходимо отметить гепарин - углеводное соединение, препятствующее свертыванию крови. Мукополисахариды входят в состав антигенов крови, определяющих ее групповую принадлежность.

Как и жиры, углеводы, поступающие с пищей, не полностью участвуют в обмене веществ, а частично откладываются в мышечной ткани в виде сложного углевода гликогена, который затем используется организмом как источник энергии.

Углеводы (сахара) пищевых продуктов представлены простыми моносахаридами (глюкоза, фруктоза), сложными дисахаридами (сахароза, лактоза, мальтоза) и полисахаридами (крахмал, клетчатка, гемицеллюлоза, пектиновые вещества). Моно- и дисахариды в значительном количестве содержатся в меде, сахаре, ягодах и фруктах, быстро и легко всасываются в кишечнике и усваиваются организмом. Полисахарид крахмал, содержащийся в большом количестве в муке, картофеле, различных крупах и овощах, медленнее усваивается организмом, так как предварительно расщепляется в кишечнике до легкоусвояемой глюкозы.

При грудном вскармливании потребность ребенка в углеводах полностью обеспечивается за счет легкоусвояемой лактозы (молочного сахара), содержащейся в молоке.

Для поддержания оптимального и постоянного уровня сахара в организме ребенка необходимо использовать в питании продукты, содержащие как простые, быстро- и легкоусвояемые, так и сложные, медленноусвояемые углеводы.

При недостаточном поступлении углеводов с пищей у детей нарушаются процессы пищеварения, снижаются резервные запасы гликогена и жира, а также сопротивляемость организма действию неблагоприятных факторов внешней среды, замедляются процессы роста и развития. В то же время избыток углеводов в организме приводит к усиленному образованию жира и откладыванию его в подкожно-жировой клетчатке, вызывает склонность к аллергическим реакциям.

МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА И ВОДА

Растущему детскому организму наряду с белками, жирами, углеводами, витаминами необходимы минеральные вещества, которые входят в состав всех тканей и органов. С участием минеральных веществ в организме протекают многие обменные процессы. Без них невозможны нормальный рост и развитие костной и мышечной тканей, выработка иммунитета, обмен витаминов, нормальное функционирование кроветворной, эндокринной, нервной и пищеварительной систем.

Все минеральные вещества в зависимости от их количественного содержания в организме разделяют на макро- и микроэлементы. К макроэлементам относятся железо, калий, натрий, хлор, кальций, фосфор и магний. Эти минеральные вещества содержатся в организме в количестве, превышающем 0,01 % от массы тела. К микроэлементам относятся алюминий, бром, ванадий, йод, кобальт, кремний, марганец, медь, молибден, никель, селен, титан, фтор, хром, цинк, содержащиеся в организме в количестве менее 0,01% от массы тела.

Макроэлементы

Железо в организме человека содержится во всех органах и тканях. В красных кровяных тельцах (эритроцитах) сосредоточены основные его запасы. Содержащееся в эритроцитах железо входит в структуру белка гемоглобина, функция которого - обеспечение кислородом органов и тканей.

При недостаточном поступлении в организм железа с пищей развивается анемия (малокровие), что выражается в уменьшении количества эритроцитов и снижении уровня гемоглобина. Новорожденные и грудные дети, у которых запасы железа незначительны, наиболее чувствительны к его недостатку. К ним относятся печень, мясо, рыба, яичный желток, гречневая, перловая и овсяная крупы, ржаной хлеб, бобовые, фрукты и фруктовые соки, капуста.

Суточная потребность детского организма в железе составляет: в возрасте до 1 месяца - 1,5 мг, от 1 до 3 месяцев - 5 мг, от 4 до 6 месяцев - 7 мг, от 7 месяцев до 3 лет- 10 мг, от 4 до 6 лет - 15 мг, от 6 до 7 лет - 18 мг.

Калий обнаружен во всех органах и тканях организма, но большая его часть (до 98%) содержится в клетках. Калий участвует в процессах мышечного сокращения, образования новых белковых структур и резервного углевода гликогена. Содержащийся в клетках мышечной ткани калий усиливает мышечное сокращение, регулирует деятельность сердечной мышцы и кишечника.

Наиболее богаты калием продукты растительного происхождения: пшеница, рожь, ячмень, овес, кукуруза, картофель, морковь, капуста, зелень петрушки, шпинат, бобовые, чернослив, бананы, абрикосы, изюм. Суточная потребность организма ребенка в калии составляет 240 - 320 мг.

Натрий , содержащийся в организме (в основном во внеклеточной жидкости), активно влияет на процессы водно-солевого обмена, перенос к клеткам тканей и органов аминокислот и углеводов. Обмен натрия в организме тесно связан с обменом калия, в частности при осуществлении процессов нервно-мышечной возбудимости.

Хлор совместно с натрием участвует в регуляции водно-солевого обмена. Образование в желудке соляной кислоты - важной составной части желудочного сока - происходит при участии хлора.

Если калия, натрия и хлора поступает в организм недостаточно, развивается мышечная слабость, нарушается водно-солевой обмен и функции желудочно-кишечного тракта.

В небольших количествах натрий и хлор содержатся в продуктах животного (говядина, телятина, печень, почки, куриные яйца, хек, скумбрия) и растительного (свекла, петрушка, морковь, картофель, капуста) происхождения. Однако потребность организма в натрии и хлоре удовлетворяется в основном за счет поваренной соли, добавляемой к пище в процессе приготовления.

Суточная потребность организма ребенка в натрии и хлоре составляет 240-320 мг.

Кальций имеет особо важное значение для детского организма, поскольку играет главную роль в формировании и развитии костной ткани. Кроме того, кальций участвует в осуществлении процессов нервной возбудимости, мышечного сокращения и свертывания крови. Обмен его в организме тесно связан с обменом витамина D.

На усвоение кальция организмом ребенка влияет количественное соотношение его с фосфором. Для детей в возрасте до 6 месяцев оптимальное соотношение фосфор - кальций должно быть 1,5:1, от 6 месяцев до 1 года-1,3:1, после 1 года-1:1.

Наиболее богаты кальцием молоко и молочные продукты, в которых он содержится в виде соединений с белком, и поэтому хорошо усваивается организмом. Кальций, содержащийся в продуктах растительного происхождения (фасоль, горох, бобы), усваивается значительно хуже, поскольку находится в них в виде труднорастворимых соединений.

Недостаточное поступление кальция с пищей сопровождается нарушением процессов роста и формирования костной ткани, развитием кариеса зубов, возникновением судорог.

Суточная потребность детского организма в кальции составляет: в возрасте до 1 месяца - 240 мг, от 1 до 6 месяцев - 500 мг, от 7 месяцев до 1 года - 600 мг, от 1 года до 3 лет - 800 мг, от 4 до 7 лет - 1200 мг.

Магний вместе с кальцием и фосфором является важной составной частью костной ткани, в которой его содержится до 50% от общего количества в организме. Мягкие ткани (мышцы) также богаты магнием. Он входит в состав ряда ферментов, регулирующих энергетический и углеводный обмены, влияет на функциональное состояние нервной системы и кишечника. Магний усиливает желчевыделитсльную функцию печени и желчного пузыря, а также регулирует процессы нервно-мышечной возбудимости.

При недостаточном поступлении магния с пищей у детей возможно возникновение судорог, нарушение функции желудочно-кишечного тракта и как следствие этого - неполное усвоение пищи организмом.

Магний, поступающий с молоком, значительно легче усваивается.

Магнием богаты в основном продукты растительного происхождения: капуста, гречневая, рисовая, пшенная, овсяная, перловая, ячневая крупы, толокно, овсяные хлопья "Геркулес", фасоль, горох, зелень петрушки, свекла, арбузы, бананы, вишня, морковь.

Суточная потребность детского организма в магнии составляет: в возрасте до 1 месяца - 50 мг, от 1 до 6 месяцев - 60 мг, от 7 месяцев до 1 года - 70 мг, от 1 года до 3 лет - 150 мг, от 4 до 7 лет - 300 мг.

Фосфор . Около 80% фосфора, содержащегося в организме, находится в костной ткани. Вместе с кальцием и магнием он является основным структурным компонентом, от которого зависят ее нормальный рост и развитие. Фосфор участвует в обменных процессах углеводов и жиров, образовании нуклеиновых кислот и белков, влияет на функцию центральной нервной системы. Обмен фосфора в организме тесно связан с обменом кальция, витаминов D, B 1 , В 6 .

Для хорошего усвоения фосфора важно, чтобы он поступал с пищей в определенном соотношении с кальцием. При недостаточном поступлении фосфора у детей замедляются рост и развитие костной ткани, нарушаются обменные процессы в организме, что приводит к ослаблению его защитной функции и снижению сопротивляемости неблагоприятным факторам внешней среды.

В значительном количестве фосфор содержится в яичном желтке, печени, почках, мозгах, языке, мясе, морской и речной рыбе и рыбных продуктах, молоке и молочных продуктах (твороге, сыре), гречневой, овсяной, перловой, ячневой и пшеничной крупах, толокне, овсяных хлопьях "Геркулес", фасоли, горохе.

При грудном вскармливании потребность организма ребенка в фосфоре удовлетворяется за счет молока матери.

Суточная потребность детского организма в фосфоре составляет: в возрасте до 1 месяца-120 мг, от I до 6 месяцев - 400 мг, от 7 месяцев до 1 года - 500 мг, от 1 года до 3 лет - 800 мг, от 4 до 7 лет - 1450 мг.

Микроэлементы

Алюминий участвует в процессах построения костной, соединительной и эпителиальной тканей. Выработка желудком пищеварительного сока, активность пищеварительных ферментов желудочно-кишечного тракта зависят от обеспеченности организма алюминием. В значительном количестве алюминий содержится в растительных продуктах: рисе, пшенице, горохе, кукурузе. Меньше его в животных продуктах: печени, почках. Потребность детского организма в алюминии не установлена.

Бром усиливает процессы торможения в центральной нервной системе. В отличие от йода, активизирующего функцию щитовидной железы, бром угнетающе действует на нее. Бромом богаты фасоль и горох. Потребность детского организма в броме не установлена.

Ванадий стимулирует процессы кроветворения и формирования костной ткани. Основной источник ванадия - растительные масла (соевое, кукурузное, арахисовое, льняное).

Потребность детского организма в ванадии не установлена.

Йод входит в состав гормонов щитовидной железы - тироксина и трийодтиронина, стимулирует секрецию молола у кормящей матери. Обмен йода в организме тесно связан с обменом некоторых микроэлементов (бром, кобальт, марганец, медь, молибден, фтор), а также витаминов С и D. При нормальной обеспеченности организма этими витаминами йод лучше усваивается щитовидной железой, которая вырабатывает достаточное количество содержащих йод гормонов, влияющих на процессы роста и развития детского организма.Недостаточное поступление йода с пищей приводит к угнетению функции щитовидной железы: развивается эндемический зоб, замедляется рост, снижается сопротивляемость организма различным инфекциям.

Йод в небольшом количестве содержится в продуктах растительного и животного происхождения: фасоли, пшенице, ячмене, ржи, капусте, кукурузе, картофеле, моркови, луке, огурцах, свекле, щавеле, а также в говядине, мясе птицы, куриных яйцах. Высоко содержание йода в морской рыбе: треске, скумбрии, окуне, сельди, ставриде, хеке. Потребность детского организма в йоде не установлена.

Кобальт . функция в организме - участие в процессах кроветворения. При недостаточном поступлении кобальта с пищей замедляются процессы усвоения щитовидной железой йода, всасывания железа из пищи в кишечнике и включения его в состав гемоглобина. Он способствует усвоению кальция и фосфора, накоплению запасов витаминов А и К, ускоряет процессы образования мышечного белка. Кобальт входит в состав витамина B 12 . В значительном количестве кобальт содержится в продуктах растительного и животного происхождения: овсе, пшенице, фасоли, горохе, ячмене, баклажанах, капусте, огурцах, сливах, лимонах, клубнике, малине, черной и красной смородине, крыжовнике, а также в печени, сердце, говядине, курином мясе, куриных яйцах.

Суточная потребность детского организма в кобальте составляет примерно 0,008 - 0,010 мг.

Кремний Марганец Наиболее богаты марганцем орехи, пшеница, рожь, свекла, лук, щавель, печень рыб и животных.

Медь. В организме человека основное ее количество обнаружено в печени, костном мозге и его сером веществе. При участии меди протекают процессы созревания эритроцитов и образование гемоглобина. Медь входит в состав ряда окислительных ферментов, влияющих на обмен веществ, повышает сопротивляемость организма некоторым инфекциям, усиливает действие антибиотиков. Углеводы, в частности глюкоза крови, лучше усваиваются тканями в присутствии меди. Медь оказывает влияние на обмен витаминов А, С, Р, РР, Е, рост и развитие организма, функцию размножения и функцию щитовидной железы. Обмен меди в организме тесно связан с обменом железа.

При недостаточном поступлении меди с пищей ухудшается усвоение организмом железа, снижается его количество в эритроцитах, в результате чего уменьшается продолжительность их жизни и развивается анемия.Медью богаты продукты как растительного, так и животного происхождения: рожь, овес, ячмень, пшеница, гречневая, пшенная, овсяная, ячневая крупы, толокно, горох, фасоль, картофель, огурцы редис, свекла, баклажаны, тыква, томаты, абрикосы, груши, яблоки, малина, крыжовник, черная смородина, земляника, а также говядина, телятина, печень почки, желток куриного яйца, мед.Суточная потребность детского организма в меди составляет в возрасте до 7 лет 1-2 мг.

Молибден . Наиболее богаты молибденом фасоль, рожь, пшеница, овес, ячмень, кукуруза, гречиха, рис, горох, капуста, баклажаны, салат, а также печень, почки. Потребность детского организма в молибдене не установлена.Никель, основное количество которого в организме находится в селезенке, печени и крови, способствует более быстрому созреванию эритроцитов, повышает уровень гемоглобина, стимулируя тем самым процессы кроветворения.В значительном количестве никель содержится в продуктах растительного и животного происхождения: пшенице, гречихе, кукурузе, горохе, фасоли, капусте, моркови, огурцах, петрушке, щавеле, луке, вишне, черной смородине, черешне, абрикосах, а также в говядине, свинине, печени, почках, куриных яйцах, молочных продуктах.

Потребность детского организма в никеле не установлена.

Селен в организме человека находится в основном в мышцах. Обмен его непосредственно связан с обменом витамина Е. Селен стимулирует синтез белка и процессы роста. Избыточное поступление его с пищей способствует развитию кариеса зубов. Продукты моря, мясо, почки, рис, пшеница, ячмень наиболее богаты селеном.Потребность детского организма в селене не установлена.

Титан; Фтор оказывает влияние на углеводный и жировой обмены. Его главная функция в организме - участие в процессах построения зубной эмали. При недостаточном поступлении фтора с пищей развивается кариес зубов. Из всех продуктов питания наиболее богаты фтором листья чая, печень, морская рыба: сельдь, скумбрия, треска. В меньшем количестве он содержится в пшенице, ржи, овсе, ячмене, кукурузе, рисе, горохе, фасоли, сливах, яблоках, моркови, тыкве, а также в говядине, телятине.Потребность детского организма во фторе не установлена.

Хром способствует лучшему усвоению тканями глюкозы, стимулирует процессы роста организма. В значительном количестве хром содержится в щавеле, фасоли, свекле, укропе, картофеле, моркови, овсе, ячмене. Несколько меньше его в кукурузе, капусте, редисе, салате, томатах, субпродуктах. Потребность детского организма в хроме не установлена.

Цинк . В организме человека основные запасы цинка находятся в крови, головном мозге, поджелудочной железе, селезенке и печени. Цинк оказывает влияние на все виды обменных процессов в организме, так как входит в состав многих ферментов и гормона инсулина. Он участвует в образовании нуклеиновых кислот, белков и способствует усвоению тканями глюкозы. Как установлено, цинк оказывает положительное влияние на половое развитие.

При недостаточном поступлении цинка с пищей резко замедляются процессы роста и полового развития, развивается анемия. Цинком богаты многие продукты растительного и животного происхождения: горох, фасоль, соя, пшеница, рожь, ячмень, овес, хлебобулочные изделия, крупы, свекла, крыжовник, малина, а также сыр, говядина, свинина, печень, субпродукты, куриные яйца.

Потребность детского организма в цинке не установлена.

Вода

Благодаря воде осуществляются все обменные процессы в организме. Вода служит растворителем для белков, углеводов, витаминов, минеральных веществ и обеспечивает их доставку к клеткам органов и тканей, а также удаление из них продуктов обмена. Важную роль играет вода и в процессах теплорегуляции. Избыточное поступление воды в организм ребенка вызывает дополнительную нагрузку на почки и сердечно-сосудистую систему, способствует увеличению потери с мочой минеральных веществ и витаминов. Недостаток воды в организме ребенка может привести к нарушению теплорегуляции (повышение температуры тела) и процесса пищеварения.

Потребность детского организма в воде меняется. Дети грудного возраста нуждаются в большем количестве воды на килограмм массы тела, чем дети более старшего возраста. Для нормального протекания обменных процессов детям в возрасте до 6 месяцев в сутки необходимо 150-180 мл жидкости на килограмм массы тела, от 6 месяцев до 1 года- 100-130 мл, от 1 года до 3 лет - 100 мл, от 3 до 7 лет - 80 мл.

Основная потребность ребенка в воде удовлетворяется за счет жидкости, поступающей с пищей. Грудным детям необходимо дополнительное питье в количестве 50- 70 мл в сутки.

ВИТАМИНЫ

Витамины наряду с другими питательными веществами необходимы для нормальной жизнедеятельности организма. К ним относятся различные по своей химической природе соединения, не являющиеся источником энергии или пластическим материалом, но обладающие высокой биологической активностью. Витамины участвуют в регуляции многих биохимических процессов, протекающих в организме. Поскольку витамины в нем не образуются либо образуются микрофлорой кишечника в небольших количествах, они обязательно должны поступать с пищей. Для растущего детского организма, в котором интенсивно протекают обменные процессы, обеспеченность витаминами имеет особенно важное значение.

В зависимости от способности растворяться в воде и жирах все витамины разделяют на две большие группы - водорастворимые и жирорастворимые.

К группе водорастворимых относятся витамины: С (аскорбиновая кислота), B 1 (тиамин), В 2 (рибофлавин), Вз (пантотеновая кислота), В 6 (пиридоксин), В 9 (фолиевая кислота), B 12 (цианокобаламин), Н (биотин), Р (полифенолы, флавоноиды, рутин), РР (ниацин, никотиновая кислота).

К группе жирорастворимых относятся витамины: А (ретинол), D (кальциферолы), Е (токоферолы), F (незаменимые полиненасыщенные жирные кислоты), К (филлохиноны).