Факторы влияющие на формирование и минерализацию зубов. Факторы влияющие на закладку и минерализацию зубов в эмбриональном и постэмбриональном периодах. Сроки закладки и минерализации временных зубов. Факторы, нарушающие формирование зубов
Питание является основой жизни, главным фактором, определяющим здоровье, долголетие и работоспособность человека. При любых нарушениях питания резко снижается способность противостоять неблагоприятным воздействиям окружающей среды, стрессам, повышенным умственным и физическим нагрузкам. При этом формируется состояние, которое директор «НИИ питания» РАМН академик В.А. Тутельян определяет как «маладаптация» (недостаточная адаптация). Сегодня, по мнению многих исследователей, этому состоянию подвержено более 50% населения нашей страны.
Важно понимать, что именно питание обеспечивает процессы роста и развития человека, его физическую и умственную активность, настроение и, в конечном счете, качество жизни. Этого невозможно достичь, игнорируя основные законы здорового, правильного, рационального и безопасного питания. По энергетической ценности, набору используемых в суточном рационе продуктов и поступающих из этого набора в организм пищевых и биологически активных веществ, питание должно соответствовать возрасту, полу, профессиональной деятельности, общему состоянию здоровья человека и даже климатогеографической зоне, в которой он проживает.
На систему питания влияют три основных, совершенно равнозначных между собой по важности фактора:
1. экономические возможности человека, семьи, его способность приобретать конкретные пищевые продукты в необходимом наборе и количестве;
2. наличие на потребительском рынке широкого ассортимента свежих, высококачественных, безопасных для здоровья человека пищевых продуктов;
3. уровень знаний человека о свойствах и составе основных пищевых групп продуктов (мясо и мясопродукты, рыба и рыбопродукты, молоко и молочные продукты, овощи, фрукты и др.), рациональных способах их обработки, приготовления, хранения, употребления и т.д.
Достаточный уровень знаний и общая грамотность в вопросах рационального питания позволяет если не исключить, то значительно ослабить потенциальное отрицательное влияние на состояние здоровья людей первого фактора: правильный подбор продуктов, составление сбалансированного рациона позволяет каждому человеку, даже при условии его ограниченных финансовых возможностях, обеспечить здоровое, рациональное питание, придерживаться исполнения основных его правил. Нарушать их природа не позволяет никому: ни бедным, ни богатым, ни детям, ни взрослому населению.
Сегодня медики и диетологи с полным правом утверждают, что не обязательно быть богатым, чтобы быть здоровым. Именно поэтому каждому человеку так важно быть ориентированным в вопросах гигиены питания, к которым относятся знание состава пищевых продуктов , основных правил их обработки, хранения, приготовления, совмещения друг с другом, правилах распределения приема пищи по ее калорийности в течение суток, режиме питания и др.
В нашем организме все подчинено строгой регуляции, именно поэтому существующие нормы физиологической потребности организма в энергии, пищевых и биологически активных веществах должны соблюдаться. Нарушение одного из звеньев этой регуляции может приводить к серьезнейшим заболеваниям и даже смерти – в случае хронических дефицитов в суточном рационе человека белка , определенных видов жиров или углеводов , витаминов и других пищевых компонентов.
К сожалению, мы вынуждены констатировать, что на сегодняшний день уровень таких знаний у россиян – один из самых низких в мировом рейтинге. В экономически развитых странах Европы и в США ситуация иная: сегодня богатое, образованное население этих стран питается гораздо скромнее и проще, по сравнению с малообразованной частью населения, и чем выше образовательный уровень человека, тем более рационально, научно обоснованно он питается. Основу его рациона при этом составляют полезные, в наибольшей степени натуральные продукты. Поэтому у этой группы населения существенно реже встречается избыточный вес или другие нарушения здоровья, связанные с неправильным питанием. Образованные люди в этих странах непрерывно пополняют свои знания в вопросах здорового питания, постоянно прислушиваются к советам врачей и диетологов. В результате усилий правительств, в этих странах действуют специальные образовательные программы, через массовую реализацию которых обеспечиваются условия для формирования у каждого члена общества культа здорового образа жизни. У нас же, высокий образовательный уровень и большой заработок, напротив, породил множество «пузатых» молодых, и не очень молодых людей. Отсутствие знаний о правильном питании в сочетании с практически полным отсутствием физических нагрузок приводят к избыточному весу, диабету, гипертонической болезни, атеросклерозу, инсультам – все это болезни современной цивилизации.
Лекция №3
1. Анатомо - физиологические особенности детского организма. Периоды детского возраста.
2. Развитие зубов.
3. Первичная минерализация твердых тканей зубов.
4. Механизм прорезывания зубов. Сроки прорезывания временных и
Постоянных зубов.
5. Рост, развитие и формирование корня зуба и тканей пародонта.
6. Вторичная минерализация твердых тканей зубов.
Анатомо-физиологические особенности детского организма
Развитие тканей и совершенствование функций отдельных органов и всего оранизм в целом являются процессами, которые принципиально отличают детский организм от взрослого.
Соответственно характеру и интенсивности изменений, происходящих в организме, принято различать следующие периоды развития ребенка:
1) внутриутробный (антенатальный) развитие-280 дней (10 лунных
месяцев);
2) новорожденности - около 3-3,5 недель;
3) грудной - до 1 года;
4) ясельный - от 1 до 3 лет;
5) дошкольный - от 3 до 6 лет;
6) школьный - от 6 до 17 лет, в этом периоде выделяют:
Младший школьный - от 6 до 12 лет;
Старший школьный - от 12 до 17 лет.
Внутриутробный период развития. Развитие челюстно-лицевой
Период внутриоутробного развития является важнейшим, ответственным и наиболее уязвимой фазе развития плода.
Все аномалии, в целом характеризуются отклонениями от нормального развития лица, челюстей и зубов в процессе эмбриогенеза, начинаются в основном на ранних стадиях и имеют первоначальный характер. Нарушение структуры, формы и размеров, которые возникают при дальнейшем росте и развитии зубочелюстной системы имеют производный, вторичный характер.
Развитие зубов
Развитие зубов длится два основных периода - внутричелюстной (до прорезывания зуба) и винутриротовой (после прорезывания). Выделяют основные этапы развития зубов человека, которые плавно переходят друг в друга и не могут буги четко отграниченными:
1) закладка зубной пластины с последующим образованием зубных зачатков, происходит в период внутриутробного развития. Формирование зубных зачатков может происходить как в антенатальный, так и в постнатальный периоды развития человека. всегда внутричелюстного.
2) дифференциация тканей;
3) гистогенез;
4) первичная (внутричелюстная) минерализация.
5) прорезывания зуба;
6) рост, развитие и формирование корней и тканей пародонта, с которыми одновременно активизируются процессы вторичной минерализации твердых тканей зубов. 7) стабилизация (функционирования). Продолжительность этого периода для каждой группы как временных, так и постоянных зубов является индивидуальной.
8) резорбция (рассасывание) корней.
Закладка и образование зубного зачатка
Наб-7-й неделе внутриутробного развития вдоль верхнего и нижнего краев первичной ротовой полости (в области будущих зубных дуг верхней и нижней челюстей) происходит утолщение многослойного плоского эпителия, который врастает в пидлежащую мезенхиму, создавая зубную пластинку.
Зубная пластина прорастает в глубину, принимает вертикальное положение и разделяется на вестибулярную и язычную. Эпителий присинковой части зубной пластины сначала активно разрастается, утолщается, позднее-часть его клеток дегенерирует, формируя щель - преддверие ротовой полости, который отделяет губы и щеки от десневой дуги. Эпителий языковой части зубной пластины, погружаясь в мезенхиму, дает начало всем временным и постоянным зубам (рис. 2).
Рис.2 Ранняя стадия развития зуба: 1 - эпителий слизистой оболочки полости рта, 2 - шейка эмалевого органа; 3 - внешний эмалевый эпителий; 4-пульпа эмалевого органа; 5 - внутренний эмалевый эпителий; 6 - зубной сосочек; 7 - зубной мешочек; 8 - трабекулы новообразованной кости; 9 - мезенхима.
Сначала эпителий пролиферирует в виде почек, которые трансформируются в колбообразные разрастания, которые позднее приобретают вид колпачков, формируя эмалевый орган. В эмалевом органе зубного зачатка, образованного двумя утолщенными слоями многослойного эпителия, между клетками в центральной части эмалевого органа продуцируется белковая жидкость, постепенно разграничивает эти слои на внешний и внутренний, между которыми формируется пульпа эмалевого органа.
В результате дифференциации клетки эмалевого органа, которые сначала были одинаковые по морфологии, приобретают разную форму, функцию и назначение. Эпителий, прилегающей к мезенхимы зубного сосочка, это высокие клетки цилиндрической или призматической формы, в цитоплазме которых накапливается повышенное содержание гликогена. В дальнейшем из этих клеток образуются енамелобласты (амелобласты, адамантобласты)-клетки, продуцирующие органический матрикс эмали зуба.
Так эмалевый орган дает начало эмали зуба и кутикуле, которая принимает непосредственное участие в формировании зубо-десневого прикрепления. Функцией эмалевого органа является также то, что он придает коронковой части зуба определенной формы и индуцирует процессы дентиногенеза.
Одновременно под вогнутой частью эмалевого органа, под внутренним слоем его эпителия, интенсивно агрегируются мезенхимальные клетки, составляющие зубной сосочек. Он дает начало формированию дентина и пульпы зуба. Мезенхима, окружающая каждый эмалевый орган и зубной сосочек, уплотняется и формирует зубной мешочек, из которого формируются цемент и псриодонт.
Таким образом, в результате трансформации эпителиальной и мезенхимальной ткани, которая наиболее интенсивно происходит в периоды закладки, дифференциации, гистогенеза формируется зубной зачаток (рис. 3).
Рис.3. Ранняя стадия развития зуба (зубной зачаток): 1 - эпителий слизистой оболочки ротовой полости; 2-енамелобласты; 3-эмаль; 4-дентин, 5 - предентин; 6 - дентинобласты; 7 - зубная пластинка и закладка постоянного зуба; 8 - пульпа зуба, 9 - остаток эмалевого органа, 10 - костные трабекулы; 11 - мезенхима.
Формирование зачатков всех временных зубов происходит в антенатальном периоде развития, начиная с 6-7 недель эмбриогенеза. Формирование зачатков постоянних зубов происходит в следующей последовательности: зубные зачатки первых постоянных моляров и центральных резцов начинают формироваться на 5 и соответственно 8 месяца внутриутробного периода развития. В первые полгода жизни ребенка происходит развитие зубных зачатков постоянных латеральных резцов. Во второй половине 1 года жизни и в первой половине 2 года жизни ребенка происходит развитие зубных зачатков первые премоляры. В конце 2 года жизни ребенка формируются зубные зачатки вторые премоляры, на 3 году-вторых постоянных моляров и клыков. Формирование зубных зачатков третьего постоянных моляров (зубов "Мудрости") происходит в возрасте до 5 лет. К этому периоду развития ребенка в костной ткани челюстей еще сохраняются остатки эмбриональных тканей - эпителиальной и мезенхимальной, которые способны к дифференциации и инициируют гистогенез.
Первичная минерализация твердых тканей зубов
Синтез органического матрикса твердых тканей зуба инициирует их первичную минерализацию. Сроки начала первичной минерализации временных зубов отражены в табл. 1.
Первичная минерализация твердых тканей зуба происходит в внутричелюстном периоде его развития очень интенсивно. Она всегда начинается с режущего края резцов и клыков, а также из бугорков жевательных зубов и продолжается на всю длину коронки зуба. Расположенный под эмалью дентин сначала структурируется органическими веществами, позднее приобретает признаки минерализации. Период первичной минерализации твердых тканей зубов длится разное время. Активнее первичная минерализация происходит во временных зубах, а именно, в центральных и латеральных резцах обеих челюстей (6-8 мес).
Рис. 4. Строение енамелобласта (А Хэм, Д. Кормак, 1983): 1 - матрикс эмали, 2 - отросток Томса 3 - секреторные гранулы; 4-апикальные запирающие пластинка; 5-комплекс Гольджи; 6 - гранулярная эндоплазматическая сеть, 7 - ядро, 8 -митохондрии; 9-базальная запирающие пластинка
Рис. 5. Строение дентинобласта (А Хэм, Д. Кормак, 1983): 1-дентин; 2-зонаминерализации; 3-отросток Томса, 4 - предентин; 5-замикашигшастинка; 6-гранулярная эндоплазматическая сеть, 7 - комплекс Гольджи; 8-ядро.
Молодая эмаль зуба, который еще не прорезался, по химическому составу аналогична зрелой эмали. На 65% она состоит из воды, содержание органических веществ составляет 20%, минеральных веществ - менее 15% (так называемая мягкая эмаль). Качество процессов первичной и вторичной минерализации твердых тканей зуба формирует в будущем его кариесрезистетиисть. После внутричелюстной минерализации коронковой части зачатка зуба он прорезывается.
Прочитайте:
|
В эмбриональном:1 Общесоматическое состояние здоровья матери.
2 Характер питания матери.
В постэмбриональном:
Внешние:1.Соц.статус
2.Характер питания
3.Физическое воспитание и развитие
4.Экологтческая ситуация
5.Пол,этнос,регион.
Внутренние:1.Наследственность
2.Состояние здоровья
3.Наличие аномалий и пороков.
9.Роль наследственности и факторов внешней среды в развитии кариеса и некариозных поражений.
Исследовалась роль генетических факторов. Были получены линии крыс, восприимчивых и резистентных к индуцированию Кариес зуба. Наследственные качества восприимчивости или резистентности к Кариес зуба сохраняются у потомства после скрещивания обеих линий. Таким образом подтверждается роль нарушений обмена веществ, генетических и иммунных факторов, а также функциональных расстройств эндокринной системы в развитии Кариес зуба.В некариозных поражениях главную роль,также играет наследственность, а именно минеральный обмен и состояние матери в период беременности!!!Также экология и внешняя среда влияет на здоровья полости рта в качестве тератогенных факторов (например флюороз-от избыточного поступления фтора)
10 Алгоритм осмотра стоматологического больного.
1.Сбор анамнеза.
- Следует вияснить причину возникновения боли, её локализацию, длительность,характер.
- наличие кровоточивости,когда возникает,продолжительность,симптомы.
-общее состояние,температура,пульс, АД.
2.Объективный осмотр.
-внешний осмотр:вес,рост…признаки физиологической нормы,признаки патологи жевания,глотания.сосания,дыхания,речи.
-осмотр лица
-пальпация тканей лица,шеи,лимфатических узлов.
-состояние височно-нижнечелюстного сустава
3.Осмотр полости рта.
-осмотр красной каймы губ и уголков рта.
-осмотр предверия полости рта
-оценка прикуса
-осмотр слизистой оболочки полости рта
-осмотр слизистой десен
-осмотр дна полости рта
-осмотр твердого неба
-осмотр твердых тканей полости рта.
11.Зубная формула,определение,назначение.Запись анатомической и клинической зубной формулы.
Зубная формула – это специальная схема, в которой фиксируется порядок расположения зубов , в ней отдельные зубы или их группы записываются цифрами или буквами с цифрами.
Зубная формула взрослого человека
- Система Зигмонда-Палмера. Данная система получила наибольшее распространение. По этой системе горизонтальная линия указывает на принадлежность зуба к верхней или нижней челюсти, а вертикальная – к правой или левой стороне. Зубы постоянного прикуса обозначаются арабскими цифрами.
- Двухцифровая система. Применяется в настоящее время, принята FDI (Международная Ассоциация Стоматологов) .По этой системе к порядковому номеру каждого зуба (1-8) впереди добавляется номер квадранта (1-4).
В последнее десятилетие изучение прорезывания постоянных зубов приобрело особую значимость в связи с воздействием на растущий организм все большего количества неблагоприятных факторов внешней среды. Причем в литературе имеются данные о прорезывании постоянных зубов в различных регионах России, отличающихся различным климатом и экологией, а также в группах детей, имеющих различные условия быта и питания. Многие авторы обращают внимание на актуальность изучения процессов изменчивости зубочелюстной системы в зависимости от пола, этноса, региона проживания и антропометрических характеристик человека, так как эти процессы раскрывают направление эволюции в онтогенезе современного человека.
Влияние на прорезывание зубов оказывают различные внешние и внутренние факторы: наследственность, особенности индивидуального развития, общесоматическая патология, социальные факторы, местные факторы.
Так, отвечающие за процесс прорезывания гены могут быть различными — одни через эндокринную систему определяют скорость роста всего организма, другие обуславливают локализованные градиенты роста, которые устанавливают порядок прорезывания зубов и появление центров окостенения в запястьях. По скелетной зрелости, как и по критериям процесса прорезывания, девочки в среднем опережают мальчиков в течение всего периода роста, начиная с момента рождения и до взрослого состояния. Отставание мальчиков, прежде всего, связано с действием генов Y-хромосомы, так как все известные специфические мужские гормоны оказывают ускоряющее, а не тормозящее влияние на созревание кости. Различные авторы указывают, что решающую роль в процессе прорезывания зубов играют факторы среды.
Особенности индивидуального развития также связаны с процессом прорезывания зубов. Физическое развитие — состояние морфологических и функциональных свойств и качеств растущего организма, а также уровень его биологического развития. В виду значительных индивидуальных различий была введена временная характеристика, отражающая темпы индивидуального роста, развития, созревания и старения организма: биологический возраст. Такие показатели, как степень полового созревания, размеры тела, число постоянных зубов, возрастные изменения физиологических и биохимических показателей, «костный возраст» взаимосвязаны, так как отражают единый и многосторонний процесс роста и соматического развития. В связи с тем, что закладка зубов происходит еще во внутриутробном периоде, критерии оценки зубного возраста менее зависимы от влияния среды, чем показатели костного возраста, и поэтому более четко характеризуют биологический возраст. Наибольшая информативность для определения последнего принадлежит первым молярам и центральным резцам. Конституция человека отражает не только морфологические особенности организма, но и его функциональное состояние. Так, выявлена взаимосвязь между типом гемодинамики и конституциональным типом, а также характером реагирования сердечно-сосудистой системы на физические нагрузки аэробного типа и связь с физиологическими показателями системы внешнего дыхания. Помимо параметров физического развития и конституции ребенка прослежена взаимосвязь прорезывания зубов с другими антропометрическими параметрами, в частности, размерами лицевого скелета. Показано, что изменение лица тесно связано с появлением зубов.
Формирование нижней челюсти и увеличение ее размеров идет до 25 лет параллельно с развитием и прорезыванием зубов. Угловая ширина, проекционная длина, высота тела и ветви нижней челюсти увеличиваются особенно интенсивно в период прорезывания молочных зубов, смены прикуса и в период прорезывания третьих постоянных моляров.
Для нормального формирования зубочелюстной системы имеют значение перенесенные и сопутствующие заболевания во время минерализации, формирования и прорезывания зубов. Особая роль принадлежит эндокринной системе и в первую очередь деятельности щитовидной железы. Например, у детей с гипофункцией железы прорезывание зубов запаздывает, при гиперфункции — ускоряется. При заболевании церебрально-гипофизарным нанизмом, болезнью Иценко-Кушинга и при опухолях коры надпочечников может изменяться последовательность и парность прорезывания зубов, происходит задержка рассасывания корней молочных зубов, изменение сроков формирования корней постоянных зубов. К этиологии запоздалого прорезывания относят также рахит, особенно его тяжелые формы, что проявляется длительными перерывами между появлением зубов разных классов, нарушением последовательности, симметричности прорезывания зубов. Клинические исследования свидетельствуют о существенном влиянии состоянии здоровья и перенесенных болезней на процесс прорезывания. Так, имеется соответствующая связь с витаминной недостаточностью, туберкулезной интоксикацией, экссудативным диатезом, заболеваниями толстого кишечника и желудка.
Процесс прорезывания зубов может зависеть от ряда местных факторов, например, от глубины залегания зачатков зубов в толще кости, от наличия различных видов зубочелюстных аномалий. Наблюдалось, что резцы и первые моляры раньше прорезываются у детей с аномалиями прикуса, а клыки, премоляры и вторые моляры раньше прорезываются у детей без зубочелюстных аномалий. Показана взаимосвязь прорезывания зубов с глубиной преддверия полости рта: у детей с мелким преддверием среднее количество прорезавшихся постоянных нижних резцов выше, чем у детей с преддверием физиологической глубины. Важно влияние кариеса временных зубов и его осложнений на зачатки постоянных зубов. Эти патологические факторы особенно актуальны в отношении смены временных моляров на премоляры, так как они чаще других временных зубов подвержены поражению кариесом, дольше сохраняются в челюсти, а их корни топографически ближе к зачаткам постоянных премоляров. По мнению одних авторов, прорезывание постоянных зубов происходит на месте нелеченых и депульпированных временных зубов, что объясняется ускоренным рассасыванием корней с некротизированной пульпой и облегчающим действием дестуктивных изменений периа-пикальных структур на продвижение зачатков зубов к альвеолярному краю. По мнению других исследователей, раньше сменяются интактные зубы, вследствие энергичного участия живой пульпы и резорбции корней.
Значение региональных факторов, а точнее климатогеогра-фического, этнического, алиментарного и экологического, также подчеркнуто многими исследователями. Так, отмечены колебания в сроках прорезывания постоянных зубов в различных климатогеографических районах стран бывшего СССР.
Существенна корреляция между ростом и среднегодовой температурой установлена для различных районов земного шара. С другой стороны, в прорезывании зубов выявлены также значительные межгрупповые различия в зависимости от этнических особенностей. Например, сроки прорезывания различны у русских и киргизских детей, у русских и казахов, белых американцев и европейцев, детей Ганы и белых европейцев. Из отрицательных факторов экологической обстановки, изменяющих прорезывание зубов, выделены близость ядерного полигона и загрязнение среды фторидами.
Роль сбалансированного питания, в частности его влияние на белковый и минеральный обмен, также играет роль в развитии зубочелюстного аппарата. При неполноценном питании прорезывание зубов задерживается и нарушается очередность их прорезывания.
Из группы внешних факторов значительное влияние на темпы роста и развития оказывает социальная среда, опережая географические факторы. В данном случае учитываются профессия или доход отца, величина семьи, тип населенного пункта, жизненный уровень населения, жилищные условия, доля расходов на ребенка в семейном бюджете. Дети из социально благополучных семей развиваются по всем параметрам быстрее; соответственно раньше происходит смена зубов, чем у детей из среднеобеспеченных или малообеспеченных слоев. Также доказаны различия в динамике и других показателях прорезывания зубов в зависимости от типа населенного пункта
— дети, проживающие в городах, опережают своих сельских сверстников по показателям прорезывания.
Таким образом, многофакторность процесса прорезывания зубов показывает необходимость обратить более пристальное внимание на изучение влияния на этот процесс многих факторов, что может быть интересно не только для исследователей, но и для практикующих детских стоматологов и ортодонтов.
Процесс формирования химического состава природных вод очень сложен и зависит от множества факторов.
Атмосферные воды . Основой, первоисточником всех природных вод является Мировой океан. В результате испарительных процессов под воздействием энергии солнечного излучения громадные объемы воды поднимаются в атмосферу и переносятся на огромные расстояния. Атмосферные воды являются первой стадией формирования поверхностных и подземных вод. Атмосферные воды относятся к наименее изученным, но можно сказать, что испарившаяся вода содержит незначительное количество примесей и является практически пресной.
Общая минерализация ее составляет 10-20 мг/л. Однако это могут быть растворы сильных кислот. Известно, что кислотные дожди наносят непоправимый вред природе. Образуются они в результате взаимодействия атмосферной влаги и газов - окислов серы и азота, в огромных количествах, выделяющихся при сжигании органического топлива - мазута, угля, торфа и т.п. В результате растворения этих газов в атмосферной воде ее водородный показатель достигает значений рН 3-4. Эта атмосферная влага фактически является слабым раствором серной, азотной и некоторых других кислот. В атмосфере могут также находиться вредные примеси, попадающие в нее в результате техногенных катастроф. При растворении в атмосферной влаге они могут переноситься на огромные расстояния и загрязнять природные воды далеко от места аварии. Всем памятны радиоактивные выбросы в Чернобыле, когда огромные европейские пространства оказались загрязнены радионуклидами. В таком случае атмосферные воды непосредственно влияют на химический состав и качество природных вод, а антропогенные факторы оказывают влияние на атмосферные воды.
Климат местности . Одним из основных факторов формирования химического состава воды является климат местности. Выпавшие атмосферные осадки, как правило, уменьшают минерализацию поверхностных и подземных вод. В то же время в результате испарения поверхностных вод минерализация их увеличивается. Климат является одной из географических характеристик той или иной местности Земли и изучается в рамках науки климатологии. На климат местности оказывают воздействие такие географические факторы, как широта, высота над уровнем моря, распределение морей, равнинных пространств и горных массивов, растительный и снежный покров. Антропогенные факторы также непосредственно влияют на климат. Рукотворные водоемы, регулирование речных стоков, тепловое, газовое и аэрозольное загрязнение атмосферы, тепловое загрязнение гидросферы, вырубка лесов и т.д. - все эти факторы приводят к глобальному изменению климата.
Залегающие горные породы и их выщелачивание . К ведущим факторам формирования минералогического состава природных вод можно отнести и залегающие горные породы. Подземные реки, протекающие в осадочных и коренных породах, обогащаются различными ионами хорошо растворимых минералов, содержащихся в этих породах. Главнейшими растворимыми минералами, которые в основном и определяют химический состав природных вод, являются галит и каменная соль NaСl, гипс СаSO 4 , кальцит СаСО 3 и доломит СаСО х МgCO 3 . Химический состав природных вод в значительной степени определяется процессами выщелачивания, или химического выветривания горных пород. В табл.7 приведена классификация горных пород по их происхождению.
Относительное содержание горных пород в земной коре представлено в табл. 8. Как видно, осадочные и метаморфические горные породы, оказывающие основное влияние на формирование химического состава природных вод, составляют не более 5%.
Гидрокарбонатно-кальциевые воды образуются при протекании подземных вод через известняки. Сульфатные кальциевые воды образуются при растворении минералов, содержащих гипс. Хлоридные натриевые воды образуются при выщелачивании каменной соли.
Окислительно-восстановительные и кислотно-щелочные реакции, в результате которых происходит формирование природных вод, оказывают большое влияние на химический состав воды. В зависимости от содержания в атмосфере окислов серы, азота и диоксида углерода (углекислого газа) природные воды имеют различную активную реакцию. В более кислых природных водах, как правило, лучше растворяется большинство химических элементов. Растворение химических соединений природных минералов под воздействием химических реакций носит название химического выщелачивания минералов.
Окислительно-восстановительные реакции в природных водах определяются наличием в них окислителей, например кислорода, и восстановителей, например водорода. Окислением называется процесс отдачи электронов, а восстановлением - процесс их приобретения. Поскольку процесс окисления химического элемента сопровождается восстановлением окислителя, эта реакция и носит название окислительно-восстановительной.
Многие элементы (железо, марганец, хром, сера, кобальт и др.) способны изменять свою валентность, поэтому реакции окисления и восстановления играют значительную роль, переводя растворимые "соединения в нерастворимые и наоборот.
В процессах растворения почвенных минералов значительная роль принадлежит микроорганизмам. В процессе своей жизнедеятельности они используют энергию окислительно-восстановительных реакций, поэтому процесс называется биологическим выщелачиванием минералов.
Смешение природных вод . При смешении различных природных вод происходит значительное изменение их химического состава. Так, в результате образования нерастворимых соединений и выпадения осадка получаются воды, химический состав которых не совпадает с химическим составом исходной воды.
Почвы обогащают природные воды газами, органическими веществами, ионами электролитов. В результате прохождения через почвенные слои вода насыщается продуктами разложения органических остатков. Это высокомолекулярные органические, гумусовые и фульвокислоты. В свою очередь, из почвы вымываются комплексные коллоидные соединения вида SiO 2 х Аl 2 О 3 . При формировании химического состава природных вод в почвенной среде активно протекают процессы ионного обмена между водой и структурными составляющими почвы.
Антропогенные факторы . Одним из основных антропогенных факторов, оказывающих непосредственное влияние на химический состав природных вод, являются сточные воды. Хозяйственно-бытовые, промышленные и сельскохозяйственные сточные воды могут содержать весь перечень природных и созданных человеком химических элементов и веществ. Поскольку полностью очистить сточные воды не представляется возможным, то все эти вещества оказываются в почве, воде, атмосфере. Сточные воды приводят также к термическому загрязнению природных вод и уменьшению концентрации кислорода, что снижает окислительный потенциал воды.
химическое загрязнение природная вода
Интенсивное развитие сельскохозяйственного производства способствует изменению химического состава природных вод (поступление в водоемы нитратов, нитритов, пестицидов, нефтепродуктов, фенолов). Использование оросительного земледелия приводит к усилению засоленности почв. Свалки и захоронения твердых и жидких отходов, отвалы шлаков и пепла, хранилища минеральных удобрений, животноводческие комплексы, пыль и стоки автомобильных дорог, аэрозоли городов и т.д. - все это способствует изменению химического состава природных вод.
Неорганические загрязнители. Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам.
Кроме перечисленных в таблице веществ, к опасным источникам инфекции водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий диапазон рН промышленных стоков (1,0 - 11,0) и способных изменять рН водной среды до значений 5,0 или выше 8,0, тогда как рыба в пресной и морской воде может существовать только в интервале рН 5,0 - 8,5.
Среди основных источников загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следует упомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 6 млн. т солей. К 2000 году возможно увеличение их массы до 12 млн. т/год.
Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижает первичную продукцию морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов.
Так, печальную известность приобрела болезнь Минамата, впервые обнаруженную японскими учеными у людей, употреблявших в пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывали промышленные стоки с техногенной ртутью.