Уровень активности ионов водорода в воде является одним из важнейших факторов, влияющих на оценку качества жидкости. Именно от данного критерия зависит уровень кислотно-щелочного баланса и направленность биохимических реакций, которые будут происходить в организме после употребления этой жидкости. В данной статье мы подробнее остановимся на вопросе, что такое pН воды, каким образом его определяют, а также же как повысить или понизить pН воды.
Из этой статьи вы узнаете:
Что такое pН воды
Какова норма pН воды
Чем грозит низкий уровень pH воды
Как измерить pН воды
Что такое pН воды
Показатель pH является единицей активности иона водорода, которая равна обратному логарифму активности водородных ионов. Так, например, вода, pH которой составляет 7, обладает 10–7 моль на один литр ионов водорода. Следовательно, жидкость с pH равном 6 – 10–6 моль на один литр. Шкала показателей pH при этом варьирует в диапазоне от 0 до 14. Если pH воды менее 7, то она является кислой, а если более 7 – тогда щелочной. Норма pH для поверхностных водных систем составляет 6,5–8,5, для подземных – 6–8,5.
Показатель pH воды равняется 7 при 25 °С, но при взаимодействии с диоксидом углерода в атмосфере данное значение будет составлять 5,2. Уровень pH тесно связан с атмосферным газом и температурой, поэтому воду следует проверить в самые короткие сроки. pH воды не сможет дать полной характеристики и повода для ограничения подачи воды.
Когда в воде растворяются различные химические вещества, то данный баланс подлежит изменению, что, в свою очередь, провоцирует изменение показателя pH. Если в воду добавить кислоту, концентрация ионов водорода возрастает, и концентрация гидроксид-ионов, в свою очередь, понижается. Если в жидкость добавить щелочь, тогда концентрация гидроксид-ионов возрастает, а содержание ионов водорода понижается.
Уровень pН воды показывает уровень кислотности или щелочности среды, а кислотность и щелочность характеризуется количественным содержанием в воде элементов, нейтрализующих щелочь и кислоту. Так, например, температура отражает уровень нагрева вещества, но не количественный показатель тепла. Если мы коснемся воды рукой, то мы определим, теплая она или холодная, но мы не сможем сказать, какое количество тепла в ней содержится (другими словами, сколько потребуется времени для того, чтобы вода остыла).
Показатель pH – один из основных качественных характеристик воды. Он отражает кислотно-щелочной баланс и определяет, каким образом будут происходить те или иные биологические и химические процессы. Величиной pH воды определяется скорость протекания той или иной химической реакции, уровень коррозионной агрессивности жидкости, степень токсичности загрязняющего вещества и многие другие факторы. Более того, кислотно-щелочной баланс среды организма определяет наше состояние здоровья, настроение и самочувствие.
Различают следующие группы воды, в зависимости от показателя pH:
Контролировать уровень pН воды необходимо на каждом этапе очистки жидкости, поскольку смещение баланса может негативно отразиться на вкусовых качествах, запахе и оттенке воды, а также снизить эффективность ее очистки.
Каков нормальный pН воды
Из-за стремительного темпа современной жизни, неправильного питания, нарушения пищевого и питьевого режимов уровень pН в организме человека падает. Так, кислотно-щелочной баланс смещается в сторону повышенной кислотности (pН до значения 7 подразумевает кислую среду, и до 14 – щелочную, соответственно, чем ниже данный уровень, тем выше кислотность), что может привести к серьезным заболеваниям. Решать эту проблему можно с помощью ежедневного употребления минеральной воды с оптимальным уровнем активности ионов водорода. Именно поэтому важно знать, какая величина pН является нормой для воды, которую вы регулярно употребляете в пищу.
Итак, какой должен быть pН воды? Профессионалы утверждают, что эта величина должна ориентировочно соответствовать нормальному показателю pН крови человека (7,5). Именно поэтому для питьевой воды норму pН рассчитывают от 7 до 7,5. Благодаря чистой питьевой воде с нормальным показателем активности ионов водорода улучшаются обменные процессы в организме, увеличивается общая продолжительность жизни и оптимизируется обмен кислорода. И наоборот, из-за сладких, газированных и содержащих красители напитков уменьшается pН человеческой крови, что можно сразу заметить по неприятной сухости во рту.
Поэтому лучше всего отдавать предпочтение воде с «правильным» показателем pН. Вы всегда сможете найти эту информацию на этикетке любой бутылки. Никакой фильтр с наполнителями и абсорбентами не сможет заменить настоящую природную воду с оптимальным уровнем pН. Некоторые пытаются понизить кислотность воды pН и придать жидкости полезные свойства, добавляя лимонный или огуречный сок, тем не менее это далеко не всегда оказывает должный эффект. Еще один известный способ изменения pН воды – это электролиз, который позволяет получить в двух емкостях щелочную и кислую воду. Щелочная вода с высоким pН считается «живой», ее используют для лечения, а кислая – «мертвой», которую чаще всего используют для умывания.
Тем не менее такие способы не подойдут для ежедневного использования. В этой ситуации остается только одно рациональное решение – отдать предпочтение слабоминеральной природной воде с необходимым для здоровья уровнем кислотности.
Измерение pН воды
Не стоит забывать о том, что человеческий организм на целых 70 % состоит из воды! Продукты обмена веществ в клетках представляют собой кислоты, в то время как основная масса внутренних жидкостей организма, за исключением желудочной кислоты, слабощелочные. Особое значение при этом имеют показатели крови. Организм человека нормально функционирует, если его кровь слабощелочная, и величина ее pН составляет от 7,35 до 7,45.
В том случае, когда в кровь и межклеточную жидкость попадает большое количество кислот, происходит нарушение кислотно-щелочного баланса. Даже небольшое отклонение уровня pН от данных показателей (от 7,35 до 7,45) может привести к серьезному нарушению здоровья. Если продолжается процесс повышения кислотности крови и дальнейшее понижение значения pН до 6,95, то наступает кома и возникает настоящий риск для жизни человека! Именно по этой причине необходимо отслеживать величину pН питьевой воды, которая является одной из важнейших показателей ее качества!
- Лакмусовая бумага.
Уровень pН воды вы сможете определить самостоятельно, в домашних условиях. В качестве прибора для измерения pН воды вы можете использовать лакмусовую (индикаторную) бумагу, которая меняет свой оттенок при кратковременном погружении в изучаемую среду. Так, при погружении в кислотную среду лакмусовая полоска приобретает красный оттенок, а в щелочную – синий. Далее следует сравнить получившийся цвет с цветной шкалой, в которой для каждого оттенка соответствует конкретный уровень pН, чтобы определить данный показатель у исследуемой жидкости. Данный метод определения pН является самым простым и дешевым.
- РН-метр.
Для наиболее точного определения уровня pН используют pН-метр для воды. Данный прибор для определения pН воды более дорогостоящий, чем лакмусовая бумага, тем не менее он определяет уровень pН жидкости в точности до сотых!
РН-метры для воды бывают бытовыми (портативными) и лабораторными. Чаще всего используют первый вариант, мы остановимся на них подробнее. Они различаются:
Степенью защиты от воды.
Наличием (или отсутствием) автоматической калибровки.
Точностью результатов.
Последний параметр определяется количеством калибруемых точек (1 или 2). Точками называют буферные растворы, с помощью которых и производят калибровку РН-метра. Рекомендуем приобрести прибор с автоматической калибровкой.
- Самодельные тест-полоски.
Существуют специальные тест-полоски, определяющие уровень pН-среды. Такие полоски очень удобны в использовании. Их упаковка оснащена шкалой, с помощью которой определяют концентрацию водородных ионов. Но такие тест-полоски не так часто появляются в продаже, при этом они довольно дорогостоящие.
При всех своих преимуществах pН-метры для воды также отличаются сравнительно высокой ценой.
Вы можете воспользоваться самодельными тест-полосками, чтобы определить pН воды.
Существуют различные вещества, которые меняют свой цвет в зависимости от содержания водородных ионов в жидкости. Например, чай вместо коричневого оттенка приобретает желтый, если в него добавить ломтик лимона.
Таким же образом меняют свой цвет, в зависимости от содержания водородных ионов, вишневый, смородинный соки и т. д. В природе существует огромное количество таких органических индикаторов. И на основе таких индикаторов создают самодельные тест-полоски, которые позволяют определить pН воды.
Мы воспользуемся веществом, входящим в состав красной цветной капусты. Данный овощ содержит пигмент anthocyanin, относящийся к категории флавоноидов. Именно он отвечает за оттенок сока капусты и меняет его, в зависимости от уровня кислотности.
Антоцианы в кислой среде приобретают красный оттенок, а в щелочной – синий, в фиолетовый они окрашиваются, находясь в нейтральной среде. Аналогичными свойствами обладает и пигмент свеклы.
Для проведения эксперимента вам потребуется половина качана красной цветной капусты среднего размера, который следует мелко нарезать. Затем нарезанную капусту необходимо положить в емкость и залить литром воды. Затем вскипятите воду и оставьте данное зелье вариться в течение 20–30 минут.
За это время часть жидкости испарится, и вы получите отвар насыщенного фиолетового оттенка. Затем остудите зелье и приготовьте основу для теста.
Идеальным вариантом в этом случае послужит белая принтерная бумага, которая не будет вносить погрешности в цвет жидкости. Также ее преимущество заключается в том, что она хорошо впитывает отвар индикатора. Бумага должна быть нарезана полосками ориентировочно 1×5 см.
Перед тем как вы будете определять уровень pН воды, необходимо пропитать тест-полоски индикаторным раствором. Для этого процедите остывший отвар сквозь марлю и опустите в него бумагу. Следите за тем, чтобы тест-полоски пропитались равномерно. Пропитывать бумагу следует в течение 10 минут. В результате бумага должна приобрести бледно-сиреневый оттенок.
Когда бумага, пропитанная отваром, высохнет, вы можете приступать к определению уровня pН воды. Затем сложите тест-полоски в коробку или полиэтиленовый пакетик, чтобы уберечь их от влаги.
Использовать данный метод определения уровня pН очень легко. Возьмите пипетку и капните одну-две капли испытуемого раствора на тест-полоску. Подождите одну-две минуты, чтобы индикатор вступил в реакцию с бумагой. В зависимости от показателя pН воды бумага приобретет определенный оттенок, который следует сравнить с цветной шкалой, имеющей следующий вид:
Для калибровки цветной шкалы используются вещества, которые в первоначальном виде имеют постоянный pH среды
. Ниже расположена подробная таблица этих элементов:
Данная таблица вам поможет в том случае, если вы захотите провести эксперимент, используя какой-либо другой индикатор (например, свекольный отвар, сок черной смородины или шелковицы).
Если полученный результат не внушает вам доверия, или вы по каким-то причинам не смогли решить проблему несбалансированного pН воды, тогда обратитесь к профессионалам.
На российском рынке присутствует немало компаний, которые занимаются разработкой систем водоочистки. Самостоятельно, без помощи профессионала, выбрать тот или иной вид фильтра для очистки воды довольно сложно. И уж тем более не стоит пытаться смонтировать систему водоочистки самостоятельно, даже если вы прочитали несколько статей в Интернете и вам кажется, что вы во всем разобрались.
Наша компания Biokit предлагает широкий выбор систем обратного осмоса, фильтры для воды и другое оборудование, способное вернуть воде из-под крана ее естественные характеристики.
Специалисты нашей компании готовы помочь вам:
подключить систему фильтрации самостоятельно;
разобраться с процессом выбора фильтров для воды;
подобрать сменные материалы;
устранить неполадки или решить проблемы с привлечением специалистов-монтажников;
найти ответы на интересующие вопросы в телефонном режиме.
Доверьте очистку воды системам от Biokit – пусть ваша семья будет здоровой!
Концентрация водородных ионов, которая выражается отрицательным логарифмом молярной концентрации ионов водорода – рН (рН=1 означает, что концентрация равна 10 -1 моль/л; рН=7 означает, что концентрация ионов составляет 10 -7 моль/л, или 100нмоль), существенно влияет на ферментативную деятельность, на физико-химическую свойства биомолекул и надмолекулярных структур. Норма рН: внутри клетки – рН=7,0 или 100 нмоль/л, внеклеточная жидкость – рН 7,4, или 40 нмоль/л, артериальная кровь – рН 7,4, или 40 нмоль/л, венозная кровь – рН 7,35, или 44 нмоль/л. Крайние пределы колебаний рН крови, совместимые с жизнью, - 7,0-7,8, или от 16 до 100 нмоль/л.
Буферные системы крови:
1. Гемоглобиновый буфер находится в эритроцитах.
Поддержание оптимального кислотно-основного состояния крови. Восстановленный гемоглобин – HHb, HHb+КОН=КНb+H 2 O; KHb+KCl=HHb+KCl.
Представлен системой "дезоксигемоглобин-оксигемоглобин". При накоплении в эритроцитах избытка водородных ионов дезоксигемоглобин, теряя ион калия, присоединяет к себе ион водорода (связывает ионы водорода). Этот процесс происходит в период прохождения эритроцита по тканевым капиллярам, благодаря чему не возникает закисления среды, несмотря на поступление в кровь большого количества угольной кислоты. В легочных капиллярах в результате повышения парциального напряжения кислорода гемоглобин присоединяет кислород, отдавая ионы водорода, которые используются для образования угольной кислоты и в дальнейшем выделяется через легкие.
2. Карбонатный буфер.
H 2 CO 3 +KOH=KHCO 3 +H 2 O; KHCO 3 +HCl=H 2 CO 3 +KCl; H 2 CO 3 =H 2 O+CO 2 . Емкость буфера пост. За счет частоты дыхания.
Представлен бикарбонатом (гидрокарбонатом) натрия и угольной кислотой (NaHCO 3 / H 2 CO 3 )/ В норме соотношение этих компонентов должно быть 20:1, а уровень бикарбонатов – в пределах 24 ммоль/л. При появлении в крови избытка ионов водорода в реакцию вступает бикарбонат натрия, в результате чего образуется нейтральная соль и угольная кислота, происходит замена сильной кислоты (хорошо диссоциирующей на анион и ионы водорода) на более слабую кислоту (она слабее диссоциирует на анион и ион водорода), какой является угольная кислота. Избыток угольной кислоты выделяется легкими. При появлении в крови избытка щелочи или щелочного продукта в реакцию вступает второй компонент бикарбонатного буфера – угольная кислота, в результате чего образуется бикарбонат натрия и вода. Избыток бикарбоната натрия удаляется через почки. Таким образом, благодаря легким и почкам соотношение между бикарбонатом и угольной кислотой поддерживается на постоянном уровне, равном 20:1.
3. Фосфатный буфер.
KH 2 PO 4 +KOH=K 2 HPO 4 +H 2 O; K 2 HPO 4 +HCl=KH 2 PO 4 +KCl.
Представлен солями фосфорной кислоты, двух- и однозамещенным натрием (Na 2 HPO 4 и NaH 2 PO 4) в соотношении 4:1. При появлении в среде кислого продукта образуется однозамещенный фосфат NaH 2 PO 4 – менее кислый продукт, а при защелачивании образуется двузамещенный фосфат Na 2 HPO 4 . Избыток каждого компонента фосфатного буфера выводится с мочой.
4. Белковый буфер.
Функциональная система поддержания рН: ЦНС (гипоталамус, дыхательный центр) – поведение: внешнее дыхание; функции почек, функции ЖКТ, рег. Метаболизма – результат: 7,4 – хеморецепторы.
За счет наличия в составе белков плазмы щелочных и кислых аминокислот белок связывает свободные ионы водорода, т.е. препятствует закислению среды; одновременно он способен сохранить рН среды при ее защелачивании.
Поддержание рН крови является важнейшей физиологической задачей – если бы не существовало механизма поддержания рН, то огромное количество кислых продуктов, образующихся в результате метаболических процессов вызывало бы закисление (ацидоз). Можно выделить 4 основных механизма поддержания КЩР (кислотно-щелочного равновесия): буферирование; удаление углекислого газа при внешнем дыхании; регуляция реабсорбции бикарбонатов в почках; удаление нелетучих кислот с мочой (регуляция секреции и связывания ионов водорода в почках).
Дыхательный (респираторный) механизм регуляции, деятельность почек; ацидоз <= 7,4 <= алкалоз; респираторный ацидоз <= 7,4 => респираторный алкалоз (почки); почки ацидоз <= 7,4 => почки алкалоз (респират.)
25. Функциональная система поддержания оптимального для метаболизма агрегатного состояния крови: свертывающая и противосвертывающая системы крови. Механизм свертывания крови: основные стадии и их характеристики.
Кровь обладает текучестью, зависящей от уровня гематокрита, содержания в плазме белков и других факторов. Основная роль принадлежит системе РАСК (регуляции агрегатного состояния крови). В интактном организме текучесть крови максимальная, что способствует оптимальному кровообращении. При травме кровь должна свертываться. Это гемостаз. В основе гемостаза лежат сложнейшие механизмы, в которых принимают участие многочисленные факторы свертывающей, противосвертывающей и фибринолитической систем. Первые шаги по пути раскрытия механизмов свертывания крови сделал более 100 лет тому назад дерптский физиолог А. А. Шмидт. Он обнаружил некоторые факторы свертывания, признал ферментативную природу реакций и их фазность. В ответ на повреждение сосуда развертываются два последовательных процесса – сосудисто-тромбоцитарный гемостаз и коагуляционных гемостаз.
Противосвертывающие механизмы – это вещества, которые растворяют тромб, оказывая фибринолитическое действие, и вещества, препятствующие свертыванию крови, которые называются антикоагулянтами.
Свертывающая система крови.
Процесс свертывания: повреждение – сосудисто-тромбоцитарный гемостаз:
1. Констрикция (сужение) сосудов: рефлекторно (боль); серотонин, адреналин, тромбоксан А2.
2. Адгезия (тромбоциты начинают приклеиваться к стенкам поврежденного сосуда); агрегация тромбоцитов (слипаются друг с другом); "белый тромб" – сгусток тромбоцитов, уплотняется (ретракция)
Коагуляционный гемостаз – ряд последовательных реакций с участием факторов свертывания крови – эти факторы есть в плазме, в тканях, клетках, в клетках поврежденных сосудов; 12 факторов свертывания крови:
I. из фибриногена (синтезируется в печени) образуется фибрин (основной компонент тромба)
II. Протромбин – основной белок плазмы, образуется в печени – тромбин (активирует фибриноген)
III. тканевой тромбопластин – образуется в печени.
IV. ионы кальция
V. проакцелерин, или Ас-глобулин (он же VI фактор)
VI. нет. (был активированный проакцелерин)
VII. проконвертин
VIII. антигемофильный глобулин А
IX. антигемофильный глобулин В (фактор Кристмаса)
X. фактор Стюарта-Прауэра
XI. антигемофильный глобулин С (плазменный тромбопластин)
XII. фактор Хагемана (фактор контакта)
XIII. фибринстабилизирующий фактор
XIV. фактор Флетчера (прокалликреин)
XV. фактор Фитцжеральда (кининоген)
Свертывание происходит в 4 фазы. В первой фазе образуется протромбиназа – сложный комплекс – фермент, способствующий переходу протромбина в тромбин (вторая фаза). Третья фаза – образование фибрина из фибриногена под влиянием тромбина. Затем происходит 4-ая фаза – ретракция или уплотнение сгустка.
Основные этапы гемкоагуляции.
1. Образование протромбиназы (X a +V a +Ca 2+ +фосфолипиды) - протромбин→тробмин→фибриноген→фибрин. Самый долгий, происходит в тканях (внешний механизм)и внутри сосуда (внутренний).
Внутренний путь: сводится к активации X фактора. III →VII→VII a (Ca 2+ , фосфолипиды)→VII a и VIII a дают комплекс тот же, что и во внешнем механизме - X→X a +V a +Ca 2+ + ФЛ.
Внешний путь: в результате взаимодействия крови с тканью активируется тканевой тромбопластин (III). XII→XII a →XI→XI a →IX→IX a →VIII→VIII a →тот же комплекс VII a и VIII a - X→X a +V a +Ca 2+ + ФЛ.
2. Заключается в переходе протромбина в активный фермент тромбин. Для этого требуется протромбиназа. Процесс идет очень быстро и лимитирующим является лишь появление в крови протромбиназы.
3. Образование фибрина. Под влиянием тромбина и ионов кальция от фибриногена отщепляются фибринопептиды А и В и он превращается в растворимый белок – фибрин. Фибриноген→фибрин→полимер→ретракция "красный тромб". Для эффективной закупорки раны под влиянием тромбостенина тромбоцитов происходит ретракция сгустка.
| " |
Обычно такой показатель, как pH или кислотность крови (водородный показатель, параметр кислотно-щелочного равновесия, рН), как привыкли называть пациенты, не отмечен в направлении на гематологические анализы с целью обследования пациента. Являясь величиной постоянной, pH крови человека, может изменять свои значения только в строго обозначенных пределах – от 7,36 до 7,44 (в среднем – 7,4). Повышенная кислотность крови (ацидоз) или сдвиг водородного показателя в щелочную сторону (алкалоз) – состояния, которые развивается отнюдь не в результате воздействия благоприятных факторов и в большинстве случаев требуют незамедлительных терапевтических мероприятий.
Кровь не может выдерживать падения водородного показателя ниже 7 и повышения до 7,8, поэтому такие крайние значения pH, как 6,8 или 7,8 считаются недопустимыми и с жизнью не совместимыми. В некоторых источниках высокий предел совместимости с жизнью может отличаться от перечисленных значений, то есть, равняться 8,0.
Буферные системы крови
В кровь человека постоянно поступают продукты кислого или основного характера, но почему-то ничего не происходит? Оказывается, в организме все предусмотрено, на страже постоянства pH круглые сутки «дежурят» буферные системы, которые противостоят любым изменениям и не допускают сдвиг кислотно-щелочного равновесия в опасную сторону. Итак, по порядку:
- Открывает список буферных систем бикарбонатная система , ее еще называют гидрокарбонатной. Она считается наиболее мощной, поскольку забирает на себя чуть больше 50% всех буферных способностей крови;
- Второе место берет гемоглобиновая буферная система , она обеспечивает 35% всей буферной емкости;
- Третье место принадлежит буферной системе белков крови – до 10%;
- На четвертой позиции находится фосфатная система , на долю которой попадает около 6% всех буферных возможностей.
Данные буферные системы в поддержании постоянства pH первыми противостоят возможному сдвигу водородного показателя в ту или иную сторону, ведь процессы, поддерживающие жизнедеятельность организма, идут постоянно и при этом в кровь все время выбрасываются продукты либо кислого, либо основного характера. Между тем, буферная емкость почему-то не истощается. Это происходит потому, что на помощь приходит выделительная система (легкие, почки), которая рефлекторно включается всякий раз, когда в этом есть необходимость – она и выводит все накопившиеся метаболиты.
Как работают системы?
Главная буферная система
В основе деятельности бикарбонатной буферной системы, включающей в себя два компонента (H2CO3 и NaHCO3), лежит реакция между ними и поступающими в кровь основаниями или кислотами. Если в крови оказывается сильная щелочь , то реакция пойдет по такому пути:
NaOH + H2CO3 → NaHCO3 + H2O
Образованный в результате взаимодействия бикарбонат натрия, надолго в организме не задержится и, не оказав особого влияния, удалится почками.
На присутствие сильной кислоты отреагирует второй компонент бикарбонатной буферной системы – NaHCO3, который нейтрализует кислоту следующим образом:
HCl + NaHCO3 → NaCl + H2CO3
Продукт этой реакции (СО2) быстро покинет организм через легкие.
Гидрокарбонатная буферная система первой «чувствует» изменение водородного показателя, поэтому первой и начинает свою работу.
Гемоглобиновая и другие буферные системы
Основным компонентом гемоглобиновой системы является красный пигмент крови – Hb, pH которого меняется на 0,15 в зависимости от того, связывает он в данный момент кислород (сдвиг pH в кислую сторону) или отдает его тканям (сдвиг в щелочную сторону). Подстраиваясь под обстоятельства, гемоглобин играет роль или слабой кислоты, или нейтральной соли.
При поступлении оснований от гемоглобиновой буферной системы можно ожидать такого реакции:
NaOH + HHb → NaHb + H2O (рН почти не изменяется)
А с кислотой , лишь только она появится, гемоглобин начнет взаимодействовать следующим образом:
HCl + NaHb → NaCl + HHb (сдвиг pH не особо заметен)
Буферная емкость белков зависит от их основных характеристик (концентрация, структура и т. д.), поэтому буферная система белков крови не настолько участвует в поддержании кислотно-основного равновесия, как две предыдущие.
Фосфатная буферная система или натрий-фосфатный буфер в своей работе особого сдвига водородного показателя крови не дает. Она поддерживает значения pH на должном уровне в жидкостях, заполняющих клетки, и в моче.
pH в крови артериальной и венозной, плазме и сыворотке
Несколько отличается основной параметр кислотно-щелочного равновесия – pH в артериальной и венозной крови? Артериальная кровь более стабильна по показателям кислотности. Но, в принципе, норма pH на 0, 01 – 0,02 в насыщенной кислородом артериальной крови выше, нежели в крови, текущей по венам (показатели pH в венозной крови ниже за счет избыточного содержания СО2).
Что касается pH плазмы крови, то, опять-таки, в плазме баланс водородных и гидроксильных ионов, в общем-то, соответствует pH цельной крови.
Разниться показатели pH могут в других биологических средах, например, в сыворотке, однако плазма, покинувшая организм и лишенная фибриногена, уже не участвует в поддержании процессов жизнедеятельности, поэтому ее кислотность больше важна для других целей, например, для изготовления наборов стандартных гемагглютинирующих сывороток, которыми определяют групповую принадлежность человека.
Ацидоз и алкалоз
Сдвиг показателей pH в ту или иную сторону (кислая → ацидоз, щелочная → алкалоз) может быть компенсированным и некомпенсированным. Определяется он по щелочному резерву, представленному преимущественно бикарбонатами. Щелочной резерв (ЩР) – это количество углекислого газа в миллилитрах, вытесняемого сильной кислотой из 100 мл плазмы. Норма ЩР находится в границах 50 – 70 мл СО2. Отклонение от данных значений говорит о некомпенсированном ацидозе (менее 45 мл СО2) или алкалозе (более 70 мл СО2).
Различают такие виды ацидоза и алкалоза:
Ацидоз:
- Газовый ацидоз – развивается при замедлении выведения углекислого газа легкими, создавая состояние ;
- Негазовый ацидоз – имеет причиной накопление продуктов метаболизма или поступление их из желудочно-кишечного тракта (алиментарный ацидоз);
- Первичный ренальный ацидоз – представляет собой нарушение реабсорбции в почечных канальцах с потерей большого количества щелочей.
Алкалоз:
- Газовый алкалоз – возникает при повышенной отдаче СО2 легкими (высотная болезнь, гипервентиляция), формирует состояние гипокапнии ;
- Негазовый алкалоз – развивается при увеличении щелочных резервов за счет поступления оснований с пищей (алиментарный) или в связи с изменением обмена (метаболический).
Разумеется, восстановить кислотно-щелочное равновесие при острых состояниях самостоятельно, вероятнее всего, не получится, однако в другие времена, когда pH находится почти на пределе, а у человека вроде ничего и не болит, вся ответственность ложится на самого пациента.
Продукты, которые считаются вредными, а также сигареты и алкоголь, как правило, являются главной причиной изменения кислотности крови, хотя человек об этом и не знает, если дело не доходит до острых патологических состояний.
Понизить или повысить pH крови можно с помощью диеты, но не следует забывать: лишь только человек снова перейдет на любимый образ жизни, значения водородного показателя займут прежние уровни.
Таким образом, поддержание кислотно-основного баланса требует постоянной работы над собой, оздоровительных мероприятий, сбалансированного питания и правильного режима, иначе все краткосрочные труды пропадут даром.
Кислотность (лат. aciditas ) - характеристика активности ионов водорода в растворах и жидкостях.
В медицине кислотность биологических жидкостей (крови, мочи, желудочного сока и других) является диагностически важным параметром состояния здоровья пациента. В гастроэнтерологии, для правильного диагностирования целого ряда заболеваний, например, пищевода и желудка, одномоментная или даже средняя величина кислотности не является значимой. Чаще всего важно понимание динамики изменения кислотности в течение суток (ночная кислотность нередко отличается от дневной) в нескольких зонах органа. Иногда важно знать изменение кислотности, как реакцию на определенные раздражители и стимуляторы.
Водородный показатель pH
В растворах неорганические вещества: соли, кислоты и щелочи разделяются на составляющие их ионы. При этом ионы водорода H + являются носителями кислотных свойств, а ионы OH − – носителями щелочных свойств. В сильно разбавленных растворах кислотные и щелочные свойства зависят от концентраций ионов H + и OH − . В обычных растворах кислотные и щелочные свойства зависят от активностей ионов а Н и а OН, то есть от тех же концентраций, но с поправкой на коэффициент активности γ, который определяется экспериментально. Для водных растворов действует уравнение равновесия: а Н × а OН = К w , где К w – константа, ионное произведение воды (К w = 10 − 14 при температуре воды 22 °C). Из этого уравнения следует, что активность ионов водорода H + и активность ионов OH − связаны между собой. Датским биохимиком С.П.Л. Серенсеном в 1909 году был предложен водородный показать рН , равный по определению десятичному логарифму активности водородных ионов, взятому с минусом (Рапопорт С.И. и др.):
рН = - lg (а Н)
.
Исходя из того, что в нейтральной среде а Н = а OН и из выполнения равенства для чистой воды при 22 °С: а Н × а OН = К w = 10 − 14 , получаем, что кислотность чистой воды при 22 °С (то есть нейтральная кислотность) = 7 ед. pH.
Растворы и жидкости в отношении их кислотности считаются:
- нейтральными при рН = 7
- кислыми при pH < 7
- щелочными при рН > 7
Некоторые заблуждения
Если кто-то из пациентов говорит, что у него «нулевая кислотность», то это не более, чем оборот речи, означающий, скорее всего, что у него нейтральное значение кислотности (рН=7). В организме человека величина показателя кислотности не может быть меньше 0,86 рН. Также распространено заблуждение, что величины кислотности могут быть только в диапазоне от 0 до 14 pH. В технике возможен показатель кислотность и отрицательный, и больше 20.Когда говорят о кислотности кого-либо органа, важно при этом понимать, что часто в различных частях органа кислотность может значительно отличаться. Кислотность содержимого в просвете органа и кислотность на поверхности слизистой оболочки органа также часто бывает не одинаковой. Для слизистой оболочки тела желудка характерно, что кислотность на поверхности слизи, обращенной в просвет желудка кислотность 1,2–1,5 рН, а на стороне слизи, обращённой к эпителию - нейтральная (7,0 рН).
Величина рН для некоторых продуктов и воды
В таблице ниже указаны величины кислотности некоторых распространенных продуктов и чистой воды при разной температуре:| Продукт | Кислотность, ед. рН |
| Лимонный сок | 2,1 |
| Вино | 3,5 |
| Томатный сок | 4,1 |
| Апельсиновый сок | 4,2 |
| Черный кофе | 5,0 |
| Чистая вода при 100 °С |
6,13 |
|
Чистая вода при 50 °С |
6,63 |
| Свежее молоко | 6,68 |
| Чистая вода при 22 °С |
7,0 |
| Чистая вода при 0° С | 7,48 |
Кислотность и пищеварительные ферменты
Очень многие процессы в организме невозможны без участия специальных белков – ферментов, которые катализируют химические реакции в организме, не подвергаясь при этом химическим превращениям. Пищеварительный процесс не возможен без участия разнообразных пищеварительных ферментов, расщепляющих разные органические молекулы пищи и действующих только в узком диапазоне кислотности (своем для каждого фермента). Важнейшие протеолитические ферменты (расщепляющие белки пищи) желудочного сока: пепсин , гастриксин и химозин (реннин) продуцируются в неактивной форме – в виде проферментов и позже активируется соляной кислотой желудочного сока. Пепсин наиболее активен в сильнокислой среде, с pH от 1 до 2, гастриксин имеет максимум активности при рН 3,0–3,5, химозин, расщепляющий белки молока до нерастворимого белка казеина, имеет максимум активности при рН 3,0–3,5.Протеолитический ферменты, выделяемые поджелудочной железой и "действующие" в двенадцатиперстной кишке: трипсин имеющий оптимум действия в слабощелочной среде, при pH 7,8–8,0, близкий к нему по функциональности химотрипсин наиболее активен в среде с кислотностью до 8,2. Максимум активности карбоксипептидаз А и В 7,5 рН. Близкие значения максимальной и у других ферментов, выполняющих пищеварительные функции в слабощелочной среде кишечника.
Пониженная или повышенная кислотность по отношению к норме в желудке или двенадцатиперстной кишке, таким образом, приводит к существенному снижению активности тех или ферментов или даже их исключению из пищеварительного процесса, и, как следствие к проблемам с пищеварением.
Кислотность слюны и полости рта
Кислотность слюны зависит от скорости слюноотделения. Обычно кислотность смешанной слюны человека равна 6,8–7,4 pH, но при большой скорости слюноотделения достигает 7,8 pH. Кислотность слюны околоушных желёз равна 5,81 pH, подчелюстных - 6,39 pH.У детей в среднем кислотность смешанной слюны равна 7,32 pH, у взрослых - 6,40 pH (Римарчук Г.В. и др.).
Кислотность зубного налета зависит от состояния твердых тканей зубов. Будучи нейтральной у здоровых зубов, она смещается в кислую сторону, в зависимости от степени развития кариеса и возраста подростков. У 12-летних подростков с начальной стадией кариеса (предкариесом) кислотность зубного налета равна 6,96 ± 0,1 pH, у 12–13-летних подростков со среднем кариесом кислотность зубного налета от 6,63 до 6,74 pH, у 16-летних подростков при поверхностном и среднем кариесе кислотность зубного налета равна, соответственно, 6,43 ± 0,1 pH и 6,32 ± 0,1 pH (Кривоногова Л.Б.).
Кислотность секрета глотки и гортани
Кислотность секрета глотки и гортани у здоровых и больных хроническим ларингитом и фаринголарингеальным рефлюксом различна (А.В. Лунев):|
Группы обследованных |
Место измерения рН |
|||||||||||||||||||||||||
|
Глотка
, |
Гортань
, |
|||||||||||||||||||||||||
|
Здоровые лица |
||||||||||||||||||||||||||
| Больные хроническим ларингитом без ГЭРБ |
На рисунке выше дан график кислотности в пищеводе здорового человека, полученный с помощью внутрижелудочной рН-метрии (Рапопорт С.И.). На графике хорошо наблюдаемы гастроэзофагеальные рефлюксы – резкие уменьшения кислотности до 2–3 рН, в данном случае являющиеся физиологичными. Кислотность в желудке. Повышенная и пониженная кислотность Максимальная наблюдаемая кислотность в желудке 0,86 рН, что соответствует кислотопродукции 160 ммоль/л. Минимальная кислотность в желудке 8,3 рН, что соответствует кислотности насыщенного раствора ионов HCO 3 - . Нормальная кислотность в просвете тела желудка натощак 1,5–2,0 рН. Кислотность на поверхности эпителиального слоя, обращённого в просвет желудка 1,5–2,0 рН. Кислотность в глубине эпителиального слоя желудка около 7,0 рН. Нормальная кислотность в антруме желудка 1,3–7,4 рН. Причиной многих болезней органов пищеварительного тракта является дисбаланс процессов кислотопродукции и кислотонейтрализации. Длительная гиперсекреции соляной кислоты или недостаточность кислотонейтрализации, и, как следствие, повышенная кислотность в желудке и/или двенадцатиперстной кишке, вызывает так называемые кислотозависимые заболевания. В настоящее время к ним относят: пептическую язву желудка и двенадцатиперстной кишки , гастроэзофагеальную рефлюксную болезнь (ГЭРБ) , эрозивно-язвенные поражения желудка и двенадцатиперстной кишки на фоне приема аспирина или нестероидных противовоспалительных препаратов (НПВП), синдром Золлингера-Эллисона, гастриты и гастродуодениты с повышенной кислотностью и другие. Пониженная кислотность наблюдается при анацидных или гипоацидных гастрите или гастродуодените, а также при раке желудка. Гастрит (гастродуоденит) называется анацидным или гастритом (гастродуоденитом) с пониженной кислотностью, если кислотность в теле желудка составляет примерно 5 или больше ед. pH. Причиной пониженной кислотности часто бывает атрофия париетальных клеток в слизистой оболочке или нарушения в их функциях. Выше дан график кислотности (суточная рН-грамма) тела желудка здорового человека (пунктирная линия) и больного язвой двенадцатиперстной кишки (сплошная линия). Моменты приема пищи отмечены стрелками с надписью "Еда". На графике видно кислотонейтрализующее действие пищи, а также повышенная кислотность желудка при язве двенадцатиперстной кишки (Яковенко А.В.). Кислотность в кишечникеНормальная кислотность в луковице двенадцатиперстной кишки 5,6–7,9 рН. Кислотность в тощей и подвздошной кишках нейтральная или слабощелочная и находится в пределах от 7 до 8 рН. Кислотность сока тонкой кишки 7,2–7,5 рН. При усилении секреции достигает 8,6 рН. Кислотность секрета дуоденальных желез - от рН от 7 до 8 рН.
Кислотность калаКислотность кала здорового человека, питающегося смешанной пищей обусловлена жизнедеятельность микрофлоры толстой кишки и равна 6,8–7,6 рН. Нормальной считается кислотность кала в диапазоне от 6,0 до 8,0 рН. Кислотность мекония (первородного кала новорожденных) - около 6 рН. Отклонения от нормы при кислотности кала:
Кислотность кровиКислотность плазмы артериальной крови человека колеблется в пределах от 7,37 до 7,43 рН, составляя в среднем 7,4 рН. Кислотно-щелочное равновесие в крови человека является одним из самых стабильных параметров, поддерживающее кислые и щелочные компоненты в определенном равновесии в очень узких границах. Даже небольшой сдвиг от указанных пределов может привести к тяжелой патологии. При сдвиге в кислотную сторону возникает состояние, называемое ацидозом, в щелочную - алколозом. Изменение кислотности крови выше 7,8 рН или ниже 6,8 рН несовместимо с жизнью.Кислотность венозной крови - 7,32–7,42 рН. Кислотность эритроцитов составляет 7,28–7,29 рН. Кислотность мочиУ здорового человека при нормальном питьевом режиме и сбалансированном питании кислотность мочи находится в пределах от 5,0 до 6,0 рН, но может колебаться от 4,5 до 8,0 рН. Кислотность мочи новорожденного в возрасте до месяца в норме - от 5,0 до 7,0 рН.Кислотность мочи повышается, если в рационе человека преобладает мясная пища, богатая белками. Увеличивает кислотность мочи тяжелая физическая работа. Молочно-растительная диета приводит к тому, что моча становится слабощелочной. Повышение кислотности мочи отмечается при повышенной кислотности желудка . Пониженная кислотность желудочного сока не влияет на кислотность мочи. Изменение кислотности мочи чаще всего соответствует изменению . Кислотность мочи изменяется при многие заболевания или состояниях организма, поэтому определение кислотности мочи является важным диагностическим фактором. Кислотность влагалищаНормальная кислотность влагалища женщины колеблется от 3,8 до 4,4 pH и в среднем составляет 4,0–4,2 pH. Кислотность влагалища при различных заболеваниях:
Публикации для профессионалов здравоохранения, затрагивающие проблематику кислотности в женских половых органах
Кислотность спермыНормальный уровень кислотности спермы находится в пределах от 7,2 до 8,0 рН. Отклонения от этих значений само по себе не рассматривается как патология. В то же время в совокупности с другими отклонениями может свидетельствовать о наличии заболевания. Увеличение уровня рН спермы происходит при инфекционном процессе. Резко щелочная реакция спермы (кислотность примерно 9,0–10,0 рН) свидетельствует о патологии предстательной железы. При закупорке выводных протоков обоих семенных пузырьков отмечается кислая реакция спермы (кислотность 6,0–6,8 рН). Оплодотворяющая способность такой спермы снижена. В кислой среде сперматозоиды теряют подвижность и погибают. Если кислотность семенной жидкости становится меньше 6,0 рН, сперматозоиды полностью теряют подвижность и погибают.Кислотность кожиПоверхность кожи покрыта воднолипидной кислотной мантией или мантией Маркионини , состоящей из смеси кожного сала и пота, в которую добавлены органические кислоты - молочная, лимонная и другие, образованные в результате биохимических процессов, протекающих в эпидермисе. Кислотная воднолипидная мантия кожи является первым барьером защиты от микроорганизмов. У большинства людей в норме кислотность мантии равна 3,5–6,7 рН. Бактерицидное свойство кожи, придающее ей способность противостоять микробной инвазии, обусловлено кислой реакцией кератина, своеобразным химическим составом кожного сала и пота, наличием на ее поверхности защитной воднолипидной мантии с высокой концентрацией водородных ионов. Входящие в ее состав низкомолекулярные жирные кислоты, в первую очередь гликофосфолипиды и свободные жирные кислоты, обладают бактериостатическим эффектом, селективным для патогенных микроорганизмов. Поверхность кожи заселена нормальной симбиотической микрофлорой, способной к существованию в кислой среде: Staphylococcus epidermidis , Staphylococcus aureus , Propionibacterium acnes и другие. Некоторые из этих бактерий сами вырабатывают молочную и другие кислоты, внося свой вклад в формирование кислотной мантии кожи.Верхний слой эпидермиса (кератиновые чешуйки) имеет кислотность с величиной рН от 5,0 до 6,0. При некоторых кожных заболеваниях величина кислотности изменяется. Например, при грибковых заболеваниях рН возрастает до 6, при экземе до 6,5, при угревой сыпи до 7. Кислотность других биологических жидкостей человекаКислотность жидкостей внутри человеческого организма в норме совпадает с кислотностью крови и находится в пределах от 7,35 до 7,45 pH. Кислотность некоторых других биологических жидкостей человека в норме приведена в таблице:На фотографии справа: буферные растворы с рН=1,2 и рН=9,18 для калибровки | |||||||||||||||||||||||||
Как утверждают многие специалисты, очень высокая кислотность организма нарушает нормальное функционирование систем органов, и они становятся беззащитными перед разнообразными бактериями и вирусами.
Показатель рН - это число атомов водорода в определённом растворе. Если он равен 7, то это нейтральная среда, если от 0 до 6,9, то это кислая среда, от 7,1 до 14 - щелочная. Как известно, человеческое тело на 80% состоит из водного раствора. Организм постоянно старается уравновесить соотношение кислоты и щелочи в этом растворе.
Если кислотно-щелочной баланс нарушается, то это может вызвать серьёзные нарушения в организме. При употреблении в пищу продуктов, богатых на кислоту, и недостаточном количестве воды возникает закисление всего организма. К таким продуктам относятся газированные напитки, крупы, продукты, содержащие сахар, заменители , хлебобулочные изделия, мясные продукты и мясо.
Нобелевский лауреат Отто Варбург получил свою премию за открытие, что в среде, богатой на кислород, раковые клетки не размножаются, а позже было ещё доказано, что в такой среде малоактивны вирусы, бактерии и грибки. Чем выше уровень pH, имеющий щелочную реакцию, тем выше концентрация молекул кислорода (калоризатор). В кислой среде происходит повышение концентрации CO2 и образование молочной кислоты, что создает предпосылки для роста раковых клеток.
Проверить свой кислотно-щелочной баланс достаточно просто с помощью специального теста - тест-полосок лакмусовой бумаги, которые можно купить в аптеке. Самый оптимальный рН-баланс равен 6,4-6,5. Определять свой кислотно-щелочной баланс лучше всего за час до еды, или через два часа после.
Что касается рН слюны, то его значение указывает на активную работу ферментов пищевого тракта, в особенности - печени и желудка. Нормальная кислотность смешанной слюны равна 6,8-7,4 pH. Измеряют её обычно в полдень натощак или через два часа после еды. Пониженная кислотность ротовой полости нередко приводит к кариесу, болезням десен, неприятному запаху изо рта.
В медицине существует такой термин, как «ацидоз» - это повышенная кислотность. К такому состоянию часто приводит употребление большого количества и осложнения сахарного диабета. При повышенной кислотности могут наблюдаться проблемы с сердцем и кровеносными сосудами. Человек может достаточно быстро набирать вес. Очень часто в таких случаях встречаются заболевания почек, мочевого пузыря и снижение иммунитета.
Повышение уровня щелочи в организме называется алкалоз. В этом случае также наблюдается плохое усвоение минеральных веществ. Причиной такого состояния в организме может быть длительное употребление лекарственных веществ, содержащих большое количество щелочи. Алкалоз встречается достаточно редко, но тоже могут вызвать серьёзные и негативные перемены в нашем организме. К ним относятся заболевания кожных покровов и печени, неприятный и ярко выраженный запах изо рта и другие.
Для поддержки оптимального кислотно-щелочного баланса организма (30 мл на 1 кг тела). Что касается еды, то продуктов, богатых на щелочь, должно быть в несколько раз больше, чем продуктов кислотного характера.
Растительная пища, как овощи и фрукты, способствует образованию щелочной реакции, а злаки, мясо, обработанная пища в виде колбас, полуфабрикатов, хлебобулочных изделий - кислой. Чтобы поддерживать оптимальный кислотно-щелочной баланс, необходимо, чтобы в рационе преобладала растительная пища.
Врачи утверждают, что в наших же с вами интересах поддерживать правильный уровень кислоты и щелочи в организме. Только при оптимальном рН-балансе наш организм хорошо усваивает полезные вещества.
В нашем организме есть естественные механизмы, которые налаживают кислотно-щелочной баланс. Это буферные системы крови, дыхательная система и система выделения. Когда эти процессы нарушаются, то наш организм выделяет кислоты в желудочно-кишечный тракт, в почки и лёгкие, а также нашу кожу. Также он способен нейтрализовать кислоты минеральными веществами и накапливать кислоты в мышечной ткани (calorizator). Если вы ощущаете усталость, то это может значить, что гемоглобина крови нейтрализует кислоту. Если наблюдаются головокружения, головные боли, судороги и бессонница, то это может сигнализировать о том, что в нервных окончаниях, мышечной ткани и костях используется .
Вот сколько проблем со здоровьем может возникнуть из-за нарушения кислотно-щелочного баланса. Не пускайте дело на самотёк, возьмите во внимание то, что профилактика - это залог крепкого здоровья. Следите регулярно за рН организма во избежание многих заболеваний.
