168653 (Влияние натрия и его соединений на здоровье человека), страница 2

Неиссякаемые запасы хлорида натрия есть в природных рассолах и океанических водах (около 30 кг м–3). Подсчитано, что каменная соль в количестве, эквивалентном содержанию хлорида натрия в Мировом океане, занимала бы объем 19 млн. куб. км (на 50% больше, чем общий объем Североамериканского континента выше уровня моря). Призма такого объема с площадью основания 1 кв. км может достичь Луны 47 раз⁴.

Сейчас суммарное производство хлорида натрия из морской воды достигло 6–7 млн. т в год, что составляет около трети общей мировой добычи.

Основной промышленный метод получения натрия - электролиз расплава поваренной соли NaCl, содержащей добавки KCl, NaF, CaCl2 и другие, которые снижают температуру плавления соли до 575-585 °C. Электролиз чистого NaCl привел бы к большим потерям Натрия от испарения, так как температуры плавления NaCl (801 °C) и кипения Na (882,9 °C) очень близки. Электролиз проводят в электролизерах с диафрагмой, катоды изготовляют из железа или меди, аноды - из графита. Одновременно с Натрием получают хлор. Старый способ получения Натрия - электролиз расплавленного едкого натра NaOH, который значительно дороже NaCl, однако электролитически разлагается при более низкой температуре (320-330 °C).

Добыча соли ведется различными способами. К основным относятся 4 технологии: получение хлористого натрия в растворах, выпаривание соли на солнце (озерной и морской), подземная добыча каменной соли, производство вываренной соли вакуумным методом. Наиболее высококачественным видом соли является вакуумная, на которую, однако, приходится небольшая по количеству часть производства соли. Конкретные технологии производства соли в различных странах мира сильно разнятся - от самых примитивных солеварок, базирующихся на ручном труде годовой производительностью в несколько десятков тонн продукта до крупных полностью автоматизированных производств, рассчитанных на выпуск нескольких миллионов тонн соли ежегодно. Оригинальная технология получения соли используется в Японии, где отсутствуют ее крупные залежи и нет свободных участков земли для выпаривания соли на солнце. В этой стране соль для пищевой промышленности и, особенно, для индивидуального потребления населением получают непосредственно из морской воды на основе ионно-обменной технологии.

Хлористый натрий выпускается в основном в виде растворов и выпаренной на солнце соли: на эти виды приходится по 35% мирового производства, доля каменной соли в мировом производстве составляет около 30%.

Структура мирового производства соли (в %) приведена в табл. 1

Таблица 1

Структура мирового производства соли (в %)

Динамика мирового производства соли в отличие от многих других сырьевых товаров не подвержена резким конъюнктурным изменениям и характеризуется в целом умеренными темпами роста. В 1997г. общий объем ее мирового производства превысил уровень 1992г. на 5,5%. Умеренные темпы роста производства были характерны в последние годы почти для всех стран мира. Исключением являются две небольшие группы стран, где в связи с серьезными и длительными экономическими трудностями или военными действиями производство соли существенно сократилось (Украина, РФ, Иран, Беларусь, Сьерра-Леоне, Югославия, Азербайджан, Хорватия, Эфиопия) - первая группа, и вторая группа государств, где в результате освоения новых методов добычи или открытием новых производств выпуск соли заметно увеличился (Чили, Болгария, Тайланд, Намибия, Тайвань, Ботсвана, Греция, Мозамбик).

В конце 90-х годов к числу ведущих мировых производителей соли относились США, Китай, Канада, ФРГ, Индия, Мексика, Австралия, Франция, Великобритания и Бразилия. В 1997г. на долю этих десяти государств приходилось 68% мирового производства соли, в том числе (в %) – табл. 2:

Таблица 2

Ведущие мировые производители соли (%)

7. Санитарно-гигиеническая характеристика натрия

Натрий не относится к токсичным металлам. Предельно-допустимая концентрация (ПДК) натрия в воде не должна превышать 200 мг/куб.дм⁵

8. Роль натрия в эволюции жизни и формировании периодов взаимодействия природы и общества

Согласно классификации П. Аггетта, натрий является одним из важнейших эссенциальных элементов (сквозным для всех млекопитающих).

В таблице 3 сравнивается минеральный состав современного океана с минеральным составом крови некоторых животных по количеству натрия. В этой таблице приводятся данные, полученные разными исследователями. Очевидно, на основании этих данных можно судить о том, как происходило формирование системы натрий-калиевого насоса в живых клетках.

Таблица 3

Концентрация катионов в морской воде и жидкостях организмов некоторых млекопитающих и птиц, ммоль/кг

Содержание натрия в растениях – 52 моль/т, в животных – 174 моль/т.⁶

Судя по всему, если учесть химические свойства элементов, в древнем океане на начальных этапах выщелачивания концентрация калия была выше, чем концентрация натрия. Впоследствии, однако, это соотношение изменилось на противоположное. Оберегающие свой внутренний минеральный гомеостаз клетки "изобрели" фермент, закачивающий внутрь катионы калия и выбрасывающий во внешнюю среду катионы натрия - натрий-калий АТФ-азу. Обратим внимание (см. табл. 3), что в сыворотке крови животных соотношение натрия и калия достаточно стабильно и составляет приблизительно 26-28:1. В современном же океане это соотношение равняется примерно 46:1.

Отсюда можно сделать вывод, что соотношение 26-28:1 было в океане в момент возникновения многоклеточных форм жизни.

Второй оригинальный вывод касается того, почему в животном мире возник феномен солеедения (потребления хлористого натрия). Дело в том, что в момент дивергенции гетеротрофных клеток на растительные и животные у растительных клеток натрий-калиевый насос сменяется водородной помпой. Другими словами, система натрий - калий, обеспечивающая наряду с прочим проводимость клеточной мембраны, сменяется системой водород - калий. Как следствие соотношение калия и натрия равняется 1:1 у животных организмов и 7:1 у организмов растительных. Вот почему самыми убежденными солеедами являются травоядные (коровы, овцы, лоси, олени), умеренными солеедами - всеядные животные, употребляющие как растительную, так и животную пищу (медведи, свиньи, обезьяны, человек), а хищники соль в пищу не употребляют, поскольку добывают эти два элемента в оптимальном соотношении (приблизительно 1:1) из тела жертвы.

В природе современные травоядные и некоторые всеядные животные, лишенные источников хлористого натрия (поваренной соли), посещают так называемые зверовые солонцы, являющиеся, по сути, природными ионообменниками, содержащими натрий в достаточных количествах, чтобы удовлетворить их потребности. При исследовании популяций диких и домашних животных, нами были получены данные, подтверждающие эту идею.

9. Влияние натрия на здоровье человека

Согласно классификации А. Ленинджера, натрий является одним из 22 жизненно важных химических элементов.

Натрий - жизненоважный межклеточный и внутриклеточный элемент, участвующий в создании необходимой буферности крови, регуляции кровяного давления, водного обмена (ионы натрия способствуют набуханию коллоидов тканей, что задерживает воду в организме и способствует ее накоплению), активизации пищеварительных ферментов, регуляции нервной и мышечной ткани. Потребность в натрии минимально составляет около 1 г/сут, и в значительной степени удовлетворяется обычной диетой без добавления пищевой соли (0,8 г/сут). Особенно это касается маленьких детей. При питании за «общим столом» дети потребляют больше соли при пересчете на массу тела! Потребность в натрии возрастает при сильном потоотделении (почти в 2 раза) в условиях жаркого климата, сильных физических нагрузок и так далее. С содержанием натрия связывают также способность тканей удерживать воду. Избыточное потребление поваренной соли перегружает сердце и почки (при образовании мочи они перерабатывают кровь с повышенным содержанием натрия). В результате отекают ноги и лицо. Вот почему при заболеваниях почек и сердца рекомендуется резко ограничить потребление соли. Поэтому использование пищевой соли в питании должно быть строго индивидуально.

Согласно статистическим данным, средний американец потребляет в сутки около 4,0 гр. натрия. У лиц, не страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, его суточная норма не должна превышать 2,4 гр. (Американская кардиологическая ассоциация). При наличии артериальной гипертензии (первичной или вторичной) пациент ежедневно с пищей может употреблять менее 1,5 гр. натрия. Присоединение застойной сердечной недостаточности (одышка, учащенное сердцебиение при умеренной, ранее привычной, нагрузке, увеличение печени, отеки на ногах и т.п.) требует ограничения в суточном рационе натрия до уровня не превышающего 1 гр⁷.

Овощи: красная свекла, сельдерей, одуванчик, цикорий, морковь, морская капуста. Меньше его во фруктах. Лучше использовать чистую морскую соль, она в меньшей степени задерживает воду в организме. Естественное содержание натрия в пищевых продуктах относительно невелико 15 - 80 мг%.

Механизм канальцевого транспорта натрия до сих пор окончательно не выяснен. Считают, что канальцевый транспорт натрия происходит по принципу «натриево-калиевого» насоса, сущность, которого заключается в следующем. Из канальцевой жидкости в клетку натрий поступает пассивно под влиянием электрохимического и концентрационного градиента, поскольку концентрация его внутри клетки (в том числе и внутри клетки канальцевого эпителия) ниже, чем во внеклеточной жидкости, а внутренняя поверхность клеточной мембраны имеет отрицательный заряд. Внутри клетки, у ее базальной мембраны, натрий связывается с переносчиком (гипотетическим), который «переносит» его через базальную мембрану клетки в интерстициальную околоканальцевую ткань, где концентрация ионов натрия выше, чем в клетках канальцевого эпителия. Следовательно, выведение натрия из клетки канальцевого эпителия в интерстициальную ткань осуществляется активно, против концентрационного градиента, требует затраты энергии и потребления кислорода. В интерстициальной ткани натрий освобождается от переносчика. Последний соединяется с ионом калия и вводит его внутрь клетки против концентрационного градиента, где они разъединяются, и освободившийся переносчик снова связывается с очередным ионом натрия, транспортируя его в интерстициальную ткань, и т. д. Натриево-калиевый насос представляет собой энзимный механизм и протекает с участием клеточных ферментных систем, с потреблением кислорода и расходом энергии. Благодаря этому механизму поддерживается низкая концентрация натрия и высокое содержание калия внутри клетки.

10. Модель устойчивого развития системы «природа-общество»