Экзогенная вода что это

Биологическая роль воды

1. Вода – основа биологических жидкостей: тканевая жидкость, лимфа, кровь.

В организме человека содержится 5-6 литров крови.

2. Все обменные процессы протекают в водной среде

3. Вода – незаменимая среда обитания гидробионотов.

4. Участвует в терморегуляции организма. Потеря 9-10 % воды вызывает тяжелые патологические изменения, потеря 15-20 % приводит к гибели организма.Выполняет транспортную функцию. Расход воды в организме пополняется экзогенно и эндогенно.

Экзогенная вода – вода, поступающая с пищей.

Эндогенная вода – вода, образующаяся в организме при окислении биоорганических соединений.

В организме человека при окислении 1 г жира образуется 1,07 г воды, 1 г углеводов – 0,55 г, 1 г белка – 0,41 г воды.

Общее количество эндогенной воды, образующейся за сутки, 350-400 г.

Всю жидкость организма подразделяют на внутри- и внеклеточную. Внутриклеточная жидкость составляет 2/3 всей воды, внеклеточная – 1/3.

В биологических объектах воду подразделяют на связанную и свободную.

Связанная вода – это вода, удерживаемая тканями за счет различных форм связи.

По классификации П.А.Ребиндера, формы связи влаги с материалом в порядке убывающей энергии делятся на три группы: химически связанная вода, физико-химически связанная вода и физико-механически связанная вода.

Химически связанная вода может быть связана в виде гидроксильных ионов или заключена в кристаллогидраты.

Такая связь является самой прочной, и вода может быть удалена из продукта только путем химического взаимодействия или при прокаливании.

Физико-химически связанная вода делится на адсорбционно-связанную и осмотически поглощенную.

Адсорбционно-связанная вода удерживается силовым полем на внешней и внутренней поверхностях мицелл коллоидного тела. К данной воде относится вода, образующая гидратные оболочки на поверхности белковых молекул.

Осмотически поглощенная вода связывается коллоидами пищевых продуктов с высокополимерным строением и также прочно ими удерживается.

Физико-механически связанная вода удерживается в неопределенных соотношениях и обычно свободно выделяется из продуктов высушиванием или прессованием. Физико-механически связанную воду делят на связанную макрокапиллярами и микрокапиллярами. Капилляры, средний радиус которых больше 10 -5 см, называют макрокапиллярами, а меньше 10-5 см – микрокапиллярами. Капиллярную влагу можно рассматривать иногда как свободную, она перемещается в капиллярах продукта в виде жидкости и пара.

Иммобильная вода – вода, находящаяся в свободном пространстве между мицеллами белков и лишенная подвижности. В мышечной ткани эта вода заключена между молекулами волокнистой структуры, микроскопическими волокнами и мембранами. Иммобильная вода замерзает при температуре ниже нуля, растворяет соли.

Свободная вода – вода, обладающая теми же свойствами, что и чистая вода. Свободная вода — вода плазмы крови, лимфы, спинно-мозговой жидкости, пищеварительных соков молока, мочи. Свободная вода имеется и в межклеточных пространствах, где способствует поступлению питательных веществ в клетки и ткани, а также удалению из них продуктов метаболизма.

Источник

II.3. Обмен воды и его регуляция

На долю воды приходится 60-65% веса тела человека. У жен­щин ее несколько меньше, чем у мужчин. Суточная потребность в воде у взрослого человека равна приблизительно 40 г на каждый килограмм веса (при весе 70 кг это составляет 2,5-2,8 л). У детей она в расчете на килограмм веса в 2-4 раза больше, чем у взрос­лых. Потребность в воде изменяется в зависимости от температуры окружающей среды, характера активной деятельности, состава по­требляемой пищи. Потеря 20% воды опасна для жизни.

Потребность в воде организм удовлетворяет за счет экзогенных и эндогенных ее источников. Экзогенным источником является внешняя среда, вода поступает с питьем (около 1 л в сутки), с жидкой (около 0,7 л) и твердой (около 0,7 л) пищей. Она всасы­вается во всех отделах пищеварительной системы, но в основном — в кишечнике. Эндогенный источник — окислительный распад ве­ществ тела (0,3-0,4 л в сутки). Количество эндогенной воды за­висит от характера распадающихся субстратов: при окислении 100 г жира образуется 107 мл воды, 100 г белка — 41 мл, 100 г углеводов — 55 мл. Образование эндогенной воды увеличивается во время мышечной работы, а также при охлаждении организма.

Потребление экзогенной воды регулируется чувством жажды, возникающим вследствие повышения осмотического давления плазмы крови и лимфы при усиленном выведении воды из организ­ма, ограничении поступления ее с пищей или избыточном потреб­лении минеральных солей. Изменения осмотического давления вос­принимаются осморецепторами, передающими информацию в ЦНС. Водный центр в головном мозгу раздражается и гумораль­ным путем. Экзогенная вода всасывается через 8-10 мин, поэтому сразу после приема воды жажда не уменьшается. При утомлении, эмоциональном возбуждении, нарушении осморегуляции может возникать чувство ложной жажды, связанное с обезвоживанием слизистых оболочек рта и глотки.

Поступающая в организм вода распределяется между жидкост­ными средами и клетками тела. Содержание во­ды в различных тканях и органах тела человека неодинаково.

Таблица 5. Содержание воды в различных тканях и органах тела человека.

Ткань или орган

Ткань или орган

Серое вещество мозга

Белое вещество мозга

Перемещение воды через по­ры в клеточных мембранах, диаметр которых составляет 0,3-0,4 нм про­исходит быстро путем пассивной диффузии. При этом дипольные молекулы воды взаимодействуют с полярными веществами, из ко­торых состоят стенки пор. В не­которых органах за 30-90 секунд об­менивается половина содержа­щейся там воды. Вся вода орга­низма обменивается примерно за 4 недели.

Распределение воды в органах и тканях подчиняется законам осмоса, и в значитель­ной мере зависит от содержания минеральных ионов и белковых частиц, а также от изменения кровотока и проницаемости капил­лярных и клеточных мембран. Суммарная концентрация осмоти­чески активных минеральных ионов и низкомолекулярных органических веществ в состоянии покоя в различных жидкостях тела практически одинакова, распределение кол­лоидных частиц белков, задерживаемых мембранами, неравномер­но. Это создает некоторые различия в осмотическом давлении кро­ви, лимфы, межклеточной жидкости и внутреннего содержимого клеток. Содержание белков в лимфе и межклеточной жидкости почти вдвое меньше, чем в крови, а в клетках — в 1,5-2 раза больше, чем в крови. Осмотическое давление, создаваемое белка­ми, называется онкотическим. Составляя всего 5% суммарного осмотического давления, оно является тем не менее важным фак­тором, влияющим на направление потоков воды в тканях. Прохождение воды через капиллярную мембрану зависит не только от осмотиче­ского, но и от гидростатического давления крови. В соответствии с законами осмоса перемещение воды в капиллярной петле долж­но происходить из межклеточной жидкости в кровь. Однако это имеет место только в венозной части капилляра, где гидростатиче­ское давление крови низкое. В артериальной же части капилляра высокое гидростатическое давление крови обеспечивает выход из нее в межклеточную жидкость значительно большего количества воды, чем проникает обратно под действием осмотического дав­ления.

Перераспределение воды внутри организма происходит посто­янно. До 8 л воды в сутки циркулирует между полостью и стенками пищеварительной системы в составе желудочного и кишечного со­ков, а также желчи, около 1000 л пропускают через свои сосуды почки. Изменение распределения воды между плазмой крови, лимфой, межклеточной и внутриклеточной жидкостями происходит при на­пряженной мышечной работе. Энергетические превращения в мыш­цах приводят к увеличению в клетках и межклеточной жидкости концентрации осмотически активных веществ, главным образом молочной кислоты и ионов Nа+. За счет этого идет усиленный при­ток воды в клетки и межклеточную жидкость, а содержание ее в плазме крови снижается. По окончании работы и устранении из клеток избытка осмотически активных веществ часть воды посте­пенно выводится в кровь.

Вода, в больших количествах поступающая в организм извне, может частично депонироваться в коже и печени.

Выделение воды из организма происходит с мочой (1,5-1,6 л в сутки), с потом (0,5-0,6 л), с выдыхаемым воздухом (около 0,4 л), с калом (около 0,2 л). Количество выделяемой воды зави­сит от функционального состояния организма, условий окружаю­щей среды, поступления воды с пищей. Этот процесс регулируется нервной системой и гормонами. Одним из наиболее активных ре­гуляторов выделения воды почками является гормон гипофиза вазопрессин. Он способствует выработке в стенках дистальных по­чечных канальцев фермента гиалуронидазы, которая катализирует деполимеризацию гиалуроновой кислоты, что приводит к повыше­нию проницаемости стенок канальцев для воды. Поскольку осмо­тическое давление внутриклеточной жидкости выше, чем мочи, вода диффундирует из просвета канальцев в клетки их стенок, задерживаясь в организме. Гормоны коры надпочечников — минералокортикоиды — могут влиять на обмен воды, способствуя удержанию ионов натрия и потере ионов калия и кальция. Ионы натрия связывают воду в тканях, ионы калия и кальция содей­ствуют ее выведению. Наиболее активным минералокортикоидом является альдостерон.

Потери воды с потом и выдыхаемым воздухом сильно увеличи­ваются при длительной тяжелой мышечной работе, особенно при высокой температуре и низкой влажности воздуха. Для компен­сации этих потерь вода может задерживаться почками за счет усиленного образования вазопрессина.

Для организма неблагоприятно как недостаточное, так и избы­точное содержание воды. При излишке ее увеличивается нагрузка на сердце и почки, происходит чрезмерное вымывание с мочой и потом необходимых организму минеральных и органических соеди­нений; при недостатке повышается вязкость крови, что затрудняет работу сердца, может задерживаться выведение продуктов азотис­того обмена, которые при высокой концентрации нарушают нор­мальное протекание метаболических реакций в клетках, в первую очередь в нервных.

Источник

Характеристика экзогенных вод

Свдиментогенные воды находятся в горных породах с момента их образования и даже раньше. В стадии раннего диагенеза, когда будущие горные породы представлены еще неуплотненными илами, будущие седиментационные воды пропитывают эти илы в виде «иловых вод или растворов». Часть вод водоема захватывается и увле­кается накапливающимися осадками в виде иловой воды и затем погребается под новыми слоями осадков. Если среди илов встреча­ются песчаные слои, уплотнение которых на данной стадии незначительно, то часть иловых вод неизбежно попадает в них. По мере уплотнения илов до сланцев глинистые породы теряют почти 90% заключенных в них вод. В начале своего существования у седиментационных вод тот же состав, что и у вод водоема, из которого они происходят; это нормальная морская вода либо вода опресненных эпиконтинентальных морей. Они сохраняются длительное время, играют важную роль в формировании запасов вод артезианского бас­сейна, приурочены к закрытым изолированным структурам, харак­теризуются высокой минерализацией, участвуют в формировании залежей нефти и газа.

Инфильтрогенные воды проникают в горные породы путем ин­фильтрации (собственно инфильтрационные) уже после их образо­вания и, как правило, заполненные водой другого происхождения. Выделяют инфильтрацию:

• субаэральную (наземную) — проникновение в породы атмо­сферных и поверхностных вод;
• субаквальную (подводную) и втекание речных, озерных и морских вод в породы, обнажающиеся ниже уровня воды в во­доеме.

Воды из атмосферы и гидросферы проникают в породы путем: инфильтрации; инфлюации (т.е. втекания) по каналам относительно крупного сечения — пещерам, гротам, карстовым воронкам, ка­вернам и трещинам (инфлюационные воды); парообразной форме с последующей конденсацией в породе (конденсационные воды).

Конденсационный вид питания возникает если в трещиноватых кавернозных твердых или раздельно-зернистых породах, представленных грубо и крупнозернистыми разностями, присутствуют во­дяные пары, перемещающиеся под влиянием разности их упругостей и температурных градиентов.

В криолитозоне питание вод осуществляется за счет инфиль­трации и инфлюации атмосферных талых и поверхностных вод по трещинам и пустотам с образованием зон таликов. Здесь конден­сационное питание носит сезонный характер. Проникнув в породы, инфильтрационные воды начинают двигаться, сначала как грун­товые воды, а затем как напорные. В самом начале инфильтрационная вода является практически пресной и почти не содержит рас­творенных веществ, но по мере движения она обогащается ионами, солями и газами за счет выщелачивания, испарения, деятельности микроорганизмов. По мере движения инфильтрогенные воды дости­гают нефтяных и газовых залежей, контактируя с ними, приобретают специфические черты и могут привести к их разрушению.

Возрожденные воды высвобождаются (возрождаются) при дегидра­тации седиментогенных минералов, главным образом при перестройке структуры глинистых пород, при превращении монтмориллонита в иллит и другие гидрослюды за счет освобождения межслоевой воды.

К характерным особенностям возрожденных вод относятся:

• повышенная растворяющая способность;
• агрессивность;
• приобретение части растворенных веществ внутри самих мине­ралов;
• образование за счет связанной конституционной воды.

Конденсационные воды возникают:

• вследствие проникновения паров воды из воздуха в почву и горные породы, где их перемещение происходит в результате разности упругости водяного пара при различных температурных условиях почвы и горных пород;
• из вод любого генезиса, прошедших паровую фазу под действием любого вида глубинной теплоты;
• в результате конденсации газоконденсатной смеси в газоконден­сатных месторождениях при перемещении ее на более высокий гипсометрический уровень. Воды в момент выделения не со­держат растворенных веществ они маломинерализованы (иногда ультрапресные, 0,7—8,0 г/дм 3 ), находятся в самих залежах или непосредственно под ними, существуют самостоятельно, но всегда образуют локальные скопления. В водах этого типа практически отсутствуют сульфат-ионы, повышена концентрация ионов калия, уменьшена концентрация ионов натрия, отсут­ствуют бром, йод, бор, высока степень преобразованности, значительная влагоемкость (8,1 г/м 3 ), большое содержание ОВ. Эти особенности служат важным диагностическим признаком. Воды присутствуют во всех газоконденсатных месторождениях, легко диагностируются.

Выделяют конденсационные воды:

• первичные, возникающие при конденсации первичной паровой фазы до начала разработки месторождений;
• вторичные (или дистилляционные), возникающие при испарении воды в ходе конденсации паровой фазы при снижении давления;
• эпиконденсационные, образующиеся в газоконденсатных залежах в результате конденсации паровой воды, сопровождающей ре­троградную конденсацию УВ при снижении пластового давления.

Гидратные воды возникают при разрушении газогидратов — твердых кристаллических веществ, состоящих из молекул пресной воды, в которых во внутренних полостях кристаллической решетки находятся молекулы газа (метана). Кристаллическая решетка не может существовать без газа. При наличии соответствующих условий (высокая температура, уменьшение давления, присутствие бромидов кальция) происходит разрушение газогидратных залежей и высвобождение кристаллизационных гидратных вод, практически пресных.

Талассогенные воды имеют морское происхождение; как правило, это соленые воды и рассолы. Среди них преобладают воды хлоридно-натриевого состава с высоким содержанием сульфатов, ионов магния, кальция, железа, брома. Состав их близок к составу морской воды. Минерализация их колеблется от 33 до 300 г/дм 3 .

Воды органического происхождения выделяются наряду с перечи­сленными типами вод. В процессе отложения минеральных осадков в водной среде происходит захоронение органических веществ, со­держащих то или иное количество воды, йода, калия. При распаде захороненные органические остатки выделяют воду и микроэле­менты. Эти воды принимают участие в формировании запасов вод закрытых структур наряду с водами другого генезиса, в частности вод нефтяных и газовых месторождений.

Техногенные воды появляются в нефтегазоносных бассейнах при искусственном заводнении залежей, сбросе сточных вод и т.д. Вытесняя природные воды могут образовывать локальные скопления.

Источник