Грязелечение

Размещено на http://www.allbest.ru/

Грязелечение

А.П. Холопов,

В.А. Шашель,

Ю.М. Перов,

В.П. Настенко

ГЛАВА 1. ИСТОРИЧЕСКИЙ ОЧЕРК ПО ЛЕЧЕНИЮ ГРЯЗЯМИ

1.1 Животворяща боспорская грязь, тысячелетий раствор

Грязелечение (пелоидотерапия, от греч. pelos - ил, глина и therapia - лечение) применяется с незапамятных времен. По выражению римского историка Плиния Старшего (23--79 гг.), в течение многих веков в Крыму существовали «земли, излечивающие раны». Клавдий Гален, живший во II в., сообщил о «египетском» способе применения лечебной грязи, которую при разливе выносили воды Нила.

В Италии на месте извержения вулканов оставалась серо-землянистая масса, которую также с успехом начали применять в XVI в. Там и поныне пользуются лечебной грязью вулканического происхождения. Во Франции грязелечение начали использовать в XVII в., а в Германии - в XVIII в.

Грязелечение на Руси начали применять в XIII в., во времена господства ханов монголо-татарского феодального государства (в Крымском и Астраханском ханствах).

В начале XIX века грязелечение стало ведущей бальнеотерапевтической процедурой, проводимой под руководством врачебного персонала. Первые грязелечебницы открылись в Тинаках (1820) и Одессе (1820). Почти одновременно началось грязелечение в Саках (1827), Славянске (1832), Старой Руссе (1839), позже - на Сергиевских минеральных водах и в Липецке (1876), на Кавказских Минеральных Водах (1886). В основном оно проводилось на южных грязевых станциях и только в летние месяцы, когда грязь можно было нагревать на солнце.

Методика грязелечения включала древний египетский метод и грунтовые грязевые ванны. Оба способа обычно осуществлялись у самых грязевых озер Для отпуска грунтовых ванн («крымский», «татарский» методы грязелечения) у мелкого берега в иле, чуть покрытом рапой, вырывали углубления «соразмерно величине человека - так, чтобы в них можно было погрузить тело до половины» (Грум К., 1855). Грязь в такой яме к полудню нагревалась солнцем до высокой температуры. В яму укладывали больного и покрывали слоем нагретой грязи. Основу грязелечения усматривали в тепловом воздействии грязи.

В зависимости от состояния больного процедура длилась от 30 мин до 1-2 часов. После такой ванны следовало обмывание теплой водой. Затем больного отвозили домой, укладывали в постель, укутывали теплыми одеялами, поили горячим чаем, меняя белье до 5-6 раз, «пока пот совсем исчезнет».

В начале 50-х годов прошлого столетия в Саках перешли от примитивных грунтовых ванн к так называемым медальонам. Для этого грязь извлекали из озера и на специальных площадках разделывали в виде медальонов, в которые, после нагревания их солнцем (до 48 - 50° С в верхнем слое), укладывали и замазывали больных. Голова при этом защищалась от солнца специальным зонтом. После окончания процедуры больного обмывали в рапной ванне или под душем и направляли на следующую процедуру - в потельню. Потельни на курортах, применявших «крымский» метод грязелечения, представляли большие залы, иногда на сотни кроватей (Саки), в которых больные, укутанные теплыми одеялами, пили горячий чай, подвергаясь изнурительному для многих потению в продолжение двух часов.

В конце XIX в. потение при грязелечении начинает утрачивать свое прежнее значение. Грязелечебница, выстроенная на Куяльницком лимане в 1892 г., уже не имела «потельни». Тогда же появилась тенденция к применению более мягких методов грязелечения.

«Крымский» метод грязелечения применялся на южных грязевых курортах: Саки, Манычско-Грузская грязелечебница, Мойнаки, Тинаки, Бердянск. Во время Великой Отечественной войны почти все южные грязелечебницы с площадками для отпуска медальонов были разрушены, и после войны многие из них не восстановлены.

Однако метод лечения грязевыми медальонами был достаточно сложным и ненадежным, зависящим от климатических факторов. Нагрев грязи был неравномерным, перед укладыванием больного ее нужно было тщательно перемешивать.

С давних пор стремление обеспечить бесперебойный отпуск грязевых процедур в дни, когда солнечный нагрев грязи не удавался, побуждало к попыткам нагревать грязь искусственным путем. Для этого холодную грязь разводили в ванне горячей рапой или горячей минеральной водой. Так появились разводные грязевые ванны.

Значительным шагом вперед в деле грязелечения явился метод нагрева грязи паром, позволивший отпускать «натуральные», то есть неразжиженные, грязевые ванны (неразводные). При этом методе нагрева грязевые процедуры начали отпускать в помещениях грязелечебниц в виде грязевых ванн.

Метод лечения грязевыми ваннами парового нагрева, получивший название одесского, стал применяться в Одессе (Кляйн-Либентальский лиман) в 50-х годах прошлого столетия. Вскоре он был перенесен и на другие курорты - в Старую Руссу, Славянск, Сергиевские Минеральные Воды, Саки.

Однако большое количество густой грязи в общей грязевой ванне оказывало чрезмерное давление, сжимая поверхностные сосуды, брюшные органы и сосуды брюшной полости, резко затрудняя дыхательную экскурсию грудной клетки и работу сердца (Беленький М. С., 1932). При паровом нагреве грязь обладала различными вязкостью, теплоемкостью и теплопроводностью.

Все эти соображения, стремление перейти к применению грязевых процедур, при которых было бы обеспечено постоянство физических, а отсюда и тепловых свойств грязи, побудило перейти на метод грязевых аппликаций, который применялся на Кавказских Минеральных Водах с 1900 г. и ранее в Италии.

Известный врач-бальнеолог Владимир Адольфович Будзинский (1865-1923), побывав в Анапе в 1898 году, быстро и правильно оценил исключительные природные факторы для лечения людей, и уже 21 июля 1900 года состоялось открытие водогрязелечебницы и пансионата на 90 мест. Анапа в первые годы своего курортного становления являлась климатической станцией и курортом морских купаний. В 1915 г. на съезде по улучшению отечественных лечебных местностей, проходящем в Петрограде, В. А. Будзинский выступил с докладом о деятельности лечебных учреждений акционерного общества «Курорты Анапа и Семигорье».

Первая в Анапе водолечебница была построена в красивом мавританском стиле. Она имела два водолечебных зала, кабинеты для электризации, врачебной гимнастики и массажа. Имелись все виды душей, ванны общие, сидячие, ножные, морские, паровые, суховоздушные, углекислые, железистые, серные, приспособления для обтирания и укутывания. Двор грязелечебницы позволял однократно отпустить до 50 медальонов для грунтовых ванн. В самом здании пациенты обливались после приема грязевых разводных ванн, здесь же находились четыре потельных зала. Водолечебница располагала кабинетом рентгеноскопии и лабораторией для химических исследований. На базе водолечебницы и пансионата вскоре был организован Институт физических методов лечения.

За период использования пелоидов проведен огромный объем экспериментальных и клинических исследований, разработаны современные высокоэффективные методики лечения. Лечебные грязи приобрели широкое распространение на курортах и стали приоритетным видом лечения и реабилитации больных. В настоящее время на территории России освоено 300 месторождений лечебной грязи.

ГЛАВА 2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛЕЧЕБНЫХ ГРЯЗЕЙ

2.1 Происхождение пелоидов

Лечебные грязи, или пелоиды, относятся к числу полезных ископаемых. К лечебным грязям относятся природные органоминеральные коллоидальные образования различного генезиса (иловые, торфяные, сопочные и др.), обладающие большой пластичностью, высокой теплоемкостью и медленной теплоотдачей, содержащие терапевтически активные вещества (соли, газы, биостимуляторы) и живые микроорганизмы (Требухов Я. А., 2000).

На отмелях и лиманах создаются весьма благоприятные биологические условия для обитания морской фауны и флоры Небольшая глубина водоемов, хороший доступ солнечного света, прогрев воды и обилие фитопланктона способствуют интенсивному развитию ихтиофауны Эти факторы, главным образом, обусловливают прижизненное скопление огромных рыбных масс на протяжении длительного периода времени.

Ежегодное отмирание рыб приводит к захоронению огромных масс органического материала в илах, на дне отмели. Разложение органического вещества вызывает резкий дефицит кислорода и возникновение сероводородного заражения в илах и наддонных водах морского бассейна. Сложившаяся устойчивая аноксическая обстановка способствует интенсивному осаждению железа и образованию сульфидного слоя

Что касается источников гидроксида железа, то А А. Шарков (2002) объясняет это следующим образом: тонкодисперсный пирит и марказит, а также наличие

I мельниковита свидетельствуют об их накоплении в результате гибели рыб. Столь интенсивный процесс аутогенного пиритообразования может происходить лишь в присутствии большого количества реакционноспособного органического вещества. Именно это обстоятельство обусловливает локализацию огромного количества сульфида железа в иловых грязях,

В илах соленых озер, лиманов есть сульфаты, остатки различных водорослей и мелких животных. Свободного кислорода для окисления органических веществ в илах, как правило, не хватает, и в них развивается десульфуризация. Образующийся сероводород восстанавливает гидроокислы трехвалентного железа которые, хотя бы в малых количествах присутствуют почти во всех черных породах. В результате образуется черный коллоидный минерал - гидротроилит, придающий илам черный цвет. Его формула Fe (HS)2 x nH2O. Под названием «лечебная грязь» он давно уже используется в медицине.

В грязеобразовательном процессе участвуют различные природные факторы, формирующие определенный тип пелоида. Для лечебных грязей общим является выраженное терапевтическое влияние благодаря своим тешюфизическим свойствам, органическому и минеральному составу, содержанию биологически активных соединений, таких как оксиды железа, медь, алюминий, кобальт, аминокислоты, углеводород, сероводород, азот, а также гормоне-, антибиотико- и витаминоподобных веществ.

Лечебные грязи обладают бактерицидными и бактериостатическими (антимикробными) свойствами. Особая роль принадлежит содержащейся в пелоидах микрофлоре, от жизнедеятельности которой зависят биологические процессы, протекающие в них Во всех видах лечебных грязей находится огромное количество микроорганизмов - миллиарды в 1 г пелоида. Сульфатвосстанавливающие бактерии принимают участие в расщеплении органических веществ, которые тесно связаны с грязеобразованием и регенерацией отработанной лечебной грязи. Окисляя органическое вещество, образовавшееся на дне водоема, с помощью кислорода, отнятого у сульфатов - солей серной кислоты, морской воды, микроорганизмы получают необходимую для жизни энергию.

Одним из параметров, позволяющих оценить высокую терапевтическую активность лечебных грязей и перспективность их использования в практической медицине, является биологическая активность. Это интегральное понятие, которое включает ряд таких критериев, как ферментативная активность пелоида, напряженность микробиологических процессов, антимикробные свойства в отношении ряда условно-патогенных и патогенных для человека микробов, наличие фармакодинамических компонентов. Установлена прямая связь биологической активности пелоидов с их антиокислительными свойствами.

Высокая микробиологическая активность пелоидов является их характерной особенностью, выделяющей пелоиды среди других аналогичных природных образований Активная деятельность бактерий, грибков, других компонентов способствует разложению органических и животных остатков и обогащает лечебные грязи гуминовыми веществами, битумами, продуцирует сероводород, аммиак, углекислоту и другие газы, только постоянная активность микробов обеспечивает устойчивое содержание в грязях таких нестойких микрокомпонентов, как витамины, ферменты и гормоны.

Благодаря находящимся в грязях микроорганизмам они способны самоочищаться после антропогенного загрязнения в месторождениях и регенерироваться после использования в грязелечебницах. В лечебных грязях выделяют органическую и минеральную основу, которая находится в твердом, жидком и газообразном состояниях. Органическое вещество обнаруживается в грязевом растворе пелоида, в твердой и коллоидальной его частях. Его количество и качество зависят от происхождения лечебной грязи и представлены в основном гуминовыми веществами, битумами, жирными кислотами, лигнином, аминокислотами. Смолообразные вещества обладают антибактериальными свойствами Разложившееся органическое вещество входит в гидрофильно-коллоидный комплекс лечебной грязи и обеспечивает хорошие тепловые и вязкопластические свойства Органическое вещество служит энергетической базой такого важного процесса, как сульфатредукция, в результате которого образуются сероводород и гидротроиллит.

Минеральная часть пелоида состоит из нерастворимых в воде минералов и труднорастворимых соединений солей Она включает также ионы и газы Глинистые породы содержат преимущественно глиняные минералы (кремнезем, известняки, доломиты)

Кроме того, в них определяются соединения железа, серы, марганца, фосфора, азота, а также такие микроэлементы, как йод, бром, свинец, молибден и др Указанные вещества находятся как в грязевом растворе, так и в виде выпавшего в осадок пелоида Они существенно влияют на биологическую активность лечебной грязи.

В растворе грязи содержатся в небольшом количестве газы, которые находятся в растворенном состоянии, в небольшом количестве - в свободном виде Они образуются за счет биологических процессов и химических реакций Пелоиды имеют различный газовый состав, что связано с неодинаковой интенсивностью течения бактериальных процессов В грязевом растворе определяют сероводород, углекислый газ, азот, метан, кислород

2.2 Структура грязи

Лечебные грязи в структурном отношении представляют собой сложную физико-химическую динамическую систему, которая состоит из трех взаимосвязанных компонентов грязевого раствора (жидкая часть), грубодисперсного (остов, скелет) и тонкодисперсного (коллоидный комплекс).

Структура лечебных грязей неодинакова, что имеет важное значение для ее лечебных свойств (табл 1).

Таблица 1. Сравнительная характеристика структур лечебных грязей

Наименование лечебной грязи	Составные части грязи, %
	скечет	коллоиды	раствор
Сакская иловая сульфидная	44	7	49
Старорусская иловая сульфидная	38	5	47
Тамбуканская иловая сульфидная	28	8	64
Анапская иловая сульфидная (Кизилташский лиман)	48	10,3	41,7
Анапская сопочная (Азовская сопка)	28,7	10,7	606

Как видно из таблицы, скелет анапской иловой сульфидной грязи более устойчив по сравнению с таковым сакской и тамбуканской, процентное соотношение раствора, соответственно, выше в последних, содержание коллоидов в анапской иловой сульфидной грязи высокое. Анапская сопочная грязь по структуре компонентов сходна с тамбуканской, однако содержание коллоидов в ней выше.

Основная часть лечебной грязи-кристаллический скелет, состоящий из грубодисперсных обломков силикатных материалов, гипса, кальцита, доломита, арагонита, фосфата и иногда обломков органических остатков растительного или животного происхождения. В зависимости от преобладания силикатных или карбонатных частиц скелет грязи может быть силикатным, карбонатным или смешанного состава. Преобладание частиц диаметром более 0,05 и 0,1 мм нежелательно, поскольку это отрицательно отражается на вязкопластических свойствах грязей. Частиц диаметром более 0,25 мм в полноценной лечебной грязи не должно быть больше 2--3%. Между тем присутствие упомянутых частиц обеспечивает нормальный скелет грязи, а их отсутствие придает ей чрезмерную текучесть, неспособность удерживать форму грязевой аппликации. Наглядным примером является механический состав грязи Тинакского озера, представленный в табл. 2 (Гаврилов А. Е., 1997)

Таблица 2. Механический состав грязи Тинакского озера

Диаметр частиц, в мм	В 100 граммах
	сырой грязи	сухого остатка
Больше 1,00	-	-
От 1 00 до 0,75	-	-
От 0,75 до 0,50	0,34	0,87
От 0,50 до 0,25	1,30	3,12
От 0,25 до 0,10	3,93	9,32
ОтО 10 до 0,05	6,98	16,6
От 0,05 до 0,01	11,38	27,2
Меньше 0,01	17,79	42,85
Частицы органического происхождения	0,02	0,04
Грязевой- раствор	58,26

Вторую составную часть лечебной грязи определяет коллоидная фракция, которая связывает отдельные частицы скелета и заполняет все его промежутки. Это наиболее тонкодисперсная часть грязевого скелета, включающая в себя частицы размером менее 0,001 мм органические вещества, органоминеральные соединения, гидротроиллит, кремниевую кислоту, серу, гидраты окиси алюминия, закиси и окиси железа, марганца Важное значение в этой фракции имеет коллоидный гидросульфид железа, который и обуславливает черный цвет грязи В коллоиде содержатся также органические кислоты, липоиды, ферменте- и гормоноподобные вещества, хлорофилл, пигменты и др Содержание коллоидов в различных типах пелоида неодинаково в иловых сульфидных от 4 до 20%, в торфяных и сапропелях - до 80% Наличие в лечебной грязи обилия коллоидов и мелкодисперсных частиц имеет существенное значение в формировании ее пластичности, то есть способности сохранить ту форму, которую ей придают, накладывая на тело больного Коллоиды грязи сохраняют ее лечебные свойства.

Грязевой раствор, получаемый с помощью отжима, центрифугирования или фильтрования, представляет собой жидкую фазу грязи и состоит из растворенных в воде солей, органических веществ и газов Этот раствор в основном соответствует химическому составу рапы водоема, в которой образовалась данная лечебная грязь, и прежде всего содержит хлорид натрия, сернокислую магнезию и сернистый натрий Его состав непостоянен и оказывает активное влияние на лечебные свойства пелоидов.

В любой грязи содержится достаточно большое количество микроорганизмов, чаще всего относящихся к группе сапрофитов В грязи присутствуют также гнилостные аэробы и анаэробы, сульфатредуцирующие и денитрифицирующие бактерии, плесени, лучистые и дрожжевые грибы Многие из них вырабатывают пенициллиноподобные и другие вещества, обладающие антибиотической активностью и бактерицидным действием.

В грязевом растворе и коллоидах грязи кроме обычных минеральных солей содержатся многие биологически активные вещества (витамины группы В -- рибофлавин, фолиевая кислота, витамины С и Д, гормоноподобные соединения), а также сумма микроэлементов бром, йод, бор, марганец, медь, железо и др.

Концентрация солей (минерализация) в грязевом растворе зависит от типа лечебной грязи, находясь в пределах от 0,01 г/л (в торфах и сапропелях) до 400 г/л и более (в иловых сульфидных грязях) Величина минерализации и количество солей зависят от ионного состава грязевого раствора Основная масса растворенных в водах солей состоит из шести ионов трех анионов (хлора - С1, сульфата - SO4 и гидрокарбоната -НСО3) и трех катионов (натрия - Na, магния - Mg, кальция - Са).

Химическую структуру грязевого раствора представляют в виде формулы, где перед дробью указывается величина минерализации в г/л (М г/л), в числителе помещают анионный состав, в знаменателе - катионный Справа от формулы приводят величину рН При этом во внимание принимают содержание ионов более 20 экв%, но не менее двух анионов и двух катионов.

Реакция грязевого раствора (рН) зависит от химического состава и характера течения биологических процессов в лечебной грязи Различают ультракислые грязи (рН < 2,5), кислые (рН 2,6-5,0), слабокислые (рН 5,1-7,0), слабощелочные (рН 7,1-9,0), щелочные (рН > 9,0).

2.3 Структурно-механические свойства лечебной грязи

Дисперсные системы объединяют широкий класс объектов окружающего нас мира, содержащих частицы размером от нескольких нанометров до сотен микрометров Это системы, состоящие из двух и более фаз твердой, жидкой и газовой Непрерывная (сплошная) фаза называется дисперсионной средой, раздробленная и распределенная в этой среде фаза -- дисперсной Каждая из этих фаз находится в своем равновесном состоянии и обладает определенными физическими и химическими свойствами.

Переход от одной фазы к другой связан со скачкообразным, качественным изменением свойств вещества, что и определяет главную особенность дисперсных систем - их гетерогенность (в отличие от гомогенности образующих ее фаз). Физические и физико-химические процессы вблизи поверхности раздела между фазами (межфазной границы) составляют группу «поверхностных явлений». Они возникают как результат различия в составе и строении соприкасающихся фаз и, соответственно, различия в энергии связи атомов и молекул, находящихся у поверхности раздела фаз и в их объеме. Из-за этого вблизи межфазной границы существует ненасыщенное (некомпенсированное) поле межатомных, молекулярных сил, называемых поверхностными силами (Дерягин Б.В. и соавт., 1985)

Динамическое состояние дисперсных систем отражает относительное движение и взаимодействие частиц дисперсных фаз, которые зависят от воздействия на систему (Урьев Н. Б., 1988).

Лечебные грязи относятся к особому классу текучих сред, которые называются вязкопластичными жидкостями (ВПЖ). На прочность структуры лечебной грязи влияет не только ее состав, температура, плотность и влажность, но и интенсивность механического или иного внешнего воздействия, наносимого на пелоид перед или в период проведения лечения.

Связь между величиной приложенной силы и интенсивностью вызванного ею движения жидкости характеризует коэффициент динамической вязкости М Па'С. Если М не зависит от условий движения жидкости и определяется только ее составом и температурой, то такая жидкость называется ньютоновской. К ньютоновским жидкостям относятся вода, озерная рапа, существенно разбавленные грязевые растворы.

Течение вязкопластичных жидкостей, в том числе лечебных грязей, подчиняется иным законам. Вязкопластичные жидкости структурированы. Последнее характеризуется величинами предельных значений касательного и нормального напряжений, при превышении которых структура разрушается и либо начинается течение ВПЖ в направлении действия силы, либо происходит отрыв слоя вещества от стенок вмещающего его аппарата, либо нарушается сцепление между частицами самой жидкости. Такими характеристиками являются соответственно начальное сопротивление сдвигу Го, пластическая вязкость Мр, адгезия жидкости G и ее когезия К, индекс нелинейности п для пелоидов, относящихся к нелинейным вязкопластическим средам. Каждая из этих величин измеряется в паскалях (Па). Их называют реологическими параметрами, или структурно-механическими характеристиками ВПЖ (Ушаков В Г., 1989; Ушаков В. Г. и Луконина О.В., 1995)

Динамическое состояние коллоидной системы грязи универсально и порождается непрерывным хаотическим движением частиц в жидкой или газовой средах. Это движение частиц, названное по имени впервые описавшего его в 1827 г. Роберта Броуна, есть результат множества ударов по частицам молекул дисперсионной среды.

По существу, все основные свойства коллоидных систем проявляются на фоне их участия в броуновском движении. Такие важные свойства, как агрегативная устойчивость (устойчивость к коагуляции частиц) и седиментационная устойчивость (устойчивость к их осаждению), определяются конкуренцией между притяжением частиц под действием молекулярных сил и их участием в тепловом броуновском движении. Иными словами, пока энергия взаимодействия в контактах между частицами Е остается меньше энергии броуновского движения частиц, универсальное динамическое состояние таких систем: 1 изотропно 0, то есть равновероятно по объему системы -- система агрегативно и седиментационно устойчива (Урьев Н. Б , 1980)

От коллоидного комплекса зависит пластичность грязей, обеспечивающая влагоемкость, а значит, и тепловые свойства грязи. Пластичность грязи определяет ее способность легко намазываться на тело и хорошо на нем удерживаться Начальное сопротивление сдвигу является нормирующим параметром, по которому судят о пригодности пелоида к использованию в лечебных целях. Оно определяется величиной сопротивления сдвигу при минимальной силе, которая обусловливает первое нарушение структуры грязи, и выражается в единицах дин/см2. Для определения начального сопротивления сдвигу Го лечебных грязей используют пластомеры. Определение производят с помощью специальной пластинки, погружаемой в грязь, и нагрузки, которая приводит к началу ее движения. Считается, что кондиционными по этому параметру являются лечебные грязи при Го = 150-200 Па, то есть от 1500 до 2500 дин/см2. При меньших значениях Го грязь стекает с тела больного, при больших - резко возрастают потери энергии на механизированную доставку лечебной грязи по трубам на медицинские кушетки бальнеолечебницы. Торфяная грязь обладает меньшей пластичностью, чем иловая.

Реологический параметр Го иногда называют статическим начальным сопротивлением сдвигу, подчеркивая тем самым, что только при Г > Го появляется возможность стронуть покоящуюся лечебную грязь, то есть перевести ее из статического (неподвижного) состояния в динамическое (подвижное) состояние. При Г < Го лечебная грязь ведет себя как твердое тело, частицы которого не перемещаются ни относительно друг друга, ни относительно той поверхности, с которой оно соприкасается.

Нагрев пелоида от 20 до 50° С или не влияет, или приводит к снижению Го. Чаще всего это снижение очень невелико (месторождения оз. Чокрак, лимана Куяльник) Однако для некоторых пелоидов влияние температурного фактора очень существенно.

Нагрев сопочных грязей булгапакской, грязей Таганрогского залива, сакской от 20 до 50° С снижает Го в два раза. Нагрев снижает начальное сопротивление сдвигу торфов на заметную величину - 30--60 Па.

Пластическая вязкость. Лечебные грязи, занимающие по дисперсности промежуточное положение между коллоидными системами (d < 1 мкм), с одной стороны, и действительно грубодисперсными (d >100 мкм) - с другой, можно назвать микрогетерогенными. В этом случае частицы под действием молекулярных сил объединяются в пространственные структуры, которые удерживают частицы в поле действия сил, соизмеримых с силой тяжести. Энергия связи каждой из частиц с соседними в структурной сетке превышает величину КвТ (где Кв - постояннная Больцмана, Т - абсолютная температура) в десятки и даже сотни раз, а в силу относительно большего размера такие частицы вообще не могут участвовать в тепловом броуновском движении. Наличие структуры приводит к чрезвычайно резкому росту прочности и вязкости.

Пластическая вязкость Мр лечебных грязей зависит, как и начальное сопротивление сдвигу Го, главным образом, от их влажности (для торфов) или от плотности (для иловых и сопочных грязей). Влияние температуры проявляется в меньшей степени.

Вязкостные свойства линейновязких (бингамовских) сред однозначно характеризуются их пластической вязкостью Мр. При изменении плотности иловых и сопочных лечебных грязей в том же направлении изменяется и их пластическая вязкость. Мр растет при увеличении и снижается при уменьшении плотности пелоида.

Пластическая вязкость лечебных торфов изменяется в направлении, противоположном изменению их влажности.

На текучесть грязей влияет не только величина сдвиговых деформаций, характеризуемая скоростью сдвига, но и продолжительность перемешивания пелоида. Текучесть грязи реализуется в виде чередующихся, скользящих друг относительно друга областей-слоев, сильно уплотняющихся и упрочняющихся по мере роста Е (Е - относительная деформация), и наоборот, разуплотняющихся и поэтому маловязких жидкотекучих зон. Процесс седиментации также отличается чередованием зон повышенной и пониженной плотности и соответственно прочности и вязкости формирующихся в их объеме структур (Урьев Н. Б., 2000). Для изучения текучести различных материалов используют вискозиметры.

К числу факторов, влияющих на реологические свойства пелоидов, относится и многократность их применения. Текучесть лечебных грязей, относящихся к бингамовским средам, зависит от двух параметров -- Го и Мр. Опыты, проведенные В. Г. Ушаковым (1989), показали, что пластическая вязкость свежей регенерированной грязи, использованной два, четыре и шесть раз, практически одинакова и от температуры не зависит. Начальное же сопротивление сдвигу после вторичного использования значительно падает в 1,5-3 раза в зависимости от плотности и температуры пелоида.

Липкость G, или адгезионное давление, представляет собой силу сцепления двух разнородных тел, и в частности лечебной грязи, с кожным покровом человека. В этом качестве липкость является важным бальнеотехническим параметром, характеризующим одно из условий удержания грязевой аппликации на поверхности тела больного. Численно липкость задается минимальным значением силы, действующей по нормали к поверхности соприкосновения, которая достаточна для отрыва грязевой аппликации от этой поверхности в расчете на единицу площади; поэтому липкость измеряется в н/м2 или в Па. Что же касается ее обозначения G, то оно обязано начальной букве латинского слова Glutinositas -- липкость.

Липкость можно отнести к реостатическим параметрам, так как ее численное значение позволяет определить условия неотрыва грязевой аппликации, то есть условия пребывания слоя пелоида в неподвижном, статическом состоянии. Липкость зависит от многих факторов. Она неодинакова для пелоидов разных месторождений, а для конкретной лечебной грязи зависит от ее плотности или влажности, температуры, состояния поверхности тела и продолжительности контакта.

Липкость иловой лечебной грязи с увеличением плотности возрастает. Прирост липкости при увеличении плотности на 0,1 г/см3 составляет 50-200 Па. Еще большее влияние оказывает состав грязи. Стабильное значение силы сцепления пелоида с поверхностью твердого тела устанавливается не сразу с момента наступления контакта, а после 1,5--2-минутного промежутка времени, в течение которого наблюдается резкое увеличение липкости. Нагрев иловых грязей от 20 до 45° С снижает их липкость в 1,5 раза. Липкость пелоидов повышенной плотности в результате перемешивания может значительно понизиться, и это следует иметь в виду при подготовке грязевых процедур.

Когезия. Сила взаимодействия между молекулами, как известно, зависит от расстояния, на котором они находятся друг от друга (Болдырев А. И., 1974). Силой межмолекулярного взаимодействия (так называемые силы когезии) можно объяснить некоторые физические характеристики лечебной грязи.

Когезия К характеризует силу сцепления частиц вещества. Поэтому когезию можно рассматривать как частный случай адгезии, ибо здесь роль и адгезива и субстрата играет одна и та же среда - лечебная грязь. Численно когезия равна силе, направленной изнутри объема ВПЖ по нормали к ее наружной поверхности, приложение которой приводит к нарушению монолитности ВПЖ из-за отрыва ее отдельных слоев или частиц от основного массива.

Удельная теплоемкость - количество тепла, необходимое для нагревания 1 г грязи на 1°С. Теплоемкость иловых грязей 0,50-0,55 ккал/г -°С.

2.4 Физико-химические особенности пелоидов

Геолого-гидрологические, ландшафтно-климатические и другие природные условия формирования пелоидов определяют их состав, а также специфические лечебные особенности.

Лечебная грязь почти в 1,5 раза тяжелее воды, ее плотность равна 1,4. Лечебные грязи обладают определенными тепловыми свойствами - высокими теплоемкостью и теплоудерживающей способностью, малой теплопроводностью. Теплоемкость жидкой грязи выше, чем густой. Теплопроводность анапской иловой сульфидной грязи почти в 1,5 раза выше теплопроводности воды Отсюда можно заключить, что грязь должна согревать тело больше, чем вода Когда больной подвергается действию грязевой аппликации, то при соприкосновении грязи с телом образуется изолирующий слой грязи, который в дальнейшем все время остается на коже и выравнивает свою температуру с температурой кожи человека.

Благодаря этому человек легко может переносить грязевые аппликации значительно более высокой температуры, чем при водолечении.

Теплопроводность грязи определяется свойствами химических веществ, содержащихся в ней, соотношением неорганических и органических соединений. Теплопроводность сульфидных иловых грязей почти вдвое выше, чем торфяных, что объясняется большим содержанием в сульфидных иловых грязях минеральных веществ и рН грязевой среды. В силу этого при одной и той же температуре грязи процедура из сульфидной иловой грязи бывает более нагрузочной для организма, чем процедура из торфяной или сапропелевой.

Под влиянием теплового фактора на месте воздействия грязевыми аппликациями наблюдается более или менее интенсивное, что зависит от степени нагрева грязи, расширение сосудов, ускорение кровотока в них, повышение температуры в подлежащих тканях, нормализация проницаемости, ускорение обменных процессов.

Механический фактор при грязелечении не имеет такого значения, как при приеме минеральных ванн, но его следует учитывать при проведении как аппликаций, так и полостного грязелечения. Толщина грязевой лепешки при аппликации должна быть не менее 4--5 см, а масса грязи для вагинальных или ректальных тампонов -- до 400 г Считается, что нерезко выраженное сдавление подлежащих тканей способствует распространению тепла в них на большую глубину.

Эффективность грязи во многом зависит от содержания органических веществ: иловые сульфидные грязи содержат до 28%, сапропели - 40%, торфы - 50% органического вещества. Основную часть комплекса органических веществ представляют гуминовые соединения. Они придают грязи темный цвет и являются источником питания микроорганизмов. Гуминовые вещества накапливают элементы питания и энергию, участвуют в миграции катионов, снижают негативное действие токсических веществ. Различают несколько групп гуминовых веществ:

1) гуминовые кислоты, растворимые только в щелочных растворах;

2) гиматоме-лановые кислоты, извлекаемые из сырого остатка (геля) гуминовых веществ этанолом;

3) фульвокислоты, растворимые в воде, щелочных и кислых растворах;

4) гумин - практически нерастворимое и не извлекаемое из природных тел органическое вещество (Орлов Д. С., 1997).

Основной составной частью гуминовых веществ являются гуминовая, креновая и ульминовая кислоты.

Воды, содержащие большое количество гуминовых веществ, имеют высокую окисляемость. Согласно исследованиям 3. Ф. Касьяновой с соавт. (1983), гуминовые кислоты являются высокомолекулярными (М свыше 150 000), полидисперсными веществами, с содержанием водорода 5,21-6,96%. Коллоидные, кислотные свойства и адсорбционная способность, биологическая активность органических грязей в значительной мере обусловлены наличием в гуминовых кислотах свободных радикалов. Гуминовые кислоты обладают противовоспалительной активностью.

Микробиологическая активность месторождений лечебных грязей зависит от трех наиболее важных физиологических групп бактерий:

- денитрифицирующие бактерии восстанавливают нитраты и нитриты от свободного азота и аммиака;

- сульфатредуцирующие бактерии восстанавливают сульфат-ионы до свободной серы или сероводорода;

- тионовокислые бактерии окисляют серу до сульфат-ионов.

Последние две группы бактерий в природе существуют в виде биоценозов, так как продукты жизнедеятельности сульфатредуцирующих бактерий являются субстратом для тионовокислых. Наибольшая активность этих микроорганизмов проявляется в анаэробных условиях при нейтральной реакции среды или близкой к ней.

Для оценки качества лечебной грязи важное значение имеет ферментативная активность пелоидов Ферменты являются продуктами жизнедеятельности различных групп микроорганизмов, грибов, актиномицетов и определяют, в известной степени, состав грязи, ее органическое вещество, а также коллоидные и бактерицидные свойства. Из большого многообразия ферментов, продуцируемых микроорганизмами пелоидов (каталаза, протеаза, инвертаза, липаза и др.), наиболее изученными являются каталитические и протеолитические ферменты Каталаза входит в состав дыхательных ферментов В результате ее активизирующего действия происходит расщепление перекиси водорода на воду и свободный кислород Протеаза является протеолитическим ферментом, расщепляющим белки, которые играют важную роль в подавлении воспалительных процессов.

Ферментативная активность пелоида зависит от типа грязи и месторождения, сезона года и глубины взятия пробы В летний сезон активность каталазы, полифенолокси-дазы, пероксидазы и дегидрогеназ в пробах с глубины 1 м была значительно выше по сравнению с зимним сезоном Выраженность сезонных колебаний ферментативной активности является максимальной в поверхностных слоях месторождения, тогда как на большой глубине залегания (более 3 м) она практически отсутствует.

Одним из важных критериев оценки биологического состояния почвы и пелоидов является определение показателя «дыхание», характеризующего процесс выделения СО2 микроорганизмами Показатель «дыхание» в торфах и сапропелях в два раза выше, чем в иловых сульфидных грязях Это характеризует более высокую биологическую активность физиологических групп микроорганизмов в грязях, богатых органическим составом.

2.5 Типы лечебных грязей

Лечебные грязи делят на четыре основных типа в зависимости от физико-химических свойств иловые сульфидные, сапропелевые, торфяные и сопочные грязи.

Иловые сульфидные грязи образуются на дне минеральных (соляных) водоемов В связи с этим их часто называют минеральными или неорганическими пе-лоидами, так как их грязевой раствор богат водорастворимыми солями и в нем содержится относительно малое количество органических веществ (менее 10%) Их состав определяется высоким содержанием минеральных солей, сероводорода Окисление метана (СН4) в анаэробных условиях объясняется деятельностью суль-фатредуцирующих бактерий, использующих для этого кислород сульфат-иона морской (иловой) воды по реакции:

сульфатредукторы

СН4 + SO4 > НСО3 + HS + Н2О

Благодаря наличию в иловой грязи сульфатредуцирующих бактерий образуется сернистое железо [сульфид железа - Fe (HS)2], придающее ей черный цвет По внешнему виду она напоминает густую дегтеобразную массу блестящего черного цвета, обладающую большой вязкостью и пластичностью (сметанообразная мелкодисперсная масса), со слабым запахом сероводорода.

Естественные испарения воды приводят к накоплению солей в водоемах По характеру солей грязевой раствор обычно повторяет солевой состав водоема, в котором могут превалировать хлоридные натриевые, сульфатно-хлоридные, натриево-кальциевые или карбонатные натриевые соли. Наличие в водоемах сульфатов и водорослей, которые продуцируют органические вещества, обеспечивает жизнедеятельность сульфатредуцирующих микроорганизмов, образующих сероводород В донных отложениях имеются также глинистые вещества, богатые окислами железа В результате сложных биохимических и физико-химических процессов сероводород соединяется с железом и образует гидротроиллит [Fe (HS)J - один из основных компонентов сульфидных грязей.

Иловая грязь соленых водоемов на вид черного или темно-серого цвета, с запахом сероводорода и мягкая на ощупь. Содержание воды в этой грязи от 40 до 70%, засоренность частицами диаметром более 0,25 мм не выше 3% Оптимальное значение величины сопротивления сдвигу до 2500 дин/см2, плотность 1,6 г/см3, значения окислительно-восстановительного потенциала отрицательны (-190 мВ).

Иловые сульфидные грязи обладают бактерицидными свойствами. Чем выше минерализация водоема, тем резче подавляется рост патогенной флоры. Сульфидные грязи содержат небольшое количество микроорганизмов. С повышением минерализации водоема его животный и растительный мир становится все более бедным Однако за счет присутствия сапрофитных микробов-антагонистов сульфидные грязи средней солености могут обладать достаточно выраженными бактериостатическими свойствами В водных вытяжках сульфидной грязи установлено также наличие бактериофага, обладающего способностью лизировать дизентерийную кишечную палочку, стафилококки и протеи.

Для иловых сульфидных грязей характерно присутствие небольшого количества органических веществ в силу того, что их биомасса значительно беднее, чем биомасса пресных водоемов.

Однако грязеобразовательный процесс тесно связан с жизнедеятельностью микро- и макроорганизмов, приводящих к накоплению разнообразных органических веществ Благодаря его присутствию в пелоидах происходят сложные биохимические реакции с образованием ароматических продуктов, жирных кислот, аминокислот и др Оно служит энергетическим источником такого важного процесса, как сульфатредукция с образованием сероводорода и гидротроиллита В иловых грязях содержание органического вещества составляет 2-5%, иногда достигая и больших величин.

Бактерицидное действие грязей во многом определяет органический комплекс веществ Из сульфидной грязи, например, выделено несколько пенициллино-подобных штаммов плесени, фолликулиноподобных веществ, всасывание которых через неповрежденную кожу практически доказано. Кроме того, лечебный комплекс содержит сложный липидный продукт, который продуцируют сине-зеленые водоросли.

Липиды (липопротеиды) выполняют в организме роль энергетического резерва и служат основным материалом для построения клеточных мембран. Им отводится важная роль в созревании и старении организма, в создании защитно-компенсаторных механизмов при нарушении обмена, в развитии атеросклероза и других патологических состояний. Наряду с этим липидный комплекс обладает выраженной антибактериальной активностью в отношении тифозных, паратифозных, дизентерийных и дифтерийных микробов, а также некоторых штаммов патогенных грибков. Липиды грязей и их фракции принимают участие в противовоспалительном ответе организма.

Адсорбционные свойства лечебной грязи проявляются в способности поглощать патогенную флору. В этом отношении на первом месте по адсорбции стафилококка находится иловая сульфидная грязь. Установлено, что анапская иловая сульфидная грязь адсорбирует стафилококк на 96-99%.

В последние годы из-за нерациональной деятельности агропромышленных хозяйств страны во многих грязевых озерах возникают большие экологические изменения. В связи с обильным обводнением происходит резкое снижение общей минерализации рапы и грязевого раствора. Так, по данным Р. Е. Муравлевой с соавт. (1996), в озере Тамбукан минерализация рапы понизилась с 200-400 до 30 г/л. По результатам физико-химических и микробиологических исследований выявлено, что лечебная грязь озера Тамбукан и при снижении минерализации не потеряла своей ценности. Процесс формирования лечебной грязи на озере протекает активно, с сохранением основных групп микробов-грязеобразователей. Однако за такими озерами необходим постоянный мониторинг, так как дальнейшее распрес-нение их может привести к изменениям условий формирования грязи и ухудшению лечебных качеств.

Иловые сульфидные грязи подразделяют на материковые, озерно-ключевые, приморские и морские.

Материковые иловые сульфидные грязи

Материковые иловые сульфидные грязи представляют собой донные отложения соленых континентальных озер. Их грязевой раствор может составлять от 25 до 85% объема грязевой массы.

Грязи этого подтипа часто имеют высокую минерализацию - до 400 г/л, а химический состав очень напоминает воду водоема, где он образовался. На скелет этих грязей приходится до 45% их объема. Скелет представлен силикатными и карбонатными солями. При высокой минерализации грязи могут быть значительно загипсованы. Состав материковых лечебных грязей динамичен и зависит от изменений водоема. Суммарное содержание гуминовых кислот и гумина в пелоидах составляет 60--70% от общего количества гуминовых веществ.

А.И. Агапов с соавт. (1998) склонны считать, что эти группы являются определенным буфером в виде малодоступных микроорганизмов, термодинамически устойчивых систем специфических органических соединений. Причем среди низкоминерализованных пелоидов лесостепной зоны значительно большая доля приходится на гуминовые кислоты (до 47%), в то время как в высокоминерализованных пелоидах (оз. Большой Тамбукан) группы фульвовых и гуминовых кислот представлены примерно одинаково - 22,9 и 27,1%.

В грязях курорта Сергиевские минеральные воды преобладающими органическими веществами являются вещества гуминовой природы, причем среди них обнаружены наиболее подвижные «свободные» гуминовые кислоты, составляющие 8,7% от их суммы (Агапов А. И. и соавт., 1999). Именно они и наиболее «подвижные» фракции органических веществ наиболее успешно преодолевают кожный барьер.

Материковые иловые грязи находятся в южном, засушливом регионе России (озера Тамбукан в Ставропольском крае, Астраханской области), так и в Сибири, Казахстане и Средней Азии (озера Горькое и Медвежье в Курганской области, Карачи в Новосибирской области, Учум, Шира в Красноярском крае, Чедер в Туве). В Астраханской области находится группа Тинакских соленых озер, называемых «реликтовыми». Широко известно соляно-грязевое озеро Баскунчак--«всероссийская солонка». Баскунчак содержит огромные запасы лечебной грязи (до 4 млн. куб. м).

В Ставропольском и Краснодарском краях имеются месторождения сульфидных и высокосульфидных грязей (озера Большой и Малый Тамбукан, Малое и Большое Соленое). Немало иловых сульфидных грязей в Крыму - в Саках и Евпатории (Отар-Мойнакское озеро), а также в озерах: Кипчак, Красное, Тереклы, Оленье, Узунларское, Чокрак. Иловая сульфидная грязь оз. Чокрак отличается высоким содержанием сульфидов (0,6%), ионов кальция (1053 мг/л), натрия (3872 мг/л), а также ионов магния (4833 мг/л), являющегося активатором липолитических ферментов (Томпсон Р.Н, 1994)

Иловые грязи соленых озер Евпаторийско-Сакского региона, в отличие от там-буканской и анапской грязей, содержат в своей структуре значительное количество крупных кристаллов соли, гипса, различных механических примесей и меньшую часть основных лечебных элементов грязи: коллоидных частиц и водно-минерального раствора. Преимущественное содержание двух последних структурных элементов в иловой грязи имеет большое значение в их оптимальном лечебном воздействии на организм человека как при аппликационном, так и при электрофо-ретических методиках пелоидотерапии.

Озерно-ключевые сульфидные грязи

Озерно-ключевые сульфидные грязи -- это иловые отложения открытых водоемов, питающихся подземными водами минерального состава

Для грязей этого подтипа характерна различная минерализация грязевого раствора, достаточное количество сульфатов и высокое содержание гидротроиллита. Озерно-ключевые лечебные грязи зависят не столько от климатических факторов, сколько от состава и минерализации поступающих в водоем минеральных вод, которые являются доминирующими в генезисе иловых сульфидных грязей.

На базе этих месторождений существуют такие здравницы, как Марциаль-ные воды в Карелии, Хилово в Псковской области, Сольвычегодск в Архангельской области, Красноусольск в Башкирии, Усть-Кут в Пермской области Лечебные грязи оз. Утиного на территории Камчатской области используются местными санаториями «Паратунка», «Камчатка» и др.

Приморские сульфидные грязи

Эти грязи встречаются в виде донных отложений солевых приморских водоемов. Они образуются в котловинах-озерах у морских побережий. К ним относятся лиманные озера - устья рек, затопленные морем и обособленные от него песчаными пересыпями (озеро Сакское в Крыму и озеро Чембурка близ Анапы, одесский Куяльницкий лиман на Черноморском побережье), и лагунные озера -морские бухты, отгороженные от моря песчаными косами: озеро Ханское на берегу Азовского моря, озеро Голубицкое (в 7 км к северо-западу от Темрюка), Кизилташ-ский лиман на курорте Анапа

Лечебная грязь месторождения «Сестрорецкое», расположенного в северо-западной части Сестрорецкого разлива Ленинградской области, обладает фунгицид-ными свойствами. Эти грязи относятся к группе серно-железистых грязей, или гиттиевых глин.

Гиттиевые глины обладают одним редким и интересным с бальнеологической точки зрения свойством -- способностью к глубокому окислению, в результате которого они становятся ультракислыми высокоминерализованными железистыми (купоросными) илами. Окисленные гиттии обладают значительной антимикробной активностью в отношении многих микроорганизмов. Автоклавирование этих грязей при температуре 112-126° С в течение 15-20 мин повышает бактерицидную активность окисленнных гиттии к патогенной кокковой микрофлоре (Кирьянова В.В., Тубин Л.А , 2002).

По физико-химическим свойствам приморские грязи мало отличаются от других сульфидных грязей. Их различия зависят от связи с морем, когда они приближаются по составу к морским лечебным грязям.

Для приморских грязей характерно наличие от 30 до 70% воды, широкий диапазон колебания минерализации грязевого раствора (20-350 г/л), что зависит от испарения или разбавления озера входящей в него пресной водой.

Морские сульфидные грязи

Морские грязи образуются в результате донных отложений в морских и океанических заливах, бухтах и изолированных прибрежных участках, защищенных от интенсивных волн и течений воды Для них характерна относительно невысокая минерализация грязевого раствора (отсюда отсутствие в нем гипса) и постоянство его ионного состава, а также значительное содержание воды (60-80%). Скелет грязи представлен преимущественно силикатными частицами, где встречаются карбонаты и фосфаты кальция.

Морские сульфидные грязи имеют серую и темно-серую окраску в связи с незначительным содержанием сульфидов. Этими грязями пользуются на курортах Хаапсалу и Пярну в Прибалтике, Мариуполе в Таганрогском заливе, Сад-городе на Дальнем Востоке

Иловая неорганическая грязь Мертвого моря имеет высокую минерализацию, которая составляет 30%, то есть 1 л грязи содержит 300 г растворенных в ней веществ. Грязь Мертвого моря отличается малой величиной зерен, порядка 45 мкн. Она довольно густая, обладает достаточной вязкостью, очень плотно прилегает к телу, не сползает с него (Выгоднер Е.Б., Годович А.М., 2001).

Иловые сульфидные грязи обладают более высокой биологической активностью по сравнению с другими пелоидами благодаря наличию в них сероводорода, который, соединяясь с железом, образует гидротроиллит (сульфид железа) - один из наиболее активных компонентов.

Сапропелевые лечебные грязи

Сапропелевые лечебные грязи представляют собой донные органоминеральные отложения, главным образом пресных водоемов. В их составе отсутствует сероводород Из расчета на сухое вещество сапропель содержит 10-15% биологически переработанных органических веществ. Сапропель образуется от разложения микроскопически малых растений и животных, населяющих водоем в анаэробных условиях. Простейшие, черви, ракообразные со временем отмирают, падают на дно и медленно разлагаются. Водоросли, остатки мхов и болотной растительности также участвуют в озерном осадкообразовании, то есть в формировании сапропелевых залежей.

При изучении более 50 среднеминерализованных озер Урала и Зауралья П.В. Окунев с соавт. (1996) показали, что сульфидные сапропели формируются в основном при гидрокарбонатном, гидрокарбонатно-сульфатном и гидрокарбо- натно-хлоридном составе рапы и минерализации до 40-45 г/л. На содержании органических веществ отрицательным образом сказываются высокая минерализация и повышенная щелочность рапы. При этом указанные показатели положительно влияют на процессы сульфатредукции и накопление сульфидов железа. Таким образом, формирование основных лечебных факторов сульфидных сапропелей складывается при оптимальном сочетании гидрохимических показателей.