Požeminio vandens, susijusio su nežinomos etiologijos lėtine inkstų liga, atpažinimas pagal humuso tipo organines medžiagas
Nov 25, 2023
ĮVADAS
Lėtinė inkstų liga serga ~15 % viso pasaulio gyventojų ir yra viena iš pasaulinių visuomenės sveikatos problemų1. Hipertenzija, diabetas ir lėtinis nefritas dažniausiai yra pagrindinės lėtinės inkstų ligos priežastys2. Tačiau lėtinė inkstų liga, nesusijusi su aukščiau paminėtomis priežastimis, būtent lėtinė inkstų liganežinoma etiologija(CKDu), buvo pranešta Centrinėje Amerikoje, Indijoje, Šri Lankoje ir kitose vietose. Šri Lankoje daugiau nei 400,{1}} žmonių sveikatai gresia pavojusCKDu, irsergamumas CKDuŠiaurės Centrinėje provincijoje yra net 15–23 %4,5. Daugumos pacientų, sergančių CKD, gyvenimo lygis žemas sausringų regionų žemės ūkio bendruomenėse6. Pastaraisiais metais daugelis tyrimų parodė, kad CKDu yra susijęs su požeminio vandens kokybe5,7 ir nėra pakankamai infrastruktūros išvalytam geriamajam vandeniui tiekti. Tyrimo duomenimis, CKDu paplitusiose vietovėse CKDu pasireiškimas priklauso nuo vietos gyventojų geriamojo požeminio vandens kokybės, o švaraus požeminio vandens šaltinių ir su CKDu susijusių požeminio vandens šaltinių pasiskirstymas buvo netolygus8. Todėl švaraus požeminio vandens šaltinių pripažinimas tapo neatidėliotinu veiksmu, kurio imamasi besivystančių šalių, tokių kaip Šri Lanka, CKDu paplitusių vietovių gyventojams5.
Spustelėkite, jei norite cistanche herba inkstų ligai gydyti
Daugelyje tyrimų buvo nustatyta, kad požeminio vandens neorganinės cheminės medžiagos yra susijusios su CKDu paplitimu9,10. Pavyzdžiui, F− koncentracijos požeminio vandens mėginiuose iš Šri Lankos CKDu paplitusių vietovių dažniausiai viršija Pasaulio sveikatos organizacijai nustatytą ribinį lygį (0,6 mg L−1 ); kietumas ir Ca2+ ir Na+ santykis požeminiame vandenyje iš CKDu endeminių vietovių taip pat yra didesni nei ne CKDu teritorijose10,11. Be to, CKDu yra susijęs su sunkiųjų metalų, turinčių nefrotoksiškumą (pvz., Cd ir Pb) ir Si koncentracija požeminiame vandenyje12–14. Neseniai atliktas tyrimas parodė, kad organiniai junginiai gali sąveikauti su Ca2+ ir SO4 2- per kompleksą, o kompleksas kenkia žmogaus inkstams15. Tam tikrų inkstų ligų susidarymas yra susijęs su ištirpusia organine anglimi (DOC) požeminiame vandenyje16. Remiantis Balka endeminių inkstų ligų zonų tyrimu17, per didelis humuso medžiagų kiekis gali sukelti žmogaus inkstų ląstelių mirtį. Tačiau keliuose tyrimuose buvo ištirtas pagrindinių ištirpusių organinių medžiagų (DOM) komponentų skirtumas tarp CKDu ir ne CKDu vandens šaltinių. Turimi tyrimai parodė, kad DOM požeminiame vandenyje iš CKDu endeminių vietovių buvo atsparesnis ugniai, didesnis aromatas ir mažesnis biologinis prieinamumas nei iš ne CKDu vietovių 18, 19. Tačiau vis dar nežinoma, kiek jautrūs DOM komponentai yra svarbūs atpažįstant su CKDu susijusius vandens šaltinius.
Sužadinimo-misijos matricos spektroskopija (EEM) turi greito matavimo, didelio jautrumo ir lengvo išankstinio apdorojimo privalumus. Jis buvo plačiai naudojamas apibūdinti fluorescencinį DOM (FDOM)20. EEM kartu su lygiagrečia faktorių analize (EEM PARAFAC) gali veiksmingai atskleisti DOM optines charakteristikas, nustatyti DOM fluorescencinius komponentus ir šaltinius bei paaiškinti DOM21, 22 transformacijos procesą. Be to, jis taip pat gali būti taikomas tiriant dinaminius DOM pokyčius, kuriuos veikia gamtos ir žmogaus veiksniai 23, 24 . EEM−PARAFAC gali ištirti ryšį tarp DOM ir požeminio vandens kokybės20.
Todėl šiuo tyrimu buvo siekiama (1) nustatyti optines FDOM charakteristikas, sudėtį ir šaltinius su CKDu susijusiame ir su CKDu nesusijusiame požeminiame vandenyje iš Šri Lankos, naudojant EEM PARAFAC metodą, (2) patikrinti, ar įmanoma naudoti pagrindinius fluorescencinius komponentus identifikuoti. Su CKDu susiję vandens šaltiniai, derinant juos su neorganinėmis jautriomis cheminėmis medžiagomis, ir (3) pasiūlyti išankstinio įspėjimo ir atrankos įrankį dėl su CKDu susijusių požeminio vandens šaltinių, naudojant pagrindinius fluorescencinius komponentus. Šis tyrimas suteiks veiksmingą metodą geriamojo vandens saugumui užtikrinti, kuris yra naudingas CKD prevencijai ir atsekamumui.
1 pav. DOM spektriniai indeksai. Viršutinis juodosios dėžės taškas yra maksimalus, o apatinis – minimumas; viršutinė juodojo langelio riba yra 75 procentilis, o apatinė - 25 procentilis, o vidurinis baltas kvadratas yra vidutinė vertė. Tankio diagrama už dėžutės diagramos rodo tankio tikimybę. Reikšmingas skirtumas p < 0.01 ir reikšmingas skirtumas p < 0,05 buvo atitinkamai pažymėti dviem žvaigždutėmis ir žvaigždute spektriniuose indeksuose tarp dviejų skirtingų grupių.
REZULTATAI IR DISKUSIJA
DOC ir EEM su CKDu susijusiame požeminiame vandenyje
DOC koncentracijos (3,25 ± 0,73 mgC L-1 ) CKDu požeminiame vandenyje buvo žymiai mažesnės nei paviršiniame vandenyje (4,65 ± 0,89 mgC L-1 ), bet žymiai didesnės nei ne CKDu požeminis vanduo (2,81 ± 0,76 mg L−1 ) (p < 0,05) (papildomas 2 pav.). Nors Cooray ir kt.25 nurodytos DOC koncentracijos buvo didesnės nei šio tyrimo duomenys, jie taip pat nustatė santykinai didesnę DOC koncentraciją (6,4 mgC L−1 ) regionuose, kuriuose vyrauja CKDu, nei regionuose, kuriuose nėra CKDu (3,7 mgC L). −1). DOC koncentracijos CKDu požeminiame vandenyje ir ne CKDu požeminiame vandenyje gali skirtis dėl dviejų priežasčių. Viena iš jų yra ta, kad CKDu požeminiai vandenys greičiausiai gaus daugiau paviršinio vandens papildymo11,26, o tai padidina DOC koncentraciją27,28. Kitas dalykas yra tai, kad stipresnis mikrobų aktyvumas ne CKDu požeminiame vandenyje (1E pav., papildomas 3 pav.) daugiau organinių medžiagų suskaidytų į neorganines medžiagas29, kas aptariama toliau.
A254 vertės CKDu požeminiame vandenyje (mediana: 5,07 m−1 ) buvo didesnės nei ne CKDu požeminiame vandenyje (mediana: 4,38 m−1 ) (papildomas 2 pav.), o tai rodo, kad CKDu požeminio vandens DOM sudaro daugiau nesočiųjų DOM. Paprastai nesočiųjų DOM (a254) koncentracijos natūraliame požeminiame vandenyje buvo mažesnės nei 1 m–1 30–32. Šiame tyrime mažiausia a254 vertė visuose požeminio vandens mėginiuose buvo 1, 15 m-1 (1 papildoma lentelė), o tai rodo, kad tiek CKDu, tiek ne CKDu požeminis vanduo gali būti tam tikru mastu užterštas. Palyginti su požeminiu vandeniu, paviršinis vanduo turėjo didesnes a254 vertes (mediana: 10,48 m−1 ), o tai atsirastų dėl antropogeninės veiklos. Be to, yra reikšminga teigiama koreliacija tarp DOC koncentracijos ir a254 (papildomas 4 pav.), o tai rodo, kad DOC padidėjimas gali būti siejamas su antropogeniniu poveikiu.
DOM iš ne CKDu požeminio vandens EEM savybės skyrėsi nuo CKDu požeminio ir paviršinio vandens (papildomas 5 pav.). Ne CKDu požeminio vandens EEM parodė santykinai stipresnį T smailės signalą, bet silpnesnį A smailės signalą (2 papildoma lentelė), palyginti su CKDu požeminiu vandeniu, o tai parodė, kad ne CKDu požeminiame vandenyje buvo daugiau biologiškai aktyvių triptofano tipo medžiagų 33, 34. Ir atvirkščiai, smailės A regionas DOM EEM iš CKDu požeminio vandens ir paviršinio vandens buvo išplėstas į plokščiakalnį tarp smailių M ir C, o tai rodo, kad CKDu požeminiame ir paviršiniame vandenyje dominuoja humuso tipo organinės medžiagos. Be to, panaši DOM ypatybė tarp CKDu požeminio vandens ir paviršinio vandens parodė, kad galėjo įvykti požeminio vandens ir paviršinio vandens sąveika ir paviršinis vanduo papildė požeminį vandenį.
DOM spektriniai indeksai su CKDu susijusiame požeminiame vandenyje Kaip parodyta 1 pav., pagal DOM aromatingumą (SUVA254), CKDu požeminis vanduo (vidurkis: 0.78 ± 0.37) buvo panašus į ne. -CKDu požeminis vanduo (vidurkis: 0,78 ± {{1{12}}}},33) (p > 0,05). Tačiau keli CKDu požeminio vandens mėginiai pasižymėjo dideliu DOM aromatingumu, kuris yra susijęs su jų dideliu a254 (papildomas 4 pav.). Reikšminga teigiama koreliacija tarp a254 ir SUVA254 parodė, kad aromatinis DOM dominavo prieš nesotintą DOM. CKDu požeminio vandens spektrinis nuolydis (S275–295) (vidurkis: 20,5 ± 6,7) buvo santykinai mažesnis nei ne CKDu požeminio vandens (vidurkis: 23,7 ± 9,4), o tai rodo, kad CKDu požeminis vanduo yra praturtintas didelės molekulinės masės organinėmis medžiagomis. Tai gali būti siejama su stipresne mikrobų veikla35 ne CKDu požeminiame vandenyje, kurio biologinio indekso (BIX) reikšmės santykinai didesnės (1E pav.). Mikroorganizmai gali suskaidyti didelės molekulinės masės į OM panašų ligniną į mažos molekulinės masės į OM panašius aromatinius junginius 36, 37
DOM fluorescencijos indeksas (FI) visuose mėginiuose svyravo nuo 1, 26 iki 1, 88, o tai rodo silpnesnį autochtoninį požymį ir antžeminės bei mikrobinės kilmės mišinį. Tačiau DOM FI ne CKDu požeminiame vandenyje (vidurkis: 1,64 ± 0,12) buvo santykinai didesnis nei CKDu požeminiame vandenyje (vidurkis: 1,52 ± 0,17), o tai rodo, kad DOM CKDu požeminiame vandenyje yra daugiau alochtoninių organinių medžiagų ir mažiau vietinių organinių medžiagų. Apskritai, tekantis požeminis vanduo turi stipresnį antžeminį signalą nei sustingęs požeminis vanduo 38,39. Todėl CKDu požeminis vanduo su mažesniu FI gali būti geriau tekantis. Nebuvo jokių skirtumų tarp ne CKDu požeminio ir paviršinio vandens pagal FI. Kaip parodyta 1E pav., BIX vertės CKDu požeminiame vandenyje (vidurkis: 0,81 ± {{20}}.09) ir paviršiniame vandenyje (vidurkis: {{ 27}},79 ± 0.08) buvo žymiai mažesni nei ne CKDu požeminiame vandenyje (vidurkis: 0.86 ± 0,08) (p < 0,05), o tai rodo, kad Ne CKDu požeminio vandens DOM pasižymi santykinai didesnio biologinio aktyvumo požymiu40,41, kuris atitiko FI. Tarp FI ir BIX yra teigiama koreliacija, kuri atitinka Dalmagro ir kt.42 ir Qi ir kt.43 pastabas. BIX buvo teikiama pirmenybė atskiriant DOM biologinį aktyvumą tarp požeminio ir paviršinio vandens44.
DOM humifikacijos indeksas (HIX) CKDu požeminiame vandenyje (vidurkis: 4,36 ± 2,16) buvo žymiai didesnis nei ne CKDu požeminiame vandenyje (vidurkis: 3,15 ± 1,49) (p < 0,01), o tai rodo didesnį. DOM humifikacijos laipsnis CKDu požeminiame vandenyje. Tai gali sukelti paviršinis vanduo, papildantis CKDu požeminį vandenį, arba stipresnis ne CKDu požeminio vandens mikrobinis aktyvumas40,45. Drėkinimo laipsnio padidėjimas atitinka H/C44 sumažėjimą. Šias organines medžiagas su žemu H/C daugiausia sudarė hidrofobiniai aromatiniai junginiai arba nesotieji junginiai46. Todėl CKDu požeminio vandens DOM turėtų daugiau hidrofobinių aromatinių arba nesočiųjų junginių, kurie paprastai yra stabilūs ir patvarūs. Zheng ir kt.18 ir Makehelwala ir kt.19 taip pat parodė, kad DOM požeminiame vandenyje iš CKDu endeminių zonų turi daugiau fulvo rūgšties ir kito makromolekulinio hidrofobinio humuso.
Koreliacija tarp FI ir HIX šiame tyrime nebuvo reikšminga (papildomas 6 pav.). Todėl šaltinio identifikavimas, pagrįstas HIX, neatitiko FI ir BIX (papildomas 3 pav.). FI ir HIX atsiejimą gali lemti sudėtingos hidrogeologinės sąlygos ir antropogeniniai veiksniai20. Pavyzdžiui, endogeninės organinės medžiagos gali išsiskirti iš nuosėdų ir (arba) uolienų dėl vandens ir uolienų sąveikos 47.
Nors spektriniai indeksai gali padėti greitai įvertinti DOM sudėtį, visi indeksai apskaičiuojami naudojant fiksuotus bangos ilgius13, kurie yra jautrūs daugelio sąveikaujančių fluoroforų įtakai, todėl vertinant sudėtingų organinių junginių sudėtį iš mišrių šaltinių atsiranda „iškraipymas“48. Taigi fluorescencijos rodiklius reikia aiškinti atsargiai ir tolesnei analizei reikia naudoti PARAFAC.
Jautrūs FDOM komponentai su CKDu susijusiame požeminiame vandenyje Keturi fluorescenciniai komponentai buvo išgauti ir patvirtinti per pusę (papildomas 7 pav., 3 papildoma lentelė). C1 buvo į humusą panašūs antžeminiai komponentai, pagaminti biogeochemiškai apdorojant sausumos kietųjų dalelių organines medžiagas49, kurios buvo panašios į Coble A ir C smailių derinį50; C2 buvo panašus į Coble M smailę, mikrobinius humuso tipo komponentus, turinčius mažą molekulinę masę, ir galėjo dominuoti nuotekų fluorescencinėje DOM51,52; C3 buvo į humusą panašūs didelės molekulinės masės komponentai, kurie yra antžeminės organinės medžiagos dariniai51,53; C4 buvo autochtoniniai į baltymus panašūs komponentai, priskiriami mikrobų aktyvumui 54, 55.
FDOM vyravo C1 ir C2, kurių gausa atitinkamai 68,7 % ir 62,9 % CKDu ir ne CKDu požeminiame vandenyje (2 pav.), o tai rodo į humusą panašių medžiagų dominavimą. Santykinis C1 gausumas (C1%, 35,1%) CKDu požeminiame vandenyje buvo žymiai didesnis nei ne CKDu požeminiame vandenyje (28.0%, p < 0.01) , o C2 % ir C3 % CKDu ir ne CKDu požeminiame vandenyje buvo panašūs (p > 0.05). Dėl panašių geologinių ir drėkinimo sąlygų tiriamoje vietovėje C2 greičiausiai yra organinių medžiagų, susidarančių in situ mikrobų veiklos metu, arba kai kurių humusinių medžiagų, kurias mineralai lengvai frakcionavo, šalutinis produktas56, o C3 gali būti susijęs su žemės ūkio medžiagų įvedimas57. Be to, DOM iš ne CKDu požeminio vandens buvo aptiktas žymiai didesnis C4% (23,8 %) nei DOM CKDu požeminiame vandenyje (17,3%, p < 0,01), o tai rodo didesnį DOM biologinį prieinamumą iš ne CKDu požeminio vandens. Žemesnės ne CKDu požeminio vandens pH vertės patvirtina šią spekuliaciją (4 papildoma lentelė), nes protonas susidaro mikrobų skaidant organines medžiagas 58, 59. C1 % paviršiniame vandenyje buvo žymiai didesnis nei ne CKDu požeminiame vandenyje (p < 0,01), bet panašus įCKDu požeminis vanduo(p > 0.05), tai rodo, kad CKDu požeminio vandens C1 % padidėjimas gali būti susijęs su paviršinio vandens patekimu.
Dviejų komponentų pagrindinių komponentų analizė parodė, kad C1% apkrovos buvo išdėstytos teigiama PC1 kryptimi, kuri sudarė 43,9% nuokrypių, o C4% apkrovos buvo išdėstytos neigiama PC1 kryptimi (3 pav. ). Mėginiuose, esančiuose arti teigiamos PC1 krypties, paprastai buvo daug humuso tipo medžiagų, o mėginiuose, esančiuose arti neigiamos PC1 ašies, paprastai buvo daug baltymų panašių komponentų, susijusių su mikrobų veikla. Pažymėtina, kad apie 50 % CKDu požeminio vandens mėginių ir tik apie 22 % ne CKDu požeminio vandens mėginių buvo teigiama PC1 kryptimi. Tai parodė, kad CKDu požeminis vanduo ir ne CKDu požeminis vanduo gali būti efektyviai atskiriamas pagal C1% ir C4%. Tačiau atrodė, kad C4 yra jautrus mikrobinio fono trikdžiams vandeninguosiuose sluoksniuose, dėl kurių atsirado atrankos nukrypimų20. Taigi C1, pasižymintis geresniu stabilumu ir patvarumu aplinkoje60, gali būti naudojamas atpažinti CKDu požeminį vandenį. Tuo tarpu HIX, a254 ir SUVA254 PC1 parodė teigiamas apkrovas, nurodant jų ryšį su humuso tipo medžiagomis (C1). PC2 (22,2%) atveju C2% ir C3% buvo nukreipti teigiama kryptimi. Apie 53 % CKDu požeminio vandens mėginių ir 28 % ne CKDu požeminio vandens mėginių buvo neigiama PC2 kryptimi. Tačiau, atsižvelgiant į panašius C2% ir C3% tarpCKDu požeminis vanduoir ne CKDu požeminis vanduo, CKDu požeminio vandens atpažinimas C2 % ir C3 % gali būti klaidinantis.
„Wecistanche“ – didžiausio cistansų eksportuotojo Kinijoje – pagalbinė tarnyba:
El. paštas:wallence.suen@wecistanche.com
WhatsApp / Tel.:+86 15292862950
Įsigykite daugiau specifikacijų:
https://www.xjcistanche.com/cistanche-shop
