Болота и заболоченные земли в Приамурье получили широкое распространение в силу геолого-географических особенностей и приуроченности региона к зоне избыточного увлажнения (сумма выпавших осадков превышает их испарение). Общая площадь торфяных болот на нижнеамурских низменностях составляет величину порядка 100 000 км2 [1—3].
Наиболее типичным представителем дальневосточных торфов является торф месторождения «Бичевское», расположенного в районе имени Лазо Хабаровского края, между реками Хор и Кия. Торфяная залежь месторождения «Бичевское» представлена двумя—тремя слоями торфа мощностью до 4,5 м, сформированных преимущественно среднеразложившимися остатками травянистых растений, сфагновых мхов, лиственного опада и древесных корней. Площадь освоенного участка месторождения составляет около 10 га, запасы торфа в его пределах оцениваются в 200 000 м3 [2, 3].
С физико-химической точки зрения средне- и хорошо разложившиеся виды торфа большинства месторождений Приамурья представляют собой среду, состоящую из твердой, жидкой и газообразной фаз, находящихся между собой в динамическом равновесии [2].
Общие свойства торфяной грязи «Бичевского» месторождения относятся к кустарниково-травяным и древесно-травяным разностям, имеют темно-бурую окраску, однородны, содержат немногочисленные включения полуразложившихся остатков древесной и травянистой растительности. Степень разложения торфа в используемой части толщи (1—3 м) весьма высока и может достигать 70%. Влажность торфа составляет 73,01%, его удельный вес при этой влажности составляет 0,97 г/см3. Сопротивление сдвигу в нативном торфе очень велико и значительно превышает установленный норматив (4000 дин/см2). При разбавлении водой 1:10, соответствующем влажности пелоида 85%, значение параметра снижается до приемлемой величины — 3000 дин/см2. Частицы размером более 0,25 мм представлены в торфе преимущественно неразложившимися растительными остатками, не оказывающими отрицательного влияния на его лечебные свойства; засоренность минеральными частицами крайне мала и составляет 0,2% при норме менее 2%; минеральные частицы размером более 5 мм в торфе не обнаружены. Теплоемкость торфа в природном виде составляет 0,860 кал/г·град, что является средним показателем для этого вида пелоидов; при разведении нативного пелоида водой до консистенции, благоприятной для проведения процедур, величина этого показателя достигает 0,928 кал/г·град. Низкие значения теплопроводности (800—900 с) обеспечивают комфортные условия проведения бальнеологических процедур в течение необходимого времени [2—4].
Зольность торфа составляет 14,12% на сухое вещество, что позволяет отнести его к категории среднезольных. В составе золы заметно преобладают окислы алюминия (16,4%) и железа (7,6%), остальные составляющие (окислы кремния, кальция, магния, серы) присутствуют в меньших количествах [2, 3].
Состав торфа: минерализация отжима торфа невелика — 0,27 г/л, что позволяет отнести его к пресноводным; в анионном составе отжима преобладают ионы гидрокарбоната и сульфата, среди катионов — натрий; кальций и магний содержатся в несколько меньших количествах; реакция среды близка к нейтральной (рН 6—7).
Содержание органического вещества в торфе, определенное по потере при прокаливании, составляет около 85%, в его составе присутствуют такие терапевтически активные компоненты, как гуминовые кислоты, фульвокислоты, битумы. В составе жидкой фазы торфа присутствует большое количество жизненно важных аминокислот (аспаргин 5,75%, тирозин 5,75%, серин 7,7%, глицин 14,79%, цистеин до 7,50%, метионин 5,55% и др.). Высокая биологическая активность торфяной грязи подтверждена также специальными опытами на дрожжевых культурах [2, 3].
Санитарно-бактериологическая обстановка в пределах «Бичевского» торфяного месторождения и исследование пробы характеризуются как удовлетворительные. Содержание тяжелых металлов в торфе месторождения «Бичевское» не превышает величины природного фона для почв. По данным радиобиологической лаборатории Испытательного центра природных лечебных ресурсов ФГБУ «Российский научный центр медицинской реабилитации и курортологии» Минздрава России, удельная эффективная активность Аэфф<12,8 Бк/кг, что значительно ниже установленной величины, содержание техногенных радионуклидов (цезий-137 и стронций-90) практически не значимо, а значения суммарной альфа- и бета-активности значительно ниже среднего фона для почв [2, 3, 5].
Таким образом, по санитарно-микробиологическим показателям торфа и содержанию в нем тяжелых металлов и радионуклидов экологическое состояние месторождения торфяных грязей «Бичевское» признается удовлетворительным и допускающим использование этих пелоидов в лечебных целях.
Химический состав торфа представлен различными группами биологически активных веществ (БАВ), сохраняющимися и аккумулирующимися в торфе из растительных торфообразующих источников или образующимися в процессе их разложения. Наиболее представительную в количественном отношении группу БАВ составляют гуминовые кислоты, обладающие сложной химической структурой и широким спектром биологической активности и являющиеся перспективным объектом для применения в медицине. Известно, что в естественных условиях при различных режимах увлажнения концентрация БАВ гумусовой природы в жидкой фазе торфа может существенно варьировать, что негативным образом сказывается на использовании природного сырья [6, 7].
Гуминовые кислоты являются высокомолекулярными соединениями и в форме гуматов существуют в виде растворов, приближающихся к истинным. Препараты с максимальными концентрациями гуминовых веществ, как правило, являются ингибиторами жизнедеятельности природных систем. В то же самое время растворы с минимальными значениями концентрации гуминовых веществ обычно используют в качестве стимуляторов различных процессов.
В связи с этим специалистами разрабатываются способы и механизмы получения природных препаратов со строго стандартными параметрами. В лаборатории ресурсов болот и леса ИВЭП ДВО РАН предложен и запатентован «Способ получения
водного экстракта лечебной грязи» (патент РФ №2252768) [8]. Такой водный экстракт выпускается сегодня в Хабаровском крае в соответствии с ТУ 9158-008-2698312-97 на производство водного торфяного концентрированного экстракта «Реликт-концентрат». Органический углерод препарата анализировался специалистами Иркутского института химии СО РАН по гранту ДВО РАН. Данные проведенных анализов показали чрезвычайно высокую степень ароматичности соединений углерода в жидкой фазе торфа. Именно включение таких соединений предопределило наличие в ней практически всего спектра основных аминокислот, за исключением цистеина и триптофана.
В табл. 1
Для получения локальных морфологических и химических характеристик углеродных соединений в гидролизате торфа использовался растровый электронный микроскоп LEO EVO 40HV с энергодисперсионным спектрометром INCA Energy 350. Применявшиеся увеличения составляли от 3000 до 60 000 раз, диаметр электронного пучка приблизительно 20—30 нм, чувствительность элементного анализа порядка 0,1% вес. В ходе эксперимента препарат тонким слоем наносился на алюминиевый столик прибора или помещался между двух покровных стекол. Предполагалось, что изучение препарата на алюминиевом столике даст картину распределения углеродных соединений в объеме препарата, а в тонком слое между покровных стекол можно будет исследовать состав и структуру отдельных его фрагментов. После испарения влаги препарат на столике или на одной из внутренних поверхностей стекол напылялся золотом (~15 нм).
Анализ полученных изображений показал, что образец, сформированный на алюминиевом столике, сложен многослойным агрегатом, фрагменты которого представляют собой гексагональные кристаллиты размером десятки — первые сотни нанометров (рис. 1).
В тонком слое препарата, приготовленном на стеклянном носителе, фиксируются слоистые агрегаты из фрагментов, имеющих форму крупинок длиннозернистого риса (рис. 2).
В другом случае (рис. 3)
После удаления показателей фоновых значений натрия, алюминия, меди, магния, кремния и кальция выявлено, что исследованные нами агрегаты являются соединениями преимущественно углеродно-кислородного состава. Следует отметить, что часть (возможно, существенная) кислорода в анализе также является «фоновой», привнесенной из водной основы или стекла подложки.
Углеродно-кислородную природу гуминовых веществ констатирует и Д.С. Орлов [6], отмечая при этом, что наиболее ценными веществами торфа являются битумы и углеводно-гуминовый комплекс, доля углерода в которых обычно составляет 40—60%, а кислорода 30—40%. Таким образом, изученный нами препарат имеет преимущественно углеродно-кислородный состав и состоит из нанофрагментов, объединяющихся в агрегаты, которые часто принимают форму фракталов. Соединения дендроидной структуры выявлены в так называемом торфяном клее [9], который в своем составе в качестве компонентов содержит макромолекулы гумуса, различные органические олигомерные и низкомолекулярные вещества, а также неорганические ионы, гидрооксиполимеры и наночастицы.
Обобщая все вышеизложенное, можно констатировать значительность потенциала торфяных пелоидов Хабаровского края и целесообразность дальнейшего активного их использования. Современная аналитическая база позволяет выявлять новые сведения и данные о качестве ресурсов торфяных болот, что в немалой степени обусловливает перспективу разработки и производства из такого сырья высокоэффективных лекарственных препаратов.