شناخت آب های زیرزمینی مرتبط با بیماری مزمن کلیه با علت ناشناخته توسط مواد آلی هیومیک مانند

معرفی

بیماری مزمن کلیوی 15% از جمعیت جهان را تحت تاثیر قرار می دهد و یکی از مشکلات بهداشت عمومی جهانی است. فشار خون بالا، دیابت و نفریت مزمن معمولاً علل اصلی بیماری مزمن کلیه هستند. با این حال، یک بیماری مزمن کلیوی که با علل ذکر شده در بالا ارتباطی ندارد، یعنی بیماری مزمن کلیویعلت ناشناخته(CKDu)، در آمریکای مرکزی، هند، سریلانکا و جاهای دیگر گزارش شده است. در سریلانکا، سلامت بیش از 400 نفر،000 در معرض تهدید است.CKDu، وبروز CKDuدر استان مرکزی شمالی 15 تا 23 درصد است. اکثر بیماران مبتلا به CKDu استاندارد زندگی پایینی در جوامع کشاورزی در مناطق خشک دارند. در سال‌های اخیر، بسیاری از مطالعات نشان داده‌اند که CKDu با کیفیت آب‌های زیرزمینی ارتباط دارد و زیرساخت‌های کافی برای تامین آب آشامیدنی تصفیه شده وجود ندارد. بر اساس یک بررسی، در مناطق شایع CKDu، وقوع CKDu به کیفیت آب زیرزمینی آشامیدنی ساکنان محلی بستگی دارد، و توزیع منابع آب زیرزمینی تمیز و منابع آب زیرزمینی مرتبط با CKDu نابرابر بود. بنابراین، شناسایی منابع آب زیرزمینی تمیز به یک اقدام فوری برای ساکنان مناطق شایع CKDu در کشورهای در حال توسعه مانند سریلانکا تبدیل شده است.

برای بیماری کلیوی گیاه سیستانچ را کلیک کنید

در بسیاری از مطالعات، مواد شیمیایی معدنی آب های زیرزمینی مرتبط با شیوع CKDu شناسایی شده است. به عنوان مثال، غلظت F- در نمونه های آب زیرزمینی از مناطق شایع CKDu در سریلانکا، عمدتاً از سطح آستانه (0.6 میلی گرم در لیتر) تعریف شده برای سازمان بهداشت جهانی فراتر می رود. سختی و نسبت Ca{6}} به Na+ در آب های زیرزمینی از مناطق آندمیک CKDu نیز بیشتر از مناطق غیر CKDu است10،11. علاوه بر این، CKDu با غلظت فلزات سنگین با سمیت کلیوی (به عنوان مثال، Cd و Pb) و Si در آب های زیرزمینی 12-14 همراه است. یک مطالعه اخیر نشان داده است که ترکیبات آلی می توانند با Ca{14}} و SO4 2- از طریق کمپلکس شدن تعامل داشته باشند و این کمپلکس برای کلیه های انسان مضر است. تشکیل برخی بیماری های کلیوی مربوط به کربن آلی محلول (DOC) در آب های زیرزمینی است. بر اساس یک مطالعه در مناطق بومی بیماری کلیوی Balka17، مواد هیومیک بیش از حد می تواند باعث مرگ سلول های کلیه انسان شود. با این حال، مطالعات کمی تفاوت در اجزای کلیدی ماده آلی محلول (DOM) بین منابع آبی CKDu و غیر CKDu را بررسی کرده‌اند. مطالعات موجود نشان داد که DOM در آب‌های زیرزمینی مناطق بومی CKDu نسبت به مناطق غیر CKDu نسوز، معطرتر و زیست‌دسترسی کمتری دارد. با این حال، هنوز مشخص نیست که اجزای حساس DOM در شناسایی منابع آب مرتبط با CKDu چقدر مهم هستند.

طیف سنجی ماتریس ماموریت تحریک (EEM) دارای مزایای اندازه گیری سریع، حساسیت بالا و پیش پردازش آسان است. به طور گسترده ای برای توصیف DOM فلورسنت (FDOM)20 استفاده شده است. EEM همراه با تحلیل عاملی موازی (EEM PARAFAC) می‌تواند به طور موثر ویژگی‌های نوری DOM را آشکار کند، اجزای فلورسنت و منابع DOM را شناسایی کند، و فرآیند تبدیل DOM21،22 را روشن کند. علاوه بر این، می‌توان آن را برای بررسی تغییرات دینامیکی DOM تحت تأثیر عوامل طبیعی و انسانی به کار برد. EEM-PARAFAC امکان سنجی بالقوه برای بررسی ارتباط بین DOM و کیفیت آب زیرزمینی را دارد.

بنابراین، این مطالعه با هدف (1) تعیین ویژگی‌های نوری، ترکیب و منابع FDOM در آب‌های زیرزمینی مرتبط با CKDu و غیرمرتبط با CKDu از سریلانکا با تکنیک EEM PARAFAC، (2) امکان‌سنجی استفاده از اجزای فلورسنت کلیدی برای شناسایی انجام شد. منابع آب مرتبط با CKDu با ترکیب با مواد شیمیایی حساس غیر آلی، و (3) یک ابزار هشدار اولیه و غربالگری برای منابع آب زیرزمینی مرتبط با CKDu با استفاده از اجزای فلورسنت کلیدی پیشنهاد می‌کند. این مطالعه یک روش موثر برای اطمینان از ایمنی آب آشامیدنی ارائه می دهد که برای پیشگیری و ردیابی CKDu مفید است.

شکل 1 شاخص های طیفی DOM. نقطه بالایی جعبه سیاه حداکثر و پایین ترین نقطه است. مرز بالایی جعبه سیاه صدک 75 و پایینی صدک 25 است و مربع سفید وسط مقدار متوسط ​​است. نمودار چگالی خارج از نمودار جعبه نشان دهنده احتمال چگالی است. تفاوت معنی‌دار p < 0.01 و تفاوت معنی‌دار p <0.05 به ترتیب با دو ستاره و یک ستاره در شاخص‌های طیفی بین دو گروه مختلف مشخص شده‌اند.

نتایج و بحث

DOC و EEM های DOM در آب های زیرزمینی مرتبط با CKDu

غلظت DOC (3.25 ± 0.73 mgC L-1) در آب های زیرزمینی CKDu به طور قابل توجهی کمتر از غلظت های موجود در آب های سطحی (4.65 ± 0.89 mgC L-1) بود، اما به طور قابل توجهی بالاتر از غلظت های موجود در آب های سطحی بود. آب های زیرزمینی غیر CKDu (2.81 ± 0.76 mg L-1) (p < 0.05) (شکل تکمیلی 2). اگرچه غلظت DOC گزارش شده توسط Cooray و همکاران 25 بیشتر از داده های مشاهده شده در این مطالعه بود، اما آنها همچنین غلظت DOC نسبتاً بالاتری (6.4 mgC L-1) در مناطق شایع CKDu نسبت به مناطق غیر شایع CKDu (3.7 mgC L-1) یافتند. -1). ممکن است دو دلیل برای تفاوت در غلظت DOC بین آب های زیرزمینی CKDu و آب های زیرزمینی غیر CKDu وجود داشته باشد. یکی این است که آب های زیرزمینی CKDu احتمالاً تغذیه آب سطحی بیشتری دریافت می کنند 11،26، که غلظت DOC را افزایش می دهد 27،28. مورد دیگر این است که فعالیت میکروبی قوی تر در آب های زیرزمینی غیر CKDu (شکل 1E، شکل تکمیلی 3) مواد آلی بیشتری را به مواد معدنی تجزیه می کند، که در زیر مورد بحث قرار می گیرد.

مقادیر a254 در آب‌های زیرزمینی CKDu (متوسط: 5.07 m-1) بالاتر از مقادیر در آب‌های زیرزمینی غیر CKDu (متوسط: 4.38 m-1) بود (شکل تکمیلی 2)، که نشان می‌دهد DOM آب‌های زیرزمینی CKDu از DOM غیراشباع بیشتری تشکیل شده است. به طور کلی، غلظت DOM غیر اشباع (a254) در آب های زیرزمینی طبیعی کمتر از 1 متر-{11}}-32 بود. در این مطالعه، کمترین مقدار a254 در تمام نمونه‌های آب زیرزمینی 1.15 متر مربع بود (جدول تکمیلی 1)، که نشان می‌دهد آب‌های زیرزمینی CKDu و غیر CKDu ممکن است تا حدی آلوده باشند. در مقایسه با آب‌های زیرزمینی، آب‌های سطحی مقادیر a254 بالاتری داشتند (میانگین: 10.48 m-1)، که ناشی از فعالیت‌های انسانی است. علاوه بر این، یک همبستگی مثبت معنی‌دار بین غلظت DOC و a254 وجود دارد (شکل تکمیلی 4)، که نشان می‌دهد افزایش DOC ممکن است به ورودی‌های انسانی نسبت داده شود.

ویژگی های EEM DOM از آب های زیرزمینی غیر CKDu با ویژگی های آب های زیرزمینی و سطحی CKDu متفاوت بود (شکل تکمیلی 5). EEM آب‌های زیرزمینی غیر CKDu یک سیگنال اوج T نسبتا قوی‌تر اما سیگنال اوج A ضعیف‌تر (جدول تکمیلی 2) نسبت به آب‌های زیرزمینی CKDu ارائه می‌دهد، که نشان می‌دهد آب‌های زیرزمینی غیر CKDu حاوی مواد شبه تریپتوفان زیست فعال بیشتری هستند33،34. برعکس، منطقه اوج A در EEMs از DOM از آب‌های زیرزمینی و سطحی CKDu به یک فلات بین قله‌های M و C کشیده شد که نشان‌دهنده نقش غالب مواد آلی هیومیک مانند در آب‌های زیرزمینی و سطحی CKDu است. علاوه بر این، ویژگی EEM مشابه DOM بین آب‌های زیرزمینی CKDu و آب‌های سطحی نشان داد که ممکن است برهم‌کنش آب‌های زیرزمینی و سطحی رخ داده باشد و آب‌های سطحی در حال شارژ مجدد آب‌های زیرزمینی هستند.

شاخص های طیفی DOM در آب های زیرزمینی مرتبط با CKDu همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، از نظر عطر بودن DOM (SUVA254)، آب های زیرزمینی CKDu (میانگین: 0.37 ± 0.78 ± 0) شبیه به غیر بود. -CKDu آب های زیرزمینی (میانگین: 0.78 ± {{10}.33) (p > 0.05). با این حال، چندین نمونه آب زیرزمینی CKDu دارای آروماتیک بودن DOM بالایی هستند که به a254 بالای آنها مربوط می شود (شکل تکمیلی 4). همبستگی مثبت و معنادار بین a254 و SUVA254 نشان داد که DOM معطر بر DOM دارای رتبه غیر اشباع غالب است. شیب طیفی (S275-295) آب های زیرزمینی CKDu (میانگین: 6.7 ± 20.5) نسبتاً کمتر از آب های زیرزمینی غیر CKDu بود (میانگین: 9.4 ± 23.7)، که نشان می دهد آب های زیرزمینی CKDu با مواد آلی با وزن مولکولی بالا غنی شده اند. می توان آن را به فعالیت های میکروبی قوی تر35 در آب های زیرزمینی غیر CKDu با مقادیر شاخص بیولوژیکی نسبتاً بالاتر (BIX) نسبت داد (شکل 1E). میکروارگانیسم ها ممکن است لیگنین OM مانند با وزن مولکولی بالا را به ترکیبات معطر شبیه OM با وزن مولکولی کم تجزیه کنند 36،37

شاخص فلورسانس (FI) DOM در همه نمونه‌ها از 1.26 تا 1.88 متغیر بود که نشان‌دهنده ویژگی ضعیف‌تر خودکار و مخلوطی از منشاء زمینی و میکروبی است. با این حال، FI از DOM در آب های زیرزمینی غیر CKDu (میانگین: 1.64 ± 0.12) نسبتاً بیشتر از آن در آب های زیرزمینی CKDu بود (میانگین: 1.52 ± 0.17)، که نشان می دهد DOM از آب های زیرزمینی CKDu حاوی مواد آلی آلوکتون بیشتر و مواد آلی بومی کمتری هستند. به طور کلی، جریان آب زیرزمینی دارای سیگنال زمینی قوی تر از آب های زیرزمینی راکد 38،39 است. در نتیجه، آب های زیرزمینی CKDu با FI پایین تر ممکن است شرایط جریان بهتری داشته باشند. هیچ تفاوتی بین آب های زیرزمینی غیر CKDu و آب های سطحی از نظر FI وجود نداشت. همانطور که در شکل 1E نشان داده شده است، مقادیر BIX در آب های زیرزمینی CKDu (میانگین: 0.81 ± {{20}}.09) و آب های سطحی (میانگین: {{ 27}}}.79 ± 0.08) به طور قابل‌توجهی کمتر از آب‌های زیرزمینی غیر CKDu بود (میانگین: 0.08 ± 0.86) (05/0p <)، که نشان می‌دهد که DOM آب های زیرزمینی غیر CKDu ویژگی فعالیت بیولوژیکی نسبتاً بالاتری را انجام می دهد40،41، که مطابق با FI بود. یک همبستگی مثبت بین FI و BIX وجود دارد که با مشاهدات Dalmagro و همکاران 42 و Qi و همکاران 43 مطابقت دارد. BIX در تمایز فعالیت بیولوژیکی DOM بین آب های زیرزمینی و سطحی ترجیح داده شد.

شاخص humification (HIX) DOM در آب‌های زیرزمینی CKDu (میانگین: 2.16 ± 4.36) به طور قابل‌توجهی بالاتر از آن در آب‌های زیرزمینی غیر CKDu (میانگین: 1.49 ± 3.15) بود (p < 0.01) که بیشتر را نشان می‌دهد. درجه رطوبت سازی DOM در آب های زیرزمینی CKDu این ممکن است ناشی از پرکردن آب های سطحی آب های زیرزمینی CKDu یا فعالیت میکروبی قوی تر آب های زیرزمینی غیر CKDu باشد40،45. افزایش درجه humification با کاهش H/C44 مطابقت دارد. این مواد آلی با H/C پایین عمدتاً از ترکیبات معطر آبگریز یا ترکیبات غیراشباع تشکیل شده‌اند. بنابراین، DOM آب زیرزمینی CKDu حاوی ترکیبات معطر یا غیر اشباع آبگریز بیشتری است که تمایل به پایداری و پایداری دارند. ژنگ و همکاران 18 و Makehelwala و همکاران 19 نیز نشان دادند که DOM در آبهای زیرزمینی مناطق بومی CKDu حاوی اسید فولویک و سایر هوموس آبگریز ماکرومولکولی است.

همبستگی بین FI و HIX در این مطالعه معنی دار نبود (شکل تکمیلی 6). بنابراین، شناسایی منبع بر اساس HIX با شناسایی مبتنی بر FI و BIX مطابقت نداشت (شکل تکمیلی 3). جدا شدن بین FI و HIX ممکن است ناشی از شرایط پیچیده هیدروژئولوژیکی و عوامل انسانی باشد. به عنوان مثال، مواد آلی درون زا ممکن است از رسوبات و/یا سنگ ها به دلیل برهمکنش آب و سنگ آزاد شوند.

اگرچه شاخص‌های طیفی می‌توانند به ارزیابی سریع ترکیب DOM کمک کنند، اما همه شاخص‌ها با استفاده از طول‌موج‌های ثابت13 محاسبه می‌شوند، که مستعد تأثیر فلوروفورهای متقابل متعدد هستند، که منجر به "تحریف" در هنگام ارزیابی ترکیب ترکیبات آلی پیچیده از منابع مخلوط می‌شود. بنابراین، تفسیر شاخص های فلورسانس باید محتاطانه باشد و PARAFAC باید برای تجزیه و تحلیل بیشتر استفاده شود.

اجزای حساس FDOM در آب های زیرزمینی مرتبط با CKDu چهار جزء فلورسنت استخراج شد و اعتبار سنجی نیمه تقسیم شد (شکل تکمیلی 7، جدول تکمیلی 3). C1 اجزای هیومیک مانند زمینی بود که از طریق پردازش شیمیایی biogeo ذرات آلی زمینی 49 تولید شد که شبیه ترکیبی از قله های Coble A و C بود50. C2 شبیه به پیک Coble M، اجزای هیومیک مانند میکروبی با وزن مولکولی کم بود و ممکن است بر DOM فلورسانس فاضلاب51،52 تسلط داشته باشد. C3 اجزایی شبیه هیومیک با وزن مولکولی بالا بود که مشتقاتی از مواد آلی زمینی است51،53. C4 اجزای پروتئین مانند خودتون بود که به فعالیت میکروبی نسبت داده می شد 54،55.

FDOM توسط C1 و C2 با فراوانی 68.7٪ و 62.9٪ در آب های زیرزمینی CKDu و غیر CKDu به ترتیب غالب بود (شکل 2)، که نشان دهنده نقش غالب مواد هومیک مانند است. فراوانی نسبی C1 (C1٪، 35.1٪) در آب های زیرزمینی CKDu به طور قابل توجهی بیشتر از آب های زیرزمینی غیر CKDu بود (28.{15}}٪، p < 0.01). در حالی که C2% و C3% در آب‌های زیرزمینی CKDu و غیر CKDu مشابه بودند (p > 0.05). با توجه به شرایط زمین‌شناسی و آبیاری مشابه در منطقه مورد مطالعه، C2 احتمالاً محصول جانبی مواد آلی تولید شده توسط فعالیت‌های میکروبی درجا یا برخی از مواد هیومیکی است که به راحتی توسط مواد معدنی تکه تکه شده‌اند، و C3 ممکن است مربوط به ورودی مواد کشاورزی57. علاوه بر این، C4٪ به طور قابل توجهی بالاتر در DOM از آب های زیرزمینی غیر CKDu (23.8٪) نسبت به DOM در آب های زیرزمینی CKDu (17.3٪، p <0.01) شناسایی شد، که نشان دهنده فراهمی زیستی بیشتر DOM از آب های زیرزمینی غیر CKDu است. مقادیر pH پایین آب های زیرزمینی غیر CKDu از این حدس و گمان پشتیبانی می کند (جدول تکمیلی 4)، زیرا پروتون در طی تخریب میکروبی مواد آلی تولید می شود. C1 درصد در آب های سطحی به طور قابل توجهی بالاتر از آب های زیرزمینی غیر CKDu بود (01/0p<)، اما مشابه آن در آب های زیرزمینی بود.آب زیرزمینی CKDu(p > 0.05)، که نشان می دهد افزایش C1٪ در آب های زیرزمینی CKDu ممکن است به ورودی آب های سطحی مرتبط باشد.

تجزیه و تحلیل مؤلفه اصلی دو جزئی نشان داد که بارهای C1٪ در جهت مثبت PC1 قرار داشتند که 43.9٪ از واریانس ها را به خود اختصاص داد و بارهای C4٪ در جهت منفی PC1 قرار گرفتند (شکل 3). ). نمونه‌های نزدیک به جهت مثبت PC1 عموماً دارای فراوانی بالایی از مواد مشابه هومیک بودند و نمونه‌های نزدیک به محور منفی PC1 عموماً دارای نسبت بالایی از اجزای پروتئین مانند مرتبط با فعالیت‌های میکروبی بودند. قابل ذکر است، حدود 50٪ نمونه های آب زیرزمینی CKDu و تنها حدود 22٪ از نمونه های آب زیرزمینی غیر CKDu در جهت مثبت PC1 قرار داشتند. نشان داد که آب های زیرزمینی CKDu و آب های زیرزمینی غیر CKDu را می توان به طور موثر با C1٪ و C4٪ متمایز کرد. با این حال، به نظر می‌رسد که C4 مستعد تداخل پس‌زمینه میکروبی در سفره‌های زیرزمینی است که منجر به انحراف در غربالگری می‌شود. بنابراین، C1 با پایداری و ماندگاری بهتر در محیط، ترجیحاً می‌تواند برای شناسایی آب‌های زیرزمینی CKDu استفاده شود. در همین حال، HIX، a254 و SUVA254 بارهای مثبتی را به PC1 ارائه کردند که نشان دهنده ارتباط آنها با مواد هومیک مانند (C1) است. برای PC2 (22.2٪)، C2٪ و C3٪ در جهت مثبت قرار گرفتند. حدود 53 درصد از نمونه های آب زیرزمینی CKDu و 28 درصد از نمونه های آب زیرزمینی غیر CKDu در جهت منفی PC2 قرار داشتند. با این حال، با توجه به C2٪ و C3٪ مشابه بینآب زیرزمینی CKDuو آب های زیرزمینی غیر CKDu، شناسایی آب های زیرزمینی CKDu توسط C2٪ و C3٪ می تواند گمراه کننده باشد.

خدمات حمایتی Wecistanche - بزرگترین صادرکننده سیستانچ در چین:

ایمیل:wallence.suen@wecistanche.com

واتساپ/تلفن:+86 15292862950

خرید برای جزئیات بیشتر مشخصات:

https://www.xjcistanche.com/cistanche-shop

برای عفونت کلیه، عصاره طبیعی ارگانیک سیستانچ را با 25% اکیناکوزید و 9% آکتئوزید دریافت کنید.