Использование летучих терпеноидов сосновых лесов в оздоровлении воздушной среды замкнутых объемов помещений

Химия растительного сырья. 2000. №2. С. 67-72.

УДК 614

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛЕТУЧИХ ТЕРПЕНОИДОВ СОСНОВЫХ ЛЕСОВ В ОЗДОРОВЛЕНИИ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ ЗАМКНУТЫХ ОБЪЕМОВ ПОМЕЩЕНИЙ

© В.А. Рогов

Сибирский государственный технологический университет, пр. Мира, 82, Красноярск, 660049 (Россия), e-mail: re@sibstu.kts.ru

В статье рассматривается возможность использования эфирных масел основных хвойных пород деревьев с целью имитации природного фитоорганического фона хвойного леса в закрытых помещениях.

Нет сомнений в том, что оздоровительное действие воздуха в лесу в значительной мере обусловлено присутствием летучих фитоорганических веществ. В хвойных насаждениях их значительную часть составляют терпеноидные соединения, называемые «атмосферными витаминами», поскольку они являются активаторами ферментов живого организма, повышают бактерицидность и ионизируют среду, способствуют очищению воздуха от пыли и токсических продуктов [1].

Основные исследования по содержанию и составу летучих фитоорганических веществ в воздушной среде проводили в естественных насаждениях и культурах на территории экспериментальной базы Института леса СО РАН «Погорельский бор» [2].

Концентрацию органических соединений определяли химическим путем, их выделение из воздуха осуществляли адсорбционным способом с последующим элюированием улавливаемых продуктов серным эфиром.

Эфирные масла из древесной зелени и других растительных материалов выделяли гидродистилляцией, их количество определяли волюметрически и пересчитывали на массу абсолютно сухого сырья. Состав эфирных масел и летучих экзаметаболитов изучали методом газожидкостного хроматографирования с использованием неподвижной фазы из диномифталата и SE-30.

Результаты проведенных исследований показывают, что количественное содержание летучих фитоорганических веществ в воздухе лесных биогеоценозов зависит от целого ряда ценотических факторов: породного состава, возраста и условий роста, развития растений, суточной и сезонной динамики, уровня над поверхностью почвы. Существенное влияние на содержание фитоорганических веществ в воздухе оказывает полнота насаждений и особенно температура воздуха.

В среднем концентрация летучих веществ в сосновом лесу составляет 1,5-2,5 мг/м3. Под пологом кедровых древостоев она на 20-30% больше, в пихтарниках и ельниках - на 20-50% меньше. Минимальное количество летучих продуктов отмечается в атмосфере лиственничных насаждений (около 1 мг/м3). Необходимо отметить, что именно с повышенным содержанием фитоорганических продуктов в

воздухе связывается плохое самочувствие подверженных аллергии и сердечно-сосудистым заболеваниям людей [3, 4]. Кроме того, считается, что в ходе окислительных превращений образуются производные, способствующие развитию злокачественных опухолей. В какой-то мере такая возможность допускается для территорий с сухим климатом и интенсивным ультрафиолетовым излучением, но для хвойных лесов с их высокой влажностью такая вероятность исключается. Во избежание подобных явлений при фитоаэрации помещений рекомендуется поддерживать относительную влажность воздуха на уровне 5060%.

Исследование качественного состава летучих фитоорганических веществ хвойных древостоев показало, что они на 90% и более представлены терпеноидными соединениями [5]. В их составе идентифицировано около 30 компонентов, относящихся к монотерпеновым (до 80-90% от общей суммы), кислородсодержащим и сесквитерпеновым соединениям.

Данные о количественном и качественном содержании летучих фитоорганических веществ сопоставили с результатами полученных гидродистилляционных эфирных масел хвойных пород деревьев с целью определения возможности использования последних для оздоровления микроклимата помещений фитоаэрациэй. В результате отметили, что по составу эфирные масла представлены практически одними терпеноидными соединениями. Вклад органических кислот и фенолов составляет от

0,4 (сосна) до 1,5% (ель). Кислородсодержащая фракция составляет от 5-10% (светлохвойные) до 30% (темнохвойные). Соотношение сесквитерпеноидов во всех маслах является близким (5-9%). Подобные сведения приводятся и другими авторами [5, 6].

Компонентный состав сравниваемых эфирных масел одинаков (табл. 1), что логично объясняется принадлежностью исследуемых древесных растений к одному семейству сосновых. Вместе с тем, помимо а-пинена, общего для большинства эфирных масел, в сосновом и лиственничном маслах много Д3-карена, наличие больших концентраций которого в воздухе вызывает дерматиты и аллергию [7].

В результате сравнительного анализа можно сделать вывод о том, что большинство компонентов летучих продуктов и соответствующих эфирных масел одинаковы, но количественное соотношение их в смесях различно. Природные экзаметаболиты богаче легколетучими монотерпенами, эфирные масла -более тяжелыми сесквитерпеновыми углеводородами (табл. 1), что указывает на несущественное преимущество первых. Следовательно, результаты сопоставления количественного и качественного состава летучих фитоорганических веществ и эфирных масел свидетельствуют о весьма реальной возможности использования эфирных масел хвойных древесных пород в концентрациях, соответствующих природным для санации и оздоровления воздушной среды помещений. При этом необходимо отметить, что наиболее подходящим препаратом для этих целей можно считать эфирное масло древесной зелени и коры кедра сибирского, поскольку оно содержит мало Д3-карена и сесквитерпеновых углеводородов, обладает широким спектром антимикробного действия, имеет приятный бодрящий аромат, эффективно ионизирует воздушную среду и практически не проявляет аллергентную активность [8].

Успешным может оказаться санирование воздуха помещений монотерпеновыми фракциями пихтового и елового эфирных масел. При сравнительно невысоком уровне Д3-карена повышенное содержание в препаратах борнилацетата обусловливает повышение бактерицидности.

Таблица 1. Состав летучих терпеноидов атмосферы и эфирного масла древесной зелени и коры основных хвойных пород, %

Классы соединений Сосна обыкновенная Кедр сибирский Лиственница сибирская Пихта сибирская Ель сибирская

летучие соедине- ния эфирное масло летучие соедине- ния эфирное масло летучие соедине- ния эфирное масло летучие соедине- эфирное масло летучие соедине- эфирное масло

зелени коры зелени коры зелени коры ния зелени коры ния зелени коры

Монотерпе-

новые

углеводороды 78,5 73,2 76,1 85,5 85,9 93,3 88,2 80,5 79,7 74,4 61,7 70,7 78,3 67,7 70,9

в том числе

Д3-карен 6,4 10,1 15,8 4,3 2,4 12,3 24,6 37,8 22,4 5,7 8,2 6,2 6,8 12,4 16,0

Кислородо-

содержащие

терпеноиды 19,4 10,3 11,2 11,0 5,4 3,6 9,7 11,3 12,5 8,7 - - 5,0 - -

Сесквитерпе-

новые

углеводороды 2,1 16,5 12,7 3,5 8,7 3,1 2,1 8,2 7,6 3,1 6,5 6,8 1,9 4,8 5,6

Согласно работам красноярских медиков, пихтовое масло характеризуется низкой токсичностью, отсутствием мутагенного действия, противомикробной активностью и безопасностью малых концентраций. Отрицательные последствия наблюдались лишь при повышении естественного уровня концентрации (1-2 мг/м3) в 5 и более раз [9].

Менее целесообразно санирование атмосферы помещений, особенно предприятий, производственная деятельность которых сопряжена с выделением озона и газообразных окислителей, сосновым и лиственничным маслами и их фракфиями. Содержащийся в их составе в большом количестве (15-30%) Д3-карен под влиянием поллютантов переходит в окисные вредные формы. Однако это не означает, что эти масла не должны применяться вовсе. Высокие бактерицидные свойства, специфичность воздействия и аромат служат весомым аргументом для их использования при санировании бытовых комнат, спортзалов, где наряду с повышением стерильности необходимо активизировать функциональность систем организма. В частности, доказано, что сосновое масло обладает сильным отхаркивающим действием, активизирует движение мерцательного эпителия и стимулирует секреторную функцию бронхиальных желез [4].

Возможность использования эфирных масел для фитоаэрации помещений во многом определяется их доступностью, что в значительной мере зависит от насыщенности эфирным маслом используемого сырья. Его содержание в древесной зелени, коре, опаде и лесной подстилке главных лесообразующих пород, произрастающих в Сибири, приведены в таблице 2.

Таблица 2. Содержание эфирных масел в некоторых растительных породах, % от массы абсолютно сухого

сырья

Древесные породы Древесная зелень Кора Опад и лесная подстилка

Пихта сибирская 3,2 1,9 1,1

Кедр сибирский 2,1 0,9 0,8

Сосна обыкновенная 0,8 0,2 0,2

Ель сибирская 0,4 0,3 0,2

Лиственница сибирская 0,2 0,2 0,1

Таким образом, результаты исследований свидетельствуют о возможности использования эфирных

масел всех хвойных пород в качестве доступных и недорогих средств для эффективной фитоаэрации

помещений.

Список литературы

1. Артюховский А.К. Санитарно-гигиенические и лечебные свойства леса. Воронеж, 1985.

2. Степень Р.А., Чуркин С.П. Летучие выделения сосны. Красноярск, 1982.

3. Грехман Л.З., Мильман И.С. О климатотерапевтическом эффекте имитации воздуха в закрытых помещениях с помощью прибора «Аэрофит» // Фитонциды. Киев, 1975. С. 293-295.

4. Николаевский В.В., Еременко А.Е., Иванов И.К. Биологическая активность эфирных масел. М., 1987.

5. Степанов Э.В., Дубовенко Ж.В. Исследование летучих органических веществ прямым газохроматографированием растительного материала // Известия СО АН СССР. Сер. Биол. наук. 1971. Вып. 2. С. 84-88.

6. Горностаева Л.И., Репях С.М., Левин Э.Д. Схема исследования эфирных масел древесной зелени // Изучение химического состава древесной зелени. Рига, 1983. С. 48-52.

7. Полтавченко Ю.А. Эфирные масла хвойных деревьев Прибайкалья и генезис монотерпенов: Автореф. дис. ... канд. хим. наук. Иркутск, 1974.

8. Пряжников А.Н. Фитонцидная продуктивность растительных компонентов кедровых лесов // Продуктивность и восстановительная динамика лесов Западной Сибири. Новосибирск, 1971. С. 98-116.

9. Гродзинский А.М. Макарчук Н.М., Лещинская Я.С. и др. Фитонциды в эргономике. Киев, 1986.

Поступило в редакцию 21 августа 2000 года