ВВЕДЕНИЕ 5
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 8
1.1. Электроактивация воды 8
1.2. Физика процесса активации воды 13
1.3. Технические системы электрической активации воды 16
1.4. Свойства католита 21
1.5. Свойства анолита 24
1.6. Биологическое действие электроактивированной воды 26
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 30
2.1. Используемые реактивы 30
2.2. Используемое оборудование 30
2.3. Используемый прибор для получения ЭХА растворов 31
2.4. Измерение водородного показателя (рН) 33
2.5. Измерение дзета-потенциала и размеров частиц 34
2.6. Измерение удельной электропроводности и общей минерализации 36
2.7. Методика исследования смертности и приплода рачков Daphnia Magna Straus 37
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 40
3.1. Биотестирование ЭХА растворов на семенах кресс-салата 40
3.2. Влияние электроактивированных растворов в различных разведениях
на рост семян гороха сахарного и фасоли 41
3.3. Биотестирование ЭХА растворов на водорослях Vallisneria 47
3.4. Влияние электроактивированной воды и ее разведений на культуру
тест-организмов - Daphnia magna Straus 49
3.5. Дзета- потенциал и образование ассоциаций в исследуемых ЭХА
растворах 51
3.6. Удельная электропроводность и общая минерализация исследуемых
ЭХА растворов 54
4. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ 58
4.1. Охрана труда при работе в ученых лабораториях кафедры «Химии и
экологии» 58
4.2. Охрана труда при работе с химической посудой и приборами из
стекла 61
4.3. Охрана труда при работе с кислотами и щелочами 64
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 71
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 72
Биологическая материя в значительной степени состоит из воды, и большая часть биологических молекул в животных и растительных системах функционирует, находясь в воде. Технологии промышленных и сельскохозяйственных производств основаны преимущественно на применении воды. Поэтому большой научный и практический интерес имеет исследование особенностей изменения свойств воды путём её электрохимической активации и влияния ЭХА воды на растительные биосистемы. [1]
Известно, что под действием различных сильнодействующих физических факторов - электрического тока, магнитного поля, высокого давления - изменяются свойства воды: температура кипения, замерзания, коэффициент испарения, растворяющая способность, минеральный состав. В результате отмечаются новые физико- химические и биологические свойства воды, влияющие на кинетику происходящих в ней реакций, изменяющие её растворяющую и моющую способность, а также биологическую и лечебную активность. [2] Известно о положительных свойствах омагниченной, электроактивированной, талой воды, а также воды, подвергшейся световой, ультразвуковой обработке. Из всех известных активированных состояний воды менее изученной является электроактивированная вода.
Электрохимическая активация воды как технологический процесс представляет собой электролизное получение в заданном режиме и последующее применение электрохимически активированной воды с заданными свойствами в различных отраслях народного хозяйства в качестве более эффективного реагента или реакционной среды. Следовательно, изучение ее влияния на биологическую активность является весьма актуальным.
Существующие в настоящее время стандарты качества воды и водных растворов не являются идеальными и не учитывают многие параметры, характеризующие биологическую ценность и физико-химическую активность этих растворов. Физиологическое действие воды на биологические системы определяется ее химическим составом, степенью очистки и рядом других физических параметров, характеризующих воду с энергетической точки зрения как сложную структурированную систему. Свойства этой сложной структурированной системы более выражены после перехода ее в неравновесное термодинамическое состояние. Активацию воды и сопровождающий перевод ее в неравновесное термодинамическое состояние можно провести с помощью физических, химических или биологических методов. [3] Среди этих методов наиболее эффективным является электроактивация.
Как правило, модификация воды при электроактивации происходит в приэлектродных пространствах электролизного устройства. В присутствии электрического поля растворы активируются и могут использоваться в различных химических реакциях и катализе, в биологических системах. [4]
Цель настоящей работы заключается в исследовании влияния электроактивированной воды на биологическую активность и возможность ее использования в промышленных масштабах в различных отраслях народного хозяйства в качестве более эффективного реагента или реакционной среды.
Для решения поставленной цели в работе анализировано и проделано следующее:
- обзор технических систем электроактивации воды;
- освоение принципа работы получения электроактивированной воды;
- исследование биологической активности католита и анолита в различных разведениях на тест-объектах (растениях, водорослях, дафниях);
- изучение динамики рН элекрохимически активированной воды в различных разведениях;
- определение дзета-потенциала и образования ассоциаций в исследуемых образцах активированной воды;
- определение удельной электропроводности растворов и общей минерализации;
- обработка результатов.
1. Изучены свойства, биологическое действие ЭХА растворов и технические системы электрической активации воды.
2. Проведено биотестирование ЭХА растворов с различными разведениями на тест - объектах: семенах кресс-салата, фасоли, гороха сахарного, водорослях Vallisneria.
Исследования показали на возможность использования ЭХА растворов для роста/подавления роста, размножения/смертности биологически активных компонентов природы. Выявлены интенсифицирующие и депрессивные воздействия католита и анолита. Таким образом, биообъекты, необходимые народному хозяйству, следует обрабатывать католитом, а для объектов, наносящих вред, использовать анолит.
3. Проведены опыты на влияние ЭХА растворов на жизнеспособность Daphnia magna Straus. Выявлено, что все исследованные разведения католита безвредны для дафний. В анолите 100 % и в его разведениях 70:30, 50:50 и 20:80 было обнаружено 100 % смертность дафний, что говорит об острой токсичности растворов.
4. Измерен водородный показатель электроактивированных растворов. Католит имеет щелочную среду, рН которого увеличивается с повышением его концентрации. Анолит имеет кислотную среду, рН которого, напротив, уменьшается с повышением его концентрации.
5. Измерены дзета-потенциал электроактивированных растворов. Все исследованные ЭХА растворы имеют плохую устойчивость коллоидной системы.
6. Образования ассоциаций в ЭХА-растворах свидетельствуют о
полидисперсности систем в разведениях католита 90:10, 80:20, и контрольной воды. Католитная вода 100 % и в разведении 50:50 имеет монодисперсную систему. Образование ассоциаций в анолитных растворах свидетельствуют о полидисперсности систем в разведениях 90:10, 80:20, 50:50 и контрольной воды. Анолитная вода 100% имеет монодисперсную систему.
7. Измерены общая минерализация и удельная электропроводность электроактивированных растворов. Значения этих параметров уменьшаются с повышением концентраций ЭХА-растворов.
1. Антонченко В. Я. Основы физики воды / В. Я. Антонченко, А. С. Давыдов, В.В. Ильин. Киев: Наукова думка, 1991.
2. Куртов В.Д., Фурманов Ю.А., Махровская Н.К., Давиденко И.П./ Электроактивированная вода - источник жизни и здоровья, 2003.
3. Зайцев, И.Д. Применение и познание временно активированной воды И.Д. Зайцев, Э.И. Креч// Химическая промышленность, 1989.- №4
4. Электрохимическая активация - новое напрвление прикладной электрохимии //Электронный ресурс:http://www.bakhir.ru/publications/19/
5. Мамаджанов У.Д., Бахир В.М., Дергач Г.И. Магнитоэлектрические свойства буровых растворов и их использование для повышения эффективности бурения. -М.: ВНИИЭГАЗПРОМ, 1975.
6. Бахир В.М., Мамаджанов У.Д. Поверхностные явления в дисперсных системах в условиях униполярного электрического воздействия. //Тезизы докладов. VII Всесоюзная конференция по коллоидной химии и физико-химической механике. - Минск: Наука и техника, 1977.
7. Бахир В.М. Установка для электрообработки бурового раствора - УОБР. Инф. листок №27-79, серия 0812-06. -М.: ВНИИЭГАЗПРОМ, 1979.
8. Бахир В.М. Установка для электрообработки минерализованной воды - УЭВ. Инф. листок №28-79, серия 0812-06. -М.: ВНИИЭГАЗПРОМ, 1979.
9. Латышев В. Неожиданная вода. Изобретатель и рационализатор, № 9, 1981 г.
10. Егоров Ю. Академик Вахидов: активированная вода перспективна. Изобретатель и рационализатор, № 9, 1981 г.
11. Егоров Ю. Сюрпризы воды. Советский союз, №9, 1981 г.
12. Евсеев Е. Эти активированные жидкости. Техника инаука. №11, 12, 1981 г., №1, 1982 г., №12, 1984г.
13. Бахир В.М., Спектор Л.Е., Мирзакаримова Г.Р., Мамаджанов У.Д. Активация в биологии. Техника и наука, №12, 1982 г.
14. Новогрудский. «Живая вода и мёртвая» - что за сенсацией? Литературная газета №37(5051), 11.09.1985 г.
15. Латышев В. Куда течёшь, «неожиданная вода»? Изобретатель и рационализатор, № 2, 5, 1985 г.
16. Гуров С. В поисках «живой» воды. Неделя №19(1311), 1985 г.
17. Бахир В., Подколзин А., Фридманов Ю., Задорожний Ю., Спектор Л., Хабаров Н. Вокруг «живой» воды. Техника и наука, № 5, 6, 1985 г.
18. Онацкая А.А., Музалевская Н.И. Активированная вода. В кн. Химия - традиционная и парадоксальная. Л., ЛГУ, 1985 г.,
19. Гладков, Морозов Н., Реут В. Водная феерия. Правда, №189 (24446), 8.07.1985 г.
20. Бахир В.М., Атаджанов А.Р., Мамаджанов У.Д. и др. Активированные вещества. Некоторые вопросы теории и практики. // Изв. АН УзССР. Сер. техн. наук, 1981, № 5.
21. Бахир В.М., Кирпичников П.А., Лиакумович А.Г. и др. Механизм изменения реакционной способности активированных веществ// Изв. АН УзССР. Сер. техн. Наук, 1982, №4.
22. Бахир В.М., Лиакумович А.Г., Кирпичников П.А., Спектор Л.Е., Мамаджанов У.Д. Физическая природа явлений активации веществ //Изв. АН УзССР. Сер.техн. наук. 1983, № 1.
23. Бахир В.М., Кирпичников П.А., Лиакумович А.Г. и др. О природе электрохимической активации сред // Докл. АН СССР. -1986. т. 286, N 3.
24. Бахир В.М., Цикоридзе Н.Г., Спектор Л.Е. и др. Электрохимическая активация водных растворов и ее технологическое применение в пищевой промышленности. // Серия: Пищевая промышленность. -Тбилиси: ГрузНИИ научн.-техн. информ., 1988, вып. 3.
25. Бахир В.М. Регулирование физико-химических свойств технологических водных растворов униполярным электрохимическим воздействием и опыт его практического использования. // Дисс. канд. техн. наук. - Казань: Казанский хим.-технол. институт, 1985.
26. Бахир В.М., Кирпичников П.А., Вавер В.И., Лиакумович А.Г., Усов
B. Л., Спектор Л.Е., Кузнецов Э.Б., Мамаджанов У.Д., Алехин С.А., Ирматов
Э.К. Способ защиты трубопроводов от коррозионного воздействия перекачиваемой по нему водной среды. Авторское свидетельство СССР, № 1114083, 1982 г.
27. Вахидов В.В., Мамаджанов У.Д., Касымов А.Х., Бахир В.М., Алехин
C. А., .Исхакова Х.И., Байбеков И.М., Овчинников И.В., Мариампольский Н.А., Гончаров П.В. Способ получения жидкости с биологически активными свойствами. Авторское свидетельство СССР, № 1121905, 1121906, 1121907, 1981 г.
28. Джалилов З.Х., Даниелова Л.Н., Духовный В.А., Мамаджанов У.Д., Бахир В.М., Володин В.А., Спектор Л.Е. Способ подготовки воды для полива сельскохозяйственных культур. Авторское свидетельство СССР, № 1165638, 1984г.
29. Бахир В.М., Спектор Л.Е., Латышев Ю.В., Задорожний Ю.Г., Мамаджанов У.Д., Мирзакаримова Г.Р., Кирпичников П.А., Лиакумович А.Г. Переносное устройство для электрообработки жидкости. Авторское свидетельство СССР, № 1215306, 1982г.
30. Спектор Л.Е., Бахир В.М., Задорожний Ю.Г. Устройство для униполярной электрообработки жидкости. Авторское свидетельство СССР, № 1476806, 1987 г.
31. Спектор Л.Е., Бахир В.М., Задорожний Ю.Г., Штефан В.Н. Устройство для униполярной обработки жидкости. Авторское свидетельство СССР, № 1476807, 1987 г.
32. Штерн К.Л., Спектор Л.Е., Кипоренко А.Г., Бахир В.М, Задорожний Ю.Г. Способ получения биологически активной жидкости. Авторское свидетельство СССР, № 1559637, 1987 г.
33. Задорожний Ю.Г., Бахир В.М., Спектор Л.Е., Беликов В.С., Лысенко Н.М., Подколзин А.А., Дмитриев Н.Н., Штефан В.Н., Грачев Ю.А. Устройство для электрохимической обработки жидкости. Авторское свидетельство СССР, № 1634643, 1986 г.
34. Сборник трудов Первого международного Симпозиума по
электрохимической активации (Москва, ВНИИИМТ, 1997
Электрохимическая активация воды и водных растворов: прошлое, настоящее, будущее Президент Академии Медико-Технических Наук России, директор ВНИИИМТ, д.т.н., профессор Леонов Б.И.
35. Сущность технологии электрохимической активации. //Электронный ресурс:http://www.bakhir.ru/eca/
36. Герловин И.Л. Основы единой теории всех взаимодействий в веществе. Ленинград: Энергоатомиздат, 1990.
37. Резников К.М. Брездынюк А.Д. Трофимова Т.Г. Совместимость электроактиворованных водных растворов с водными системами организма.
38. Воейков В.Л. Фундаментальная роль воды в биоэнергетике. Труды конф. 200639
39. Electrolysis: Obtaining hydrogen from water: The Basis for a Solar¬Hydrogen Economy// Электронный ресурс: http//www.nmsea.org
/Curriculum/7_12/electrolysis /electrolysis.htm.
40. Александрова Э.А. Роль электромагнитного поля в электрохимической активации воды // Тезисы V международного конгресса.- С.-П., 2009.
41. Бахир В.М.,Задорожний Ю.Г. Электрохимические реакторы РПЭ. -М.: Гиперокс, 1991.
42. Бахир В.М. Современные технические электрохимические системы для обеззараживания, очистки и активирования воды. -М.: ВНИИИМТ, 1999.
43. Петрушанко И. Ю. Физико-химические свойства водных растворов, полученных в мембранном электролизере / И. Ю. Петрушанко, В. И. Лобышев// Биофизика, 2004. - Т. 49(1).
44. Петрушанко И. Ю. Неравновесные состояния электрохимически активированной воды и ее биологической активности / И. Ю. Петрушанко, В. И. Лобышев // Биофизика. - 2001. - Т. 46(3).
45. Колтовой Николай Алексеевич Книга 6. Структура и свойства воды. Москва, 2015 г.
46. Васильева JI.A. Применение электрохимически активированных растворов для дезинфекции, предстерилизационной очистки и стерилизации / JI.A. Васильева // Казан, мед. журн.-1993.- №6.
47. Девятов В.А. Применение воды активированной электрохимическим методом (обзор) / В.А. Девятов, Э.А. Рыбин, C.B. Петров // Хирургия. -1998.- №7.
48. Шрамко Г.А., Александрова Э.А., Князева Т.В. Совершенствование технологии некорневой подкормки озимой пшеницы с применением электрохимически активированной воды // Научный журнал Труды Кубанского государственного университета. - 2011 г. -№6 (33).
49. Александрова Э.А., Гергаулова Р.М, Шрамко Г.А., Шишкова О.С. Способ некорневой подкормки озимой пшеницы. Патент на изобретение №2349072. Опубликовано 20.03.2009. Бюл. № 8.
50. Александрова Э.А., Дорошенко Т.Н., Гергаулова Р.М. Шрамко Г.А. Способ некорневой подкормки плодовых семечковых культур. Патент на изобретение №2355160. Опубликовано 20.05.2009. Бюл. № 14.
51. Прилуцкий В.И., Бахир В.М. Электрохимически активированная вода: аномальные свойства, механизм биологического действия. - М.; ВНИИИМТ, 1997.
52. Куртов В.Д. «Об удивительных свойствах электроактивированной воды» Киев-2008 ISBN 966-8233-11-8
53. Делимарский Ю. К. Электролиз: Теория и практика / Ю. К. Делимарский. -Киев: Техника, 1982.
54. Руководство по эксплуатации «Мелеста» ТУ 5156-002-32064510-07
55. Иономер лабораторный И-160М, руководство по эксплуатации МТИС2.840.009 РЭ
56. Анализатор размеров частиц и дзета-потенциала NanoBrook Omni, руководство по эксплуатации, Ver.1.0.
57. Анион 7020, руководство по эксплуатации
58. Руководство по качеству аккредитованной аналитической лаборатории кафедры «Химии и экологии», Набережные Челны 2007 г.
59. Инструкция по охране труда и обеспечению безопасных условий пребывания студентов биологических специальностей биолого-химического факультета при выполнении лабораторных и практических работ на кафедре общей биологии, МГОУ, 2014.