страница - 0
Особенности флуоресценции воды, активированной электролизом. Роль активных форм кислорода
Беловолова Л.В. (gmv@smp.gpi.ru), Глушков М.В., Виноградова Г.И.
Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН Вавилова ул., 38, Москва, Россия, gmv@smp.gpi.ru
Введение
В ряде работ показана высокая биологическая эффективность воды, активированной электролизом [1-3], ее способность ускорять и нормализовать обменные процессы, способствовать заживлению ран. В некоторых случаях использование католита (так называется вода из катодного отсека электролизера) в качестве растворителя для токсичных лекарственных средств позволяет резко снизить дозы лекарств и уменьшить проявление негативных побочных факторов [4]. Анолит (вода из анодного отсека электролизера) используется для стерилизации хирургических инструментов, дезинфекции ран, очистки воды от органических соединений. Однако, поскольку результаты электролиза сильно зависят от многих конкретных условий эксперимента, состава исходной воды, материала электродов и электрохимической ячейки и т.п., то стандартизовать процесс электролиза достаточно трудно [5]. Разное качество электроактивированной воды, получаемой разными исследователями, и отсутствие ясного понимания физико-химических механизмов биологического действия сдерживает ее использование в биологии и медицине.
Известно, что при электролизе водных сред образуются активные формы кислорода и воды (АФК), играющие важнейшую роль в патологиях и нормальных физиологических процессах [6,7]. Начиная с пионерских работ групп М. Кондрашовой [8] и А. Кузина [9] появилось значительное число свидетельств важной биологической роли низких количеств АФК (близких к физиологическим или немного их превышающим) [10,11] и об участии воды в реализации механизма их влияния.
Изменение содержания и вида АФК в воде и водных средах может проявляться изменением параметров флуоресценции, возбуждаемой на длинах волн 260 или 310 нм [12]. В данной работе рассматриваются особенности флуоресценции воды, активированной электролизом, и влияние на флуоресценцию некоторых примесных соединений, способных взаимодействовать с АФК.
Материалы и методы
В работе использовали бытовой электроактиватор воды, модель AV-3002 (сила тока электролиза 0.2-0.7 А, напряжение питания 220 В, частота 50 Гц, потребляемая мощность не более 70 Вт, объем ячейки католита 0.9 л, анолита - 0.3 л). Ячейка электролизера изготовлена из пищевой пластмассы, анодное
и катодное отделения разделены керамическим стаканом. В ячейках установлены два катода из нержавеющей стали и два анода, покрытые специальным стойким покрытием.
В некоторых экспериментах для очистки водопроводной воды использовали фильтр Гейзер-1 (Г-1УЖ), который по паспортным данным очищает от органических примесей до 85%, от солей жесткости - до 80, от солей тяжелых металлов - до 96%.
Присутствие соли (обычно используется хлористый натрий в концентрации ~1 г/л) увеличивает ток и ускоряет процесс электролиза. Используемый в данной работе NaCl очищали двойной перекристаллизацией из водного раствора. Электролиз проводили как при добавлении соли в объем для анолита, так и при отсутствии каких-либо добавок.
В данной работе были использованы образцы воды разной степени очистки:
1.водопроводная вода, очищенная с помощью фильтра «Гейзер-1», сразу после фильтрации, а также хорошо отстоявшаяся в течение трех суток;
2.дистиллированная вода;
3.в некоторых экспериментах для дополнительной очистки и в целях исследования свойств талой воды мы 2 раза замораживали и размораживали дистиллированную воду и удаляли фракции, замерзающие наиболее быстро и наиболее медленно.
Спектры флуоресценции записывали с помощью модифицированного спектрально-измерительного комплекса СДЛ-2 (ЛОМО, Россия) в режиме счета фотонов. В этой установке свет ксеноновой лампы мощностью 150 Вт пропускается через монохроматор МДР-12 и системой линз фокусируется в объеме кюветы на площадку порядка 1 мм . Флуоресценцию регистрировали под прямым углом к возбуждающему свету с использованием второго монохроматора МДР-23. Запись сигналов (без коррекции спектральной зависимости) проводили при комнатной температуре, варьируя щели монохроматора возбуждения от 1 до 4 мм. На приведенных ниже рисунках интенсивность спектров флуоресценции указана в относительных единицах. Эта величина представляет собой число измеряемых квантов света в единицу времени в определенных условиях записи спектров (ширина щелей монохроматоров возбуждения и наблюдения, напряжение на ФЭУ, время накопления сигнала и др.). Для серии измерений условия записи поддерживались постоянными.
Основные результаты
Спектры флуоресценции активированной воды существенно зависели от чистоты воды, введенных добавок и времени электролиза. Рассмотрим сначала спектры флуоресценции водопроводной воды, очищенной с помощью фильтра «Гейзер-1». Спектры записываются сразу после электрохимической активации в присутствии хлористого натрия (1 г/л) в анодном отсеке.
Электролиз воды в присутствии поваренной соли На рис. 1 приведены спектры флуоресценции воды, полученные на длине волны возбуждения Хв = 310 нм, после 5 мин. электролиза. Спектры флуоресценции проявляются как широкие полосы с максимумом в диапазоне 380-420 нм. Из рисунка видно, что католит обладает более интенсивным и сдвинутым в сторону коротких волн спектром флуоресценции, по сравнению с контролем, в то время как в анолите широкий спектр практически отсутствует. С увеличением времени электролиза до 25 мин. спектр анолита практически не изменяется, в то время как в католите наблюдается сдвиг максимума в сторону коротких длин волн и падение интенсивности.
Следует отметить, что при небольшом времени электролиза (5-10 мин.) очищенной водопроводной воды интенсивность широкого пика флуоресценции католита всегда имела большую, а анолита - меньшую интенсивность, чем для контрольного образца. С увеличением времени электролиза в католите максимум широкого пика сдвигался в сторону коротких волн, а при выпадении в осадок малорастворимых карбонатов солей жесткости интенсивность сигнала уменьшалась.
35
60
3 50.
"я
X
2 40.
II
30.
20.
10.
о
30
25
§ 20
1 I
8
о о
я о
15
10
350
400
450
300
400
X, нм
500 600
X, нм
700
800
Рис. 1. Контроль (очищенная водопроводная вода) - (1) после электролиза в течение 5мин.: католит (2) и анолит (3); после 25 мин. электролиза: католит (4)
Рис. 2 Контроль - (1), после 5 мин. электролиза католит - (2), анолит - (3).
После электролиза очищенной водопроводной воды интенсивность света,
о о к ш
К о к
к 3
5
0
0
содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4]