CC BY
11профитных штаммов бактерий рода Bacillus // Прикладная биохимия и микробиология. - 2014. - Т. 50, № 3. - Ст. 1-8.
2. Podgorsky V., Kovalenko E., Karpova I., Saschuk E., Getman E. New extracellular Bacillus subtilis lectins with sialic acid specificity // Journal of Agricultural Science and Technology A&B USA. - 2014. - V. 4, № 6. - P. 541-546.
3. Lis H., Sharon N. Lectins. - New York: Springer, 2007, 472 p.
4. Подгорский В.С., Коваленко Э.А., Симоненко И.А. Лектины бактерий. -Киев: Наук. Думка, 1992, 204 ст.
5. Луцик М.Д., Панасюк Е.Н., Антонюк В.А. Методические рекомендации для биохимиков и иммунологов. - Львов: Львовский государственный мединститут, 1980, 20 ст.
6. Sova O. Autofocusing - a method for isoelectric focusing without carrier ampholytes // J. Chromatography. - 1985. - V. 320, № 1. - P. 15-22.
7. Вознесенский В.Л. Первичная обработка экспериментальных данных. - Ленинград: Наука, 1969. - 84 ст.
БИОДЕГРАДАЦИЯ ИОНООБМЕННЫХ СМОЛ СИСТЕМ ВОДООЧИСТКИ
АТОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
Жданова Галина Владимировна
кандидат техн. наук, доцент, Севастопольский государственный университет, г.Севастополь.
Ковальчук Юлия Лукинична
кандидат биолог.наук, ФГБУН Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н.Северцова РАН, г.Москва.
Заниздра Валерия Сергеевна Черноморское высшее военно-морское училище им. П.С.Нахимова, г.Севастополь
BIODEGRADATION OF EXCHANGE PITCHES OF SYSTEMS OF WATER PURIFICATION OF ATOMIC POWER STATIONS Zhdanova Galina, Candidate of tech. Science, assistant professor of The Sevastopol state university, Sevastopol Kovalchuk Yulia, Candidate of biol. Science, FGBUN Institute of problems of ecology and evolution A.N.Severtsova, Moscow Zanizdra Valeriya, The Black Sea higher naval school of P.S.Nakhimov, Sevastopol. АННОТАЦИЯ
Показана важность применения воды высокой чистоты для систем водоочистки атомных электростанций путем исключения влияния коррозионно-опасных микроорганизмов на ионообменные свойства фильтрующих материалов. Описаны источники и последствия заражения микроорганизмами ионообменных фильтров. Сделан вывод о необходимости периодической обработки ионообменных смол ингибиторами роста микроорганизмов. ABSTRACT
Importance of application of water of high cleanliness for systems of water purification of atomic power stations (APS) by an exception of influence of corrosion-dangerous microorganisms on ionexchange properties of filtering materials is shown. Sources and consequences of infection by microorganisms ionexchange filters are described. The conclusion is drawn on necessity of periodic processing ionexchange pitches ingibitor growth of microorganisms. Ключевые слова: ионообменные смолы, система водоочистки, АЭС. Keywords: exchange pitches, systems of water purification, APS.
Актуальность темы исследования определяется важностью обеспечения экологической безопасности России при эксплуатации атомных электростанций (АЭС) и объектов, связанных с ядерной энергетикой. В процессе работы АЭС происходит непрерывное поступление с природной водой примесей, в частности микробиологического происхождения, вызывающих биологическую коррозию технологического оборудования. Бактерии коррозионной группы попадают в трубопроводы энергетических установок через системы водоочистки, ионообменные материалы которых не обладают бактерицидными свойствами, а наоборот, являются питательным субстратом для жизнедеятельности микрофлоры. В связи с этим актуальность исследования влияния коррозионно-опас-ных микроорганизмов на ионообменные свойства фильтрующих материалов, несомненна. Исследования в этом
направлении во всем мире очень ограничены и практически отсутствуют в России.
Для работы промышленного оборудования потребность в технологической воде обеспечивается путем деминерализации воды с помощью ионообменных фильтров. Иониты применяются для приготовления воды высокой чистоты, в частности, необходимой для заполнения и подпитки энергетических контуров.
Бактериальная флора, попадая с потоком воды на фильтрующие материалы АЭС, загрязняют их, ухудшая качество обессоленной воды, и уменьшают срок эксплуатации ионообменных смол и конструкционных систем. Обессоленная вода по величине водородного показателя, концентрации растворенного кислорода, сульфат-ионов, органических S -, N -, O - содержащих соединений явля-
ется благоприятной средой для развития микроорганизмов. На объектах ядерного назначения находят применение только твердые сорбенты, поглощающие вещества сильной развитой поверхностью [6, 7].
Катионы, используемые при фильтрации воды, могут быть разделены на два класса, соответственно их активной группе: сильнокислотные (сульфатная группа) и слабокислотные (карбоксильная группа). В качестве фильтрующего материала в Н-катионитовых фильтрах I и II сту-
пени используют сильнокислотный катионит КУ-2-8. Ани-онитовые фильтры загружают сильноосновным аниони-том АВ-17-8. Фильтры смешанного действия (ФСД) загружены сильнокислотным катионитом КУ-2-8 и сильноосновным анионитом АВ-17-8 в объемном соотношении 1:1. Также используют зарубежные аналоги: Амберджет 1500Н, Duolite С 20, АтЬеНйе № 120, АтЬеНйе ^А67 и т.д.
Наиболее часто применяемые катиониты КУ-2-8 и КУ-2-8чс (ядерного класса) содержат сульфогруппы SOзН, присоединенные к бензольному кольцу (рис. 1).
SO3H
SO3H
~SOsH
Рисунок 1. Строение матрицы катионитов: КУ-2-8, Amberlite IR 120, Dowex HCR, Duolite C 20.
Катиониты получают сульфированием стирола с 8 % дивинилбензолом. Сильнокислотные катиониты - это химически инертные полистирольные зёрна, обработанные концентрированной серной или хлорсульфатной кислотой [3].
Из анионитов наиболее широко применяются для очистки воды анионит АВ-17-8 и АВ-17-8чс, получаемый хлорметилированием сополимера стирола с 8% диви-нилбензола с последующим аминированием тримети-ламином. По внешнему виду анионит представляет собой
сферические зерна светло-желтого цвета. Хлорметиловый полистирол имеет вид, показанный на рис.2.
На второй стадии хлорид в хлорметиловой группе может быть замещен амином или даже аммонием. Разрушение или изменение формы ионита может произойти вследствие изменения качества среды, от механических нагрузок, от действия биозагрязнений и т.д. Это может сыграть отрицательную роль при получении воды высокой чистоты.
СН2
СН2
СН2С1 СН2С1
Рисунок 2. Строение матрицы анионитов АВ-17-8 и АВ-17-8чс
Поскольку все иониты представляют собой структурированные гели, их объем зависит от водородного показателя и солесодержания раствора, при изменении которых объем зерна изменяется. Обычно внешний слой сжимается или расширяется раньше, чем ядро зерна, поэтому возникают огромные внутренние осмотические напряжения, происходит откалывание части зерна или раскалывание его пополам. На практике применяются смолы в виде зерен сферической формы с диаметром гранул от 0,3 до 1,2 мм [5].
В практической деятельности на АЭС для ионообменных смол осуществляется входной и эксплуатационный контроль, в частности, контролируется обменная емкость ионита, которая характеризует концентрацию функциональных групп, наличие пор, углублений, каналов и т.д. Фактическая обменная емкость зависит от числа активных групп на поверхности зерен ионита.
Фильтрование воды через слой ионита может продолжаться до момента получения обмениваемого иона в фильтрате, т.е. до проскока обмениваемого иона. За величину проскока принимают величину - от 0,01 до 0,05 мг-экв/м3.
При исчерпании обменной емкости ионита при его эксплуатации от регенерации до «проскока» контролируемого иона заканчивается его фильтроцикл (период работы фильтра до очередной регенерации ионита). Продолжительность фильтроцикла зависит от характеристик ионита (размера зерен, обменной емкости и т.д.); условий работы (повышенные температуры, наличие радиации, продуктов коррозии, скорости фильтрации, наличие загрязнения, в частности, бактериального).
При химической коррозии ионитов наблюдается замещение, расщепление или образование новых функциональных групп. Иониты сорбируют бактериальные
клетки [9], причем скорость сорбции микробов лимитируется скоростью их диффузии в частицу смолы, а размеры пор препятствуют такому проникновению. Можно было бы ожидать, что с помощью ионитов вода будет очищаться от микроорганизмов. Однако в обессоленной воде содержится на 1 - 3 порядка больше микроорганизмов, чем в исходной водопроводной воде [1, 8]. Задержание биофлоры в слое ионита объясняется двумя причинами: адсорбцией бактерий на поверхности зернистого материала, которая обусловлена силами Ван-дер-Ваальса (силы межмолекулярного притяжения), а также электростатическими силами.
Рисунок 3. Ионообменная смола АВ-17-8, загрязненная микрофлорой (увеличение 1 см - 5 мкм)
Бактериальное загрязнение обладает обволакивающим эффектом и снижает ионообменные свойства ионитов (рис. 3).
Значительное влияние на обсемененность воды микрофлорой оказывают простои в работе энергетических установок, рН среды, в которой находится фильтрующие смолы, и другие факторы. Питательной средой для бактерий являются полиаминная структура и аминные функциональные группы ионита, а также сорбировавшиеся на нем из исходной воды органические вещества - сахара и белки, комплексующие микроэлементы. Число микробов в обессоленной воде, определенное методом прямого счета, достигает 1010 - 1012 в 1мл.
Известно, что выделение СО2 в результате жизнедеятельности бактерий в замкнутом объеме понижает величину водородного показателя на 0,6 единиц [2]. Если функциональные группы фильтрующих материалов блокируются бактериями, скорость обмена неорганических ионов из обрабатываемой воды неотвратимо уменьшается. Происходит увеличение проскока ионов с увеличением степени отравления ионита, что приводит к увеличению времени отмывки после регенерации и уменьшению общей рабочей емкости смолы.
Процесс поселения микроорганизмов на субстрат, в частности, на зерна ионообменных смол, подчиняется законам адсорбции и зависит от энергии поверхности раздела твердого тела и жидкой фазы. Силы сцепления бактерий, прикрепляющихся при помощи слизистого вещества клеток даже к гладкой поверхности фильтрующей смолы, значительны: лишь часть прикрепившихся клеток
смывается сильной струей воды. После оседания бактериальные клетки размножаются делением, и примерно через 4-5 часов при благоприятных условиях их количество удваивается [4].
Любая бактериальная клетка содержит параамино-бензойную кислоту (ПАБК), которая является существенным компонентом ферментов, катализирующих важные реакции в клетках бактерий. Она участвует в качестве ко-фермента, главным образом в процессе переноса атомарного водорода - одной из важнейших биохимических реакций во всех живых клетках.
При сравнении химической формулы пара-амино-бензойной кислоты со строением матрицы ионита, можно заметить, что БАПК состоит из бензойного кольца и функциональных групп (рис. 4), в частности, карбоксильной группы СООН, которая может замещать ОН- - группу в структурной формуле ионита, тем самым, понижая его обменную емкость (рис. 5).
В процессе обычного обессоливания анионит не только обменивает неорганические ионы (С1-, БОд2- и т.д.), но и поглощает функциональные группы бактерий, закрепляясь внутри частицы. Однако между фильтроцик-лами наблюдается тенденция постепенного увеличения содержания бактериальной флоры по сравнению с веществами, вымываемыми во время регенерации. Таким образом, смола постепенно становится «необратимо» отравленной бактериями. Если не проводится предварительная обработка смолы ингибиторами микробиального роста, то возможно быстрое отравление смол, часто необратимое.
Н - N - Н
С
4
О О - Н Рисунок 4. Схема строения ПАБК
Таким образом, одним из возможных доминирующих источников появления микроорганизмов является природная вода, которая поступает в технологические системы атомных электростанций из природных водоемов. Основным источником распространения микрофлоры являются ионообменные фильтры, содержащие органические смолы, в которых происходит размножение бактерий, а затем током воды, переносящиеся по всему технологическому оборудованию, вызывая биологическую коррозию наиболее интенсивно в период технологической остановки оборудования. Для предотвращения заражения фильтров микроорганизмами необходимо обрабатывать смолы ингибирующими препаратами.
Список литературы
1. Гребенюк В.Д., Мазо А.А. Обессоливание воды ионитами. - М.: Химия, 1980. 256 с.
2. Ильин В.И. Компактные установки для удаления взвешенных, растворимых и бактериальных примесей при водоподготовке // Энергосбережение и водоподготовка. - 2004. - № 1. - С. 15 - 17.
RCH2N(CH3)3+CO
Т"-
- СН2 - СН2 -
Рисунок 5. Схема матрицы пораженного бактериями анионита АВ-17-8
3. Иониты. Методы физико-химических испытаний: ГОСТ 10898.1-84, ГОСТ 10898.4-84.
4. Каневская И.Г. Биологическое повреждение промышленных материалов. - Киев: Наукова думка, 1989. - 192 с.
5. Кишневский В.А. Системы обработки воды в энергетике. - Одесса: Астропринт, 2003. - 160 с.
6. Маргулова Т.Х., Мартынова О.И. Водные режимы тепловых и атомных электростанций. - М.: Высшая школа, 1987. - С. 320.
7. Мартынова О.И., Копылов А.С. Водно-химические режимы АЭС, системы их поддержания и контроля. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - С. 97.
8. Овсянников А.И. Изменение электрокинетических свойств фильтрующих загрузок при очистке воды от дисперсных продуктов коррозии // Сб. Исследование по химии и применению радиоактивных веществ. - Л., 1986. - С. 112 - 118.
9. Сенявин М.М. Ионный обмен в технологии и анализе неорганических веществ. - М.: Химия, 1980. -271 с.
ВЛИЯНИЕ СПОРТИВНОЙ СПЕЦИАЛИЗАЦИИ НА ВОЗБУДИМОСТЬ СПИНАЛЬНЫХ
МОТОНЕЙРОНОВ СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦ
Ланская Елена Владимировна
соискатель, специалист по учебно-методической работе, Великолукская государственная академия
физической, культуры и спорта, г. Великие Луки Ланская Ольга Владимировна
кандидат биологических наук, доцент, Великолукская государственная академия физической культуры
и спорта, г. Великие Луки
THE INFLUENCE OF SPORTS SPECIALIZATION ON EXCITABILITY OF SPINAL MOTONEURONS OF SKELETAL MUSCLES Lanskaya Elena, Аpplicant, specialist in educational-methodical work Velikiye Luki State Academy of Physical Education and Sports, Velikiye Luki
Lanskaya Olga, Candidate of biological sciences, assistant professor, Velikiye Luki State Academy of Physical Education and Sports, Velikiye Luki АННОТАЦИЯ
В настоящей работе показано, что длительная циклическая мышечная работа умеренной мощности, характерная для лыжных гонок, в большей степени определяет модуляцию параметров рефлекторной возбудимости спинальных мотонейронов проксимальных и дистальных мышц верхних и нижних конечностей по сравнению с циклической деятельностью субмаксимальной мощности, выполняемой легкоатлетами-бегунами на средние дистанции.
