CC BY
16
ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ
УДК 544.016.5
Н. В. Волкова, А. А. Маркина, С. А. Богданова,
Т. П. Барамыкова, Р. А. Юсупов, С. В. Фридланд
ВЛИЯНИЕ N, N'-ДИФЕНИЛГУАНИДИНИЕВОЙ СОЛИ БИС (ГИДРОКСИМЕТИЛ) ФОСФИНОВОЙ КИСЛОТЫ НА НЕКОТОРЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВОДЫ
Ключевые слова: биологически активные вещества, физико-химические показатели воды, сверхнизкие концентрации.
Изучено влияние растворов NN'-дифенилгуанидиниевой соли бис (гидроксиметил) фосфиновой кислоты в сверхмалых концентрациях на физико-химические свойства воды, вызывающие повышение биологической активности биоценозов. Изучаемые параметры, возникающие под действием химических препаратов, определяют биоактивность и могут быть репером для предварительных оценок и прогнозирования в плане дальнейшего использования их в процессах биологической очистки.
Keywords: biologically active substances, physical and chemical parameters of water, ultra-low concentrations.
The influence of the solutions of N,N'-difenilguanidin salt of bis (hydroxymethyl) phosphinic acid in ultralow concentrations upon physical and chemical properties of water has been studied, which cause the increase in the biological activity of biocenoses. The parameters researched in, which appear when affected by chemicals, determine the bioac-tivity and can be a point of reference for preliminary estimates and forecasts regarding their further use in biological purification processes.
Введение
Известно, что на положительное развитие (или подавление) биообъектов [1] влияют такие физические и физико-химические свойства растворов как рН, поверхностное натяжение, окислительно-восстановительный (ОВ) потенциал.
В работах, проводимых под руководством А. И. Коновалова [2, 3] по влиянию на воду, исследованные соединения подразделены на классические и неклассические. К числу классических отнесены те, которые при низких степенях разведения (ниже 10-4 г/дм3) в дистиллированной воде не вызывают образования ассоциатов и появления Z-потенциала, вода ведет себя, как дистиллированная. Неклассические соединения в низких и сверхнизких разбавлениях вызывают образование ассоциатов (доменов, наноассоциа-тов) в дистиллированной воде; фиксируется Z-потенциал, увеличивается электропроводность воды. В последних работах [4] было обнаружено, что неклассические соединения при низких и сверхнизких разбавлениях оказывают воздействие на биообъекты. В частности на биоценоз активного ила [5,6].
В связи со сказанным представляло интерес выявить возможность изменения указанных параметров на примере с дистиллированной водой в зависимости от концентрации синтезированной ранее и исследованной на биоактивность [7] N,N'-дифенилгуанидиниевой соли бис (гидроксиметил) фосфиновой кислоты (гуанибифос-ф).
В настоящей работе было расширено ранее изученное число физико-химических показателей воды, изменяющихся под действием исследованных прежде неклассических веществ в сверхмалых концентрациях, и, выявив тенденцию их изменения, можно в дальнейшем прогнозировать возникновение биологической активности.
Экспериментальная часть
Растворы гуанибифоса-ф в дистиллированной воде готовились путём последовательных разбавле-
ний. В работе подвергались исследованию концентрации растворов, близкие к ранее проявившим максимальный биоэффект [8, 9] и не вызывающие угнетение развития биоценоза 10-6, 10-7, 10-8 г/дм3.
Измерение поверхностного натяжения проводилось полустатическим методом давления газового пузырька. Эксперимент проводился на приборе П. А. Ребиндера по стандартной методике [10]. В качестве стандартной жидкости была принята дистиллированная вода с показателями G0=72,86•Ш-3 Н/м и АЬ0=5,2 см. Средние значения результатов измерений приведены на рисунке 1.
Рис. 1 - Зависимость поверхностно-активного натяжения водного раствора гуанибифоса-ф от концентрации
Результаты исследования, отображенные на рисунке 1, свидетельствуют о том, что в изученном диапазоне концентраций гуанибифоса-ф пове-6рхност-7ное на3тя-жение раствора при концентрации 10- и 10- г/дм на 17,8 Н/м ниже дистиллированной воды, а при 10-8 г/дм3 - на 10 Н/м. Тенденция снижения поверхностного натяжения воды под воздействием добавляемых компонентов, как правило, благоприятно сказывается на развитии биообъектов в водной среде [11].
Определение величины рН осуществляли потен-циометрическим методом с помощью лабораторного рН-метра марки «ЛП-58». ОВ-потенциал водных растворов определяли тем же прибором. Измерение
проводили платиновым электродом, аналогично определению рН. Для сравнения и приготовления растворов использовалась дистиллированная вода, имеющая значения рН и ОВ-потенциала 5,88 и 67мВ, соответственно. Средние значения результатов измерений показаны на рисунках 2 и 3.
Рис. 2 - Зависимость ОВ-потенциала раствора гуанибифоса-ф от концентрации
Из рисунка 2 видно, что гуанибифос-ф, введенный в воду в рассматриваемых концентрациях, увеличивает ОВ-потенциал. Максимальная разница значений проявилась при концентрации 10-9 г/дм3 и составила 38 мВ. При введении гуанибифоса-ф, ОВ-потенциал имеет положительное значение.
Рис. 3 - Зависимость рН изучаемого водного раствора от концентрации
Интересно отметить, что в границах этих концентраций данная соль проявляла биологическую активность и оказывала положительное влияние на биоценоз активного ила [5-7].
Можно предположить, что интенсификация работы биоценоза определяется возникновением нано-ассоциатов, положительный заряд на поверхности которых сопровождается проявлением транспорт-
ной функции, способствующей интенсификации снабжения клеток организмов кислородом.
Зеркальным отражением закономерности изменения ОВ-потенциала с увеличением степени разбавления в воде гуанибифоса-ф является изменение рН (рис. 3).
В ходе исследования pH водных растворов гуа-нибифоса-ф значения располагались в диапазоне рН = 5 - 6.
Заключение
Выявлено, что изменение ОВ-потенциала и pH, снижение поверхностного натяжения водных растворов гуанибифоса-ф, а также появления Z-потенциала и наноассоциатов, положительно влияют на интенсификацию биопроцессов.
Практическая значимость работы заключается в том, что по интегральному изменению рассмотренных физико-химических показателей водных растворов неклассических веществ можно судить о возможности проявления ими биологической активности и дальнейшего применения этих веществ в качестве интенсификаторов процесса биологической очистки сточных вод до проведения биологических испытаний.
Литература
1. А.И. Коновалов, Вестн. РАН, 83, 12, 1076-1082 (2013)
2. И. С. Рыжкина, Л. И. Муртазина, Ю. В. Киселева, А. И. Коновалов, Докл. АН, (2009).428, 4. С.487-491.
3. И. С. Рыжкина, Л. И. Муртазина, Э. М. Масагутова, Докл. АН, 438, 2, 207-211 (2011).
4. Джонсон Б. Лечебная вода. Попурри, Минск, 2014. 144 с.
5. Н. В. Волкова, А. Г. Полескова, С. В. Фридланд, VII всерос. научная интернет-конференция: «Интеграция науки и высшего образования в области био- и органической химии и биотехнологии», Уфа, Россия, 2013.
6. Н. В. Волкова, С. В. Фридланд, V межд. научно-техническая конф. студентов, аспирантов и молодых ученых «Водоснабжение, водоотведение и системы защиты окружающей среды», Уфа, Россия, 2014.
7. Т. П. Павлова, М. Е. Пантюкова, А. С. Сироткин, И. А. Трахунова, С. В. Фридланд, Экология и промышленность России, 12, 24-26 (2010).
8. Т. П. Павлова, Э. М. Масагутова, М. Е. Пантюкова, С.В.Фридланд, Вестник технологического университета, 15, 7, 40-42 (2012)
9. Н.В. Волкова, Т.П. Павлова, М.В. Шулаев, С.В. Фридланд, Вестник технол. ун-та, 18, 20, 242-244 (2015)
10. В. В. Горбачук, В. А. Загуменнов, В. А. Сироткин, Д. А. Суслов, Е. В. Никитин, Практическое руководство к лабораторным работам по коллоидной химии, Издательство Казанского университета, Казань, 2001, С.83.
11. Л. Н. Галль, Н. Р. Галль, Докл. АН, 461, 6, 673-676 (2015)
© Н. В. Волкова- аспирант каф. инженерной экологии КНИТУ, [email protected]; А.А. Маркина - магистрант той же кафедры, С. А. Богданова - к.х.н., проф. каф. физической и коллоидной химии КНИТУ, Т. П. Барамыкова - к.т.н., доц. каф. инженерной экологии КНИТУ; Р.А. Юсупов - д. х. н, проф. каф. аналитической химии, сертификации и менеджмента качества КНИТУ; С. В. Фридланд - д.х.н., проф. каф. инженерной экологии КНИТУ.
© N. V. Volkova - postgraduate student of Department of Engineering Ecology of KNRTU; A. A. Markina - graduate student of same Department of same University; S. A. Bogdanova - PhD in Chemistry, professor of the Department of Physical and Colloid Chemistry of same University; T. P. Baramykova - Candidate of Technical Sciences, the associate professor of Department of Engineering Ecology of same University; R. A. Yusupov - Doctor of Chemical Sciences, professor of the Department of Analytical Chemistry of same University; S. V. Friedland - Doctor of Chemical Sciences, professor of the Department Engineering Ecology of same University.
