Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Экотоксикологическая характеристика полиазолидинаммоний ионогидрата и обоснование его использования в комбинированных системах очистки воды

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Экотоксикологическая характеристика полиазолидинаммоний ионогидрата и обоснование его использования в комбинированных системах очистки воды"

На правах рукописи

-я, С*,-

'¿У

ВЕДЕНЕЕВА Наталия Владимировна

ЭКОТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛИАЗОЛИДИНАММОНИЙ ИОНОГИДРАТА И ОБОСНОВАНИЕ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В КОМБИНИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ ОЧИСТКИ ВОДЫ

Специальность 03.02.08 - экология (биология)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Пенза - 2015

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» на кафедре «Экология».

Научный руководитель - доктор биологических наук, профессор

Тихомирова Елена Ивановна.

Официальные оппоненты:

Ведущая организация -

Сергеева Ирина Вячеславовна,

доктор биологических наук, профессор ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова», заведующая кафедрой «Ботаника, химия и экология»;

Саэыкина Марина Александровна,

кандидат биологических наук, доцент, Академия биологии и биотехнологии имени Д.И. Ивановского ФГБОУ ВПО «Южный федеральный университет», заведующая лабораторией экологии и молекулярной биологии микроорганизмов.

ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный университет», г. Ульяновск.

Защита состоится 16 апреля 2015 г., в 10 часов 30 минут, на заседании диссертационного совета ДМ 212.337.02 на базе ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный технологический университет» по адресу: 440039, г. Пенза, пр. Байдукова/ул. Гагарина, д. 1а/11, корпус 1, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный технологический университет» и на сайте www.penzetu.ru.

Автореферат разослан 27 февраля 2015 г.

Ученый секретарь / ,__~

диссертационного совета мростелева Анна Владимировна

| РОССИЙСКАЯ I ГОСУДАРСТВЕННАЯ : БИБЛИОТЕКА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования.

Оценка качества воды питьевого назначения и совершенствование методов ее очистки являются актуальными задачами прикладной экологии, решаемыми на государственном уровне (Онищенко и др., 2001, 2005, 2010; Драгинский, 2004; Коверга и др., 2007; Рахманин, 2010; Храменков, 2011). По данным Федеральной службы государственной статистики («Итоги комплексного наблюдения условий жизни населения, 2012») 30,5 млн. человек (22% населения РФ) не обеспечены услугами централизованного водоснабжения, доступа к чистой питьевой воде не имеет 8% домохозяйств, подавляющая часть этого населения (почти 80%) проживает в сельской местности.

Отсутствие качественной питьевой воды является основной причиной распространения бактериальных кишечных инфекций, энтерапьных гепатитов и заболеваний желудочно-кишечного тракта, возникновения патологий и усиления воздействия на организм человека канцерогенных и мутагенных факторов (Гамаюнова и др., 2005; Гривкова, 2006; Степанова и др., 2006; Тулина, 2006; Соловьев и др., 2009; Брусенцова и др., 2012).

С учетом важности решения проблем обеспечения населения России качественной питьевой водой, Правительством РФ была принята Федеральная целевая программа «Чистая вода» на 2011-2017 гг. (Постановление № 1092 от 22 декабря 2010 г.).

В настоящее время в качестве сорбентов для очистки воды традиционно используют активированные угли (КАУ, БАУ и др.) (Фрог, 1999; Рябчиков, 2004), а также цеолиты (Ионе, 1965; Акимбаева, 2005), силикагели, алюмосиликаты (Щербакова, 2007; Ким, 2011; Кутергин и др., 2014), шунгит (Акимбаева и др., 2007; Климов и др., 2010; Скоробогатова и др., 2012), гидроантрациты (Бадаев и др., 2011), смектиты, среди которых значительное место уделяется монтмориллониту (Свиридов, 2011; Везенцев и др., 2012; Бельчинская, 2014). Все эти сорбенты, как правило, применяются в комплексе с другими способами или стадиями очистки.

Развивается направление по созданию комбинированных (универсальных) фильтрующих загрузок, позволяющих в один этап и в одном аппарате осуществить несколько стадий водоочистки: умягчение воды, удаление из нее железа, марганца, алюминия, гуминовых веществ, аммония, тяжелых металлов и т.д. Примером подобных фильтров может служить серия загрузок Экомикс (Украина). Однако они также не дают гарантированного эффекта обеззараживания воды. В этой связи актуальным и востребованным является исследование влияния соединения с антибактериальными свойствами - полиазолидинаммо-ний ионогидрата на живые организмы с целью обоснования безопасности его применения в фильтрующих системах комплексной очистки воды.

Цель исследований - экотоксикологическая оценка полимерного соединения с антибактериальными свойствами; разработка и обоснование его использования в комплексных фильтрующих загрузках для систем очистки поверхностных вод.

Задачи исследования.

1. Исследовать антимикробную активность полимера полиазолидинаммо-ний ионогидрата в отношении референс-штаммов микроорганизмов.

2. Оценить токсичность полимера полиазолидинаммоний ионогидрата в отношении биотест-объектов: Chlorella vulgaris Beijer; Daphnia magna Straus; Escherichia coli K12 TG1 (биосенсор «Эколюм»), определить LD50 для белых мышей.

3. Провести анализ физико-химических и сорбционных свойств гранулированных сорбентов на основе природного бентонита Даш-Салахлинского месторождения.

4. Разработать комбинированные многослойные фильтрующие загрузки для систем очистки воды из гранулированных бентонитовых сорбентов и полимера полиазолидинаммоний ионогидрата.

5. Провести оценку эффективности использования комбинированной многослойной фильтрующей загрузки в системах очистки воды из поверхностных источников Саратовской области в лабораторных и производственных условиях.

Научная новизна работы.

Впервые показана высокая антимикробная активность полиазолидинаммоний ионогидрата в отношении широкого спектра бактерий, в том числе санитарно-показательных микроорганизмов воды, в малых дозах 1-0,015%. Минимальная бактерицидная концентрация для микроорганизмов кишечной группы данного полимера составляет 16 мкг/мл. Доказана экологическая безопасность использования данного полимера в системах очистки воды по результатам биотестирования на стандартных тест-объектах: Chlorella vulgaris Beijer, Daphnia magna Straus, рекомбинантном штамме Escherichia coli Kl2 TG1 (биосенсор «Эколюм») и величине дозы LD50 для белых мышей. Выявлено, что сорбенты, получаемые путем гранулирования и обжига природного бентонита, являются наноструктурированными объектами и обладают высокой сорбционной емкостью по отношению к гумусовым веществам, взвешенным частицам, железу. Впервые установлено, что бактерицидная активность комплекса зависит от структуры поверхности сорбента, на которую нанесен полимер.

Впервые доказана высокая эффективность многослойной комбинированной фильтрующей загрузки на основе гранулированных бентонитовых сорбентов и полиазолидинаммоний ионогидрата в отношении контаминантов биологической и химической природы.

Научная новизна подтверждена двумя заявками на патент «Бактерицидная загрузка для обеззараживания поверхностных вод» (№ 2014124788 от 17.06.14) и «Бактерицидная композиция» (№ 2015102899 от 29.01.15), а также поданной заявкой «Способ получения бактерицидной композиции на основе органобен-тонита».

Практическая значимость работы.

Разработана технология создания комбинированных фильтрующих загрузок комплексного действия на основе природного бентонита в качестве сорбента и полиазолидинаммоний ионогидрата как бактерицидной

составляющей для систем водоочистки. Комбинированные фильтрующие загрузки могут быть использованы в различных вариантах систем очистки воды: от бытовых кувшинных фильтров до станций водоснабжения малых населенных пунктов в сельской местности.

Разработанная технология и комбинированные фильтрующие загрузки отмечены дипломами 7 и 8 Саратовских салонов изобретений, инноваций и инвестиций (Саратов, 2012, 2013); Фестиваля науки (Саратов, 2013, 2014), золотой и серебряной медалями на X Международном форуме «Крым Hi-tech» (Севастополь, 2014).

Результаты исследований подтверждены производственными испытаниями на станции очистки воды (ЛИССКОН 101-10).

Полученные данные используются в учебном процессе кафедры экологии Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А. по курсу «Прикладная экология», а также при написании выпускных квалификационных работ по направлению «Экология и рациональное природопользование».

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены и обсуждены на следующих научных конференциях и форумах: Всероссийских научно-практических форумах «Экология: синтез естественнонаучного, технического и гуманитарного знания» (Саратов, 2012, 2013); VII и VIII Саратовских салонах изобретений, инноваций и инвестиций (Саратов, 2012, 2013); XVIII Международном молодежном БИОС-форуме (Санкт-Петербург,

2013); Фестивалях науки (Саратов 2013, 2014); XXVI Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-26» (Саратов, 2013); VI Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Экологические проблемы промышленных городов» (Саратов, 2013); Международной научно-практической конференции «Биотехнология: реальность и перспективы в сельском хозяйстве» (Саратов, 2013); Международных симпозиумах "Ökologische, technologische und rechtliche aspekte der lebensversorgung» в рамках конгрессов «EURO ECO» (Ганновер, Германия, 2013, 2014); IV Международном экологическом конгрессе «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов -ELPIT-2013» (Тольятти, 2013); II всероссийской конференции: «Актуальные научные и научно-технические проблемы обеспечения химической безопасности России» (Москва, 2014); Международной конференции по вопросам водопользования и экологии в рамках участия РФ в БРИКС (Москва,

2014), X Международном форуме «Крым Hi-tech 2014» (Севастополь, 2014), II Всероссийской научной интернет-конференции с международным участием «Спектрометрические методы анализа» (Казань, 2014); Международной научно-практической конференции «Вавиловские чтения - 2014» (Саратов, 2014).

Реализация результатов работы. Исследование выполнено на базе Научно-образовательного центра «Промышленная экология» кафедры экологии и испытательной аккредитованной лаборатории «ЭкоОС» СГТУ имени Гагарина Ю.А. в рамках работ по грантам АВЦП «Разработка инновационной

методологии мониторинга и прогнозирования состояния водных экосистем региона на основе современных информационных технологий» (СГТУ-331, 2011); Госзадания «Совершенствование технологий мониторинга и прогнозирования состояния антропогенно нарушенных территорий, предотвращения и ликвидации их загрязнений» (НИР кафедры экологии в рамках ОНН СГТУ 2012-2014), ФЦП «Разработка инновационной IT-методологии мониторинга и прогнозирования состояния экосистем в условиях повышенной антропогенной нагрузки» (СГТУ-7, 2012-2013) и программы «У.М.Н.И.К.» «Разработка фильтрующей системы на основе наноструктурированных биосовместимых материалов» (ММТТ-26, 2013-2014).

Личный вклад автора. Экспериментальные исследования выполнялись автором лично или при непосредственном участии в составе научной группы. Обработка полученных данных и их интерпретация осуществлены автором самостоятельно. Основные положения диссертации, составляющие ее новизну и практическую значимость, сформулированы совместно с научным руководителем.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 23 работы, в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов, глав экспериментальных исследований, заключения и выводов, а также списка использованной литературы из 200 наименований. Текст диссертации изложен на 127 страницах, содержит 19 рисунков, 21 таблицу.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Полиазолидинаммоний ионогидрат обладает выраженной антибактериальной активностью в отношении референс-штаммов микроорганизмов; полный бактерицидный эффект достигается через 1 час взаимодействия полимера с бактериями при действии его в минимальных концентрациях.

2. Экологическая безопасность использования в системах очистки воды полиазолидинаммоний ионогидрата подтверждена результатами биотестирования на тест-объектах: Daphnia magna Straus, Chlorella vulgaris Beijer, Escherichia coli K12 TG1 (биосенсор «Эколюм») и отсутствием определяемой величины дозы LDj0 для белых мышей, на основании которых полимер отнесен к малоопасным соединениям ГУ класса токсичности.

3. В комбинированных фильтрующих загрузках целесообразно использование чередующихся слоев из гранулированных сорбентов, полученных из природного бентонита Даш-Салахлинского месторождения путем обжига при температуре 600-650 °С, и полимера, нанесенного на анионообменную смолу. Увеличение количества слоев в фильтре при сохранении одинакового объема способствует повышению эффективности фильтрации.

4. Комплексное действие разработанной комбинированной фильтрующей загрузки в отношении химических и биологических контаминантов поверхностных вод Саратовской области подтверждено лабораторными и производственными испытаниями.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность темы, сформулированы цель, задачи, научная новизна и практическая значимость работы, приведены положения, выносимые на защиту, изложена структура диссертации.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Глава включает описание современных требований, предъявляемых к качеству питьевой воды. Дается оценка состояния поверхностных вод Саратовской области на основании отчетной документации (Доклады «О состоянии и об охране окружающей среды Саратовской области» 2012-2013 гг.; Обзор состояния и загрязнения окружающей среды Саратовского ЦГМС 2010-2012 гг.) и многочисленных работ (Логашова и др., 2008; Ларионов, 2009; Гусев, 2011; 2014; Сергеева, 2011, 2014; Галстян и др., 2012; Синелыцикова, 2014; и др.). Описываются этапы современной водоочистки (Фрог, 1996; Рябчиков, 2004; Алексеев, 2004); дается характеристика используемых сорбционных материалов и методов дезинфекции поверхностных вод для целей питьевого использования; представлены современные данные о принципах экотоксикологических исследований при оценке новых материалов, используемых в водоподготовке.

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В качестве объектов исследования использовали:

- полимер - полиазолидинаммоний, модифицированный гидрат-ионами йода (ПААГ-М), относящийся к классу поликатионов и являющийся полиэлектролитом с высокой плотностью заряда. Препарат обладает антимикробными свойствами за счет образования электростатических связей между полимером и поверхностными структурами бактерий, а также биоактивных гидрат-ионов йода, входящего в его состав (Веденеева, 2013; Нечаева и др., 2014);

- бентонитовые гранулы различной модификации (таблица 1), получаемые путем обжига бентонитового порошка Даш-Салахлинского месторождения (Азербайджан) в разном диапазоне температур (550-800 °С), с добавлением органических компонентов.

Таблица 1 - Используемые образцы гранул на основе природного бентонита

Наименование образца Температура обжига, °С № образца

Порошок природного бентонита - 1

Гранулы с добавлением раствора глицерина 550 2

-II - 600 3

-II- 650 4

• II - 700 5

-II- 800 б

В работе использовались референс-штаммы микроорганизмов Yersinia enterolitica, Escherichia coli 113-13, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Bacillus cereus 8035, Staphylococcus aureus 209 P, Aeromonas spp., Proteus vulgaris, Salmonella enterica, Enterococcus faecalis из коллекции ГИСК им. Л.А. Тарасе-вича, г. Москва.

Изучение антибактериальной активности ПААГ-М в отношении рефе-ренс-штаммов бактерий осуществляли в соответствии с МУК 4.2.1890-04

«Определение чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам» методом серийных разведений в мясо-пептонном бульоне (МПБ). Минимальную бактерицидную концентрацию (МБК) ПААГ-М определяли путем высева взвеси бактерий после их контакта с ПААГ-М на плотную питательную среду (ГРМ-агар). Результат оценивали по количеству колониеобра-зующих единиц (КОЕ) в контрольных и опытных образцах через 24 часа инкубации посевов при 37 °С.

Для установления скорости инактивации бактерий 0,1 мл взвеси Е. coli с концентрацией 5 млн. м.к./мл добавляли к 5 мл ПААГ-М в серии разведений от 1 до 0,03% раствора. В качестве контроля помещали бактерии в такой же объем физраствора. Через 30 минут, 1, 2 и 24 часа высевали по 0,1 мл взвеси на чашку Петри с МПА и инкубировали посевы при 37 °С в течение 24 ч. Результат учитывали по числу КОЕ в пересчете на 1 мл.

Острую токсичность полимера устанавливали методами биотестирования двойных последовательных разведений ПААГ-М от 1000 до 2 мкг/мл с использованием тест-объектов: Daphnia magna Straus (ПНД Ф Т 14.1:2:4.12-06 / 16.1:2.3.3.9-06), Chlorella vulgaris Beijer (ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.10-04), люминесцентного бактериального теста «Эколюм» (MP 01.018-07). Величину средней смертельной дозы LDso рассчитывали методом Литчфилда и Уилкоксона при однократном внутрибрюшинном и пероральном введении разведений ПААГ-М белым мышам (МУ 1.2.1105-02). Исследования проводили на базе вивария Испытательного центра ветеринарных препаратов ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ».

Для оценки физико-химических свойств сорбентов на основе бентонита проводили исследование их элементного и минералогического состава, а также определение характеристик поверхности с использованием рентгенофазового (Хабас, 2007), рентгенофлуоресцентного (Ширкин, 2009) анализа на дифракто-метре ДРОН-4. Для анализа дифрактограмм использовалась база данных PCPDFWIN, v. 2.02, 1999, Международного Центра по дифракционным данным (JCPDS), а также метод низкотемпературной адсорбции азота на анализаторе сорбции газов Quantachrome NOVA 4200е. (США). Определение сорбционной емкости гранул производили в соответствии с ГОСТ 20255.1-89 с применением модельных растворов K2HAs04, Pb(N03)2, Fe2(S04)3, гуматов, бентонита разных концентраций. Испытания химической и механической стойкости гранул полученных сорбентов осуществляли согласно ГОСТ Р 51641-2000.

Обоснование использования и оценку эффективности разработанной комбинированной фильтрующей загрузки проводили в лабораторных условиях на примере проб воды, отобранных из реки Волга в акватории г. Саратова, малых рек Саратовской области Соколка и Елшанка, пруда Карамян Ленинского района г. Саратова (рисунок 1).

Отбор проб воды исследуемых водных объектов осуществляли согласно ГОСТ Р 51593-2000. Лабораторно-аналитические исследования по основным показателям проводили на базе НОЦ «Промышленная экология» кафедры экологии СГТУ имени Гагарина Ю.А. и в аккредитованной испытательной лаборатории «ЭкоОС» СГТУ по аттестованным методикам с использованием пове-

ренного испытательного оборудования. Промышленные испытания осуществляли на станциях очистки воды серии «ЛИССКОН 101-10» на примере реки Черниха Саратовского района. Измерение мутности и цветности осуществляли в соответствии с ГОСТ 3351-74 и ГОСТ Р 52769-2007. Нитриты (ПНД Ф 14.1:2.3-95), нитраты (ГОСТ 18826-73), фосфаты (ПНД Ф 14.1:2.112-97), содержание железа (ПНД Ф 14.1:2.50-96) в водных объектах определяли фотометрическим методом; ХПК (ПНД Ф 14.1:2:4.154-99), жесткость (ПНД Ф 14.1:2.98-97) - титриметрическим методом; хлорид-ионы - потенциометриче-ским методом с помощью иономера И-160. Для определения общего солесо-держания в воде использовали кондуктометр TDS 3; рН определяли рН-метром Аквилон 2000 (ПНД Ф 14.1:2:3:4.121-97). Санитарно-микробиологический анализ поверхностных вод производили в соответствии с МУК (4.2.1018-01 и 4.2.1884-04).

Рисунок 1 - Места отбора проб воды

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили по общепринятым методикам (Ашмарин и др., 1978) с применением программ Microsoft Office Excel и STATISTICA 6.0. Результаты считались достоверными при р<0,05.

ГЛАВА 3. ЭКОТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛИАЗОЛИДИНАММОНИЯ ИОНОГИДРАТА Изучение антимнкробной активности полиазолидинаммония моногидрата в отношении референс-штаммов бактерий

В ходе проведенных исследований антимикробной активности ПААГ-М установлено, что грамположительные бактерии оказались более чувствительными к действию ПААГ-М (рисунок 2). МБК для В. cereus составила 1 мкг/мл, для Е. faecalis - 4 мкг/мл. В отношении Е. coli препарат эффективен в концентрациях от 1000 до 16 мкг/мл, что соответствует 1-0,015% раствора. МБК

для P. aeruginosa ATCC 27853 была выше средних значений и составила 125 мкг/мл. На У. enterolitica ПААГ-М оказывал бактерицидное действие в концентрации 1000-16 мкг/мл, концентрации 8-2 мкг/мл оказывали лишь бак-териостатическое действие, т.к. отмечен рост на МПА в виде единичных колоний взвеси, обработанной препаратом. МБК ПААГ-М для Aeromonas spp. составила 8 мкг/мл, для S. aureus 209 Р - 4 мкг/мл, более низкие концентрации препарата оказывали частичное бактерицидное действие (Веденеева, 2012).

мкг/— 140 120 100 80 во 40 20

■ S. aureus

■ Е. coll

□ P.aerugenosa

□ В. cereus

■ Y. enterolitica as enterica

■ Aeromonas «pp.

a Pr. vulgaris a E. faecalls

Рисунок 2 - Биологическая активность ПААГ-М в отношении референс-нггаммов бактерий

При анализе механизмов антимикробного действия исходили из того факта, что основным активным компонентом ПААГ-М являются гидрат-ионы йода. Как известно, антимикробными свойствами обладают только соединения положительно поляризованного одновалентного йода: однохлористый йод, свободный молекулярный йод, а также его комплексные соединения с небелковыми полимерами. Другие формы йода являются нетоксичными и антимикробным действием не обладают (Мохнач, 1968, 1974; Gottardi, 2003). В исследуемом полимере положительно поляризованный одновалентный йод за счет электростатических сил удерживается в молекуле полимера. Ведущим механизмом здесь, вероятно, является электрофильное присоединение йода к кратным связям углерод - углерод в ненасыщенных фрагментах молекул липидов, а также нарушение синтеза белка в результате окисления SH-групп цистеина, ведущих к необратимым изменениям в клетках. Согласно исследованиям Реймера (Reimer et al„ 1998) йод, взаимодействуя с двойными углеродными связями, повреждает фосфолипиды клеточной стенки, что приводит к потере внутриклеточного материала. Круз (Kruse et al., 1970), указывает, что нарушение синтеза белка в результате окисления SH-групп цистеина приводит к потере способности присоединения цепей белка к дисульфидным мостикам (— S — S —).

Исследование зависимости антимикробного действия полиазолидин-аммония ионогидрата от длительности контакта с бактериями

Для любого бактерицида важным свойством является скорость инактивации микроорганизмов. Поэтому на следующем этапе работы была изучена зависимость бактериостатического и бактерицидного действия ПААГ-М от времени контакта с модельным микроорганизмом Е. coli. Результаты учитывали по числу выросших КОЕ на чашках Петри при высеве обработанной ПААГ-М в разных концентрациях взвеси клеток кишечной палочки.

Установлено снижение числа бактерий при увеличении длительности воздействия ПААГ-М (таблица 2). Полный бактерицидный эффект достигался че-

рез 1 час взаимодействия ПААГ-М с бактериями. Показано, что антибактериальные свойства зависят также и от концентрации ПААГ-М: максимальный бактерицидный эффект достигается при действии минимальных концентраций. Это, возможно, связано с особенностями строения молекулы полимера, которая в концентрированном состоянии представляет собой плотную глобулу, а при растворении в воде и нанесении на поверхность какого-либо материала, глобулы полимера разворачиваются, освобождая больше активных центров. Чем больше разбавление, тем больше разворачивается цепочка полимера (Веденеева, Нечаева, 2013).

Таблица 2 - Количество КОЕ Е. coli в зависимости от концентрации ПААГ-М и времени воздействия_

Часы, ч / Кол-во КОЕ м.к. в мл

Конц., % 1 0,5 0,25 0,125 0,06 0,03 К

Исх. (1,34± (1,43± (1,39± (1,22± (1,49± (1,23± (1,54±

0,08)-105 0,03)-105 0,06)-105 3,21)105 0,07)-10s 3.55)-105 0,08)-105

0,5 (5,99± (3,41± (2,97± 332,00± 31,00± 5,00± 91,54±

0,56)-10" 0,33)-104 0,21)-t04 0,34 3,00 0,08 0,11)Ю5

1 (3,53± (2,26± (1,56± 154,00± 2,00± 0 (1,54±

0,73)-103 0,07)103 0,29)-103 0,04 0,09 0,15)10s

2 (3,37± (1,76± (1,04± 61,00± 0 0 (1,53±

0,23)-I03 0,05)-103 0,49)-103 2,17 0,17)-105

24 9,00±0,03 4,00± 0 0 0 0 (1,47±

0,05 0,09)-105

Оценка токсичности полиазолидинаммония ионогидрата с использованием комплекса тест-объектов

Для оценки экологической безопасности применения ПААГ-М в целях водоочистки необходимо было определить его острую токсичность на стандартных тест-объектах. Результаты исследования на дафниях представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Выживаемость дафний при действии разных концентраций ПААГ-М, %

Тест-объекты Концентрации ПААГ-М, мкг/мл

1000 500 250 125 62,5 32 16 8 4 2 К

Daphnia magna 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

Результат 100% выживаемости Daphnia magna Straus, равные значения оптической плотности Chlorella vulgaris Beijer в контрольных и опытных образцах, а также незначительное снижение интенсивности биолюминесценции Escherichia coli К12 TG1 при исследуемых концентрациях свидетельствуют об отсутствии острой токсичности ПААГ-М.

Определение токсичности ПААГ-М на белых лабораторных мышах проводили путем однократного внутрибрюшинного или перорального введения исследуемых концентраций препарата. В ходе исследований ежедневно фиксировалось общее состояние животных, их поведение, интенсивность и характер двигательной активности, наличие судорог, реакция на тактильные, болевые, звуковые и световые раздражители, состояние волосяного и кожного покрова, масса тела, физиологические выделения. На протяжении срока наблюдения

для всех исследуемых животных отмечены физиологическая норма и отсутствие побочных эффектов. Исходя из полученных данных для ПААГ-М значение LD50 - не определено, LD0 = 2000 мг/кг массы тела. Это позволило отнести ПААГ-М к малоопасным соединениям IV класса токсичности. Следовательно, его использование в системах очистки воды экологически безопасно для организма человека и животных.

ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И СОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ ГРАНУЛИРОВАННЫХ СОРБЕНТОВ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНОГО БЕНТОНИТА Влияние температуры обжига на физико-химические свойства бентонита

Установлено, что при температуре обжига гранул бентонита в интервале 550-800 °С по элементному составу исследуемые образцы были сходными, т.е. высокотемпературный обжиг практически не повлиял на химический состав образцов. Согласно данным рентгенофазового анализа, исследуемые образцы обладали сходным минералогическим составом, который представлен алюмосиликатами, соединениями железа и кальция. Обжиг бентонита при температурах выше 500 °С приводил к изменению его минералогического состава, в частности исчезали рефлексы монтмориллонита, увеличивалось содержание слюды; а при температуре 800 "С появлялась фаза Si02 и происходило небольшое увеличение интенсивности пиков, что свидетельствовало о кристаллизации и обезвоживании фаз. Установлено также, что при t=800 °С происходит разложение кальцита, присущего исходному порошку бентонита.

В ходе исследования поверхности гранул установлено, что природный бентонит и сорбенты на его основе являются наноструктурированными объектами, при их прокаливании происходит небольшое смещение максимума дифференциальной кривой в область пор с большим радиусом. Высокотемпературный обжиг приводил к снижению удельной поверхности в 1,5-4 раза от 37 м /г (550 °С) до 12 мг/г (800 °С) (таблица 4).

Таблица 4 - Характеристики пористой структуры образцов бентонитовой глины после высокотемпературного обжига

Удельная по- Общ. объем Распределение пор по радиусам, %

Образец верхность S, ПОр Упор, см3/г 1.5-2.0 2.0-4.0 4.0-8.0 10.0-

м2/г нм нм нм 52.0 нм

№ 1, исходный 51 0,061 9 21 21 49

порошок бентонита

№ 2 обжиг 1=550 °С 37 0,092 6 16 23 55

№ 3 обжиг 1=600 "С 36 0,096 6 17 23 54

№ 4 обжиг 1=650 °С 35 0,100 5 13 25 57

№ 5 обжиг 1=700 °С 26 0,090 4 14 24 58

№ 6 обжиг 1=800 "С 12 0,031 5 15 24 56

При испытании химической и механической стойкости бентонитовых гранул установлено положительное влияние увеличения температуры обработки. В целом, химическая стойкость и механическая прочность образцов соответствовали установленным нормативам и требованиям.

Экспериментальным путем определен оптимальный температурный интервал: 600-650 "С, так как при более высокой температуре термообработки

наблюдалось значительное сокращение площади удельной поверхности и сорб-ционной ёмкости сорбента, что делало менее целесообразным практическое применение получаемых гранул. Обжиг при температуре менее 550 °С приводил к снижению прочности образцов.

При исследовании сорбционной емкости образцов гранул по отношению к гумусовым веществам установлена их высокая активность, степень извлечения веществ из раствора составила 68,3-97,7% (рисунок 3).

■ Oöp №2

■ О Up NB3

■ 06р. N«4

■ Обр N25

■ Обр. NBG

цкишость. (рад

Рисунок 3 - Степень извлечения гумусовых веществ бентонитовыми гранулалш, %

Выявлено, что с ростом концентрации веществ в растворе сорбционная активность растет. Установлено, что температурные модификации не сильно влияют на уровень адсорбции гумусовых веществ.

Аналогично цветности оценивали степень извлечения взвешенных частиц из воды (таблица 5). В качестве модели мутных растворов использовали разведенный в дистиллированной воде порошок мелкодисперсного бентонита.

Таблица 5 - Степень извлечения взвешенных частиц из воды исследуемыми образцами бентонитовых гранул

Образец —-—" _____—------ Контроль Образец № 2, t=550 °С Му 150 2,6/98,3 тность, ЕЛ 100 2,5/97,5 1Ф / Cop6i 50 2,7/94,6 1НЯ, % пдк ЕМФ 2,6

Образец № 3, t=600 "С 2,0/98,6 2,0/98 1,7/96,6 2,6

Образец № 4, t=650 "С 2,0/98,6 2,6/97,4 2,0/96 2,6

Образец № 5, t=700 °С 2,6/98,3 2,3/97,7 2,0/96 2,6

Образец № 6, t=800 "С 2,8/98,2 2,2/97,8 2,5/95 2,6

Установлено, что эффективность фильтрации составляла в среднем 97%, несмотря на значительное превышение мутности модельного раствора относительно средних показателей. Согласно литературным данным средние значения мутности реки Волга составляют 1,4-1,6 мг/л (3,64-4,16 ЕМФ), в период паводка мутность возрастает до 4-6 мг/л (10,4-15,6 ЕМФ) (Рафф и др., 2011). Отмечено, что с увеличением мутности раствора повышается сорбционная активность

гранул. Лучшими адсорбционными свойствами по отношению к взвешенным веществам обладали образцы, отожженные при 600 °С (образец № 3).

На модельных растворах была изучена сорбционная активность бентонитовых гранул в отношении арсенат-анионов, а также ионов железа и свинца. Эффективность очистки модельных растворов составила 37-87% (рисунок 4).

Рисунок 4- Эффективность очистки модельных растворов бентонитовыми гранулами

Сорбционная емкость по отношению к железу была выше, чем к свинцу или арсенатам. Отмечено, что высокотемпературный обжиг снижает адсорбционную активность сорбентов в отношении тяжелых металлов и арсенатов. Самой высокой адсорбционной емкостью обладали гранулы, отожженные при температуре 550-600°С.

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МНОГОСЛОЙНЫХ ФИЛЬТРОВ НА ОСНОВЕ БЕНТОНИТОВЫХ СОРБЕНТОВ И ПОЛИМЕРА

Исследование антимикробной активности полиазолидинаммоний ионогидрата в комплексе с различными сорбентами

На следующем этапе работы была изучена бактерицидная активность ПААГ-М при его совместном использовании с исследуемыми образцами бентонитовых гранул, а также с современными сорбентами, отличающимися структурой, площадью удельной поверхности, элементным составом и т.д. Моделировали нанесение ПААГ-М на сорбенты погружением их в 0,06% раствор полимера из расчета 1:1 (100 г гранул на 100 мл раствора полимера) на 30 минут. Далее обработанные сорбенты использовали в качестве загрузки для фильтровальных колонок и осуществляли фильтрацию бактериальной взвеси Е. coli в концентрации 5х103 м.к./мл. Результаты представлены в таблице 6.

Установлено, что бактерицидная активность комплекса «ПААГ-М -сорбент» зависела от структуры обработанного сорбента. Полный антибактериальный эффект отмечен только при нанесении полимера на анионообменную смолу AB 17-8, которая отличалась от других сорбентов особенностями строения и наличием четвертичных аммониевых оснований. Вероятно, ПААГ-М за счет электростатических сил прикрепляется органическим радикалом к группам четвертичных аммониевых оснований, при этом активные центры полимера, содержащие активный йод, оказываются свободными. В данном варианте комплекса полимера и сорбента ПААГ-М крепко удерживается на гранулах смолы и не смывается при фильтрации водных растворов (Vedeneeva et al., 2013).

Варианты сорбентов Кол-во КОЕ в фильтрате, м.к./мл

Контроль Без обработки ПААГ-М После обработки ПААГ-М

Образец №2, (=550 °С (4,74±0,44)-103 (2,92±0,27)10-' (1,33±0,19)-10А

Образец №3,1=600 °С (4,35±0,61 )• 10Л (2,76±0,22)103 (7,98±0,33)10г

Образец № 4,1=650 °С (4,81 ±0,23)-103 (4,43±0,34)103 (6,98±0,28)10-

Образец № 5,1=700 °С (4,81±0,23)103 (4,25±0,34)103 (4,12±0,26)10'

Образец № 6,1=750 °С (4,35±0,61)103 (ЭЛггНШИО-1 (2,91±0,15)103

Образец № 7,1=800 "С (4,74±0,44)-103 (5,91±0,43)-10' 4±0,54

Гранулы бентонита, 1=650 °С (с дополнительными УНМ) (4,54±0,39)-103 (4,02±0,11)103 (2,98±0,24)103

Активированный уголь марки Са^оп (4,74±0,44)-104 (4,35±0,23)104 (3,97±0,55)10"

Кварц песок (4,74±0,44)-Ю4 (2,76±0,09)104 (7,26±0,22)103

Алсис (4,74±0,44)-Ш4 (2,12±0,07)104 (2,06±0,37)-104

Бирм (4,54±0,39)103 (3,01±0,11)'Ю4 (1,41±0,29)-104

Фильтр АГ (4,54±0,39)-10'> (3,82±0,16)104 (из^^ио4

Катионит (4,54±0,39)103 (4,22±0,28)103 (З,8±0,19)103

Анионит АВ 17-8, ЧС (4,54±0,39)-103 (3,87±0,13)103 0

Хороший бактерицидный эффект установлен также при нанесении полимера на бентонитовые гранулы, отожженные при 800 °С, что объясняется особенностями их структуры: поверхность с небольшим количеством пор дала возможность полимеру и закрепиться на их поверхности, и развернуть свою цепочку. Нанесение ПААГ-М на остальные сорбенты не давало значимого бактерицидного эффекта (Веденеева и др., 2014).

Влияние скорости фильтрации на антибактериальные свойства полиазолидинаммоний ионогидрата, нанесенного на сорбент Для установления влияния скорости фильтрации, при которой происходит полное уничтожение микробных клеток, через слой 100 г анионообменной смолы АВ 17-8, обработанной 0,03% раствором ПААГ-М, пропускали суспензию Е.соН 113-13 с концентрацией клеток 5x105 в мл. Результаты опытов представлены в таблице 7.

Установлена зависимость бактерицидного действия ПААГ-М от скорости фильтрации: при снижении скорости антибактериальные свойства загрузки возрастали; оптимальная скорость фильтрации составила 1-2 мл/мин.

Таблица 7 - Влияние скорости фильтрации взвеси Е.соН на бактерицидные свойства ПААГ-М

Скорость фильтрации. КОЕ, мк/мл

мл/мин фильтрат контроль

0,5 0

1 0

2 0

3 4±0,87 (4,98±0,43)105

4 22±1,23

5 98±2,09

6 228±6,33

Лабораторные испытания эффективности разных комбинаций фильтрующих загрузок Сконструированы две фильтрующие загрузки объемом 100 мл, содержащие одинаковую массу входящих в состав компонентов, но отличных по объему содержания в общей структуре загрузки. В качестве компонентов использовали бентонитовые гранулы с лучшими сорбционными характеристиками. В первой фильтрующей загрузке было 4 слоя: 3 - адсорбционных, в середине находился бактерицидный слой; вторая загрузка имела тот же компонентный состав, однако слоев было больше: 2 бактерицидных слоя чередовались с адсорбционными слоями меньшего объема. Эффективность экспериментальных загрузок оценивали на примере очистки проб воды из пруда Карамян, расположенного на территории г. Саратова (таблица 8). Установлено, что увеличение количества слоев фильтра при сохранении одинакового объема способствует повышению эффективности фильтрации загрязненных поверхностных вод по большинству определяемых показателей в среднем на 20%. При этом показатель мутности снизился на 83%, а цветности - на 72%. Использование такой комбинации фильтрующих загрузок комплексного действия было рекомендовано для дальнейших лабораторных и производственных испытаний.

Таблица 8 - Эффективность очистки воды из пруда Карамян Ленинского района г. Саратова через комбинированные фильтрующие загрузки__

Показатели Исходная Фильтр № 1 Фильтр № 2 Норматив для

проба(п=10) (п=10) (п=10) питьевых вод

Солесодержание, мг/л 927,00±92,03 647,00±93,04 589,00±69,00 1000-1500

Запах, балл 3,00±0,01 0 0 2

Цветность, град 210,00±4,16 25,0010,93 7,00±0,19 20-30

Жесткость, мг-экв./л 7,00±0,87 5,00±0,65 5,00±0,36 7-10

Щелочность, ммоль/л 7,00±0,ЗЭ 10,00±1,52 9,00±0,16 7

РН 7,1Э±0,03 9,13±0,22 8,49±0,01 6-9

Мутность, мг/дм3 24,9±1,32 1,03±0,19 0,17±0,01 1,5-2

Нитриты, мг/дм3 1,39±0,57 0,24±0,31 0,19±0,0$ 3

Нитраты, мг/дм3 9,10±0,05 0,94±0,11 0,90±0,13 45

Фосфаты, мг/дм3 14,7Э±0,Э2 5,06±0,13 4,55±0,02 3,5

Ие общ, мг/дм3 1,50± 1,16 0 0 0,3

ОМЧ, мк/мл 2,70±0,15103 14,00±1,56 0 Отсутствие / не

более 50

ХПК, мг/дм3 8,25±0,09 5,10±3,21 5,02±2,43 5,0-7,0

Лабораторные испытания разработанных фильтрующих загрузок для очистки водных объектов Саратовской области

Отбор проб из рек Волга, Соколка, Елшанка (см. рисунок 1) производили в паводковый период (март-май 2014), когда наблюдается наиболее интенсивное загрязнение водных источников. Выбранные поверхностные источники характеризуются разными гидрологическими режимами и содержанием контаминан-тов: гуминовых веществ, взвешенных частиц и иловых остатков (р. Елшанка), железа (р. Соколка). Результаты учитывали путем сравнения химико-

аналитических данных исходного состава воды и полученных фильтратов. Результаты расчета эффективности очистки представлены на рисунке 5, для случая фильтрации в лабораторных условиях через многослойную фильтрующую загрузку № 2 (рисунок 6).

//////

Рисунок 5 - Степень очистки поверхностных вод через фильтрующую загрузку

После фильтрации проб воды из реки Волга отмечено 100% снижение показателей цветности, мутности, запаха, ОМЧ, железа. Содержание нитритов, нитратов, ХПК снизилось на 35-40%. Степень очистки по остальным показателям составила 12-15 %.

В фильтратах проб из реки Елшанка ОМЧ снизилось на 100%, показатели цветности, мутности на 96-99%, содержание фосфатов - на 80%, жесткость - на 69%, по остальным показателям снижение произошло на 18-42%.

В результате фильтрации проб воды из реки Соколка доказана способность комбинированной фильтрующей загрузки эффективно обезжелези-вать воду: содержание железа 4,12 мг/л в исходной пробе в фильтрате снизилось до 0 (степень очистки 100%).

Во всех профильтрованных пробах воды отмечено отсутствие микроорганизмов, что свидетельствует о качественной дезинфекции воды в процессе очистки.

сорбционный слой: бентонитовые гранулы

бактерицидный слой: ПААГ, нане-:енный на анионнт

сорбционный слой: бентонитовые гранулы

Рисунок 6 - Комбинированная фильтрующая загрузка

Промышленные испытания комбинированной фильтрующей загрузки на станциях локальной очистки воды «ЛИССКОН 101-10» Промышленные испытания проводили на базе научно-производственного предприятия «ЛИССКОН» (г. Саратов) с использованием разработанной нами комбинированной фильтрующей загрузки № 2 в станциях очистки воды «ЛИССКОН 101-10». Оценивали эффективность фильтрации на примере очистки воды из реки Черниха Саратовского района (таблица 9).

Таблица 9 - Эффективность очистки проб воды из р. Черниха через комбинированную

Показатель Исходная проба (п=10) Фильтрат (п= 10) Эффективность фильтрации, % Норматив для питьевых вод

Солесодержание, мг/л 1390,00±102,03 817,00±69,00 41,22 1000-1500

Запах, балл 5,00±0,01 0 100,00 2

Цветность, град" 270,00±5,б6 9,00±1,19 96,67 20-30

Жесткость, мг-экв./л 8,00±0,87 5,00±0,36 37,50 7-10

Щелочность, ммоль/л 8,00±0,23 9,00±0,27 - 7

РН 7,33±0,03 7,49±0,05 - 6-9

Мутность, иг/дм3 11,7Э±2,11 0,20±0,01 98,29 1.5-2

Нитриты, мг/дм3 0,29±0,23 0,15±0,03 48,28 3

Нитраты, мr/дмJ 3,19±0,06 0,87±0,13 72,72 45

Фосфаты, мг/дм3 15,76±0,42 2,55±0,04 82,69 3,5

Ре общ, мг/дм3 4,58±0,19 0 100,00 0,3

ОМЧ. мк/мл 3,77±0,25,10л 0 100,00 Отсутствие / не более 50

ХПК, мг/дм' 9,34±0,19 5,10±0,13 45,40 5,0-7,0

В результате проведенных исследований установлена эффективность 95-100% комбинированной фильтрующей загрузки в отношении таких показателей как цветность, мутность, ОМЧ, содержание железа. Степень фильтрации нитритов, нитратов, фосфатов, изменения общего солесодержания и ХПК составляла в среднем 30%. Во всех исследуемых образцах фильтратов поверхностных вод отмечено снижение показателей, превышающих уровень ПДК в исходной пробе.

Таким образом, проведенные исследования показали перспективность использования полимера полиазолидинаммония моногидрата в системах очистки воды, т.к. доказана его экологическая безопасность и отсутствие токсичности по отношению к живым организмам разных таксономических групп.

Установлена высокая бактерицидная активность ПААГ-М в отношении са-нитарно-показательных микроорганизмов воды и гарантированная дезинфекция при его использовании в комбинированных фильтрующих системах. Разработана технология создания комбинированных фильтрующих загрузок на основе наноструктурированных сорбентов в гранулированной форме, получаемой путем обжига природного бентонита. Доказана эффективность использования разработанных сорбентов совместно с бактерицидным компонентом в виде анионита с нанесенным ПААГ-М в качестве фильтрующих загрузок для удаления контаминантов микробного и химического происхождения.

выводы

1. Установлено, что полимер полиазолидинаммоний ионогидрат обладает выраженной антибактериальной активностью в отношении санитарно-показательных микроорганизмов воды в малых концентрациях 1-0,015% раствора; полный бактерицидный эффект достигается через 1 час взаимодействия полимера с бактериями.

2. Доказано 100% отсутствие токсичности полиазолидинаммоний ионо-гидрата в применяемых концентрациях в отношении тест-объектов Daphnia magna Straus; Chlorella vulgaris Beijer; люминесцентных бактерий Escherichia coli K12 TG1; LD50 для белых мышей не удалось установить. На основании этого был определен IV класс опасности полимера и доказана экологическая безопасность для животных и человека.

3. Определены площадь удельной поверхности и размеры пор гранул методом низкотемпературной адсорбции азота. Полученные данные позволили считать гранулированные формы сорбентов на основе природного бентонита Даш-Салахлинского месторождения наноструктурированными. Показано, что 600-650 °С является оптимальным температурным интервалом обжига бентонитовой глины; повышение температуры приводило к сокращению площади удельной поверхности сорбентов в 1,5-4 раза от 37 м2/г (при t=550 °С) до 12 м2/г (1=800 °С) и уменьшению сорбционной ёмкости в 3-8 раз.

4. При нанесении ПААГ-М на поверхность гранул выявлена зависимость бактерицидной активности полимера от структуры сорбента. Полный антибактериальный эффект (100% отсутствие бактерий в фильтрате) отмечен при использовании полимера, нанесенного на анионообменную смолу.

5. Разработаны комбинированные многослойные фильтрующие загрузки из наноструктурированных гранулированных сорбентов, чередующихся с полимером, нанесенным на анионообменную смолу. Доказано, что увеличение количества слоев в фильтре до 5-ти при сохранении общего объема (100 г) способствует повышению эффективности фильтрации по показателям: общего солесо-держания, ОМЧ, цветности, мутности, нитритов, нитратов, фосфатов, ионов железа, жесткости, щелочности и др. от 4 до 83%.

6. Использование разработанной комбинированной фильтрующей загрузки при очистке поверхностных вод рек Саратовской области эффективно на 95-100% в отношении показателей: ОМЧ, цветности, мутности, содержания железа. Во всех исследуемых образцах фильтратов проб поверхностных вод отмечено снижение показателей до уровня, не превышающего ПДК.

7. Эффективность использования комбинированной фильтрующей загрузки подтверждена производственными испытаниями на станциях очистки воды серии «ЛИССКОН 101-10» на примере загрязненных поверхностных вод: показатели цветности, мутности, запаха, содержания железа и общего микробного числа снижались на 96-100%, остальные показатели - на 37-82%.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в журналах, рекомендованных ВАК

1. Веденеева, Н.В. Изучение фильтрующих свойств модифицированных органобентонитовых гранул в отношении санитарно-показательных микроорганизмов воды [Текст] / Н.В. Веденеева, О.В. Нечаева, Д.А. Заярский, Е.И. Тихомирова // Фундаментальные исследования. - 2013. - № 6. - Ч. 4. - С. 906-908.

2. Веденеева Н.В. Изучение свойств инновационных наноматериалов, применяемых для очистки поверхностных вод [Текст] / Н.В. Веденеева, О.В. Нечаева // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. - 2013. - Т. 13. - № 4. - С. 76-80.

3. Веденеева Н.В. Биологическая активность соединений ряда енаминов и их модифицированных аналогов в отношении референс-штаммов и клинических изолятов бактерий [Текст] / О.В. Нечаева, Н.Ф. Шуршапова, Д.А. Заярский, Е.И. Тихомирова, В.В. Сорокин, М.М. Вакараева, Н.В. Веденеева // Фундаментальные исследования. - 2013. - № 12 (часть 1). - С. 127-130.

4. Веденеева, Н.В. Инновационные методы очистки поверхностных и сточных вод с использованием наноструктурированных сорбентов [Текст] / Н.В. Веденеева, В.А. Заматырина, Е.И. Тихомирова, Т.В. Анохина, М.В. Истрашкина, C.B. Бобырев // Инновационная деятельность. - 2014. - № 4. - С. 27-31.

Тезисы докладов всероссийских и международных конференций

5. Веденеева, Н.В. Изучение фильтрующих свойств модифицированных органобентонитовых гранул в отношении санитарно-показательных микроорганизмов воды [Текст] / Н.В. Веденеева, О.В. Нечаева, Д.А. Заярский, В.А. Заматырина, Е.И.Тихомирова // Биотехнология: реальность и перспективы в сельском хозяйстве: матер, междунар. науч.-практ. конф. - Саратов: КУБиК, 2013. -С. 245-246.

6. Веденеева, Н.В. Разработка инновационной фильтрующей системы на основе органобентонита и биополимера Униконс [Текст] / Н.В. Веденеева, О.В. Нечаева, Д.А. Заярский, A.B. Кошелев, Е.И. Тихомирова, Т.В. Анохина // Экологические проблемы промышленных городов: сб. науч. тр. 6-й Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием: в 2 т. - Саратов: СГТУ, 2013. - Т. 2. - С. 42-46.

7. Веденеева, Н.В. Разработка фильтрующей системы на основе наноструктурированных биосовместимых материалов [Текст] / Н.В. Веденеева, Д.А. Заярский, A.B. Кошелев, Е.И. Тихомирова // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-26: сб. тр. XXVI междунар. науч. конф. - Саратов: СГТУ, 2013.-С. 89-90.

8. Vedeneeva N.V. The study of antibacterial properties of poly azolidine ammonium hidrate ion depending on substrates / N.V. Vedeneeva, O.V. Nechaeva, E.I. Tikhomirova, D.A. Zayarsky // Ökologische, technologische und rechtliche aspekte der lebensversorgung: Abst. das internat, symp. - Hannover, 2013. - P. 143-145.

9. Веденеева, H.B. Изучение свойств инновационных наноматериалов, применяемых в очистке поверхностных вод [Текст] / Н.В. Веденеева, Е.И. Тихомирова // Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов: сб. науч. докл. IV Междунар. экологического конгресса YOUNG ELPIT. - Тольятти, 2013. - С. 114-121.

10. Веденеева, H.B. Разработка комплексной очистки поверхностных вод от химических и биологических контаминантов [Текст] / Н.В. Веденеева, О.В. Нечаева, Е.И. Тихомирова II Актуальные научные и научно-технические проблемы обеспечения химической безопасности России: материалы II всерос. конф. - Москва, 2014. - С. 79-80.

П.Веденеева, Н.В. Разработка комбинированной фильтрующей системы на основе наноструктурированных сорбентов и биополимера для задач очистки поверхностных и сточных вод [Текст] / Е.И.Тихомирова, Н.В. Веденеева, В.А. Заматырина, О.В. Нечаева, A.B. Кошелев, Е.В. Скиданов // Международная конференция по вопросам водопользования и экологии в рамках участия РФ в БРИКС: тез. докл. - Москва, 2014. - С. 27-28.

12. Веденеева, Н.В. Опыт реализации водной стратегии РФ по обеспечению питьевой водой сельского населения Заволжья Саратовской области [Текст] / Е.В. Скиданов, Е.И. Тихомирова, A.B. Кошелев, Н.В. Веденеева, В.А. Заматырина, Т.В. Анохина II Международная конференция по вопросам водопользования и экологии в рамках участия РФ в БРИКС: тез. докл. - Москва, 2014. - С. 35-37.

13. Веденеева, Н.В. Математическая модель фильтрующей системы на основе полимерной матрицы [Текст] / A.B. Косарев, Н.В. Веденеева, Е.И. Тихомирова // Математическое и компьютерное моделирование в биологии и химии: матер. III междунар. науч. интернет-конф. - Казань: Сервис виртуальных конференций Pax Grid, 2014. - С. 93-95.

14. Веденеева, Н.В. Спектральные методы исследования адсорбции на полимерных системах [Текст] / A.B. Косарев, Н.В. Веденеева, Е.И. Тихомирова // Спектрометрические методы анализа: матер. II Всерос. науч. интернет-конф. с междунар. участием. - Казань: Сервис виртуальных конференций Pax Grid, 2014.-С. 61-62.

15. Веденеева, Н.В. Модель адсорбционной активности полимерного фильтра [Текст] / A.B. Косарев, Н.В. Веденеева, Е.И. Тихомирова // Методы компьютерной диагностики в биологии и медицине 2014: матер. Всерос. школы-семинара. - Саратов: Изд-во «Саратовский источник», 2014. - С. 106-108.

16. Веденеева, Н.В. Моделирование кинетики адсорбции природных структур на полимерной матрице [Текст] / A.B. Косарев, Н.В. Веденеева, Е.И. Тихомирова // Современные биоинженерные ядерно-физические технологии в медицине: сб. матер. Всерос. молодеж. науч. конф. - Москва: Прондо, 2014.-С. 305-308.

17. Vedeneeva, N.V. Mathematical model of filter system based on polymer matrix / A.V. Kosarev, N.V. Vedeneeva, E.I. Tikhomirova // Ökologische, technologische und rechtliche aspekte der lebensversorgung: Abst. das internat, symp. -Hannover, 2014. - P. 85-86

18. Веденеева, H.B. Опыт использования наноструктурированных сорбентов КГНС в системах очистки воды серии «ЛИССКОН» для водоснабжения сельского населения Заволжья Саратовской области [Текст] / Е.В. Скиданов, Е.И. Тихомирова, A.B. Кошелев, В.А. Заматырина, Н.В. Веденеева, Т.В. Анохина // Крым Hi-tech 2014: сб. тез. докл. Междунар. форума. - Севастополь, 2014.-С. 19-21.

19. Веденеева, H.B. Дезинфицирующая композиция для обеззараживания загрязненных поверхностных вод [Текст] / Н.В. Веденеева// Крым Hi-tech 2014: сб. тез. докл. Междунар. форума. - Севастополь, 2014. - С. 195-197.

20. Vedeneeva, N.V. Application of combined filtering compositions based on nanostructured materials used for surface water purfication / N.V. Vedeneeva, E.I. Tikhomirova, O.V. Nechaeva, A.L. Podolsky // Ökologische, technologische und rechtliche aspekte der lebensversorgung: Abst. das internat, symp. - Hannover, 2014.-P. 194-195.

21. Веденеева, H.B. Оценка эффективности фильтрации воды через комбинированные фильтрующие загрузки с разным количеством сорбционных слоев / Н.В. Веденеева, Е.И. Тихомирова, Е.В. Скиданов, О-В. Нечаева, М.В. Истраш-кина // Вавиловские чтения - 2014: сб. ст. междунар. науч.-практ. конф. - Саратов: Буква, 2014. - С. 273-274.

Публикации в других изданиях

22. Веденеева, Н.В. Изучение биологической активности полиазолидинам-мония, модифицированного гидрат ионами галогенов, и его модификаций в отношении микроорганизмов [Текст] / О.В. Нечаева, Д.А. Заярский, М.М. Вака-раева, Н.В. Веденеева, Е.И. Тихомирова // Вестник науки и образования. -2014. -№ 1,-С. 32-36.

23. Веденеева, Н.В. Инновационные технологии очистки сточных вод и доочистки питьевых вод с использованием наноструктурированных сорбентов [Текст] / В.А. Заматырина, Н.В. Веденеева, Е.И. Тихомирова, A.A. Синельцев II Восьмой Саратовский салон изобретений, инноваций и инвестиций: каталог. -Саратов: Буква, 2013. - С. 375-377.

БЛАГОДАРНОСТИ

Автор глубоко признателен за помощь в работе своему научному руководителю - заведующей кафедрой экологии ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» д.б.н., профессору Е.И. Тихомировой, а также всем сотрудникам кафедры экологии. Выражаю искреннюю признательность за возможность проведения совместных исследований, всестороннюю помощь и ценные консультации директору ООО НПП «ЛИССКОН» Скиданову Е.В.

ВЕДЕНЕЕВА Наталия Владимировна

ЭКОТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛИАЗОЛИДИНАММОНИЙ ИОНОГИДРАТА И ОБОСНОВАНИЕ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В КОМБИНИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ ОЧИСТКИ ВОДЫ

Специальность 03.02.08 - экология (биология)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Редактор Л.Ю. Горюнова Корректор А.Ю. Тощева Компьютерная верстка ТА. Антиповой

Сдано в производство 12.02.15. Формат 60x84 Vie Бумага типогр. № 1. Печать трафаретная. Шрифт Times New Roman Cyr. Уч.-изд л. 1,35. Усл. печ. л. 1,34. Заказ № 2538. Тираж 100

Пензенский государственный технологический университет 440039, Россия, г. Пенза, пр. Байдукова/ул. Гагарина, 1'/11

î 5 - - 2 5 9 9

2014270469