Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Инактивация микроорганизмов ультрафиолетовым излучением эксилампы с использованием пероксида водорода и нанодисперсных частиц диоксида титана

ВАК РФ 03.00.23, Биотехнология

Автореферат диссертации по теме "Инактивация микроорганизмов ультрафиолетовым излучением эксилампы с использованием пероксида водорода и нанодисперсных частиц диоксида титана"

□□3478ВБ4

На правах рукописи

АСТАХОВА Светлана Александровна

ИНАКТИВАЦИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ ЭКСИЛАМПЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА И НАНОДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ ДИОКСИДА ТИТАНА

03.00.23 - «биотехнология»

- 1 ОКТ 2009

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Улан-Удэ, 2009

003478664

Работа выполнена в Байкальском институте природопользования Сибирского отделения Российской академии наук

Научный руководитель:

доктор биологических наук Батоев Валерий Бабудоржиевич Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Саловарова Валентина Петровна кандидат химических наук, доцент Балдынова Федосия Прокопьевна

Ведущая организация:

МУП «Водоканал», г Улан-Удэ

Защита состоится «22» октября г. в 10 часов на заседании Регионального диссертационного Совета ДМ. 212.039.02 при ВосточноСибирском государственном технологическом университете по адресу: 670013, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВСГТУ.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим

отправлять по указанному адресу ученому секретарю Совета.

Автореферат разослан «18» сентября 2009г. Ученый секретарь

Регионального диссертационного Совета, доктор технических наук

профессор Хамнаева Н.И.

Актуальность работы.

В настоящее время проблема эффективного обеззараживания питьевой воды остается актуальной в связи с сохранением риска возникновения и распространения заболеваний, связанных с употреблением недоброкачественной питьевой воды. На практике наиболее распространены три способа обеззараживания воды: реагентная обработка (хлором или его соединениями), ультрафиолетовое (УФ) облучение и озонирование.

Технологическая простота хлорирования и доступность хлора обусловили его широкое использование в практике водоснабжения. Серьезным недостатком хлорной обработки воды является образование ряда токсичных побочных продуктов (хлорированных фенолов, тригалометанов, диоксинов и др.). Кроме того, хлор (жидкий и газообразный) относится к токсичным веществам, что требует соблюдение повышенной техники безопасности при его транспортировании, хранении и использовании (Луцевич, 2003). Озонирование является более дорогим, но экологически безопасным методом обеззараживания воды. Использование озона, в связи с его высокими реагентными свойствами, требует повышенных мер безопасности для персонала (Фалендыш, 2009).

Обработка УФ-излучением, как известно, не имеет проблемы передозировки и не вызывает образование токсичных соединений. В качестве источников УФ-излучения традиционно используют ртутные лампы низкого, среднего или высокого давления. Существенным недостатком ртутных бактерицидных ламп, ограничивающим их применение, является высокое содержание металлической ртути в свободном состоянии, которая, как известно, является опасным поллютантом (Aucott et al., 2003). Современной альтернативой ртутным лампам являются УФ-эксилампы. Это новый класс источников спонтанного УФ- и вакуумного УФ-излучения, основное достоинство которых заключается в том, что до 80% и более общей мощности излучения сосредоточено в относительно узкой полосе (не более 10 нм на полувысоте) излучения (Sosnin et al., 2006).

В последнее десятилетие бурное развитие получили новые окислительные технологии, или АОТ (Advanced Oxidation Technologies), которые нашли широкое применение для очистки сточных вод от органических загрязнителей (Zona et al., 2002). К ним относится обработка воды УФ-излучением в присутствии сильных окислителей (например, озона, пероксида водорода) и (или) фотокатализаторов. Применение АОТ имеет большой потенциал для инактивации патогенных микроорганизмов в водной среде. В связи с этим большой научный и технологический интерес представляет бактерицидный эффект УФ-излучения эксиламп в

присутствии пероксида водорода (Н202) и/или нанодисперсного фотокаталюатора диоксида титана (Ti02).

Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ Байкальского института природопользования СО РАН по научному направлению 5.4. «Химические аспекты современной экологии и рационального природопользования, включая проблемы утилизации и безопасного хранения радиоактивных отходов».

Цель работы. Исследование эффективности инактивации бактериальных клеток Escherichia coli (далее Е. colt) и Bacillus cereus (далее В. cereus) УФ-излучением KrCl-эксилампы в присутствии окислителя (пероксида водорода) и (или) нанодисперсного фотокатализатора (наночастиц диоксида титана) в водной среде.

Основные задачи:

- установить эффективность УФ-голучения эксилампы для инактивации бактерий К coli и R cereus\

- изучить комбинированное бактерицидное действие УФ-голучения эксилампы и пероксида водорода (УФ/Н202);

- изучить комбинированное бактерицидное действие УФ-излучения эксилампы и наночастиц диоксида титана (УФ/ТЮ2);.

- определить бактерицидный эффект УФ-излучения эксилампы при совместном присутствии пероксида водорода и наночастиц диоксида титана (УФ/Н202/ТЮ2);

разработать принципиальную схему обеззараживания воды с помощью KrCl-эксилампы и окислителя Н202.

Научная новизна работы. В работе установлена эффективность УФ- излучения KrCl-эксилампы при 222 нм для инактивации бактерий Е. coli и В. cereus. На примере данных тест-организмов впервые показан высокий бактерицидный эффект УФ-йзлучения эксилампы в комбинации с окислителем Н202 и нанодисперсным фотокатализатором ТЮ2.

Практическая значимость. В работе показана применимость узкополосного УФ-излучения эксилампы при 222 нм в присутствии окислителя Н202 для высокоэффективного обеззараживания питьевой воды. В зависимости от исходной численности клеток в воде для достижения эффективности обеззараживания 100% рекомендованы УФ-облучение или комбинированная (УФ/окислитель) обработка. Разработанная схема может применяться для эффективного обеззараживания питьевой воды.

Результаты исследований включены в отчеты Байкальского института природопользования СО РАН.

Апробация работы. Результаты работы представлялись на международных и всероссийских конференциях: V школе-семинаре молодых ученых России «Проблемы устойчивого развития региона» (Улан-Удэ, 2009), III International Conference on Chemical Investigation and Utilization of Natural Resources (Ulaanbaatar, 2008), XV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (Москва, 2008), IX Всероссийской научно-нрактической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Красноярск, 2008), II Всероссийской научно-практической конференции «Развитие физико-химической биологии и биотехнологии на современном этапе» (Иркутск, 2008), IV школе-семинаре молодых ученых России «Проблемы устойчивого развития региона» (Улан-Удэ, 2007).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов и списка использованных источников (115 наименований). Работа изложена на 97 страницах машинописного текста, иллюстрирована 27 рисунками и 9 таблицами.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Для изучения бактерицидного действия УФ КгО-эксилампы объектами являлись бактериальные культуры Е. coli и В. cereus. Культуру Е. coli получали при растворении сухого колибактерина Colibacterinum siccum. Культура В. cereus выделена ранее из ила пруда-аэратора Байкальского ЦБК (Матафонова и др., 2007).

Источником УФ-излучения являлась эксилампа барьерного разряда на молекулах KrCl, излучающая на длине волны 222 нм.

Фотокатализатором служил нанодисперсный порошок ТЮ2 (кристаллическая модификация анатаз, средний диаметр частиц 23.3 нм (ООО НЛП "Старт", г. Пермь)). Для диспергирования наночастиц ТЮ2 в воде (Халявка, 2007) их подвергали предварительной ультразвуковой обработке с помощью прибора "УЛЬТРАЭСТ-М" (частота ультразвука -45 кГц, мощность - 50 Вт) в течение 15 мин. Концентрация ТЮ2 в облучаемом растворе составила 0.5 г/л. В качестве окислителя использовали пероксид водорода с концентрацией 1 г/л.

Для облучения по схемам УФ/Н202 и УФ/ТЮ2 клетки были приготовлены в стерильной воде из соответствующих односуточных культур методом предельных разведений (Егоров, 1995). Полученные бактериальные суспензии, содержащие от Ю2 до 107 колониеобразующих единиц (КОЕ) на 1 мл, последовательно облучали в течение 5-300 с при температуре 23-25 °С в режиме перемешивания на магнитной мешалке (для равномерного распределения дозы облучения во всем объеме) в кювете, расположенной под выходным окном эксилампы. Интенсивность УФ-излучения при данных условиях составила в среднем 2.2 мВт/см2.

При обработке по комбинированным схемам, 1 мл раствора Н202 и (или) суспензии ТЮ2 помещали в кювету перед внесением бактериальной суспензии. После облучения 100 мкл аликвоты высевали в чашки Петри с агаризованным питательным бульоном и инкубировали при 37 °С (В, cereus) или 28 °С (Е. coli) в течение 24 ч в 3-5 повторностях для определения числа КОЕ выживших клеток.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Инактивация Е. coli и В. cereus УФ-излучением KrCl-эксилампы

На первом этапе проведены эксперименты по обработке бактериальных суспензий УФ-излучением KrCl-эксилампы без участия окислителя и катализатора (прямой фотолиз).

Результаты УФ-обработки клеток Е. coli KrCl-эксилампой представлены на рисунке 1. Как видно из рисунка при исходной численности 102-106 КОЕ/мл полная инактивация Е. coli достигалась после 10-30 с облучения, что соответствует дозе облучения 22-66 мДж/см2. При максимальной исходной численности клеток Е. coli в воде (107 КОЕ/мл) наблюдалось снижение эффективности инактивации. В данном случае большое влияние приобретают поглощение излучения средой и рассеяние излучения на клетках, имеющих размеры, сопоставимые с длиной волны. Это обусловлено эффектом экранирования, отмеченным ранее при облучении суспензий с высокой численностью клеток (Muranyi et al., 2007).

Доза излучения, мДж/см2

99 132 165 198 231 264

Рис.

0 15 30 45 60 75 90 105 120

Продолжительность облучения, с

1. Изменение численности клеток Е. coli в воде после УФ-облучения KrCl-эксилампой.

Тем не менее, доза УФ-излучения 66 мДж/см2 (30 с), обеспечивала снижение численности на 3,5 порядка, что соответствует эффективности обеззараживания 100%. Полная же инактивация клеток была достигнута после облучения в течение 120 с.

Дня инактивации суспензии, содержащей относительно низкие концентрации клеток В. сегеия (102-103 КОЕ/мл), необходимой является доза 66-132 мДж/см2, достигаемая за 30-60 с облучения (Рис. 2).

Доза излучения, мДж/см2

¡Ы 5

1 О

S й и ° И F4 4

Л Ш9 о d> 3

5 а 2

i I 1

s.a 0

60 120 180 240 300 Продолжительность облучения, с

Рис. 2. Изменение численности клеток В. cereus в воде после УФ-облучения KrCl-эксилампой.

При облучении суспензии, содержащей более высокие исходные численности клеток Д cereus также наблюдается снижение эффективности инактивации, что можно объяснить эффектом экранирования отмеченным ранее.

При исходной численности В. cereus 106 КОЕ/мл полная инактивация осуществлялась при дозе облучения 396 мДж/см2, которая достигалась за 180 с УФ-обработки KrCl-эксилампой. При исходной численности клеток 107 КОЕ/мл инактивация 99.9% достигается при дозе облучения 660 мДж/см2, которая соответствует 300 с облучения.

Таким образом, установлена высокая эффективность УФ-излучения KrCI-эксилампы для инактивации Е. coli и В. cereus. Несмотря на эффект экранирования, возникающий при облучении высококонцентрированных бактериальных суспензий, инактивация 100% клеток наблюдалась в течение 2-5 мин обработки.

Известно, что некоторые микроорганизмы способны восстанавливаться после облучения ультрафиолетовым излучением.

Наиболее частый способ восстановления - фотореактивация, осуществляемая ферментами фотолиазами. Эти ферменты начинают активизироваться под воздействием энергии света, лежащего в спектре, смежном с ультрафиолетовым, а также в фиолетово-голубом спектре (Зоммер и др., 2005). Происходит и темновая реактивация, при выдерживании клеток в темноте.

Результаты наших исследований показали, что при выдерживании в темноте облученных клеток, не происходил рост клеток Е. coli и В. cereus. При выдерживании облученной суспензии на свету реактивация (фотореактивация) клеток Е. coli и В. cereus также не наблюдалась.

Таким образом, УФ-облучение воды, содержащей бактерии, обеспечивает необратимый, устойчивый эффект инактивации бактерий.

Инактивация Е. coli и В. cereus УФ-излучением KrCI-эксилампы в присутствии пероксида водорода

На первом этапе были проведены эксперименты по выявлению оптимальной концентрации Н202 для эффективной инактивации микроорганизмов УФ-излучением KrCI-эксилампы. В результате исследований установлено, что оптимальной концентрацией является 1 г/л.

Далее были проведены эксперименты по выявлению бактерицидного действия пероксида водорода на Е. coli и В. cereus без УФ-обработки. В результате установлено, что пероксид водорода не оказывает бактерицидного влияния на микроорганизмы без УФ-облучения KrCl-эксилампой.

В результате комбинированной УФ-обработки клеток Е. coli с участием Н202 наблюдалось заметное повышение эффективности инактивации по сравнению с УФ-обработкой без окислителя. Так, при максимальных исходных численностях клеток 106 и 107 КОЕ/мл полная инактивация зафиксирована уже после 20-25 с (44-55 мДж/см2) облучения (Рис.3).

О И 22 33 44 55

—1,0+е7 -Ж-1.(Н-еб -В-1.(Не5 -А-1.0+е4 -в-1.(Н-еЗ

О 5 10 15 20 25

Продолжительность облучения, с

Рис. 3. Изменение численности клеток Е. coli в воде после УФ-облучения зксилампой в присутствии Н202.

При более низких исходных численностях 102-105 КОЕ/мл полная инактивация клеток достигается при облучении дозой 11-33 мДж/см2.

Далее были проведены эксперименты по комбинированной обработке В. cereus. Установлено, что доза облучения необходимая для инактивации клеток при исходных численностях 102-104 КОЕ/мл при обработке по схеме УФ/Н202 в 2 раза ниже дозы облучения, найденной при УФ-облучении без участия Н202. Так, для комбинированной инактивации 99,9% клеток В. cereus при низкой исходной численности 102-103 КОЕ/мл, достаточной является доза 33-66 мДж/см2 соответственно, достигаемая за 15-30 с облучения (рис. 4), как для инактивации клеток при этой исходной численности без окислителя необходимой дозой является 66-132 мДж/см2.

И

я ы

!

и S

¡5 S1 ё ö

в

а

5

в Р*

о

н о

30 60 90 120 150 180 Продолжительность облучения, с

Рис. 4. Изменение численности клеток В. cereus в воде после УФ-облучения эксйлампой в присутствии Н202.

Известно, что в результате фотолиза Н202 образуются реакционноспособные гидроксильные радикалы (ОН*), инактивирующие клетку по двум основным механизмам: 1- окисление и разрушение клеточной стенки и мембраны с последующей дезинтеграцией клетки и 2-диффузия радикалов в клетку, приводящая к инактивации ферментов, повреждению органелл, нарушению синтеза белка и т.д. (Mamane et al., 2007). Известно, что наибольший выход ОН* генерируется излучением в области 200-280 нм (Litter, 2005). Поскольку максимум поглощения Н202 составляет 220 нм, целесообразно использовать УФ лампы, излучающие в диапазоне 210-240 нм.

Полученные результаты свидетельствуют о высокой эффективности комбинированного метода УФ-обработки в присутствии пероксида водорода для инактивации клеток Е. coli и В. cereus.

Далее были проведены эксперименты по исследованию реактивации бактерий после УФ/Н202 обработки. В результате было выявлено, что темновая реактивация бактерий £. coli и В. cereus не обнаружена. При выдерживании облученных суспепензий на свету также

не наблюдался рост клеток Е. coli и В. cereus.

Таким образом, комбинированная УФ-обработка в присутствии пероксида водорода воды, содержащей Е. coli и В. cereus, обеспечивает необратимый, устойчивый эффект инактивации бактерий.

Инактивация Е. coli и В. cereus УФ-излучением KrCl-эксилампы в присутствии наночастиц ТЮ2.

На первом этапе были проведены эксперименты по выявлению оптимальной концентрации нанодисперсного фотокатализатора ТЮ2 для комбинированной УФ/ТЮ2 обработки KrCl-эксилампой бактерий. В результате была найдена оптимальная концентрация 0,5 мг/л. фотокатализатора ТЮ2.

Для выяснения роли ТЮ2 в процессе инактивации бактерий была проведена серия экспериментов по изучению эффективности инактивации Е. coli и В. cereus без УФ-обработки. В результате было установлено, что наночастицы Ti02 не обладают бактерицидными свойствами по отношению к клеткам Е. coli и В. cereus в отсутствие УФ-облучения KrCl-эксилампой.

Далее были проведены эксперименты по изучению совместного бактерицидного действия УФ-голучения KrCl-эксилампы и наночастиц ТЮ2 на микроорганизмы.

В случае комбинированной обработки - с участием фотокатализатора диоксида титана - наблюдается высокая эффективность инактивации, достигаемая в течение значительно меньшей продолжительности облучения. Так, при исходной численности 102 и Ю3 КОЕ/мл полная инактивация клеток Е. coli зафиксирована уже после 5 и 10 сек обработки, соответственно. В результате облучения зараженной воды при максимальной исходной численности клеток эффективность инактивации составила 99.9% уже после 25 сек обработки (55 мДж/см2).

При исходной численности Е. coli 102—103 КОЕ/мл полная инактивация УФ-излучением KrCl-эксилампы в присутствии наночастиц ТЮ2 происходила за 5-10 с (Рис. 5). В результате облучения суспензии при максимальной исходной численности клеток эффективность инактивации составила 100% уже при дозе облучения 55 мДж/см2, которая достигается за 25 с обработки.

10

15

20

25

Продолжительность облучения, с

Рис. 5. Изменение численности клеток Е. coli в воде после УФ-облучения эксилампой в присутствии наночастиц ТЮ2.

Известно, что в результате взаимодействия УФ-излучения и ТЮ2 в воде генерируются реакционноспособные окислительные частицы, такие как ОН» 02*, Н02», го которых гидроксильный радикал ОН» считается наиболее важным окисляющим агентом, обеспечивающим инактивацию клетки (Итакама й а1., 2007).

На рис. 5 показано, что кривые выживания клеток в течение первых 15 с облучения суспензии, содержащей 104-107 КОЕ/мл, характеризуются наличием плато, которое отражает относительно низкую эффективность инактивации. Предполагается, что в этот период реакционноспособные частицы начинают атаковать клетку и окислять клеточную мембрану с сохранением ферментативных механизмов ее самовосстановления (ВепаЬЬои et а1., 2007). В конце этого периода происходит разрушение клеточной мембраны, что приводит к дезинтеграции внутриклеточных компонентов и увеличению эффективности инактивации. Также мы полагаем, что здесь определенный вклад вносят эффекты поглощения и рассеяния УФ-излучения. Кроме того, небольшое рассеяние падающего излучения может происходить и на

самих частицах катализатора.

При комбинированной инактивации (УФ/ТЮ2) высококонцентрованных водных суспензий клеток В. cereus, (107 КОЕ/мл), доза 396 мДж/см2, достигаемая за 180 с облучения, является достаточной для инактивации 99.9% клеток. Для полной инактивации В. cereus при невысоких исходных численностях клеток (102-103 КОЕ/мл) необходимой является доза 66-132 мДж/см2, достигаемая за 30-60 с облучения (Рис. 6).

Доза излучения, мДж/см2

66

132 198 264 330 396

-#-1.0+е7 —Ж- 1,0+еб -В- 1.0+е5 -*-1.0+64 -Ш- 1.0+еЗ -4- 1.0+е2

0 30 60 90 120 150 180 Продолжительность облучения, с

Рис. 6. Изменение численности клеток В. cereus в воде после УФ-облучения эксилампой в присутствии наночастиц ТЮ2.

Полученные результаты свидетельствуют о высокой эффективности инактивации узкополосного УФ-излучения при 222 нм и наночастиц ТЮ2 при обработке воды, содержащей до 107 КОЕ/мл Е. coli и В. cereus. Что касается клеток, с низкой исходной численностью, эффект инактивации наблюдается уже в пределах 5-10 с облучения для Е. coli и 60 с облучения для В. cereus, что соответствует дозам 11-132 мДж/см2.

Таким образом, мы предполагаем перспективность применения УФ-эксилампы и наночастиц ТЮ2 для инактивации суспензий Е. coli и В. cereus.

При выдерживании облученных клеток Е coli и В. cereus на свету реактивация не наблюдалась. Темновая реактивация также отсутствовала.

Таким образом, УФ-обработка в присутствии фотокатализатора ТЮ2 суспензии клеток Е. coli и В. cereus, обеспечивает необратимый, устойчивый эффект инактивации.

Инактивация Е. coli и В. cereus УФ-излучением KrCl-эксилампы при совместном присутствии Н202 и наночастиц ТЮ2.

В результате инактивации клеток Е. coli излучением KrCl-эксилампой при совместном присутствии пероксида водорода и наночастиц Ti02 установлено, что при максимальной исходной концентрации клеток 107 КОЕ/мл доза УФ-излучения 33 мДж/см2 (15 с), обеспечивала снижение численности клеток на 3,2 порядка (Рис. 7). Полная же инактивация клеток Е. coli была достигнута при дозе облучения 55 мДж/см2, которая достигается за 25 секунд обработки.

Доза излучения, мДж/смг

О

25

Рис.

5 10 15 20 Продолжительность облу чения, с

7. Изменение численности клеток Е. coli в воде после УФ-облучения эксилампой в присутствии Н202 и наночастиц Ti02.

Похожие результаты получены и при обработке в присутствии только пероксида водорода, или только ТЮ2. Поэтому можно сказать, при УФ-обработке клеток при совместном присутствии Н202 и наночастиц ТЮ2 не происходит увеличение эффективности инактивации и отсутствует синергетический эффект, как предполагалось. Возможно, это связано с тем, что происходит увеличение концентрации ОН° радикалов в результате фотолиза Н202 и взаимодействия УФ-излучения и ТЮ2. Как известно, при избыточном содержании ОН0 радикалов в растворе протекают конкурирующие реакции: образующиеся ОН° радикалы подвергаются димеризации (1) или вступают в реакции (2, 3):

0Н° + 0Н°-*Н202 (1)

0Н° + Н202->Н02° + Н20 (2)

ОН0 + Н02°-> Н20 + 02 (3)

Поскольку гидроксопероксидные радикалы Н02° являются менее реакционноспособными, чем ОН0 радикалы (Daneshvar et al., 2008), повышение их концентрации не оказывает заметного влияния на скорость инактивации.

При инактивации клеток В. cereus также не происходит увеличение эффективности инактивации и полученные результаты подобны результатам, полученным при обработке в присутствии либо пероксида водорода, либо фотокатализатора ТЮ2. Так, полная инактивация В. cereus при 106—107 КОЕ/мл наблюдалась после облучения дозой 264 мДж/см2 при 120 с облучения, рис. 8.

О

66

132

198

264

—•—1.0+е7

-B-l.O+rf 1.(Н-е4 -в-1.0+еЗ —♦—1.0+е2

О

30 60 90 120

Продолжительность облучения, с

Рис. 8. Изменение численности клеток Д cereus в воде после

УФ-облучения эксилампой в присутствии Н202 и наночастиц Ti02.

Таким образом, при совместном присутствии Н202 и наночастиц ТЮ2 не наблюдается увеличение эффективности УФ-инактивации клеток Е. coli и В. cereus .

Разработка принципиальной схемы обеззараживания воды с помощью KrCl-эксилампы в комбинации с Н202.

В результате исследований нами было установлено, что эффективная инактивация клеток Е. coli и В. cereus осуществляется комбинированными методами УФ/Н202 и УФ/ТЮ2. Поскольку удаление наночастиц диоксида титана из воды требует дополнительных энергозатрат и технологических операций, поэтому нами рекомендуется применять данный фотокатализатор совместно с УФ-облучением для обеззараживания и очистки сточных вод.

Нами предложена следующая принципиальная схема обеззараживания воды с помощью KrCl-эксилампы в комбинации с Н202.

Схема обеззараживания воды включает в себя установку, где на первом этапе вода поступает на УФ-обработку (рисунок 9). Обеззараживание может осуществляться в широком температурном интервале (при температуре 5-35 °С).

Рисунок 9 - Принципиальная схема обеззараживания питьевой воды с помощью KrCl-эксилампы в присутствии Н202

При высоком исходном содержании в воде микроорганизмов 104107 КОЕ/мл предварительно в зараженную воду подается пероксид водорода. Концентрация Н202 в облучаемой воде составляет 1 г/л. В этом случае оптимальная продолжительность облучения для достижения 100% обеззараживания составляет 180 секунд. На следующем этапе обеззараживания микроорганизмы удаляют из воды фильтрованием. В качестве фильтра можно использовать фильтр с керамзитовой загрузкой (размер зерен 0,8-5,0 мм).

При невысокой исходной численности бактерий 102-103 КОЕ/мл УФ-обработка зараженной воды происходит без подачи катализатора и окислителя. На следующем этапе осуществляется фильтрование. Эффективность обеззараживания 100% в этом случае достигается за 60 с облучения (рис. 9).

Данная схема обеззараживания позволяет не только повысить эффективность обеззараживания, но и исключить условия для образования хлорорганических соединений в питьевой воде.

ВЫВОДЫ:

1. Показана высокая эффективность УФ-излучения КгО-эксилампы для инактивации бактерий Е. coli и В. cereus (прямой фотолиз). Инактивация 99.9% клеток Е. coli достигалась при дозе облучения 49 мДж/см2 ,а клеток В. cereus при 220 мДж/см2.

2. Выявлено, что клетки В. cereus являются более резистентными к воздействию УФ-излучения KrCl-эксилампы, чем Е. coli.

3. Установлено, что комбинированная обработка клеток Е. coli и В. cereus УФ-излучением KrCl-эксилампы в присутствии пероксида водорода приводит к увеличению эффективности инактивации. Для инактивации 99.9% клеток Е. coli необходимой является доза облучения 30 мДж/см2, клеток В. cereus -118 мДж/см2.

4. Установлена высокая антибактериальная активность узкополосного УФ-излучения при 222 нм и наночастиц ТЮ2 при обработке воды, содержащей до 107 КОЕ/мл Е. coli и В. cereus. Доза облучения необходимая для инактивации 99,9% клеток Е. coli и В. cereus составляет 37 мДж/см2 и 120 мДж/см2, соответственно.

5. Обнаружено что, при инактивации клеток Е. coli и В. cereus УФ-облучением KrCl-эксилампой (прямой фотолиз), УФ-обработкой в присутствии пероксида водорода (или наночастиц ТЮ2) не наблюдалась темновая и световая реактивация клеток.

6. Предложена принципиальная схема обеззараживания питьевой воды с помощью KrCl-эксилампы в присутствии Н202.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Астахова С.А., Матафонова Г.Г., Батоев В.Б. Инактивация патогенной микрофлоры ультрафиолетовым излучением эксилампы в присутствии пероксида водорода //Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. - 2008. - Т. 2. - С. 79-84.

2. Matafonova G.G., Batoev V.B., Astakhova S.A., Gomez M., Christof! N. Efficiency of KrCl excilamp (222 nm) for inactivation of bacteria in suspension //Letters in Applied Microbiology, 2008, 47. P. 508-513.

3. Астахова C.A., Матафонова Г.Г., Батоев В.Б, Бактерицидный эффект KrCI-эксилампы в присутствии пероксида водорода //Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии. - 2008. - Т.2(11). - С. 84-87.

4. Матафонова Г.Г., Астахова С.А., Батоев В.Б., Gómez М., Christofí N. Эффективность инактивации бактерий в воде УФ-излучением эксилампы //Известия Иркутского государственного университета. Серия «Биология. Экология». -2008, Т.1,№1. -С. 22-25.

5. Матафонова Г.Г., Астахова С.А., Батоев В.Б. Бактерицидный эффект излучения KrCI - эксилампы //Материалы IV Школы-семинар молодых ученых России "Проблемы устойчивого развития региона". - Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2007. - С. 141-142.

6. Астахова С.А., Матафонова Г.Г. Бактерицидный эффект KrCI -эксилампы //Материалы докладов XV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» — М.: Издательство МГУ; СП МЫСЛЬ, 2008. - С. 3.

7. Астахова С.А., Матафонова Г.Г., УФ-инактивация бактериальных суспензий Escherichia coli ультрафиолетовым излучением эксилампы //Материалы IX Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (с международным участием). — Красноярск, 2008. - 4.1. - С. 41-42.

8. Астахова С. А., Матафонова Г.Г. Обеззараживание воды ультрафиолетовым излучением эксилампы //Материалы международной научно-практичской конференции в области экологии и безопасности жизнедеятельности. - Комсомольск-на - Амуре: ГОУВПО «КиАГТУ», 2008.-С. 218-219.

9. Batoev V.B., Astakhova S. A., Shirapova G.S., Matafonova G.G. Photocatalytic oxidation of bacteria using UV KrCl exilamp and Ti02 nanoparticles //Abstracts of the 3rd International Conference on Chemical Investigation and Utilization of Natural Resources. - Mongolia (Ulaanbaatar), 2008.-P.54.

10. Астахова C.A., Матафонова Г.Г., Батоев В.Б. Бактерицидный эффект

УФ- эксилампы и наночастиц //Материалы первой Международной дистанционной научной конференции «Инновации в медицине». - Курск: ГОУ ВПО КГМУ Росздрава, 2008. - С. 11 -12.

11. Астахова С. А., Матафонова Г.Г. Обеззараживание воды ультрафиолетовым излучением //Материалы Международной научно-практической конференции «Современная экология - наука XXI века». -Рязань: РГУ, 2008. - С. 174-176.

12. Астахова С.А., Матафонова Г.Г., Батоев В.Б. Бактерицидный эффект УФ-эксилампы и наночастиц //Материалы молодежной научной конференции «Молодежь и наука Забайкалья». - Чита, 2008, С. 84-86.

13. Астахова С.А., Матафонова Г.Г., Батоев В.Б. Фотокаталитическая инактивация Escherichia coli ультрафиолетовым излучением эксилампы //Материалы V Школы-семинар молодых ученых России "Проблемы устойчивого развития региона". - Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2009. -

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю д.б.н. В. Б. Батоеву, сотрудникам БИП СО РАН к.б.н. Матафоновой Г.Г. и к.т.н. Центер И.М. за оказанную поддержку при выполнении работ. Автор также приносит глубокую благодарность заведующему кафедрой биотехнологии ВСГТУ д.б.н., проф. В.Ж. Цыренову за ценные консультации и за помощь в микробиологических исследованиях.

Подписано в печать 17.09.2009 г. формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,3 Тираж 100. Заказ № 41

Отпечатано в типографии Изд-ва БНЦ СО РАН. 670047 г. Улан-Удэ ул. Сахъяновой, 6.

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Астахова, Светлана Александровна

Введение.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Общая характеристика микробиологически загрязненной воды.

1.2. Методы обеззараживания воды.

1.2.1. Реагентные методы

1.2.1.1. Хлорирование.

1.2.1.2. Озонирование.

1.2.1.3. Тяжелые металлы.

1.2.1.4. Бром и йод.

1.2.2. Физические методы

1.2.2.1. Кипячение.

1.2.2.2. Ультразвук.

1.2.2.3. Ультрафиолетовое облучение.

1.2.3. Комбинированные методы 1.2.3.1. Новые окислительные технологии

1.2.3.1.1. Ультрафиолетовая обработка в присутствии пероксида водорода.

1.2.3.1.2. Ультрафиолетовая обработка в присутствии нанодисперсного фотокатализатора диоксида титана.

1.3. Источники ультрафиолетового излучения

1.3.1. Ртутные лампы.

1.3.2. Импульсные источники ультрафиолетового излучения.

1.3.3. Эксимерные лампы.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Объекты исследований.

2.2. Материалы и методы исследований

2.2.1. Материалы исследования.

2.2.2. Методы исследования

2.2.2.1. Микробиологические методы.

2.2.2.1.1. Определение численности клеток.

2.2.2.1.2. Методика приготовления питательных сред для культивирования микроорганизмов.

2.2.2.1.3. Изучение инактивации микроорганизмов Е. coli и В. cereus ультрафиолетовым излучением KrCl-эксилампы.

2.2.2.1.4. Изучение инактивации микроорганизмов Е. coli и В. cereus ультрафиолетовым излучением KrCl-эксилампы в присутствии пероксида водорода и/или наночастиц ТЮ2.

2.2.2.1.5. Определение эффекта "последействия".

2.2.2.2. Физико-химические методы

2.2.2.2.1. Спектрофотометрические определения.

3. ИНАКТИВАЦИЯ E.COLI И В.CEREUS УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ КгС1-ЭКСИЛАМПЫ

3.1. Инактивация Е. coli УФ-излучением KrCl-эксилампы.

3.2. Инактивация В. cereus УФ-излучением KrCl-эксилампы.

3.3. Эффект последействия.

4. ИНАКТИВАЦИЯ E.COLI И В. CEREUS УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ КгСЮКСИЛАМПЫ В ПРИСУТСТВИИ ПЕРОКСИДА

ВОДОРОДА И/ИЛИ НАНОЧАСТИЦ ТЮ

4.1. Инактивация Е. coli УФ-излучением KrCl-эксилампы в присутствии пероксида водорода.

4.2. Инактивация В. cereus УФ-излучением KrCl-эксилампы в присутствии пероксида водорода.

4.3. Эффект последействия.

4.4. Инактивация Е. coli УФ-излучением KrCl-эксилампы в присутствии наночастиц ТЮз.

4.5. Инактивация В. cereus УФ-излучением KrCl-эксилампы в присутствии наночастиц ТЮг.

4.6. Эффект последействия.

4.7. Инактивация Е. coli УФ-излучением KrCl-эксилампы при совместном присутствии пероксида водорода и наночастиц ТЮ2.

4.8. Инактивация В. cereus УФ-излучением KrCl-эксилампы при совместном присутствии пероксида водорода и наночастиц ТЮ2.

4.9. Эффект последействия.

5. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ С ПОМОЩЬЮ КгС1-ЭКСИЛАМПЫ.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Инактивация микроорганизмов ультрафиолетовым излучением эксилампы с использованием пероксида водорода и нанодисперсных частиц диоксида титана"

Актуальность работы.

В настоящее время проблема эффективного обеззараживания воды остается актуальной в связи с сохранением риска возникновения и распространения заболеваний, связанных с употреблением недоброкачественной питьевой воды. На практике наиболее распространены три способа обеззараживания воды: реагентная обработка (хлором или его соединениями), ультрафиолетовое (УФ) облучение и озонирование.

Технологическая простота хлорирования и доступность хлора обусловили его широкое использование в практике водоснабжения. Серьезным недостатком хлорной обработки воды является образование ряда токсичных побочных продуктов (хлорированных фенолов, тригалометанов, диоксинов и др.). Кроме того, хлор (жидкий и газообразный) относится к токсичным веществам, что требует соблюдение повышенной техники безопасности при его транспортировании, хранении и использовании [1]. Озонирование является более дорогим, но экологически безопасным методом обеззараживания воды. Использование озона, в связи с его высокими реагентными свойствами, требует повышенных мер безопасности для персонала [2].

Обработка УФ-излучением, как известно, не имеет проблемы передозировки и не вызывает образование токсичных соединений. В качестве источников УФ-излучения традиционно используют ртутные лампы низкого, среднего или высокого давления. Существенным недостатком ртутных бактерицидных ламп, ограничивающим Pix применение, является высокое содержание металлической ртути в свободном состоянии, которая, как известно, является опасным поллютантом [3]. Современной альтернативой ртутным лампам являются УФ-эксилампы. Это относительно новый класс источников спонтанного УФ- и вакуумного УФ-излучения, основное достоинство которых заключается в том, что до 80% и более общей мощности излучения сосредоточено в относительно узкой полосе (не более 5

10 нм на полувысоте) излучения [4].

В последнее десятилетие бурное развитие получили новые окислительные технологии, или АОТ (Advanced Oxidation Technologies), которые нашли широкое применение для очистки сточных вод от органических загрязнителей [5]. К ним относится обработка воды УФ-излучением в присутствии сильных окислителей (например, озона, пероксида водорода) и (или) фотокатализаторов. Применение АОТ имеет большой потенциал для инактивации патогенных микроорганизмов в водной среде. В связи с этим большой научный и технологический интерес представляет бактерицидный эффект УФ-излучения эксиламп в присутствии пероксида водорода (Н202) и/или нанодисперсного фотокатализатора диоксида титана (ТЮ2).

Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ Байкальского института природопользования СО РАН по научному направлению 5.4. «Химические аспекты современной экологии и рационального природопользования, включая проблемы утилизации и безопасного хранения радиоактивных отходов».

Цель работы. Исследование эффективности инактивации бактериальных клеток Escherichia coli (далее Е. coli) и Bacillus cereus (далее В. cereus) УФ-излучением KrCl-эксилампы в присутствии окислителя (пероксида водорода) и нанодисперсного фотокатализатора (наночастиц диоксида титана) в водной среде.

Основные задачи:

- установить эффективность УФ-излучения эксилампы для инактивации бактерий Е. coli и В. cereus;

- изучить комбинированное бактерицидное действие УФ-излучения эксилампы и пероксида водорода (УФ/Н202);

- изучить комбинированное бактерицидное действие УФ-излучения эксилампы и наночастиц диоксида титана (УФ/ТЮ2);

- определить бактерицидный эффект УФ-излучения эксилампы при совместном присутствии пероксида водорода и наночастиц диоксида титана

УФ/Н202/ТЮ2);

- разработать принципиальную схему обеззараживания воды с помощью KrCl-эксилампы и окислителя Н202.

Научная новизна работы. В работе установлена эффективность УФ-излучения KrCl-эксилампы при 222 нм для инактивации бактерий Е. coli и В. cerens. На примере данных тест-организмов впервые показан высокий бактерицидный эффект УФ-излучения эксилампы в комбинации с окислителем Н202 и нанодисперсным фотокатализатором ТЮ2.

Практическая значимость. В работе показана применимость узкополосного УФ-излучения эксилампы при 222 нм в присутствии окислителя Н202 для высокоэффективного обеззараживания питьевой воды. В зависимости от исходной численности клеток в воде для достижения эффективности обеззараживания 100% рекомендованы УФ-облучение или комбинированная (УФ/окислитель) обработка. Разработанная схема может применяться для обеззараживания питьевой воды.

Результаты исследований включены в отчеты Байкальского института природопользования СО РАН.

По результатам исследований подана заявка на выдачу патента на изобретение «Способ фотокаталитического обеззараживания воды» (дата поступления 13.08.2009, регистрационный № 2009130946).

Апробация работы. Результаты работы представлялись на международных и всероссийских конференциях: V школе-семинаре молодых ученых России «Проблемы устойчивого развития региона» (Улан-Удэ, 2009), III International Conference on Chemical Investigation and Utilization of Natural Resources (Ulaanbaatar, 2008), XV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (Москва, 2008), IX Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Красноярск, 2008), II Всероссийской научно-практической 7 конференции «Развитие физико-химической биологии и биотехнологии на современном этапе» (Иркутск, 2008), IV школе-семинаре молодых ученых России «Проблемы устойчивого развития региона» (Улан-Удэ, 2007).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов и списка использованных источников (115 наименований). Работа изложена на 97 страницах машинописного текста, иллюстрирована 27 рисунками и 9 таблицами.

Заключение Диссертация по теме "Биотехнология", Астахова, Светлана Александровна

выводы

1. Показана высокая эффективность УФ-излучения KrCl-эксилампы для инактивации бактерий Е. coli и В. cereus (прямой фотолиз). Инактивация 99.9% клеток Е. coli достигалась при дозе облучения 49 мДж/см ,а клеток В. о cereus при 220 мДж/см .

2. Выявлено, что клетки В. cereus являются более резистентными к воздействию УФ-излучения KrCl-эксилампы, чем Е. coli.

3. Установлено, что комбинированная обработка клеток Е. coli и В. cereus УФ-излучением KrCl-эксилампы в присутствии пероксида водорода приводит к увеличению эффективности инактивации. Для инактивации 99.9% клеток Е. у coli необходимой является доза облучения 30 мДж/см , клеток В. cereus - 118 мДж/см .

4. Установлена высокая антибактериальная активность узкополосного УФ-излучения при 222 нм и наночастпц ТЮ2 при обработке воды, содержащей до 10' КОЕ/мл Е. coli и В. cereus. Доза облучения необходимая для инактивации 99,9% клеток Е. coli и В. cereus составляет 37 мДж/см и 120 мДж/см2, соответственно.

5. Обнаружено что, при инактивации клеток./?, coli и В. cereus УФ-облучением KrCl-эксилампой (прямой фотолиз), УФ-обработкой в присутствии пероксида водорода (или наночастиц ТЮ2) не наблюдалась темновая и световая реактивация клеток.

6. Предложена принципиальная схема обеззараживания питьевой воды с помощью KrCl-эксилампы в присутствии Н202 .

Заключение

Анализ литературных данных показал, что существует проблема эффективного обеззараживания воды в связи с сохранением риска возникновения и распространения заболеваний, связанных с употреблением недоброкачественной питьевой воды.

В настоящее время существует множество методов обеззараживания питьевой воды. Все методы, наряду с положительными сторонами характеризуются рядом недостатков. На практике наиболее распространены три способа обеззараживания воды: реагентная обработка (хлором или его соединениями), ультрафиолетовое (УФ) облучение и озонирование.

Применение реагентов-окислителей для обеззараживания питьевой воды приводит к загрязнению воды хлорорганическими соединениями и продуктами окисления органических примесей, что значительно повышает токсичность питьевой воды. Поэтому поиск новых методов обеззараживания питьевой воды в локальных и централизованных системах водоснабжения является актуальным.

Эффективным методом обеззараживания воды является обработка ультрафиолетовым излучением, преимуществом которого является отсутствие влияния на физико-химические и органолептические показатели обеззараженной воды при более высоком обеззараживающем действии.

В качестве источников УФ-излучения традиционно используют ртутные лампы низкого, среднего или высокого давления. Существенным недостатком ртутных бактерицидных ламп, ограничивающим их применение, является высокое содержание металлической ртути в свободном состоянии, которая, как известно, является опасным поллютантом. Современной альтернативой ртутным лампам являются УФ-эксилампы. Это относительно новый класс источников спонтанного УФ- и вакуумного УФ-излучения, основное достоинство которых заключается в том, что до 80% и более общей мощности излучения сосредоточено в относительно узкой полосе (не более 10 нм на полувысоте) излучения.

В последнее десятилетие бурное развитие получили новые окислительные технологии, или АОТ (Advanced Oxidation Technologies), которые нашли широкое применение для очистки сточных вод от органических загрязнителей. К ним относится обработка воды УФ-излучением в присутствии сильных окислителей (например, озона, пероксида водорода) и (или) фотокатализаторов. Применение АОТ имеет большой потенциал для инактивации патогенных микроорганизмов в водной среде. Установлено, что перспективным для обеззараживания воды является применение комбинированных методов обеззараживания воды, основанных на обработке УФ излучением в присутствии пероксида водорода или нанодисперсного фотокатализатора диоксида титана.

Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Объекты исследования

Объектами исследования для изучения бактерицидного действия KrCl-эксилампы на микроорганизмы являлись бактериальная культура Escherichia coJi и Bacillus cereus.

Выращивание клеток осуществляли аэробным культивированием в шейкере-инкубаторе BIOSAN ES-20 (180 об/мин, 28° С (Е. coli) или 37° С (В. cereus) в течение 24 час.

Клетки Е. coli выделяли из лиофилизированного колибактерина на среде Гисса (с индикатором Андредэ). Е. coli является представителем группы кишечной палочки, к которой относятся энтеротоксигенные штаммы — возбудители энтеритов и энтероколитов.

Бактериальную культуру В. cereus, ранее выделяли из ила пруда-аэратора БЦБК и идентифицировали на основе секвенирования последовательности 16S рДНК, а также анализа морфолого-культуральных и физиологических характеристик [100]. В. cereus является условно патогенным видом, вызывающем пищевые токсикоинфекции, а также является близкородственным видом возбудителю сибирской язвы В. anthracis.

2.2.Материалы и методы 2.2.1.Материалы исследования

Источником УФ-излучения являлась эксилампа барьерного разряда на молекулах KrCl, излучающая на длине волны 222 нм приложение 1. Спектр лампы представлен на рисунке 2.

1.0

0.8 -0.6

0.4 -0.2 -0.0 »

X (нм)

Рисунок 2 - Спектр эксилампы емкостного разряда на рабочей молекуле

KrCl.

При исследовании закономерностей инактивации бактерий в комбинированных окислительных процессах в качестве окислителя использовали пероксид водорода, Н202 (ГОСТ 10929). Концентрация Н2О2 в облучаемой суспензии составляла 0.1, 0.5 и 1.0 г/л.

Фотокатализатором служил нанодисперсный порошок ТЮ2 кристаллическая модификация анатаз, средний диаметр частиц 23.3 нм

ООО НПП "Старт", г. Пермь)). В таблице 7 приведены характеристики используемого ТЮ2. Для его активации была проведена предварительная термообработка в муфельной печи при 500°С в течение 5 часов.

Кристаллическая модификация ТЮ2 была подтверждена методом рентгенофазового анализа на дифрактометре «Advance D8» (фирма Brucker AXS,

Германия). Показано, что параметры элементарной ячейки соответствуют кристаллической модификации анатаз (Рисунок 3). Для дезагломерации наночастиц ТЮ2 в воде проводили его диспергирование с помощью ультразвуковой обработки в ультразвуковой ванне "УЛЬТРАЭСТ-М"

48

200

220

240

260

280

300

320 частота ультразвука — 45 кГц, мощность — 50 Вт) в течение 15" мин [101]. Концентрация ТЮ2 в облучаемом .растворе составила 0.1, 0.5 и 1.0 г/л.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Астахова, Светлана Александровна, Улан-Удэ

1. Луцевич И.Н. Гигиеническая оценка трансформации сложных органических веществ образующихся в результате обеззараживания питьевой воды хлором // Казанский медицинский журнал, 2003. Т. 84, №2. -С. 142- 145.

2. Фалендыш Н.Ф. Как "готовится" питьевая вода. Альтернативные технологии водоподготовка // Водоочистка, 2009, №3.-С. 27-30.

3. Aucott М., McLinden М., Winka М. Release of mercury from broken fluorescent buibs // Journal Air and Waste Manag. Assoc, 2003. Vol.53, № 2-pp. 143-151.

4. Sosnin E.A., Oppenlander Т., Tarasenko F.V. Applications of capacitive and barrier discharge excilamps in photoscience // Journal of Photochem. Photobiology, 2006. № 7 - pp. 145-163.

5. Zona R., Solar S., Gehringer P. Degradation of 2,4-dihlorophexyacetic acid by ionizing radiation: influence of oxygen concentration // Water Research, 2002. № 36, pp. 1369-1374.

6. Tardiff R.G. Balancing Risks from Chemical Carcinogens at Waterbome Infectious Microbes: A Conceptual Framework. Report prepared for EPA Advisory Committee to Negotiate the Disinfection By-products Rule, 1993

7. Tardiff R.G. Balancing Chemical and Microbial Risks: Weight-of-Evidence for Cancer Risks of Chlorine Disinfection of Drinking Water. Report prepared for EPA Advisory Committee to Negotiate the Disinfection By-products Rule, 1993.

8. ВОЗ, Руководство по контролю качества питьевой воды. Том 1. Рекомендации. Женева, 1993 г.

9. Кульский JI.A. Основы химии и технологии воды. Киев: Наук. Думка, 1991. 565 с.

10. Фрог Б. Н., Левченко А.П. Водоподготовка. М.: Изд-во МГУ, 1996. 680 с.

11. Sobsey M. D. //Water Sci. and Technol., 1989.-Vol. 221, №3.-pp. 179-195.

12. Csanady M;, Deak Zl //Hidrologial:Kozlony. 1978. - Vol. 258; №2. - pp; 74-81. .

13. Мокиенко А.В:.Дезинфекция воды; и системы водоснабжения на морских судах (обзор);//Гигиена и санитария; 1992. №3; -G.6-8; .

14. Иванов В.Г., Хямяляйнен Ml М- Обеззараживание. Альтернатива традиционным методам?//Вода и экология,. 2000V№ 11- G.24-26i

15. Rook Ж. J. Formation of haloforms during- chlorination of natural water 7/ Water treatment exam. 1974. №23. pp. 83-91.

16. Медриш Л .Г. Современные высокоэффективные методы и оборудование для обеззараживания питьевой воды. — М.: О-во «Знание» . —1987. — С. 1 It• -16. ;' •. • .

17. Гончарук В.В., Потапченко Н.Г. Современное состояние: проблемы обеззараживания //Химия; и технология воды, 1998; Т., 20; №2^ С. 190217. ' . . • ' . ; '

18. Драгинский В.Л., Алексеева Л.П. Применение озона в технологии подготовки воды. Информационный; центр «Озон». Информационные^ материалы, вып.2, М., 1994.

19. Беленький С. М., Лаврешкина Г. Л;, Дульнева: Т.Н. Технология обработки и розлива минеральных вод.—М.; Агро-промиздат, 1990;

20. Журба М.Г., Любина Т.К., Мезеева Е.А. Новые решения в водоподготовке питьевой воды // Водоснабжение и сантехника, 1994. № 1. С. 39 — 46.

21. Кульский. Л.А. Теоретические основы и технология кондиционирования88воды К.: Наукова думка,, 1983.-525с.

22. Лебедева T.JI. // Гигиена и санитария, 1991. №3. — С. 17-20.

23. СанПиН 2.1.4.1074-01 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества"

24. Хотько Н.И., Дмитриев А.П. Водный фактор в передаче инфекции. -Пенза.-2002.- 232 с.

25. Колпакова Е. Рекам и людям — чистую воду! — М.: Лесная страна, 2007. — 190 с.

26. Черкинский С. Н., Трахтман Н. Н. Обеззараживание питьевой воды, М., 1962, 230 с.

27. Черкинский С. Н. Гигиенические вопросы водоснабжения сельских населенных мест, 2 изд., М., 1965, 200 с.

28. Марзеев А. П., Жаботинский В. М. Коммунальная гигиена, 3 изд., М., 1968. 520с

29. Ажгиревич А. И., Денисов В.В., Гутенев В.В., Гутенева E.H. //Научные и технические аспекты охраны окружающей среды, 2001. №5 С. 24-43.

30. Скурлатов Ю. И., Штамм Е. В. Ультрафиолетовое излучение в процессах водоподготовки и водоочистки //Водоснабжение и санитарная техника, 1997. №9.-С. 14-18.

31. Зайцева С.Г., Парфенов О.Л. Повышение эффективности и безопасности обеззараживания в системах питьевого водоснабжения//Водные ресурсы и водопользование, 2007. Т. 39, №4 С. 15-19.

32. Конев С. В., Волотовский И. Д. Фотобиология. Минск: Изд. БГУ, 1979.—384 с.

33. Кудрявцев Н. Н., Костюченко С. В., Волков С. В., Зайцева И.Т. Опыт и перспективы практического применения обеззараживания сточных вод УФ-излучением // Водоснабжение и санитарная техника, 2004. №1 -С.33-37.

34. Meumrans С. Е. The Bazic Principles of UV-Disinfection of Water // Ozone Science and Engineering, 1987. Vol. 9. - pp. 113-118.

35. Haveluar A. H., Hogeboom W. M., Koot W., Pot R. F. Specific Bacteriophages as Indicators of the Disinfection Efficiency of Secondary Effluent with Ultraviolet Radiation // Ozone Science Engineering, 1987. Vol. 9. - pp. 121126.

36. RoyL Wolfe. Ultraviolet Disinfection of Potable Water // Environ. Sci. Technol, 1990. Vol. 24. - pp. 120-123.

37. Макаров П. О. Лекции по биофизике. Изд-во ленинградского университета, 1968. 478с.

38. Bosch A. Comparative resistance of bacteriophages active against Bacteroides fragilis to inactivation by chlorination or ultraviolet radiation // Water Science and Technology, 1989. Vol. 21, №. 3 - pp. 521-525.

39. Онищенко Г.Г. Эффективное обеззараживание воды основа профилактики инфекционных заболеваний // Водоснабжение и санитарная техника, 2005. №12 - С.8-11.

40. Бутин В. М., Волков С.В., Костюченко С.В. Обеззараживание питьевой воды УФ-излучением // Водоснабжение и санитарная техника, 1996. №1 2.-С. 7-10.

41. Mechsner К., Fleischmann Т. //Gas-Wasser-Abwasser,1990 Vol. 270. №6. -pp. 417-421.

42. Соколов В. Ф. Обеззараживание воды бактерицидными лучами.- М.: Стройиздат, 1964.-334 с.

43. Bernardo Di. Innovations in water treatment technology // Water Supply, 1989 Vol. 7. № 2/3 - pp. 53-59.

44. Ohren J. E., Wiik J. Use of ultraviolet irradiation for disinfection of water -status report from Norway // Water Supply, 1986 Vol. 4. № 3 - pp. 103-108.

45. Chu W. Modeling the quantum yields of herbicide 2,4-D decay in UV/H202 process, Chemosphere, 2001 Vol. 44 - pp. 935-941.

46. Benitez F.J., Acero A.J., Real F.J. Degradation of carbofuran by using ozone, UV radiation and advanced oxidation processes // J. Hazard! Mater., 2002. № 89-pp. 51-65.

47. Huber M.M., Canonica S., Park G.Y., Gunten U. V. Oxidation of armaceuticals during ozonation and advanced oxidation processes // Environ.Sci. Technol., 2003. №37-pp. 1016-1024.

48. Zamy C., Mazellier P., Legube B. Phototransformation of selected organophosphorus pesticides in dilute aqueous solutions // Water Res., 2004. № 38-pp. 2305-2314.

49. Shemer Y. Kt Linden K.G. Degradation of the pharmaceutical metronidazole via UV, Fenton, and photo-Fenton processes //Chemosphere. 2006. № 63 pp. 269-276.

50. Селюков A.B., Скурлатов Ю.И., Козлов Ю.П. Применение пероксида водорода в технологии очистки сточных вод // Водоснабжение и сан. Техника, 1999. №12 С.25-27.

51. Mamane Н., Shemer Н., Linnnden К. Inactivation of Е. coli, В. subtilis spores, and MS2, T444!, and T7 phage using UV/H202 Advanced Oxidation // Journal of Hazardous Materials, 2007. Vol. 146. № 3. - pp. 479-486.

52. Маслюков А. П., Рахманин Ю. А., Матюшин Г. А. О природе синергизма в процессах обеззараживания воды смесями химических дезинфектантов // Доклады академии наук РАН, 1992. Т. 325, №6. - С. 1238-1241.

53. Kruithof J.C., Kamp Р.С., Belosevic М. UV/ H202-treatment: the ultimate solution for pesticide control and disinfection // Water Supply, 2002. Vol. 2, № l.-pp. 113-122.

54. Матафонова Г.Г., Астахова C.A., Батоев В.Б., Gomez M., Christofi N. Эффективность инактивации бактерий в воде УФ-излучением эксилампы91

55. Известия Иркутского государственного университета. Серия «Биология. Экология». -2008, Т.1, №1. С. 22-25.

56. Астахова С.А., Матафонова Г.Г., Батоев В.Б. Бактерицидный эффект KrCI-эксилампы в присутствии пероксида водорода //Вестник Бурятской ГСХА им. Филиппова. 2008. - Т.2(11). - С. 84-87.

57. Marquis R. Е., Baldeck J. D. Sporicidal interactions of ultraviolet irradiation and hydrogen peroxide relatet to aseptic technology // Chemical Engineering and Processing, 2007. № 46 pp 547-553.

58. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2002, с.24'.

59. Патент 2288168 Россия /Гутенев В.В. , Найденко В. В., Денисов* В. В., Котенко А. В., Ажгиревич. А. И. Способ удаления пероксида водорода из воды. Опубл. 22.02.2007.

60. Соболева Н.М., Носович А.А., Гончарук В.В. Гетерогенный фотокатализ в процессах обработки воды // Химия и технология воды, 2007. Т. 29, №2. - С.125 - 159.

61. Herrmann J. Heterogeneous photocatalysis: fundamentals and applications to the removal of various types of aqueous pollutants // Catalysis Today, 1999. Vol. 53, №1 pp. 115-129.

62. Benabbou A.K., Derriche Z., Felix C. Photocatalytic inactivation of Escherischia coli: Effect of concentration of Ti02 and microorganism, nature, and intensity of UV irradiation // Journal of Applied Catalysis, 2007. №76 -pp. 257-263.

63. Rincón A.G., Pulgarin C. Photocatalytical inactivation of E. coli: effect of (continuous-intermittent) light intensity and of (suspended-fixed) Ti02 concentration // Appl. catal. B: Environ, 2003. №. 44 pp. 263-284.

64. Tseng J.M., Huang С.Р.' Removal of chlorophenols from water by photocatalytic oxidation // Water Science Technology, 1991. №23 — pp. 377387.

65. Djebbar K., Sehili T. Kinetics of heterogeneous photocatalytic decomposition of 2.4-dichlorophenoxyacetic acid over titanium dioxide and zinc oxide in aqueous solution // Pestic/ Sci., 1998. №54 pp. 269-276.

66. Gould P. ZnO nanoparticles damage E. coli\ Toxicology // Nanotoday, 2006. Vol. I, №. 2 pp. 19.

67. Butterfield I.M., Christensen P.A., Curtis T.P., Gunlazuardi J. Water disinfection using an immobilised titanium dioxide film in a photochemical reactor with electric field enhancement // Water Research, 1997. — Vol. 31. №3 -pp. 675-677.

68. Laot N., Narkis N., Neeman I., Vilanovic D., Armon R. // Adv. Oxid. Technol., 1999. Vol. 4. № 97 - pp. 221-228.

69. Mine Cho, Hyenmi Chung, Wonyong Choi, Jeyong Yoon. Linear correlation between inactivation in ТЮ2 photocatalytic disinfection // Water Research, 2004. №38 pp. 1069-1077.

70. Patrick S.M. Dunlop, Trudy A. McMurray, Jeremy hamilton W. J., Anthony Byrne J. Photocatalytic inactivation of Clostridium perfringens spores on Ti02 electrodes // Photochem. and Photobiol. A: Chem., 2008. № 196 pp. 113-119.

71. Prasad G. K., Agarwal G. S., Singh Beer, Rai G. P., Vijayaraghavan R. Photocatalytic inactivation of Bacillus anthracis by titania nanomaterials // Journal of Hazardous Materials, 2008. Vol. 165, № 1-3- pp. 506-510.

72. Klaus P. Kuhn, Iris F. Chaberny, Karl Massholder, Manfred Stickler, Volker W. Benz, hans-Gunther Sonntag, Lothar Erdinge. Disinfection of surfaces by photocatalytic oxidation with titanium dioxide and UVA light // Chemo sphere, 2003. №53-pp. 71-77.

73. Herrmann J.M., Langlet M., Kim A., Audier M. Sol-gel preparation of photocatalytic Ti02 films on polymer substrates // Journal of Sol-Gel Science and Technology, 2002. Vol.25. №3 - pp. 223-234.

74. Коваленко H. А., Кочетков А. Ю., Паршина E. JL, Кочеткова P. П. Адсорбционно-каталитический способ подготовки оборотной воды// Экологические системы и приборы, 2003. №7 С. 32-34.

75. Васильев А.И., Красночуб А.В., Кузьменко М.Е., Петренко Ю.П., Печеркиш В.Я. Анализ современных промышленных источников бактерицидного ультрафиолетового излучения // Светотехника,2004, №6 -С.42-45.

76. Бессонов В.В., Янин Е.П. Эмиссия ртути в окружающую среду при производстве газоразрядных ламп в России. М.: ИМГРЭ, 2004. - 59 с.

77. Бессонов В.В., Янин Е.П. Оценка эмиссии ртути российскими заводами по производству ртутьсодержащих искусственных источников оптического излучения // Экологическая экспертиза; 2005, № 1 С. 9-30.

78. Янин Е.П. Ртуть в окружающей среде промышленного города. М.: ИМГРЭ, 1992.-169 с.

79. Янин Е.П. Экологические аспекты производства и использования ртутных ламп. М.: Диалог-МГУ, 1997. - 41 с.

80. Янин Е.П. Электротехническая промышленность и окружающая среда (эколого-геохимические аспекты). -М.: МГУ-Диалог, 1998.-281 с.

81. Янин Е.П. Ртуть в России: производство и потребление. М.: ИМГРЭ, 2004.-38 с.

82. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов I-IV групп. Справочное издание. Л.: Химия, 1988. — 512 с.

83. Гигиенические критерии состояния окружающей среды. Вып. 101. Метилртуть: Пер. с англ. М.: Медицина, 1993. — 125 с.

84. Гигиенические критерии состояния окружающей среды. Вып. 118. Неорганическая ртуть: Пер. с англ. Москва: Медицина, 1994. - 144 с.

85. Критерии санитарно-гигиенического состояния окружающей среды. Вып.941: Ртуть: Пер. с англ. М.: Медицина, 1979. - 149 с.

86. Risk to Health and the Environment Related to the Use of Mercury Products. Final Report, prepared for The European Commission, DG Enterprise by Risk & Policy Analysts Limited, London, 2002. 119 p.

87. Василяк Jl. M., Костюченко С. В., Кольцов Г. В. Применение импульсного и непрерывного УФ-излучения для обеззараживания воды и воздуха // Сантехника, 2008. №3- С. 75.

88. Абрамов Н.Н. Водоснабжение. Учебник для вузов. Изд.2 прераб. и доп. М.: Стройиздат. 1974. 480 с.

89. Конев С.В., Матус В.К. Озон в биологии и медицине. Нижний Новгород, 1992.-С. 3-4.

90. Марзеев А. Н., Жаботинский В. М. Коммунальная гигиена, 3 изд., М., 1968.

91. Ломаев М.В., Скакун B.C., Соснин Э.А., Тарасенко В.Ф., Шитц Д.В., Ерофеев М.В. Эксилампы эффективные источники спонтанного УФ- и ВУФ-излучения // Успехи физических наук, 2003. - Т. 173. №2 - С.201-217.

92. Панченко А.Н., Полякевич А.С., Соснин Э.А., Тарасенко В.Ф. Тлеющий разряд в эксилампах низкого давления // Известия вузов. Физика, 1999. -Т.42. №6 С.50-66.

93. Ерофеев М.В., Соснин Э.А., Тарасенко В.Ф., Шитц Д.В. Эффективная XeBr-эксилампа, возбуждаемая емкостным разрядом // Оптика атмосферы и океана, 2000. -Т.13. №9. С.862-864.

94. Лаврентьева Л.В., Мастерова Я.В., Соснин Э.А. УФ инактивация микроорганизмов: сравнительный анализ методов // Вестник Томского государственного университета. Серия биологические науки. Приложение, 2003. №8 - С. 108-113.

95. Матафонова Г. Г. , Батоев В. Б., Ширапова Г. С., Kohring G.-W., Giffiiorn F., Цыренов В. Ж. Bacillus cereus микроорганизмы-деструкторы 2,4-дихлорфенола // Известия РАН. Серия биологическая, 2007. № 5 - С. 534538.

96. Нецепляев C.B., Панкратов А .Я. Лабораторный практикум пищевых продуктов животного происхождения. — М.: Агропроиздат, 1990, 223с.

97. Рябченко В.А., Соколов В.Ф., Ловцевич Е.Л., Русанова H.A., Скидальская A.M. К оценке эффективности обеззараживания воды УФ-излучением // Биологическое действие ультрафиолетового излучения, М.: Наука, 1975, с. 184.

98. Muranyi Р., Wunderlich Ji, Heise M. Sterilization efficiency of a cascaded dielectric barrier discharge II Journal of Appl. Microbiol, 2007. № 103 — pp. 1535-1544.

99. Зоммер Р., Хайдер Т., Кабай А., Хиршман Дж. УФ-обеззараживание питьевой воды: требования и стандарты // Водоснабжение и санитарная техника, 2005. №12, ч.1, С. 33-36.

100. Рекомендации по технологии хлорирования для устранения биологических факторов ухудшения качества воды в протяженных водоводах. М.: ОНТИ АКХ, 1982.

101. Litter М. I. Introduction to photochemical advanced oxidation processes for water treatment // Handbook of Environmental Chemistry, 2005. Vol. 2. Part M-pp. 325-366.

102. Matafonova G.G., Batoev V.B., Astakhova S.A., Gomez M., Christofi N. Efficiency of KrCl excilamp (222 nm) for inactivation of bacteria in suspension //Letters in Applied Microbiology, 2008, 47. P. 508-513.

103. TsutomuHirakawa, Kenta Yawata, Yoshio Nosaka. Photocatalytic reactivity for 02*~ and OH* radical formation in anatase and rutile ТЮ2 suspension as the effect of H2O2 addition // Journal of Applied Catalysis, 2007. № 325 pp. 105-111.

104. Oppenlander T. Photochemical Purification of Water and Air, Advanced Oxidation Processes (AOP): Principles, Reaction Mechanisms, Reactor Concepts. Weinheim.: Wiley-VCH, 2003.

105. Feng X., Zhu Sh., Hou H. Investigation of 207 nm UV radiation for degradation of organic dye in water // Water SA, 2006. №32 pp. 43-48.

106. Daneshvar N., Behnajady M.A., Khayyat M., Mohammadi A., Seyed Dorraji M.S. UV/H2O2 treatment of Rhodamine В in aqueous solution: Influence of operational parameters and kinetic modelling // Desalination, 2008. № 230. -pp. 16-26.

107. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. М.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2002, с. 24.