Метод и средства контроля токсичности водных сред по реакции гальванотаксиса инфузорий
Диссертация
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных конференциях по Мягким вычислениям и измерениям — Санкт-Петербург, 2003, 2004, 2005, научно-практических конференциях «Проблемы прогнозирования и предотвращения чрезвычайных ситуаций и их последствий» — Санкт-Петербург, 2003, 2004, 2005, на III и IV международных конгрессах… Читать ещё >
Содержание
- 1. ВОЗМОЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕСТ-РЕАКЦИИ ГАЛЬВАНОТАКСИСА ДЛЯ ЭКСПРЕСС-КОНТРОЛЯ ТОКСИЧНОСТИ ВОДНЫХ СРЕД
- 1. 1. Актуальность контроля токсичности водных сред
- 1. 2. Актуальность исследования гальванотаксиса
- 1. 3. Модели гальванотаксиса
- 1. 4. Особенности воздействия электрического поля на инфузорий
- 1. 4. 1. Методы исследования разности потенциалов и напряженности электрического поля
- 1. 4. 2. Характеристики среды, влияющие на распространение постоянного электрического поля
- 1. 4. 3. Эффекты, возникающие при взаимодействии электродов и среды
- 1. 5. Характеристики биообъектов, которые могут обусловливать их движение под воздействием постоянного электрического поля
- 1. 6. Модель движения инфузорий в электрическом поле
- 1. 7. Воздействие ионов на живое
- 1. 8. Особенности организации биотестового эксперимента
- 1. 8. 1. Общие принципы
- 1. 8. 2. Характеристика тест-организма
- 1. 8. 3. Характеристика тест-реакции
- 1. 9. Методы исследования гальванотаксиса инфузорий
- 1. 10. Обработка результатов измерений
- 1. 11. Выводы
- 2. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ БИОТЕХНИЧЕСКОЙ БИОТЕСТОВОЙ СИСТЕМЫ (БТС)
- 2. 1. Обобщенная схема БТС
- 2. 2. Блок формирования тест-реакции
- 2. 2. 1. Обоснование используемого диапазона величин электрических стимулов
- 2. 2. 2. Источники электрических стимулов
- 2. 3. Исследование влияния биотехнических факторов на реакцию гальванотаксиса
- 2. 3. 1. Обоснование выбора материала электродов
- 2. 3. 2. Экспериментальное исследование материала электродов
- 2. 3. 3. Исследование влияния линии подготовки тест-объекта на реакцию гальванотаксиса
- 2. 4. Телевизионная регистрация гальванотаксической реакции
- 2. 4. 1. Последовательность обработки изображения
- 2. 4. 2. Программа для преобразования оцифрованного изображения популяции инфузорий в кювете в график значений яркости
- 2. 4. 3. Апробация программы
- 2. 4. 4. Регистрация стадий гальванотаксиса по телевизионным снимкам
- 2. 5. Моделирование характеристик электрического поля в кювете
- 2. 5. 1. Порядок моделирования поля в кювете с помощью программного пакета ЕЬСиТ
- 2. 5. 2. Модели с разной геометрией электродов
- 2. 6. Выводы
- 3. МОДЕЛИ ГАЛЬВАНОТАКСИСА И ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
- 3. 1. Организация гальванотаксической тест-реакции
- 3. 2. Модель измерительного преобразователя
- 3. 3. Моделирование оптических характеристик частиц
- 3. 4. Математическая модель первой стадии гальванотаксиса инфузорий
- 3. 5. Математическая модель второй стадии гальванотаксиса
- 3. 6. Исследование модели сигнала
- 3. 6. 1. Расчет оптических характеристик клеток инфузорий
- 3. 6. 2. Расчет модели сигнала при отсутствии разности потенциалов
- 3. 6. 3. Общий вид сигнала при подаче разности потенциалов
- 3. 6. 4. Исследование зависимости амплитуды модельного сигнала от напряжения
- 3. 6. 5. Зависимость амплитуды модельного сигнала от смещения фотоприемника относительно электродов
- 3. 6. 6. Моделирование формы импульса при разных концентрациях
- 3. 6. 7. Моделирование формы импульса при разных напряжениях
- 3. 6. 8. Исследование формы сигнала в зависимости от токсичности
- 3. 6. 9. Биологические факторы, влияющие на параметры сигнала
- 3. 6. 10. Технические факторы, влияющие на сигнал
- 3. 6. 11. Выводы
- 4. 1. Исследование спектра пропускания тест-объекта
- 4. 2. Экспериментальная установка для исследования гальванотаксиса
- 4. 2. 1. Структурная схема макета установки для измерения коэффициента пропускания взвеси инфузорий
- 4. 2. 2. Расчет величины коэффициента пропускания
- 4. 2. 3. Гальванотаксическая ячейка
- 4. 2. 4. Выбор источника и приемника излучения
- 4. 2. 5. Особенности гальванотаксических сигналов
- 4. 3. Модернизация установки
- 4. 3. 1. Структурная схема
- 4. 3. 2. Гальванотаксическая ячейка
- 4. 3. 3. Блок формирования напряжения
- 4. 3. 4. Выбор источника и приемника излучения
- 4. 4. Алгоритм проведения измерений
- 4. 5. Метод определения токсичности
- 4. 6. Характеристики гальванотаксических сигналов в контроле
- 4. 6. 1. Сигнал при отсутствии разности потенциалов
- 4. 6. 2. Исследование формы импульса при разных концентрациях
- 4. 6. 3. Исследование формы импульса при разных напряжениях
- 4. 7. Характеристики гальванотаксических сигналов в токсичной среде
- 4. 7. 1. Исследование формы сигнала в зависимости от токсичности
- 4. 7. 2. Определение коэффициента токсичности
- 4. 8. Обсуждение результатов экспериментов
Список литературы
- Аксененко, М. Д., Микроэлектронные фотоприемные устройства / М. Д. Аксененко, Бараночников М. JL, Смолин O.B.- -М.: Энергоатомиздат, 1984. -208 с.
- Беспамятное, Г. П. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде / Г. П. Беспамятнов, Ю. А. Кротов. JL: Химия, 1985.-528 с.
- Биосенсорные системы в медицине и экологии / И. С. Захаров, А. В. Пожаров, Т. В. Гурская, А. Д. Финогенов. СПб: и зд-во СПбГУТ 2003. 120 с.
- Биотехническая биотестовая система с использованием реакции гальванотаксиса / И. С. Захаров, А. В. Пожаров С. В. Голядкин, А. С. Ковалевская // Известия СПбГЭТУ. «ЛЭТИ» Сер. Биотехнические системы в медицине и экологии. 2005. — Вып. 1: — С. 44−48.
- Биотехнические методы оздоровления окружающей среды: Методические указания к циклу лабораторно-практических занятий / А. В. Пожаров, И. С. Захаров, Т. В. Суворова, А. С. Ковалевская. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2005. — 40 с.
- Биотехнические системы: Теория и проектирование / В. М. Аху-тин, Е. П. Попечителев, А. П. Немирко- под.общ. ред. В. М. Ахутина.- Л.: Изд-во ЛГУ, 1981.-220с.
- Виноходов, Д. О. Токсикологические исследования кормов с сипользованием инфузорий / Виноходов Д. О. СПб.: Изд-во СПбГТИ, 1995, 80 с.
- Воропай, Е. С. Оптимизация пары фотодиод-усилитель для измерений слабых световых потоков / Е. С. Воропай, В. И. Карась, П. А. Торпачев //Измерительная техника, — 1985. № 3.- С19−21.
- Глинка, Н. Л. Общая химия / Н. Л. Глинка М: Госхимиздат, Москва, 1956.-732 с.
- Грин, Н. Биология в 3-т. / Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор- под ред. Р. Сопера. М.:Мир, 1996.
- Догель, Е. М. Общая протозоология / В. А. Догель, Ю. И. Полянский, Е. М. Хейсин М.-Л. Изд. Ак. Наук, 1962. — 591 с.
- Захаров, И.С. Биотехнические методы охраны окружающей среды.: учеб. пособие / И. С. Захаров, A.B. Пожаров, СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2001,80 с.
- Как организовать общественный экологический мониторинг /Е. А. Васильева, В. Н. Винниченко, Т. В. Гусева М.: «Эколайн», 1998. — 360 с.
- Калашников, С.Г. Электричество / С. Г. Калашников М.: изд-во «Наука», 1970 г.- 688 с.
- Карпов, Ю.А. Методы пробоотбора и пробоподготовки. Учебное пособие для ВУЗов /10. А. Карпов М.: Бином, 2003,243 е.
- Кендалл, М. Статистические выводы и связи / М Кендалл., А. Стьюарт. М.: Наука, 1973. — 899 с.
- Купер, Дж. Вероятностные методы анализа сигналов и систем. / Дж. Купер, К. М. Макгилем Мир, 1989. — 376 с.
- Ляликов, Ю.С. Физико-химические методы анализа / Ю. С. Ляликов -М.: «Химия», 1973.-412 с.
- Мазур, И.И. Инженерная экология. Общий курс. Т.1 / И. И Мазур,. О. И. Молдаванов, В. Н. Шишов М.: «Высшая школа», 1996. — 637 с.
- Математические методы обработки экспериментальных данных. Расчетные задания / С. Н Кункин., П. А. Кузнецов, В. Н Востров, А. Г. Рябинин СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2002. — 76 с.
- Мендельсон М. Э. Электротаксис, http: //www.booksite.ru /fulltext /1 /001 /007 /118 /118 580.htm (июнь 2005).
- Метод конечных разностей / В. А. Трудоношин, И. В. Трудоношин, Н. Н. Шуткин //. http: /гкб. bmstu.ru / electronicbook / fimcrionmodel / mkr /mkr.htm.
- Мяздриков, О.А., Электреты / О. А. Мяздриков, В. Е. Манойлов,. -JL: Госкомэнергоиздат, 1962. С. 99.
- Нефелометрический и турбидиметрический анализ. http: //www.labinfo.ru /metod /tehno (январь 2005).
- Новиков, Ю. Ю. Методы исследования качества воды водоемов / Ю. 10. Новиков, К. С. Ласточкина, 3. Н. Болдина. — М.: Медицина, 1990.
- Перт С. Дж. Основы культивирования микроорганизмов и клеток / С. Дж. Перт. М.: Мир, 1978.-420 с.
- Пожаров А. В. Основы взаимодействия физических полей с биологическими объектами: учеб. пособие / А. В. Пожаров, ЛЭТИ. Л., 1990. -80 с.
- Пожаров, А. В. Использование экспресс-биотестирования для оценки антропоэкологической ситуации / А. В. Пожаров, С. А. Шелемотов // Экология (РАН). 1992. № 2. С. 94−95.
- РД 118−02−90 Методическое руководство по биотестированию воды. -утв. 6.08.90 Госкомприродой СССР, М.: Госкомприрода СССР, № 37, 1991,22 с
- РД 64−085−89. Методические основы биотестирования и определения генетической опасности отходов, поступающих в окружающую среду., М., 1990, 15 с.
- Рэмсден, Э. Н. Начала современной химии / Рэмсден Э. Н., Пер. с англ. Л.: Химия, 1989. — 784 с.
- Серавин, Л. Н. Двигательные системы простейших / Серавин, Л. Н. -Л: Изд-во «Наука», 1967.-С. 331.
- Справочник по элементарной химии / Под общ. ред. А. Т. Пилипенко. Изд. 2-е, перераб. и доп. К., «Наук, думка», 1978. 544 с.
- Стадницкий, Г. В. Экология / Г. В. Стадницкий, А. И. Родионов. -СПб: Химия, 1995.-240 с.
- Суворова, Т.В. Метод и средства контроля токсичности водных сред по реакции бактерий / Т. В. Суворова // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2004.- 16 с.
- Трофимова, Т. И. Курс физики: учеб. пособие для вузов / Трофимова, Т. И. 4-е изд., испр. — М.: Высш. шк., 1997. — 542 с.
- Физическая химия: Учебное пособие для хим.-тех. спец. вузов / И. Н. Годнев, К. С. Краснов, Н. К. Воробьев и др.- Под ред. К. С. Краснова. М.: Высш. школа, 1982. — 687 с.
- ФР. 1.31.2005. 1 881. Методика определения токсичности проб вод (природных, хозяйственно-питьевых, промышленных сточных) экспрессметодом с применением прибора «Биотестер» Госкомитет РФ по стандартизации и метрологии,. Утв. 28.03.05. М: 2005, 15 с.
- Хаусман, К. Протозоология / К. Хаусман, — пер. с нем -. М.:Мир 1988. -336 с.
- Шеховцова, Т.Н. Биологические методы анализа. / Т. Н. Шеховцова // Соросовский образовательный журнал № 11 2000.- Т. 6. — С. 17−21.
- Шимкевич, В. Таксис, биологическая реакция на раздражение / В. Шимкевич //http: //www.booksite.ru /fulltext /1 /001 /007 /099 /99 015.htm (июнь 2005).
- Chao, РН Chondrocyte translocation response to direct current electric fields / P.H. Chao, R. Roy, R. L. Mauck, //JBiomech Eng 2000 V. 122(3) — Jun: P. 261−7.
- Djamgoz, M. Directional movement of rat prostate cancer cells in direct-current electric field: involvement of voltagegated Na+ channel activity / M. Djamgoz, M. Mycielska, Z. Madeja. // J Cell Sci 2001 V. l 14, Jule: P.: 2697−705.
- Edward, L. Stochastic models for cell motion and taxis / L. Edward, Kathy S. Ionides,-R. Fang //J. Math. Biol. 2004 V.48: P. 23−37.
- Erickson, C. A., Embryonic fibroblast motility and orientation can be influenced by physiological electric fields / C. A. Erickson, R. Nuccitelli. // J Cell Biol 1984 Jan- V.98(l): P.:296−307.
- Franke, K. Galvanotaxis of human granulocytes: electric field jump studies / K. Franke, H. Gruler. // Eur Biophys J 1990- V. 18(6): P. 335−46.
- Grahn, J. C. Melanocytes do not migrate directionally in physiological DC electric fields / J. C. Grahn, D. A. Reilly, R. L., Nuccitelli // Wound RepairRegen 2003 Jan-Feb- V. l 1(1): P. 64−70.
- Greenberg, E. P. Chemotaxis in Spirocheata aurantia / E. P. Greenberg, E. Canale-Parola //. «Journal of bacteriology», 1977, V. 130: № 1, P. 485−494.
- Gruler, H. Neural crest cell galvanotaxis: new data and a novel approach to the analysis of both galvanotaxis and chemotaxis / H. Gruler, R. Nuccitelli. // Cell Motil Cytoskeleton 1991- V. l9(2): P. 121−33.
- Gruler, H. The galvanotaxis response mechanism of keratinocytes can be modeled as a proportional controller / H. Gruler, R. Nucitelli. //Cell Biochem Biophys 2000- V.33(l): P. 33−51.
- Lawler, D. M. «Turbidimetry and Nephelometry» / D. M. Lawler // Encyclopedia of Analytical Science (s. ed. Worsfold), Academic Press Ltd, UK. 1995.
- Nuccitelli, R. Protein kinases are required for embryonic neural crest cell galvanotaxis. / R. Nuccitelli, T. Smart, J. Ferguson // Cell Motil Citoskeleton 1993- V.24(l): P. 54−66.
- Pullar, C. E. Cyclic AMP-dependent protein kinase A plays a role in the directed migration of human keratinocytes in a DC electric field / C. E. Pullar, R. R Isseroff, R. Nuccitelli. // Cell Motil Citoskeleton 2001-Dec- V.50(4): P. 207−217.
- Shi, W. Effect of the surface composition of motile Escherichia coli and motile Salmonella species on the direction of galvanotaxis / W. Shi, B. A Stocker, Adler J.//J Bacterid 1996 Feb- V. 178(4): P. 1113−1119.
- Sulik, G. L. Effects of steady electric fields on human retinal pigment epithelial cell orientation and migration in culture / G. L. Sulik, H. K. Soong, P.C. Chang. // Acta Ophthalmol (Copenh) 1992 Feb- V.70(l): P. 115−22.
- Thiery, J. P. Mechanisms of cell migration in the vertebrate embryo / Thiery, J. P. // Cell Differ 1984 Nov- V.15(l): P. 1−15.
- Zhao, M. Genetic analysis of the role of G protein-coupled receptor signaling in electrotaxis / M. Zhao, T. Jin, C.D. McCaig. // J Cell Biol 2002 Jun 10- V. 157(6): P. 921−7.