автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Метод и средства контроля токсичности водных сред по реакции гальванотаксиса инфузорий

На правах рукописи

Ковалевская Алла Станиславовна

МЕТОД и СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ токсичности водных СРЕД ПО РЕАКЦИИ ГАЛЬВАНОТАКСИСА ИНФУЗОРИЙ

Специальность: 05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды,

веществ, материалов и изделий

.ВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2006

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)

Научный руководитель—

кандидат технических наук, доцент Захаров И.С.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Брусакова И.А. кандидат технических наук, доцент Алипов А.Н.

Ведущая организация — Санкт-Петербургский государственный технологический ииститут (технический университет)

Защита состоится иЛК 2006 г часов на заседании

диссертационного советагД 212.25« .06 Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета "ЛЭТИ" им. В.И, Ульянова (Ленина) по адресу: 197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан «¿-К 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Юлдашев З.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Постоянное возрастание антропогенной нагрузки на окружающую среду, в том числе в виде увеличивающихся объемов и номенклатуры загрязняющих веществ, обуславливает повышение требований, предъявляемых к методам и средствам контроля качества природной среды. Одним из параметров качества окружающей среды является токсичность — основная характеристика вредности для живого.

Многообразные загрязняющие вещества, попадая в окружающую среду, могут претерпевать в ней различные превращения, усиливая или ослабляя при этом свое токсическое действие, которые невозможно выявить аналитическими методами. Это требует дополнения аналитических методов контроля биологическими методами.

Биологический контроль основан на единстве органического мира, что позволяет по количественно измеряемым параметрам тест-реакции лабораторных тест-организмов прогнозировать опасность вредных веществ на представителей других видов.

В соответствии с международными стандартами и российскими законами, необходимо несколько видов биотестов, так как различные реакции живого отражают воздействие различных вредных веществ.

Большой объем тестируемых проб предполагает переход к аппаратур* ным методам, которых на сегодняшний день очень мало.

Широкое распространение уже получили методы и средства контроля токсичности, основанные на использовании хемотаксиса (направленное перемещение под действием химических стимулов) инфузорий Р. СаийаШт. Это удобный для пользователя, хорошо изученный, безопасный тест-объект, отражающий реакцию важного звена пищевой цени водоемов, что и определило выбор данного типа организмов в качестве тест-объекта для разработки нового метода контроля токсичности водных сред.

В последние годы внимание исследователей привлекла реакция гальванотаксиса, проявляющаяся в перемещении популяции организмов под действием электрического поля. Гальваиотахсис инфузорий был открыт еще в конце XIX в. Тем не менее, прежде он не применялся в качестве тест-реакции для обнаружения токсичности водных сред.

В этом случае управляемое электрическое воздействие открывает новые возможности и может существенно повысить экспрессность биотестирования, т.е. уменьшить время проведения анализов по сравнению существующими методами.

Применение гальванотаксиса инфузорий для контроля токсичности водных сред сдерживается отсутствием аппаратурных методов и средств контроля тест-реакции, а также недостаточным знанием особенности воздействия электрического поля на микроорганизмы и вредных веществ на реакцию галь ванотаксиса.

Таким образом, актуальность проблемы, лежащей в основе данной диссертации, обусловлена необходимостью разработки нового экспрессного метода и средств регистрации популяционноЙ реакции гальванотаксиса инфузорий для контроля токсичности водных сред.

Целью диссертационной работы является — исследование закономерностей гальванотаксиса инфузорий для разработки экспресс метода и системы контроля токсичности водных сред.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Исследовать влияние технических и биологических факторов на реакцию гальванотаксиса.

2. Разработать математическую модель тест-реакции гальванотаксиса на токсичность водной среды.

3. Разработать инструментальный метод и макет устройства для контроля токсичности водных сред по реакции гальванотаксйса инфузорий.

4. Разработать систему контроля токсичности водных сред на основе регистрации тест-реакции гальванотаксйса.

5. Экспериментально выявить информативные характеристики гальванотаксиса, отражающие воздействие токсичных водных сред на тест-реакщпо.

Объектами исследования данной работы являются метод и средства биотестирования с использованием организмов типа простейших, предназначенных для применения в области экологического мониторинга.

Предметом исследования является информационное, инструментальное и методическое обеспечение системы, реализующее контроль токсичности водных сред по реакции гальванотаксиса инфузорий Р. СаисЫшп.

Методы исследования. При выполнении работы использовались методы биотехнологии, физические и математические методы моделирования, методы математической статистики, фотометрии взвесей частиц.

Новые научные результаты. В процессе выполнения исследований автором получены следующие научные результаты:

— анализ основных закономерностей возникновения и протекания реакции гальванотаксиса показал, что для разработки метода и системы контроля токсичности водных сред необходимо учитывать режимы подготовки

инфузорий Р. Саш1а1шп, материалы электродов и диапазон токов и напряжений, подаваемых на них;

— разработана математическая модель тест-реакции гальванотаксиса, выявляющая ее информативные характеристики, и их зависимость от начальной концентрацией тест-объекта, разности потенциалов, показателей токсичности водной среды и параметров устройства контроля реакции;

— разработан инструментальный метод оценки токсичности водных сред, основанный на применении гальванотаксиса в качестве тест-реакции с учетом основных закономерностей возникновения и протекания данной реакции гальванотаксиса, который позволяет экспрессно оценивать качество природных вод;

— разработана система контроля тест-реакции гальванотаксиса, позволяющая исследовать ее аппаратурно-регистрируемые характеристики и их зависимость от наличия водной среде токсических веществ.

Практическую ценность работы представляют:

— рекомендации по формированию биотехнической системы для контроля токсичности водных, сред с использованием тест-реакции гальванотаксиса инфузорий;

— макет устройства контроля для регистрации гальванотаксической реакции;

— информативные показатели тест-реакции гальванотаксиса;

— результаты экспериментальных исследований системы контроля гальванотаксиса.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. При обосновании применения гальванотаксиса в качестве тест-реакции для экспресс-контроля токсичности водных сред необходимо учитывать основные эффекты, возникающие при взаимодействии электродов, среды и микроорганизмов, диапазон токов и напряжений, материалы электродов и режимы подготовки тест-объекта;

2. Математическая модель, связывающая характеристики гальванотак-сического слоя с начальной концентрацией инфузорий, разностью потенциалов, показателями токсичности водной среды и параметрами устройства контроля реакции, описывает формирование тест-реакции в безвредной и токсичной среде;

3. Экспресс метод для контроля токсичности водных сред по реакции гальванотаксиса инфузорий, основанный на различиях в поведении инфузорий Р. Саи<1аШт в токсичных и нетоксичных средах под действием электрического поля с устройством контроля тест-реакции турбидиметркческого типа.

Достоверность результатов обеспечена использованием при их получении надежных и проверенных теоретических представлений и экспериментальных методов и технологий; численными расчетами, проведенными на основании полученных соотношений; оценками величин и характера вытекающих из них зависимостей с использованием надежных экспериментальных данных.

Внедрение результатов работы. Результаты теоретических и прикладных исследований, полученных в диссертационной работе, использовались при выполнении НИР ПМЧС-2 (БФ-67) «Разработка методов анализа и принципов построения технических средств для исследования свойств пространств объектов с целью предупреждения чрезвычайных ситуаций» per. № 01200403706 (глава Разработка критериев прогнозирования ЧС на основе данных ГВ, спектрального биотестового контроля), в ГБ НИР ФПБЭИ за 2004 и 2005 гг.

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 "Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине", международной конференции "Региональная информатика" — Санкт-Петербург, 2004 и на Научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Санкт-Петербургского государственного электротехнического Университета (ЛЭТИ) 2004, 2005 и 2006 годов.

Публикации по работе. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, из них — 3 статьи, 9 работ — в материалах международных и российских научно-технических конференций.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы, включающего 70 наименований, и одного приложения. Основная часть работы изложена на 136 страницах машинописного текста. Работа содержит 18 таблиц и 48 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, цель и задачи исследования, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе обоснована необходимость применения реакции гальванотаксиса в области охраны среды.

На основе обзора отечественных и иностранных источников выявлены группы вредных веществ, влияющих на возникновение и протекание реакции.

В качестве тест-объекта обоснован выбор инфузории-туфельки и обобщена литература, в которой описаны особенности гальванотаксиса инфузорий. Одной из них является то, что реакция гальванотаксиса проявляется только у живых организмов. Приведены особенности организации биотестового эксперимента на основе биотехнического подхода.

Проанализированы существующие математические модели гальванотаксиса клеток и цельных организмов. Сделан вывод об отсутствии математической модели гальванотаксиса инфузорий.

Проанализированы возможные эффекты, возникающие при взаимодействии электродов, среды и микроорганизмов и методы моделирования распределения характеристик электрического поля в среде.

Проведен обзор методов контроля гальванотаксиса организмов, проанализированы их достоинства и недостатки. Сделан вывод об отсутствий устройств для количественной оценки характеристик гальванотаксической реакции инфузорий Р. Саш]а1ит.

В результате проведенного анализа современного состояния разработок аппаратурных биотестовых методов, сделай вывод, что применение реакции гальванотаксиса для контроля острой токсичности водных сред сдерживается отсутствием удобных для пользователя метода и средств контроля реакции, а также сложностью ее регистрации.

Выявление существующих проблем разработки методов и средств контроля водных сред по реакции гальванотаксиса позволило сформулировать цели и задачи исследования.

Во второй главе приведены материалы по разработке структурной схемы биотехнической системы для оценки острой токсичности водных сред, где применен гальванотаксис в качестве тест-реакции и инфузории Р. СашЗаШт в качестве тест-объекта.

Такая система (рис. 1) содержит: пробу - П; биообъект, использующийся в качестве тест-объекта - ТО; БФТР — блок формирования тест-реакции, включающий гальванотаксическую ячейку — ГЛ (электроды, фотометрические кюветы и взвесь инфузорий) и источник электрических стимулов — ИЭС; УКР — устройства контроля реакции; О-И — оператор-исследователь.

В результате анализа электрохимических процессов в ГЯ были определены диапазон напряжений ИЭС и виды материалов электродов.

б

ЛИНИЯ подготовки -

пинии утилизации

ч-

Рис. 1. Биотестовая биотехническая система.

Было установлено, что гальванотаксическая реакция исчезает при голодании инфузорий в течение 7 суток. Поэтому в дальнейших экспериментах использовалась культура в возрасте 4 суток.

Для выявления фактора, вызывающего гальванотаксис, были поставлены эксперименты по организации реакции гальванотаксиса в среде с разной проводимостью. В эксперименте применялись инфузории, живущие в пресной воде и инфузории адаптированные к воде с повышенной соленостью, проводимость которых составляла соответственно 0,25±0,05 и 7,50±0,05 мСм/см. К электродам подключались источник постоянного тока и источник постоянного напряжения.

При стабильном токе наблюдалось наличие реакции в пресных средах и ее отсутствие в средах с повышенной соленостью. При подаче стабилизированного напряжения реакция наблюдалась в обоих видах сред.

Эксперимент позволил сделать вывод, что электрическим стимулом для гальванотаксиса является разность потенциалов.

Визуальное наблюдение реакции гальванотаксиса позволяло фиксировать только конечную фазу гальванотаксиса. Для исследования процесса реакции был применен телевизионный метод.

Гальванотаксическая реакция связана с изменением распределения концентрации инфузорий в кювете, которую отражает распределение яркости изображения по длине кюветы. Задача измерения яркости была решена за счет деления обработки изображения на два этапа: предварительная обработка изображения при помощи стандартного пакета обработки изображений, подсчет яркости пикселов но длине изображения с помощью специализированной компьютерной программы. Далее по полученным данным были построены графики зависимости яркости от координаты (рис. 2).

! бфтр ! * !

: гя £ ИЭС •

П ч г ТР УКР

Обработка изображения (с применением регрессионной зависимости) показала, что концентрация клеток без подачи напряжения распределена равномерно по длине кюветы, а при подаче разности потенциалов убывает экспоненциально относительно максимума, находящегося у катода.

у-505х + 410* Я1 = 0,95

а) б)

Рис. 2. Распределение инфузорий а) без подачи электрических стимулов, б) при гальванотаксисе.

Затем было проведено исследование перераспределения клеток в кювете при переключении полярности. Было показано, что клетки образуют новое экспоненциальное распределение с максимумом, направленным в сторону нового катода.

Для исследования популяционного движения инфузорий под воздействием электрического поля, было произведено моделирование распределения характеристик электрического поля программы ЕЬСЦТ. Моделирование включало построение картины распределения параметров электрического поля в кювете с проводящей средой в программе ЕЬСЦТ, проведение натурных опытов с микроорганизмами и сопоставление этих распределений. Было показано, что инфузории всегда скапливаются в области отрицательного потенциала.

Материал второй главы был положен в основу разработки специализированных средств контроля токсичности водных сред.

Третья глава посвящена разработке математической модели тест-реакции гальванотаксиса для контроля токсичности водных сред.

На основе собранной априорно информации о гальванотаксисе и экспериментальных данных был сделан вывод, что наиболее удобно регистрировать тест-реакцию методом формирования у катода концентрированного слоя инфузорий при подаче напряжения на электроды и перемещения галь-ванотаксического слоя при изменении полярности электродов на обратную.

Этот слой лучше различим на фоне среды, его легче контролировать оптическими способами.

Таким образом, тест-реакция включала две стадии: сбор организмов у катода и перемещение гальванотаксического слоя при перемене полярности.

При построении модели для первой стадии реакции было принято, что концентрация микроорганизмов одинакова по длине кюветы. При подаче напряжения со временем концентрация будет уменьшаться на долю инфузорий, переместившихся к катоду, образуя экспоненциальное распределение, которое наблюдалось экспериментально.

Показано, что его можно выразить в виде:

С(х) « СмАх(Д(р) ехр (-а-Дф-лг /хмАх) (1)

где Смдх(Дф) — максимальная концентрация инфузорий у катода при разности потенциалов Дф, лгмдх— максимальное расстояние между электродами; а - коэффициент пропорциональности, зависящий от конструкции гальвано-таксической ячейки.

Величина Сщх и распределение инфузорий по кювете С(х), были найдены интегрированием уравнения (1) от О до *млх, исходя из условия сохранения количества клеток в популяции с концентрацией Со без подачи разности потенциалов и при действии разности потенциалов:

Сщх" (Со.а-Д<р) 1 (1 - ехр(—а-Дф)) (2)

Для учета фактора токсичности при расчете максимальной концентрации С мах тох инфузорий у катода введен коэффициент токсичности водной среды Ктох> отражающий уменьшение количества способных к гальванотак-снсу клеток исходной концентрации и выражение (2) принимает следующий вид:

Сщх тох = КТох (Сс.аДф) / (1 - ехр(-а-Дф)) (3)

Показано, что при стремлении величины Дф к нулю С(х) стремится к постоянной исходной концентрации Со, а при подаче разности потенциалов концентрация клеток у катода будет нарастать согласно формуле (1).

При моделировании второй стадии гальванотаксиса было принято, что измерительный преобразователь ИП включает фотоприемник (ФП) с прямоугольной апертурой ВхН, где И- высота, О - ширина ФП (рис. 3), который находится на расстоянии х? от катода. Источник излучения (ИИ) создает равномерную освещенность фоточувствительной площадки ФП. Инфузории моделировались рассеивающими частицами с поперечником рассеяния о. Толщина рассеивающего слоя частиц была принята равной Ь.

Коэффициент пропускания ИП рассчитывался по формуле:

Г = (4).

где Т$ — пропускание слоя частиц находящихся между фотоприемником и источником излучения, £> -ширина фотоприемника, х- ширина зоны перекрытия слоем фотоприемника.

Рис. 3. Прохождение слоя инфузорий через апертуру фотоприемника.

В модели было принято, что скорость гальванотаксического слоя постоянна, что позволило перейти от зависимости по координате к зависнм<>-сти по времени. Время перекрытия фотоприемника слоем частиц было принято равным т, время прохождения слоя через фотоприемник после заполнения - \МАХ.

Экспоненциальный характер распределения инфузорий был они сея следующим образом:

С(Г) = Сшхтих ехр(-0О (:>)

где

0=Ауа/{шх

На основании формул (4) н (5):

Г=1-1[1~-1- } (1 -С(/)оЬ)<й] (6)

' *1 -*1 I,

Была учтена остаточная концентрация инфузорий С/г в области фотоприемника после их концентрации у катода. Тогда сигнал образуется за счет разности АС максимальной и остаточной концентрации.

Показано, что формула (6) примет вид в диапазоне времени /=0...т:

г=1_дс^(1ехр{

и в диапазоне времени t = т____^лх формула (6) преобразуется следующим

образом:

0 т ехр^-т)

Исследование модели показывает, что при отсутствии разности потенциалов коэффициент пропускания практически не изменится. При подаче разности потенциалов сигнал гальванотаксиса принимает форму импульса с линейным спадом коэффициента пропускания и экспоненциальным подъемом. Амплитуда сигнала зависит от токсичности согласно формуле (3).

Таким образом, разработанная математическая модель гальванотак-еической тест-реакции, позволяет описать формирование тест-реакции гальванотаксиса в безвредной и токсичной среде и связать характеристики гальванотаксического слоя с начальной концентрацией инфузорий, разностью потенциалов, показателями токсичности водной среды и параметрами устройства контроля реакции.

В четвертой главе диссертации приведены результаты экспериментальных данных по исследованию тест-реакции гальванотаксиса с устройством турбиднметрического типа.

Был разработан макет экспериментальной установки (рис. 4). При разработке системы контроля гальванотаксиса было проведено исследование спектра пропускания тест-объекта. Спектральный диапазон источника и приемника излучения был выбран после измерения коэффициентов пропускания на колориметре АБЛФ.

В видимом диапазоне коэффициент пропускания взвеси инфузорий меняется незначительно 0,87 — 0,91. Поэтому контроль концентрации инфузорий с помощью оптических измерительных преобразователей может быть осуществлен в широком диапазоне длин волн видимого излучения.

Сигнал с фотометра вводился через интерфейс в компьютер с частотой 48 отсчетов/сек. Напряжение на электродах составляло 2В, исходная концентрация клеток составляла 1000±200 клеток/мл.

ФП

+

гя

о

ИИ

иэс

ДУ АЦП и

ик

ПК

Т *1

I

Пуск Еп

Рис. 4. Структурная схема макета экспериментальной установки, где ИИ — источник излучения, ГЯ — гальванотаксическая ячейка, ФП — фотоприемник, ИЭС — источник электрических стимулов, ДУ — дифференциальный усилитель, АЦП — аналого-цифровой преобразователь (Л*=8 разрядов), И — последовательный интерфейс, Т — таймер, ПК -персональный компьютер.

Алгоритм проведения измерения с помощью макета экспериментальной установки представлен на рис.

Он включает следующие блоки:

Блок 1. Подача напряжения и= ирна электроды, помещенные в кювету с инфузориями.

Блок 2. Сбор инфузорий у катода в течение времени Мпаузы-

Блок 3. Изменение полярности напряжения на электродах и= — СГр.

Блок 4. Включение системы регистрации прошедшего потока.

Блок 5. Регистрация изменения коэффициента пропускания, вызванного перемещение слоя инфузорий к новому катоду, Имах раз за 21 секунду.

Блок б. Сохранение результатов регистрации в виде массива данных.

Блок 7. Завершение проведения измерений.

Данный алгоритм обеспечивает возможность регистрации процесса гальванотаксиса для дальнейшей обработки данных с помощью современных компьютерных приложений.

2

3

Рис. 5. Алгоритм проведения измерений.

С помощью макета экспериментальной установки впервые были получены сигналы опт гальванотаксического слоя в безвредной среде.

Коэффициент корреляции между экспериментальными и модельными сигналами составлял г > 90%. (рис. б) при следующих параметрах модели:

О = 0,1 см, С0= 1500 кл/мл, Ь = 1 см, и = 1.57 10~5 см2, и=2 В, а =<5/в, 0,6/сек.

Графики модельного н экспериментального сигнала также сравнивались методами однофакторного дисперсионного анализа. Значение критерия Фишера составило Р = 1,42 при Б критическом, равном 3,96.

Рис. 6. Графики экспериментальных и модельных гальванотаксических сигналов.

Исследование фаз гальванотаксических сигналов методам регрессионного анализа показал, что первая фаза сигнала близка к линейной зависимости, а вторая к экспоненциальной.

При разработке метода определения токсичности необходимо учитывать, что появление ионов загрязняющих веществ изменяет процесс гальванотаксиса, так как они создают действующий фактор, который изменяет какой-либо физиологический процесс в организме, в том числе биение ресничек.

Метод контроля токсичности водных сред состоит из следующих этапов:

1. Подготовка материалов и принадлежностей: в вертикальную фотометрическую кювету (13x13x45) помещаются два электрода, которые имеют плоскую форму размером 10x10 мм.

2. Подготовка инфузорий осуществляется согласно стандартным методикам культивирования;

— объем взвеси исследуемых микроорганизмов составляет V - 0,9 мл;

— концентрация инфузорий предварительно подсчиты Бается и составляет С=1000±200 клеток/мл;

— в опытах используется культура через 4 дня после последнего кормления микроорганизмов;

3. Подготовка контрольной { культур ал ьная среда Лозины-Лозинского) и анализируемой пробы: в 2 кюветы со взвесью инфузорий добавляется соот-

нетственно контрольная н токсичная среда объемом У=0,1 мл; выдержка микроорганизмов в контрольной и токсичной пробе в течение 5 мин.

4. Регистрация коэффициентов пропускания производится согласно разработанному алгоритму проведения измерений (рис. 5).

5. Выделение информативных характеристик токсичности из сформированных массивов значений коэффициентов пропускания для контрольной и ¡шализируемой пробы; изменение реакции гальванотаксиса при воздействии токсичных веществ наиболее информативно отражает изменение амплитуды сигнала анализируемой пробы — 1лп по отношению к амплитуде сигнала контрольной пробы —1к, (рис, 6). 1ап уменьшается при увеличении концентрации токсичных веществ.

6. Расчет коэффициента токсичности по формуле:

КТ0Х= 1 (7)

*к

Исследование разработанного метода определения токсичности водных сред включало серию предварительных опытов с модельными токсикантами СиБС>4 и N¡804,

Результаты экспериментов по определению зависимости коэффициента токсичности от концентрации модельных токсикантов по формуле (7) представлены таблицах 1 и 2.

Таблица 1.

Зависимость коэффициента токсичности от концентрации модельного токсиканта СиЗО*

Концентрация СивО* мг/л 0,01 0,05 0,10

Коэффициент токсичности 0,25±0,04 0,31 ±0,14 0,61 ±0,04

Таблица 2.

Зависимость коэффициента токсичности от концентрации модельного токсиканта N¡504

Концентрация N¡504 мг/л 1 5 10

Коэффициент токсичности 0,35±0,04 0,39±0,03 0,67±0,09

Как показывают результаты проведенных исследований, при использовании нового метода и системы контроля токсичности водных сред по реакции гальванотаксиса инфузорий позволит повысить экспрессность

бнотестнрования и отразить воздействие токсичных водных сред на тест-реакцию. Это позволяет рекомендовать данный метод для применение при контроле токсичности природных вод.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1. Предложено использование гальванотаксиса в качестве тест-реакции для экспресс-контроля токсичности водных сред, что позволяет уменьшить время обнаружения вредных веществ.

2. Исследовано влияние технических и биологических факторов на реакцию гальванотаксиса.

3. Разработана математическая модель гальванотаксической тест-реакции, позволяющая описать формирование реакции в безвредной и токсичной среде.

4. Разработана система контроля тест-реакции гапьванотаксиса включаю* хцая метод и устройство и выделены информативные характеристики гальвано-таксического импульса, отражающие воздействие токсичных водных сред на тест-реакцию.

5. Разработан новый способ контроля токсичности водных сред на основе тест-реакции гальванотаксиса и разработанной биотехнической системы и проведены экспериментальные исследования, подтверждающие основные положения математической модели гальванотаксического сигнала.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Пожаров A.B., Захаров И.С., Ковалевская A.C., Голядкин C.B. Комплекс для исследования сигналов от взвесей инфузорий. Труды Междуиар. конф. по мягким вычислениям и измерениям, SCM-2003. Санкт-Петербург, 25-27 июня 2003. - Т.2. - С. 200.

2. Захаров И.С., Пожаров А.В;, Голядкин C.B., Ковалевская A.C. Влияние слабого электрического тока на популяцию микроорганизмов P.Caudatum. Труды III Международного конгресса «Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине». Санкт-Петербург, 1-4 июля 2003. -С. 33.

3. Пожаров A.B., Захаров И.С., Ковалевская A.C. Перспективы применения гальванотаксиса для биотестирования. Труды научно-практической конференции «Проблемы прогнозирования и предотвращения чрезвычайных ситуаций и их последствий». Санкт-Петербург, 2003. - С. 69-71.

4. Захаров И.О. Ковалевская A.C., Пожаров A.B. Применение мягких измерений при исследовании гальванотаксиса Труды Междунар, конф. по мягким вычислениям и измерениям, S СМ-2004, Санкт-Петербург, 17-19 июня 2004. — Т.2. — С. 21.

5. Захаров U.C., Пожаров A3., Ковалевская A.C., Страхов М.А. Оценка токсичности водных сред по реакции гальванотаксиса в неоднородных полях Труды научно-практической конференции «Проблемы прогнозирования и предотвращения чрезвычайных ситуаций и их последствий». Санкт-Петербург, 24 ноября 2004. - С.84-86.

6. Пожаров A.B., Захаров И.С., Ковалевская A.C. Информативность экологического биотестирования с использованием гальванотаксиса инфузорий. Труды IX Санкт-Петербургской Междунар. конф. «Региональная ин-<|юрматика-2004», Санкт-Петербург, 22-24 июня 2004. - С.359-360.

7. Захаров И.С., Ковалевская A.C., Казанцева А.Г., Голядкнн C.B. Измерение гальванотаксической реакции инфузорий с учетом ее самоорганизации. Труды Междунар. конф. по мягким вычислениям и измерениям, SCM-2005. Санкт-Петербург, 27-29 июня 2005.-Т.2.-С. 18-19,

8. Захаров И.С., Пожаров A.B., Голядкин C.B., Ковалевская A.C. Биотехническая биотестовая система с использованием реакции гальванотаксиса/ Известия СПбГЭТУ. — 2005. — Вып. 1 : Биотехнические системы в медицине н экологии. — С. 44-48.

9. Захаров И.С., Ковалевская A.C. Перспективы применения гальванотаксиса в биотестированни и модель гальванотаксической реакции в токсичной среде/ Известия СПбГЭТУ. — 2005. — Вып. 2: Биотехнические системы в медицине и экологии. — С. 96-100.

10. Захаров И.С., Ковалевская A.C., Казанцева А.Г., Голядкин C.B. Модификация установки для контроля острой токсичности водных сред с использованием гальванотаксиса. Труды научно-практической конференции «Проблемы прогнозирования и предотвращения чрезвычайных ситуаций и их последствий». Санкт-Петербург, 23 ноября 2005. - С.75-76.

11. Захаров И.С., Ковалевская A.C., Казанцева А.Г., Голядкин СВ. Ап-паратурно-регистрируемы е характеристики и математическая модель гальва-нотаксического сигнала / Известия СПбГЭТУ. - 2006. - Вып. 1 : Биотехнические системы в медицине и экологии. - С. 52-57.

12. Захаров И.С., Ковалевская А. С., Казанцева А.Г., Петрова Д. И. Моделирование характеристик электрического поля при исследовании реакции гальванотаксиса. Труды IV Международного конгресса «Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине». Санкт-Петербург, 47 июля 2006.-С. 96.

Подписано в печать 23.11.06. Формат 60*84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 129.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии Издательства СПбГЭТУ "ЛЭТИ"

Издательство СПбГЭТУ "ЛЭТИ" 197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5

ВВЕДЕНИЕ.

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. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АППАРАТУРНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ГАЛЬВАНОТАКСИСА.

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.

Постоянное возрастание антропогенной нагрузки на окружающую среду, в том числе в виде увеличивающихся объемов и номенклатуры загрязняющих веществ, обуславливает повышение требований, предъявляемых к методам и средствам контроля качества природной среды. Одним из параметров качества окружающей среды является токсичность - основная характеристика вредности для живого.

Многообразные загрязняющие вещества, попадая в окружающую среду, могут претерпевать в ней различные превращения, усиливая или ослабляя при этом свое токсическое действие, которые невозможно выявить аналитическими методами. Это требует дополнения аналитических методов контроля биологическими.

Биологический контроль основан на единстве органического мира, что позволяет по количественно измеряемым параметрам тест-реакции лабораторных тест-организмов прогнозировать опасность вредных веществ на представителей других видов.

В соответствии с международными стандартами и российскими законами, необходимо несколько видов биотестов, так как различные реакции живого отражают воздействие различных вредных веществ.

Большой объем тестируемых проб предполагает переход к аппаратурным методам, которых на сегодняшний день очень мало.

Широкое распространение уже получили методы и средства контроля токсичности, основанные на использовании хемотаксиса (направленное перемещение под действием химических стимулов) инфузорий Р. СаисЫит. Это удобный для пользователя, хорошо изученный, безопасный тест-объект, отражающий реакцию важного звена пищевой цепи водоемов, что и определило выбор данного типа организмов в качестве тест-объекта для разработки нового метода контроля токсичности водных сред.

В последние годы внимание исследователей привлекла реакция гальванотаксиса, проявляющаяся в перемещении популяции организмов под действием электрического поля. Гальванотаксис инфузорий был открыт еще в конце XIX в. Тем не менее, прежде он не применялся в качестве тест-реакции для обнаружения токсичности водных сред.

В этом случае управляемое электрическое воздействие открывает новые возможности и может существенно повысить экспрессность биотестирования, т.е. уменьшить время проведения анализов по сравнению существующими методами.

Применение гальванотаксиса инфузорий для контроля токсичности водных сред сдерживается отсутствием аппаратурных методов и средств контроля тест-реакции, а также недостаточным знанием особенности воздействия электрического поля на микроорганизмы и вредных веществ на реакцию гальванотаксиса.

Таким образом, актуальность проблемы, лежащей в основе данной диссертации, обусловлена необходимостью разработки нового экспрессного метода и средств регистрации популяционной реакции гальванотаксиса инфузорий для контроля токсичности водных сред.

Целью диссертационной работы является - исследование закономерностей гальванотаксиса инфузорий для разработки экспресс метода и системы контроля токсичности водных сред.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Исследовать влияние технических и биологических факторов на реакцию гальванотаксиса.

2. Разработать математическую модель тест-реакции гальванотаксиса на токсичность водной среды.

3.Разработать инструментальный метод и макет устройства для контроля токсичности водных сред по реакции гальванотаксиса инфузорий.

4. Разработать систему контроля токсичности водных сред на основе регистрации тест-реакции гальванотаксиса.

5. Экспериментально выявить информативные характеристики гальванотаксиса, отражающие воздействие токсичных водных сред на тест-реакцию.

Объектами исследования данной работы являются метод и средства биотестирования с использованием организмов типа простейших, предназначенных для применения в области экологического мониторинга.

Предметом исследования является информационное, инструментальное и методическое обеспечение системы, реализующее контроль токсичности водных сред по реакции гальванотаксиса инфузорий Р. СаисЫит.

Методы исследования. При выполнении работы использовались методы биотехнологии, физические и математические методы моделирования, методы математической статистики, фотометрии взвесей частиц.

Новые научные результаты. В процессе выполнения исследований автором получены следующие научные результаты:

- анализ основных закономерностей возникновения и протекания реакции гальванотаксиса показал, что для разработки метода и системы контроля токсичности водных сред необходимо учитывать режимы подготовки инфузорий Р. Саи(1аинт1, материалы электродов и диапазон токов и напряжений, подаваемых на них;

- разработана математическая модель тест-реакции гальванотаксиса, выявляющая ее информативные характеристики, и их зависимость от начальной концентрацией тест-объекта, разности потенциалов, показателей токсичности водной среды и параметров устройства контроля реакции;

- разработан инструментальный метод оценки токсичности водных сред, основанный на применении гальванотаксиса в качестве тест-реакции с учетом основных закономерностей возникновения и протекания данной реакции гальванотаксиса, который позволяет экспрессно оценивать качество природных вод;

- разработана система контроля тест-реакции гальванотаксиса, позволяющая исследовать ее аппаратурно-регистрируемые характеристики и их зависимость от наличия водной среде токсических веществ.

Практическую ценность работы представляют:

- рекомендации по формированию биотехнической системы для контроля токсичности водных сред с использованием тест-реакции гальванотаксиса инфузорий;

- макет устройства контроля для регистрации гальванотаксической реакции;

- информативные показатели тест-реакции гальванотаксиса;

- результаты экспериментальных исследований системы контроля гальванотаксиса.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. При обосновании применения гальванотаксиса в качестве тест-реакции для экспресс контроля токсичности водных сред необходимо учитывать основные эффекты, возникающие при взаимодействии электродов, среды и микроорганизмов, диапазон токов и напряжений, материалы электродов и режимы подготовки тест-объекта;

2. Математическая модель, связывающая характеристики гальванотаксического слоя с начальной концентрацией инфузорий, разностью потенциалов, показателями токсичности водной среды и параметрами устройства контроля реакции, описывает формирование тест-реакции в безвредной и токсичной среде;

3. Экспресс метод для контроля токсичности водных сред по реакции гальванотаксиса инфузорий, основанный на различиях в поведении инфузорий P. Caudatum в токсичных и нетоксичных средах под действием электрического поля с устройством контроля тест-реакции турбидиметрического типа.

Достоверность результатов обеспечена использованием при их получении надежных и проверенных теоретических представлений и экспериментальных методов и технологий; численными расчетами, проведенными на основании полученных соотношений; оценками величин и характера вытекающих из них зависимостей с использованием надежных экспериментальных данных.

Внедрение результатов работы. Результаты теоретических и прикладных исследований, полученных в диссертационной работе, использовались при выполнении НИР ПМЧС-2 (БФ-67) «Разработка методов анализа и принципов построения технических средств для исследования свойств пространств объектов с целью предупреждения чрезвычайных ситуаций» per. № 01200403706 (глава Разработка критериев прогнозирования ЧС на основе данных ГВ, спектрального биотестового контроля), в ГБ НИР ФПБЭИ за 2004 и 2005 гг.

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 "Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине", международной конференции "Региональная информатика" - Санкт-Петербург, 2004 и на Научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Санкт-Петербургского государственного электротехнического Университета (ЛЭТИ) 2004, 2005 и 2006 годов.

Публикации по работе. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, из них - 3 статьи, 9 работ - в материалах международных и российских научно-технических конференций.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы, включающего 70 наименований, и одного приложения. Основная часть работы изложена на 136 страницах машинописного текста. Работа содержит 18 таблиц и 48 рисунков.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1. Предложено использование гальванотаксиса в качестве тест-реакции для экспресс-контроля токсичности водных сред, что позволяет уменьшить время обнаружения вредных веществ.

2. Исследовано влияние технических и биологических факторов на реакцию гальванотаксиса.

3. Разработана математическая модель гальванотаксической тест-реакции, позволяющая описать формирование реакции в безвредной и токсичной среде.

4. Разработана система контроля тест-реакции гальванотаксиса включающая метод и устройство и выделены информативные характеристики гальванотаксического импульса, отражающие воздействие токсичных водных сред на тест-реакцию.

5. Разработан новый способ контроля токсичности водных сред на основе тест-реакции гальванотаксиса и разработанной биотехнической системы и проведены экспериментальные исследования, подтверждающие основные положения математической модели гальванотаксического сигнала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Аксененко, М. Д., Микроэлектронные фотоприемные устройства / М. Д. Аксененко, Бараночников М. JL, Смолин O.B.; -М.: Энергоатомиздат, 1984. -208 с.

2. Беспамятное, Г. П. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде / Г.П. Беспамятнов, Ю. А. Кротов. JL: Химия, 1985.-528 с.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. Виноходов, Д. О. Токсикологические исследования кормов с сипользованием инфузорий / Виноходов Д. О. СПб.: Изд-во СПбГТИ, 1995, 80 с.

8. 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.

9. Глинка, Н. Л. Общая химия / Н. Л.Глинка М: Госхимиздат, Москва, 1956.-732 с.

10. Грин, Н. Биология в 3-т. / Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор; под ред. Р. Сопера. М.:Мир, 1996.

11. Догель, Е. М. Общая протозоология / В. А. Догель , Ю. И. Полянский , Е. М. Хейсин М.-Л. Изд. Ак. Наук, 1962. - 591 с.

12. Захаров, И.С. Биотехнические методы охраны окружающей среды.: учеб. пособие / И. С. Захаров, A.B. Пожаров, СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2001,80 с.

13. Как организовать общественный экологический мониторинг /Е. А. Васильева, В. Н. Винниченко, Т. В. Гусева М.: «Эколайн», 1998. - 360 с.

14. Калашников, С.Г. Электричество / С. Г. Калашников М.: изд-во «Наука», 1970 г.- 688 с.

15. Карпов, Ю.А. Методы пробоотбора и пробоподготовки. Учебное пособие для ВУЗов /10. А. Карпов М.: Бином, 2003,243 е.

16. Кендалл, М. Статистические выводы и связи / М Кендалл., А. Стьюарт. М.: Наука, 1973. - 899 с.

17. Купер, Дж. Вероятностные методы анализа сигналов и систем. / Дж. Купер, К. М. Макгилем Мир, 1989. - 376 с.

18. Ляликов, Ю.С. Физико-химические методы анализа / Ю. С. Ляликов -М.: «Химия», 1973.-412 с.

19. Мазур, И.И. Инженерная экология. Общий курс. Т.1 / И. И Мазур,. О. И. Молдаванов, В.Н. Шишов М.: «Высшая школа», 1996. - 637 с.

20. 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.

21. Мендельсон М. Э. Электротаксис, http: //www.booksite.ru /fulltext /1 /001 /007 /118 /118580.htm (июнь 2005).

22. Метод конечных разностей / В. А. Трудоношин, И.В. Трудоношин, Н. Н. Шуткин //. http: /гкб. bmstu.ru / electronicbook / fimcrionmodel / mkr /mkr.htm.

23. Мяздриков, О.А., Электреты / О.А. Мяздриков, В. Е. Манойлов,. -JL: Госкомэнергоиздат, 1962. С. 99.

24. Нефелометрический и турбидиметрический анализ. http: //www.labinfo.ru /metod /tehno (январь 2005).

25. Новиков, Ю. Ю. Методы исследования качества воды водоемов / Ю. 10. Новиков, К. С. Ласточкина, 3. Н. Болдина. — М.: Медицина, 1990.

26. Перт С. Дж. Основы культивирования микроорганизмов и клеток / С. Дж. Перт. М.: Мир, 1978.-420 с.

27. Пожаров А. В. Основы взаимодействия физических полей с биологическими объектами: учеб. пособие / А. В. Пожаров, ЛЭТИ. Л., 1990. -80 с.

28. Пожаров, А. В. Использование экспресс-биотестирования для оценки антропоэкологической ситуации / А. В. Пожаров, С. А. Шелемотов // Экология (РАН). 1992. №2. С. 94-95.

29. РД 118-02-90 Методическое руководство по биотестированию воды. -утв. 6.08.90 Госкомприродой СССР, М.: Госкомприрода СССР, №37, 1991,22 с

30. РД 64-085-89. Методические основы биотестирования и определения генетической опасности отходов, поступающих в окружающую среду., М.,1990, 15 с.

31. Рэмсден, Э. Н. Начала современной химии / Рэмсден Э. Н., Пер. с англ. Л.: Химия, 1989. - 784 с.

32. Серавин, Л. Н. Двигательные системы простейших / Серавин, Л. Н. -Л: Изд-во «Наука», 1967.-С. 331.

33. Справочник по элементарной химии / Под общ. ред. А. Т. Пилипенко. Изд. 2-е, перераб. и доп. К., «Наук, думка», 1978. 544 с.

34. Стадницкий, Г. В. Экология / Г. В. Стадницкий, А. И. Родионов. -СПб: Химия, 1995.-240 с.

35. 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.

36. Трофимова, Т. И. Курс физики: учеб. пособие для вузов / Трофимова, Т. И. 4-е изд., испр. - М.: Высш. шк., 1997. - 542 с.

37. 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.

38. ФР. 1.31.2005. 01881. 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.

39. Хаусман, К. Протозоология / К. Хаусман,; пер. с нем -. М.:Мир 1988. -336 с.

40. Шеховцова, Т.Н. Биологические методы анализа. / Т. Н. Шеховцова // Соросовский образовательный журнал № 11 2000.- Т. 6. - С. 17-21.

41. Шимкевич, В. Таксис, биологическая реакция на раздражение / В. Шимкевич //http: //www.booksite.ru /fulltext /1 /001 /007 /099 /99015.htm (июнь 2005).

42. 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.

43. 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.

44. 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.

45. 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.

46. Franke, K. Galvanotaxis of human granulocytes: electric field jump studies / K. Franke,, H. Gruler. // Eur Biophys J 1990; V. 18(6): P. 335-46.

47. 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.

48. Greenberg, E. P. Chemotaxis in Spirocheata aurantia / E. P.Greenberg, E. Canale-Parola //. "Journal of bacteriology", 1977, V. 130: №1, P. 485-494.

49. 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.

50. 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.

51. Lawler, D. M. "Turbidimetry and Nephelometry" / D. M. Lawler // Encyclopedia of Analytical Science (s. ed. Worsfold), Academic Press Ltd, UK. 1995.

52. 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.

53. 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.

54. 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.

55. 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.

56. Thiery, J. P. Mechanisms of cell migration in the vertebrate embryo / Thiery, J. P. // Cell Differ 1984 Nov; V.15(l): P. 1-15.

57. 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.