МЕТОДОЛОГИЯ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК изучение методов познания мира средствами естественных наук. Методология естествознания родилась в 17 в. в трудах Ф. Бэкона и Р. Декарта, посвященных именно методу познания. В дальнейшем методологические идеи… … Философская энциклопедия

методология естественных наук - МЕТОДОЛОГИЯ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК изучение методов познания мира средствами естествознания. Эта методология родилась в 17 в. в трудах Ф. Бэкона и Р. Декарта, посвященных именно методу познан и я. В дальнейшем методологические идеи развивались …

Систематический анализ методов, применяемых для получения научного знания и тех общих принципов, которыми направляется научное исследование. Методологические исследования можно разделить на общие, частные и конкретные. Общая методология… … Философская энциклопедия

- (от метод игреч. слово, понятие, учение), система принципов и способов организации и построения теоретич. и практич. деятельности, а также учение об этой системе. Первоначально М. была неявно представлена в практич. формах взаимоотношений … Философская энциклопедия

Методология науки, в традиционном понимании, это учение о методах и процедурах научной деятельности, а также раздел общей теории познания, в особенности теории научного познания (эпистемологии) и философии науки. Методология, в прикладном… … Википедия

Методология планирования исслед. в психологии вытекает из принципов методологии исслед. в естественных науках, сформулированных Джоном Стюартом Миллем в методе различия. Он гласит, если за А всегда следует а, и за не А всегда следует не а, тогда… … Психологическая энциклопедия

методология гуманитарных наук - МЕТОДОЛОГИЯ ГУМАНИТАРНЫХ НАУК относительно новая область философского познания, возникшая и формирующаяся наряду с методологией социальных наук и такой фундаментальной сферой исследования, как методология естественных наук. Еще в 19 в. В … Энциклопедия эпистемологии и философии науки

методология общенаучная - к ней относятся попытки разработки универсальных принципов, средств и форм научного познания, соотносимые, хотя бы потенциально, не с какой то конкретной наукой, но применимые к широкому кругу наук, оставаясь все же, в отличие от методологии… … Большая психологическая энциклопедия

Методология - (Methodology) Структура методологии, методология исследования, типы методологии Научная методология, методология истории, методология анализа, методология управления, социальная методология, проблемы методологии Содержание Содержание Раздел 1.… … Энциклопедия инвестора

О сочинении Марка Блауга см. Методология экономической науки (книга). Методология экономической науки изучение методов, в особенности научного метода, в отношении экономики, включая принципы выводного знания. В современном… … Википедия

- (от греч. metodos путь исследования, познания и logos учение) теория исторического познания. М. и. разрабатывает принципы и средства добывания знаний о прошлом, систематизации и истолкования полученных данных с целью выяснения сущности ист.… … Советская историческая энциклопедия

УДК 628.16: 628.166: 628.31

ДЕЙСТВИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ НА СТОЧНЫЕ ВОДЫ

Соснин Эдуард Анатольевич 1 , Липатов Евгений Игоревич 2 , Скакун Виктор Семенович 3 , Панарин Виктор Александрович 4 , Тарасенко Виктор Федотович 5 , Жданова Оксана Сергеевна 6 , Гольцова Полина Андреевна 7
1 Институт сильноточной электроники СО РАН, доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории оптических излучений; Национальный исследовательский Томский государственный университет, профессор кафедры управления инновациями
2 Институт сильноточной электроники СО РАН, кандидат физико-математических наук, младший научный сотрудник лаборатории оптических излучений
3 Институт сильноточной электроники СО РАН, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории оптических излучений
4 Институт сильноточной электроники СО РАН, инженер лаборатории оптических излучений
5 Институт сильноточной электроники СО РАН, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией оптических излучений
6 Сибирский государственный медицинский университет, кандидат медицинских наук, старший преподаватель кафедры микробиологии и вирусологии
7 Институт сильноточной электроники СО РАН, техник лаборатории оптических излучений; Национальный исследовательский Томский государственный университет, магистрант факультета инновационных технологий

Аннотация
Актуальность настоящего исследования состоит в необходимости обеспечения качества воды и поиске новых способов очистки сточных вод. Цель работы: исследование действия ультрафиолетового излучения и ультразвуковых колебаний на микроорганизмы в сточных водах. Методы исследования. Стандартные методы микробиологического анализа, регламентируемые СанПиН 2.1.5.980-00 и МУК 4.2.1884-04. Результаты. Сравнительный анализ действия излучения эксиламп и ультразвука выявил, что максимальная степень инактивации соответствует одновременному облучению XeBr- и KrCl-эксилампами, а ультразвуковая обработка, напротив, приводит к росту количества патогенных микроорганизмов. По отношению к бактериям рода Proteus в условиях эксперимента выявлена эффективность ультрафиолетового облучения эксилампами и неэффективность ультразвуковой обработки. Рекомендуется использовать эти факты при проектировании маломощных установок по очистке воды и/или при обработке вод, содержащих крупные фракции органических веществ.

THE ACTION OF ULTRAVIOLET RADIATION AND ULTRASONIC WAVES ON SEWERAGE

Sosnin Edward Anatolevich 1 , Lipatov Evgeniy Igorevich 2 , Skakun Viktor Semenovich 3 , Panarin Victor Aleksandrovich 4 , Tarasenko Victor Fedotovich 5 , Zhdanova Oksana Sergeevna 6 , Goltsova Polina Andreevna 7
1 Institute of high current electronics SB RAS, Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Senior researcher of the laboratory of optical radiation; National Research Tomsk State University Professor of the Department of Innovation Management
2 Institute of high current electronics SB RAS, Candidate of physico-mathematical Sciences, Junior researcher of the laboratory of optical radiation
3 Institute of high current electronics SB RAS, Candidate of physico-mathematical Sciences, Senior researcher of the laboratory of optical radiation
4 Institute of high current electronics SB RAS, Engineer of the laboratory of optical radiation
5 Institute of high current electronics SB RAS, Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Head of the laboratory of optical radiation
6 Siberian state medical University, Candidate of Medicine Science, Senior lecturer of the Department of Microbiology and Virology
7 Institute of High Current Electronics SB RAS, Technician of the laboratory of optical radiation; National Research Tomsk State University, master student of the faculty of innovative technologies

Abstract
The relevance of this study is the need to ensure water quality and finding new ways of wastewater treatment. Objective. To study the action of ultraviolet radiation and ultrasonic vibrations on the microorganisms in the wastewater. Research methods. Standard methods of microbiological analysis, regulated SanPiN 2.1.5.980-00 and ICB 4.2.1884-04. Results. Comparative analysis of the effects of radiation and ultrasound excilamps revealed that corresponds to the maximum degree of inactivation and simultaneous irradiation XeBr- KrCl-excilamps and ultrasonic treatment, in contrast, leads to the growth of pathogens. In relation to the bacteria of the genus Proteus in the experiment revealed the effectiveness of ultraviolet irradiation excilamps and inefficiency of ultrasonic processing. It is recommended to use these facts in the design of low-power water treatment plants and / or treatment with water containing the major fraction of organic substances.

Библиографическая ссылка на статью:
Соснин Э.А., Липатов Е.И., Скакун В.С., Панарин В.А., Тарасенко В.Ф., Жданова О.С., Гольцова П.А. Действие ультрафиолетового излучения и ультразвуковых колебаний на сточные воды // Современные научные исследования и инновации. 2016. № 3 [Электронный ресурс]..03.2019).

Введение

Качество сточных вод не всегда соответствует требуемым и регламентируемым нормам допустимой загрязненности. Часто происходит сброс непригодной воды, отходов в сточные воды. В связи с этим требования, предъявляемые к воде, растут . Но в последние годы активно модернизируются и исследуются методы, устройства для очистки и дезинфекции сточных вод. Одним из популярных и действенных способов обеззараживания воды является ультрафиолетовое облучение (УФО).

Действие УФ-излучения может быть как активирующим рост микроорганизма, так и инактивирующим, вплоть до полного подавления их жизнеспособности. Для инактивации чаще всего используются коротковолновое УФ-излучение, которое, как известно, максимально поглощается молекулами ДНК. Это ведёт к появлению различных дефектов ДНК (например, к гидратации оснований ДНК), что в свою очередь препятствует её репликации, замедляет и ограничивает рост микроорганизмов. Среди источников УФ-излучения широко известными являются ртутные лампы высокого и низкого давления в связи с тем, что спектр их излучения перекрывается со спектрами инактивирующего действия излучения на ДНК .

Однако сегодня признано, что ртутные лампы перестали соответствовать экологическим стандартам . Кроме того, утилизация ртутных ламп является дорогостоящей процедурой. Поэтому в странах ЕС происходит осознанный поиск альтернативных источников УФ-излучения, не содержащих ртути. Наши исследования 2003-2015 гг. показали, что в качестве таких источников можно использовать эксилампы. Слово «эксилампа» является обобщающим названием класса устройств, излучающих спонтанное ультрафиолетовое (УФ) и/или вакуумное ультрафиолетовое (ВУФ) излучение эксимерных и эксиплексных молекул. Спектры длин волн ряда эксиламп лежат в т.н. бактерицидном диапазоне. В частности, типичные спектры XeBr- и KrCl-эксиламп барьерного разряда представляют собой интенсивные полосы излучения с максимумами на длинах волн 282 и 222 нм, соответственно, и имеют полуширину полосы порядка нескольких нм .

До сих пор объектом микробиологических исследований с применением эксиламп были загрязненные в лабораторных условиях поверхности, газы и жидкости. В настоящей работе указанные эксилампы были использованы для изучения влияния УФ-излучения на микроорганизмы при обеззараживании сточных вод, взятых со станции водоочистки. Кроме того, дополнительным фактором воздействия было ультразвуковая обработка (УЗО).

Материалы и методы

Важными микробиологическими показателями качества воды являются: общее количество колониеобразующих единиц (КОЕ), а конкретно – количество колиморфных бактерий (ОКБ) и количество термотолерантных колиморфных бактерий (ТКБ). Общие колиморфные бактерии – это разновидности кишечной палочки, грамотрицательные бактерии, не способные к спорообразованию, но способные воспроизводить альдегид на различных лактозных средах, ферментирующие лактозу с образованием кислоты и газа при температуре 37° С в течение 24-48 ч. Термотолерантным колиморфным бактериям присущи все признаки общих колиморфных бактерий, но кислоту и газ образуют при температуре 44° С в течение только 24 ч. Они же являются показателем наличия или попадания в воду фекального загрязнения .

При использовании для обеззараживания сточных вод ртутными лампами низкого давления проводились как лабораторные исследования, так и полевые, в т.ч. для выявления условий, в которых можно отказаться от всех прочих способов очистки воды (хлорирование, озонирование и т.д.) . Но даже тщательное соблюдение санитарных, гигиенических и технологических норм регламента обработки ртутными лампами не дают гарантий того, что разработка сможет перейти в масштабное производство и функционировать длительное время в связи с тем, что многие страны Европейского Союза сейчас занимаются снятием с производства ламп, содержащих ртуть .

Использование УЗО также применяется сегодня, но данный фактор воздействия даёт неоднозначные результаты. Так, в литературе указывается, что несмотря на большие затраты энергии, длительное время воздействия, ультразвук не всегда оказывает инактивирующее воздействие на бактерии. А при определенных параметрах он даже стимулирует рост бактерий. Поэтому процесс УЗО воды в большинстве случае предполагает использование ультразвука в сочетании с другими методами и средствами для достижения наибольшего эффекта. В частности, корректируют частоты и мощность ультразвуковых волн, сочетают УЗО и/или УФО, и/или химические окислители органических веществ. Т.е. ультразвук является дополнением к методам обеззараживания воды, а не самодостаточным способом очистки сточных и питьевых вод .

Для проведения исследований по УФО и УЗО сточных вод, была использована экспериментальная установка, схема которой показана на рис. 1. С помощью насоса (1) установка обеспечивала циркуляцию исследуемой воды в системе: вода из контейнера (2) поступала в ультразвуковую ванну (3), затем подвергалась УФО коаксиальными KrCl (4) и XeBr (5) эксилампами барьерного разряда, и далее возвращалась в контейнер (2). Скорость прокачки жидкости через систему могла варьироваться от 0.5 до 2.5 л/мин.

На рис. 2 дано поперечное сечение эксилампы. Облучаемая жидкость в этом случае протекает через кварцевую трубку, размещенную в полости 6. В ходе опытов KrCl- и XeBr- эксилампы обеспечивали энергетическую освещенность на внутренней поверхности кварцевой трубки E вн = 23 и 31 мВт/см 2 , соответственно. Рабочий диаметр трубки составлял d раб. = 0.79 см. Длина рабочей области одной эксилампы, в которой происходит облучение, составляла l = 12.8 см. Соответственно, рабочий объем одной эксилампы V раб = 6.27 см 3 , а общий объем системы составлял 2500 см 3 . На основе этих данных были рассчитаны основные параметры УФО эксиламп на воду (табл. 1).

Для обработки ультразвуковыми колебаниями применялась ванна Elmasonic S 10H, позволяющая оптимально распределять звуковое поле внутри объёма с жидкостью. Ванна имела глубину, ширину и длину 5.8, 8.5 и 19 см, соответственно, и объём V уз ~ 932 см 3 . Пиковая мощность ультразвука в ней составляет 240 Вт, при частоте колебаний f = 37 кГц . Толщина слоя жидкости для УЗО составляла 0.5 см.

Рисунок 1. Блок-схема установки для обеззараживания воды: 1 – насос; 2 – контейнер с исследуемой водой; 3 – ультразвуковая ванна; 4 – KrCl-эксилампа; 5 – XeBr-эксилампа; 6 – стеклянная трубка; 7 – тракты для циркуляции воды через установку

Рисунок 2. Поперечное сечение коаксиальной эксилампы барьерного разряда: 1, 2 – кварцевые трубки, образующие внешнюю и внутреннюю стенки эксилампы; 3 – внешний отражающий электрод; 4 – зона разряда между кварцевыми трубками; 5 – внутренний полупрозрачный электрод; 6 – внутренняя полость для облучения. Белыми стрелками обозначено направление, в котором концентрируется излучение

Таблица 1 – Параметры УФО эксиламп

Показатель	XeBr-эксилампа	KrCl-эксилампа
Энергетическая светимость эксилампы, E вн.	31 мВт/см 2	23 мВт/см 2
Энергетическая освещенность воды, Е s	76.6 мВт/см 2	56,8 мВт/см 2
Время прохождения жидкости через рабочий объём эксилампы, t раб	» 0.188 с	» 0,188 с
Поверхностная доза облучения воды по длине рабочей области, D s раб	144.13 Дж/м 2	106.87 Дж/м 2
Суммарная поверхностная доза облучения воды по длине рабочей области, D sS раб.	251 Дж/м 2
Время воздействия, t	80 мин
Производительность насоса	2 000 см 3 /мин

Вода для исследований была взята на очистных сооружениях п. Аэропорт, Томская область, Томский район, Мирненское сельское поселение. Для первичных исследований было взято две меры воды по 1 л, а впоследствии – четыре меры воды по 15 л в каждой.

Взятые меры проходили обработку в трёх режимах: 1) УФО с помощью обоих эксиламп; 2) УЗО; 3) совмещение режима 2 и 1. Время обработки составляло во всех опытах 80 минут. В каждой серии опытов одна мера сточной воды оставалась контрольной, обработке не подвергалась и использовалась для сравнения.

Результаты и обсуждение

Эксперименты по УФО и УЗО были проведены дважды. В первой серии экспериментов было проведено УФО воды, объемом 1 л. Во второй серии объемом был увеличен воды до 15 л, и дополнительно проводилось УЗО. Результаты обработки собраны в табл. 2.

Таблица 2 – Результаты экспериментов

Дата	№	Объем воды [л]	Вариант воздействия	Содержание КОЕ ОКБ [шт/100 мл]	Содержание КОЕ ТКБ [шт/100 мл]	Примечание
12.10.2015	1	1	Контроль	1.50E+05	5.00E+04	–
12.10.2015	2	1	KrCl + XeBr	2.00E+04	3.00E+03	–
18.12.2015	1	15	Контроль	2.50E+06	–	Proteus
18.12.2015	2	15	KrCl + XeBr	4.00E+05	–	–
18.12.2015	3	15	Ультразвук	3.50E+06	–	Proteus
18.12.2015	4	15	KrCl + XeBr + ультразвук	1.50E+06	–	–

По табл. 2 видно, что наибольший эффект обеззараживания достигается в режиме одновременной работы KrCl- и XeBr-эксиламп. В этом случае содержание как общих колиморфных бактерий, так и термотолерантных колиморфных бактерий уменьшается в среднем в 10 раз. Это происходит в виду того, что спектры излучения эксимерных ламп лежат в бактерицидном диапазоне длин волн.

При одновременной УФО и УЗО концентрация КОЕ ОКБ уменьшается незначительно. А применение только УЗО оказалось стимулирующим рост колиморфных бактерий. Данный эффект можно объяснить тем, что УЗО измельчает содержащиеся в воде крупные фракции органических веществ, обеспечивая лучший доступ к ним бактериальных культур и облегчая их питание. Вероятно, чтобы перейти к инактивации микроорганизмов, необходимо увеличивать дозу УЗО. Тем не менее сам найденный эффект интересен как фактор, который следует учитывать при проектировании маломощных установок по очистке воды и/или при обработке вод, содержащих крупные фракции органических веществ.

Дополнительно было исследовано влияние УФО и УЗО на бактерии рода Proteus . Протей (Proteus ) – грамотрицательная бактерия, неспособная образовывать споры и окрашиваться по Граму, имеющая вид нитевидных палочек размером около 0.3 × 3 мкм. Данная разновидность кишечных бактерий характеризуется высокой активностью и подвижностью, а также способностью выделять токсины и высокой резистентностью к антибиотикам. Она является биоиндикатором фекального загрязнения и загрязнения органическими веществами . Эта группа бактерий была обнаружена в контрольных мерах воды. Экспериментально выявлено, что УФО полностью уничтожает Proteus . После УЗО, напротив, эта разновидность бактерий сохранялась.

Полученные данные подтверждают данных других экспериментов , в которых было показано, что к ультразвуковой обработке сточных вод следует относиться с осторожностью. Условия её оптимального применения требуют дополнительных исследований. С другой стороны, ультрафиолетовое излучение в условиях реальных сточных вод также не даёт необходимой (согласно нормам СанПиН) степени инактивации. Всё это свидетельствует о необходимости новых исследований, нацеленных на получение действенной методики инактивации сточных вод и определения пределов её применимости.

Выводы

Проведены сравнительные исследования инактивации микроорганизмов в сточных водах ультрафиолетовым излучением узкополосных эксиламп и ультразвуком. Показано, что излучение XeBr- и KrCl-эксиламп обладает наибольшим инактивирующим действием. Использование ультразвука, напротив, приводит к росту количества патогенных микроорганизмов. По отношению к бактериям рода Proteus выявлена эффективность ультрафиолетового облучения эксилампами и неэффективность ультразвуковой обработки.

Работа выполнена в рамках государственного задания Института сильноточной электроники СО РАН по теме №13.1.3, а также внутреннего гранта института. Авторы выражают свою благодарность администрации в лице директора института Н.А. Ратахина и зам. директора по научной работе И.Ю. Турчановского за идейную и организационную поддержку работы.

Предложена ориентированная на практическое использование междисциплинарная концепция творчества. Оно трактуется широко: как процесс генерации информации, а получение новых знаний - как целенаправленная деятельность.

Построена универсальная типология инноваций и творческой деятельности, символизируемой фигурами Гения, Таланта, Мастера и т.д. Соответствующая ей шестиуровневая шкала креативности учитывает феномен разрушительной изобретательности людей. Отсюда раскрыты возможные позиции субъектов изобретений на логистической кривой развития системы целенаправленной деятельности. Получены четкие критерии для разработки аксиологии творчества; обоснована необходимость обновления теории развития творческой личности; указаны пять кластеров новых направлений НИР.

Лидер и управление жизненным циклом системы

Лидер и управление жизненным циклом системы: шкала творчества, примеры, патографии.

В книге собраны материалы о 339 людях, повлиявших на историю. Анализ показал, что различным стилям лидерства с большой вероятностью соответствует то или иное психическое расстройство. Этот факт иллюстрирован десятком выразительных сюжетов.

Для студентов естественно-научных, технических и экономических факультетов, будущих разработчиков инновационных технологий, управленцев, организаторов бизнеса, а также для профессионалов: психотерапевтов, психиатров, социологов, преподавателей вузов.

Сборник статей

Феномен виртуала с точки зрения синергетики
Критерии лизинга концептов в междисциплинарных исследованиях
Социальная эволюция в фокусе теории информации Корогодина и её производных
Русская традиция исправления мира и дизайн социума
Место продуктивной толерантности в системе социального конструирования
Краткий очерк эволюции театра с точки зрения теории целенаправленных систем
Социокультурная эволюция фразеологизмов
Телеологическая и синергетическая схемы социокультурного события
Социокультурная эволюция критерия истинности научного знания
Психопатологические стадии в обновлении культуры (на примере системы научной деятельности)
Концепция техноценоза Б.И. Кудрина в курсе социальной информатики для радиофизиков: дискуссия о будущем
Принципы политической психопатологии
Путь в науку XXI века. Руководство к действию
Соблазн исправления мира
Дуализм концептов — на службу синергии «Двух синергетик»
Шестиричная аксиология творчества: предмет и перспективы использования
Систематика и патография лидеров
Наш universitas и вторжение низкого
Лингводисциплинарные концепты: что это и как их лизинг поможет взаимодействию наук
Наследие рахн университет для гуманитариев университета

УДК 533.9.07: 537.523: 533.9.07: 579.6

ПЕРВЫЙ ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ АПОКАМПИЧЕСКОГО РАЗРЯДА ДЛЯ ИНАКТИВАЦИИ МИКРООРГАНИЗМОВ

Соснин Эдуард Анатольевич 1 , Скакун Виктор Семенович 2 , Панарин Виктор Александрович 3 , Тарасенко Виктор Федотович 4 , Жданова Оксана Сергеевна 5 , Гольцова Полина Андреевна 6
1 Институт сильноточной электроники СО РАН, доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории оптических излучений, Национальный исследовательский Томский государственный университет, профессор кафедры управления инновациями
2 Институт сильноточной электроники СО РАН, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории оптических излучений
3 Институт сильноточной электроники СО РАН, инженер лаборатории оптических излучений
4 Институт сильноточной электроники СО РАН, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией оптических излучений
5 Сибирский государственный медицинский университет, кандидат медицинских наук, доцент кафедры микробиологии и вирусологии
6 Национальный исследовательский Томский государственный университет, магистрант факультета инновационных технологий, Институт сильноточной электроники СО РАН, техник лаборатории оптических излучений

Аннотация
Прогресс в плазменной медицине зависит, в том числе, от разработки новых уникальных источников плазмы. Цель работы – получить первые данные о влиянии нового типа разряда – апокампа – на инактивацию микроорганизмов. Для исследования были использованы штаммы микроорганизмов Staphylococcus aureus (209P) и Escherichia coli (501). Показано бактерицидное действие апокампа. Штаммы микроорганизмов E. сoli и S. аureus проявляют разную чувствительность к воздействию апокампа при одинаковых экспозициях.

THE FIRST EXPERIENCE USE OF APOCAMP PHENOMENON FOR INACTIVATE MICROORGANISMS

Sosnin Edward Anatolevich 1 , Skakun Viktor Semenovich 2 , Panarin Victor Aleksandrovich 3 , Tarasenko Victor Fedotovich 4 , Zhdanova Oksana Sergeevna 5 , Goltsova Polina Andreevna 6
1 Institute of High Current Electronics SB RAS, Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Senior researcher of the laboratory of optical radiation, National Research Tomsk State University, Professor of the Department of Innovation Management
2 Institute of High Current Electronics SB RAS, Candidate of physico-mathematical Sciences, Senior researcher of the laboratory of optical radiation
3 Institute of High Current Electronics SB RAS, Engineer of the laboratory of optical radiation
4 Institute of High Current Electronics SB RAS, Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Head of the laboratory of optical radiation
5 Siberian State Medical University, Candidate of Medicine Science, Senior lecturer of the Department of Microbiology and Virology
6 National Research Tomsk State University, master student of the faculty of innovative technologies, Institute of High Current Electronics SB RAS, Technician of the laboratory of optical radiation

Abstract
Progress in plasma medicine depends on the new unique plasma sources development. The aim of our study was to obtain the first data on the impact of a new type of discharge – apokamp – on microorganisms inactivation. The strains of microorganisms Staphylococcus aureus (209P) and Escherichia coli (501) were tested. It was revealed the bactericidal effect of apokamp. Microbial strains E. coli and S. аureus have a different sensitivity to the apokamp action at similar exposures.

Библиографическая ссылка на статью:
Соснин Э.А., Скакун В.С., Панарин В.А., Тарасенко В.Ф., Жданова О.С., Гольцова П.А. Первый опыт применения апокампического разряда для инактивации микроорганизмов // Современные научные исследования и инновации. 2016. № 4 [Электронный ресурс]..03.2019).

Развитие биомедицины получило сегодня новый виток в т.ч. благодаря появлению новых источников плазмы . Изучая источник плазменной струи атмосферного давления, формируемой в воздухе или азоте при возбуждении барьерным разрядом , мы обнаружили необычный феномен, который был назван апокампическим разрядом или просто апокампом (от греч. από – от и καμπη – изгиб, поворот ). Он проявляет себя в форме плазменной струи на месте сгиба импульсного канала плазмы, откуда и название – разряд, «сформированный на изгибе». В был сделан вывод о том, что данный вид источника плазмы обладает совокупным набором характеристик, отличающих его от других форм разряда.

На рис. 1 представлен внешний вид апокампа в искровом разряде на воздухе при нормальных условиях в промежутке d = 1 см при подаче на него высоковольтных импульсов амплитудой ~ 10 кВ на частоте f = 50 кГц.

Цель настоящей работы – получить первые данные о влиянии образующейся плазменной струи на микроорганизмы. Для исследования были использованы штаммы Staphylococcus aureus (209Р) и Escherichia coli (501). Взвесь суточных культур в концентрации 10 6 КОЕ/мл перед началом эксперимента засевали на чашки Петри с мясо-пептонным агаром.

Рисунок 1. Внешний вид апокампа: внизу два острийных электрода, между которыми зажигается плазменный канал. На месте изгиба канала образуется плазменный выброс – апокамп. Регистрация фотокамерой Сanon PowerShot SX60 HS в режиме серийной покадровой съёмки с частотой 6.4 кадра/c.

Эксперимент состоял из следующих этапов: 1) апокамп формировали и стабилизировали в пространстве вертикально, плазменный канал экранировали (чтобы отсечь его влияние), а апокамп выпускали через отверстие диаметром ~ 2 мм; 2) на расстоянии d = 2,5 см от основания плазменной струи размещали перевёрнутую чашку Петри с посевом микроорганизма; 3) воздействовали апокампом на микроорганизмы, а длительность воздействия изменяли для разных опытов (от 40 с до 2 мин).

Температура струи в месте контакта с чашкой Петри не превышала 40°С, чтобы исключить термический фактор инактивации.

На рисунке 2 представлены результаты воздействия апокампа на микроорганизмы. Видно, что при одинаковых экспозициях инактивация E. сoli происходит эффективнее, чем S. а ureus . Наибольшую чувствительность к действию апокампа проявляла E. сoli при экспозиции 2 мин. Отчётливо видно полное подавление роста культуры в месте действия апокампа. Также следует отметить, что с увеличением длительности воздействия стерильная площадь тоже увеличивается. Во время работы установки ощущался отчётливый запах, характерный для окислов азота (N x O y).

Рисунок 2. Внешний вид микроорганизма после воздействия апокампическим разрядом: А) S. а ureus; Б) и В) E. сoli .

Таким образом, в ходе исследования было выявлено, что открытое явление – апокампический разряд оказывает инактивирующее воздействие на микроорганизмы (S. а ureus и E. сoli ). Показано, что наибольшая инактивация достигается в случае воздействия на культуру при 90 с и 2 мин. Наибольшую чувствительность к действию апокампа проявляет микроорганизм E. сoli. Результаты полученных и будущих исследований могут стать обоснованием для использования апокампа с целью стерилизации и дезинфекции.

A new DBD-driven atmospheric pressure plasma jet source on air or nitrogen / E.A. Sosnin // Proc. SPIE (XII International Conference on Atomic and Molecular Pulsed Lasers). – December 15, 2015. – Vol. 9810. – 98101I. DOI: 10.1117/12.2224924.

Вейсман А.Д. Греческо-русский словарь. / Вейсман А.Д. – СПб. : «Греко-латинский кабинет» Ю.А. Шичалина, 5-е изд. 1991. – 694 с.

Формирование апокампического разряда в условиях искрового разряда атмосферного давления / Скакун В.С. [и др.] // Известия вузов. Физика. – 2016. – Т. 59. – (в печати).

Количество просмотров публикации: Please wait