Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Литературный обзор 10
Проблемы загрязнения гидросферы ионами тяжелых металлов, пути поступления
Физико-химические и электрохимические способы удаления загрязнений из сточных вод
Растительная клетка - биоэлектрохимический сенсор-реактор 21
Методы и способы транспорта катионов металлов в растительную 27
клетку. Механизмы сорбции тяжелых металлов растениями
Биоэлектрогенез у высших растений 37
Влияние внешних физических воздействий на живые организмы 43
Заключение 62
ГЛАВА 2. Методика эксперимента 65
Объекты исследования 65
Подготовка посуды, отбор и хранение проб 65
Методика приготовления электролитов 66
Методы исследования 68
Метод инверсионной хроновольтамперометрии 68
(инверсионный электрохимический анализ)
Фотоколориметрический метод анализа 70
Воздействие внешних физических факторов 73
Измерение потенциала на границе клетка / раствор и в объеме фитомассы
Микроструктурные исследования 79
Электрохимическое извлечение меди из отработанной ряски 82
ВЫВОДЫ 84
ГЛАВА 3. Влияние внешних физических воздействий на процессы электрохимической фиторемедиации металлов из сточных вод
Влияние магнитных, слабых электрических полей (j) и сочетанное 88
воздействие ПМП+ГМП, ПМП+J на процессы фиторемедиации
Влияние электромагнитных излучений (Уф, Ик, Ли) на процессы фиторемедиации меди эйхорнией
Исследование электрических свойств клеток и тканей растений 117
Микроструктурные исследования 120
Влияние природы катионов на процессы фиторемедиации 125
Выводы 130
ГЛАВА 4. Технологические рекомендации по фиторемедиации ионов тяжелых металлов из сточных вод
4.1. Технико-экономическое обоснование процесса очистки сточных вод методом электрохимической фиторемедиации
4.2. Электрохимическое извлечение сорбированых металлов из фитомассы
Основные выводы по работе 150
Список литературы
- Физико-химические и электрохимические способы удаления загрязнений из сточных вод
- Методика приготовления электролитов
- Влияние электромагнитных излучений (Уф, Ик, Ли) на процессы фиторемедиации меди эйхорнией
- Электрохимическое извлечение сорбированых металлов из фитомассы
Введение к работе
Актуальность темы. Большинство известных физико-химических способов очистки сточных вод (CВ) от ионов тяжелых металлов (ИТМ), поступающих от предприятий химического, электротехнического профиля, гальванических цехов, машиностроительных заводов и др., являются дорогостоящими и сложными в исполнении. Последние десятилетия отмечены эффективным внедрением новых электрохимических способов очистки сточных вод и природных водоемов. Несомненный приоритет по эффективности и рентабельности признается за методом электрохимической фиторемедиации. Метод основан на поглощении растительной клеткой токсичных веществ, за счет создаваемой на клеточной мембране разности электрических потенциалов. По оценкам специалистов экономические затраты на этот способ не превышают 20% от альтернативных технологий. Недостатками фиторемедиации являются сезонность, длительность процесса и невысокая эффективность очистки. Поэтому работы направленные на изучение ускорения процессов фиторемедиации являются весьма актуальными и имеют большое научное и практическое значение.
Цель работы заключалась в направленном изменении величин мембранных потенциалов, управляющих процессами электрохимической фиторемедиации ионов тяжелых металлов (ИТМ) из сточных вод высшими водными растениями (ряска и эйхорния), с помощью различных физических воздействий: постоянного магнитного (ПМП) и электрического (j) полей, ультрафиолетового (УФ), инфракрасного (ИК), лазерного (ЛИ) излучений.
В связи с этим потребовалось решить следующие задачи: 1) выяснить роль величины потенциала на изменение поведения клеточных мембран, избирательность и глубину поглощения ИТМ из стоков в процессе электрохимической фиторемедиации при влиянии различных внешних физических полей; 2) определить изменение величины мембранного потенциала, сорбционную и электрохимическую емкость растений и эффективность очистки ими сточных вод от катионов металлов без и при воздействии различных физических полей; 3) изучить скорость и полноту поглощения катионов (Cu2+, Zn2+, Cd2+) при их извлечении из стоков с помощью ВВР; 4) разработать технологические рекомендации по очистке СВ методом электрохимической фиторемедиации и извлечению металлов из отработанных сорбентов.
Работа проводилась в соответствии с основными научными направлениями СГТУ, выполняемыми по заданию Министерства образования и науки РФ в рамках АВЦП «Развитие научного потенциала высшей школы» (2009-2011); планами НИР СГТУ по направлениям: 08.В «Разработка новых высокоэффективных материалов, технологий и оборудования для пищевой, химической, машиностроительной и легкой промышленности», и 14 В. 03 «Разработка экологосберегающих технологий, способов контроля, очистки и обеззараживания воды, почвы, переработки и утилизации техногенных образований и отходов в товары народного потребления».
Научная новизна работы:
*Проведены систематические исследования по изучению влияния полей различной природы (ВФВ: ПМП, j, ПМП+j, ПМП+ГМПЗ, УФ, ИК, ЛИ) на изменение мембранных потенциалов, определяющих избирательность и скорость процессов электрохимической фиторемедиации ионов тяжелых металлов из загрязненных вод с помощью высших водных растений.
*Определены основные параметры - сорбционная и электрохимическая емкость ВВР, эффективность очистки СВ, оптимальное время и сила воздействия различных внешних физических факторов на процессы электросорбции катионов тяжелых металлов ряской малой. Показано, что эффект растет в ряду: ЛИ > ПМП+ГМПЗ >ПМП, УФ > ПМП+j >без ФВ >ИК.
* Установлено, что скорости и полнота поглощения ионов Cu, Zn и Cd зависят от электрохимической природы и размеров ИТМ.
Практическая значимость результатов работы. Полученные новые данные по выбору оптимальных условий дополнительной активации (вид физического воздействия, его сила и длительность) фитосорбентов - ВВР для достижения ими максимальных электросорбционных способностей, представляют большой практический интерес для техники и технологии очистки поверхностных и сточных вод от ИТМ. Разработаны технологические рекомендации, обеспечивающие при выбранных условиях эффективную очистку СВ от катионов тяжелых металлов методом электрохимической фиторемедиации и предложены основные направления по извлечению сорбированных металлов из отработанных растений выщелачиванием (например, в виде соли CuSO4) или электрохимическим способом (металлическая медь) и последующей утилизации обезвреженной фитомассы.
Результаты работы внедрены на предприятии МУП «Энгельс-Водоканал» при работе канализационных очистных сооружений, в учебный процесс - используются в лекционных курсах по дисциплинам: «Техника защиты окружающей среды», «Основы водоподготовки и водоочистки», «Экологизация технологий и безотходные производства», «Химия окружающей среды», в курсовом и дипломном проектировании в СГТУ.
На защиту выносятся следующие основные положения:
1. Результаты исследования влияния различных физических воздействий (ПМП, сочетанного действия ПМП и геомагнитного поля Земли, ПМП и слабых электрических полей, воздействия излучений УФ, ИК, ЛИ) на процессы электрохимической фиторемедиации катионов металлов из СВ.
2. Результаты исследования по установлению влияния природы катионов (Cu2+, Zn2+, Cd2+) в составе растворов на процессы электрохимической фиторемедиации металлов из загрязненных вод.
3. Технологические рекомендации по очистке СВ от катионов меди методом фиторемедиации с использованием ПМП и последующего электрохимического извлечения сорбированной меди из растений в потенциостатических условиях.
Публикации и апробация работы. По теме диссертационной работы опубликованы: монография, 18 статей, включая 4 статьи в журналах по списку ВАК РФ и 14 статей в реферируемых сборниках. Результаты работы докладывались и обсуждались на 9 Международных, Российских и региональных научных конгрессах, конференциях и совещаниях. Подана и принята к рассмотрению заявка на изобретение. Основные публикации приведены в конце автореферата.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 181 страницах, содержит 21 таблицу, 59 рисунков и 208 литературных источника.
Физико-химические и электрохимические способы удаления загрязнений из сточных вод
Контроль электролиза можно осуществлять, фиксируя определенный потенциал катода, на котором происходит выделение металла, относительно неизменного потенциала электрода сравнения.
Раздельное выделение металлов обеспечивается достаточным различием в потенциалах разряда ионов определяемых металлов, обусловленным либо разницей в нормальных электродных потенциалах, либо разницей в перенапряжении, либо тем и другим вместе.
На выделение металлов оказывают влияние различные химические и физические факторы. К химическим факторам относятся рН и присутствие комплексообразующих веществ. К физическим -плотность и сила тока, проходящего через электролит, за счет увеличения которых можно сократить время, необходимое на завершение выделения данного вещества.
Вместе с тем следует отметить, что большинство известных электрохимических и физико-химических способов очистки и доочистки СВ от ионов тяжелых металлов (ИТМ) являются дорогостоящими, сложными в исполнении, ориентируются на импортное оборудование и дефицитные реагенты. Последние десятилетия отмечены эффективным внедрением биоэлектрохимических способов очистки сточных вод и природных водоемов. Несомненный приоритет по эффективности и рентабельности признается за методом электрохимической фиторемедиации [32-39]. Метод основан на поглощении растительной клеткой токсичных веществ, за счет создаваемой на клеточной мембране разности электрических потенциалов.
При разработке технологий очистки воды от тяжелых металлов способом электрохимической фиторемедиации необходимо владение закономерностями динамики накопления растениями тяжелых металлов [8, 19, 22]. Известно, что некоторые растения проявляют значительную устойчивость к вспышкам загрязнений и могут накапливать их в больших количествах без видимых функциональных изменений. Все это определяет необходимость изучения накопительной способности природных фитосорбентов, что соответственно сопровождается снижением концентрации ТМ в водной среде.
В работах [32, 33, 34] проведены исследования по изучению влияния накопительной способности металла (медь, цинк, кадмий), природы биосорбента (криптокарина, лимнофила, ряска и эйхорния), длительности процесса электрохимической фиторемедиации и концентрации ионов тяжелых металлов (ИТМ) в растворах сточных и промывных вод на процессы электросорбции ионов тяжелых металлов из сточных вод. Анализ воды на остаточное содержание ИТМ проводили при температуре 298±1 К с использованием методов инверсионной хроновольтамперометрии и фото-электроколориметрии. По истечении определенного времени выдержки растений в воде, ч: 1, 5, 24, 144, 288, 432, 576 отбирали пробы воды в количестве 20 мл и для анализа снимали хроновольтамперометрические J, Е- кривые. Полученные результаты исследования по извлечению ИТМ из сульфатных растворов их солей (Сме=Ю00 мг/л) с использованием биоэлектрохимических сорбентов представлены в табл.1 и на рис. 2, 3.
Наибольшее снижение исходной концентрации и самая высокая скорость удаления всех ИТМ наблюдались в первые часы пребывания растений в модельных растворах. Установлено, что по истечении определенного времени растения выбрасывали избыточные количества накопленных ИТМ обратно в раствор. Таблица 1 Изменение массовой концентрации (С) ИТМ и скорости их удаления (V) из растворов MeS04 в зависимости от времени пребывания (t) в растворе биосорбентов (начальная концентрация ИТМ 1000 мг/л) концентрация ионов Си в растворе перестала уменьшаться, а на 12-е сутки и более увеличилась и наблюдался выброс ионов меди в раствор.
Аналогичные результаты получены и для ионов Cd . Предельное накопление ионов Zn достигалось на 7 дней позднее. В период выброса избыточного количества накопленных ИТМ внешний вид криптокарины изменялся. Растения становились нежизнеспособными, угнетенными, на поверхности появлялся белый, плесневелый налет, листья покрывались слизью, увеличивались в объеме и приобретали «мокрый» вид, то есть фитомассой активно сорбировалась вода.
Методика приготовления электролитов
При действии на живые организмы УФ поглощается верхними слоями тканей растений или кожи человека и животных. В основе биологического действия УФ и. лежат химические изменения молекул биополимеров. Эти изменения вызываются как непосредственным поглощением ими квантов излучения, так и (в меньшей степени) образующимися при облучении радикалами воды и других низкомолекулярных соединений. В растениях УФ излучение изменяет активность ферментов и гормонов, влияет на синтез пигментов, интенсивность фотосинтеза и фотопериодической реакции. Большие дозы УФ, несомненно, неблагоприятны для растений, о чём свидетельствуют и существующие у них защитные приспособления (например, накопление определённых пигментов, клеточные механизмы восстановления от повреждений) [85 - 88]. К воздействию УФ радиации наиболее чувствительными органеллами являются апопласт и хлоропласты [89]. Невысокие дозы УФ А радиации оказывают стимулирующее действие на рост и продуктивность растений, тогда как длительное облучение высокими дозами УФ А радиации растений, вызывает снижение уровня фотосинтеза и продуктивности [90]. В связи с неоднозначностью действия УФ А радиации на рост, развитие и продуктивность растений, а также из-за разной чувствительности растений к действию ультрафиолета, УФ А радиацию можно рассматривать в качестве селекционного фактора, повышающего устойчивость растений [89 - 91].
Коротковолновое УФ G излучение обладает высокой- энергией и способностью повреждать биомолекулы. Белки активно поглощают излучение с максимумом 220-240 нм, нуклеиновые кислоты - 260 нм [83]. Возбуждение от этого поглощения напрямую вызывает изменение или разрыв химических связей, поэтому белки перестают выполнять свои функции, а нуклеиновые кислоты подвергаются мутациям. Поглощение коротковолнового излучения.пигментами может вызывать фотолиз воды с образованием активных свободных радикалов- и-перекиси водорода. Эти соединения разрушают и окисляют любые органические молекулы, в связи с чем, клетка разрушается.
УФ-С и УФ-В излучения, препятствуют образованию электрохимического градиента протонов на мембране, что в свою очередь,вызывает подавление электронного транспорта в реакционных центрах фотосистемы. Влияние острых доз УФ излучения на клетки показали, что. их активность при определенных дозах УФ-В излучения возрастает, повышая уровень защиты, а затем с увеличением продолжительности облучения снижается. То есть реактивность, и устойчивость любой системы в ответ на УФ излучение зависит от интенсивности и продолжительности их действия [83, 84]. Именно коротковолновое излучение применяют в качестве бактерицидного. .У человека эта часть спектра вызывает сильные ожоги дажев небольших дозах. Растения также гибнут от такого излучения за очень небольшое время. Однако в некоторые работах [92] показана стимуляция развития растений при облучении коротковолновой частью спектра в низких дозах (несколько минут раз в две недели). Причем стимул; был существенным и? составлял до; 5 0% увеличения г роста (для; злаковых, сельскохозяйственных, культур); Необходимые, дозы такого облучения- строго специфичны для каждого вида растений; Небольшое повышение приводит к подавлению роста,, а понижение - к. снятию стимулирующего эффекта.
Инфракрасное излучение. Инфракрасная область оптического диапазона электромагнитных волн была, открыта в. 1800 г. английским ученым У. Гершелем? при: исследовании распределения энергии в спектре солнечного излучения. Инфракрасный1 диапазон волн расположен между видимым и радиодиапазонами и занимает область от 0 75 до 750 мкм. Все тела обладающие: температурой выше. абсолютного 0, обладают инфракрасным из лучением: [93] І
Облучение ИК лучами стимулирует рост и жизнедеятельность живых организмов ш растений. [93]- Инфракрасное излучение. при поглощении в веществе вызывает тепловой; эффект. Є учетом особенности биологического действия по длинам волн ИК-излучения делятсяша области [99]: коротковолноваяюбласть: X — 0;74-—2,5 мкм; . средневолновая область: :Х = 2,5—50мкм; длинноволновая область:X = 50—2000 мкм. Механизм действия ближнего ИК-излучения определяется малой энергией его квантов (0,9-1,0 эВ), не способной вызвать выраженный фотохимический эффект. Поглощаясь биологическими тканями; она почти целиком превращается в колебательную энергию молекул эндогенного кислорода, достаточную для активации ферментов, играющих роль триггеров при запуске физиологических реакций на тканевом уровне. ИК-свет преимущественно поглощается в организме молекулами воды, кислорода, а таюке некоторыми ферментами. Сравнительно мощные (1-10 Вт) и короткие (70-150 нм) импульсы ИК-лазерного излучения делают ткани биообъекта более прозрачными для низкоинтенсивного (10-100 мВт) непрерывного ИК-излучения [95]. РІК излучение играет важную роль в теплообмене. Эффект теплового воздействия на организм зависит: от- плотности потока, длительности облучения, зоньг воздействия, длины волны, которая определяет глубину проникновения излучения. Необходимость тепла для жизни растений в первую очередь обусловлена тем, что процессы жизнедеятельности возможны лишь на известном тепловом фоне, определяемом количеством тепла и продолжительностью его действия.
В настоящее время задача выявления молекулярных механизмов действия ИК излучения является весьма» актуальной из-за своей огромной теоретической w практической значимости, так как молекулярная мишень фотонов ИК излучения до сих пор не обнаружена.
Известно, что нагретые тела способны излучать энергию в инфракрасной области спектра. Земная атмосфера в диапазонах длин волн от 3 до 5 и от 8 до 14 мкм прозрачна для этого ИК излучения, которое распространяется, как фотоны или кванты энергии [93 - 96].
Влияние электромагнитных излучений (Уф, Ик, Ли) на процессы фиторемедиации меди эйхорнией
Фотометрические методы анализа, основанные на поглощении электромагнитного излучения анализируемыми веществами, представляют обширную группу абсорбционных оптических методов [131]. При избирательном поглощении света атомы и молекулы анализируемых поглощающих веществ переходят из основного состояния с минимальной энергией в новое возбужденное состояние. Электронные переходы, вызванные поглощением строго определенных квантов световой энергии, характеризуются наличием строго определенных полос поглощения в электронных спектрах поглощающих молекул. Фотометрические методы определения концентрации растворов основаны на сравнении поглощения или пропускания света стандартными и исследуемыми растворами. Степень поглощения света фотометрируемым раствором измеряли с помощью фотоколориметров и спектрофотометров (рис. 2.3 а, б) [132,133].
Измерение оптической плотности стандартного и исследуемого окрашенных растворов всегда производят по отношению к раствору сравнения (нулевому раствору). В качестве раствора сравнения можно использовать аликвотную часть исследуемого раствора, содержащего все добавляемые компоненты, кроме реагента, образующего с определяемым ионом окрашенное соединение. Если добавляемый реагент и все остальные компоненты раствора сравнения бесцветны и, следовательно, не поглощают лучей в видимой области спектра, то в качестве раствора сравнения можно использовать дистиллированную воду.
Измерение массовой концентрации ионов меди, цинка и кадмия в сточных водах проводили с помощью фотоколориметрического метода. В работе были использованы спектрофотометры КФК-3-01 и Промэколаб ПЭ - 5300В (рис. 2.3). Определение кадмия проводили с дитизоном в соответствии с методикой [134], определение цинка по методике [133]. Выполнение измерений: Для определения содержания Си в растворе строили градуировочную кривую зависимости ССи.. - К нм. Определяли оптимальную длину волны XQ при которой необходимо проводить измерения.
Выбор длины волны. При фотометрическом колориметрировании использовали синий светофильтр (А=430 нм) и кювету с толщинойрабочего слоя 50 мм.
Для построения калибровочного графика измеряли оптические плотности окрашенных стандартных растворов; приготовленных, для визуального определения. Из найденных величин вычитали оптическую плотность контрольной пробы. Строили график зависимости оптической плотности от концентрации меди (рис. 2.4);
Определение содержания Си; в контрольных растворах: в колориметрический цилиндр с .отметкой? на: 50 см отмеряли 50 см исследуемой воды (при массовой концентрации меди более 0.5 мг/дм объем исследуемой воды уменьшали и доводили его дистиллированной водой до 50 см3). Если вода не была подкислена при, отборе пробы, то ее подкисляли Г-2 каплями соляной кислоты; разбавленной 1:1, затем последовательно прибавляли 1 см раствора сегнетовой соли, 5 см раствора аммиака, 1 см3 раствора крахмала и 5 см раствора диэтилдитиокарбамата натрия.
Калибровочный график для определения:Си . Зависимость оптической плотности D от концентрации раствора С После добавления каждого реактива производили перемешивание. Интенсивность полученной окраски измеряли визуально или фотометрически. пользуясь шкалой стандартных растворов.
При изучении влияния физических воздействий (УФ-, ИК-, ЛИ-излучений) на процессы роста и» размножения растений - ряску одинакового срока созревания и с одинаковыми размерами листецов в количестве 20 штук высаживали в чашки Петри с отстоянной не менее 48 часов водой из системы водоснабжения (100 мл) и осуществляли физическое воздействие (рис.2.5 - 2.11) на объекты в течение различного времени. Затем растения оставляли в воде, и в последующие дни проводили подсчет листецов, и оценивали состояние растений.
При изучении физических воздействий на процессы электрохимической фиторемедиации меди из загрязненных вод, ВВР одинакового срока вызревания массой 20 г/л помещали в модельные растворы на основе отстоянной воды из системы водоснабжения, в которую вводили CuS04 с концентрацией катиона Си" 1 и 5 мг/л и подвергали облучению в течение различного времени. Далее по истечении определенного времени выдержки растений определяли в растворе остаточные концентрации катионов меди.
При всех измерениях проводили не менее 3-5 параллельных опытов. ИК излучение. При исследовании влияния ИК - излучения -ряску подвергали облучению в течение 1, 5. и 48 часов. В качестве источника излучения применяли инфракрасный излучатель (синяя лампа «Минина») с i=780-1400 нм (рис.2.5, 2.6).
Электрохимическое извлечение сорбированых металлов из фитомассы
Помимо;магнитного поля и электрического; тока;воздействовать на биообъект возможно электромагнитными полями. Это воздействие зависит от характеристик данного; фактора: длины волны (X), частоты. (f) колебаний: электромагнитного, излучения (ЭМИ), мощности- и времени воздействия: Для; определениям диапазонов ЭМИ стимулирующего? действия на растительную клетку были изучены ЭМИ от инфракрасной (ИК) до ультрафиолетовой (УФ) области (Х=от 10 до 10?нм;;Г=от3000доЗ Ю-6 Гц):
В дальнейшем; нами изучено влияние ЭМИ (ультрафиолетовое излучение (УФ) инфракрасное излучение (ИК), лазерное излучение (ЛИ)) на; процессы1 фиторёмедиации.. Для этого готовили модельные растворы, на основе сульфата меди. В: условно чистые сточные воды (после биологической очистки; на канализационных очистных сооружениях г. Энгельса Саратовской области) добавляли:; раствор сульфата меди с концентрацией 5 мг/л Сіґ+.
Исследовали процессы накопления и извлечения катионов» меди из раствора объемом один литр; В емкости-помещали высшее водное. растение - эйхорнию; одинаковой массы (20 г) и сроков вызревания. Анализ воды на остаточное содержание ионов меди проводили с использованием фотоэлектроколориметрического метода (прибор КФК 3-01) по ГОСТ 4388-72 «Питьевая вода. Методы определения массовой концентрации меди»[168].
Ультрафиолетовое излучение (УФ). В качестве источника УФ-излучения использовали бактерицидную лампу, с постоянной величиной коротковолнового УФ - С излучения (X = 257 нм) на выбранном расстоянии - 1м. На растение воздействовали УФ- излучением в течение 1, 5 и 120 ч.
При изучении влияния УФ на рост и размножение ряски -растения одинакового срока вызревания в количестве 20 штук высаживали в чашки Петри в отстоянную воду на расстоянии 1 м от источника УФ - излучения и проводили непрерывное облучение объектов в течение различного времени, часы: 0.0; 0.5; 1.0 и 5.0. После этого растения оставляли в воде, и в последующие дни проводили подсчет листецов (рис.3.7).
Полученные данные по исследованию влияния времени воздействия УФ на рост и размножение ряски малой [143] свидетельствуют об его угнетающем влиянии, особенно при длительном воздействии на ряску. Ряски, шт
Полученные результаты по влиянию УФ на электрохимическую фиторемедиацию меди позволили установить [143, 169-171], что процессы, протекающие без и при участии УФ отличаются (рис. 3.8).
Изменение концентрации Си2+ (Снач=5 мг/л) в растворе в процессе извлечения эйхорнией без и при воздействии УФ-излучения: УФІ- воздействие в течение 1 часа, затем процесс фиторемедиации протекал без ФВ; УФ2 - воздействие в течение 5 часов и далее процесс протекал без ФВ;УФЗ - при постоянном воздействии УФ В течение первого часа извлечение меди эйхорнией под действием УФ происходит быстрее на 25-30%. Вероятнее всего это связано со стимулирующим действием УФ - излучения в результате проявления фотоэлектрического эффекта, при котором происходит отщепление электронов и появление положительно заряженных ионов. Это приводит к изменению «ионной конъюнктуры» в клетках, изменению электрических свойств коллоидов, и, как следствие, к увеличению проницаемости клеточных мембран, ускорению обменных процессов, между клеткой и окружающей средой. Известно, что часть поглощенной лучистой энергии превращается в теплоту, под ее влиянием в тканях происходит ускорение физико-химических, биологических и электрохимических процессов, что сказывается на повышении тканевого и общего обмена и ускорении обменных процессов, в частности, фиторемедиационных, между растительной клеткой и окружающей средой [37 -39].
Полученные нами данные подтвердили возможность возникновения стрессового состояния у растения при длительном воздействии коротковолнового УФ облучения, которое обладает высокой энергией и способностью повреждать биомолекулы посредством изменения или разрыва химических связей: Белки перестают выполнять свои функции, а нуклеиновые кислоты подвергаются мутациям, в связи, с чем клетка разрушается; [17 —19, 173, 174]. Исследование длительности облучения показало; что наиболее благоприятно: воздействие УФ- излучения в течение одного часа (УФІ)і При этом проявляется стимулирующий эффект для эйхорнищ изменяется биопотенциал» на клеточных мембранах (см. раздел 3.3), улучшается і проницаемость клеточной стенки; и электросорбция катионов меди, растением из, раствора протекает с высокой эффективностью. Более продолжительное воздействие (5 т более часов) приводило к торможению процесса фиторемедиации; (рис. 3;8): При воздействии УФ в течение 3 суток растение частично: погибало. Поверхностные .ткани листьев приобретали темногкоричневую окраску. При этом процесс поглощения меди растением останавливался.
При изучении влияния электромагнитных излучений на процессы рост и размножение ряски, также как и в случае воздействия; ПМП - растения одинакового срока вызревания в количестве 20 штук высаживали в чашки Петри в отстоянную воду на расстоянии 1 м от источников излучения и проводили непрерывное облучение объектов в течение различного времени.
