gh ИМПУЛЬСНЫЕ РАЗРЯДЫ ПРОТИВ МИКРОБОВ

В Институте электрофизики и электроэнергетики РАН ученые разработали новый метод обеззараживания воды - с помощью импульсно-периодических электрических разрядов, которая делает воду необыкновенно устойчивой к бактериям в течение года. Для обеззараживания воды они подобрали те условия, которые обеспечивают наибольший эффект от действия электрических разрядов на воду. Потребность в подобном научной работе вызвана не случайно. По мере роста загрязнений атмосферы и воды все большее значение придается чистоте последних. Однако широко применяемое сегодня в России хлорирование питьевой воды вызывает, как известно, рост сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний.

Вначале исследователей из Санкт-Петербургского Института электрофизики и электроэнергетики РАН заинтересовало, почему питьевая вода, обработанная против микробов с помощью электрических импульсных разрядов, еще спустя долгое (до года) время сохраняет свою устойчивость к микробам, и в частности, при вторичном их попадании в воду.

Ученые провели эксперименты, подвергая воду действию электрических разрядов самой разной мощности и частоты следования импульсов. Самый большой обеззараживающий эффект ученые наблюдали, когда обрабатывали воду, зараженную бактериями Escherichia coli, применяя электроды из серебра и меди. Применяемые в этом случае импульсы были длительностью от 1 до 20 микросекунд, а энергия одного импульса - до 1 джоуля. Так определили, что эффект обеззараживания (количество погибших бактерий) напрямую зависит от энергии, вложенной в электрические разряды. Подобное же действие произвело электричество и на многие другие виды микробов, и на микроскопические грибы разных видов.

В ходе опытов были открыты и некоторые очень любопытные закономерности взаимодействия электрических разрядов и воды. По ходу очистки воды в нее "стекают" с электродов свободные ионы, микрочастицы и наночастицы. Микрочастицы выпадают в осадок, а с микробами "сражаются" в основном частицы 5-100 нанометров (представляющие собой оксиды меди, серебра или железа) и ионы. Затем наночастицы поодиночке и в виде кластеров цепляются к клеточным стенкам бактерий. В это же время бактерии, поглощая ионы металла, смещают химическое равновесие во всей водной системе. Чтобы восстановить равновесие, наночастицы испускают из себя ионы, и таким образом получаются направленные ионные потоки, поражающие бактерии. При этом эффект зависит от степени токсичности для микроорганизмов серебра, меди и железа. (Как правило, больше всего микробов погибает в присутствии серебряных электродов.)

Так получается, что реальная дисперсная система - молекулы воды, ионы металла с электродов и другие ее части, образующаяся при обработке, - это структура с "интеллектуальными" динамическими свойствами. В такой системе именно наночастицы металла обеспечивают и поддерживают требуемое воздействие ионов на бактерии. А предполагая, что наночастицы и сами имеют электрический заряд, можно считать, что они тоже могут губительным образом влиять на микроорганизмы. В любом случае, полученные учеными закономерности могут лечь в основу для создания систем по очистке воды с заданными свойствами.

***