ЗБІРНИК МАТЕРІАЛІВ КОНФЕРЕНЦІЙ by u-conferences.org/csps

2013 №1

ЗБІРНИК МАТЕРІАЛІВ КОНФЕРЕНЦІЙ  Природничі та медичні науки  Технічні та математичні науки

СБОРНИК МАТЕРИАЛОВ КОНФЕРЕНЦИЙ  Естественные и медицинские науки  Технические и математические науки

ЦНПС

ЦЕНТР НАУКОВО ПРАКТИЧНИХ СТУДІЙ

заочні конференції & публікації

Київ - 2013

Центр Науково – Практичних Студій

АКТУАЛЬНІ ПИТАННЯ ПРИРОДНИЧИХ ТА МЕДИЧНИ Х НАУК ЗБІРНИК МАТЕРІАЛІВ І Міжнародної науково - практичної заочної конференції (м. Київ, Україна, 19 вересня 2013р.)

АКТУАЛЬНІ ПИТАННЯ ТЕХНІЧНИХ ТА МАТЕМАТИЧНИХ НАУК ЗБІРНИК МАТЕРІАЛІВ І Міжнародної науково - практичної заочної конференції (м. Київ, Україна, 12 вересня 2013р.)

Центр Научно – Практических Студий

АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ЕСТЕСТВЕННЫХ И МЕДИЦИНСКИХ НАУК СБОРНИК МАТЕРИАЛОВ І Международной научно - практической заочной конференции (г.Киев, Украина, 19 сентября 2013г.)

АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕХНИЧЕСКИХ И МАТЕМАТИЧЕСКИХ НАУК СБОРНИК МАТЕРИАЛОВ І Международной научно - практической заочной конференции (г.Киев, Украина, 12 сентября 2013г.)

Київ - 2013 2

АКТУАЛЬНІ ПИТАННЯ ПРИРОДНИЧИХ ТА МЕДИЧНИХ НАУК ЗБІРНИК МАТЕРІАЛІВ І Міжнародної науково - практичної конференції (м. Київ, Україна, 19 вересня 2013р.)

ЦНПС

ЦЕНТР НАУКОВО ПРАКТИЧНИХ СТУДІЙ

заочні конференції & публікації

Київ - 2013 3

АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ЕСТЕСТВЕННЫХ И МЕДИЦИНСКИХ НАУК СБОРНИК МАТЕРИАЛОВ І Международной научно – практической конференции (г.Киев, Украина, 19 сентября 2013г.)

УДК 5+61](082) ББК 2я431+5я431 А43 Актуальні питання природничих та медичних наук . Збірник матеріалів I Міжнародної науково – практичної заочної конференції (м. Київ, Україна, 19 вересня 2013р.). – Центр Науково – Практичних Студій, 2013. - ___ с. У збірнику містяться статті (тези доповідей) подані на І Міжнародн у науково - практичну заочну конференцію «Актуальні питання природничих та медичних наук». Присвячено теоретичним та практичним аспектам природничих та медичних наук в Україні та іноземних держав. Збірник розрахований на учасників конференції, а також вчених, викладачів, аспірантів, студентів та інших фахівців, які цікавляться та здійснюють дослідження в галузі природничих та медичних наук. Усі матеріали друкуються в авторській редакції. Центр Науково – Практичних Студій не завжди поділяє погляди авторів (учасників) конференції, викладені у цьому збірнику, та не несе відповідальності за зміст матеріал ів, наданих авторами для публікації.

Актуальные вопросы естественных и медицинских наук . Сборник материалов І Международной научно - практической заочной конференции (г.Киев, Украина, 19 сентября 2013г.) . – Центр Научно - Практических Студий, 2013. ___ с. В сборнике содержатся статьи (тезисы докладов) поданные на І Международную научно - практическую заочную конференцию «Актуальные вопросы естественных и медицинских наук». Посвящено теоретическим и практическим аспектам естественных и медицинских наук в Украине и зарубежных стран. Сборник рассчитан на участников конференции, а также ученых, преподавателей, аспирантов, студентов и других экспертов, которые интересуются и проводят исследования в сфер е естественных и медицинских наук. Все материалы печатаются в авторской редакции. Центр Научно - Практических Студи й не всегда разделяет взгляды авторов (участников) конференции, изложенные в этом сборнике, и не несет ответственности за содержание материалов, представленных авторами для публикации.

ЗМІСТ / СОДЕРЖАНИЕ Гуляев Б.И., Гуляева А.Б. Влияние абиотических факторов на фотосинтез и продукционный процесс различных по зерновой продуктивности сортов озимой пшеницы……………………………………………………………….7

Сав’як О.Л. Екологічна доцільність використання технічних мастил на основі ріпакової оливи…………….18

Vacheva D. E., Krastanova M. S. Rehabilitation of the Movement Capacity of the Shoulder Joint after Mamectomy…………………………22

Балчугова Т. А., Лыгин С. А. Химический анализ воды рек Республики Башкортостан…………………………………………………………32

Веремчук Л.В., Челнокова Б.И., Гвозденко Т.А. Оценка оздоровительных свойств природной среды для рекреационной деятельности……36

Кабирова Л. Р., Лыгин С. А. Химический анализ голубой глины окрестностей реки Байкинка Караидельского района Республики Башкортостан…………………………………………………………………………………………………………41

Коляда А. В., Гришин А. А. Использование бинауральных ритмов в спортивной медицине, на примере единоборцев на предсоревновательном этапе с применением биопедагогического мониторинга……………….51

О.А. Гизингер, М.В. Осиков, Л.Ф. Телешева, О.И. Огнева, М.О. Матвеев Иммунологическая оценка влияния света, генерируемого искусственными источниками, на функции донорских нейтрофилов в эксперименте…………………………………………………………………57

Тулкибаева А. К. Биологически активные производные хиноксалина…………………………………………………………………..67

Хазимуллина Ю. З., Гатиятова Г. Ф., Лыгин С. А. Определение чистоты воздуха города Бирска методом биоиндикации…………………………………73

Янькова В. И. Состояние системы пероксидации липидов - антиоксидантной защиты у крыс при действии рационов питания отличающихся по составу жиров, содержанию холестерина и углеводов……………………………………………………………………………………………………………………………………….83

Яркаева Ю. А., Лыгин С. А. Влияние тяжелых металлов и гумуса на рост и развитие различных сортов капусты………89

Екологічна доцільність використання технічних мастил на основі ріпакової оливи Сав’як О.Л. асистент кафедри біологічної та медичної хімії ім.Г.О.Бабенка Івано-Франківський національний медичний університет

Проблема використання мінеральних і синтетичних олій як потужних забрудників довкілля і прогнозована вичерпаність розвіданих покладів нафти і газу спонукала до розробки нових екологічно безпечних мастильних олій на основі природних рослинних олій. Базові мінеральні і синтетичні олії і додатки спеціального призначення мають низьку швидкість біологічного розпаду і часто токсичні. Сировинна база для отримання рослинних олій у світі дуже широка. З цією метою використовують плоди, кісточки, сім'я масляних рослин і дерев, які відносяться до різних ботанічних сімей. До масляних деревних порід, які дають рідкі

олії, відносять : маслини(оливки), тунгове дерево, сибірський кедр,

грецький горіх та ін. Рідкі олії отримують також з однорічних масляних рослин: соняшнику, рапсу, прядильних культур комплексного використання : бавовни, льону, конопель і тому подібне. Можливе використання олії з ліщини, арахісу, сої, кунжуту, а також з відходів сільськогосподарської сировини : плодових кісточок сливи, абрикоси, персика і з сім'я томатів, винограду і тому подібне [1,с.929]. За [2,с.47] вміст жирів в плодах і сім'ї масляних рослин складає(у %) :

оливкового дерева

23-49

конопель

30-38

соняшнику

29-65

ріпаку

36-40

Рослинні олії значно переважають над нафтовими

оліями

за

екологічними властивостями(таблиця.1), які оцінені за розчинністю у воді, біорозкладом за 7 діб і за 21 добу, хімічним(ХПК) і біологічним(БПК) поглинанням кисню, співвідношенням ХПК/БПК і тому подібне. Ці оцінки доповнюються перевіркою токсичності по відношенню до водних організмів і впливів на вищі рослини в грунтах [1,c.47;5,с.188]. Табл.1 Екологічні властивості олій,що використовуються в якості сировини для виготовлення технічних мастил

Екологічні характеристики

Нефтова олія

Розчинність у воді, 0,01 % Біорозклад (%): через 7 діб 25 через 21 добу 45 Поглинання кисню(106, мг/л) хімічне біологічне

2,0-2,9 0,45

ХПК:БПК

4,4-6,4

Синтетичні складні ефіри

Рафінад ріпакової олії

0,01

0,1

82 94

98 100

2,5 -

2,6-2,7 1,5

1,7-1,8

За можливостями отримання, фізико-хімічними властивостями і цінами оптимальний як базовий мастильний матеріал являється ріпакова олія [4,с.12]. Ріпак (лат. Brassica napus L. var. oleifera Metzg.) - однорічна олійна рослина сім'ї хрестоцвітних. Існують 2 форми: ріпак ярий і ріпак озимий, що має основне значення. Ріпак - ця рослина помірної кліматичної зони і довгого дня. Вимоги до грунту порівняно з кліматичними умовами у озимого і ярого ріпаку значно нижчі. Згідно даних багатьох

досліджень встановлено, що ріпак добре росте і

розвивається на грунтах з нейтральним або слабокислим середовищем. Найбольш сприятливі для вирощування ярого ріпаку

грунти Лісостепів, 8

Прикарпаття і Степу, за винятком лугово-чорноземних, солончакових, солонців, лугово-болотяних. Якщо врахувати усі ці умови, врожайність ріпаку становить прибл.20 ц/га, тоді створення технічних олій на основі цієї олії доводить не лише екологічну, але і економічну доцільність. Для зниження ненасиченості рослинних олій проводять їх хімічну модифікацію: димеризацию, полімеризацію, яка призводить до отримання двоосновних кислот, переетерифікацію одноатомними спиртами(алкоголіз) і заміщення ацильних груп складного ефіру(ацидоліз), обмінні реакції між гліцеридами. Окремим напрямом є багатостадійна хімічна переробка рослинних олій з утворенням складних ефірів, моно- і дикарбонових кислот. Ефективним способом модифікації гліцеридів рослинних олій є введення в їх структуру трибоактивных елементів S, P, Cl і циклічного іміну. Враховуючи ці дані, була разроблена методика проведення синтезу для отримання якісних мастильних матеріалів - сульфідування оксиетильованої ріпакової олії. Введені різні концентрації сірки для визначення найбільш ефективної композиції [3,с.146]. Використана методика сульфідування

оксиетильованої ріпакової олії і

сульфідування оксіетильованої ріпакової олії з введеними аміногрупами. Вміст сірки у готових синтезованих матеріалів від 3 до 12%. Дослідження протизношувальних властивостей створених мастильних олій на основі ріпакової олії показало позитивні результати. Зокрема, дослідження залежності навантаження заїдання від вмісту сірки в ріпаковій олії показало, що зі збільшенням концентрації сірки навантаження заїдання збільшується, особливо інтенсивно при Сs>2-3%. В’язкісно-температурні

характеристики

отримуваних

мастильних

матеріалів вказують на те, що зі збільшенням температури кінематична в'язкість малов’язкісного (до 3%S) ріпакової олії, що сульфідується, зменшується більшою мірою, чим в'язкість вазелінової олії, а для високов’язкісної ріпакової олії, що 9

сульфідується,

ці

закономірності

зворотні

в’язкосно-температурна

характеристика ріпакової олії більше полога, ніж високов’язкісної авіаційної олії МС- 20. Зі збільшенням концентрації сірки в ріпаковій олії

в’язкісно-

температурна характеристика покращується. На основі проведених досліджень можна зробити наступний висновок: даними мастильними матеріалами природнього походження можна замінити синтетичні і мінеральні мастильні олії,оскільки за в’язкісно-температурними характеристиками та антизношувальними властивостями дані технічні мастила себе виправдовують, а за екологічними характеристиками

дозволяють

покращити стан довкілля.

2. 3. 4. 5.

Список використаної літератури: Крачун А.Т., Морарь В.Е., Крачун С.В. Исследование смазочных свойств некоторых растительных масел // Трение и износ. – 1990.- Т. 11. - №5. – С.929. Евдокимов А.Ю., Фукс И.Г., Бандасаров Л.Н. Смазочные материалы на основе растительных и животных жиров. – М.: ЦНИИТЭИМС, 1992. – 47с. Сіренко Г.О.,Сав’як О.Л., Шийчук О.В.”Вплив концентрації сірки на властивості ріпакової оливи”// Проблеми трибології.-2005.-№2.-С.139-146. Hadlington S. // Сhem. Brit. – 1991. – Vol. 27. - №1. - P.12 Von Möller U.J. // Tribologie und Schmierungstechnik. – 1990. – Bd. 37, Nr.4. – S.188.

Rehabilitation of the Movement Capacity of the Shoulder Joint after Mamectomy Vacheva Danelina Emilova, Krastanova Maya Stefanova Assistan Professor Danelina Vacheva, PhD, kinesitherapist Clinic for physical medicine and rehabilitation University hospital “Dr. G. Stranski” Pleven, Bulgaria Assistan Professor Maya Krastanova, MD, Clinic for physical medicine and rehabilitation University hospital “Dr. G. Stranski” Pleven, Bulgaria ABSTRACT Over the past years we have seen a significant increase in the number of patients undergoing surgery due to breast cancer (mamectomy). The lowest age of the patients of working age is also decreasing. The Goal of this report is to show the effects of the applied kinesitherapy program, including daily activities in the early post traumatic period with the aim of preventing contracture in the shoulder joint and lymphoedema. Materials and methods: The kinesitherapy method with instructions for day-to-day activities is developed and implemented in Physical and Rehabilitation Medical Clinic since more than 30-th years and begins on the second day after surgery, on the patient's bed in the hospital room. Results: Undergoing early rehabilitation restores the power and volume of movement of the upper limb which is on the affected side of patients, and it also soothes the pain, prevents the occurrence of lymphoedema and stimulates the ability of self-service. Conclusions: Early rehabilitation of patients who underwent mamectomy helps their faster recovery and return to their normal daily activities, in both private and professional aspect. The efforts put in early rehabilitations contribute to the improvement of their psychological and emotional state. Summary: With good cooperation from the patient’s side and the performing of the suggested exercise program at home they regain full capacity of their shoulder joint movement on the side which had surgery. Key words: mamectomy, rehabilitation, occupational therapy

INTRODUCTION Over the past years we have seen a significant increase in the number of patients undergoing surgery due to breast cancer (mamectomy). The lowest age of the patients of working age is also decreasing [1, 124 p.]. The shoulder joint movement capacity of the patients is limited after the surgery as a result of the interruption of the lymph circulation and the formation of keloid scars [2, 81 p.]. This requires a targeted, full recovery treatment for the patients in order for them to be able to perform their day-to-day activities and be able to return to their active professional and social life within the shortest timeframe possible [3, 204 p.]. GOALS AND TASKS OF THE STUDY The Goal of this report is to show the effects of the applied kinesitherapy program, including daily activities in the early post traumatic period with the aim of preventing contracture in the shoulder joint and lymphoedema. The tasks that we have set are: 1. To conduct a kinesitherapy program with patients who have gone mamectomy within 2-6 days after surgery. 2. To measure the movement capacity of the shoulder joint at the beginning and at the end of the treatment. 3. To measure the degree of the patientsâ&#x20AC;&#x2122; ability of self-service at the beginning and at the end of the treatment period according to the day-to-day activities (DtDA) test regarding personal hygiene and toilet, depending on which side underwent surgery â&#x20AC;&#x201C; the dominant or the non-dominant one. 4. To analyze the results and come up with suggestions regarding the improvement of self-service and performance of day-to-day and working tasks for patients with mamectomy.

METHODS AND MATERIALS Between January 2012 and May 2013 in the Physical and Rehabilitation Medical Clinic, UMBAL “Dr. Georgi Stranski” in Pleven, a total of 142 patients (137 female and 5 male) aged between 32 and 86 have undergone early kinesitherapy after a mamectomy surgery. The operated side – whether it is the dominant or non-dominant – is very important for the results, which meant that we had to separate the results into 2 groups. The patients whose operated side was the dominant one were 67, and the ones with the non-dominant side were 75 (fig. 1) dominant side

non-dominant side

75 67

Figure 1 Number of patients according to the side which was operated – dominant and non-dominant

For the goals of our study, at the beginning of the rehabilitation program [4, 47 p.; 5, 242 p.; 6, 109 p.] we measured the shoulder joint movement capacity of the side that underwent surgery based on the standard method of goniometry – SFTR method. To determine the degree of DtDA we applied the H. Rusk test, developed at the Medical Rehabilitation Center in New York [7, 668 p.], which includes the following activities: going to the bathroom, hands washing, face washing, tooth brushing, hands/face wiping, hair combing, shaving (for men). To help the patients perform these activities more easily, we gave them the following advice [8, 16 p.; 9, 321 p.; 10, 80 p.]: - to wear clothes which allowed free movements (a night gown) to make going to the bathroom easier; 13

- when washing their hands, the limb on the non-operated side should hold the detergent and clean the limb on the side which underwent surgery, after which both limbs are washed under running water; - when washing the face, the hand on the unaffected side keeps the other one in a supinated position, and splash water to the face as much as possible depending on the patient's ability; - if the dominant side was the operated one, when brushing teeth this is the hand that is trained, armpit pressed against the body, while brushing itself up and down is helped by full flexibility of the elbow joint, flexion and extension in the wrist joint and head movement; - both limbs are used when drying the hands and face, and the hand on the unaffected side dries the other one and helps with the face; - for combing hair, the limb on the affected side is stimulated regardless whether it's the dominant one or not, as this activity can be easily performed with the nondominant side as well; - shaving is a vital part of men's hygiene and is significantly impaired when the dominant side undergoes surgery, but it still can be done using full flexibility of the elbow joint, flexion and extension in the wrist joint and head rotation; The evaluation rates were from 0 to 3, and patients had to evaluate their abilities based on the daily activities performed, regardless whether it was the dominant or non-dominant side that underwent surgery [11, 96 p.]:  grade 0 - the patient can not perform the task given;  grade 1 - the patient is trying to perform the activity but needs significant aiding  grade 2 - the patient performs the activity slowly, with limited capacity;  grade 3 - the patient performs the activity normally, with good quality and without any help; "+ and "-" can be used for a more accurate rating. 14

The Kinesitherapy method with instructions for day-to-day activities is developed and implemented in Physical and Rehabilitation Medical Clinic since more than 30-th years and begins on the second day after surgery, on the patient's bed in the hospital room. The procedure lasts 7-8 minutes at first and 10-15 minutes at the last few days before the patient is released [12, 92 p.; 13, 64 p.]. The presence of a vacoomdrenage is also allowed (fig. 2).

fig. 2

The kinesitherapy program consists of: ď&#x201A;ˇ exercises from a resting position (2-3 days after surgery) â&#x20AC;&#x201C; isometric contractions of the large muscle groups of the shoulder girdle are performed in the patient's bed in a circulatory system (1:1); active exercises in the shoulder joint with the help of a gymnastics stick; exercises for the shoulder joint, wrist joint and fingers going from the proximal to the distal joints for better lymph drainage. Patients are given instructions for positional therapy, combined with some basic activities regarding dressing up and maintaining personal hygiene [14, 42 p.] (fig. 3-6);

fig. 3

fig. 4

fig. 5

fig. 6

ď&#x201A;ˇ exercises from a sitting position (4-5 days after surgery) - we expand the number and variety of exercises with ones for the neck muscles and the shoulder girdle, along with active exercise for the limbs which are combined with proper breathing and moderate walking [15, 179 p.]; ď&#x201A;ˇ exercises from a standing position (6-8 days after surgery) - additional exercises for the limbs and ones with tools (a gymnastic stick) are included, unaided performing of the DtDA - dressing up and moderate walks [16, 87 p.; 17, 178 p.] (fig. 7-8).

fig. 7

fig. 8

The rehabilitation program is performed on a daily basis until the patient is released from the surgery ward. RESULTS We save the results of the tests for each patient in a special individual file of the patient, and we ran the results with the special statistics program called STATGRAPHICS, Windows Excel and Wilcoxon rank test (a statistics method for analysis and spreading of non-parametric data). The significance of the results regarding summaries and conclusions is determined at p < 0,05. We ran the results of the first measurement and testing at the start of the rehabilitation process (day 2 after surgery) and at the results prior to the patient’s release (day 6-8). Fig. 9 presents the rehabilitation of the shoulder joint movement at the beginning and at the end of the course (early rehabilitation) where the generally accepted norms according to the SFTR methodics for the sagittal plane are S: 50 – 0 – 180, and for the frontal plane F: 180 – 0 – 0 (numbers represent degrees). The measurements at the beginning of the survey show considerable limitations of the flexion and abduction movement in the shoulder joint, while the extension is within the normal extent. At the end of the early rehabilitation patients’ improvement is significant (F = 9.22; P = 0,0001). Flexion is improved the most (an increase of around 65 degrees) and the abduction remains on an average of 95 degrees, which we can explain with the surgery technique.

volume at the beginning 140 120 100 80 60 40 20 0

volume at the end

125 95 60

45 30

flexion

extension

abduction

Figure 9 Results of the goniometry of the shoulder joint (in degrees) at the beginning and at the end of the early rehabilitation

Figure 10 presents the curve of Wilcoxon for the results of flexion, extension and abduction - “outfit and personal hygiene” at the beginning and at the end of the rehabilitation course, regardless of the side that underwent surgery (dominant or non-dominant). movement at the beginning

movement at the end

30 20 10

36 23

29 34 15 21

grade 1+ grade 2-

grade 2

grade 2+ grade 3-

grade 3

Figure 10 Results from the “using the bathroom” activity at the beginning and at the end of the rehabilitation course

CONCLUSIONS 1. Undergoing early rehabilitation restores the power and volume of movement of the upper limb which is on the affected side of patients, and it also soothes the pain, prevents the occurrence of lymphoedema and stimulates the ability of selfservice. 2. The conclusion we made from the double ended curve for DtDA at the beginning of the rehabilitation course is that patients whose dominant side was operated face bigger difficulties during self-service and maintaining personal hygiene, compared to patients who underwent surgery of the non-dominant side. At the end 18

of the rehabilitation course, however, the curve shapes a high and moves to the right, which shows improvement in patients regardless of the side that underwent surgery. 3. We observed a genuine improvement in the functional movements of the upper limb which is on the affected side, in the intensity of the pain in the shoulder joint and in the depressive state of the patients caused by the change in their everyday life. SUMMARY Early rehabilitation of patients who underwent mamectomy helps their faster recovery and return to their normal daily activities, in both private and professional aspect. With good cooperation from the patient’s side and the performing of the suggested exercise program at home they regain full capacity of their shoulder joint movement on the side which had surgery. Younger patients are released from the surgery ward without any movement limitations and self-service difficulties. The efforts put in early rehabilitations contribute to the improvement of their psychological and emotional state.

BIBLIOGRAPHY 1. Busarov St. Basis of the medicine-social rehabilitation [In Bulgarian]. Sofia, Medicina i physcultura, 1982, 124-125. 2. Hansen RA, Atchison B. Conditions in Occupational Therapy. Baltimore, Williams & Wilkins, 1993, 81-93. 3. AOTA Council on Standards, Occupational therapy – its definition and function, Amer J. Occup. Therapy, 1972, 26, 204-205. 4. Karaneshev G., Sokolov B., Venova L. et al. Manuai of practical exercises in remedial gymnastics [In Bulgarian]. Sofia, Medicina i physcultura, 1978, 47-48. 5. Slanchev P., Bonev L., Bankov St. Textbook on kinesitherapy [In Bulgarian]. Sofia, Medicina i physcultura, 1986, 242-244. 6. Dimitrova E. Funkcional diagnostic and kinesiterapy of shoulder joint [In Bulgarian]. Sofia: National Sport Academy - Pres, 2006, 109-116. 7. Rusk HA. Rehabilitation Medicine: A Textbook on Physical Medicine and Rehabilitation, 2nd Edn, Mosby Co, St. Louis, 1964, 668. 8. Hannecke van Bruggen. Occupational therapy (ergotherapy) – philosophy, objectives and methodology. Rehabilitation medicine and quality of life. 19

2007,1:2, 16. 9. Punwar AJ. Occupational Therapy. – Baltimore: Williams & Wilkins, 1994, 321324. 10.Kielhofner GA. Model of Human Occupation. – Baltimore: Williams & Wilkins, 1995, 80-93. 11.Karaneshev G., Milcheva D. Methods for diagnostics and examination in remedial gymnastics [In Bulgarian]. Sofia, National Sport Academy, 1984, 96104. 12.Karaneshev G., Sokolov B., Venova L. et al. Theoty ang methods of remedial gymnastics [In Bulgarian]. Edited by G. Karaneshev. Sofia: Medicina i physcultura, 1983, 192-196. 13.Mollova K., Paskaleva R. Rehabilitation activities in patients with motor dosturbancer [In Bulgarian]. International cientific conferention, Stara Zagora,s bads, 2009, Collection of materials, 64-69. 14.Sinaki M. Basic clinical rehabilitation medicine. Toronto – Philadelphia: W. B. Saunders Co, 1987, 42-51. 15.Trombly CA. Occupational Therapy for Physical Dysfunction. – Boston – Baltimor – Philadelphia – Hong-Kong – London – New York – Sydney – Tokyo: Williams & Wilkins, 1996, 179-183. 16.Topuzov I. Occupational Therapy [In Bulgarian]. ІІ part, Sofia: RIK „Simel”, 2008, 87-93. 17.Pedreti LW, Early MB. Occupational therapy – Practice Skills for Physical Disfunction. Fifth Edition. St. Louis – Mosby – Elsevier, USA, 2005, 178-199.

Химический анализ воды рек Республики Башкортостан Балчугова Татьяна Александровна, студентка 5 курса Бирского филиала Башкирского государственного университета, г. Бирск Лыгин Сергей Александрович, канд. хим. наук, доцент Бирского филиала Башкирского государственного университета, г. Бирск К гидрохимические показателям качества воды относятся те показатели качества воды, которые характеризуют ее физические свойства и химический состав

воды:

температуру,

прозрачность,

запах,

вкус,

электрическую

проводимость, окислительно-восстановительный потенциал (Еn), водородный показатель (рН), главные ионы, биогенные и органические вещества, растворенные газы и загрязняющие вещества [1]. В качестве объектов исследования были выбраны реки Юрюзань и Ай, протекающие по территории Салаватского района Республики Башкортостан. Отбор проб проводился с интервалом примерно в месяц в течение трех месяцев. Существует множество методов оценки состояния водных экосистем по различным параметрам. В то же время большинство из них применимо не ко всем категориям водных объектов и факторов воздействия. Известно лишь несколько

разработанных

методов

интегральных

оценок,

позволяющих

применять их на любых водных объектах и для оценки большинства факторов воздействия. Так, например, количество растворенной в воде органики является интегральным показателем состояния вод и водных экосистем в целом, так как складывается

из

органических

веществ,

возникших

процессе

жизнедеятельности организмов на всех трофических уровнях, а также внесенных с бассейна водосбора в результате природных и антропогенных процессов [2].

Таблица 1. Гидрохимические показатели воды рек Юрюзань и Ай Салаватского района Республики Башкортостан Дата № отбора пробы

НаимеРастнование воренны точки й кисотбора лород пробы

Группа азота БПК5

ХПК

Аммиак

Нитриты

Нитраты

Жесткость воды

1 20.07.11

Юрюзань

6,8

0,99

37,0

0,86

0,0165

1,45

5,8

2 12.08.11 3 18.09.11

Юрюзань Юрюзань

6,2 6,4

1,01 1,00

31,0 29,9

0,77 0,80

0,017 0,0159

1,50 1,55

6,0 5,8

Среднее

Юрюзань

6,47

1,0

32,6

0,81

0,016

1,5

5,9

1 20.07.11

Ай

6,64

2,01

31,0

0,83

0,033

4,0

18,2

2 12.08.11

Ай

6,01

2,9

34,0

0,70

0,034

3,3

20,1

3 18.09.11

Ай

6,05

2,3

37,7

0,77

0,029

3,7

19,4

Среднее

Ай

6,23

2,4

34,2

0,77

0,032

3,67

19,2

Сравнение

параметров

проведено

за

каждый

месяц,

результаты

Параметры в процентах от ПДК

представлены на рисунках 1, 2, 3.

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

Кисло род

БПК

ХПК

Амми ак

Нитр иты

Нитра ты

Жеск ость

ПДК

0,08

р. Ай

6,64

2,01

0,83

0,033

18,2

р.Юрюзань

6,8

0,99

0,86

0,0165

1,45

5,8

Рисунок 1. Сравнение основных параметров (июль 2011 г)

Параметры в процентах от ПДК

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

Кисло род

БПК

ХПК

Амми ак

Нитр иты

Нитра ты

Жеск ость

ПДК

0,08

р. Ай

6,01

2,9

0,7

0,034

3,3

20,1

р.Юрюзань

6,2

1,01

0,77

0,017

1,5

Параметры в процентах от ПДК

Рисунок 2. Сравнение основных параметров (август 2011 г)

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

Кисло род

БПК

ХПК

Амми ак

Нитр иты

Нитра ты

Жеск ость

ПДК

0,08

р. Ай

6,05

2,3

37,7

0,77

0,029

3,7

19,4

р.Юрюзань

6,4

29,9

0,8

0,0159

1,55

5,9

Рисунок 3. Сравнение основных параметров (сентябрь 2011 г)

Показатели растворенного кислорода (рис. 1, 2, 3) в воде обеих рек несколько повышены, но находятся в пределах допустимых значений ПДК. Можно предположить, что повышенное содержание кислорода может быть связано с уменьшением численности водных обитателей, поглощающих кислород, а в связи с этим увеличилось количество водных растений,

вырабатывающих

кислород,

поэтому

окисление

органических

веществ

повысилось. Различие в показателях БПК 5 (рис. 1, 2, 3) можно попытаться объяснить тем, что растворенного кислорода в р. Юрюзань больше, а это значит потребителей кислорода, а вместе с ним и различных микроорганизмов гораздо меньше, чем в р. Ай, где содержание микроорганизмов потребляющих кислород больше из-за возможной чистоты воды, поэтому БПК 5 в р. Ай больше, чем в р. Юрюзань. Содержание компонентов группы азота в воде практически находятся в пределах допустимой нормы за исключением нитратов. Малое содержание нитратов (рис. 1, 2, 3) можно объяснить тем, что удобрения, содержащие в своем составе нитраты, применяются незначительно или вообще не вносятся в почву. Жесткость воды в реках Юрюзань и Ай резко различается между собой (рис. 1, 2, 3). Это связано с большим содержанием известняков, в состав которых входят ионы Ca2+ и Mg2+, обуславливающие именно общую жесткость р. Ай. Список использованной литературы: 1. Реймерс Н.Ф., Яблоков А.В. Словарь терминов и понятий, связанных с охраной живой природы. – Москва: Наука, 1982 – 144 с. 2. Хрусталев Ю. П. Эколого-географический словарь. – РГУ: Батайск. 2000.– 197с.

Оценка оздоровительных свойств природной среды для рекреационной деятельности Веремчук Л.В., вед.н.с., д.б.н., Челнокова Б.И., н.с., к.г.-м.н., Гвозденко Т.А., дир. д.м.н. Владивостокский филиал Федерального государственного бюджетного учреждения «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания» СО РАМН – Научно-исследовательский институт медицинской климатологии и восстановительного лечения В последние годы широкое развитие оздоровительной деятельности в России выявило ряд проблем сохранения качества, повышения рентабельности использования природной среды, как оздоровительного ресурса. Поэтому разработка научно обоснованных методик оценки состояния природной среды, позволяющих эффективно и рационально использовать их в лечебнооздоровительной отрасли являются наиболее актуальными. В восточных регионах страны лечебно-оздоровительные местности часто располагаются в районах месторождений гидроминеральных источников, где природные условия выполняют функцию сопутствующего ресурса не всегда соответствующего требованиям, предъявляемым проведению оздоровительной деятельности. В связи с этим для эффективного и рационального использования восточных

гидроминеральных

ресурсов

необходимо

изучение

лечебно-

оздоровительного потенциала местности, учитывающего совокупное влияние на организм человека, как бальнеологических свойств гидроминеральных ресурсов, так и региональных особенностей природно-климатических условий [1, 2, 3]. Если критерии качества минеральных вод, лечебных грязей строго определены ГОСТами и СанПиНами, то климатические, ландшафтные, биотические условия в связи с «размытыми» оздоровительными критериями находятся на стадии научных исследований. Существующие методы оценки оздоровительного потенциала природных факторов опираются на качественные характеристики ресурсов, которые 25

практически не учитывают «ответную реакцию» организма на их воздействие. Между тем, именно «ответная реакция» наиболее объективно характеризует оздоровительную ценность ресурса и среды в целом [4]. Так как уровень оздоровительной и рекреационной ценности природной среды формирует спрос на рекреационный ресурс, возникает множество экологических и природопользовательских

проблем,

связанных

объективизацией

рекреационной емкости территории. В институте медицинской климатологии и восстановительного лечения СО РАМН, г. Владивостока были проведены клинические наблюдения за реакцией организма на внешнее воздействие у отдыхающих курортов и оздоровительных баз отдыха, расположенных в различных природно-климатических условиях [3]. Установлено четкое различие активности ответной реакции организма на влияние бальнеологических ресурсов в различных природно-климатических условиях. Изменение реакции организма на внешнее воздействие потребовало проведение системного моделирования сложной структуры и соподчиненности действия на человека отдельных факторов природно-климатической среды и всей ее совокупности. Была проведена структуризация характера воздействия (устойчивого

неустойчивого,

благоприятного

неблагоприятного,

непосредственного и косвенного) факторов среды на человека и разработан поправочный коэффициент Кв, позволивший оценить принадлежность каждого фактора среды к оздоровительному ресурсу. Разработка поправочного коэффициента Кв проводилась путем сопоставления различного иерархического уровня и неоднозначного характера действия фактора среды на человека в условиях разнообразия геосистем (качественные характеристики). В результате по величине Кв, определялся индивидуальный уровень оздоровительных свойств внешнего фактора. При Кв > 1,0 фактор оценивался как оздоровительный

ресурс, при значении Кв < 1,0 фактор принимался, как неблагоприятный для здоровья человека. Однако оздоровительная ценность природно-рекреационной местности слагается из сложного совокупного влияния множества неоднородных по воздействию на человека факторов. В большинстве медико-экологических исследованиях, связанных с человеком, фигурируют абсолютные величины качества внешней среды, тогда как дифференциальные характеристики (градиент условий) изучены недостаточно. Между тем, процесс адаптации человека к окружающей среде зависит не столько от реального действия фактора среды, сколько от контраста между реальным и оптимально-благоприятным влиянием ресурса, соответствующим медико-рекреационным и медико-биологическим нормам. Чем выше уровень этого контраста, тем сильнее фактор среды действует на человека и, как следствие, в организме происходит более активная «ответная реакция». В результате учет совокупного влияния множества факторов, дополненных индивидуальными коэффициентами воздействия Кв , позволил рассчитать интегральный индекс воздействия (ИИВ) или «ответную реакцию организма», в основу которого был заложен градиентный подход оценки нагрузки при экспоненциальном наложении факторного действия на человека. Полученный диапазон величины ИИВ колеблется от 0 до 1,0, что позволяет выделить диапазон > 0,5 с благоприятной для оздоровления окружающей средой и наоборот. При ИИВ<0,2 территория не пригодна для отдыха, в противном случае природные условия могут вызвать срыв адаптационных функций организма. В зависимости от повышения оздоровительной ценности рекреационной местности очевидным является возрастающий потребительский спрос на ресурс, который

без

регулирования

режима

пользования

быстро

исчерпывает

потенциальные его запасы. Поэтому регуляция режима пользования включает соблюдение баланса числа отдыхающих с восстановительной функцией 27

геосистемы. Если объем минеральных вод или лечебных грязей определяются их запасами, то емкость природной местности не имеет четких границ и объемов. Одним из традиционных способов расчета емкости рекреационной местности,

включающей

биотическую,

гидросферную,

орографическую

составляющую, является определение площади, соотнесенной к рекреационным нормам на одного человека. Однако рекреационные нормы, как правило, не учитывают устойчивость и самовосстанавливающие функции геосистем. Поэтому нами были введены специальные коэффициенты устойчивости геосистем (Y). При благоустройстве территории коэффициент устойчивости «Yбл» возрастает в зависимости от уровня и характера благоустройства. Расчет емкости природного ресурса включает два оценочных блока – природный оздоровительный ресурс и благоустройство территории. Формула расчета имеет следующий вид:

Sест S YН  бл Y блН Сбл i 1Cест n

N

(2)

где: N – емкость оздоровительной территории (чел.); Н – показатель ИИВ; Y – коэффициент

устойчивости

геосистемы;

Yбл

–

коэффициент

устойчивости

благоустроенной территории; Sест – площадь природного комплекса; Сест – рекреационные нормы (площадь на одного человека); Sбл – площадь благоустроенной территории; Сбл – строительные ГОСТы для селитебных курортных зон (площадь на одного человека).

Таким образом, оценка оздоровительного потенциала местности зависит от системного и комплексного учета «ответной реакции» организма на воздействие внешних факторов. В основе рационального использования оздоровительного потенциала природной среды лежит определение оптимальных емкостей рекреационных территорий, безвредных для геосистем, и разработка режимов медицинских

ограничений

показаний

использовании

природного

оздоровительного ресурса. 28

2. 3. 4.

Список использованной литературы: Веремчук, Л.В. Лечебно-оздоровительные свойства территории Приморского края / Л.В. Веремчук // Здоровье населения Приморского края. – Владивосток: Дальнаука, 1997. – Гл. 2. – С. 80-97. Воронин, Н.М. Основы медицинской и биологической климатологии / Н.М. Воронин. – М.: Медицина, 1981. – 352 с. Иванов, Е.М. Природные физические факторы в восстановительном лечении / Е.М. Иванов // Бюл. СО РАМН. – 1998. – № 1.– С.7-10. Матюхин, В.А., Разумов, А.Н. Экологическая физиология человека и восстановительная медицина / В.А. Матюхин, А.Н. Разумов. – М.: Геотар Медицина, 1999. – 336 с.

Химический анализ голубой глины окрестностей реки Байкинка Караидельского района Республики Башкортостан Кабирова Лиана Рустамовна студент 2 курса Бирского филиала Башкирского государственного университета Лыгин Сергей Александрович канд. хим. наук, доцент Бирского филиала Башкирского государственного университета Караидельский район расположен на севере Башкортостана. Образован 20 февраля 1932 г. Площадь: 3786 км2, из них 2347 км2 занимают леса. В 99 населенных пунктах проживает 28,3 тысячи человек. Из-за обилия хвойных лесов, гор и Павловского водохранилища, реки Уфа (с притоками рек Юрюзань, Кирзя, Байки, Урюш) в народе район называют «второй Швейцарией». Территория Караидельского района в древности была дном моря, и поэтому на территории района есть залежи осадочных пород, таких как глина, мел, известь, известняк, строительный камень. На сегодняшний день наиболее перспективной для использования в оздоровительной и косметологической практике является голубая кембрийская глина, благодаря своему уникальному минеральному составу она обладает удивительными присутствуют

целебными

почти

все

свойствами.

элементы

таблицы

разном

количестве

Д.И.

Менделеева.

ней

Глина,

образовавшаяся в донных отложениях кембрийских морей более 500 млн. лет назад - экологически чистый продукт, добываемый на глубине 80-100 метров. Этот пласт соответствует Кембрийской эпохе в истории развития Земли, отсюда и название "кембрийская глина". Эта глина является первичной потому, что она не вымывалась, хотя и подвергалась выветриванию. Все новые и новые включения входили в нее, но и они снова уплотнялись до камня. Другие глины называются

вторичными, это продукт переотложения. Именно их мы видим возле рек, озер и других мест на поверхности земли. Исследуемую голубую глину добывают на реке Байкинка (в самой реке и по берегам), которая выходит на поверхность в п яти местах. МЕСТО ВЫХОДА ГЛИНЫ НА ПОВЕРХНОСТЬ

Небольшой грот под высоким берегом реки, наиболее используемый источник глины в селе Байки. Глина в нем чистая, без примесей, хорошего качества.

Глина находится непосредственно в реке под водой. Несмотря на то, что глина пластичная, хорошего качества, она имеет непрятный запах, и для использования не годится.

Глина находится у берега реки, в воде, с большим содержанием песка, не высокого качества, не подходит для использования в лечебных целях.

Глина выходит на поверхность почвы проходит под берегом реки, где с водой не соприкосается, и продолжается непосредственно в воде, чистая, без примесей, хорошего качества. Подходит для применения в лечебных целях.

Выход голубой глины наблюдается под берегом реки, глина с водой не соприкасается, она хорошего качества. Используется жителями села в лекарственных целях.

Рисунок 1. Место выхода голубой глины на поверхность

Главным лечебным свойством глины считается ее абсорбирующие и адсорбирующие свойства (в пять раз больше, чем для активированного угля). Эти свойства выражаются в очищении организма за счет поглощения токсинов, шлаков, тяжелых металлов, ядов, радионуклидов и дальнейшей их утилизации. Глина обновляет клетки и укрепляет иммунитет организма. В косметических целях используют жирные и пластичные глины, обладающие наибольшей липоемкостью и свободные от примесей песка, мелких камней. Для начала любого исследования необходимо иметь полную информацию исследуемого объекта: кембрийская глина отличается от аналогов повышенным 31

содержанием каолинита; гидрослюды; монтмориллонита. Содержит в себе минеральные соли и микроэлементы, в которых нуждается наш организм, а именно: а) более 50% диоксида кремния (оказывает укрепляющее действие на кожу, участвует в процессе стимуляции синтеза собственных коллагеновых волокон в коже, замедляет процессы старения); б) 19% алюминия (алюминий обладает вяжущим и подсушивающим свойствами, нормализует pH кожи, что благоприятно влияет на состояние жирной и комбинированной кожи); в) 15% других элементов: оксиды - железа, кальция, магния (эти вещества оказывают ранозаживляющий и противовоспалительный эффект). Для того чтобы изучить физико-химические и лечебные свойства местных образцов, голубая глина была исследована по следующим показателям: 1) Чистота глины (отсутствие посторонних примесей): а) для этого достаточно смочить глину водой и промять руками. Если руки ощущают камешки, песчинки - глина плохая; б) поместить небольшое количество образца глины на предметное стекло, и рассматривать глину через лупу, на наличие песка и посторонних примесей. Результаты представлены в таблице 1. Таблица 1. Степень чистоты соответствующих образцов глины

№ п/п 1

Чистый

2 3

Чистый Наличие примесей в виде речного песка более 40% Наличие примесей в виде речного песка менее 10% Чистый

4 Образец

Степень чистоты образца

Соответствующие образцы глины

2) Способность глины растворяться в воде. В стакане с водой растворить и перемешать образец глины, чтобы частицы пришли в движение, а вода замутилась, и следить, как глина будет оседать. Если она делает это медленно, то глина маслянистая (частички жира не позволяют глине потонуть, поскольку не смачиваются водой), и оседает хлопьями - это хорошая глина. А если глина сразу пошла на дно и через пять минут в стакане наблюдается два слоя – из глины и воды - это плохая глина (табл. 2). Таблица 2. Осаждение и расслаивание частиц глины

1 2 3 4

Степень осаждения и расслаивания частиц глины

Частицы

Образец

№ п/п

Медленно оседают на дно, глина не расслаивается Медленно оседают на дно, глина не расслаивается Медленно оседают на дно, глина расслаивается на песок и глину Медленно оседают на дно, глина расслаивается на песок и глину Медленно оседают на дно, глина не расслаивается

3) Исследование глины на пластичность. Хорошую глину (не по составу, а по вязкости) можно определить без лабораторных исследований, просто на глаз. Есть очень несложный метод проверки. Взять комок глины, обильно смочить водой и сделать из него форму в виде бублика. Еще при лепке обратить внимание, насколько глина пластична. Если она даже сырая крошится, то такая глина будет плохим союзником в лечении. Хорошая глина мнется руками, принимая любую форму. Но основной показатель - это качество изделия после сушки. Положить «бублик» на солнце и подождать. 33

Если поверхность изделия потрескалась или появились непонятные разводы - глина плохая. Ее не стоит использовать. Если «бублик» остался ровным и прочным - глина хорошая. Настоящая глина чуть маслянистая на ощупь, вязкая (табл. 3).

Таблица 3. Пластичность соответствующих образцов глины

Образец

№ п/п

Степень пластичности глины

Образцы глины

1 Образец пластичный, без комочков, легко мнется и сворачивается в «бублик» 2 Образец пластичный, без комочков, легко мнется и сворачивается в «бублик» 3 Образец хрупкий, без комочков, легко мнется, плохо сворачивается в «бублик» 4 Образец пластичный, без комочков, легко мнется и сворачивается в «бублик» 5 Образец пластичный, без комочков, легко мнется и сворачивается в «бублик»

4) Кислотность.

Рисунок 2. pH раствора образцов голубой глины

Кислотность образцов голубой глины проверена универсальной лакмусовой бумажкой, которая показала нейтральную среду (pH ≈ 7 - 8). 5) Адсорбционные способности. Адсорбирующие способности голубой глины можно исследовать с помощью раствора перманганата калия (розовая окраска), и раствора йода (светло - коричневая окраска), обесцвечивание растворов проходило в течении определенного времени: - перманганата калия - один час; - йода примерно 5 часов. 6) Определение наличия ионов в глине: а) SiO32Наиболее важным элементом, поступающим в тело человека из глины, является кремний (Si). Кремний принимает активное участие почти во всех физиологических процессах. Он стимулирует замену тканей (синтез белков), препятствует отложению холестерина, нормализует проницаемость сосудистых стенок и обеспечивает их эластичность. Выполнение анализа: взвесить по 200мг навески (5 образцов), добавить к каждой по 10 мл раствора щелочи – 0,4% гидроксида натрия. Для количественного анализа отмерить по 5 мл полученных растворов. Затем к каждому образцу приливать по каплям раствор соляной кислоты 1н до появления изменения в растворах. Используемый раствор соляной кислоты подкрашен метиловым оранжевым. Добавление соляной кислоты продолжить до появления изменений в растворе: окрашивания, помутнение, образование взвеси. Результаты эксперимента на содержание силикат-иона показали, что во всех образцах содержится примерно одинаковое его количество (табл. 4)

Таблица 4. Появление розовой окраски

№ пробы

число капель

1 2 3 4

11 12 10 9

б) ClХлор относят к олигобиогенным элементам, содержание которых в человеческом организме от 0,1 до 1 % масс. Реагенты: 5% раствор AgNO3; азотная кислота (1н). Выполнение анализа: к 10 мл пробы раствора глины прибавить 3 – 4 капли азотной кислоты и прилить 0,5 мл раствора нитрата серебра. Белый осадок выпадает при концентрации хлорид – ионов более 100 мг/л: Cl- + Ag+ = AgCl↓ белый

Слабое помутнение растворов всех образцов, в результат, указывает что, хлорид – ионов более 1 мг/л. в) SO42Сера принадлежит к числу элементов, имеющих особо важное значение для жизненных процессов, т.к. она входит в состав белковых веществ. Сера входит в состав некоторых важнейших для организма аминокислот: цистеина, глутатиона и др. Сера обеспечивает в клетке такой тонкий и сложный процесс, как передача энергии: переносит электроны, принимая на свободную dорбиталь один из неспаренных электронов кислорода. Этим объясняется высокая потребность организма в данном элементе. Реагенты: 10% BaCl2; 8% HCl (ρ=1,19 г/см3). 36

Выполнение анализа: к 10 мл пробы раствора глины прибавить 2 – 3 капли соляной кислоты и прилить 0,5 мл раствора хлорида бария. При концентрации сульфат – ионов более 100 мг/л выпадает осадок: SO42- + Ba2+ = BaSO4↓ белый

Результат: наблюдается опалесценция, значит концентрация сульфат – ионов более 1 мг/л. г) Fe3+ Железосодержащие белки выполняют различные жизненно важные функции: гемоглобин транспортирует кислород от легких к тканям всех органов, миоглобин запасает его в мышцах в связанном виде, цитохромы обеспечивают тканевое дыхание. Железо участвует в построении клеточного ядра. Реагенты: 20% КCNS; азотная кислота (конц.); 5% H2O2. Условия: H2O2 необходим для окисления Fe (II) до Fe (III). Выполнение анализа: к 10 мл пробы раствора глины прибавить 1 каплю азотной кислоты, затем 2 – 3 капли пероксида водорода и добавить 0,5 мл KCNS. При концентрации ионов железа более 2,0 мг/л появляется розовое окрашивание, при концентрации более 10 мг/л окрашивание становится красным: Fe2+ + 3CNS- = Fe(CNS)3↓ красный

Результат: появляется розовое окрашивание, указывая, что концентрация ионов железа более 2,0 мг/л д) Pb2+ Свинец это яд, действующий на все живое, но вызывающий изменения особенно в нервной системе, крови и сосудах. Свинец - протоплазматический яд широкого спектра действия, вызывает нарушения ферментативных реакций, участвующих в синтезе гемоглобина, нарушение витаминного обмена, сниже37

ние иммунобиологической функции организма. Для свинца и его соединений установлена предельно допустимая концентрация 0,01 мг/м3. Реагент: хромат калия (10г К2CrO4 растворить в 90 мл Н2О). Выполнение анализа. В пробирку поместить 10мл пробы глины, прибавить 1 мл раствора реагента. Если выпадает жёлтый осадок, то содержание катионов свинца более 100 мг/л: Pb2+ + CrO42- = PbCrO4↓ желтый

Если наблюдается помутнение раствора, то концентрация катионов свинца более 20 мл/л, а опалесценции – 0,1 мг/л. Результат: катионов свинца не обнаружено. Изучив свойства голубой глины, можно сделать следующий вывод: - образцы глины - 1, 4, 5 хорошего качества (жирные на ощупь, пластичные, не содержат посторонних примесей и могут быть использованы в лечебных и косметических целях); - образцы глины - 2, 3 не отвечают требованиям по качеству (образец - 2 добыт из воды и имеет неприятный запах; образец - 3 содержит большое количество речного песка). Обнаружено на реке Байкинка и по ее берегам пять выходов голубой глины на поверхность, три из которых могут быть использованы в качестве источника добычи голубой глины. Все образцы глины обладают в одинаковой степени адсорбционными свойствами. В голубой глине исследованных образцов обнаружены: -силикат –, хлорид –, сульфат – ионы и катионы железа (III), загрязнителей в виде ионов свинца не обнаружено. Что тоже подтверждает лечебные свойства голубой глины исследованных образцов.

2. 3.

Список литературы: Глина и ее лечебные свойства - [Электронный ресурс] – Режим доступа – URL: http://www.chemport.ru/data/chemipedia/article_919.html (дата обращения 15.09.2012). Злобина Т. Целительные силы Алтая - [Электронный ресурс] – Режим доступа – URL: http://lib.rus.ec/b/166023 (дата обращения 15.01.2013). Здоровый образ жизни, здоровье и красота - [Электронный ресурс] – Режим доступа – URL: http://www.rusmedserver.ru/med/narodn/glina/12.html (дата обращения 11.06.2012). Семёнова Н. А. (А. П. Холопов, В. А. Шашель, Н. А. Чаплыгина, Н. Г. Морозов) Кремний — элемент жизни. Экология и медицина. - СПб.: «Издательство «ДИЛЯ», 2008. - 448 с. Серия «Исцелит тебя Надежда!» Экологический проект - [Электронный ресурс] – Режим доступа – URL: http://lib.znate.ru/docs/index-198933.html (дата обращения 21.10.2012).

Использование бинауральных ритмов в спортивной медицине, на примере единоборцев на предсоревновательном этапе с применением биопедагогического мониторинга Коляда Артём Владимирович, аспирант НИ ИрГТУ, тренер АНО КСЕ «Легионер» Гришин Александр Алексеевич, аспирант НИ ИрГТУ, тренер АНО КСЕ «Легионер»

В современном спорте, требующем, зачастую, максимального проявления функциональных расслабления,

и а,

морально-волевых вместе

тем

качеств и

спортсмена,

полноценного

проблема

восстановления

работоспособности и здоровья спортсмена во время тренировочного процесса и на соревнованиях стоит особенно остро. Как известно, для полноценного восстановления спортсмена во время тренировочных нагрузок (либо спортивных соревнований) и контроля за здоровьем

необходимо

проводить

заминку,

также

упражнения

на

расслабления после каждой тренировки (спортивного выступления, поединка). Часто для достижения состояния расслабления спортсмена используют аутогенные техники, самовнушение, иногда даже гипноз. Алексеев [1, с.93-96] говорит о том, что навыки самовнушения и аутогенной тренировки необходимо прививать спортсменам в течение некоторого времени, зависящего от самого спортсмена. Техника аутогенной тренировки и самовнушения представляется не самой простой для изучения, особенно для юных спортсменов. В связи с этим мы решили рассмотреть более простой и не требующий активного участия спортсмена способ воздействия с целью расслабления. В качестве такого способа нами были изучено воздействия на человека так называемых бинауральных ритмов, используемых в медицине. Бинауральные ритмы были впервые описаны Остером [4, с.94-102] более 30 лет назад. Они производятся в головном мозге в ответ на два похожих чистых 40

звуковых тона, которые слышит спортсмен (отдельно в каждое ухо). Ритм бинауральных

ударов

равен

разности

между

двумя

тонами

и,

при

продолжительном воздействии, этот ритм распространяется по всему мозгу. Частота бинаурального удара может быть выбрана так, чтобы повлиять на мозговую деятельность необходимым образом. [5, c. 874–877] Бинауральные

аудиозаписи,

насыщенные

дельта

волнами

дают

наибольший седативный эффект [6, с. 58-63]. Поэтому именно их мы использовали для достижения состояния расслабления единоборцев. Для

прослушивания

аудиозаписей

нами

были

привлечены

спортсменов-единоборцев различного уровня (от 2го разряда до МС) в возрасте от 12 до 24 лет (группа 1). Записи прослушивались в течение одного месяца, после каждой тренировки (вместо заминки, после растяжки) в течение 20 минут в наушниках на предсоревновательном этапе тренировок. Для оценки изменений состояния спортсменов проводилось анкетирование в конце каждой недели (форма 2, табл. 3) и в конце каждой тренировки (форма 1, табл. 2). Для большей объективности дополнительно к этому осуществлялся мониторинг функционально-физиологического

состояния

средствами

биопедагогики

(посредством снятия ЭКГ в покое перед каждой тренировкой) [2, с.56-67] (табл. 1). Анкетирование проводилось после прослушивания аудиозаписей (форма 1) и в конце каждой недели (форма 2). Также имелась контрольная группа из 32 человек,

совершавшая

обычную

заминку,

заполнявшая

анкеты

подвергающаяся биопедагогическому мониторингу. Анкетирование по форме 1 включало в себя вопросы, характеризующие степень тревожности спортсмена, согласно признакам тревожности по Усольцеву [3, c. 134]

Таблица 1. Изменения ЭКГ в баллах в отдаленном восстановительном периоде в зависимости от утомления, вызванного занятием физкультурой и спортом

Таблица 2. Результаты анкетирования по форме 1

Варианты ответов и результаты Вопрос Группа 1 Контрольная группа Комментарий а) 170, б) 130, в) 90 а+б = а) 136, б) 124, в) 156 По критерию Фишера: φ*эмп = 3.184. Насколько расслаблены Ваши мышцы? Число лиц, достигших мышечного а) полностью расслаблены б) расслаблены частично в) расслабления в первой группе 300 (76,9%) а+б = 260 (62,5%) не расслаблены достоверно выше. По критерию Фишера: φ*эмп = 4.937. Число лиц, достигших расслабления в Дыхание учащённое/спокойное? А) да б) нет а) 378 б) 12 (96,9%) а) 367 б) 49 (88,1%) первой группе достоверно выше. По критерию Фишера: φ*эмп = 7.42. Число лиц, чувствующих себя Чувствуете ли Вы себя отдохнувшим физически, отдохнувшими физически в первой телесно? А) да, чувствую б) нет, не чувствую а) 360 б) 30 (92,3%) а) 305 б) 111 (73,31%) группе достоверно выше. φ*эмп = 4.98. Число лиц, отдохнувших Чувстуете ли Вы себя отдохнувшим морально, умственно("лёгкая", ясная голова) ? А) да б )нет в) морально, умственно в первой группе затрудняюсь ответить а) 301 б) 49 в) 40 (77,1%) а) 254 б) 72 в) 90 (61%) достоверно выше Какое психическое состояние наиболее подходит для φ*эмп = 4.71. Число лиц, чувствующих описания Вашего? а) Я – как сжатая пружина! себя отдохнувшими достоверно выше в б) Во всём теле разбитость. первой группе. в) Готов продолжать тренировку а) 2 б) 14 в) 98 г) 276 а) 11 б) 49 в) 97 г) 259 г) Чувствую себя отдохнувшим и расслабленным в+г = 371 (95,1%) в+г = 356 (85,5%)

При проведении анкетирования по форме 1 получено 390 результатов в группе 1 и 416 результатов в контрольной. При проведении анкетирования по форме 2 получено 120 результатов в группе 1, 128 результатов в контрольной. За месячный период проведено 13 тренировок.

Вопрос Оцените Ваше желание тренироваться: а) Хочу тренироваться, хочу показать высокий результат на соревнованиях б) Хочу тренироваться в) Затрудняюсь ответить г) Не хочу тренироваться

Таблица 3. Результаты анкетирования по форме 2 Варианты ответов и результаты Группа 1 Контрольная группа Комментарий а) 48 б) 45 в) 25 г) 2, а)+б) = 93 а) 37 б) 46 в) 38 г) 7, а)+б) = 83 φ*эмп = 1.801. Участники группы 1 оценили своё

Оцените Вашу способность тренироваться и наличие сил для тренировок: а)часто нет сил на тренировки б) много энергии, прилив сил в) энергии и сил ни много, ни мало Есть ли у Вас проблемы со сном, связанные с

(77,5%) а) 15 б) 41 в) 64, а)+в) = 79

(64,8%) а) 21 б) 30 в) 77, а)+в) = 98

желание тренироваться достоверно выше φ*эмп = 1.881. Участники группы 1 оценили свою способность и наличие сил на тренировки

(65,8%) а) 11 б) 109 (2,8%)

(76,5%) а) 29 б) 99 (6,9%)

достоверно выше φ*эмп = 12.057. Участники группы 1 достоверно

переживаниями, воспоминаниями, предстоящими

реже испытывали проблемы со сном, связанные с

соревнованиями? А) да б) нет Есть ли у Вас проблемы с аппетитом? А) да б) нет

переживаниями о предстоящих соревнованиях φ*эмп = 0.685. Участники группы 1 достоверно

а) 8 б) 112 (2%)

а) 6 б) 122 (1,4%)

не испытывали чаще проблем с аппетитом, чем Чувствуете ли Вы постоянную усталость, разбитость, раздражительность? А) да, иногда б) нет, никогда в) чувствую очень часто Чувствуете ли Вы постоянные головные боли, снижение внимания, памяти? А) да, иногда б) нет, никогда в) чувствую очень часто Оцените Вашу степень готовности к соревнованиям: а) готов, уверен в высоком рез-те, победе б) готов средне, не знаю, выиграю или нет в) готов плохо

участники контрольной группы а) 56 б) 61 в) 3 (15,6%) а) 60 б) 43 в) 25 (10,3%) φ*эмп = 2.754. Участники группы 1 достоверно реже чувствовали разбитость, раздражительность, усталость а) 15 б) 98 в) 7 (25,1%) а) 22 б) 87 в) 19 (20,9%) φ*эмп = 2.511. Участники группы 1 достоверно реже подвержены головным болям, снижению внимания, памяти а) 46 б) 67 в) 7 а+б = 113 (11,7%) а) 36 б) 72 в) 20 а+б = 108 (8,6%) φ*эмп = 2.558. Участники группы 1 достоверно более подготовлены к соревнованиям в психологическом плане (28,9%) (25,9%)

Рис.1 Диаграмма баллов, полученных по результатам биопедагогического анализа ЭКГ 35,0% 30,0% 25,0% 20,0%

группа 1

15,0%

контр.группа

10,0% 5,0% 0,0% 1

Результаты и обсуждение. По результатам биопедагогического мониторинга средствами ЭКГ в группе 1 наибольший процент результатов ЭКГ – 4 балла (32,8%). Процент результатов в 5,6,7 баллов ниже в группе 1. Результаты говорят о положительном влиянии бинауральных ритмов на сердечную деятельность. По результатам анкетирования по форме 1 большее число тестируемых из группы 1 чувствует себя значительно более отдохнувшими и спокойными после тренировки, как физически (92,3% > 73,31%), так и морально, умственно(77,1% > 61%) по сравнению с контрольной группой. Также тестируемые из группы достигли лучшего расслабления (76,9% > 62,5%, 95,1% > 85,5%) По результатам анкетирования по форме 2 большее количество участников группе 1, чем в контрольной, оценивают выше свою способность

(65,8% <

76,5%), а также желание тренироваться (77,5%>64,8%). Спортсмены группы 1 также достоверно меньше испытывают признаки тревожности. Суммирую

вышесказанное,

можно

заключить,

что

применение

бинауральных ритмов при подготовке единоборцев на предсоревновательном этапе позволяет снизить уровень тревожности, обеспечить лучшее расслабление (возможно, и более высокий уровень работоспособности, как следствие), а, самое главное, повысить психологический настрой спортсмена на предстоящие соревнования.

Возможно

также

применение

бинауральных

ритмов

на

соревнованиях, для расслабления и снижения тревожности между спортивными 44

выступлениями, поединками и исследование влияния бинауральных ритмов на работоспособность. Данные вопросы могут быть подвергнуты дальнейшему изучению.

3. 4. 5.

Список использованной литературы: Алексеев А.В. Преодолей себя! Психическая подготовка в спорте / А.В. Алексеев. – Изд. 5-е, перераб. И доп. – Ростов н/д Феникс, 2006. – 352 с. – (Образовательные технологии в массовом и олимпийском спорте). – с. 9396 Завьялов А.И. Классификация изменений электрокардиограммы при мышечной нагрузке у здорового человека // Физиология человека. – М., 1985. – №2. – С.201–207 Завьялов А.И. Биопедагогика. Теоретикометодологические вопросы понятийного аппарата в сфере физического воспитания и спорта / А.И. Завьялов, Т.В. Завьялова: тез. Всесоюзного симпозиума / под ред. проф. Р.А. Пилояна. - Малаховка: ОГИФК, 1991. - С. 56-57 Б.П. Усольцев, С.П. Писков. Система развития специальных качеств боксера / Балт. Гос.тех. ун-т. – СПб., 2009. – 134 c. Oster G. Auditory beats in the brain. Scientific American 1973; 229: p. 94–102 R Padmanabhan, AJ Hildreth, D Laws. A prospective, randomised, controlled study examining binaural beat audio and pre-operative anxiety in patients undergoing general anaesthesia for day case surgery. - Anaesthesia, 2005 [Vol. 60, Issue 9, p. 874–877, September 2005] Le Scouarnec RP, Poirier RM, Owens JE, Gauthier J, Taylor AG, Foresman PA Use of binaural beat tapes for treatment of anxiety: a pilot study of tape preference and outcomes. - Clinique Psyché in Montreal, Quebec. - Alternative Therapies in Health and Medicine [2001, 7(1):58-63 p.]

Иммунологическая оценка влияния света, генерируемого искусственными источниками, на функции донорских нейтрофилов в эксперименте О.А. Гизингер1 доктор биологических наук М.В. Осиков2, доктор медицинских наук, профессор Л.Ф. Телешева2доктор медицинских наук, профессор О.И. Огнева2аспирант М.О. Матвеев2 лаборант 1 НИИ Иммунологии, 2НОЦ Проблемы фундаментальной медицины Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южно-Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ, г. Челябинск АБСТРАКТ С использованием цельной крови 60 клинически здоровых людейдобровольцев

исследовано

влияние

света,

генерируемого

лампами

накаливания, люминесцентными лампами и светодиодными носителями в пределах световой температуры 4000К -4500К, с интенсивностью излучения 0,03 Вт/м2в диапазоне длин волн 320-400 нм,на функциональную активность нейтрофилов

по

редуцирующей

показателям

активностипосле

37оС.Установлено,

что

свет,

лизосомальной, 10,

генерируемый

фагоцитарной, мин

НСТ-

воздействия

лампами

при

накаливания

светодиодными лампами, не оказывает статистически значимого влияния на функциональную

активность

нейтрофилов.

После

воздействия

света

люминисцентных ламп зафиксировано увеличение количества клеток в спонтанном и индуцированном НСТ-тесте. Ключевые слова: светодиодные источники света, нейтрофилы, фагоцитоз Актуальность исследования Проблемавоздействия света на факторы врождённого иммунитета человека и функциюнейтрофильных гранулоцитов, клеток играющих важнейшую роль в осуществлении

клеточных

реакций

врожденного

иммунитета,

является

актуальной, социально значимой и дискутабельной [1, с.14-17]. С одной стороны, 46

ряд исследователей представляет доказательную базу того, что световые воздействия разных источников света так или иначе влияют на механизмы врождённого и адаптивного иммунитета, активируя, или наоборот приводя к иммунным дисфункциям, в частности снижая эффекторов

врождённого

иммунитета

фагоцитарную активность

приводя

блокаде

ответа

фагоцитирующих клеток на дополнительную стимуляцию, снижая тем самым способность клеток к реализации резервных биоцидных возможностей [5, с. 4344; 6, с. 178]. С другой стороны, О.А. Гизингер, М.В. Осиковым были высказаны предположения об отсутствии выраженных иммунотропных эффектов света, генерируемых светодиодными носителями [2-4,7,с. 183; 8, с. 28].В сложившейся ситуации регистрация структурных и функциональных изменений клетки при встрече с квантами света, генерируемыми различными источниками: лампами накаливания, объективным

люминисцентными параметром

формирования

комфортной

для для

лампами, выбора

светодиодами,

оптимальных

человека

является

источников

безопасной

для

санитарно-

гигиенической точки зрения концепции освещения закрытых помещений и открытых пространств [2, с.60;4, с. 47-48]. Имеющиеся

на

иммуномодулирующих

сегодняшний эффектах

день

сведения

светодиодных

источников

возможных освещения,

безусловно, требуют определённой систематизации и анализа [2-4]. Спорные вопросы, касающиеся проблемы реактивности нейтрофилов под действием различных источников света, свидетельствуют о целесообразности проведения экспериментальных работ по изучению светового воздействия на эти клетки, что чрезвычайно перспективно в клиническом плане, поскольку полученные результаты позволят расширить наши представления об особенностях функционирования системы врождённого иммунитета у людей, находящихся под воздействием различных источников света, что в практическом плане позволит уточнить социально-гигиенические нормы применения светодиодных 47

источников для интерьерного освещения зданий общественного назначения [2, с. 60; 11, с. 197]. Цель работы – исследовать влияние различных источников света на функциональную активность нейтрофилов в экспериментальных условиях invitro. Материалы и методы В соответствии с поставленной целью на базе НИИ иммунологии, научнообразовательного центра «Проблемы фундаментальной медицины» ГБОУ ВПО ЮУГМУ Минздрава РФ исследована функциональная активность нейтрофилов клинически здоровых людей – добровольцев. Выбор донорских нейтрофилов в качестве

клеток-мишеней

был

обусловлен,

одной

стороны,

их

полифункциональной ролью в поддержании гомеостаза в организме, с другой – доступностью и, в определённом смысле, простотой исследования отдельных показателей их функциональной активности [3, с. 77; 5, с. 48-51]. Функции нейтрофильных гранулоцитов разнообразны: способность к поглощению патогенов, высвобождение широкого спектра микробоцидных компонентов, в том числе эндогенных антимикробных пептидов, синтез вазоактивных и хемотаксических медиаторов, играющих важную роль в развитии процесса воспаления, регуляции врожденного и адаптивного иммунитета [5, с. 44; 7, с. 28]. Благодаря этим продуктам, нейтрофилы осуществляют разнообразные и разнонаправленные регуляторные бактерицидные внутри- и внеклеточные эффекты [9, с. 83; 10, с.175]. При постановке данного эксперимента, авторы преследовали излучаемого

цель

изучить

светодиодами,

возможные лампами

иммунотропныеэффекты

накаливания,

лампами, естественным солнечным освещением

света,

люминесцентными

при различных временных

промежутках. Время воздействия излучения в диапазоне длин волн 320-400 нмпри 0,03 Вт/м2излучения составило 10 мин, 20 мин и 30 мин при температуре 37°С.

Для выделения нейтрофилов кровь забирали из локтевой вены 60 здоровых студентов дневной формы обучения ГБОУ ВПО ЮУГМУ Минздрава РФв возрасте от 18 до 22 лет. Добровольцы, участвовавшие в исследовании, дали письменное добровольное информированное согласие в соответствии с требованиями Хельсинской декларации Всемирной Медицинской Ассоциации от 1964 года, дополненной

в 1975 г., 1983 г., 1989 г., 2000 г., 2002г.; основами

законодательства Российской Федерации «Об охране здоровья граждан, правил проведения клинической практики в РФ», (приказ МЗ РФ № 266 от 19.07.03 г.; приказ Росздравнадзора № 2325-Пр/06 от 17.10.06г.). Протокол исследования и текст информированного согласия одобрены этическим комитетом ГБОУ ВПО ЮУГМУ Минздрава РФ. Цельную кровь в объеме 10 мл (антикоагулянт гепарин («Гедеон-Рихтер», Венгрия), 50 ЕД/мл) получали пункцией локтевой вены, для выделения чистой фракции

нейтрофилов

мл

крови

смешивали

мл

стерильного

физиологического раствора (0,9 % раствор натрия хлористого), полученную смесь

наслаивали

фиколла(«Pharmacia»,

на

градиент

Швеция)и

плотности

верографина

стерильных («Spofa»,

растворов

Чехия),плотность

верхнего слоя 1,075-1,077 г/см3, нижнего – 1,093-1,095г/см3и центрифугировали 40 мин при 1500 оборотах в минуту. Кольцо нейтрофилов собирали, переносили в стерильные центрифужные пробирки, отмывали от градиента стерильным раствором Хенкса путём центрифугирования при 1500 оборотах в минуту дважды по 7 минут, после чего доводили до концентрации 5•106 клеток/мл и использовали

для

оценки

функционального

статуса

нейтрофилов.

Жизнеспособность нейтрофилов, рассчитанная в тесте с 0,1% раствором трипанового синего, составила 98%. 60 проб нейтрофилов были случайным образом разделены на 4 группы по 15 проб, на которые в течение 10, 20 и 30 мин при температуре 370C воздействовали различными источниками света: группа 1 (контрольная) – естественное освещение;

группа 2 – свет, 49

генерируемый

лампами

накаливания;

группа

3-свет,

люминесцентными лампами; группа 4-свет, генерируемый источниками.

генерируемый светодиодными

Опытные и контрольные пробы, содержащие суспензию

нейтрофилов, во время облучения находились в специально оборудованных для проведения эксперимента термостатах. Световое поле конфигурировали таким образом, чтобы в любой точке суспензии нейтрофилов отклонение плотности светового потока составляло не более 10% от заданного. Фагоцитарную и лизосомальную активность нейтрофилов исследовали по методике И.С. Фрейдлин,

кислородзависимый

метаболизм

функциональный

резерв

оценивался в НСТ-тесте в модификации А.Н. Маянского и М.Е. Виксмана. Для определения функционального резерва клеток показатели исследовали в спонтанном

индуцированном

режимах.Полученные

результаты

были

подвергнуты статистической обработке с использованием пакета прикладных программ «StatisticaforWindows 6.0» с вычислением средней арифметической и её стандартной ошибки. О достоверности различий средних величин судили с помощью непараметрического

критерия

Манна-Уитни. Различия считали

значимыми при р≤0,05. Результаты и обсуждение. При изучении функциональной активности нейтрофилов invitroустановлено, что нейтрофилы, выделенные из периферической крови клинически здоровых людей-добровольцев,фагоцитируют частицы латекса, обладают активным лизосомальным аппаратом и способны к кислородзависимому метаболизму (таблица 1).

Таблица1. Влияние различных источников света на функциональную активность нейтрофилов периферической крови в условиях invitro (время экспозиции 10 минут)

Группы Показатели

Естественное освещение Группа 1

Лампы накаливания Группа 2

Лампы Лампы люминесцентны светодиодные е Группа 4 Группа 3

Люминесценция 305,81±14,1 302,91±14,31 306,81±13,92 304,91±14,7 лизосом, у.е Активность 93,79±1,22 94,72±1,22 94,71±1,22 95,79±1,19 лизосом, % НСТ- спонтанный, 36,59±1,51 35,59±1,51 37,05±1,51 37,09±1,51 % клеток НСТ- спонтанный, 0,41±0,05 0,45±0,03 0,47±0,03 0,47±0,03 у.е. / клетку НСТ-индуциров., % 60,24±1,41 63,66±1,62 67,47±1,54 * 60,67±1,47 клеток НСТ-индуциров. 0,69±0,03 0,74±0,033 0,76±0,032 0,81±0,030 у.е. / клетку ФРН 2,33±0,13 2,54±0,14 2,61±0,13 2,66±0,13 Активность 57,13±1,50 60,49±1,60 62,21±1,57 64,01±1,34 фагоцитоза, % клеток Интенсивность 1,81±0,12 1,83±0,17 1,84±0,12 1,84±0,09 фагоцитоза, у.е. / клетку Примечание: отличие по признакам, характеризующим функциональную активность нейтрофилов между группами 1-4 статистически незначимо, p>0,05 Десятиминутное воздействие света, генерируемого как светодиодными, источниками

так

лампами

гранулоцитов не привело

накаливания

на

взвесь

к достоверным изменениям

нейтрофильных

их лизосомальнойи

фагоцитарнойактивности,кислород-зависимого метаболизма, функционального резерва (р>0,05). НСТ-редуцирующая активность нейтрофилов в спонтанном

режиме возрастала после воздействия света люминисцентных ламп по сравнению с естественным и светодиодным освещением (р=0,05). Анализ данных, полученных после изучения лизосомальной, фагоцитарной активности

биоцидных

функционального резерва

возможностей

нейтрофилов

НСТ-тесте,

нейтрофильных гранулоцитов после 20-минутного

воздействия также не выявил различий в показателях лизосомальнойи фагоцитарной

активности,

освещенных

естественным

светом,

лампами

накаливания и светодиодными источниками (р>0,05). После воздействия света люминисцентных ламп увеличивалось количество активных клеток в спонтанном НСТ-тесте (р=0,05) по сравнению с естественным освещением, освещением лампами накаливания и светодиодными лампами. Результаты представлены в таблице 2. Таблица 2. Влияние различных источников света на функциональную активность нейтрофилов периферической крови в условиях invitro (время экспозиции 20 минут) Группы Показатели Естественное Лампы Лампы Лампы освещение накаливания люминесцентные светодиодные Группа 1 Группа 2 Группа 3 Группа 4 люминесценция 285,81±15,19 281,91±12,00 287,81±12,92 299,91±11,71 лизосом, у.е активность лизосом, % 83,22±1,22 84,77±1,00 84,91±0,22 85,69±1,09 НСТ- спонтанный, 26,49±1,51 25,00±1,33 35,05±1,22 * 26,09±1,09 % клеток НСТ- спонтанный, 0,37±0,05 0,41±0,034 0,39±0,03 0,40±0,026 у.е. / клетку НСТ-индуциров., % 60,00±1,56 61,22±1,22 61,47±1,00 61,67±1,33 клеток НСТ-индуциров. 0,59±0,03 0,54±0,033 0,56±0,032 0,51±0,013 у.е. / клетку функциональный 2,00±0,13 2,04±0,14 2,01±0,13 2,06±0,09 резерв активность 47,13±1,36 50,49±1,44 51,21±1,67 50,01±1,24 фагоцитоза, % клеток интенсивность 1,61±0,12 1,63±0,67 1,64±0,42 1,64±0,29 фагоцитоза, у.е./ клетку Примечание: отличие по признакам, характеризующим функциональную активность нейтрофилов между группами 1-4 статистически незначимо, p>0,05 52

При анализе данных, полученных после 30-минутного воздействия света, генерируемого различными источниками на функциональную активность нейтрофилов также не выявлено статистически значимых различий по показателям

активности

интенсивности

лизосомального

аппарата

нейтрофилов, фагоцитарной способности. Отмечены значимые изменения биоцидных возможностей нейтрофилов в спонтанном и индуцированном НСТтесте (активность клеток) облучённых светом, генерируемым люминесцентными лампами по сравнению с естественным освещением (p=0,05). Результаты представлены в таблице 3.

Таблица 3. Влияние различных источников света на функциональную активность нейтрофилов периферической крови в условиях invitro (время экспозиции 30 минут)

Группы Показатели Естественное освещение Группа 1

Лампы накаливания Группа 2

Лампы люминесцентные Группа 3

Лампы светодиодные Группа 4

люминесценция 280,81±14,19 277,91±12,99 277,81±12,00 280,91±11,98 лизосом, у.е активность лизосом, 80,22±1,02 81,77±1,12 82,91±0,22 83,69±1,13 % НСТ- спонтанный, 22,09±1,51 23,00±1,11 26,05±1,09 * 24,09±1,12 % клеток НСТ- спонтанный, 0,27±0,02 0,26±0,004 0,27±0,03* 0,28±0,016 у.е. / клетку НСТ-индуциров., % 50,00±1,16 51,22±1,13 56,47±1,20 * 53,67±1,00 клеток НСТ-индуциров. 0,59±0,03 0,54±0,011 0,56±0,02* 0,51±0,01 у.е. / клетку функциональный 2,10±0,13 2,04±0,14 2,19±0,13* 2,06±0,19 резерв активность 27,13±1,36 30,49±1,44 31,21±1,67 30,01±1,24 фагоцитоза, % клеток интенсивность 1,61±0,12 1,63±0,67 1,64±0,42 1,64±0,29 фагоцитоза, у.е. клетку Примечание: отличие по признакам, характеризующим функциональную активность нейтрофилов между группами 1-4 статистически незначимо, *p≤0,05 53

Таким образом, воздействие света, генерируемого лампами накаливания, светодиодными источниками света в пределах световой температуры 40004500К, с интенсивностью излучения 0,03 Вт/м2в диапазоне длин волн 320-400 нмв течение 10 - 30 минут не приводит к статистически значимому изменению функциональной активности нейтрофильных гранулоцитов, выделенных из периферической

крови

клинически

здоровых

людей-добровольцев

при

сравнении с естественным освещением. Воздействие на нейтрофилы света люминесцентных

ламп

приводит

активации

кислород-зависимого

метаболизма по показателям активности НСТ-теста.

5. 6.

Список литературы: Гизингер, О.А. Влияние низкоинтенсивного лазерного излучения на нейтрофилы и факторы мукозального иммунитета дис. … д-рамед. наук / О.А. Гизингер. – Челябинск, 2010 – 354с. Гизингер, О. Исследовательские подходы в области безопасности освещения в условиях мегаполиса / О. Гизингер, М. Осиков, О. Бокова, и др. // Полупроводниковая светотехника. – 2013. – Т. 1, № 21. – С. 60-61. Гизингер, О.А. Мониторинг функционально-метаболического статуса фагоцитирующих клеток под действием квантов света, генерируемых лазером низкой интенсивности ик-диапазона (850 нм) / О.А. Гизингер, О.И. Огнева, М.В. Осиков, М.О. Матвеев // Современные наукоемкие технологии. – 2013. – № 3. – С. 77-78. Гизингер, О.А. Методология исследований в области безопасности освещения / О.А. Гизингер, М.В. Осиков, Е.Л. Куренков, О.И. Огнева, М.О. Матвеев, О.Р. Бокова // Современная медицина: актуальные вопросы. – 2013. – № 19. – С. 46-51. Долгушин, И.И. Нейтрофилы и гомеостаз / И.И. Долгушин, О.В. Бухарин. – Екатеринбург: УрОРАН, 2001. – 288с. Колесников, О.Л. Влияние неспецифической иммуностимуляции на стресс – реактивность и выбор адаптационной стратегии организма : дис. … д-ра мед.наук / О.Л. Колесников. – Челябинск, 1998. – 257 с. Осиков, М.В. Медико-биологические и санитарно-гигиенические аспекты инновационных технологий уличного, интерьерного и промышленного освещения / М.В. Осиков, Л.Ф. Телешева, О.А. Гизингер, О.И. Огнева и др.// Известия высших учебных заведений. Уральский регион. – 2012. - №4. – С.181-187. 54

10. 11.

Осиков, М.В. Роль орозомукоида в регуляции активности систем плазменного протеолиза при экспериментальной почечной недостаточности / М.В. Осиков // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 2009. – Т. 148, № 7. – С. 27-30. Орлова, Д.Ю. Оптические свойства гранулярных клеток крови: нейтрофилы / Д.Ю. Орлова, М.А. Юркин, К.А. Семьянов и др.// Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: физика. – 2007. – Т.2, №4. – С. 8387. Пинегин, Б.В. Нейтрофилы: структура и функция / Б.В. Пинегин, А.Н. Маянский // Иммунология. – 2007. – Т. 28, № 6. – С. 374-382. Телешева, Л.Ф. Организация межвузовского мониторинга безопасности использования светодиодного освещения в условиях мегаполиса / Л.Ф. Телешева, О.А. Гизингер, М.В. Осиков и др. // Вестник Челябинского государственного университета. – 2013. – № 7. – С. 197-198.

Биологически активные производные хиноксалина Тулкибаева Ардак Кайратовна, студентка Карагандинского государственного университета имени Е.А. Букетова

Хиноксалины (1), или бензопиразины, представляют собой продукты самопроизвольной

конденсации

ароматических

о-диаминов

1,2-дикарбонильными соединениями [1]:

(1) Вещества с хиноксалиновым ядром сравнительно редко встречаются в природе. Однако, имеется ряд важных природных соединений, у которых хиноксалиновый фрагмент входит в состав более сложных конденсированных гетероциклических активностью

систем, поэтому

обладающих играющих

выраженной

значительную

роль

биологической в

процессах

жизнедеятельности растительных и животных организмов. К таковым относится, например, рибофлавин (2) (витамин В2), биологическая роль которого определяется его участием в качестве предшественника коферментов ФАД (флавинадениндинуклеотид) и ФМН (флавинмононуклеотид). Эти коферменты относятся к числу важнейших окислительно-восстановительных ферментов, принимающих

участие

окислении

жирных

кислот;

окислительном

декарбоксилировании пировиноградной и α-кетоглутаровой кислот; окислении янтарной кислоты в цикле трикарбоновых кислот [2].

(2) Значительный интерес представляют и трициклические системы – феназины,

содержащие

хиноксалиновый

цикл

сконденсированный

бензольным кольцом. Их находят среди метаболитов бактерий и грибов. Так, феназинкарбоновая кислота (3) выделена как антибиотик из бактерии Pseudomonas fluorescens. Другая патогенная бактерия P. aeruginosa носит название синегнойной палочки. В нем нашел отражение тот факт, что гной, скапливающийся в инфицированных полостях организма, имеет синюю окраску. Она обусловлена бактериальным пигментом пиоцианином (4) [3]:

Конденсированное производное хиноксалина – бентоцианин (5) выделено из бактерии ловушкой

Streptomyces prunicolor. Оно оказалось очень эффективной свободных

радикалов.

Как

известно,

агрессивные

свободнорадикальные частицы постоянно рождаются в живых клетках и способны повреждать их структуры. И все клетки имеют защитный механизм, главным звеном которых выступает витамин Е (токоферол). Бентоцианин же нейтрализует свободные радикалы в 30-70 раз более эффективно [3]:

Известны также хиноксалиновые антибиотики – эхиномицин (6) и триостин (7), продуцируемые бактериями Streptomyces echinatus, Escherichia coli и некоторыми

другими.

Они

проявляют

выраженную

противоопухолевую

активность. Полный биосинтез таких антибиотиков может быть осуществлен Escherichia coli из аминокислоты – L-триптофана [4,5].

(7)

С начала прошлого столетия 1,4-N,N`-диоксиды хиноксалина известны как мощные

биологически

активные

соединения.

Возможно,

самое

распространенное биологическое свойство этих веществ, о котором известно из 58

литературы, была их способность выступать в качестве биовостановителей, селективных цитотоксинов против гипоксических клеток. Другое важное свойство хиноксалиновых N-окисей заключается в стимулировании роста ряда микроорганизмов и растений, противобактериальной, антифунгальнойой, антипаразитарной, цитостатической, гербицидной активности. С другой стороны, были выявлены определенные побочные эффекты этих соединений, наиболее опасными из которых являются мутагенный и кластогенный, т.е. способный вызывать разрыв хромосом [6]. В настоящее время в практической медицине широко используются два хиноксалиновых

фармацевтических

препарата,

которые

обладающих

значительной химиотерапевтической активностью и применяющихся для лечения тяжелых форм гнойных воспалительных процессов в случаях, когда инфекция вызвана грамотрицательной микрофлорой, а также штаммами бактерий, устойчивыми к антибиотикам, или когда лечение антибиотиками и другими химиотерапевтическими препаратами неэффективно. К этой группе лекарственных средств относятся хиноксидин ( 1,4-N,N`-диокись 2,3-бис(ацетоксиметил)хиноксалина) (9) и диоксидин (1,4-N,N`-диокись 2,3-бис(оксиметил)хиноксалина) (10) [8]:

(9)

(10)

Хиноксидин является антимикробным препаратом широкого спектра действия, эффективным в отношении вульгарного протея, синегнойной, кишечной

стрептококков,

дизентерийной возбудителей

палочек, газовой

сальмонелл,

гангрены.

стафилококков,

Диоксидин,

подобно

хиноксидину, используется при лечении тяжелых гнойно-воспалительных процессов различной локализации: гнойных плевритов, абсцесса легкого, перитонитов, циститов и других [7]. В последние годы разработаны

новые перспективные эффективные

препараты на основе замещенных 2-хиноксалинкарбонитрил-1,4-N,N`-диоксидов (10). Они проявляют различные виды активности, включая противоопухолевую, противотуберкулезную, антималярийную и другие [8-12].

Список использованной литературы: 1. Эльдерфилд Р. Гетероциклические соединения. – М.: И.Л., 1960. – Т.6. – 568 с. 2. Химическая энциклопедия. – Москва: «Большая российская энциклопедия», 1995. – Т. 4. – С.266-267. 3. Семенов А.А. Очерки химии природных соединений. – Новосибирск: Наука, 2000. – 664 с. 4. Watanabe K., Kinya K., Praseuth A. et al. Total biosynthesis of antitumor nonribosomal peptides in Escherichia coli // Nat. Chem. Biology. – 2006. – № 2. – P. 423-428. 5. Toshima K., Kimura T., Takano R. et al. Molecular design, chemical synthesis and biological evaluation of quinoxaline – carbohydrate hybrids as novel and selective photo-iduced DNA cleaving and cytotoxic agents // Tetrahedron. – 2003. – Vol. 59. – P. 7057-7066. 6. González M., Cerecetto H., Monge A. Quinoxaline 1,4-dioxide and phenazine 5,10-dioxide. Chemistry and Biology. // Topics in Heterocyclic Chemistry. – Springer, Berlin: Heidelberg, 2007. – Vol. 11. – P. 179-211. 7. Машковский М.Д. Лекарственные средства. Пособие для врачей. – М.: Новая Волна, 2000. – Т. 2. – 608 c. 8. Monge A., Martinez-Crespo F.J., Lopez de Certain A. et al. Hypoxia-selective agents derived from 2-quinoxalinecarbonitrile 1,4-di-N-oxides // J. Med. Chem. – 1995. – Vol. 38, № 22. – P. 4488- 4494. 60

9. Ortega M.A., Morancho M.J., Martinez-Crespo F.J. et al. New quinoxalinecarbonitrile 1,4-di-N-oxide derivatives as hypoxic-cytotoxic agents // Eur. J. Med. Chem. – 2000. – Vol. 35, № 1. – P. 21-30. 10. Amaia A., Pachon G., Cascante M. et al. Selective toxicity of quinoxaline 1,4di-N-oxide derivative in human cell lines // Arzneimittelforschung. – 2005. – B. 55, № 3. – S. 177-182. 11. Ortega M.A., Sainz Y., Montoya M.E. et al. Synthesis and antituberculosis activity of new 2-quinoxalinecarbonitrile 1,4-di-N-oxides // Pharmazie. – 1999. – B. 54, № 1. – S. 24-25. 12. Aldana I., Ortega M.A., Jaso A. et al. Anti-malarial activity of some 7-chloro-2quinoxalinecarbonitrile-1,4-di-N-oxide derivatives // Pharmazie. – 2003. – B. 58, № 1. – S. 68-69.

Определение чистоты воздуха города Бирска методом биоиндикации Хазимуллина Юлия Зулькифовна студентка 5 курса Бирского филиала Башкирского государственного университета, г. Бирск Гатиятова Гульназ Фаргатовна студентка 5 курса Бирского филиала Башкирского государственного университета, г. Бирск Лыгин Сергей Александрович канд. хим. наук, доцент Бирского филиала Башкирского государственного университета, г. Бирск

наш

технологический

век

человеческому

организму

приходится

сталкиваться с немалым количеством стрессов. Самый очевидный фактор такого стресса – это физическое загрязнение окружающей среды, ухудшение экологии. Как следствие - человеческий организм также, будучи продуктом окружающей среды, страдает от загрязнений атмосферы. До определенного момента тело человека справляется с вредными факторами, но когда их становится слишком много, может наступить болезнь. Одним из вредных факторов, влияющих на здоровье человека, является наличие тяжелых металлов во вдыхаемом воздухе. Основным компонентом загрязнения воздуха в городах являются взвешенные вещества. Согласно исследованиям последних лет, именно загрязнение воздуха является главным фактором риска для здоровья людей, проживающих в городах. Тяжелые металлы относят к числу важнейших факторов, обусловливающих загрязнение объектов. Поступление тяжелых металлов связано с деятельностью многих

отраслей

промышленности.

Степень

воздействия

металлов

на

окружающую среду определяется формами их нахождения. После поступления в биосферу

тяжелые

металлы

подвергаются

различным

превращениям.

Некоторые тяжёлые металлы опасны для организма, некоторые полезны и чрезвычайно необходимы для организма человека. Например, свинец и ртуть 62

могут вызвать ухудшение сумеречного зрения, расстройство нервной системы, уродства и мутации плода, кадмий, который содержится ещё и в табачном дыме и может вызвать бронхиты, эмфиземы и рак лёгких. Олово почти не влияет на организм человека, а железо, кобальт и медь необходимы для поддержания нормального состав крови, образования красных кровяных телец, цинк и хром основные элементы, участвующие в выработке инсулина, поддержании иммунитета, марганец необходим для правильного развития клеток, смягчения токсического свойства многих веществ. Одним из видов анализа состояние окружающей среды является биотестирование - процедура установления токсичности среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности, независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест-объектов[1]. В январе 2011 года было проведено первое исследование чистоты приземного воздуха. Снежный покров накапливает в своем составе практически все вещества, поступающие в атмосферу. В связи с этим

снег можно

рассматривать как своеобразный индикатор загрязнения окружающей среды. Вредные

вещества,

выбрасываемые

промышленными

предприятиями,

автомобильные выхлопы и др., накапливаются в снегу и с талыми водами поступают в открытые и подземные водоемы, загрязняя их. Анализ качества снежного покрова позволяет оценить пространственное распределение загрязняющих веществ по территории и получить достоверную картину зон влияния промышленных предприятий и других объектов на состояние окружающей среды. Проанализировав снег на определённой территории, можно сделать вывод о чистоте и экологическом состоянии атмосферного воздуха, поверхностного слоя почвы и близлежащих водоёмов, так как это компоненты природных экосистем. Они тесно взаимосвязаны между собой и нарушение в одном из них 63

ведёт к нарушению деятельности всего биогеоценоза, что в свою очередь приводит к негативным последствиям, влияющим на здоровье самого человека. Для анализа использовались одинаковые по размеру семена двух сортов огурцов

(«Корнишон»;

«Нежинские»),

пробы

воды

(дистиллированная,

родниковая, водопроводная вода), чашки Петри. Целью опыта являлось установление зависимости проростания семян от пробы воды, в которые они были помещены.

Рисунок 1. Результаты исследования снежного покрова г.Бирска методом биоиндикации в 2011 г.

Проанализировав все данные (рис.1), выяснили, что самой благоприятной средой из представленных типов воды является дистиллированная. Это связано с отсутствием в этом типе воды солей, различных примесей.

Родниковая вода как талый снег содержит загрязнения, примеси и соли, которые тормозят прорастание семян. Водопроводная вода, очищенная от загрязнения методом озонирования, ещё хуже влияет на прорастание семян. В ходе данного эксперимента выяснили, что в снеге (взятым как элемент родниковой воды) по сравнению с дистиллированной и водопроводной водой содержатся определенное количество примесей и загрязнений, которые мешают плодотворному прорастанию семян [5]. В мае 2011 года было проведено второе исследование чистоты приземного воздуха

города Бирска, используя растения, представителями которых

выступили лишайники. Лишайники (лат. Lichenes) по-разному реагируют на загрязненность воздуха: некоторые из них не выносят даже малейшего загрязнения и погибают, другие, наоборот чаще живут в городах и прочих населенных пунктах, приспособившись к соответствующим антропогенным условиям. Эксперимент по определению чистоты воздуха проводился на улицах города Бирска. Проанализировав полученные результаты в ходе эксперимента (рис.2) можно сделать следующие соответствующие выводы: - наиболее благоприятным районом с чистым воздухом является территория БФ БашГУ, деревья в этой зоне сплошь покрыты листоватым видом лишайника, что напрямую указывает на чистоту воздуха; - менее благоприятным является воздух на улице Мира, 118, где активное движение транспорта способствует загрязнению воздуха; - самым неблагоприятным районом является загородная территория «Кольца», с интенсивным движение транспорта, загрязнение наиболее сильное[4].

В мае 2012 года было проведено третье исследование качества чистоты приземного воздуха. Роль «эксперта» досталась одуванчику лекарственному Для эксперимента использовались одуванчики (лат. Taraxácum officinále), сорванные в разных частях города Бирска. Физическое и химическое загрязнение окружающей среды влияет на качество пыльцевых зерен, характеризующихся высокой чувствительностью к действию загрязнителей (рис.3):

Рисунок 2. Показания чистоты воздуха

- по качеству пыльцы одуванчика лекарственного результаты показали, что наименее загрязненным оказался участок №1, где процент нормальных пыльцевых зерен близок к 100 % - точнее (92,8 %); - наименее загрязненным участком является ул.8 Марта, 24, где количество нормальных зерен составило 56, 5%; - наибольшее загрязнение наблюдается на территории АЗС, с содержанием нормальных пыльцевых зерен - 48, 66 % (рис.4).

Рисунок 3. Пыльцевые зерна одуванчика лекарственного:

А - ненормальные (абортивные); Б – нормальные

Рисунок 4. Уровень чистоты соответствующих участков

В августе 2012 года было проведено следующее исследование качества чистоты приземного воздуха с использованием хвои сосны обыкновенной (Pínus sylvéstris) (рис.5). 67

В результате эксперимента установлено, что в грязной зоне хвоинки с усыханием

преобладают

над

неповрежденными.

зоне

большим

содержанием газа и пыли количество хвоинок с пятнами почти в четыре раза больше, чем в чистой зоне. Это свидетельствует о том, что в загрязненном воздухе содержится в четыре раза больше опасных веществ, которые задерживаются листовой поверхностью сосны, приводя к образованию пятен с последующим усыханием. Оценка чистоты воздуха показала, что наиболее благоприятные районы с чистым воздухом – это районы с минимальным расположением каких-либо отраслей промышленности, это районы, находящиеся вдали от активного движения

транспорта,

автозаправочных

станций,

больших

мелких

котельных[2].

Рисунок 5. Показания чистоты воздуха с использованием

хвои сосны обыкновенной

Следующий этап работы заключался в изучении возможности применения зерен пшеницы в качестве биоиндикатора для оценки фитотоксичности талых вод, содержащих тяжелые металлы. Исследование проводилось в феврале 2013 года. В зернах пшеницы содержится большое количество полезных соединений и витаминов. Среди них: кальций, хром, медь, селен, кремний, цинк, йод, железо, фолиевая кислота. Во

время

прорастания

пшеницы

содержание

ней

всех

вышеперечисленных составляющих увеличивается во много раз. Они переходят в более активную форму для снабжения ростка жизненными силами. Кроме того, возникает синергетический эффект, который проявляется во влиянии полезных соединений друг на друга. В результате активность и сила пророщенной пшеницы возрастает. Показателем изменения морфометрических параметров служила длина корешков пророщенных зерен пшеницы в чашках Петри на марлевой ткани. Зерна проращивались в темном месте при комнатной температуре. В ходе эксперимента были заложены опыты с использованием талых вод различных источников: - дистиллированная (стандарт); - талая вода (проба снежного покрова была взята у оживленного перекрестка на ул.Мира); - талая вода (проба снежного покрова была взята у трассы Р-315, находящейся рядом с полем); - талая вода (проба снежного покрова была взята на чистом поле); - ключевая вода из источника Солянка.

Рисунок 6. Результаты исследования снежного покрова г. Бирска в 2013г

Проанализировав все данные (рис.6), выяснили, что образцы зерен с использованием

дистиллированной

воды

дали

наилучшие

результаты.

Проростки были видны в довольно ранний срок, по сравнению с другими образцами, длина корешков составила 1,5 см. Наблюдалось 100%-е прорастание зерен. Чуть хуже прорастание зерен наблюдалось в пробе, взятой из Солянки. Длина корешков составила 1 см. Вода, взятая из источника, содержит много макро- и микроэлементов, которые благотворно влияют на организмы. Хуже всего на прорастание зерен повлияла проба, взятая с перекрестка на улице Мира. На данном участке снежный покров содержит соли кадмия и других тяжелых металлов вследствие большой оживленности транспортного движения [3].

Список использованной литературы: Биоиндикация загрязнения атмосферного воздуха и почвы – [Электронный ресурс] – Режим доступа – URL: http: // revolution. allbest.ru / ecology/ 00025870_0.html (дата обращения 06.03.2013). Биоиндикация загрязнения воздуха по состоянию сосны обыкновенной [Электронный ресурс] – Режим доступа – URL: http: // revolution.allbest.ru/ecology/ 00297712_0.html (дата обращения 09.03.2013). Биотестирование воды с помощью зерен пшеницы./ Лыгин С.А., Хазимуллина Ю.З.// Материалы 51-й международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс»/ Новосибирск,2013. Лыгин, С.А. Практико-ориентированный проект «лихеноиндикация как метод контроля чистоты воздуха». / С.А. Лыгин, Г.Ф. Гатиятова, Р.И. Лыгина // Химия в школе. – 2012. - № 4. – С. 60-63. Материалы XVI международной экологической студенческой конференции (МЭСК 2011) «Экология России и сопредельных территорий» / Новосибирский гос. ун-т. Новосибирск, 2011 - [Электронный ресурс] – Режим доступа – URL: http://www.nsu.ru/conf/ecol/mesc2011/ docs/IESC_2011.pdf (дата обращения 09.09.2012).

Состояние системы пероксидации липидов - антиоксидантной защиты у крыс при действии рационов питания отличающихся по составу жиров, содержанию холестерина и углеводов Янькова Вера Иннокентьевна с.н.с., к.б.н., доцент, Владивостокский филиал ФГБУ «Дальневосточный центр физиологии и патологии дыхания» СО РАМН–НИИ медицинской климатологии и восстановительного лечения

В области профилактической медицины в настоящее время большое внимание

уделяется

проблеме

качественной

количественной

сбалансированности нутриентов в рационе питания [4]. Длительное нарушение сбалансированности питания может привести к разнообразным, в том числе и патологическим, изменениям в организме, в основе которых лежат нарушения метаболизма. Известно, что увеличение в рационе жиров приводит к нарушениям липидного обмена и возникновению дислипидемии (ДЛП), являющейся одним из ведущих факторов риска развития атеросклероза, ожирения, сахарного диабета, неалкогольного стеатогепатоза и алиментарнозависимых заболеваний. ДЛП характеризуется системными изменениями метаболизма липидов в сыворотке крови, в печени, как органе-мишени [1], и в патогенезе вышеперечисленных заболеваний сопровождается окислительной модификацией липидов. Цель работы – изучение нарушений про- и антиокислительного гомеостаза при развитии алиментарной дислипидемии, вызванной действием рационов питания отличающихся по составу и количеству холестерина, жиров, углеводов. Для эксперимента использовали крыс-самцов линии Вистар массой 200-250 г. Животные получали корм и воду ad libitum. В результате обогащения обычного виварного рациона питания крыс по содержанию

жиров,

холестерина,

углеводов,

желчных

кислот

были

воспроизведены две модели алиментарных ДЛП (аДЛП). Различия в рационах кормления крыс представлены в таблице 1. 1-я модель алиментарной дислипидемии (аДЛП 1) воспроизводилась путем содержания животных на экспериментальном рационе № 1 (табл.1). За основу развития использовали модель развития гиперхолестеринемии [11], по модифицированной нами методике крысы в течение 11 недель употребляли пищу, обогащенную ХС (2% от массы рациона), свинным салом (10%), сахаром (5%) и холевой кислотой (0,5%) [6]. Таблица 1. Ингредиенты обогащения суточного рациона питания крыс (г/кг массы животного) Ингредиенты Экспериментальный Экспериментальный рацион № 1 рацион № 2 Холестерин 4,5 6,3 Свиное сало 22,4 – Сливочное масло – 63,1 Холиевая кислота 1,2 – Сахар 11 –

2-я модель алиментарной дислипидемии (аДЛП 2) воспроизводилась путем содержания животных на рационе № 2. За основу развития использовали модель развития гиперлипидемии [8], по модифицированной нами методике крыс в течение 4-х недель кормили рационом, обогащенным ХС (2,5% от рациона) и сливочным маслом (25%) [6]. В

гомогенате

печени

крыс

определяли

содержание

продуктов

пероксидации липидов (ПОЛ) – диеновых конъюгатов (ДК) [2], малонового диальдегида (МДА) [3] и его аддуктов – оснований Шиффа (ШО) [12], количество восстановленного глутатиона (ГЛ) [10], активность глутатионпероксидазы (ГП) [9] и глутатионредуктазы (ГР) [7], уровень низкомолекулярных антиоксидантов (токоферол, ретинол) [5]. Полученные данные обработаны с помощью пакета программ «Statistic for Windows

6.0».

использовали

При модуль

распределении

данных

«Непараметрическая

отличных статистика».

от

нормальных С

помощью 73

описательной непараметрической статистики рассчитывали значение медианы (Ме), 25% и 75% квантили. Проверка гипотезы о равенстве генеральных совокупностей в двух сравниваемых группах проводилась с помощью непараметрического критерия Манна-Уитни. Критический уровень значимости при проверке статистических гипотез (р) принимался равным 0,05. Несбалансированность нутриентов в экспериментальных рационах за счет их обогащения животными жирами и ХС, а также в случае 1-го рациона и легкоусвояемыми углеводами способствовало интенсификации процессов ПОЛ и сопровождалось увеличением содержания продуктов окисления липидов в печени крыс на всех стадиях перекисного каскада. При употреблении 1-го рациона уровень первичных (ДК) и конечных (МДА, ШО) продуктов увеличивался на 94%, 169%, 49%, соответственно (р<0,005). При скармливании крысам 2-го рациона отмечалось повышение уровня ДК на 152%, МДА на 125%, ШО на 56%, (р<0,005) (рис, табл. 2).

Рис. Динамика показателей пероксидации липидов и антиоксидантной защиты в печени крыс, получавших различные рационы питания.

При этом у животных, употреблявших 1-ый рацион, интенсивность свободнорадикального окисления (СРО) липидов максимальна на стадии 74

образования конечного продукта – МДА. В то время как у крыс при употреблении 2-го рациона интенсивность процессов ПОЛ более выражена на начальных

стадиях

образованием

первичных

продуктов

процессов

пероксидации – ДК. Несмотря на более низкое содержание жирового компонента в 1-ом рационе, в печени крыс наблюдался в целом более высокий уровень пероксидации липидов, чем у крыс потреблявших 2-ой рацион. Это может быть обусловлено наличием в 1-ом рационе животного жира с наиболее высоким содержанием ненасыщенных жирных кислот, а также присутствием дополнительного

количества

эмульгатора

жиров

(холевая

кислота),

способствующего лучшему их усвоению. Таблица 2. Показатели перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты в печени крыс, получавших различные экспериментальные рационы питания, (Ме, квантили 25%–75%) Показатели 1-й экспериментальный рацион 2-й экспериментальный рацион 1-я группа 2-я группа 1-я группа 2-я группа интактные аДЛП 1 интактные аДЛП 2 n=7 n=7 n=7 n=7 ДК, 5,05 9,8** 3,66 9,24** нмоль/мг (4,74–5,13) (9,5–9,9) (3,28–3,95) (9,04–9,57) липидов МДА, 1,78 4,84** 2,07 4,66** нмоль/мг белка (1,60–2,00) (4,41–5,13) (1,96–2,13) (4,51–4,81) ШО, уе/мг липидов

16,8 (15,7–18,0)

25,5** (23,6–25,8)

11,1 (10,8–11,6)

17,7** (17,2–18,1)

ГЛ, нмоль/мг общего белка ГР, нмоль НАДФ/мин × мг белка ГП, нмоль ГЛ/час × мг белка -токоферол, нг/мг липидов

62,4 (60,9–64,2)

43,0** (40,8–44,2)

26,3 (25,7–26,9)

16,1** (16,1–16,6)

1,79 (1,66–1,89)

0,77** (0,69–0,89)

1,65 (1,34–1,91)

1,12** (1.08–1,17)

75,2 (70,7–81,8)

55,4** (53,7–57,9)

52,8 (52,2–55,8)

44,4* (41,7–45,0)

173,2 (164,8 –182,3)

66,9** (63,6–71,8)

234,0 (225,4–241,7)

176,8** (171,0–184,0)

70,5 (65,7–76,4)

53,4** (51,3–57,9)

87,8 (85,1–89,7)

78,4** (67,2–84,0)

ретинол, нг/мг липидов

Примечание: р – достоверность различий между показателями 1-ой и 2-ой групп крыс с использованием непараметрического критерия Манна-Уитни: * – p< 0,025., ** – p< 0,005.

Снижение функционирования редокс-системы глутатиона, задействованной в инактивации гидроперекисей липидов, и резервов витаминного звена наблюдалось при высокожировой нагрузке у крыс, содержащихся на обоих рационах. Угнетение активности глутатионзависимых ферментов ГП и ГР в печени на фоне снижения уровня восстановленного ГЛ, низкомолекулярных антиоксидантов – ретинола и -токоферола – свидетельствовало об истощении резервов антиоксидантной защиты (АОЗ) и вызывало нарушения про- и антиокислительного гомеостаза в сторону преобладания процессов СРО липидов. Наиболее значительное снижение активности ГП и ГР в печени крыс при практически одинаковом уменьшении содержания восстановленного ГЛ наблюдалось при использовании в качестве высокожировой нагрузки 1-го рациона (рис., табл. 2). У крыс потреблявших 1-ый рацион также наиболее значительно снижены уровни ретинола и -токоферола, в отличие от животных, употреблявших 2-ой рацион, что можно объяснить различием в составе жиров, используемых в качестве высокожировой нагрузки, в первом случае – свиное сало, во втором – сливочное масло, в котором в отличии то свиного сала содержатся вышеназванные витамины-антиоксиданты. На основании полученных данных можно сделать вывод о нарушениях прои

антиокислительного

гомеостаза,

сопровождающихся

интенсификацией

процессов СРО липидов печени крыс и угнетением антиперекисного и антирадикального

звеньев

АОЗ,

при

употреблении

рационов

разбалансированных по содержанию жиров, холестерина и углеводов. Интенсивность пероксидации липидов в большей степени обусловлена различиями в происхождении, а следовательно, и химическом составе жиров, чем их количественным содержанием в рационах питания.

Список использованной литературы: 1. Буеверова Е.Л., Драпкина О.М., Ивашкин В.Т. Атерогенная дислипидемия и печень // Рос. мед. вестник. – 2008. – Т.13, № 1. – С.17-23. 2. Стальная И.Д. Метод определения диеновой конъюгации ненасыщенных высших жирных кислот // Современные методы в биохимии / Под ред. В.Н. Ореховича – М.: Медицина, 1977. – С. 64-66. 3. Стальная И.Д., Гаришвили Т.Г. Метод определения малонового диальдегида с помощью тиобарбитуровой кислоты // Современные методы в биохимии / Под ред. В.Н. Ореховича – М.: Медицина, 1977. – С. 66-68. 4. Тутельян В.А. Концепция государственной политики в области здорового питания, научное обеспечение и практическая реализация // Материалы IX съезда гигиенистов и санитарных врачей. – М, 2001. – С.703-708. 5. Черняускене Р.Ч., Варшкявичене З.З., Грибаускас П.С. Одновременное флюорометрическое определение концентраций витаминов А и Е в сыворотке крови // Лаб. дело. – 1984. – № 6. – С. 362-365. 6. Янькова В.И. Кнышова В.В., Ланкин В.З. Механизмы коррекции окислительного стресса антиоксидантами из морских гидробионтов при алиментарных дислипидемиях // Бюл. Сибирского отд-ния РАМН. – 2010. – Т. 30, № 1. – С. 64-69. 7. Carlberg I., Mannervik B.Purification and characterization of the flavoenzyme glutathione reductase from rat liver // J. Biol. Chem. – 1975. – Vol. 250, N 14. – P. 5475-5480. 8. Cole T.G., Kuish I., Patseh W., Sehonfeld G. Effects of high cholesterol diets on rat plasma lipoproteins and lipoprotein-cell interactions // J. Lipid Res. – 1984. – Vol. 25, N 6. – P. 593-603. 9. Mills G.C. The purification and properties of glutathione peroxidase of erythrocytes // J. Biol. Chem. – 1959. – Vol. 234, N 3. – P. 502-506. 10.Moron M.S., Depierre J.W., Mannervik B. Levels of glutathione, glutathionereductase and glutatione S-transferase activities in rat lung and liver // Biochim. Biophys. Acta. – 1979. – Vol. 582. – P. 67-78. 11.Koichi A., Kazuhisa F., Takhi O. Simultaneous occurrence of hypercholesterolemia and hemolytic anemia in rats fed cholesterol diet / A. Koichi, F. Kazuhisa, O. Takhi /// Life Sci. – 1986. – Vol. 39, N 6. – P. 499-505. 12.Shimasaki H., Hirai N., Ueta N. Comparison of fluorencence characteristics of products of peroxidation of membrane phospholipids with those of products derived from reaction of malonaldehyde with glycine as a model of lipofuscin fluorescent substances // J. Biochem. – 1988. – Vol. 104. – P. 761-766.

Влияние тяжелых металлов и гумуса на рост и развитие различных сортов капусты Яркаева Юлия Анатольевна студент 5 курса Бирского филиала Башкирского государственного университета Лыгин Сергей Александрович канд. хим. наук, доцент Бирского филиала Башкирского государственного университета

Хозяйственная деятельность человека, развитие промышленности привели к изменению всех компонентов окружающей среды: почвы, воздуха, водоемов, живых организмов. Одним из главных факторов загрязнения

окружающей

среды являются тяжелые металлы. Тяжелыми металлами считаются металлы с плотностью выше 5 г/см3. В небольших количествах они необходимы и животным, и растениям, но при содержании их в больших концентрациях влияют пагубно. Кадмий и свинец – наиболее распространенные токсиканты. В настоящее время наблюдается возрастание загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами, в связи с чем практическое значение имеет проблема накопления их растениями. Тяжелые металлы оказывают влияние на самые разнообразные физиологические процессы. Растения, подверженные действию

тяжелых

металлов,

выглядят

угнетенными,

снижают

свою

продуктивность, а в иных случаях и гибнут. Это указывает на нарушение течения метаболических процессов. Кадмий считается токсичным элементом для растений, что в основном связано с тем, что он нарушает активность ферментов. Также кадмий ухудшает образование хлорофилла, что, следовательно, тормозит фотосинтез. Видимые симптомы, вызванные повышенным содержанием кадмия в растениях, – это

задержка роста, повреждение корневой системы, хлороз листьев, изменение окраски краев листа [1, с. 174]. Свинец легко поглощается растениями через листву, что увеличивает степень накопления. В больших концентрациях свинец замедляет процессы дыхания и фотосинтеза, также он изменяет структуру мембран клеток, связываясь в них, и тем самым нарушает их функции. Известно, что при низких концентрациях свинец имеет стимулирующее действие на рост [1, с.238]. Содержащиеся в растениях кадмий и свинец особенно опасны, так как они таким образом могут поступить в организм человека и животных. Летом 2011 года был проведен эксперимент по выращиванию капусты разных сортов: белокочанная «Подарок», кольраби «Венская Белая 1350», краснокочанная «Рубин МС», цветная «Белый Замок». Все сорта поливались растворами солей тяжелых металлов (свинца и кадмия). Первоначально все сорта капусты были посажены в виде рассады. После высадки в грунт им была дана неделя на акклиматизацию. Было посажено по 12 образцов растений каждого сорта: 4 для полива раствором CdSO4, 4 для полива раствором Pb(NO3)2 и 4 контрольных. Для полива были взяты растворы определенной концентрации, которая была определена ранее, как наиболее оптимальна для данного эксперимента: CdSO4 - См=0,01 моль/л и Pb(NO3)2 См=0,01 моль/л – второй и третий ряд в таблице соответственно, контролем служили растения, которые поливались водопроводной водой – первый ряд. Растения поливались раз в неделю в течение 6 недель. Были подготовлены одинаковые условия всех физиологических факторов. В начале сентября были сделаны замеры роста растений в высоту, ширины и высоты плодов. Все данные отражены в таблице 1.

Таблица 1. Результаты экспериментальных замеров сортов капусты № п/п

Высота куста при поливе, см водой

0,01 н р-ром соли Cd

0,01 н р-ром соли Pb

Размеры плодов (кочанов) при поливе, см ширина водой

0,01 н р-ром соли Cd

высота 0,01 н р-ром соли Pb

водой

0,01 н р-ром соли Cd

0,01 н р-ром соли Pb

Сорт капусты белокочанной «Подарок» 1 2 3 4

37 36 38 37

31 30 30 25

26 36 -

16 10 15 11

16 15 14 14

9 10 -

15 13 15 12

31 13 14,75 9,5 13,75 Сорт капусты кольраби «Венская Белая 1350»

18 20 13 19

13 12 -

17,5

12,5

сред.

1 2 3 4

30 25 30 40

37 19 30 32

37 20 26 40

10 7 11 9

14 14 15 15

12 14 11 14

12 11 14 18

14 11 15 11

14 12 13 17

сред.

31,25

29,5

30,75

9,25

14,5

12,75

13,75

12,75

8 9 10 10 9,25

11 9 5 6,25

9 8 9 8 8,25

Сорт капусты краснокочанной «Рубин МС» 1 2 3 4 сред.

35 60 55 40 47,5

45 58 35 38 38,75

40 40 40 35 38,75

5 8 6 7 6,5

9 9 4 5,5

8 6 8 6 7

Сорт капусты цветной «Белый Замок» 1. 2. 3. 4.

40 38 40 39

55 60 40 55

40 45 40 42

2 3 2 4

14 6 5 11

10 4 2 5

2 2 2 3

11 4 4 8

8 5 2 3

сред.

39,25

41,75

2,75

5,25

2,25

6,75

4,5

В результате эксперимента было выявлено, что наибольшему воздействию солей тяжелых металлов подвержен сорт белокочанной капусты «Подарок». При действии солей тяжелых металлов на примере кадмия и свинца на сорт капусты «Белый Замок» наблюдается увеличение высоты растения и увеличение кочана капусты по исследуемым параметрам. На остальные сорта данные растворы солей действовали не одинаково. В одних случаях уменьшали высоту 80

растения. Однако увеличивали ширину и высоту кочана, в других случаях – уменьшали ширину или высоту кочана исследуемых сортов [2]. Влияние тяжелых металлов на растения определяется не только их общей концентрацией в почве, но оно также зависит и от концентрации их подвижных форм, что, в свою очередь, зависит от некоторых характеристик почвы. Важной характеристикой почвы является содержание в ней органических веществ, группу которых составляют гуминовые вещества, гумус, органические кислоты, пептиды, углеводы и т.д. Взаимодействие гуминовых веществ с металлами может быть описано с помощью

явлений

ионного

обмена,

сорбции,

хелатообразования.

Образующиеся соединения характеризуются константой устойчивости, которые рассчитаны для многих металлов. Для свинца и кадмия они имеют наибольшее значение. Благодаря относительно плохой растворимости комплексов гуминовых кислот с тяжелыми металлами, особенно в кислой среде, эти комплексы можно рассматривать как органический запас тяжелых металлов в почве. Органическое вещество может действовать как важный регулятор подвижности тяжелых металлов в почве. Следовательно, в целях повышения гумуса в почве эффективным будет внесение в нее органических соединений, чтобы понизить поступление свинца в сельскохозяйственные растения. В 2012 г на том же участке, который теперь оказался зараженным тяжелыми металлами, были посажены те же сорта капусты. Но в этом случае первоначально перед посадкой в почву был введен гумус в виде перегноя. Данные всех результатов представлены в таблице 2.

Таблица 2. Результаты экспериментальных замеров сортов капусты при последующем добавлении гумуса Высота куста, см Размеры плода, см № ширина высота п/п при последующем добавлении гумуса Сорт капусты белокочанной «Подарок» 1 2 3 4

30 50 40 45

15 15 12 12

13 15 11 8

сред

41,25

13,5

Сорт капусты кольраби «Венская Белая 1350» 1 2 3 4 сред

47 38 40 35

10 6 5 4

40 11,5 Сорт капусты краснокочанной «Рубин МС»

14 7 7 5 8,25

1 2 3 4

40 45 60 45

10 8 18 10

8 6 10 8

сред

47,5

11,5

Сорт капусты цветной «Белый Замок» 1. 2. 3. 4.

50 50 44 40

5 4 4

5 3 3

сред

3,25

2,75

На рисунке 1 дана диаграмма сравнения высоты куста растений, выращенных в условиях поливки растворами тяжелых металлов и в условиях применения гумуса, с контрольными образцами.

Рисунок 1. Сравнительная диаграмма значений высоты растения

Сравнив результаты 2011 и 2012 годов, были сделаны следующие выводы. Размеры

кустов

плодов

капусты

2012

года

оказались

наиболее

приближенными к контрольному значению. Гумус, как и ожидалось, уменьшил действие тяжелых металлов на растения. При внесении Pb2+ и Cd2+ в почвенный раствор наибольшее количество металла закрепляется почвой в случае применения гумуса [3]. Список использованной литературы: 1. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. М.: Мир, 1989. 2. Яркаева Ю. А. Влияние тяжелых металлов на рост и развитие различных сортов капусты.// МЭСК-2011, Новосибирск, 2011, с. 42-43. 3. Яркаева Ю. А. Роль солей тяжелых металлов в росте и развитии различных сортов капусты семейства крестоцветные.// Менделеев – 2012, СПб, 2012, с. 357-359.

АКТУАЛЬНІ ПИТАННЯ ТЕХНІЧНИХ ТА МАТЕМАТИЧНИХ НАУК ЗБІРНИК МАТЕРІАЛІВ І Міжнародної науково - практичної конференції (м. Київ, Україна, 12 вересня 2013р.)

ЦНПС

ЦЕНТР НАУКОВО ПРАКТИЧНИХ СТУДІЙ

заочні конференції & публікації

Київ - 2013 84

АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕХНИЧЕСКИХ И МАТЕМАТИЧЕСКИХ НАУК СБОРНИК МАТЕРИАЛОВ І Международной научно – практической конференции (г.Киев, Украина, 12 сентября 2013г.)

УДК 62+51](082) ББК 30я431+22.1я431 А43 Актуальні питання технічних та математичних наук. Збірник матеріалів I Міжнародної науково – практичної заочної конференції (м.Київ, Україна, 12 вересня 2013р.). – Центр Науково – Практичних Студій, 2013. - ___ с. У збірнику містяться статті (тези доповідей) подані на І Міжнародн у науково - практичну заочну конференцію «Актуальні питання технічних та математичних наук». Присвячено теоретичним та практичним аспектам технічних та математичних наук в Україні та іноземних держав. Збірник розрахований на учасників конференції, а також вчених, викладачів, аспірантів, студентів та інших фахівців, які цікавляться та здійснюють дослідження в галузі технічних та математичних наук . Усі матеріали друкуються в авторській редакції. Центр Науково – Практичних Студій не завжди поділяє погляди авторів (учасників) конференції, викладені у цьому збірнику, та не несе відповідальності за зміст матеріалів, наданих авторами для публікації.

Актуальные вопросы технических и математиче ских наук. Сборник материалов І Международной научно - практической заочной конференции (г.Киев, Украина, 12 сентября 2013г.). – Центр Научно - Практических Студий, 2013. ___ с. В сборнике содержатся статьи (тезисы докладов) поданные на І Международную научно - практическую заочную конференцию «Актуальные вопросы технических и математических наук ». Посвящено теоретическим и практическим аспектам технических и математических наук в Украине и зарубежных стран. Сборник рассчитан на участников конференции, а также учен ых, преподавателей, аспирантов, студентов и других экспертов, которые интересуются и проводят исследования в сфер е технических и математических наук. Все материалы печатаются в авторской редакции. Центр Научно - Практических Студи й не всегда разделяет взгляды авторов (участников) конференции, изложенные в этом сборнике, и не несет ответственности за содержание материалов, представленных авторами для публикации.

ЗМІСТ / СОДЕРЖАНИЕ

Павленко А. М., Усенко Б. О., Кошлак А. В. Теплофизические особенности получения поверхностного слоя металла с аморфной структурой…………………………………………………………………………………………………………………………………..99

Гадаборшева Т. Б. , Ефремова Г.С., Захарьина А. Я. Анализ движения воздушных масс в помещениях со сложной планировкой………………………...109

Звонарев С. Л., Зубко А. И. Диагностика состояния подшипниковых опор роторов газотурбинных двигателей (ГТД) по изменению степени подогрева проходящего через них масла……………………………………………….113

Коноваленко А. А., Злобин В. Н. Акустические исследования теплофизических свойств звука……………………………………………….121

Фоминых А.М., Егоров А. В. Бесконтактное измерение момента инерции гидравлического двигателя………………………..125

Фоминых А.М., Егоров А. В. Совершенствования метода и средств бестормозных испытаний ДВС…………………………….130

Фоминых А.М., Егоров А. В. Проектирование диагностико терапевтического комплекса сердечно- сосудистой деятельности человека…………………………………………………………………………………………………………….136

Якубовский Е.Г. Построение плоского многообразия…………………………………………………………………………………….....140

Теплофизические особенности получения поверхностного слоя металла с аморфной структурой Павленко Анатолий Михайлович д.т.н., профессор кафедры теплогазоснабжения, вентиляции и теплоэнергетики Усенко Богдан Олегович аспирант кафедры теплогазоснабжения, вентиляции и теплоэнергетики Кошлак Анна Владимировна к.т.н., доцент кафедры теплогазоснабжения, вентиляции и теплоэнергетики Полтавский национальный технический университет имени Юрия Кондратюка (Полтава, Украина)

В данной работе разработан алгоритм решения тепловой задачи скоростного охлаждения

расплавленных металлов и сплавов с целью

формирования аморфной структуры. Этот процесс реализуются путём быстрого теплоотвода и обеспечения высокой скорости охлаждения расплава. При этом скорость охлаждения

расплава должна быть выше

104…106 К/с для сплавов и 106 К/с для чистых металлов. Аморфную структуру наплавленного металла можно получить только при взаимодействии таких факторов, как скорость охлаждения, толщина слоя расплава и масса наплавленного металла, которые непосредственно влияют на образование аморфной структуры металла. Скорость охлаждения сплавов рассчитывали путем численного решения задачи теплообмена между тонким слоем расплава и массивной металлической пластиной с высокой теплопроводностью. По результатам экспериментального исследования была получена аморфная структура наплавленного металла, определены условия реализации данной технологии. 88

Ключевые слова: закалка, аморфная структура, скорость охлаждения, наплавка В технологии закалки из жидкого состояния слой расплавленного металла контактирует с поверхностью массивного тела (телом-холодильником) и охлаждается посредством отведения тепла в его внутренние слои. В этом случае процессы формирования первичной структуры сплавов, а так же дальнейшие твердофазные превращения сопровождаются образованием разных типов метастабильных

структурных

состояний

(аморфной

структуры),

экспериментальному исследованию которых посвящена данная работа. Для получения аморфной структуры металла были наплавлены образцы с низколегированной стали рисунок 1. Структура наплавленного металла определяется условиями охлаждения, которые влияют на процессы затвердения металла и на диффузионные процессы.

Поэтому

на

опытной

установке

предусмотрена

система

принудительного охлаждения поверхностного слоя расплава. С целью изучения структуры наплавленного металла, исследования закономерностей образования структуры и зависимостей ее влияния на механические, электрические и другие свойства металла после наплавки были выполнены

металлографические

исследования,

результате

которых

установлено, что наплавленный слой имеет кристаллическую, в основном ферритную структуру. При остывании слоя (рисунок 1) кристаллы растут в направлении, обратному отведению тепла, вглубь жидкой ванны, и металл приобретает столбчатую структуру. Кристаллит состоит из отдельных дендритов, которые имеет общую направленность, и могут иметь и разную разветвленность. Группа дендритов образует столбчатый кристаллит. В корне наплавленного слоя, ближе к переходной зоне, дендриты разветвлены минимально.

При более высоких скоростях охлаждения в наплавленном металле этих сталей кроме феррита и перлита присутствуют так же мартенсит, бейнит и остаточный

аустенит.

Мартенсит

определяется

таких

сталях

как

бесструктурный, а бейнит представляет собой ферритокарбидную смесь высокой дисперсности. Количество указанных структурных составляющих изменяется в зависимости от температурного цикла наплавки. Так как структура исследованных образцов, представленная на рисунок 1, имеет кристаллическое строение, можно сделать вывод о том, что без применения

Рисунок 1 - Структура наплавленного металла

(C%0,12; Mn%2,04; Si%0,48; Cr%0,98; Ni%0,07; S%0,015; P%0,04)

технологических приемов во время наплавки, которые направлены на увеличение скорости охлаждения расплава, с целью быстрого отвода тепла, получить аморфную структуру наплавленного металла невозможно. Известно, что при наплавке скорость охлаждения расплава напрямую зависит от погонной энергии процесса, с уменьшением погонной энергии скорость охлаждения возрастает. Значимым параметром режима наплавки, который влияет на погонную энергию, является скорость наплавки Vн. С

увеличением скорости наплавки, снижается погонная энергия, что в свою очередь увеличивает скорость охлаждения процесса [8]. Наплавку последующих образцов проводили с увеличением скорости наплавки Vн,

16…18 м/час, остальные параметры режима оставили без

изменений. Результаты металлографических исследований представлены на рисунок 2, откуда следует, что увеличение скорости наплавки привело к измельчению зерен и улучшению структуры металла.

Рисунок 2 - Структура наплавленного металла

(C%0,22; Mn%2,09; Si%0,28; Cr%1,57; Ni%0,12; S%0,012; P%0,029)

Для получения аморфной структуры наплавленного металла нужно применять технологические приемы, которые обеспечат быстрый отвод тепла от места наплавки, обеспечивать высокую скорость охлаждения 104…105 К/с и выше. С целью быстрого отвода тепла от места наплавки, на наплавочной установке конструктивно было выполнено приспособление для охлаждения расплава, что дало возможность добиться высокой скорости охлаждения. При увеличении скорости теплоотвода металлографическими исследованиями зафиксирована структура наплавленного металла, близкая к аморфной структуре (рисунок 3), и аморфная структура наплавленного металла (рисунок 4).

Рисунок 3 - Аморфная структура наплавленного металла

Рисунок 4 - Аморфная структура наплавленного металла

Необходимую структуру наплавленного металла можно получить только при взаимодействии таких факторов, как скорость охлаждения, толщина слоя расплава и масса наплавленного металла, которые непосредственно влияют на образование аморфной структуры металла. Скорость охлаждения сплавов рассчитывали путем численного решения задачи теплообмена между тонким слоем расплава и массивной металлической пластиной с высокой теплопроводностью. В процессе охлаждения слоя расплавленного металла температура верхних слоев массива повышается и соответствует условиям теплопередачи со стороны расплава, тогда как на большом расстоянии от рабочей поверхности ее температура не изменяется [9-10] (рисунок 5). 92

Упрощенная схема отведения тепла с условием, что температура расплава изменяется в направлении перпендикулярном контактной поверхности, может быть представлена уравнением теплопроводности в виде [11]:

c1 1 

T1 ( x1 , t ) t

 T1 ( x1 , t ) 2

 k1 

x

2 1

где T1 ( x1 , t ) , c1 , 1 , k1 - соответственно, температура, теплоемкость, плотность и теплопроводность расплава; t - время. Начальное условие T1 ( x1 ,0)  Tпл  Т ,

где Tпл - температура плавления исследуемого металла; Т - степень предыдущего перегрева расплава.

Рисунок 5 - Схема охлаждения:

l – толщина слоя расплава; x1 – координата в направлении теплоотвода в границах слоя расплава (0≤ х1≤ l); х2 – координата в направлении теплоотвода в границах подложки (0≤ х2≤ ∞).

Граничные условия:

при х1=0:

k1 

T1 (0, t ) 0 x1

при х1=l:

k1 

T1 (l , t )   [T1 (l , t )  T2 (0, t )], x1

где  - коэффициент теплопередачи на границе расплав-массив; T2 ( x2 , t ) - температура массива.

Для формализации процессов отведения тепла в массив использовали общее уравнение теплопроводности для соответствующего материала, а так же условия, отражающие физические аспекты тепловой задачи: T2 ( x2 , t )  2T2 ( x2 , t ) c2 2  k t x22 T2 ( x2 ,0)  T0 ,  k2 

T2 (0, t )   [T2 (0, t )  T1 (l , t )], x2

где c2 ,  2 , k 2 - теплоемкость, плотность и теплопроводность подложки; T0 - начальная температура массива (х=0).

В результате решения уравнений получены графики зависимости скорости охлаждения для алюминия и никеля от толщины расплава при разных значениях коэффициента теплопередачи α (рисунок 6).

1    107 Вт/(м 2 ×К);

2    5  106 Вт/(м 2 ×К); 3    106 Вт/(м 2 ×К);

4    5  105 Вт/(м 2 ×К); 5    105 Вт/(м 2 ×К); 7    104 Вт/(м 2 ×К);

6    5  104 Вт/(м 2 ×К);

8    5  103 Вт/(м 2 ×К); 9    103 Вт/(м 2 ×К);

Рисунок 6 - Зависимости скорости охлаждения алюминия и никеля от толщины расплава при разных значениях коэффициента теплопередачи α.

Для формализации представления о структуре материалов введем показатель – степень аморфизации (отношение объема металла к объему кристаллов).

На рисунке 7 показан график, характеризующий зависимость

степени аморфизации от толщины расплавленного слоя и массы наплавленного металла при скорости охлаждения 104 К/с.

Масса наплавленного металла, кг/с

Y = 3,072+0,387*x+188,5653*y-0,0849*x*x-19,4643*x*y-6120,3938*y*y 0,026 0,024 0,022 0,020 0,018 0,016 0,014 0,012 0,010 0,008 0,006 1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

Толщина наплавляемого слоя, мм

4,0

4,5

4,5 4 3,5 3 2,5 2

Рисунок 7 - График зависимости степени аморфизации от толщины наплавляемого слоя и массы наплавленного металла

Как видно из графиков значение скоростей охлаждения заметно прогрессируют с уменьшением толщины расплава. Другими технологическими факторами, с помощью которых можно управлять режимом скоростного охлаждения расплава, являются степень перегрева расплава и исходная температура массива. При изменении температуры подложки от -200 до 200°С наблюдается снижение скорости охлаждения, таким образом можно прийти к выводу, чем ниже температура подложки тем выше скорость охлаждения. Теоретические расчеты даже по упрощенной математической модели дают возможность оценить скорость охлаждения расплава и вероятность получения аморфной структуры металла.

Список использованной литературы: 1. Металлические стёкла / Под ред. Дж.Дж.Гилмана и Х.Дж.Лими. / Пер. с англ. М: «Металлургия», 1984, 264 с. 2. Аморфные металлы. Судзуки К., Фудзимори Х., Хасимото К., /Под. ред. Масумото Ц., Пер. с япон. – М.: Металлургия, 1987. 328 с. 3. S.D.Dahlgren // Treatise Mater. Sci. and Technol. 1980, v.19, Exp. Meth., Part A, N.Y., p.213-251. 4. H.Fujimori, N.S.Kazama // 1869-th report on the Research Institute of Iron, Steel and other materials. 1979, p.177-192. 5. T.C.Tisone, J.B.Bindel // J. Vac. Sci. and Technol. 1974, v. 11, № 2, p.519-527. 6. T.C.Tisone, P.D.Cruzan // J. Vac. Sci. and Technol. 1975, № 5, p.1058-1066. 7. B.E.Nevis, T.C.Tisone // J. Vac. Sci. and Technol. 1974, v.11, № 6, p.1177-1185. 8. Молодык Н.В., Зенкин А.С. Восстановление деталей машин. Справочник. – М.: Машиностроение, 1989. – 480 с. 9. Ruhl R.C. Mater. Sci. Eng., 1967, 1, 313-320. 10.Мирошниченко И.С. Закалка из жидкого состояния. – М.: Металлургия, 1982, 168 с. 11.Predeki P., Mullendore A. W., Grant N.J. A study of the splat cooling technique. – Trans. Met. Soc. AIME, 1965, 233, 1581 – 1586.

Анализ движения воздушных масс в помещениях со сложной планировкой Гадаборшева Тамара Бимбулатовна, кандидат технических наук, доцент кафедры теплогазоснабжение и вентиляция, ВолгГАСУ Ефремова Галина Сергеевна, студентка ВолгГАСУ Захарьина Анна Янисовна, студентка ВолгГАСУ Вопросы рационального распределения приточного воздуха приобретают тем большее значение, чем выше санитарно-гигиенические и технологические требования к однородности воздушной среды помещений. А эти требования в условиях научно-технического прогресса неуклонно растут. В настоящее время, в связи с повышением уровня качества жизни, вводятся в эксплуатацию здания, которые имеют более сложную, как в архитектурном, так и инженерном плане, конфигурацию. При рассмотрении данных зданий, с точки зрения вентиляции, особую роль следует уделять движению воздушных масс в сложных сооружениях. Для изучения данного процесса вводится понятие «условно элементарный аэродинамический объём» (уэао). Условно элементарный аэродинамический объём может быть определен как

область,

имеющая

некоторые

ограничения

виде

ограждений,

оборудования, либо выделенная в плане площадка с самостоятельным воздухообменом. При этом может наблюдаться как внешнее воздействие воздушных потоков, так и влияние рассматриваемого объема на воздушную среду помещения.[1] Разработан

метод

разделения

здания

на

условно

элементарный

аэродинамический объем, где целевым критерием служит условие, при котором расход приточного воздуха равен сумме расходов в конвективных потоках на высоте стратификации, а также метод рационализации способа подачи приточного воздуха, путем предварительного расчета воздухообмена смежных аэродинамических объемов в зданиях с многоуровневым расположением 98

площадок. Метод основан на принципах разделения помещения на условно элементарные аэродинамические объемы, течение в которых описывается значительно более простыми уравнениями с достаточной для вентиляционных задач точностью, т.е. разделение помещений с разноуровневыми площадками на

условно

отдельные

рассматриваться

как

аэродинамические

модули.

При

этом

объемы,

которые

загрязнения

(пыль,

могут тепло),

перемещенные конвективными потоками вверх, не опускаются в зону дыхания. После того как будут заданы необходимый расход и скорость подачи приточного воздуха, проверяются соответствие фактической концентрации загрязнений и теплового режима в зоне дыхания нормативным. На рис. 1 представлена блок-схема расчета воздухообмена зданий с многоуровневым расположением помещений.[2]

Определение в объеме здания областей с наличием самостоятельных свободных струй, ограниченных строительными конструкциями, т.е. определение отдельных уэао.

Визуальное расчленение всего здания на уэао. Определение вредностей, выделяющихся в каждом из объемов.

Выбор критериев допустимых условий воздуха в зоне дыхания каждого уэао. Определение величины количества вредностей, затекающих из ствола в каждом объеме или функции величины воздуха – ниже-этажных площадок.

Определение L каждого уэао, производя расчет с нижних уровней многоуровнего здания. 99

Модуль можно взять за основу для расчета воздухообмена. Расчет воздухообмена производится не для всего объема здания в целом, а для каждого

условного

аэродинамического

объема

отдельности.

Расчет

воздухообмена для каждого объема осложняется перетеканием воздуха, а вместе с ним и вредностей из одного объема в другой через боковые границы, и через

отверстия

площадках.

Поэтому

расчет

следует

производить

последовательно снизу-вверх. При этом параметры потоков из нижних объемов оказывают существенное влияние на параметры воздуха в зоне дыхания верхних объемов. Очевидно, следует перераспределить расчетные воздухообмены в сторону увеличения для верхних объемов зданий. Определив условно элементарный аэродинамический объем, рассчитываем воздухообмен. Для этого необходимо знать количество воздуха, затекающего на площадку из ствола, его запыленность и температуру. Причинами перетекания могут быть возрастающие расходы в восходящих потоках ствола, эжектирующее влияние приточного воздуха на площадке, дисбаланс воздухообмена на площадке. Рассмотрим поведение воздушной струи в условном элементарном объеме. Распределение воздушных струй по условно элементарному объему должно учитывать целый ряд параметров. Существует прямая зависимость поведения струи от мощности и вида источника выделения тепла и пыли, его геометрических параметров и места расположения, а также ограниченности условно элементарного объема строительными конструкциями и его линейными размерами. Также существует прямая зависимость поведения приточной струи от температуры подаваемого воздуха – теплый, холодный, изотермический. Соответственно будет наблюдаться изменение размеров примыкающей зоны, уровень стратификации температуры и загрязняющих веществ, может даже измениться вид воздушной струи, т.е. подаваемая наклонными струями она может видоизменяться, переходя в веерную струю.[1] 100

Были проведены лабораторные испытания распределения воздушных потоков в сложных объемах, результаты которых вынесены на рис.2.[3]

Рис.2. Изменение концентрации пыли и температуры воздуха в рабочих зонах зданий с многоуровневым расположением площадок.

Список использованной литературы: 1. Гадаборшева Т.Б. Особенности определения понятия «элементарный аэродинамический объем» [Текст] / Т.Б. Гадаборшева, Ю.В. Кораблина // Автоматизация и современные технологии. – Москва: Изд-во Машиностроение, 2012 Вып. 1.-С. 101-104 2. Гадаборшева Т.Б. Совершенствование оценки качества воздушной среды цехов с многоуровневым расположением рабочих зон: автореф. дис. канд. техн. Наук: (05,26,01;05,23,03) / Т.Б. Гадаборшева. – Волгоград, 2012, - 19с. 3. Испытательная модель промышленного цеха: пат. 128657 Рос. Федерация. / Вик. Н. Азаров [и др.]. – № 2012121649/03. – заявл. 25.05.2012, опувл. 27.05.2013.

101

Диагностика состояния подшипниковых опор роторов газотурбинных двигателей (ГТД) по изменению степени подогрева проходящего через них масла. ЗВОНАРЕВ Сергей Львович, профессор Московского авиационного института (национального исследовательского университета), д.т.н., с.н.с. ЗУБКО Алексей Игоревич, инженер-конструктор «Научно-технического центра им.А.Люльки» ОАО «Сатурн», соискатель Московского авиационного института (национального исследовательского университета) Zvonarev Sergey L., professor of Moscow Aviation Institute (National Research University), Doctor of Engineering Science, senior researcher. Zubko Aleks I. design engineer, " Science and Technology Center im. A.Lyulki" of NPO Saturn, the applicant of the Moscow Aviation Institute (National Research University).

Аннотация Рассматриваются вопросы диагностики отказов подшипников опор роторов механических устройств, на основе анализа их температурного состояния. Приводятся результаты экспериментальных исследований теплового состояния подшипников различных типов. Ключевые слова Опоры роторов, подшипники качения, термохарактеристика. Annotation Questions of occurrence of refusals of bearings of support of rotors mechanical sistems and their diagnosing by means of identification of the bearings temperature . Results of experimental researches trend of the temperature bearings other tape. Keywords Supports of rotors, bearings, temperature diagnostics. Проблемы

надежности

подшипников

опор

роторов

различных

механических устройств существовали с момента их создания, и будут существовать, пока

они

используются. Причины этого лежат в сложности 102

конструкции и изготовлении, а также высоких нагрузках испытываемых деталями подшипников. Не являются исключением и газотурбинные двигатели (ГТД), где в узлах опор роторов применяются высоконагруженные подшипники качения. Количество двигателей, на которых в процессе эксплуатации произошли повреждения подшипников качения составляет всего несколько процентов от их общего числа, но при этом последствия отказа для ГТД и для всего летательного аппарата в целом могут быть столь существенны, что это выводит данный отказ на одно из первых мест в перечне наиболее опасных неисправностей. Незначительное общее количество отказов подшипников опор ГТД и появление их лишь при эксплуатации в течении длительного времени, когда доводка разработанных двигателей уже закончилась, привело к тому, что встроенные датчики и бортовые диагностические системы на большинстве эксплуатируемых двигателях отсутствуют. Существуют наземные методы диагностирования подшипников опор ГТД базирующиеся на способах неразрушающего контроля их технического состояния, но в связи с низкой контролепригодностью данных узлов ни одна из существующих методик не решает полностью, с приемлемой степенью достоверности, поставленные перед ней задачи по ранней диагностике и прогнозу исправного состояния подшипников. Тем не менее, большое количество выпущенных и продолжающих эксплуатироваться

двигателей

требует

решения

возникших

вопросов

диагностирования состояния подшипников опор ГТД с минимальными экономическими затратами. Разрабатываемые системы диагностики ГТД должны учитывать специфику развития отказа подшипников. В некоторых случаях время повреждения подшипника от появления первых признаков и до заклинивания роторов занимает всего несколько десятков минут. Поэтому мониторинг состояния опор 103

двигателя должен вестись постоянно

(следовательно, система должна быть

бортовой) с выдачей в экстренных случаях соответствующего сообщения экипажу. Следуя одному из правил технической диагностики, которое гласит, что для повышения достоверности результата необходимо использовать различные принципы и методики неразрушающего контроля, предлагается в дополнение к уже существующим методикам вибро, трибодиагностики использовать, для диагностирования узлов опор ГТД, зависимость температуры подшипникового узла от его качественного состояния и величины приложенной нагрузки. В основе методики лежит физический процесс тепловыделения при трении, а количество выделенного при этом тепла является функцией коэффициента трения и величины приложенной к паре трения нагрузки: Q = f (kF) где: Q - количество выделенного тепла; k - коэффициент трения; F – приложенная внешняя сила. Соответственно при изменении приложенной нагрузки или коэффициента трения (который в нашем случае характеризует состояние поверхностей качения) будет изменяться температура подшипника. Таким образом, количество тепла выделенного в теплоноситель может служить мерой технического состояния подшипника и нагрузки воспринимаемой им. При проведении тестовых испытаний предложенной методики, анализ изменения

разности

температур

масла

между

входом

выходом

подшипникового узла, показал хорошую сходимость результатов с фактической нагрузкой подшипника. В реальных условиях работы подшипникового узла опор ГТД на его температурное состояние воздействует еще ряд факторов, которые необходимо 104

дополнительно учитывать при проведении измерений. В частности количество тепла, отводимое в детали подшипникового узла, и проходящее через подшипник масло от более нагретых деталей горячей части ГТД. Для выполнения измерений непосредственно на подшипнике работающего двигателя

требуется

установка

дополнительных

датчиков

температуры

непосредственно на детали подшипника, что в свою очередь влечет необходимость серьезных доработок конструкции изделий и проведения дополнительных прочностных расчетов. Для упрощения технологии проведения замеров, с приемлемой величиной погрешностей измерений (при наложении дополнительных условий их проведении), предлагается измерять разность температур масла проходящего через подшипниковый узел - на входе в и на выходе из него. Полученное значение разности температур зависит от многих факторов. Непосредственно интересующее нас количество тепла выделяемого подшипником

при трении его

деталей и внутреннего

трения масла

смазывающего эти детали, а также погрешности, вносимые дополнительным количеством

тепла

получаемого

подшипниковым

узлом

за

счет

теплопроводности и лучистого излучения от горячих деталей ГТД. При прогреве и переходных режимах двигателя детали, имеющие более низкую температуру, снижают количество тепла отдаваемого в проходящее охлаждающее масло, что также несколько искажает получаемые результаты. Тепловой баланс подшипникового узла можно представить в виде: Qподшипникового узла = Qотводимого маслом Q подшипникового узла = Qтрения качения + Qэнергии соударения деталей + Qтрения скольжения + Qвнутреннего трения масла+ Qподведенного от деталей двигателя С допустимой долей погрешности для диагностирования состояния подшипника, можно предположить, что количество тепла подводимого от деталей двигателя на установившихся режимах работы двигателя постоянно. 105

Следовательно, температура подшипникового узла будет зависеть от факторов характеризующих параметры рабочего процесса подшипника – силы трения качения (или трения скольжения) и тепла выделяемого при соударении деталей подшипника при наличии этих процессов. Проходящее через детали подшипника

масло выполняет следующие

функции – уменьшает коэффициент трения, удаляет из рабочей зоны образовавшиеся продукты износа и является охлаждающей жидкостью. Интересующая нас разность температур на входе и выходе из подшипника (или степень

подогрева

масла)

зависит

от

теплоемкости

теплоперепада между температурами масла и

масла,

величины

омываемых деталей и

количеством масла определяемого его расходом в единицу времени. Qотводимого маслом = Cуд..Gм.уд.; где: Cуд -удельная. теплоемкость масла; Gм.уд.- удельный расход масла. Количество масла проходящего через подшипниковый узел является функцией удельного расхода масла, который в свою очередь зависит от давления масла на входе в узел. Учитывая эти зависимости, можно получить функцию степени подогрева масла прошедшего через детали подшипникового узла от изменяющейся нагрузки, например от частоты вращения ротора. Для подтверждения теоретических выводов была проведена серия экспериментов на испытательном подшипниковом стенде. Исследовались различные типы подшипников, при приложении нагрузок схожих с нагрузками при работе подшипников в составе узла опор роторов ГТД. В качестве примера на рисунке 1 приведена одна из полученных зависимостей. Розовая линия получена при расходе масла через подшипник 11литров в минуту, голубая при расходе 7,8 литров в минуту. 106

Рисунок 1. Зависимость разности температур масла между входом и выходом подшипникового узла от частоты вращения ротора.

При увеличении нагрузки, и при работе подшипника опоры без отклонений параметров рабочего процесса, линии смещаются, практически параллельно, в сторону увеличения.

Рисунок 2 Зависимость разности температур масла подшипникового узла от расхода масла, проходящего через узел. Частота вращения ротора постоянна - 21200 об/мин.

На рисунке 2, приведены результаты полученные при изменении расхода масла и величин прикладываемых внешних сил.

Розовой линией отмечен

результат эксперимента, в котором подшипник был поврежден. Рост разности температур позволяет судит о снижении работоспособности подшипника. 107

Как было отмечено ранее, количество теплоты, полученное маслом от узла подшипника, будет определяться разностью температур масла между выходом и входом узла, и зависит от количества прошедшего чрез подшипник масла.

Рисунок 3. Изменение параметра нагруженности (отношения разности температур масла на входе и выходе из подшипникового узла к расходу масла через подшипник) в процессе испытаний

При проведении испытаний, различная величина суммарной нагрузки на подшипник хорошо отслеживалась параметром: Z = Gм.уд./ tвых.- tвх. , (Смотри рисунок 3). где: Z - критерий величины нагруженности узла; Gм.уд – удельный расход масла; .tвых.- температура масла на выходе из узла; tвх.- температура масла на входе в узел. На графике прослеживается увеличение

нагрузки

приложенной

подшипнику со стороны внешних сил имевших наибольшее значение на этапах 5, 11. При проведении 15-го этапа испытаний подшипник отказал. Предлагается

данную

зависимость

использовать

качестве

диагностического признака работоспособного состояния подшипниковых 108

узлов (в том числе и ГТД) и для коррекции величины прилагаемой нагрузки на экспериментальный узел при проведении испытаний.

Литература: 1. Нечаев Ю.Н. Теория авиационных двигателей. ВВИА им.Н.Е.Жуковского, 1990г, 703с

109

Акустические исследования теплофизических свойств звука Коноваленко А. А., студент 4 курса специальности: «Энергообеспечение предприятий» Волгоградского государственного архитектурно - строительного университета Научный руководитель – Злобин В. Н., кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры энергоснабжения и теплотехники ВолгГАСУ

Поглощение звука – явление необратимого перехода энергии звуковой волны в другие виды энергии, в частности, в теплоту. Поглощение звука характеризуется коэффициентом поглощения звука

, определяемым как

обратная величина того расстояния, на котором амплитуда звуковой волны спадает в 2,7 раза. Коэффициент поглощения звука выражается в

, то есть в

неперах на 1 см или же в децибелах на 1 м (

Поглощение звука характеризуется также коэффициентом потерь – длина звуковой волны) или добротностью

. Величина

(где λ называется

логарифмическим декрементом затухания звука. При распространении звука в среде, обладающей вязкостью и теплопроводностью, , где

(1)

- плотность среды, – скорость звука в ней,

волны,

– круговая частота звуковой

– коэффициенты сдвиговой (динамической) и объемной (второй)

вязкости соответственно,

– коэффициент теплопроводности,

теплоемкости среды при постоянном давлении и объеме, соответственно. Если ни один из коэффициентов на практике, то

не зависит от частоты, что часто выполняется

. Величина

, где частота

, является

характеристикой, определяющей поглощение звука. Она, как правило, в жидкостях меньше, чем в газах, а в твердых телах для продольных волн меньше, 110

чем в жидкостях. Выражение (1) для

применимо только для звуковых волн

малой амплитуды. Поглощение звука в твердых телах различно для продольных и сдвиговых волн. Это связано как с различием скорости звука для этих волн, так и с тем, что в поглощение звука для продольной и сдвиговой волн могут давать вклад различные механизмы. Для определения

в твердом теле, как правило,

формулой (1) не пользуются, так как в этом случае поглощение звука может определяться механизмами, не укладывающимися в простую схему, на основании которой выведена эта формула. Поглощение звука в твердых телах вызывается

внутренним

трением

теплопроводностью

среды.

Роль теплопроводности в однородном твердом теле идентична роли теплопроводности в жидкости. На сравнительно низких частотах действует так называемый механизм Ахиезера. Он заключается в том, что звуковая волна, представляющая собой когерентный пучок фононов, и вызванное

ею

перераспределение энергии между фононами приводит к необратимому процессу диссипации энергии. Этот механизм имеет релаксационный характер, причем роль времени релаксации играет время жизни фонона, равное , где

– коэффициент теплопроводности,

постоянном объеме,

- теплоемкость среды при

- средняя скорость звука. В этом случае коэффициент

поглощения звука равен

где

- теплоемкость среды при постоянном объеме, - постоянная Грюнайзена,

- абсолютная температура,

– круговая частота звуковой волны,

- плотность

среды, - средняя скорость звука. Этот механизм поглощения звука дает вклад в поглощение как продольных, так и сдвиговых волн. Он является доминирующим при комнатных температурах, при которых выполняется условие

111

качестве

примера

рассмотрим

определение

теплопроводности для воды температуре

коэффицента

по формуле (1) при

Таким образом, полученная величина совпадает со справочным значением. Также рассмотрим нахождение коэффициента теплопроводности по формуле (2) оптического стекла (легкого крона):

При

112

При температурах 90 и 150 , значения коэффициента теплопроводности получились 0.52 и 0.87

соответственно, при этом совпадая со

справочными значениями также.

Следовательно, можно сделать вывод, что с повышением температуры коэффициент теплопроводности возрастает в совокупности с остальными теплофизическими параметрами, а также коэффициентом поглощения звука.

1. 2. 3.

5. 6.

Список использованной литературы: Физический энциклопедический словарь. Изд. Советская Энциклопедия, 1984 г. С 554-555. Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи, М., Энергия, 1977 г. С. 321-323. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Теоретическая физика: Учеб. пособ.: Для вузов. В 10 т. Т. IX / Лифшиц Е. М., Питаевский Л. П. Статистическая физика. В 2 ч. Ч. 2. Теория конденсированного состояния. – 3-е изд., стереот. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. С. 348. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Теоретическая физика: Учеб. пособ.: Для вузов. В 10 т. Т. VII. Теория упругости. – 5-е изд., стереот. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. С. 180-199. Чиркин В.С., Теплофизические свойства материалов ядерной техники. М.: Атомиздат, 1967 - 474 с. П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский и др., Справочник. Физические величины. Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.:Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с. 113

Бесконтактное измерение момента инерции гидравлического двигателя Фоминых Алексей Михайлович аспирант каф. ТТМ, ПГТУ, г. Йошкар-Ола Егоров Алексей Васильевич к.т.н., доцент каф. ТТМ, ПГТУ, г. Йошкар-Ола

Целью является повышение точности измерения момента инерции гидравлического

двигателя,

также

повышение

энергоэффективности

современных методов измерений момента инерции. Цель достигнута путем разработанного нами метода бестормозного определения момента инерции гидравлического двигателя. При проведении измерений предлагаемым методом увеличивается точность получаемых результатов. Метод является бесконтактным поэтому имеет высокую энергоэффективность. Инерционный метод обладает широкой применимостью

для

различных

форм

модификаций

гидравлических

двигателей. Механическая мощность Рмех, развиваемая вращающейся гидравлической машиной, пропорциональна гидродинамическому моменту Mпд, действующему на ее ротор, и угловой скорости вращения ротора  .

Рмех  М ПД  

(1)

Таким образом, важной

задачей гидродинамического расчета любой

гидравлической машины является определение гидродинамического момента MГД , который приложен к ее вращающейся части и играет решающую роль в процессе преобразования энергии, происходящем в гидравлической машине. Гидродинамический момент может быть определен непосредственным методом

[2].

Непосредственное

измерение

момента

осуществляется 114

следующими способами: статическим, измерением суммарного момента и динамическим. При использовании статического способа момент определяют с помощью моментомеров при установившейся частоте вращения ротора. Сняв семейство точек механического момента при различной частоте вращения, получают статическую механическую характеристику. К недостаткам этого способа следует отнести большой нагрев двигателей при определении момента вне рабочей зоны механической характеристики двигателя, что удлиняет время испытаний, ведет к нестабильности измерений из-за неустановившегося теплового процесса. Способ измерения суммарного момента основан на измерении момента, действующего на статор двигателя и численно равного моменту, действующему на его ротор. Способ позволяет определить вращающие моменты как при установившемся режиме работы, так и при переходных процессах. Основным недостатком этого способа является необходимость крепления двигателя к измерительному механизму. Технологический разброс размеров двигателя приводит: к смещению его центра тяжести относительно оси поворота прибора, что может привести к погрешностям при измерении. Динамический способ определения вращающего момента основан на измерении ускорения двигателя при пуске на холостом ходу. В этом режиме уравнение движения, если не учитывать механические потери, имеет следующий вид:

j  d dt  M ПД

(2)

где J - момент инерции ротора двигателя, Н м с2; d dt - ускорение ротора, с 2 ; MГД — гидродинамический момент двигателя, Н м.

115

Как видно из формулы (2), динамический момент можно определить с помощью акселерометров (датчиков ускорения) различного типа, тахометров и датчиков углового перемещения, что весьма экономично и достаточно точно по сравнению с другими способами, но только если известен момент инерции ротора. В настоящий момент для определения момента инерции гидравлического двигателя необходимо проведение тормозных испытаний с последующим замером угловых ускорений вращающихся масс гидравлического двигателя, что сводит на «нет» преимущество динамического способа определения крутящего момента на валу ротора. Предлагаемый способ позволяет избежать использования тормозных испытаний за счет бестормозного определения момента инерции. Он реализуется следующим образом:

Рисунок. 1. Схема установки

На фланец выходного вала 1 (рисунок 1) устанавливается диск 4 с эталонным моментом инерции

Jд .

С помощью органов регулирования 116

устанавливается определенная угловая скорость  выходного вала 1, при которой развивается определенный крутящий момент М . Затем измеряется угловое ускорение  1 системы вращающихся масс «диск с эталонным моментом инерции, гидравлический двигатель», имеющей момент инерции J1  J д при изменении угловой скорости вращения выходного вала в диапазоне от  до   1 . Крутящий момент М для диапазона угловых скоростей от  до   1 равен: М   1 J 1  J д 

(3)

Далее диск с эталонным моментом инерции 4 демонтируется и определяется

угловое

ускорение

2

системы

вращающихся

масс

«пневматический двигатель» с моментом инерции J1 при изменении угловой скорости вращения выходного вала в диапазоне от  до   1, то есть при том же начальном значении крутящего момента М . Крутящий момент М

для

диапазона угловых скоростей от  до   1 равен:

М   2 J1

(4)

Из выражений (3) и (4) определяется момент инерции системы вращающихся масс «гидравлический двигатель»:

J1 

1 J д  2  1

(5)

Таким образом, используя один диск с эталонным моментом инерции можно определить момент инерции гидравлического двигателя, а после этого и параметры скоростной характеристики гидравлического двигателя, что позволит

117

значительно

повысить

экономическую

эффективность

испытаний

гидравлических двигателей.

Список использованной литературы: 1. Иванов-Смоленский А. В. Гидравлические машины. В 2-х т. Том 1- М.: Издательство МЭИ, 2004. – 652 с. 2. Котельнец И. Ф. Испытания, эксплуатация и ремонт гидравлических машин. – М: Издательский центр «Академия», 2003–384 с. 3. Справочник по гидравлическим машинам. Том.1/ Под редакцией И.П. Копылова. – Москва: Энергоатомиздат, 1988-679 с.

118

Совершенствования метода и средств бестормозных испытаний ДВС Фоминых Алексей Михайлович аспирант каф. ТТМ, ПГТУ, г. Йошкар-Ола Егоров Алексей Васильевич к.т.н., доцент каф. ТТМ, ПГТУ, г. Йошкар-Ола

Основная проблема развития методов бестормозных испытаний ДВС, установленных на транспортных средствах, на сегодняшний день - это необходимость определения момента инерции вращающихся масс ДВС. Современный уровень развития позволяет определять его только через проведение тормозных испытаний ДВС, а для этого ДВС необходимо демонтировать с транспортного средства, что сводит на нет все преимущества бестормозного метода испытаний. На наш взгляд такая проблема для транспортных средств, оснащенных механической коробкой перемены передач (КПП), может быть решена более рациональным способом. На рис. 1 показана схема, установленного на домкрат транспортного средства таким образом, что со ступицей одного из демонтированных ведущих колес соединяется входной вал внешнего редуктора 5, передаточное отношение которого равно произведению передаточного отношения главной передачи и включенной передачи КПП.

119

Рис. 1 - Схема установки для бездемонтажного, бестормозного определения момента инерции вращающихся масс ДВС: 1 – ДВС; 2 – сцепление; 3 – КПП; 4 – главная передача + дифференциал; 5 – внешний редуктор; 6 - диск с эталонным моментом инерции.

В случае, если в кинематической цепи передачи крутящего момента от ДВС на ведущие колеса имеется бортовой редуктор или раздаточная коробка, то передаточное отношение внешнего редуктора увеличивается в соответствующее количество передаточных отношений раз. На выходной вал внешнего редуктора устанавливается диск с эталонным моментом инерции 6. Наличие в схеме внешнего редуктора 5 продиктовано необходимостью обеспечения равенства частот вращения выходного вала внешнего редуктора 5 и коленчатого вала ДВС. Если рассмотреть эквивалентную схему, то выходной вал внешнего редуктора 5 связан с коленчатым валом ДВС, а КПП, агрегаты трансмиссии, главная передача с дифференциалом, внешний редуктор, а в случае наличия и раздаточная коробка, и бортовой редуктор выступают в виде приведенных нагрузочных тел вращения (рис.2).

120

Рис. 2.2 - Действительная и эквивалентная схема реализации бестормозного способа определения момента инерции вращающихся масс ДВС

Измерения

начинают

трансмиссионного масла

после

того,

как

рабочая

температура

КПП, раздаточной коробки, бортового редуктора,

моторного масла и охлаждающей жидкости ДВС, масла во внешнем редукторе доведены до номинальных значений, а ДВС выключен. Запускается ДВС и при включенной выбранной передаче КПП 3 с помощью органов регулирования устанавливается определенная угловая скорость ω коленчатого вала ДВС 1.

121

Далее после резкого нажатия на акселератор фиксируется угловое ускорение коленчатого вала

ε1 системы вращающихся масс «диск с эталонным

моментом инерции, внешний редуктор, агрегаты трансмиссии, КПП, ДВС», имеющей момент инерции J 1  J ЭТ при изменении угловой скорости вращения коленчатого вала ДВС в диапазоне от  до   d . Средний крутящий момент М для диапазона угловых скоростей от  до   d равен: М   1 J 1  J ЭТ 

(1)

Далее при выключенном сцеплении 2 диск с эталонным моментом инерции 6 демонтируется, а после включения сцепления 2 определяется угловое ускорение ε 2

системы вращающихся масс «внешний редуктор, агрегаты

трансмиссии, КПП, ДВС» с моментом инерции J1 при изменении угловой скорости вращения коленчатого вала ДВС в диапазоне от  до   d (рис.2.2), то есть при том же начальном значении крутящего момента М . Средний крутящий момент М для диапазона угловых скоростей от  до   d равен: М  ε 2 J1

(2)

Рис. 3 - Схема реализации бездемонтажного, бестормозного способа определения момента инерции вращающихся масс ДВС мобильных машин 122

Из выражений (1) и (2) определяется момент инерции системы вращающихся масс «внешний редуктор, агрегаты трансмиссии, КПП, ДВС»:

J1 

ε1JЭТ ε 2  ε1

(3)

Далее отключается сцепление 2 и определяется угловое ускорение

ε3

системы вращающихся масс «ДВС» с моментом инерции J ДВС при изменении угловой скорости вращения коленчатого вала ДВС в диапазоне от  до   d . Средний крутящий момент М для диапазона угловых скоростей от  до   d равен:

М   3JДВС

(4)

Из выражений (2.2) и (2.4) определяется момент инерции системы вращающихся масс «двигатель внутреннего сгорания»:

JДВС 

ε2 J1 ε3

(5)

Подставляя в (2.5) выражение (2.3) получаем выражение для определения момента инерции системы вращающихся масс ДВС 1 через значение момента инерции диска с эталонным моментом инерции 6 и значения угловых ускорений:

 J ДВС  2 

1

 3  2  1

J ЭТ

(6)

Таким образом, используя один диск с эталонным моментом инерции можно определить момент инерции гидравлического двигателя, а после этого и параметры скоростной характеристики двигателя, что позволит значительно повысить экономическую эффективность испытаний двигателей внутреннего сгорания.

123

Список использованной литературы: 1. Ахтариев, М.Р. Улучшение технико-экономических и экологических показателей дизельного двигателя путем завихрения заряда дополнительной подачей воздуха : диссертация ... кандидата технических наук : 05.04.02 / Ахтариев Марс Рифкатович. - Казань, 2001. - 196 с. 2. Вагнер, В.А. Улучшение экономических и экологических характеристик дизелей методом насыщения жидкого топлива водородом : диссертация ... кандидата технических наук : 05.04.02 / Вагнер Виктор Анатольевич. Барнаул, 1984. - 227 c. 3. Голубков, Л.Н. Результаты испытаний дизеля, использующего в качестве топлива диметиловый эфир/ Л.Н. Голубков, Т.Р. Филипосянц, А.Г. Иванов, А.Э. Ишханян// Автомобили и двигатели: сб. научн. тр./НАМИ, 2003. Вып.231.-с.41-51.

124

Проектирование диагностико терапевтического комплекса сердечнососудистой деятельности человека Фоминых Алексей Михайлович аспирант каф. ТТМ, ПГТУ, г. Йошкар-Ола Егоров Алексей Васильевич к.т.н., доцент каф. ТТМ, ПГТУ, г. Йошкар-Ола Рост числа людей имеющих хронические болезни сердца, врожденные или приобретенные,

увеличивает

потребность

индивидуальных

средствах

постоянной диагностики и терапии. В моем проекте решаются задачи, связанные с индивидуальным непрерывным терапевтическим кардиомониторингом. Мной предлагается микроконтроллерная система, снабженная быстрыми АЦП и ЦАП для обработки данных измерительного комплекса, а также управления аппаратными системами воздействия и передачи данных. Терапевтическое воздействие синхронизировано с диагностическими данными сердечно сосудистой системы человека. Спроектированный прибор постоянно регистрирует пульсовую волну[5] и ЭКГ[3] с 12-ти отведений[3]. Осуществляет постоянное детектирование Rзубцов[3] ЭКГ и фронта пульсовой волны. При запуске прибора в течение следующих

сек.

набирается

массив

амплитудных

значений

ЭКГ

обнаруживается средний уровень детектирования R- зубцов в I-ом отведении. Если значения в массиве превышает средний амплитудный уровень, программа

записывает

единицу

выставляет

интервал

задержки

детектирования на 0,3 сек. После регистрации четвертого зубца R происходит расчет коэффициента частоты пульса[1], количество импульсов тактового генератора за минуту делится на измеренное количество импульсов (от первого до четвертого R зубца). Далее полученный коэффициент умножается на четыре и результат сохраняется в памяти как электрофизиологическая частота пульса. Одновременно записывается массив амплитудных значений пульсовой 125

волны в течение 4 сек и находится максимальное значение. Если амплитудные значения массива будут находиться в пределах максимума (+/-15%), то программа

зарегистрирует

пульсовой

фронт

выставит

задержку

детектирования на 0,3 сек. После регистрации четырех пульсовых фронтов, программа

вычисляет

значение

пульса

сохраняет

частоты

пульса

памяти

как

“фотометрическая частота пульса”[1]. Начало

периода

измерения

для

обеих

программ

синхронизировано. Это дает возможность во время цикла измерения частоты пульса определять количество отсчетов тактового генератора между моментом регистрации R-зубца и моментом регистрации фронта пульсовой волны. В итоге в конце измерения получиться четыре значения времен опоздания пульсовой волны от кардиосигнала. Время задержки вычисляется как среднее четырех. Затем пациент должен ввести в прибор значение верхнего артериального давления[1], зафиксированного у него на данный момент. Используя значения времени

запаздывания

значении

артериального

давления

(АД),

рассчитывается индивидуальный коэффициент АД человека, используя который, прибор в дальнейшем сам может вычислять значение АД[1]. Также с блока регистрации массив данных поступает в блок системы автоматического анализа ЭКГ [5]. В зависимости от полученного результата происходит принятие решения о виде передачи данных или терапевтическом воздействии. Кардиосигнал

снимается

кожной

поверхности

запястий

ног

металлическими электродами с серебряным покрытием[3]. С грудной области электродами,

изготовленными

из

токопроводящей

резины.

Нагрудные

электроды вшиты в майку, изготовленную из стрейчевой ткани с коэффициентом растяжения равным 350%. Сигнал пульсовой волны регистрируется с запястья правой руки человека с помощью оптопары. Сигналы

ЭКГ

электродов

поступают

блок

инструментальных 126

прецизионных усилителей. Сигнал с фотоприемника усиливается по мощности в 1000 раз. Затем сигнал очищается от 50 герцовой составляющей и усиливается для компенсации потерь при фильтрации. Блок

анализа

данных

принимает

решение

миостимуляционном

воздействии на спинные мышцы человека или о передаче данных [2]. Программа анализа начинает свою работу с инициализации параметров устройств регистрации информации. Далее происходит динамический анализ электрокардиограммы (ЭКГ) и реограммы (РГ)[2]. Происходит автоматический запуск программы ZigBee, осуществляющая передачу ЭКГ сигнала с первого отведения. Программа автоматической диагностики и терапевтического воздействия представляет собой комплекс подпрограмм: программа записи данных амплитудных значений ЭКГ; программа распознавания характерных ЭКГ зубцов, их длительности и амплитуды, дифференцированная для разных типов отведений; программа экспертной системы для диагностирования заболевания по данным ЭКГ; программа принятия решения о передаче данных; программа принятия решения о применении терапевтического воздействия; программа передачи данных; программа вывода рекомендаций по лечению заболевания. Диагностирование заболевания по данным ЭКГ осуществляется по стратегии Байеса. Ставится диагноз с процентом диагностики. Если процент диагностики выше 50%, то программа формирует таблицы результатов, одна из которых содержит артериальное давление, пульс и время, а другая характерные параметры ЭКГ зубцов(амплитуда, длительность) со всех 12-ти отведений. Затем произойдет запуск программы вывода ЭКГ на печать, запуск программы передачи данных ZigBee, и запуск программы отправки SMS сообщения. Если процент диагностики ниже 50%[2], то через каждые 15 минут происходит сохранение строки значений времени, АД[1], пульса, диагноза и данных о миостимуляции. Затем через каждый час происходит отправка SMS 127

сообщения со значениями параметров сердечно сосудистой системы (ССС) в течение часа. Себестоимость производства 1-го прибора 12576 руб. Свободная отпускная цена 1-го прибора 19290 руб. Изделие может быть вполне рентабельным и при стабильном выпуске и должной реализации даст достаточно ощутимый экономический эффект. При

проведении диагностики прибор в автономных условиях способен

самостоятельно принимать решение о терапевтическом воздействии. В качестве терапии применяется миостимуляция трапециевидной мышцы спины для восстановления кровотока. Терапевтический кардиомонитор способен функционировать на одном комплекте аккумуляторов в течении 80 часов. Вес прибора не превышает 100г. Прибор может использоваться на станциях скорой помощи и в отделениях стационарного наблюдения кардиологических центров, а также в частной практике под руководством специалиста.

3. 4. 5.

Список использованной литературы: Андриященко П. Л., В. М. Большов, В. А. Клочков, В. Т. Яковлев. К выбору метода измерения артериального давления в мониторных комплексах // Мед.техника.-1995.- №4. - С.26-29. Искусственный интеллект: в 3 кн. Кн. 1. Системы общения и экспертные системы: Справочник, под ред. Э.В. Попова.– М.: Радио и связь, 1990.– 464 с., ил. Орлов В. Н. Руководство по электрокардиографии. 3-е издание.- М.; ООО «Медицинское информационное агентство», 2003.- 528с.: ил. Построение экспертных систем: Пер. с англ./Под ред. Ф. Хейеса-Рота, Д. Уотермана, Д. Лената.– М.: Мир, 1987.– 441 с., ил. Разработка устройств сопряжения для персонального компьютера типа IBM PC. Под общей редакцией Ю. В. Новикова. Практ. Пособие – М.: ЭКОМ., 2002 – 224с.:ил.

128

PACS number: 11.25.-w

Построение плоского многообразия Е.Г. Якубовский, инженер-программист Санкт-Петербургский государственный горный университет

Пространство Калаби-Яу это компактное комплексное многообразие с кэлеровой метрикой у которого тензор Риччи соответствует плоскому пространству [1],[2],[3]. Возможно определение этого многообразия путем непосредственного интегрирования системы нелинейных дифференциальных уравнений используя граничные условия, тогда это пространство имеет 6 возможных многообразий с Риччи – плоской метрикой. Каждая размерность этого пространства является комплексной, причем из 3 мерного комплексного многообразия преобразуется в 6 мерное действительное пространство и 3 мерному действительному пространству соответствует подобласть в 6 мерном пространстве. Причем метрику этого преобразования координат легко вычислить. Построение ограниченного количества многообразий Калаби-Яу с просто считаемой метрикой имеет большое значение для теории струн. По построенному пространству Калаби-Яу и зная его метрику можно определить массы элементарных частиц, правильную суперсимметрию, и обосновать Стандартную модель. Но, к сожалению, в существующем пространстве Калаби-Яу метрика считается очень сложно. Кроме того, существует примерно 10000 пространств Калаби-Яу со сложно считаемой метрикой, причем расчет стандартной модели по одному из пространств Калаби-Яу занимает примерно год. Это ограничивает использование существующих пространств Калаби-Яу. Предлагается формула для образования комплексного пространства с Риччи плоской метрикой, причем имеется только 6 таких пространств. 129

Предлагаемые формулы преобразования от криволинейных координат к декартовым имеют вид x1  r exp(i1 ) f (1 ) / exp( 2i1 ) f 2 (1 )  exp( 2i 2 ) f 2 ( 2 )  g 2 (1 ) g 2 ( 2 ) x2  r exp(i 2 ) f ( 2 ) / exp( 2i1 ) f 2 (1 )  exp( 2i 2 ) f 2 ( 2 )  g 2 (1 ) g 2 ( 2 )

(1)

x3  rg (1 ) g ( 2 ) / exp( 2i1 ) f 2 (1 )  exp( 2i 2 ) f 2 ( 2 )  g 2 (1 ) g 2 ( 2 )

При этом в результате построения преобразования координат получим периодическую зависимость от углов 1 ,  2 . Периодическую функцию можно представить в виде exp(il ) f (l ) , т.е. это самый общий вид комплексного преобразования координат пропорционального комплексной экспоненте. Необходимо для построения системы координат, координаты x1 , x2 должны быть пропорциональны cos(l  const ) . Неизвестные периодические функции f (1 ), f ( 2 ), g (1 ), g ( 2 ) определим из двух дифференциальных уравнений с

производными первого порядка g12[1 , 2 , f (1 ), f ( 2 ), g (1 ), g ( 2 ), df (1 ) df ( 2 ) dg (1 ) dg ( 2 ) , , g ( 2 ), g (1 )]  0 d1 d 2 d1 d 2 g11[1 , 2 , f (1 ), f ( 2 ), g (1 ), g ( 2 ),

(2)

df (1 ) df ( 2 ) dg (1 ) dg ( 2 ) , , g ( 2 ), g (1 )]  1 d1 d 2 d1 d 2

где величины g lk это ковариантная составляющая угловой части метрического тензора. В силу симметрии углов решение первого уравнения будет решением g12 (1 ,  2 )  g 21( 2 , 1 )  0 . Решив второе уравнение (2) в силу симметрии углов,

получим g11  g 22  1 . По комплексным декартовым координатам радиус и углы могут определиться однозначно по формулам 3

r   xl2 , arg( x3  ixl )  arg[ g (1 ) g ( 2 )  sin l f (l )  i cosl f (l )] 2

l 1

130

причем радиус и углы считаем действительными. При этом в трехмерном комплексном многообразии используется не все комплексное пространство, а из 6 мерного действительного пространства, являющегося прообразом трехмерного

комплексного

пространства,

вырезается

трехмерное

действительное пространство. В самом деле, не для любых комплексных координат x1 , x2 , x3 существуют действительные координаты r , 1 ,  2 . Т.е. в шестимерном

действительном

пространстве,

которое

соответствует

трехмерному комплексному пространству x1 , x2 , x3 , образована трехмерная область

дырами

периодическими

поверхностями.

Эта

область

соответствует трехмерному периодическому по двум углам пространству и имеющему

действительный

радиус,

которые

изменяются

области

l  [2k ,2 (k  1)], l  1,2, r  [0, ] , причем k произвольное целое число. Причем

как

докажем

метрика

этого

пространства

ds 2  dr 2  r 2 (d12  d 22 )  r 2 [(d ln r ) 2  d12  d 22 ] является Риччи – плоской.

Уравнение Лапласа запишется в виде 1 r

[ 2

 2  2 2 r   ]0 r r 12  22

В силу комплексного характера соответствующего декартова пространства теорема Гаусса о кривизне [4] не применима, и можно построить углы, обладающие простым уравнением Лапласа.

Решать систему уравнений (2),

будем при равенстве углов 1   2 в силу их симметрии. Тогда будем иметь два дифференциальных уравнения относительно f ( ), g ( ) . Можно получить периодическое решение этой системы нелинейных уравнений, причем количество периодических решений будет конечным. Для этого,

нужно

непосредственного

решать счета

эту

систему

системы

нелинейных

обыкновенных

уравнений

путем

дифференциальных

уравнений первого порядка с комплексными граничными условиями 131

f ( 0  2 )  f ( 0 ), g ( 0  2 )  g ( 0 ) . При этом определятся начальные условия, и

определяемые

из

нелинейного

уравнения

функции

окажутся

периодическими, комплексными. Функции окажутся периодическими, так как на

отрезке

[ 0  2 ,  0  4 ]

имеются

те

же

граничные

условия

f ( 0  4 )  f ( 0  2 ), g ( 0  4 )  g ( 0  2 ) и то же решение.

Исследуем вопрос о количестве определяемых функций, т.е. о количестве возможных многообразий. Используем теорему о среднем значении функции. Тогда решение можно представить в виде f ( 0  2 )  f ( 0 )  F{ 0 ,  0 , f [ ( 0 )], g[ ( 0 )]}2 g ( 0  2 )  g ( 0 )  G{ 0 ,  0 , f [ ( 0 )], g[ ( 0 )]}2

При этом в силу граничных условий эту формулу можно записать в виде F{ 0 ,  0 , f [ ( 0 )], g[ ( 0 )]}  0 G{ 0 ,  0 , f [ ( 0 )], g[ ( 0 )]}  0

(3)

это уравнение имеет единственное решение в случае не вырожденности матрицы Якоби F f F g

G f  0, G g

(4)

в окрестности ( f , g ) - нулей функции (3). Алгоритм нахождения количества многообразий состоит в определении нулей системы нелинейных уравнений (3). Далее если корни этой системы уравнений, при подстановке в определитель (4) не делают его равным нулю, то решение системы уравнений не содержит точку ветвления и поэтому единственно. При этом количество нулей системы функций (3)

конечно. При этом система уравнений (3)

получается из системы уравнений (2) приравниванием производных

уравнении (2) нулю Получим вид системы уравнений (3) (производные от функций f , g по углу равны нулю в средней точке) 132

1 x1  r 1  1 x 2  r 1 

1 x3  r 1 

i exp(i 0 ) f ( ) exp( 2i 0 ) f 2 ( )  exp( 2i( 0 ) f 2 ( )  g 2 ( ) g 2 ( ) exp( 2i 0 ) f 2 ( ) exp( 2i 0 ) f 2 ( )  exp( 2i 0 ) f 2 ( )  g 2 ( ) g 2 ( )

[1 

]

 i exp(i 0 ) f ( ) exp( 2i 0 ) f 2 ( )  exp( 2i 0 ) f 2 ( )  g 2 ( ) g 2 ( )



exp( 2i 0 ) f 2 ( ) exp( 2i 0 ) f 2 ( )  exp( 2i 0 ) f 2 ( )  g 2 ( ) g 2 ( )

 g ( ) g ( ) exp( 2i 0 ) f 2 ( )  exp( 2i 0 ) f 2 ( )  g 2 ( ) g 2 ( )



exp( 2i 0 ) f 2 ( ) exp( 2i 0 ) f 2 ( )  exp( 2i 0 ) f 2 ( )  g 2 ( ) g 2 ( )

Тогда вычислим угловую часть метрического тензора g11 , и приравняем его 1, первое уравнение из системы нелинейных уравнений по определению функций f , g , будет иметь вид { exp( 2i 0 ) f 2 [exp( 2i 0 ) f 2 ( )  g 4 ( )]2   exp( 6i 0 ) f 6 ( )  g 4 ( ) exp( 4i 0 ) f 4 ( )} 

(5)

 [exp( 2i 0 ) f 2 ( )  exp( 2i 0 ) f 2 ( )  g 4 ( )]3

Система нелинейных уравнений относительно компоненты метрического тензора g12 получится следующая {exp(4i 0 ) f 4 [exp( 2i 0 ) f 2 ( )  g 4 ( )]   g 4 ( ) exp( 4i 0 ) f 4 ( )}  0

из второго уравнения получим связь g 4 [ ( 0 )]   exp( 2i 0 ) f 2 ( ) / 2 .

f ( ) . Т.е. имеется 6 начальных условий, определяющих 6 многообразий,

имеющих Риччи – плоскую метрику. При этом начало отсчета  0 для нахождения решения f (0   ), g (0   ) не существенно для построения периодического решения.

133

Теперь

построим

систему

координат,

состоящую

из

декартова

пространства и 6 скрытых пространств. При этом связь с декартовыми координатами осуществляется по формуле x1  r sin 1 / 1  cos 2 1 tan 2  2 x 2  r sin  2 / 1  cos 2  2 tan 2 1 x3  r cos 1 / 1  cos 2 1 tan 2  2  r cos  2 / 1  cos 2  2 tan 2 1 3

r 2   xl2 ,  l  arg( x3  ix l ) l 1

При этом cos l , l  1,2 меняет знак одновременно с изменением знака x3 . Эта система координат не ортогональная, зато она периодическая. При этом остальные три скрытые координаты и их зеркально симметричные аналоги определятся из уравнений x 4  R0 exp(i 3 ) f ( 3 ) / R exp( 2i 3 ) f 2 ( 3 )  exp( 2i 4 ) f 2 ( 4 )  g 2 ( 3 ) g 2 ( 4 ) x5  R0 exp(i 4 ) f ( 4 ) / R exp( 2i 3 ) f 2 ( 3 )  exp( 2i 4 ) f 2 ( 4 )  g 2 ( 3 ) g 2 ( 4 ) x6  R0 g ( 3 ) g ( 4 ) / R exp( 2i 3 ) f 2 ( 3 )  exp( 2i 4 ) f 2 ( 4 )  g 2 ( 3 ) g 2 ( 4 ) R02 / R 2 



l 4

xl2 , R  R0 , arg( x6  iy l )  arg[ g ( 3 ) g ( 4 )  sin  l f ( l )  i cos  l f ( l )] l  3,4

x7  R  exp( i 5 ) f ( 5 ) / R0 exp( 2i 5 ) f 2 ( 5 )  exp( 2i 6 ) f 2 ( 6 )  g 2 ( 5 ) g 2 ( 6 ) x8  R  exp( i 6 ) f ( 6 ) / R0 exp( 2i 5 ) f 2 ( 5 )  exp( 2i 6 ) f 2 ( 6 )  g 2 ( 5 ) g 2 ( 6 ) x9  R  g ( 5 ) g ( 6 ) / R0 exp( 2i 5 ) f 2 ( 5 )  exp( 2i 6 ) f 2 ( 6 )  g 2 ( 5 ) g 2 ( 6 ) R 2 / R02 



l 7

xl*2 , R  R0 , arg( x9*  iy l* )  arg[ g ( 5 ) g ( 6 )  sin  l f ( l )  i cos  l f ( l )] l  5,6

(6) Радиус R0 равен длине Планка R0   / c 3 , где величина c скорость света,  постоянная Планка,  - гравитационная постоянная.

134

При этом, так как метрический тензор скрытых координат по построению имеет

вид

g lk

2 2  R0  lk / R , l  3,4 ,  2 2  R  / R , l  5 , 6 lk 0 

относительно

координат

ln R0 / R, 3 ,  4 ; ln R / R0 , 5 ,  6 , он удовлетворяет уравнению ОТО в вакууме. При

этом k ,kk

2 2  1 g kk R0  lk / R , l  1,3,4  exp( 2 ln R0 / R) lk , l  1,3,4 .   g     kk 2 2 2 x k  exp( 2 ln R / R )  , l  1 , 5 , 6  R  / R , l  1 , 5 , 6 0 lk  lk 0 

где индекс k  1 соответствует радиальной компоненте, а остальные компоненты символа Кристоффеля равны нулю. Т.е. символ Кристоффеля является скаляром i,kl  g11( R) i1 k1 l1 , зависящим только от радиуса, при этом i символ Кристоффеля kli  11 ( R) k1 l1 является вектором и тензор Риччи равен

Rik  (

1 11

x



1 11

x

1 1 1 1  11 11  11 11) i1 k1  0

а значит, пространство (6) удовлетворяет уравнению ОТО в вакууме, причем его метрический тензор легко вычислить. При этом пространство является десятимерным, при 6 независимых углах и 3 радиусами системы координат (1) плюс временная координата. При этом основному пространству соответствует радиус R0 / R, R  [ R0 , ] и углы,

3 , 4 ,

R / R0 , R  [0, R0 ]

зеркальному

симметричному

пространству

радиус

и углы  5 ,  6 , которые у зеркально симметричного решения

получены изменением знака у углов 3 , 4 . причем зеркальная симметрия означает переход от одних координат к другим. Это построенное пространство заменяет многообразие Калаби-Яу, причем построить это многообразие можно с помощью граничных условий и тогда это пространство имеет 6 ветвей решения. Кроме того, это пространство Риччи - плоское и для вычисления констант стандартной модели не нужно 135

сложных методов определения метрики этого пространства, она легко находится.

1. 2. 3.

Литература: Tian, Gang & Yau, Shing-Tung (1990), Complete Kähler manifolds with zero Ricci curvature, I, Amer. Math. Soc. Т. 3 (3): 579–609 Tian, Gang & Yau, Shing-Tung (1991), Complete Kähler manifolds with zero Ricci curvature, II, Invent. Math. Т. 106 (1): 27–60 Yau, Shing Tung (1978), On the Ricci curvature of a compact Kähler manifold and the complex Monge-Ampère equation. I, Communications on Pure and Applied Mathematics Т. 31 (3): 339-411,MR480350, ISSN 0010-3640 А.В. Погорелов Дифференциальная геометрия М.: «Наука», 1974г., 176с

136

Наукове видання

Актуальні питання природничих та медичних наук . Збірник матеріалів І Міжнародної науково - практичної заочної конференції (м. Київ, Україна, 19 вересня 2013р.) Актуальні питання технічних та математичних наук. Збірник матеріалів І Міжнародної науково - практичної заочної конференції (м. Київ, Україна, 12 вересня 2013р.)

Підписано до друку Формат 60х84 /16 Папір офсетний. Друк цифровий Зам. № Макет, комп ’ютерна верстка – ТОВ «Яготинська друкарня» Віддруковано на ТОВ «Яготинська друкарня» 07700, м. Яготин Київської області, вул. Незалежності, 118. Свідоцтво про внесення суб’єкта видавничої справи до державного реєстру видавців , виготівників і розповсюджувачів видавничої продукції серія ДК№1726 137

138