Введение
1. Возможность применения тест-реакции гальванотаксиса для экспресс-контроля токсичности водных сред 10
1.1. Актуальность контроля токсичности водных сред 10
1.2. Актуальность исследования гальванотаксиса 13
1.3. Модели гальванотаксиса 16
1.4. Особенности воздействия электрического поля на инфузорий 18
1.4.1. Методы исследования разности потенциалов и напряженности электрического поля 19
1.4.2. Характеристики среды, влияющие на распространение постоянного электрического поля 20
1.4.3. Эффекты, возникающие при взаимодействии электродов и среды 23
1.5. Характеристики биообъектов, которые могут обусловливать их движение под воздействием постоянного электрического поля 27
1.6. Модель движения инфузорий в электрическом поле 29
1.7. Воздействие ионов на живое 34
1.8. Особенности организации биотестового эксперимента 35
1.8.1. Общие принципы 35
1.8.2. Характеристика тест-организма 36
1.8.3. Характеристика тест-реакции 37
1.9. Методы исследования гальванотаксиса инфузорий 39
1.10. Обработка результатов измерений 41
1.11. Выводы 44
2. Разработка и исследование биотехнической биотестовой системы (БТС) 45
2.1. Обобщенная схема БТС 45
2.2. Блок формирования тест-реакции 47
2.2.1. Обоснование используемого диапазона величин электрических стимулов 47
2.2.2. Источники электрических стимулов 49
2.3. Исследование влияния биотехнических факторов на реакцию гальванотаксиса 51
2.3.1. Обоснование выбора материала электродов 51
2.3.2. Экспериментальное исследование материала электродов 53
2.3.3. Исследование влияния линии подготовки тест-объекта на реакцию гальванотаксиса 57
2.4. Телевизионная регистрация гальванотаксической реакции 60
2.4.1. Последовательность обработки изображения 60
2.4.2. Программа для преобразования оцифрованного изображения популяции инфузорий в кювете в график значений яркости 62
2.4.3. Апробация программы 63
2.4.4. Регистрация стадий гальванотаксиса по телевизионным снимкам.65
2.5. Моделирование характеристик электрического поля в кювете 67
2.5.1. Порядок моделирования поля в кювете с помощью программного пакета ELCUT 68
2.5.2. Модели с разной геометрией электродов 69
2.6. Выводы 72
3. Модели гальванотаксиса и измерительного преобразователя 73
3.1. Организация гальванотаксической тест-реакции 73
3.2. Модель измерительного преобразователя 75
3.3. Моделирование оптических характеристик частиц 77
3.4. Математическая модель первой стадии гальванотаксиса инфузорий.. 78
3.5. Математическая модель второй стадии гальванотаксиса 80
3.6. Исследование модели сигнала 83
3.6.1. Расчет оптических характеристик клеток инфузорий 83
3.6.2. Расчет модели сигнала при отсутствии разности потенциалов 84
3.6.3. Общий вид сигнала при подаче разности потенциалов 85
3.6.4. Исследование зависимости амплитуды модельного сигнала от напряжения 86
3.6.5. Зависимость амплитуды модельного сигнала от смещения фотоприемника относительно электродов 87
3.6.6. Моделирование формы импульса при разных концентрациях 88
3.6.7. Моделирование формы импульса при разных напряжениях 89
3.6.8. Исследование формы сигнала в зависимости от токсичности 90
3.6.9. Биологические факторы, влияющие на параметры сигнала 91
3.6.10. Технические факторы, влияющие на сигнал 92
3.6.11. Выводы 94
4. Экспериментальное исследование аппаратурных средств для регистрации гальванотаксиса 95
4.1. Исследование спектра пропускания тест-объекта 95
4.2. Экспериментальная установка для исследования гальванотаксиса 97
4.2.1. Структурная схема макета установки для измерения коэффициента пропускания взвеси инфузорий 97
4.2.2. Расчет величины коэффициента пропускания 98
4.2.3.Гальванотаксическая ячейка 100
4.2.4.Выбор источника и приемника излучения 100
4.2.5. Особенности гальванотаксических сигналов 104
4.3. Модернизация установки 108
4.3.1. Структурная схема 108
4.3.2. Гальванотаксическая ячейка 110
4.3.3. Блок формирования напряжения 110
4.3.4. Выбор источника и приемника излучения 112
4.4. Алгоритм проведения измерений 113
4.5. Метод определения токсичности 117
4.6. Характеристики гальванотаксических сигналов в контроле 118
4.6.1. Сигнал при отсутствии разности потенциалов 119
4.6.2. Исследование формы импульса при разных концентрациях 120
4.6.3. Исследование формы импульса при разных напряжениях 122
4.7. Характеристики гальванотаксических сигналов в токсичной среде... 123
4.7.1. Исследование формы сигнала в зависимости от токсичности 125
4.7.2. Определение коэффициента токсичности 127
4.8. Обсуждение результатов экспериментов 128
Заключение 129
Список литературы
