Влияние низкоинтенсивного электромагнитного поля на водные кластеры в присутствии ионов, страница 2

Водные кластеры с ионом, обладающие симметрией расположения молекул воды в первой координационной сфере в трех взаимоперпендикулярных плоскостях, подвержены воздействию низкоинтенсивного электрического поля.Теоретическая значимость.В работе доказана принципиальная возможность низкоинтенсивного электрического поля приводить к изменениям в водных кластерах. Разработана методика анализаструктуры сетки из водородных связей, позволившая провести классификацию всех еегеометрических разновидностей, за исключением эффекта хиральности, у равновесныхконфигураций при температурах 1 и 300 К кластера с ионом Na+ или K+ в окружении раз-6личного количества молекул воды. Она открывает новые возможности для статическогои динамического исследований структуры сеток из водородных связей водных кластеровв присутствии ионов.Практическая значимость.Результаты данной работы могут оказать практическую пользу для исследованийпо изучению влияния на биологические объекты низкоинтенсивных электромагнитныхполей.

В частности, результаты выполненной работы могут быть использованы при создании моделей взаимодействия биологических объектов с низкоинтенсивным электромагнитным излучением, по которым можно было бы определить критерии их безопасного применения. Большой практической ценностью обладает разработанный подход к исследованию состояния гидратных кластеров, главным компонентом которого являетсяметодика анализа структуры сеток из водородных связей, входящих в их состав молекулводы.

Полученные с ее помощью вероятные типы структур сеток из водородных связейкластера с ионом Na+ или K+ в окружении 8 молекул воды, а также его переходные конфигурации могут быть полезны для исследования механизмов воздействия низкоинтенсивных физических полей на водные среды.Основные положения, выносимые на защиту:1. В кластере с ионом Na+ или K+ в окружении 8 молекул воды при температуре1 К часто реализуются конфигурации с 17±1 (в случае иона Na+) и 14±2 (в случае иона K+) различными типами сеток из водородных связей.2.

При температуре 300 К в кластере с ионом Na+ или K+ в окружении 8 молекулводы часто реализуются конфигурации с 23±1 (в случае иона Na+) и 24±1 (вслучае иона K+) различными типами сеток из водородных связей.3. Часто встречающиеся типы структур сеток водородных связей в кластере с ионом Na+ или K+ в окружении 8 молекул воды при температурах 1 и 300 К соответствуют его равновесным конфигурациям, не обладающим минимальной потенциальной энергией.4. Воздействие электрической компоненты низкоинтенсивного электромагнитного поля приводит к изменению очередности появления равновесных при температуре 300 К конфигураций водных кластеров в присутствии ионов без изменения весовых коэффициентов, соответствующих их типам структур сеток из водородных связей.5.

Водные кластеры с ионом, обладающие симметрией расположения молекул воды в первой координационной сфере в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через одну молекулу воды и ион, восприимчивы к воздействию низкоинтенсивного электрического поля.Апробация результатов исследования. Основные положения и выводы диссертационной работы прошли апробацию в следующих формах:• в докладе на VIII Всероссийской школе-семинаре “Физика и применение микроволн”, проходившей 26-30 мая 2001 г.;7• в докладе на 13 Российском Симпозиуме с Международным участием “Миллиметровые волны в медицине и биологии”, проходившем 1-3 декабря 2003 г.;• в докладе на III Съезде биофизиков России, проходившем 24-29 июня 2004 г.;• в докладе на II Евразийском конгрессе по медицинской физике и инженерии“Медицинская физика – 2005”, проходившем 21-24 июня 2005 г.Диссертация обсуждена в Центре гидрофизических исследований физического факультета Московского государственного университета им.

М.В. Ломоносова и рекомендована к защите.Личный вклад соискателя. Построение численной модели кластеров с ионом Na+или K+ в окружении молекул воды и получение выборок их равновесных конфигурацийпри 300 и 1 К осуществлялось полностью на написанном автором программном комплексе. Результаты расчетов были обработаны с помощью разработанной соискателем методики анализа структуры из сеток из водородных связей водного кластера с ионом, реализованной с помощью созданной им программы.Все результаты диссертации, касающиеся экспериментов по воздействию низкоинтенсивного миллиметрового излучения на высшие растения, получены автором в соавторстве при непосредственном его участии. Их анализ и интерпретация проведены имлично.В печатных работах, написанных в соавторстве, диссертанту принадлежит участиев постановке задачи, определении методов ее решения, разработке адекватного ей инструментария, проведении экспериментов и интерпретации их результатов.Публикации по теме исследования.

Содержание диссертационной работы изложено в 8 печатных работах, включая 4 тезисов, 4 статьи, в том числе 2 в отечественных(1 в рецензируемом журнале), а также в 2 зарубежных журналах.Структура и объем диссертационной работы. Поставленная цель и задачи исследования определили структуру диссертационной работы. Она состоит из введения, 3-хглав, заключения, библиографического списка использованной литературы. В диссертации 140 страниц машинописного текста, 49 рисунков, 19 таблиц.

Список цитируемой литературы содержит 162 источника, в этом числе 32 иностранных источника.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо Введении обосновывается актуальность темы исследования, связанная с высокой важностью понимания механизмов воздействия низкоинтенсивных электромагнитных полей на биологические объекты. Здесь определяются объект, предмет, цель и задачикандидатской работы, освещаются теоретические и методологические основы; определяется научная новизна, теоретическая значимость и практическая ценность исследования;формулируются положения, выносимые на защиту.Первая глава “Взаимодействие водных сред с низкоинтенсивными электромагнитными полями” состоит из трех параграфов и посвящена систематизации инфор-8мации по воздействию низкоинтенсивного электромагнитного излучения на биологические объекты и водные растворы, а также физико-химическим свойствам воды.В первом параграфе “Эффекты воздействия низкоинтенсивных электромагнитных полей на биообъекты” систематизирована информация по воздействию низкоинтенсивного электромагнитного излучения на живые организмы.Ретроспективный анализ действия низкоинтенсивного ЭМП на живые организмы(Бродовская, Королев, Нелюбина, 1973; Дружинин, Сазонов, Ягодинский, 1974; Achkasova, Pyatkin, Bryzgunova at.

al., 1978; Ягодинский, 1981; Шарова, 1987; Дубров, 1990; Темурьянц, Владимирский, Тишкин, 1992; Петричук, Гайтинова, Шищенко, Нарциссов,1992; Григорьев, Степанов, 1998; Пичугин, Ахматова, Падалка, Супруненко, 2002; Томашевская, Думанский, 2002; Зуев, Иванов, Галкин, 2002; Чуян, Темурьянц, Московчук идр., 2003; Бурлакова, Конрадов, Мальцева, 2003) выявил следующие закономерности: приувеличении (уменьшении) интенсивности воздействия от “экологического фона” наблюдается своеобразная зависимость “доза – эффект”, которая может быть сопоставлена слекарственным или ионизирующим воздействием. Исходя из существующих результатовразличных экспериментальных работ, в том числе, проведенных автором на высших растениях (Хахалин, Морозов, Королев и др., 2001, 2002, 2003, 2004), было показано, чтонизкоинтенсивное электромагнитное поле влияет на жизнедеятельность биологическихобъектов.

Одной из общепринятых причин этого являются изменения физикохимических свойств внутриклеточной и(или) внеклеточной водной среды.Во втором параграфе “Особенности воздействия низкоинтенсивных электромагнитных полей на водные растворы” анализируются эффекты поглощения низкоинтенсивного электромагнитного излучения с водой.Установлено, что однозначный механизм поглощения низкоинтенсивных ЭМП сводными растворами в настоящий момент отсутствует. Среди наиболее вероятных подходов к объяснению этого эффекта можно выделить следующие: 1) влияние магнитнойкомпоненты электромагнитного поля на растворенные в водной среде молекулы кислорода, а также на кольцевые структуры из молекул воды; 2) влияние электрической компоненты электромагнитного поля на вращения молекул воды вокруг собственных осей идругой частицы. В биологических растворах у молекул воды вероятность упорядоченного движения по полю значительно уменьшается за счет сильного влияния макромолекули высокой концентрации других примесных частиц.