Диссертация (1150360)
Текст из файла
Санкт-Петербургский государственный университет______________________________________________________________________На правах рукописиЗАДОРОЖНАЯ ОЛЕСЯ АНАТОЛЬЕВНАПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЕ МУЛЬТИСЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКСИЧНОСТИ ВОДНЫХ СРЕД В ШКАЛАХБИОТЕСТИРОВАНИЯСпециальность 02.00.02 – АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯДИССЕРТАЦИЯна соискание ученой степеникандидата химических наукНаучный руководитель –Доктор химических наук, профессорКирсанов Дмитрий ОлеговичСанкт-Петербург20162ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………….…...5ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ………………………………...91.1.МЕТОДЫБИОТЕСТИРОВАНИЯДЛЯОПРЕДЕЛЕНИЯИНТЕГРАЛЬНОЙТОКСИЧНОСТИ ВОДНЫХ СРЕД……………………………………………………………91.2. ВЕЩЕСТВА, ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ВОДНЫЕ СРЕДЫ……………………………........141.2.1.
Источники загрязняющих веществ…………………………………….…….141.2.2. Пестициды……………………………………………………………..............151.2.3. Канцерогены……………………………………………………………….......181.2.4. Поверхностно-активные вещества…………………………………………...191.2.5. Тяжелые металлы…………………………………………………………......211.2.6. Фенолы………………………………………………………………………...221.3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ХИМИЧЕСКИХ СЕНСОРАХ……………………….............241.4.
МУЛЬТИСЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ……………………………………………………311.5. МЕТОДЫ АНАЛИЗА МНОГОМЕРНЫХ ДАННЫХ………………………………….38ГЛАВА 2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ И МЕТОДОВИССЛЕДОВАНИЯ…………………………………………………………………..432.1. АППАРАТУРА…………………………………………………………………………...432.2. РЕАГЕНТЫ……………………………………………………………………………….512.3. ИССЛЕДУЕМЫЕ ОБРАЗЦЫ…………………………………………………………...512.4.ОЦЕНКАТОКСИЧНОСТИОБРАЗЦОВСПОМОЩЬЮМЕТОДИКБИОТЕСТИРОВАНИЯ…………………………………………………………………….....552.4.1.Методика биотестирования с использованием Daphnia magna…………...552.4.2.
Методика биотестирования с использованием Paramecium caudatum…...572.4.3. Методика биотестирования с использованием Chlorella vulgaris…….......582.4.4. Методика биотестирования с использованием Vibrio fischeri…………….592.5.ИССЛЕДОВАНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ СЕНСОРОВВ ВОДНЫХ РАСТВОРАХ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ И ВЕЩЕСТВ,ОТНОСЯЩИХСЯ К КЛАССУ ФЕНОЛОВ…….......……………………………………….612.6.ИССЛЕДОВАНИЕМОДЕЛЬНЫХВОДНЫХРАСТВОРОВИНДИВИДУАЛЬНЫХ ТОКСИКАНТОВ И РЕАЛЬНЫХ ВОДНЫХ ОБРАЗЦОВ СПОМОЩЬЮПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОЙМУЛЬТИСЕНСОРНОЙСИСТЕМЫ…………………………………………………………………………………….6232.7. ПРИМЕНЕНИЕ ХЕМОМЕТРИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ,ПОЛУЧЕННЫХ С ПОМОЩЬЮ МУЛЬТИСЕНСОРНЫХ СИСТЕМЫ……………….....632.7.1.Метод главных компонент………………………………………………….632.7.2.Метод проекции на латентные структуры………………………………….652.7.3.Метод случайных лесов……………………………………………………...682.7.4.Метод случайного выбора k-ближайших соседей………………………….69ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ СЕНСОРОВ КИНДИВИДУАЛЬНЫМ ТОКСИКАНТАМ И ФОРМИРОВАНИЕМУЛЬТИСЕСНСОРНОЙ СИСТЕМЫ…...………………………………………713.1.СТРАТЕГИЯ ВЫБОРА СЕНСОРОВ В СОСТАВ МУЛЬТИСЕНСОРНОЙСИСТЕМЫ…………………..………………………………………………………………...713.2.
ИССЛЕДОВАНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ИНДВИДУАЛЬНЫХ СЕНСОРОВ ВРАСТВОРАХ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ……………………………...743.3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ СЕНСОРОВ ВВОДНЫХ РАСТВОРАХ ВЕЩЕСТВ КЛАССА ФЕНОЛОВ………………………………77ГЛАВА 4. КЛАССИФИКАЦИЯ ВОДНЫХ ОБРАЗЦОВ ПОТОКСИЧНОСТИ…………………………………………………………………….814.1. ПОЛУЧЕНИЕ РЕФЕРЕНТНЫХ ДАННЫХ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДИКБИОТЕСТИРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ Daphnia magna, Paramecium caudatum, Chlorellavulgaris и Vibrio fischeri……………………………………………………………………….814.2. КЛАССФИКАЦИЯ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ИНДИВИДУАЛЬНЫХТОКСИКАНТОВ ПО ТОКСИЧНОСТИ…………………………………………………….834.3.
КЛАССИФИКАЦИЯ РЕАЛЬНЫХ ВОДНЫХ ОБРАЗЦОВ ПО ТОКСИЧНОСТИ.....85ГЛАВА 5. ЧИСЛЕННАЯ ОЦЕНКА ТОКСИЧНОСТИ ВОДНЫХОБРАЗЦОВ С ПОМОЩЬЮ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОЙМУЛЬТИСЕНСОРНОЙ СИСТЕМЫ……………………………………………..905.1.ЧИСЛЕННАЯОЦЕНКАТОКСИЧНОСТИВОДНЫХРАСТВОРОВИНДИВИДУАЛЬНЫХ ТОКСИКАНТОВ С ПОМОЩЬЮ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОЙМУЛЬТИСЕНСОРНОЙ СИСТЕМЫ………………………………………………………...905.2.ЧИСЛЕННАЯ ОЦЕНКА ТОКСИЧНОСТИ РЕАЛЬНЫХ ВОДНЫХ ОБРАЗЦОВ СПОМОЩЬЮ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОЙ МУЛЬТИСЕНСОРНОЙ СИСТЕМЫ……..935.2.1.Образцы, отобранные на территории Санкт-Петербурга………………….935.2.2.Образцы, отобранные в различных округах Испании……………………..96ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………….1014ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ТЕРМИНЫ………………………………….103СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………...104ПРИЛОЖЕНИЕ 1…………………………………………………………………..117ПРИЛОЖЕНИЕ 2…………………………………………………………………..118ПРИЛОЖЕНИЕ 3…………………………………………………………………..1205ВВЕДЕНИЕАктуальностьЗагрязнение природных вод является крайне острой проблемой.
Длясвоевременногооперативноговыявлениязагрязнениймониторингаводныхнеобходимообъектов.развитиеВеществ,методовявляющихсяпотенциальными загрязнителями, сейчас насчитывается свыше 70000, и это числопостоянно увеличивается. Например, только используемых пестицидов известносейчас более 800, среди них есть соединения, представляющие серьезную угрозуздоровью человека. В такой ситуации индивидуальное определение всехпотенциальных загрязнителей в каждой пробе воды не представляетсявозможным.
В связи с этим особое значение приобретают аналитические методыгруппового определения различных загрязнителей, а также методы интегральнойоценки качества воды. Среди последних наибольшее распространение внастоящеевремяполучилиметодыоценкитоксичностиспомощьюбиотестирования – изучения реакций различных живых организмов, помещенныхв исследуемую пробу. В качестве биологических реакций могут выступать,например,выживаемостьдафний,плодовитостьводорослей,хемотаксисинфузорий. Биотестирование не предоставляет информации о наличии иконцентрациях индивидуальных токсикантов, однако, дает интегральную оценкукачества воды и степени ее опасности для живых организмов, что делает егоудобным методом мониторинга.
Тем не менее, методы биотестирования обладаютрядомсущественныхнедостатков:необходимостьиспользованияживыхорганизмов, которые должны культивироваться и поддерживаться в рабочемсостоянии в определенных условиях; длительное время анализа (в некоторыхслучаях до 96 часов). Также серьёзной проблемой представляется отсутствиеуниверсальныхбиотестов,характеризующихсянадёжностьюиширокимдиапазоном применимости. Это связано, во-первых, с видовой избирательностьюдействия токсикантов, и, во-вторых, с непрерывным ростом количествазагрязняющих окружающую среду веществ. Инструментальное определение6токсичностибезиспользованияживыхорганизмовявилосьбыкрайневостребованной альтернативой традиционным методам биотестирования.В качестве такой альтернативы могут быть рассмотрены мультисенсорныесистемы.
Такие системы представляют собой массив химических сенсоров,обладающих различной перекрестной чувствительностью, т.е. чувствительностьюодновременно к нескольким компонентам исследуемого раствора. Откликмассивавхемометрики,исследуемыхчтообразцахпозволяетобрабатываетсяполучатьскачественнуюпомощьюиметодовколичественнуюинформацию. Наибольшее распространение получили потенциометрическиемультисенсорные системы, которые позволяют надежно определять рядинтегральных характеристик образцов, таких, например, как вкусовые параметры.В работах такого рода референтными методами, относительно которыхпроводится многомерная градуировка массива сенсоров, являются оценки людейдегустаторов, а в случае лекарственных препаратов – биологические реакциикрыс.
Логичной представляется попытка расширить круг биологическихобъектов, реакции которых моделируются мультисенсорными системами, на рядтест-объектов, применяемых в биотестировании. Достоинством такого подхода коценке токсичности может стать экспрессность анализа, так как длительностьпотенциометрических измерений составляет всего 3-5 минут, что можетпозволить в дальнейшем разработать on-line систему комплексной оценкисостояния гидросферы. Кроме того, важным преимуществом подобной системыстало бы отсутствие сложностей, связанных с использованием живых организмов,которые в этом случае применяются только для градуировки массива сенсоров.Цельработы:исследованиевозможностипримененияпотенциометрических мультисенсорных систем для оценки токсичности водныхсред в шкалах биотестирования.В ходе работы решались следующие задачи:1. Оценкачувствительностипотенциометрическихсенсоровкрядураспространенных индивидуальных токсикантов, по отношению к которымотклик используемых в работе мультисенсорных массивов ранее не7изучался, а именно соединений, относящихся к классу фенолов: фенолу, онитрофенолу и п-крезолу, а также поверхностно-активных веществ:додецилсульфату натрия и цетилтриметиламмоний бромиду.2.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
