Сонолюминесцентный метод экспресс-контроля водной среды

• Автор: Кривцова, Галина Борисовна
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 205 с. : ил.

1. ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ВОДНОЙ СРЕДЫ (КОНТРОЛЬ СОСТОЯНИЯ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ)
1.1. Водные экосистемы: их состояние и изменение при антропогенном загрязнении природной среды
1.2. Растворенное вещество - индикатор гидрохимических аномалий водных экосистем. Методы контроля состояния водной среды

1.3. Люминесцентные методы и средства непрерывного контроля состояния водной среды

1.4. Сонолюминесценция и звукохимические реакции, сопровождающие кавитацию в водной среде

1.4.1. Развитие звукохимии и исследования эффекта сонолюминесцент-ного свечения

1.4.2. Основные параметры акустического поля

1.4.3. Ультразвуковая кавитация. Мультипузырьковая кавитационная зона. Преобразование энергии при создании кавитации
1.4.4. Суммарное сонолюминесцентное свечение и звукохимические реакции в мультипузырьковой кавитационной зоне. Энергетика процессов, вызываемых кавитацией
1.5. Концепция датчиков экологической безопасности и выбор реализующей ее аппаратуры

1.6. Постановка цели и задач исследования

2. МУЛЬТИПУЗЫРЬКОВАЯ КАВИТАЦИОННАЯ ЗОНА “ТОЧЕЧНОГО” ИСТОЧНИКА УЛЬТРАЗВУКОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
2.1. Формирование мультипузырьковой кавитационной зоны в малом
замкнутом водном объеме

2.2. Фрактальность мультипузырьковой зоны на разных уровнях ее энергетического насыщения
2.3. Модель пространственной конфигурации микрофрактальной мультипузырьковой зоны
2.4. Выводы
3. ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ СОНОЛЮМИНЕСЦЕНТНОГО СВЕЧЕНИЯ ПРОТОЧНОЙ ВОДНОЙ ПРОБЫ
3.1. Метод построения и расчета “точечного” источника формирования мультипузырьковой кавитационной зоны, стабильно возбуждающей сонолюминесцентное свечение водной пробы
3.2. Принципы построения и энергетические характеристики блока возбуждения сонолюминесцентного свечения
3.3. Контроль основного параметра, характеризующего мощность ультразвукового воздействия на водную среду
3.4. Выводы
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НИЗКОЧАСТОТНОГО УЛЬТРАЗВУКОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА СОСТОЯНИЕ ВОДНОЙ СРЕДЫ С РАСТВОРЕННЫМИ ОРГАНИЧЕСКИМИ ВЕЩЕСТВАМИ
4.1. Выбор характерных групп низко- и высокомолекулярных органических веществ. Методика проведения исследования
4.2. Исследование влияния ультразвукового воздействия на изменение состояния водных растворов низкомолекулярных биорегуляторов методом биотестирования и оптическими методами
4.3. Исследование влияния ультразвукового воздействия на изменение состояния водных растворов высокомолекулярных белковых биополимеров спектрофотометрическим методом

4.4. Выводы
5. ЭКСПРЕСС-КОНТРОЛЬ ВОДНОЙ ПРОБЫ ПО ИНТЕНСИВНОСТИ ЕЕ СОНОЛЮМИНЕСЦЕНТНОГО СВЕЧЕНИЯ В МУЛЬ-ТИПУЗЫРЬКОВОЙ ЗОНЕ ПРОТОЧНОЙ ЯЧЕЙКИ
5.1. Экспериментальное устройство - лабораторный макет спектрометра возбуждения сонолюминесцентного свечения проточной водной пробы
5.2. Результаты измерения интенсивности суммарного сонолюминесцентного свечения водной пробы. Сонолюминесцентные спектры возбуждения
5.3. Контроль стабильности результатов измерений в пределах лаборатории
5.4. Исследование влияния растворенного органического вещества на форму спектров возбуждения сонолюминесцентного свечения
5.5. Исследование влияния солености и растворенных газов на форму спектров возбуждения сонолюминесцентного свечения
5.6. Обсуждение результатов
5.7. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение

Момент возникновения кавитации tK следует определить не как начало “схлопывания” пузырьков, а как момент, когда происходит лавинообразное увеличение их концентрации по цепному механизму и, кроме того, создаются условия для развития цепного процесса с большой длинной цепи. Именно этим объясняется сильная зависимость пороговой интенсивности УЗ-воздействия /„ от геометрических размеров и других условий эксперимента.
Термин “порог кавитации” применяют, во-первых, для обозначения момента возникновения кавитации и, во-вторых, для обозначения минимальной интенсивности У 3-воздействия при которой возникает кавитация.
Существование предпорогового свечения жидкости позволяет прийти к выводу о возникновении некоторых ЗХ-реакций и до порога кавитации. Так же как слабое предпороговое свечение при I > 1п накладывается на CJI-свечение, предпороговые ЗХ-реакции идут параллельно с обычно наблюдаемыми УЗ химическими реакциями.
CJI-свечение возникает лишь при создании в жидкости кавитации. Так как обычные тушители люминесценции в жидкой фазе не влияли на CJI-свечение, а вещества, способные проникать в растущий кавитационный пузырек (в газовой фазе), подавляли СЛ, Харви [41] высказал предположение: эмиссия света при УЗ-воздействии осуществляется внутри газонаполненных кавитационных пузырьков.
Зависимость loi от какого-либо одного физико-химического параметра (или их комбинации) может явиться случайным совпадением, так как природа УЗ свечения определяется, помимо физико-химических свойств, квантовомеханическими характеристиками веществ, попадающих в кавитационный пузырек (вид кривых потенциальной энергии, их относительное расположение, близость взаимного расположения колебательных и различных электронных уровней и т.д.): - 1сл сильно зависит не только от свойств жидкости, но и от природы растворенного газа; - при изменении частоты УЗ-воздействия 1сл жидкостей изменяется в широких пределах.