Окислительно-восстановительный потенциал воды: важность для флоры и фауны, увеличение и снижение, измерение

ОВП воды – отрицательный и положительный

Ни один живой организм не может обеспечить свою жизнедеятельность (гомеостаз) и регенерацию поврежденных клеток без энергетической подпитки. Энергия выделяется в результате окислительно-восстановительных реакций, то есть реакций присоединения или передачи электронов. От интенсивности и скорости протекания этих реакций зависит жизнедеятельность всех живых существ.

Что такое ОВП?

В мире, который нас окружает, мы этого не видим, но происходит непрерывный обмен электронами, который происходит между веществами в воздухе, на земле, в воде и в наших телах. Это явление известно как ионный обмен.

В попытке достичь состояния стабильности вещества, в которых отсутствуют электроны, отчаянно ищут электроны везде, где они могут быть: эти вещества называют окислителями. Напротив, вещества, которые имеют избыток электронов, способны отдавать свои дополнительные электроны: эти вещества называются восстановителями или антиоксидантами.

Окислительно-восстановительный потенциал (или ОВП) – это измерение, которое показывает степень, в которой вещество способно окислять или восстанавливать другое вещество. Ещё можно встретить определение: «ОВП является мерой чистоты воды и её способности разрушать загрязняющие вещества». Диапазон значений от –2000 до +2000, а единицы измерения – «мВ» (милливольт).

Положительное значение ОВП указывает на то, что вещество является окислителем. Чем выше значение, тем больше оно окисляется. Таким образом, вещество с показаниями ОВП +400 мВ окисляет в 4 раза больше, чем вещество с показаниями ОВП +100 мВ.

Отрицательное значение ОВП указывает, что вещество является восстановителем. Чем ниже значение, тем больше антиоксидантов. Таким образом, вещество с показаниями ОВП -400 мВ в 4 раза больше антиокислительных, чем вещество с показаниями ОВП -100 мВ.

Почти вся вода, которая нам доступна, включая водопроводную воду и бутилированную воду, являются окислителями, поскольку их значение ОВП является положительным. Для сравнения можно привести значения ОВП питьевой воды, он колеблется от +200 до +300 mV, а иногда доходит и до +550 mV.

ОВП организма человека, измеренная на платиновом электроде, во время эксперимента составляла от -100 mV (милливольт) до -200 mV. Это показатель восстановленного состояния жидкой среды.

Стоит также отметить, что большое количество загрязняющих веществ в воде приводит к меньшему количеству растворенного кислорода, поскольку живые организмы потребляют кислород, их внутренняя среда имеет отрицательное значение ОВП. Чем выше уровень ОВП, тем больше у воды способности уничтожать посторонние загрязнения, такие как микробы или углеродные загрязнения.

Уровень ОВП также можно рассматривать как уровень бактериальной активности воды, поскольку существует прямая связь между уровнем ОВП и количеством колиформных бактерий в воде.

Поскольку все важные системы состоят из молекулярных структур с зарядами разной полярности, от активности электронов зависят такие сложнейшие процессы, как:

Репликация и передача по наследству признаков вида;

Селективность и контроль над биохимическими процессами, происходящими в организме;

Функционирование всех ферментативных систем организма.

Нарушение баланса процессов окисления и восстановления, по данным научных исследований, приводит к появлению и дальнейшему развитию болезней. Вода с положительным ОВП, проникает в организм и подвергает его ткани окислительному разрушению. Это происходит, когда молекулы воды отнимают электроны у клеток, которые имеют отрицательный заряд. Деструкция клеточных мембран, нуклеиновых кислот, органоидов клеток приводит к тому, что органы и ткани теряют жизненно-важные функции, а человеческий организм стареет и изнашивается.

Этот негативный процесс можно замедлить и даже остановить, если пить воду (и готовить на ней пищу) с отрицательным ОВП. Такая жидкость имеет защитные и восстановительные свойства, что подтверждено научными исследованиями российских и зарубежных ученых. Если жидкость, поступающая в организм, имеет положительный заряд, её приходится преобразовывать посредством электрического потенциала клеточных мембран.

Ещё лучше, если у поступающей в организм жидкости ОВП ниже, чем ОВП человека. Тогда разность потенциалов становится своеобразным резервом для подпитки организма и его защиты от неблагоприятной внешней среды.

Разрушению окислительно-восстановительной системы организма способствуют такие негативные факторы, как:

Некачественная питьевая вода;

Психоэмоциональные перегрузки, стрессы;

Алкоголизм, пристрастие к курению;

Воздействие токсинов из среды обитания;

Если окислительные реакции регулярно преобладают над восстановительными, рано или поздно у организма наступает предел защитных сил, он уже не в состоянии противостоять заболеваниям. Замедлить этот процесс призваны антиоксиданты, их противоокислительный эффект.

Что такое pH воды?

pH – это измерение кислотности или щелочности раствора. Он имеет значение по шкале от 0 до 14, где 7 нейтрально, менее 7 – кислее, а более 7 – щелочнее. Чем ближе вы двигаетесь к 0, тем более кислый раствор, и чем ближе к 14, тем щелочнее раствор.

pH часто изображается в графической цветовой шкале, как показано ниже:

Когда речь идёт о воде, её значение pH напрямую связано с соотношением положительно заряженных ионов водорода [H + ] и отрицательно заряженных гидроксильных ионов [OH – ].

Когда вода имеет одинаковую концентрацию ионов H + и OH – , она считается нейтральной (pH = 7)

Когда вода имеет большую концентрацию ионов H + , она считается кислой (pH – , он считается щелочным (рН > 7)

Шкала рН представляет собой логарифмическую шкалу, которая означает, что когда рН увеличивается или уменьшается на одну единицу, вы изменяете концентрацию ионов Н + в 10 раз. Так, например, раствор с рН 8,0 в 10 раз более щелочной, чем раствор с рН 7,0. Раствор с рН 9,0 в 100 раз более щелочной, чем раствор с рН 7,0.

рН крови — один из самых стабильных показателей человеческого организма. В норме он колеблется от 7,35 до 7,42. Артериальная кровь имеет рН 7,4, венозная из-за присутствия в ней углекислоты — 7,35. Это очень важные показатели, при их изменении хотя бы на 0,1 рН развиваются тяжелые патологии.

При повышенной кислотности (относительно нормы) говорят об ацидозе, а при повышенной щелочности — об алкалозе. Подобные состояния опасны для организма и свидетельствуют о проблемах со здоровьем.

Вода с отрицательным ОВП

«Живая вода», или католит, существует не только в воображении сказочников. При желании ее можно приготовить самостоятельно. В чистом виде она практически не встречается в природе, так как ее молекулы очень нестабильны и быстро теряют свои электроны, превращаясь в привычную по свойствам воду.

Отрицательный заряд вода сохраняет в течение 2 суток, если хранить её в плотно закрытом сосуде. «Живая вода» защищает организм от свободных радикалов, помогает иммунной системе. С её помощью организм получает дополнительную энергию, повышая соответствующий потенциал клеток.

Не только человеческий организм положительно отзывается на употребление воды с отрицательным ОВП. Сельскохозяйственные животные и растения повышают свою продуктивность, приобретая «живую силу» после употребления такой воды.

Вода с положительным ОВП

«Мертвая вода», или анолит, отличается исключительными бактерицидными качествами. Это жидкость с высоким положительным показателем ОВП. Для сравнения – обычная водопроводная вода имеет ОВП +200 mV (значение среднее и зависит от множества факторов).

Бактерицидные свойства «мертвой воды» успешно используются в следующих областях:

В качестве средства для лечения ОРЗ и гриппа, для полоскания полости рта и горла от ангины и грибковых поражений;

Для умывания от прыщей и дефектов эпидермиса, для упругости кожи;

Для дезинфекции помещений, медицинских расходных материалов, а также белья и посуды;

Для нормализации сна и возможностей нервной системы;

Понижение АД, купирование суставной боли.

В отличие от «живой воды» эта субстанция сохраняет свою структуру достаточно долго – от 1 до 2 недель при соблюдении правил хранения (в закрытой ёмкости).

Зачем нашему организму вода с отрицательным ОВП?

Помимо нормализации метаболизма тканей человеческого тела, улучшения самочувствия, повышения порога восприимчивости к неблагоприятным факторам, «живая вода» обладает множеством лечебных свойств.

Лечение водой с отрицательным ОВП:

Вода обладает антиоксидантным эффектом, то есть борется со свободными радикалами.

Благоприятно влияет на восстановление эластичности сосудов и капиляров

В течении месяца способна снижать давление у гипертоников

Способствует нормализации веса;

Нормализуется кислотно-щелочной баланс после того, как кислотные отходы удаляются через почки;

Происходит регенерация язвенных повреждений органов ЖКТ, трофических язв, ожогов, пролежней, ран;

Волосы излечиваются от перхоти, становятся шелковистыми;

Излечивается аденома простаты;

Восстанавливается тонус сосудов, функции толстого кишечника;

Стимулируются биологические процессы организма, обмен веществ;

Улучшается пищеварение, аппетит после выздоровления от продолжительных заболеваний.

Японцы успешно используют воду с низким ОВП (до -560 mV) в лечении рака мозга и других видов рака.

Ванны с «живой водой» заряжают кровь, улучшая его показатели, наполняя клеточные мембраны свободными электронами. От этого кровеносные сосуды становятся эластичнее, активизируются резервы лимфатической системы, терморегуляция организма.

Кроме несомненной пользы для здоровья «живая вода» применяется для сохранения свежести цветов, фруктов и овощей, прорастания семян, обработки клубней картофеля и многолетних цветочных растений. Такой водой поят домашних животных для сохранения их здоровья. Она пригодна для борьбы с вредителями сада и огорода без системных инсектицидов.

Как измерить ОВП воды?

Измерение окислительно-восстановительного потенциала проводится при помощи специального прибора, называемого ОВП-метром.

Это устройство имеет 2 электрода:

С отрицательным полюсом (из серебра);

С положительным полюсом (из платины).

Электроды помещают в измеряемую жидкость, снимают показания, выражаемые в милливольтах (mV). Значение очень малого напряжения, создаваемого при помещении электродов в жидкость, и являются показателем ОВП.

Измерить ОВП можно не только воды, а вообще любой жидкости (даже ОВП фруктов и овощей, узнав, сколько электронов вы получите, съев их).

Как приготовить воду с отрицательным ОВП?

Чтобы придать обыкновенной воде отрицательный заряд, выпускаются бытовые активаторы или электролизеры. Они предназначены для преобразования воды в католит («живую» воду) и анолит (кислотную, или «мертвую» воду).

Основные части прибора:

Блок питания – источник постоянного тока, имеющий защиту от перегрузки;

Основная емкость – место образования «живой воды», чаще всего выполнена из пластика;

Керамический стакан – своеобразная диафрагма между анодом и катодом, место образования «мертвой воды», располагается внутри основной емкости;

Съемная крышка с электродами – 2 анода черного цвета, покрытых специальным напылением, и 2 катода из светлой пищевой нержавеющей стали.

Материалы, из которых изготовлены электроды, и их покрытие рассчитаны на сопротивление электрохимическому разрушению.

Последовательность работы активатора:

Снимается верхняя крышка с электродами.

Заливается вода в керамический стакан и в основную емкость. В основной емкости ее уровень должен быть ниже уровня стакана.

Крышка надевается на активатор таким образом, чтобы аноды оказались внутри стакана, а катоды – вне его.

Активатор включается в розетку, отмечается время включения. При этом на катодах появляются пузырьки газа, светится индикатор напряжения.

Процесс активации воды длится от 10 до 40 минут в зависимости от цели применения.

Чем продолжительнее время работы прибора, тем концентрированнее продукт, полученный на выходе.

Как приготовить воду с отрицательным ОВП дома?

«Живую» воду с отрицательным потенциалом вполне возможно приготовить в домашних условиях. Исключительными свойствами обладает напиток на основе овса, имеющий ОВП, равный окислительно-восстановительному потенциалу внутренней жидкой среды человека. При его употреблении энергия клеточных мембран тканей организма не тратится на доведение поступающей жидкости до оптимального значения.

Последовательность приготовления «живой воды» из овса:

Перебрать 140 г зерна овса, очистить его от примесей, промыть в нескольких водах до тех пор, пока с зерна при промывании не будет стекать совершенно прозрачная вода.

Подготовленный овес помещают в банку, заливают его 2 литрами питьевой воды.

Емкость укупоривают не крышкой, а полиэтиленовой упаковочной пленкой, оставляют на 10-12 часов в темноте.

После того, как часть зерен овса опустится в нижний слой воды, емкость выдерживают в холодильнике 11 часов.

Появление приятного запаха напитка – признак готовности к употреблению. Его разливают по небольшим банкам, в идеале – металлическую бутылку. Срок хранения при комнатной температуре – 6 часов, в холодильнике – 3 суток. Хранить обязательно в плотно закрытой крышкой. Если вы используете обычную бутылку для хранения, то для увеличения срока годности, вы можете обернуть её фольгой.

Зерно овса заливают еще раз водой для повторного использования, настаивают в ускоренном режиме: по 8 часов в комнате и в холодильнике. Дополнительный цикл можно повторять дважды.

Чтобы не образовалась плесень на поверхности зерна, всплывшего на поверхность жидкости, можно использовать несколько приемов:

Промывание овса для его обеззараживания анолитной водой с ОВП +800;

Промывание овса раствором соды;

Отбор овса, всплывшего на поверхность, при помощи деревянной ложки.

Металл для этой цели нежелателен, так как он забирает свободные электроны из жидкости.

Путем элементарных вычислений нетрудно подсчитать, что окислительно-восстановительный потенциал жидкости уменьшился на 970 единиц, с 249 mV до -721 mV.

Отрицательный ОВП из овсяных хлопьев

Овес сохраняет свои свойства снижать ОВП жидкостей даже после преобразование его в овсяные хлопья. Если взять хлопья без всяких примесей, ОВП исходного продукта будет равен -1000 mV. Хлопья, смешанные из разных зерновых культур, дадут ОВП с показателями -577 mV. Последовательность приготовления напитка из овсяных хлопьев:

Промыть 2 стакана хлопьев.

Залить их 3 литрами питьевой воды.

Закрыть емкость крышкой и выдержать сутки в темноте.

Читайте также:  Речные и морские двустворчатые моллюски: где обитают и чем питаются, строение и практическое значение видов

Процедить напиток, убрать в холодильник.

Залить использованные хлопья для вторичного использования еще раз.

Использование воды с отрицательным ОВП значительно повысит возможности организма, позволит избавиться от хронических заболеваний и лишнего веса.

О враче: С 2010 по 2016 гг. практикующий врач терапевтического стационара центральной медико-санитарной части №21, город электросталь. С 2016 года работает в диагностическом центре №3.

Схемы приема лекарственных трав при любых женских заболеваниях (основы траволечения)

12 трав, эффективно понижающих сахар в крови

Еще наши предки в далекую эпоху Неолита знали о том, что кремень чрезвычайно полезен. Заостренные края этого камня использовались для изготовления различных орудий, помогающих в быту и во время охоты. Кроме того, благодаря кремню наши прародители могли добывать огонь.

Алоэ часто называют столетником. Связано это с тем, что растение способно выживать практически в любых условиях, или с тем, что человек, употребляющий его, значительно продлевает себе жизни – остается загадкой. Многие склонны считать, что это.

Обычная пищевая сода представляет собой особую кислую соль угольной кислоты и натрия, в виде мелкокристаллического порошка белого цвета. Пищевую соду применяют в пищевой, медицинской, химической, фармацевтической промышленности, в металлургии, а также она широко распространена в розничной торговле. В медицинских целях.

Окислительно-восстановительный потенциал воды: важность для флоры и фауны, увеличение и снижение, измерение

Исследования электрохимически активированных растворов выявило, что окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) испытывает в результате электрохимической активации значительные изменения [1-4]. Вода из катодного пространства (католит) имеет отрицательные значения окислительно-восстановительного потенциала, измерение которых связаны с определенными трудностями. Наличие у активированных растворов повышенной каталитической и биологической активности стимулирует изучение физико-химических свойств этих растворов и областей их возможного использования. Отрицательные значения ОВП активированных вод связывают с их антиоксидантной активностью [2-4].

Известно, что окислительно-восстановительный потенциал является важной характеристикой, позволяющей получать информацию о химических взаимодействиях, связанных с переносом электрона. Реализация обратимых окислительно-восстановительных реакций на индикаторных электродах лежит в основе строгих количественных определений. Однако измерения окислительно-восстановительного потенциала в сложных многокомпонентных средах позволяют делать лишь качественные оценки и зачастую приводят к неверным трактовкам полученных результатов [6]. Большой объем экспериментальных данных по ОВП природных вод свидетельствует об их малой информативности, поскольку значения потенциала на индикаторном электроде носят случайный или компромиссный характер.

В связи со сказанным возникает необходимость в надежных измерениях и адекватной интерпретации окислительно-восстановительного потенциала активированных вод.

Приборы и материалы. рН и ОВП измеряли с помощью рН-метра-иономера «Экотест-120» с коммутатором для 8 электродов. Для измерения рН использовали ионселективный стеклянный электрод с твердым контактом «ЭКОМ-рН», предварительно откалиброванный по трем буферным растворам фирмы «HANNA» со значениями рН 4,01; 7,01 и 10,01.

Окислительно-восстановительный потенциал измеряли при помощи платиновых электродов ЭПВ-1ср, ЭТП-02 и стеклянного редокс-электрода ЭО-01 (РУП «Гомельский завод измерительных приборов», Беларусь). В качестве электрода сравнения для потенциометрических измерений использовали хлорсеребряный электрод ЭВЛ-1М3.1 (РУП «Гомельский завод измерительных приборов», Беларусь). Регистрацию ОВП растворов осуществляли автоматически одновременно на нескольких индикаторных электродах с использованием программы «Экотест». Время измерения составляло от 10 до 150 минут. Для контроля правильности показаний редокс-электродов использовали стандартный раствор фирмы «HANNA» со значением ОВП 240 мВ. Потенциалы всех использованных электродов в стандартном растворе не отклонялись от паспортного значения более чем на 3 мВ.

Электрохимически активированную воду получали с использованием термоса-активатора «Здрава 3.3» (Дальприбор, Владивосток), активатора АП- 1 (ЧНПУП «Акваприбор», Беларусь) и фильтра электрохимической очистки воды «Изумруд» (НПО «Изумруд», С-Петербург).

Реактивы марки х.ч. использовали без предварительной очистки.

Объекты исследования. Водопроводная вода г. Москвы и г. Самары, вода природного источника (пос. Волжский Самарской обл.), бутилированные воды разных марок, талая вода, дистиллированная вода и электрохимически активированные с помощью вышеуказанных устройств водопроводная, природная и бутилированная воды.

Результаты и обсуждение. Исследованию электрохимически активированных растворов и воды посвящен ряд работ [1-4]. Авторы отмечают, что вода из катодного пространства имеет отрицательное значение ОВП. В работах [3, 4] указано, что измерения проводили с помощью платиновых электродов, в других работах сведений об используемых для измерения электродах нет. Поскольку большинство измерений ОВП природных вод было выполнено на платиновых электродах [6] для измерений были выбраны часто используемые гладкие платиновые электроды ЭПВ-1. Измерения каждого образца воды проводили с использованием 2 или 3 электродов одной марки.

Измерения ОВП природных и бутилированных вод. Измерения окислительно-восстановительного потенциала исследуемых объектов с использованием 2 или 3 индикаторных электродов марки ЭПВ-1 показали, что хорошая сходимость результатов измерений, полученных на разных электродах скорее исключение, чем правило. Расхождения между значениями измеряемого параметра для одного и того же образца превышает 5 мВ, что прямо указывает на отсутствие равновесия на измерительном электроде и установление случайного потенциала [6, 7]. В таблице 1 представлены результаты измерений электрохимических параметров разных типов вод, выполненных с использованием электродов ЭПВ -1.

Значения окислительно-восстановительного потенциала различных вод на электродах ЭПВ-1СР. Температура (25±2) °С.

Окислительно-восстановительный потенциал воды: важность для флоры и фауны, увеличение и снижение, измерение

Как известно, окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) является мерой химической активности элементов или их соединений в обратимых химических процессах, связанных с изменением заряда ионов в растворах. Другими словами, ОВП, называемый также редокс-потенциалом (Eh), характеризует степень активности электронов в окислительно-восстановительных реакциях, т.е. реакциях, связанных с присоединением или передачей электронов. И еще, ОВП любой водной среды можно рассматривать как меру электронного давления в окислительно-восстановительных парах веществ в состоянии равновесия, при стандартных условиях (температура, концентрация веществ, атмосферное давление).

Несмотря на столь важную функцию, которую выполняет ОВП воды, этот показатель до сих пор не регламентируется современными нормативными документами, и на наш взгляд, недостаточно принимается во внимание при создании и эксплуатации систем водоподготовки. Основания для такого утверждения сформировались в течение многолетних исследований влияния электрических полей на жизнедеятельность микроорганизмов. Было установлено, что слабые электрические воздействия изменяют ОВП растворов, что отчетливо коррелирует с реакцией живых объектов и предоставляет возможности для управления свойствами водной среды.

Значение окислительно-восстановительного потенциала для каждой окислительно-восстановительной реакции выражается в милливольтах и может иметь как положительное, так и отрицательное значение. Окислительно-восстановительный потенциал зависит от температуры и взаимосвязан с рН. Для окислительно-восстановительных систем с инертным электродом, у которых все компоненты электрохимической реакции находятся в растворе, электродный потенциал определяется активностями как окисленной (aok), так и восстановленной (ав) форм вещества:

где n — стехиометрический коэффициент.

В случае, когда на электроде возможно одновременное протекание более одной электродной реакции, используется понятие стационарного электродного потенциала. При пропускании электрического тока измеренный электродный потенциал будет отличаться от равновесного на величину поляризации.

Иногда для количественной характеристики окислительно-восстановительных свойств воды используется безразмерная величина rH2. Ее называют «редокс-потенциал», но этот термин некорректен, т. к. величина rH2 – безразмерна (как pH). Поэтому величину гH2 следует называть иначе, например «показатель редокс – потенциала» или «показатель окислительно-восстановительного потенциала». Для расчета значения показателя rH2 используется уравнение:

rH2= (2FEh/2,303RT) + 2 pH = – lgP(H2) ; (2)

где F — постоянная Фарадея (F = 96485 Кл/моль); R—универсальная постоянная
(R = 8,31 Дж • моль -1 • К -1 ); Т — температура по абсолютной шкале (в К); Eh — экспериментально измеряемое значение окислительно-восстановительного потенциала в воде в В; pH — водородный показатель;

P(H2) — парциальное давление водорода в окислительно-восстановительной системе.

Если принять температуру равной 20ºC, то, учитывая значение констант, получим:

rH2 = Eh/0,029 + 2 pH; (3)

Как видно из формул (2) и (3), показатель rH2 связан с окислительно-восстановительным потенциалом и учитывает влияние на него кислотности воды. Для определения значения rH2 необходимо определить и Еh,и pH, как рассмотрено выше. Считается, что шкала rH2 изменяется в пределах от 0 до 42. Так, в природных водоемах показатель окислительно-восстановительного потенциала принимает значение от 26 до 32, в аквариумной воде — от 28 до 31.

Обычно окислительно-восстановительный потенциал системы сравнивают с потенциалом водородного электрода, принимая последний за 0 при рН=0. Однако для биологических систем удобнее использовать окислительно-восстановительный потенциал при рН=7,0. При таком рН потенциал водородного электрода равен -0,42В.

В природной воде всегда присутствуют как окислители, так и восстановители. К окислителям относятся, например, такие компоненты воды, как кислород, нитрат-ионы. К восстановителям – сероводород, аммиак, гуминовые кислоты и многие другие органические соединения. Соотношение тех или иных соединений, в конечном итоге, и определяет окислительные или восстановительные свойства воды. Обычно в воде природных водоемов несколько преобладают вещества с восстановительными свойствами.

Значения Eh для природной и подготовленной предприятиями «Водоканал» воды, как правило, находятся в пределах от – 400 до + 700 мВ, что определяется всей совокупностью происходящих в ней окислительных и восстановительных процессов. В условиях равновесия значение ОВП определенным образом характеризует водную среду, и его величина позволяет делать некоторые общие выводы не только о химическом составе воды, но и о возможном ее влиянии на биохимические и физиологические процессы в живых организмах.

В зависимости от значения ОВП различают несколько основных ситуаций, встречающихся в водных средах:

  1. Окислительная. Характеризуется значениями Еh > + (100 – 150) мВ, присутствием в воде свободного кислорода, а также целого ряда элементов в высшей форме своей валентности (Fe 3+ , Mo 6+ , As 5- , V 5+ , U 6+ , Sr 4+ , Cu 2+ , Pb 2+ ). Ситуация, наиболее часто встречающаяся в поверхностных водах.
  2. Переходная окислительно-восстановительная. Определяется величинами Еh от 0 до + 100 мВ, неустойчивым геохимическим режимом и переменным содержанием сероводорода и кислорода. В этих условиях протекает как слабое окисление, так и слабое восстановление целого ряда металлов;
  3. Восстановительная. Характеризуется значениями Еh 2+ , Mn 2+ , Mo 4+ , V 4+ , U 4+ ), а также сероводород.

В некоторых случаях (например, при обработке воды для бассейнов, в аквариумном и рыбоводческом хозяйстве) ОВП является одним из основных параметров контроля качества воды, так как позволяет оценить, условия развития той или иной флоры и фауны, эффективность обеззараживания воды.

Широко известны антисептические, бактерицидные свойства водных растворов с повышенным ОВП. Например, электрохимически активированная вода, обработанная в анодных камерах двухкамерных электролитических реакторов. Для иллюстрации приведем таблицу зависимости средней продолжительности жизни типичных микроорганизмов – кишечной палочки от величины редокс-потенциала в области положительных значений ОВП.

Таблица 1

ОВП, мВ

Время жизни E.сoli, мин.

450 – 500

170

500 – 550

4

550 – 600

2,0

700 – 750

0,2

750 – 800

0.05

Вместе с тем, понижение ОВП при той же электрохимической активации воды, но проведенной в катодных камерах, по данным медиков и биологов, приводит к улучшению ее биоэнергетических, метаболических и иммуностимулирующих свойств. Это обеспечивает и благоприятные условия для развития микроорганизмов и растений. Но для нас особенно важно, что при регулярном употреблении воды с пониженным ОВП улучшается состояние внутренних органов, кожных покровов, слизистых оболочек и волос человека. Стимулируется развитие нормальной микрофлоры человеческого организма, и как следствие уменьшаются негативные последствия дисбактериоза.

Считается общепризнанным, что активация процессов окисления в тканях организмов имеет место при авитаминозах, при хроническом эмоциональном стрессе, при сердечно-сосудистой патологии, при старении, поражающем действии экзогенных химических агентов (отравление алкоголем, никотином и т.п.), и физических факторов (холод, повышенная температура, радиационное поражение и др.), и многих других патологических процессах. Сдвиг донорно-акцепторного равновесия в пользу акцепторов, приводящий к дефициту реакционно-способных электронов, как раз и является ключевым звеном обширного класса патологических процессов, возникающих в живых организмах. Между прочим, важнейшие витамины – Е, С, Р, РР, К, а также множество известных своей полезностью веществ, входящих в продукты питания, являются антиоксидантами.

Тот же механизм лежит и в основе биологического действия католитов (растворов, содержащих доноры реакционно-способных электронов, образующихся в результате электрохимической активации воды в катодных камерах электролизеров). Механизм действия на живые системы католитов, характеризующихся отрицательными значениями ОВП, очень похож на действие антиоксидантов, обусловливая видимый лечебно-профилактический эффект. В частности, много опытов было проведено на животных в лабораторных условиях и на фермах. Было показано, что курс поения католитом приводит к активизации защитных сил подопытных животных, снижению их восприимчивости к простудным и инфекционным заболеваниям, положительно влияет на репродуктивные качества и обеспечивает дополнительный привес.

Чтобы понять биохимические и биоэнергетические механизмы наблюдаемых физиологических эффектов воды с пониженными значениями ОВП, мы предлагаем обратиться к закономерностям, которые связывают их с многоступенчатыми окислительно-восстановительными процессами, протекающими в живом организме при переносе электронов по дыхательным цепям к молекулярному кислороду.

Источник энергии, используемый для выполнения всех видов работ в организме (химической, механической, электрической и осмотической) – это энергия химических связей. Высвобождение энергии углеводов, жиров, белков и других органических соединений происходит при их окислительно-восстановительном распаде. Высвобожденная энергия затрачивается на синтез АТФ.

Изменение свободной энергии, характеризующее реакции окисления и восстановления, пропорционально способности реактантов отдавать или принимать электроны. Следовательно, изменение свободной энергии окислительно-восстановительного процесса можно характеризовать именно величиной окислительно-восстановительного потенциала системы. В переносе электронов по так называемой дыхательной цепи от молекул веществ-субстратов биохимических реакций к молекулярному кислороду (см. рис.1) принимают участие окислительно-восстановительные ферменты (оксидоредуктазы) трех основных классов: пиридинзависимые дегидрогеназы, флавинзависимые дегидрогеназы и цитохромы, или цитохромоксидазы.

Читайте также:  Изготовление сифона для аквариума своими руками: принцип работы устройств для чистки грунта

Для запуска (или «старта») жизненно важных процессов переноса электронов от веществ-восстановителей и далее по цепи окислительного фосфорилирования в организме (см. рис.1), т.е. для инициирования процесса переноса электронов с молекул субстратов, растворенных в жидкостях тела, важно, чтобы исходный ОВП был близок к значению, соответствующему стандартному потенциалу переноса электрона в данной окислительно-восстановительной паре. Если рассмотреть стандартные значения ОВП для соответствующих дегидрогеназ (см. табл.2), то сразу обратит на себя внимание, их низкая величина, лежащая в области отрицательных значений. И именно по этой причине снижение ОВП питьевой воды, т.е. воды, поступающей в организм, способствует лучшему протеканию биоэнергетических процессов. Другими словами, снижение для них первичного потенциального барьера, обусловленного несовпадением физико-химических условий с физиологическим состоянием организма, приводит к повышению эффективности метаболизма.


Рис.1. Дыхательная цепь переноса электронов в организме

Таблица 2

Стандартные значения ОВП для цитохромов лежат в области более высоких (слабо положительных) значений . Но процессы переноса электронов на данном этапе меньше зависят от состояния внеклеточной жидкости, так как протекают уже не в жидкой фазе, а в гетерогенной среде и регулируются специализированными мембранными структурами митохондрий.

Уменьшение свободной энергии, обусловленное перемещением пары электронов по дыхательной цепи к кислороду, коррелирует с соответствующим увеличением стандартного ОВП (с – 400 мВ до + 800 мВ), что наглядно иллюстрируется рис. 2.


Рис. 2. Уменьшение свободной энергии, обусловленное перемещением пары электронов по дыхательной цепи к кислороду

Схема на рис.2 позволяет оценить удельный вес той начальной части биоэнергетического процесса, которая может активироваться за счет снижения ОВП потребляемой организмом воды. Видно, что первое звено дыхательной цепи, соответствующее жидкофазной части процесса, не только играет ключевую роль (или роль своего рода, «спускового крючка»), но и составляет не менее 20% от величины высвобождаемой свободной энергии химических связей, т.е. вносит весьма существенный вклад в общий энергетический баланс дыхательного процесса.

Каждый последующий окислительно-восстановительный комплекс обладает большим сродством к электронам, чем предыдущий. Электроны последовательно переходят с о дного комплекса на другой, пока наконец не перейду т на кислород, имеющий; наибольшее сродство к электрону.

Энергия, высвобождаемая в процессе переноса электронов по дыхательной цепи, запасается; в форме электрохимического протонного градиента на внутренней мембране митохондрий.

В результате многочисленных экспериментов, проводившихся на двухкамерных электролизерах был достаточно хорошо изучен механизм электрохимической активации воды, связанный с электродными процессами на анодах и катодах. Подобные процессы ярче проявляются при наличии в воде растворенных электролитов, но в любом случае требуют больших затрата энергий (порядка десятков кВт∙ч на 1 м 3 обрабатываемой воды) и при получении надежных эффектов наблюдаются заметные сдвиги рН в кислую )при анодной активации) или щелочную (при катодной активации) области.

Вместе с тем, интересные возможности для электроактивации воды могут открыться

на другом конце энергетической шкалы – в области низких энергетических воздействия. В этой области концентрационные изменения электрически активных компонентов (ионов, радикалов) за время обработки не успевают достичь существенных размеров. Но можно ожидать, что жидкокристаллическая структура воды воспримет информационный сигнал и успеет перестроиться и изменить свою физико-химическую и биологическую реакцию.

В результате исследований, проводившихся нами на протяжении многих лет, достоверно установлено, что при пропускании воды через одну единственную рабочую камеру электрокондиционеров «Каскад» происходит, не только очистка от многих видов загрязнений, но и существенное снижение окислительно-восстановительного потенциала обрабатываемой воды. ОВП уменьшается с +(250-450) мВ, присущих, как правило, необработанной природной или водопроводной воде, до значений близких к 0 или даже на несколько десятков мВ боле низких. После более интенсивной электрообработки (более длительной или при более высоких значениях межэлектродной разности потенциалов) ОВП воды может достигать и более низких значений – до -200-300 мВ и ниже. Эти эффекты наблюдаются и на умеренно минерализованной речной воде, и даже на дистиллированной или деинизованной другими методами воде. При кипячении или выдерживании воды в течение некоторого времени ( от 6 до 24 ч) ОВП воды постепенно возвращается к исходному значению, имевшему место до электрообработки.

Весьма показательна картина электроактивации воды в электрокондиционере, иллюстрирующая достаточно слабую зависимость эффекта снижения ОВП от времени обработки, или количества электрического введенного в единицу объема (см. табл. 3).

Таблица 3

Линейная скорость потока, см/мин

Окислительно-восстановительный потенциал воды (ОВП): его измерение и значение для здоровья

  • Определение уровня ОВП воды является необходимым, так как он отражается на здоровье человека. Применяются для определения показателя ОВП-меры. С их помощью определяют, положительный или отрицательный ОВП имеет жидкость. Точные результаты прибор дает только при правильном использовании.

    Определение ОВП и его влияние на здоровье

    Окислительно-восстановительный потенциал – это то какую активность имеют электроны, принимающие участие в окислительно-восстановительных процессах, протекающих в жидкостях. Этот показатель в воде для питья оказывает существенное влияние на здоровье человека. Если ОВП у человека и употребляемой им воды будут разниться сильно, то организму потребуется затратить значительный объем энергии для выравнивания этих показателей, без чего невозможно нормальное усвоение жидкости.

    Воду с отрицательным показателем называют щелочной, а с положительным – анолит. Стандартная водопроводная вода к этим видам не относится. Ее показатель ОВП +200 mV.

    Действие воды с отрицательным ОВП

    Для здоровья особенно полезна жидкость с отрицательным ОВП, так как она является природным стимулятором восстановительных процессов. Также она обеспечивает организму дополнительную энергию, а при употреблении лекарственных препаратов повышает их эффективность. У щелочной воды pH находится в пределах от 7,1 до 10,5, а ОВП до -560 mV.

    Жидкость с отрицательным потенциалом называют «живой водой», так как она активирует обменные процессы в тканях и органах человека, улучшает самочувствие и повышает стойкость к неблагоприятному воздействию факторов внешней среды. Щелочной воде присущи следующие полезные действия в организме:

    • выведение свободных радикалов;
    • улучшение состояния сосудистых стенок;
    • поддержание правильной кислотности желудка;
    • снижение уровня сахара в крови;
    • ускорение заживления различных повреждений тканей, а также язв и пролежней.

    В условиях города употребление такой жидкости снижает вероятность развития аллергических реакций и заболеваний, связанных с воздействием вредных веществ, попадающих в организм с воздухом.

    Действие воды с положительным ОВП

    Анолит – вода с повышенной кислотностью. Она отличается особыми бактерицидными свойствами. Ее pH находится в пределах от 2,5 до 6,5, а показатель ОВП может достигать +1200 mV. Ее обеззараживающие свойства положительно сказываются на здоровье при употреблении в период гриппа и простуды, так как анолит помогает уничтожить вирусы, проникшие в организм. Жидкость с положительным ОВП применяется для полоскания горла при ангинах или грибковых поражениях, а умывание ею помогает восстановить состояние кожи. В некоторой степени эта жидкость помогает снять боли в суставах и нормализовать работу нервной системы.

    Как измерить ОВП воды

    Для определения окислительно-восстановительного потенциала жидкости применяется ОВП-мер. Этот прибор имеет водостойкий корпус и может использоваться для определения значения потенциала почти во всех жидкостях. Небольшой размер расширяет возможность применения устройства. Прибор оснащен двумя электродами, один из которых имеет отрицательный полюс, а другой – положительный. Электроды пускаются в жидкость, ОВП которой требуется определить. Устройство фиксирует mV раствора, и показатели выводятся на монитор.

    Окислительно-восстановительный потенциал воды, имеющий большое значение для здоровья человека, измеряется при помощи ОВП-меров в промышленных условиях и в быту. Современные портативные устройства для домашнего использования при работе с ними удобны и не требуют специальных навыков.

    Изменение окислительно-восстановительного потенциала воды в результате кавитационной обработки Текст научной статьи по специальности « Химические технологии»

    Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Криволуцкий А. С., Кулагин В. А.

    Доказано, что влияние кавитационной обработки поливной воды сказывается на увеличении урожайности тепличных культур: огурцов, помидоров и др.; влияет на ускорение всхожести семян моркови и т.п. В данной статье рассматривается влияние на окислительно-восстановительный потенциал воды с целью использования новых свойств в сельском хозяйстве и других отраслях промышленности.

    Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Криволуцкий А. С., Кулагин В. А.

    Текст научной работы на тему «Изменение окислительно-восстановительного потенциала воды в результате кавитационной обработки»

    УДК 532.528 А.С. Криволуцкий, В.А. Кулагин

    ИЗМЕНЕНИЕ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО ПОТЕНЦИАЛА ВОДЫ В РЕЗУЛЬТАТЕ КАВИТАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ

    Доказано, что влияние кавитационной обработки поливной воды сказывается на увеличении урожайности тепличных культур: огурцов, помидоров и др.; влияет на ускорение всхожести семян моркови и т.п. В данной статье рассматривается влияние на окислительно-восстановительный потенциал воды с целью использования новых свойств в сельском хозяйстве и других отраслях промышленности.

    Вода является наиболее загадочным и не изученным до настоящего времени веществом. Она характеризуется многими параметрами. Основные из них: кислотно-щелочной показатель (рН), минерализация и ее состав, структура воды, окислительно-восстановительный потенциал (ОВП). Окислительные процессы понижают показатель кислотно-щелочного равновесия (чем выше ОВП, тем ниже рН), восстановительные -способствуют повышению рН.

    Окислительно-восстановительный потенциал характеризует степень активности электронов в окислительно-восстановительных реакциях, т.е. реакциях, связанных с присоединением или передачей электронов. Значение ОВП для каждой окислительно-восстановительной реакции выражается в милливольтах и может иметь как положительное, так и отрицательное значение. В природной воде значение ОВП колеблется от -400 до + 700 мВ, что определяется всей совокупностью происходящих в ней окислительных и восстановительных процессов [1]. В условиях равновесия значение ОВП определенным образом характеризует водную среду и его величина позволяет делать некоторые общие выводы о химическом составе воды [2]. В зависимости от значения ОВП различают несколько основных сред, встречающихся в природных водах [3]:

    – окислительная – характеризуется значениями ОВП > + 150 мВ, присутствием в воде свободного кислорода, а также ряда элементов. Такая среда наиболее часто встречается в поверхностных водах;

    – окислительно-восстановительная – определяется величинами от 0 до + 100 мВ, неустойчивым геохимическим режимом и переменным содержанием сероводорода и кислорода. В этих условиях происходит как слабое окисление, так и слабое восстановление целого ряда металлов;

    – восстановительная – характеризуется значениями ОВП Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

    Для удобства анализа на рис. 4-6 приведены экспериментальные результаты в виде безразмерных величин АЕ от числа кавитации х для всех используемых насадок.

    Определение наиболее эффективного режима обработки. Для определения наиболее эффективного режима обработки из диаграмм, представленных на рис. 1-3, выявлены повторяемые углы клина насадок, при использовании которых наблюдается максимальный кавитационный эффект. Наиболее повторяемые виды насадок приведены в таблице.

    Результаты определения наиболее эффективного кавиационного режима обработки для изменения ОВП воды в графическом виде изображены на рис. 7.

    Определение углов клина насадок с самым эффективным кавитационным воздействием (темные ячейки) при различных частотах вращения ротора для различных типов воды

    Тип воды Частота вращения ротора, об/мин

    1600 5000 10000

    Дистиллят 40 80 90 40 80 90 40 80 90

    Отстоявшаяся водопроводная 20 60 80 20 60 80 10 20 60

    Нетстоявшаяся водопроводная 10 40 80 40 80 90 30 80 90

    Релаксация окислительно-восстановительного потенциала. Подготовка и обработка воды проводилась согласно методике предыдущих исследований при частоте вращения ротора 10000 об/мин. ОВП воды до и после обработки составил следующие значения:

    – дистиллированная вода: до обработки – 187 мВ;

    после обработки – от 121 до 129 мВ в зависимости от угла клиновидного профиля;

    Рис. 4. Зависимость изменения дистиллированной воды после кавитационной обработки от числа кавитации при различных углах клина

    Рис. 5. Зависимость изменения отстоявшейся водопроводной воды после кавитационной обработки от числа кавитации при различных углах клина

    Рис. 6. Зависимость изменения неотстоявшейся водопроводной воды после кавитационной обработки от числа кавитации при различных углах клина

    Редокс потенциал воды и озон

    Окислительно-восстановительный или редокс потенциал (ORP) отражает количество окислителя в воде. Отметим, что он не является мерой концентрации самого окислителя, однако используется как надежный и универсальный показатель окислительного потенциала воды в точке измерения. Окислителями выступают кислород, хлор, перекиси, озон и другие вещества.

    Единицей измерения редокс потенциала являются милливольты. Полный диапазон измерений составляет от -2000 до +2000 мВ. Большинство ORP-метров работают в диапазоне от -1200 до +1200 мВ, и этого достаточно в области обработки воды. Значения выше 0 мВ свидетельствуют о доступной энергии для окисления молекулы или связывания её с атомом кислорода.

    В природе редокс потенциал является мерой того, насколько озеро и реки способны самоочищаться и расщеплять различные продукты, загрязнения и омертвевшие части растений и животных. Когда значения потенциала высокие, в воде избыток кислорода. Это означает, что аэробные бактерии, перерабатывающие мертвые ткани и загрязнения, работают более эффективно. В общем, более высокие значения потенциала свидетельствуют о здоровом состоянии водоемов. Однако, даже благополучные озера и реки около дна и донных отложений имеют более низкие концентрации кислорода и, соответственно, значения ORP. Это связано с большим количеством бактерий, которые напряженно разлагают органику и потребляют много кислорода. Фактически, кислород быстро исчезает в грязи на дне (часто на глубине 1-2 см), и ORP также падает. Регистрация окислительно-восстановительного потенциала, помимо измерения концентрации растворенного кислорода, дает более полную информацию о качестве воды и степени загрязнения. Кроме того, существуют другие элементы, которые подобно кислороду, вносят вклад в повышение ORP.

    Читайте также:  Вода для аквариума: как быстро и правильно приготовить среду обитания для рыбок в домашних условиях

    Окислительный потенциал ряда веществ

    Биологическое значение редокс потенциала воды

    Окислительно-восстановительный потенциал природных водоемов, в значительной степени, зависит от концентрации растворенного в воде кислорода, а также количества других элементов, функционально схожих с кислородом. Говоря проще, кислород и другие элементы, повышающие ORP, помогают утилизировать нежелательные загрязнения и органику в воде. Когда окислительно-восстановительный потенциал низкий, концентрация кислорода низкая, возрастает токсичность определенных металлов и загрязнений, и большинство омертвевшей, гниющей материи нельзя переработать. Очевидно, загрязненная среда вредна для рыб и насекомых. В благополучной среде значение ORP находится в диапазоне 300-500 мВ.

    Озон как средство дезинфекции

    Озон в воде реагирует с загрязнением и микроорганизмами, либо переходит обратно в кислород. Если озон встречает микроорганизм прежде, чем окисляет загрязнение, он убивает патоген и, соответственно, выступает дезинфектором. С другими химическими веществами, например, хлором, ситуация сложнее и менее предсказуема. Эти химикаты реагируют с микроорганизмами гораздо медленнее озона и чаще окисляют загрязнения. Кроме того, на эффективность многих окисляющих агентов влияет pH среды.

    Свойства хлора и озона. Сравнение в области дезинфекции

    Использование хлора для дезинфекции зависит от pH среды. Традиционные системы мониторинга измеряют потенциал в частях на миллион с использованием титрования или тест-полосок. Однако эти методы нужно совмещать с измерением pH и концентрации хлорноватистой кислоты (HClO). Значение pH важная переменная, потому что тестовые полоски в равной степени определяют кислоту HClO и ионы (OCl-). При pH 7.5 соотношение недиссоциированной кислоты HClO и ионов (OCl-) эквивалентно (50:50). Снижение pH приводит к возрастанию HClO и редокс потенциала, что свидетельствует об окислительном потенциале. Недавние исследования в коммерческих и модельных водных системах «после сбора урожая» показал, что если необходимо, ORP критерий может использоваться для определения потенциала уничтожения бактерий. Иными словами, среда ORP 700 мВ при pH 6.5 имеет такой же потенциал дезинфекции, что и среда ORP 700 мВ при pH 8.5. Хотя для достижения такого же значения ORP при pH 8.5 требуется гораздо больше гипохлорита. Это связано с тем, что доля хлорноватистой кислоты (HClO) составляет всего 15% от общего свободного хлора. Измерения свободного хлора (частей на миллион) при двух данных значениях pH (при постоянной концентрации гипохлорита) покажут одинаковые результаты, что дает ошибочное представление о высоком потенциале дезинфекции при pH 8.5.

    Когда в воде присутствуют окисляющие агенты (ORP положительный), при достаточном времени и области контакта, они реагируют с какими-либо веществами или распадаются. Конечно, более высокая концентрация этих агентов приводит к более активному окислению и эффективной дезинфекции. Прогнозирование результата дезинфекции зависит от равномерного перемешивания воды и температуры, потому что в теплой среде молекулы взаимодействуют быстрее. Существуют и другие факторы, такие как тип окислителя, течение, световой режим и т.д..

    Преимуществом озона является переход его в форму свободного радикала и кислород. Этот свободный радикал обладает потрясающим потенциалом дезинфекции. Распад озона на кислород и радикал ускоряется при посредничестве энергии УФ-излучения, либо добавлением перекиси водорода в раствор.

    В муниципальных водах редокс потенциал составляет 200-300 мВ. Эта вода подверглась дезинфекции, но её потенциал дезинфекции невысок. Значение 650 мВ воды в очистных сооружениях свидетельствует о том, что любой окисляемый объект будет уничтожен. Задачей дезинфекции является достижение точки реакции, когда обработанная вода безопасна для потребления растениями, человеком и животными.

    Озонирование воды в аквакультуре

    Большинство коммерческих моделей генерируют озон под воздействием коронного разряда или ультрафиолета. В первом случае коронный разряд порождает высокоэнергетическое поле между двумя металлическими пластинами, через которое проходит сухой воздух, при этом образуется озон. Ультрафиолетовое излучение (140-190 нм) используется для распада молекул кислорода и образования озона. Излучение дешевле коронного разряда, но менее эффективный.

    Генератор озона с коронным разрядом Генератор озона с УФ-излучателем

    Конструкция реактора и контактной камеры озонатора очень важно для успеха дезинфекции. Тип реакторов разнообразен, например, распылитель пузырьков, турбинная контактная камера, инъектор, глубокие u-трубчатые реакторы, статические смесители камеры с распылителем.

    Важны эффективность переноса озона, конструкция без утечки озона, стойкий к окислению материал озонатора.

    Материалы должны инертны к этому газу. Долговременное использование некоторых пластиков, например, ПВХ и поликарбонатов, и гальванической стали не рекомендовано.

    В качестве материала контактной камеры и труб подойдет нержавеющая сталь. Краны изготавливаются из нержавеющей стали с мембранами из тефлона.

    Режимы обработки озонированием

    Озон применяют непрерывно, сериями, одиночно. В большинстве случаев, выбор режима обусловлен стратегиями кормления в системе культивирования. От трех до четырех часов после кормления рыбы концентрация аммония, растворенных органических веществ достигает максимума. Если рыбу кормят несколько раз в день, после каждого кормления запускают озонирование. Если кормление ведется непрерывно, качество воды ухудшается непрерывно, и озон необходимо вводить непрерывно. Одиночное озонирование применяется для планового снижения загрязнений в системе, связанных с умеренным кормлением, либо для обработки вносимой в систему свежей воды.

    Непрерывное введение озона предпочтительно, потому что качество воды остается стабильным.

    Концентрация необходимого озона рассчитывается на основе норм кормления. Обычно с целью снижения органических загрязнений рекомендуют вносить 10-15 г газа на 1 кг корма.

    С другой стороны, дезинфекция воды требует более высоких концентраций озона, с учетом её загрязнения органическими веществами. В грязной воде остаточная концентрация O3 — 0.01-0.1 мг/л в течение 15 секунд достаточна для эффективного снижения бактериальной нагрузки. Однако в среде с высокой органической нагрузкой остаточная концентрация и/или время контакта с газом должно возрастать. Для дезинфекции, сопровождаемой окислением органических веществ, естественных вод (морская, солоноватая и пресная) обычно требуется остаточной концентрации 0.1-0.2 мг/л и время контакта 1-5 минут.

    Оптимальные дозы O3 для дезинфекции изменчивы и представляют совокупность его затрат на окисление органических веществ, коллоидных частиц, нитратов и саму дезинфекцию. Как правило, в условиях УЗВ стоимость озонирования для полной дезинфекции слишком высока. Тем не менее, некоторое снижение нагрузки патогенных организмов и улучшения качества воды достигают умеренным использованием озона.

    Дезинфекция вносимой воды и стоков более целесообразна, чем обработка всей системы. Озонирование источника воды в совокупности с карантинными мероприятиями поступающего посадочного материала, существенно снижают риск возникновения инфекции.

    Место приложения

    Озон в остаточной концентрации 0.01-0.1 мг/л токсичен для большинства пресноводных и морских организмов. Точка его приложения должна выбираться аккуратно. Существует несколько мест УЗВ, где вводят озон:

    — Место подачи кислорода. Традиционно озон вносят в систему оксигенатор, после биофильтра, но перед культуральным бассейном. Вследствие близости бассейна, этот метод создает умеренный риск отравления рыб остаточным озоном. Его снижают удержанием газа в течение нескольких минут в контактной камере. Преимуществами метода являются дезинфекция и снижение нитрита.

    — Место перед биофильтром. Озон вводят перед биофильтром. Этот метод сравнительно безопасен для рыб. Любые остаточные концентрации газа вначале проходят через биофильтр и используются для окисления биопленок. Таким образом, фильтр становится эффективным буфером пред бассейнами с рыбой. Однако слишком высокая остаточная концентрация озона снизит скорость нитрификации. Преимуществом такого озонирования является повышение концентрации кислорода в биофильтре, что особенно актуально для погруженного неорошаемого биофильтра. В свою очередь, в орошаемом аппарате любые формы кислорода улетучиваются в атмосферу.

    — Обработка поступающей воды. Для УЗВ, использующих поверхностные воды, эта мера обязательна.

    — Обработка стоков. Проводится с целью охраны окружающей среды от инфекций и загрязнений. Более эффективно накапливать сточные воды в емкости и затем озонировать их.

    Не рекомендуется:

    — Обрабатывать воду до этапа грубой механической очистки. Это ведет к необоснованному расходу озона.

    — Обрабатывать культуральные бассейны. Опасно для рыб.

    Озонирование солоноватой и морской воды ведет к появлению побочных продуктов. Озон реагирует с хлором, бромом и образует стабильные окислы, токсичные для гидробионтов. Применение озонатора в морской системе обычно ограничивается обработкой в ваннах, обособленных от основного потока. Активированный уголь эффективно удаляет остаточный озон из морской воды.

    Измерение концентрации озона в УЗВ

    Обычно прямое измерение озона в воде проводят колориметрическим методом или спектрофотометрией. Однако эти методы слишком грубые для регистрации низких остаточных концентраций озона, летальных для рыб, и непригодны для непрерывного мониторинга. Традиционно для этих целей используют ORP-датчики. Они не измеряют напрямую уровень газа, а регистрируют общую способность раствора окислять электрод (мВ). Таким образом, можно контролировать уровень окислителей и, соответственно, косвенно контролировать уровень озона. Для пресноводной УЗВ безопасно значение редокс потенциала 300 мВ.

    Многие озонаторы связаны с датчиками и автоматически прекращают подачу озона. Как только его уровень вышел за допустимые пределы. Стоит отметить, что ORP датчики делают измерения несколько минут, поэтому концентрацию озона можно контролировать приблизительно. Параллельно с измерением озона необходимо поводить мониторинг других параметров, особенно, нитрита.

    Риски озонирования воды

    Озон очень эффективный окислитель. Именно это создает большие риски для систем УЗВ:

    — Снижение нитрита в ходе его окисления озоном и перехода в нитрат приводит к нехватке нитрита в биофильтре. Количество нитрифицирующих бактерий снижается. После прекращения подачи озона может наступить подъем уровня нитрита.

    — Высокая остаточная концентрация озона создает риск рыбе, вызывает серьезные повреждения тканей и смертность.

    — Высокая остаточная концентрация озона создает риск бактериальной пленке биофильтра. Нарушается функция фильтра, что ведет к повышению аммония и нитрита. Это отражается на рыбе, снижает темпы роста, ухудшает здоровье.

    Рекомендуется устанавливать деозонаторы для удаления остаточного озона. Простейшая конструкция включает камеру, в которой задерживается вода и где улетучивается озон. В капельных фильтрах этот газ также активно улетучивается.

    Для человека безопасна концентрация озона в воздухе 0.05-0.1 мг/л в течение 8 часов, 0.3 мг/л в течение 10 минут.

    Электроды для регистрации редокс потенциала

    ORP-электроды аналитические датчики для измерения окислительно-восстановительного потенциала. Они входят в состав ORP-метра.

    Окислительно-восстановительные реакции являются типом химической реакции, когда электроны от одного атома переходят к другому. Окисленный атом теряет электроны, а восстановленный – приобретает. Редокс реакция сопровождается обменом электронов. Окисление связано с потерей электронов, поэтому раствор положительный. Восстановление сопровождается приобретением электронов, поэтому раствор имеет отрицательный заряд. Для протекания реакции должны присутствовать оба участника. Скорость реакции, происходящая на электроде ORP-метра, напрямую связана с плотностью тока обмена, производного от концентрации раствора, окислительно-восстановительной системы и электрода. Скорость снижается, когда редокс потенциал образца подобен редокс потенциалу на электроде ORP-метра. Кроме того, излишний ток обмена также является проблемой при проверке сильных окислителей и восстановителей. Последнее решается ополаскиванием электродов перед замерами.

    ORP-метр нельзя использовать как непосредственный индикатор остаточного окислителя или восстановителя, потому что в системе наблюдаются флуктуации, вследствие влияния pH и температуры. Тем не менее, прибор можно привести в соответствие с измеряемой средой за счет регистрации потенциала в спокойном состоянии. Состояние покоя достигается замерами pH и другими тестами. Таким образом, можно добиться высокой степени корреляции показаний ORP-метра и состояния системы.

    Когда измерительный электрод находится в контакте с окислителями или восстановителями, электроны непрерывно перемещаются навстречу или прочь от его поверхности, что порождает крошечное напряжение. Измерительный электрод сделан из платины, золота или графита. Электрод сравнения связан с солевым водным раствором, с заданным потенциалом полуэлемента – 0.0 мВ. Этот электрод сделан их хлорида серебра или растворенного хлорида ртути (каломельный электрод), которые обеспечивают стабильные и надежные показатели. ORP электроды регистрируют напряжение в цепи, состоящей из двух электродов. Это напряжение можно измерить интерфейсом милливольтметра или pH метра. Положительные значения указывают на присутствие окислителя, тогда как негативные значения — восстановителя.

    Регистрация ORP должна проводиться в нескольких точках, а не фиксированной точке. В реальной системе датчики редко устанавливают в фиксированной точке. Различия значений у датчика, в зависимости от того, подвижен он или в стационарном положении, могут превышать 25 мВ, особенно, портативных приборов. Размер проверяемой поверхности также влияет на флуктуации считывания: лучшие датчики имеют большую зону считывания. Хорошей практикой является стандартизация измерений и установка порогов окна считывания, что обеспечит удовлетворительное снижение концентрации бактерий. Для портативных приборов рекомендуют погружать датчик в проточную воду на 30 секунд. Если вода имеет сильное течение, образец набирают в чистый стакан (предварительно дважды ополаскивают дистиллированной водой). Аккуратно в течение 30 секунд размешивают содержимое стакана датчиком, а затем измеряют 30 секунд.

  • Ссылка на основную публикацию