На правах рукописи
АСТАХОВА
Светлана Александровна
ИНАКТИВАЦИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ
УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ ЭКСИЛАМПЫ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА И НАНОДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ ДИОКСИДА ТИТАНА
03.00.23 – «биотехнология»
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Улан-Удэ, 2009
Работа выполнена в Байкальском институте природопользования Сибирского отделения Российской академии наук
Научный руководитель:
доктор биологических наук
Официальные оппоненты:
доктор биологических наук, профессор
кандидат химических наук, доцент Балдынова Федосия Прокопьевна
Ведущая организация:
МУП «Водоканал», г Улан-Удэ
Защита состоится «22» октября г. в 10 часов на заседании Регионального диссертационного Совета ДМ. 212.039.02 при Восточно-Сибирском государственном технологическом университете г. Улан-Удэ, а.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВСГТУ.
Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим отправлять по указанному адресу ученому секретарю Совета.
Автореферат разослан « 18 » сентября 2009г.
Ученый секретарь
Регионального диссертационного Совета,
доктор технических наук,
профессор Хамнаева Н. И.
Актуальность работы.
В настоящее время проблема эффективного обеззараживания питьевой воды остается актуальной в связи с сохранением риска возникновения и распространения заболеваний, связанных с употреблением недоброкачественной питьевой воды. На практике наиболее распространены три способа обеззараживания воды: реагентная обработка (хлором или его соединениями), ультрафиолетовое (УФ) облучение и озонирование.
Технологическая простота хлорирования и доступность хлора обусловили его широкое использование в практике водоснабжения. Серьезным недостатком хлорной обработки воды является образование ряда токсичных побочных продуктов (хлорированных фенолов, тригалометанов, диоксинов и др.). Кроме того, хлор (жидкий и газообразный) относится к токсичным веществам, что требует соблюдение повышенной техники безопасности при его транспортировании, хранении и использовании (Луцевич, 2003). Озонирование является более дорогим, но экологически безопасным методом обеззараживания воды. Использование озона, в связи с его высокими реагентными свойствами, требует повышенных мер безопасности для персонала (Фалендыш, 2009).
Обработка УФ-излучением, как известно, не имеет проблемы передозировки и не вызывает образование токсичных соединений. В качестве источников УФ-излучения традиционно используют ртутные лампы низкого, среднего или высокого давления. Существенным недостатком ртутных бактерицидных ламп, ограничивающим их применение, является высокое содержание металлической ртути в свободном состоянии, которая, как известно, является опасным поллютантом (Aucott et al., 2003). Современной альтернативой ртутным лампам являются УФ-эксилампы. Это новый класс источников спонтанного УФ - и вакуумного УФ-излучения, основное достоинство которых заключается в том, что до 80% и более общей мощности излучения сосредоточено в относительно узкой полосе (не более 10 нм на полувысоте) излучения (Sosnin et al., 2006).
В последнее десятилетие бурное развитие получили новые окислительные технологии, или АОТ (Advanced Oxidation Technologies), которые нашли широкое применение для очистки сточных вод от органических загрязнителей (Zona et al., 2002). К ним относится обработка воды УФ-излучением в присутствии сильных окислителей (например, озона, пероксида водорода) и (или) фотокатализаторов. Применение АОТ имеет большой потенциал для инактивации патогенных микроорганизмов в водной среде. В связи с этим большой научный и технологический интерес представляет бактерицидный эффект УФ-излучения эксиламп в присутствии пероксида водорода (H2O2) и/или нанодисперсного фотокатализатора диоксида титана (TiO2).
Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ Байкальского института природопользования СО РАН по научному направлению 5.4. «Химические аспекты современной экологии и рационального природопользования, включая проблемы утилизации и безопасного хранения радиоактивных отходов».
Цель работы. Исследование эффективности инактивации бактериальных клеток Escherichia coli (далее E. coli) и Bacillus cereus (далее B. cereus) УФ-излучением KrCl-эксилампы в присутствии окислителя (пероксида водорода) и (или) нанодисперсного фотокатализатора (наночастиц диоксида титана) в водной среде.
Основные задачи:
- установить эффективность УФ-излучения эксилампы для инактивации бактерий E. сoli и B. cereus; изучить комбинированное бактерицидное действие УФ-излучения эксилампы и пероксида водорода (УФ/H2O2); изучить комбинированное бактерицидное действие УФ-излучения эксилампы и наночастиц диоксида титана (УФ/TiO2); определить бактерицидный эффект УФ-излучения эксилампы при совместном присутствии пероксида водорода и наночастиц диоксида титана (УФ/H2O2/TiO2); разработать принципиальную схему обеззараживания воды с помощью KrCl-эксилампы и окислителя H2O2.
Научная новизна работы. В работе установлена эффективность УФ - излучения KrCl-эксилампы при 222 нм для инактивации бактерий E. сoli и B. cereus. На примере данных тест-организмов впервые показан высокий бактерицидный эффект УФ-излучения эксилампы в комбинации с окислителем H2O2 и нанодисперсным фотокатализатором TiO2.
Практическая значимость. В работе показана применимость узкополосного УФ-излучения эксилампы при 222 нм в присутствии окислителя H2O2 для высокоэффективного обеззараживания питьевой воды. В зависимости от исходной численности клеток в воде для достижения эффективности обеззараживания 100% рекомендованы УФ-облучение или комбинированная (УФ/окислитель) обработка. Разработанная схема может применяться для эффективного обеззараживания питьевой воды.
Результаты исследований включены в отчеты Байкальского института природопользования СО РАН.
Апробация работы. Результаты работы представлялись на международных и всероссийских конференциях: V школе-семинаре молодых ученых России «Проблемы устойчивого развития региона» (Улан-Удэ, 2009), III International Conference on Chemical Investigation and Utilization of Natural Resources (Ulaanbaatar, 2008), XV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (Москва, 2008), IX Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Красноярск, 2008), II Всероссийской научно-практической конференции «Развитие физико-химической биологии и биотехнологии на современном этапе» (Иркутск, 2008), IV школе-семинаре молодых ученых России «Проблемы устойчивого развития региона» (Улан-Удэ, 2007).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов и списка использованных источников (115 наименований). Работа изложена на 97 страницах машинописного текста, иллюстрирована 27 рисунками и 9 таблицами.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Для изучения бактерицидного действия УФ KrCl-эксилампы объектами являлись бактериальные культуры E. coli и B. cereus. Культуру E. coli получали при растворении сухого колибактерина Colibacterinum siccum. Культура B. cereus выделена ранее из ила пруда-аэратора Байкальского ЦБК (Матафонова и др., 2007).
Источником УФ-излучения являлась эксилампа барьерного разряда на молекулах KrCl, излучающая на длине волны 222 нм.
Фотокатализатором служил нанодисперсный порошок TiO2 (кристаллическая модификация анатаз, средний диаметр частиц 23.3 нм ( “Старт”, г. Пермь)). Для диспергирования наночастиц TiO2 в воде (Халявка, 2007) их подвергали предварительной ультразвуковой обработке с помощью прибора “УЛЬТРАЭСТ–М” (частота ультразвука − 45 кГц, мощность − 50 Вт) в течение 15 мин. Концентрация TiO2 в облучаемом растворе составила 0.5 г/л. В качестве окислителя использовали пероксид водорода с концентрацией 1 г/л.
Для облучения по схемам УФ/H2O2 и УФ/TiO2 клетки были приготовлены в стерильной воде из соответствующих односуточных культур методом предельных разведений (Егоров, 1995). Полученные бактериальные суспензии, содержащие от 102 до 107 колониеобразующих единиц (КОЕ) на 1 мл, последовательно облучали в течение 5–300 с при температуре 23–25 0C в режиме перемешивания на магнитной мешалке (для равномерного распределения дозы облучения во всем объеме) в кювете, расположенной под выходным окном эксилампы. Интенсивность УФ-излучения при данных условиях составила в среднем 2.2 мВт/см2.
При обработке по комбинированным схемам, 1 мл раствора H2O2 и (или) суспензии TiO2 помещали в кювету перед внесением бактериальной суспензии. После облучения 100 мкл аликвоты высевали в чашки Петри с агаризованным питательным бульоном и инкубировали при 37 0C (B. cereus) или 28 0C (E. coli) в течение 24 ч в 3−5 повторностях для определения числа КОЕ выживших клеток.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Инактивация E. сoli и B. cereus УФ-излучением KrCl-эксилампы
На первом этапе проведены эксперименты по обработке бактериальных суспензий УФ-излучением KrCl-эксилампы без участия окислителя и катализатора (прямой фотолиз).
Результаты УФ-обработки клеток E. coli KrCl-эксилампой представлены на рисунке 1. Как видно из рисунка при исходной численности 102–106 КОЕ/мл полная инактивация E. coli достигалась после 10–30 с облучения, что соответствует дозе облучения 22–66 мДж/см2. При максимальной исходной численности клеток E. coli в воде (107 КОЕ/мл) наблюдалось снижение эффективности инактивации. В данном случае большое влияние приобретают поглощение излучения средой и рассеяние излучения на клетках, имеющих размеры, сопоставимые с длиной волны. Это обусловлено эффектом экранирования, отмеченным ранее при облучении суспензий с высокой численностью клеток (Muranyi et al., 2007).
Доза излучения, мДж/см2р
Рис. 1. Изменение численности клеток E. coli в воде после УФ-облучения KrCl-эксилампой.
Тем не менее, доза УФ-излучения 66 мДж/см2 (30 с), обеспечивала снижение численности на 3,5 порядка, что соответствует эффективности обеззараживания 100%. Полная же инактивация клеток была достигнута после облучения в течение 120 с.
Для инактивации суспензии, содержащей относительно низкие концентрации клеток B. cereus (102–103 КОЕ/мл), необходимой является доза 66–132 мДж/см2, достигаемая за 30–60 с облучения (Рис. 2).
Доза излучения, мДж/см2р
Рис. 2. Изменение численности клеток B. cereus в воде после УФ-облучения KrCl-эксилампой.
При облучении суспензии, содержащей более высокие исходные численности клеток B. cereus также наблюдается снижение эффективности инактивации, что можно объяснить эффектом экранирования отмеченным ранее.
При исходной численности B. cereus 106 КОЕ/мл полная инактивация осуществлялась при дозе облучения 396 мДж/см2, которая достигалась за 180 с УФ-обработки KrCl-эксилампой. При исходной численности клеток 107 КОЕ/мл инактивация 99.9% достигается при дозе облучения 660 мДж/см2, которая соответствует 300 с облучения.
Таким образом, установлена высокая эффективность УФ-излучения KrCl-эксилампы для инактивации E. сoli и B. cereus. Несмотря на эффект экранирования, возникающий при облучении высококонцентрированных бактериальных суспензий, инактивация 100% клеток наблюдалась в течение 2–5 мин обработки.
Известно, что некоторые микроорганизмы способны восстанавливаться после облучения ультрафиолетовым излучением.
Наиболее частый способ восстановления – фотореактивация, осуществляемая ферментами фотолиазами. Эти ферменты начинают активизироваться под воздействием энергии света, лежащего в спектре, смежном с ультрафиолетовым, а также в фиолетово-голубом спектре (Зоммер и др., 2005). Происходит и темновая реактивация, при выдерживании клеток в темноте.
Результаты наших исследований показали, что при выдерживании в темноте облученных клеток, не происходил рост клеток E. сoli и B. cereus. При выдерживании облученной суспензии на свету реактивация (фотореактивация) клеток E. сoli и B. cereus также не наблюдалась.
Таким образом, УФ-облучение воды, содержащей бактерии, обеспечивает необратимый, устойчивый эффект инактивации бактерий.
Инактивация E. сoli и B. cereus УФ-излучением KrCl-эксилампы
в присутствии пероксида водорода
На первом этапе были проведены эксперименты по выявлению оптимальной концентрации H2O2 для эффективной инактивации микроорганизмов УФ-излучением KrCl-эксилампы. В результате исследований установлено, что оптимальной концентрацией является 1 г/л.
Далее были проведены эксперименты по выявлению бактерицидного действия пероксида водорода на E. сoli и B. cereus без УФ-обработки. В результате установлено, что пероксид водорода не оказывает бактерицидного влияния на микроорганизмы без УФ-облучения KrCl-эксилампой.
В результате комбинированной УФ-обработки клеток E. coli с участием H2O2 наблюдалось заметное повышение эффективности инактивации по сравнению с УФ-обработкой без окислителя. Так, при максимальных исходных численностях клеток 106 и 107 КОЕ/мл полная инактивация зафиксирована уже после 20-25 с (44-55 мДж/см2) облучения (Рис. 3).
Доза излучения, мДж/см2р
Рис. 3. Изменение численности клеток E. coli в воде после УФ-облучения эксилампой в присутствии H2O2.
При более низких исходных численностях 102-105 КОЕ/мл полная инактивация клеток достигается при облучении дозой 11-33 мДж/см2.
Далее были проведены эксперименты по комбинированной обработке B. cereus. Установлено, что доза облучения необходимая для инактивации клеток при исходных численностях 102–104 КОЕ/мл при обработке по схеме УФ/Н2О2 в 2 раза ниже дозы облучения, найденной при УФ-облучении без участия H2O2. Так, для комбинированной инактивации 99,9% клеток B. cereus при низкой исходной численности 102-103 КОЕ/мл, достаточной является доза 33-66 мДж/см2 соответственно, достигаемая за 15-30 с облучения (рис. 4), как для инактивации клеток при этой исходной численности без окислителя необходимой дозой является 66-132 мДж/см2.
Доза излучения, мДж/см2р
Рис. 4. Изменение численности клеток B. cereus в воде после УФ-облучения эксилампой в присутствии H2O2.
Известно, что в результате фотолиза H2O2 образуются реакционноспособные гидроксильные радикалы (OH•), инактивирующие клетку по двум основным механизмам: 1- окисление и разрушение клеточной стенки и мембраны с последующей дезинтеграцией клетки и 2- диффузия радикалов в клетку, приводящая к инактивации ферментов, повреждению органелл, нарушению синтеза белка и т. д. (Mamane et al., 2007). Известно, что наибольший выход OH• генерируется излучением в области 200–280 нм (Litter, 2005). Поскольку максимум поглощения H2O2 составляет 220 нм, целесообразно использовать УФ лампы, излучающие в диапазоне 210–240 нм.
Полученные результаты свидетельствуют о высокой эффективности комбинированного метода УФ-обработки в присутствии пероксида водорода для инактивации клеток E. сoli и B. cereus.
Далее были проведены эксперименты по исследованию реактивации бактерий после УФ/H2O2 обработки. В результате было выявлено, что темновая реактивация бактерий E. сoli и B. cereus не обнаружена. При выдерживании облученных суспепензий на свету также не наблюдался рост клеток E. сoli и B. cereus.
Таким образом, комбинированная УФ-обработка в присутствии пероксида водорода воды, содержащей E. сoli и B. cereus, обеспечивает необратимый, устойчивый эффект инактивации бактерий.
Инактивация E. сoli и B. cereus УФ-излучением KrCl-эксилампы
в присутствии наночастиц TiO2.
На первом этапе были проведены эксперименты по выявлению оптимальной концентрации нанодисперсного фотокатализатора TiO2 для комбинированной УФ/TiO2 обработки KrCl-эксилампой бактерий. В результате была найдена оптимальная концентрация 0,5 мг/л. фотокатализатора TiO2.
Для выяснения роли TiO2 в процессе инактивации бактерий была проведена серия экспериментов по изучению эффективности инактивации E. сoli и B. cereus без УФ-обработки. В результате было установлено, что наночастицы TiO2 не обладают бактерицидными свойствами по отношению к клеткам E. сoli и B. cereus в отсутствие УФ-облучения KrCl-эксилампой.
Далее были проведены эксперименты по изучению совместного бактерицидного действия УФ-излучения KrCl-эксилампы и наночастиц TiO2 на микроорганизмы.
В случае комбинированной обработки - с участием фотокатализатора диоксида титана – наблюдается высокая эффективность инактивации, достигаемая в течение значительно меньшей продолжительности облучения. Так, при исходной численности 102 и 103 КОЕ/мл полная инактивация клеток E. сoli зафиксирована уже после 5 и 10 сек обработки, соответственно. В результате облучения зараженной воды при максимальной исходной численности клеток эффективность инактивации составила 99.9% уже после 25 сек обработки (55 мДж/см2).
При исходной численности E. coli 102–103 КОЕ/мл полная инактивация УФ-излучением KrCl-эксилампы в присутствии наночастиц TiO2 происходила за 5-10 с (Рис. 5). В результате облучения суспензии при максимальной исходной численности клеток эффективность инактивации составила 100% уже при дозе облучения 55 мДж/см2, которая достигается за 25 с обработки.
Доза излучения, мДж/см2р
Рис. 5. Изменение численности клеток E. coli в воде после УФ-облучения эксилампой в присутствии наночастиц TiO2.
Известно, что в результате взаимодействия УФ-излучения и TiO2 в воде генерируются реакционноспособные окислительные частицы, такие как OH•, O2•, HO2•, из которых гидроксильный радикал OH• считается наиболее важным окисляющим агентом, обеспечивающим инактивацию клетки (Hirakawa et al., 2007).
На рис. 5 показано, что кривые выживания клеток в течение первых 15 с облучения суспензии, содержащей 104-107 КОЕ/мл, характеризуются наличием плато, которое отражает относительно низкую эффективность инактивации. Предполагается, что в этот период реакционноспособные частицы начинают атаковать клетку и окислять клеточную мембрану с сохранением ферментативных механизмов ее самовосстановления (Benabbou et al., 2007). В конце этого периода происходит разрушение клеточной мембраны, что приводит к дезинтеграции внутриклеточных компонентов и увеличению эффективности инактивации. Также мы полагаем, что здесь определенный вклад вносят эффекты поглощения и рассеяния УФ-излучения. Кроме того, небольшое рассеяние падающего излучения может происходить и на самих частицах катализатора.
При комбинированной инактивации (УФ/TiO2) высококонцентрованных водных суспензий клеток B. cereus, (107 КОЕ/мл), доза 396 мДж/см2, достигаемая за 180 с облучения, является достаточной для инактивации 99.9% клеток. Для полной инактивации B. cereus при невысоких исходных численностях клеток (102-103 КОЕ/мл) необходимой является доза 66-132 мДж/см2, достигаемая за 30-60 с облучения (Рис. 6).
Доза излучения, мДж/см2р
Рис. 6. Изменение численности клеток B. cereus в воде после УФ-облучения эксилампой в присутствии наночастиц TiO2.
Полученные результаты свидетельствуют о высокой эффективности инактивации узкополосного УФ-излучения при 222 нм и наночастиц TiO2 при обработке воды, содержащей до 107 КОЕ/мл E. coli и B. cereus. Что касается клеток, с низкой исходной численностью, эффект инактивации наблюдается уже в пределах 5-10 с облучения для E. coli и 60 с облучения для B. cereus, что соответствует дозам 11-132 мДж/см2.
Таким образом, мы предполагаем перспективность применения УФ-эксилампы и наночастиц TiO2 для инактивации суспензий E. coli и B. cereus.
При выдерживании облученных клеток E. сoli и B. cereus на свету реактивация не наблюдалась. Темновая реактивация также отсутствовала.
Таким образом, УФ-обработка в присутствии фотокатализатора TiO2 суспензии клеток E. сoli и B. cereus, обеспечивает необратимый, устойчивый эффект инактивации.
Инактивация E. сoli и B. cereus УФ-излучением KrCl-эксилампы
при совместном присутствии H2O2 и наночастиц TiO2.
В результате инактивации клеток E. сoli излучением KrCl-эксилампой при совместном присутствии пероксида водорода и наночастиц TiO2 установлено, что при максимальной исходной концентрации клеток 107 КОЕ/мл доза УФ-излучения 33 мДж/см2 (15 с), обеспечивала снижение численности клеток на 3,2 порядка (Рис. 7). Полная же инактивация клеток E. сoli была достигнута при дозе облучения 55 мДж/см2, которая достигается за 25 секунд обработки.
Доза излучения, мДж/см2р
Рис. 7. Изменение численности клеток E. сoli в воде после УФ-облучения эксилампой в присутствии H2O2 и
наночастиц TiO2.
Похожие результаты получены и при обработке в присутствии только пероксида водорода, или только TiO2. Поэтому можно сказать, при УФ-обработке клеток при совместном присутствии H2O2 и наночастиц TiO2 не происходит увеличение эффективности инактивации и отсутствует синергетический эффект, как предполагалось. Возможно, это связано с тем, что происходит увеличение концентрации ОН° радикалов в результате фотолиза H2O2 и взаимодействия УФ-излучения и TiO2. Как известно, при избыточном содержании ОН° радикалов в растворе протекают конкурирующие реакции: образующиеся ОН° радикалы подвергаются димеризации (1) или вступают в реакции (2, 3):
ОН° + ОН° → Н2О2 (1)
ОН° + Н2О2 → НО2° + Н2О (2)
ОН° + НО2°→ Н2О + О2 (3)
Поскольку гидроксопероксидные радикалы НО2° являются менее реакционноспособными, чем ОН° радикалы (Daneshvar et al., 2008), повышение их концентрации не оказывает заметного влияния на скорость инактивации.
При инактивации клеток B. cereus также не происходит увеличение эффективности инактивации и полученные результаты подобны результатам, полученным при обработке в присутствии либо пероксида водорода, либо фотокатализатора TiO2. Так, полная инактивация B. cereus при 106–107 КОЕ/мл наблюдалась после облучения дозой 264 мДж/см2 при 120 с облучения, рис. 8.
Доза излучения, мДж/см2р
Рис. 8. Изменение численности клеток B. cereus в воде после
УФ-облучения эксилампой в присутствии H2O2 и наночастиц TiO2.
Таким образом, при совместном присутствии H2O2 и наночастиц TiO2 не наблюдается увеличение эффективности УФ-инактивации клеток E. coli и B. cereus.
Разработка принципиальной схемы обеззараживания воды с помощью KrCl-эксилампы в комбинации с H2O2.
В результате исследований нами было установлено, что эффективная инактивация клеток E. сoli и B. cereus осуществляется комбинированными методами УФ/H2O2 и УФ/TiO2. Поскольку удаление наночастиц диоксида титана из воды требует дополнительных энергозатрат и технологических операций, поэтому нами рекомендуется применять данный фотокатализатор совместно с УФ-облучением для обеззараживания и очистки сточных вод.
Нами предложена следующая принципиальная схема обеззараживания воды с помощью KrCl-эксилампы в комбинации с H2O2.
Схема обеззараживания воды включает в себя установку, где на первом этапе вода поступает на УФ-обработку (рисунок 9). Обеззараживание может осуществляться в широком температурном интервале (при температуре 5–35 0C).
102-103 КОЕ/мл 104-107 КОЕ/мл
Рисунок 9 - Принципиальная схема обеззараживания питьевой воды с помощью KrCl-эксилампы в присутствии H2O2 .
При высоком исходном содержании в воде микроорганизмов 104-107 КОЕ/мл предварительно в зараженную воду подается пероксид водорода. Концентрация H2O2 в облучаемой воде составляет 1 г/л. В этом случае оптимальная продолжительность облучения для достижения 100% обеззараживания составляет 180 секунд. На следующем этапе обеззараживания микроорганизмы удаляют из воды фильтрованием. В качестве фильтра можно использовать фильтр с керамзитовой загрузкой (размер зерен 0,8-5,0 мм).
При невысокой исходной численности бактерий 102-103 КОЕ/мл УФ-обработка зараженной воды происходит без подачи катализатора и окислителя. На следующем этапе осуществляется фильтрование. Эффективность обеззараживания 100% в этом случае достигается за 60 с облучения (рис. 9).
Данная схема обеззараживания позволяет не только повысить эффективность обеззараживания, но и исключить условия для образования хлорорганических соединений в питьевой воде.
ВЫВОДЫ:
Показана высокая эффективность УФ-излучения KrCl-эксилампы для инактивации бактерий E. coli и B. cereus (прямой фотолиз). Инактивация 99.9% клеток E. coli достигалась при дозе облучения 49 мДж/см2 ,а клеток B. cereus при 220 мДж/см2. Выявлено, что клетки B. cereus являются более резистентными к воздействию УФ-излучения KrCl-эксилампы, чем E. coli. Установлено, что комбинированная обработка клеток E. coli и B. cereus УФ-излучением KrCl-эксилампы в присутствии пероксида водорода приводит к увеличению эффективности инактивации. Для инактивации 99.9% клеток E. coli необходимой является доза облучения 30 мДж/см2, клеток B. cereus - 118 мДж/см2. Установлена высокая антибактериальная активность узкополосного УФ-излучения при 222 нм и наночастиц TiO2 при обработке воды, содержащей до 107 КОЕ/мл E. coli и B. cereus. Доза облучения необходимая для инактивации 99,9% клеток E. coli и B. cereus составляет 37 мДж/см2 и 120 мДж/см2, соответственно. Обнаружено что, при инактивации клеток E. сoli и B. cereus УФ-облучением KrCl-эксилампой (прямой фотолиз), УФ-обработкой в присутствии пероксида водорода (или наночастиц TiO2) не наблюдалась темновая и световая реактивация клеток. Предложена принципиальная схема обеззараживания питьевой воды с помощью KrCl-эксилампы в присутствии H2O2 .Основные положения диссертации опубликованы в работах:
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю д. б.н. , сотрудникам БИП СО РАН к. б.н. и к. т.н. за оказанную поддержку при выполнении работ. Автор также приносит глубокую благодарность заведующему кафедрой биотехнологии ВСГТУ д. б.н., проф. за ценные консультации и за помощь в микробиологических исследованиях.
