vestniktgasuВестник Томского государственного архитектурно-строительного университетаVestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta. JOURNAL of Construction and Architecture1607-18592310-0044Tomsk State University of Architecture and Building10.31675/1607-1859-2019-21-2-202-214vestniktgasu-617Research ArticleСТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯCONSTRUCTION MATERIALS AND PRODUCTSОЦЕНКА ПРОЦЕССОВ СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ В ВОДЕ И ВОДОСОДЕРЖАЩИХ СРЕДАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ И ТЕРМОМЕТРИИELECTROPHYSICAL AND TEMPERATURE CALCULATIONS OF STRUCTURIZATION IN WATER AND WATER-CONTAINING MEDIAСидоренкоГ. Н.SidorenkoG. N.

Сидоренко Галина Николаевна, канд. биол. наук, доцент

Словения, г. Любляна, Легатова, 2, 1000

Galina N. Sidorenko, PhD, A/Professor

2, 1000, Legatova, Ljubljana, Slovenia

bornovo@gmail.comЛаптевБ. И.LaptevB. I.

Лаптев Борис Иннокентьевич, докт. биол. наук, профессор

Словения, г. Любляна, Легатова, 2, 1000

Boris L. Laptev, DSc, Professor

2, 1000, Legatova, Ljubljana, Slovenia

bornovo@gmail.comГорленкоН. П.GorlenkoN. P.

Горленко Николай Петрович, докт. техн. наук, профессор

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

Nikolay P. Gorlenko, DSc,Professor

2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk

gorlen52@mail.ruСаркисовЮ. С.SarkisovYu. S.

Саркисов Юрий Сергеевич, докт. техн. наук, профессор

634003, г. Томск, пл. Соляная, 2

Yury S. Sarkisov, DSc, Professor

2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk

yu-s-sarkisov@yandex.ruАнтошкинЛ. В.AntoshkinL. V.

Антошкин Леонид Владимирович, ст. научный сотрудник

634021, г. Томск, пл. Академика Зуева, 1

Leonid V. Antoshkin, Senior Scientist

1, Akademik Zuev Sq., 634021, Tomsk

lant@iao.ruNove Technologije D. O. O.СловенияNove Technologije D. O. O.SloveniaТомский государственный архитектурно-строительный университетРоссияTomsk State University of Architecture and BuildingRussian FederationИнститут оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАНРоссияV.E. Zuev Institute of Atmospheric Optics SB RASRussian Federation20192904201902202214Copyright © Сидоренко Г.Н., Лаптев Б.И., Горленко Н.П., Саркисов Ю.С., Антошкин Л.В., 20192019Сидоренко Г.Н., Лаптев Б.И., Горленко Н.П., Саркисов Ю.С., Антошкин Л.В.Sidorenko G.N., Laptev B.I., Gorlenko N.P., Sarkisov Y.S., Antoshkin L.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.tsuab.ru/jour/article/view/617

Разработаны измерительные ячейки, а также неразрушающий и воспроизводимый способ оценки структуры воды, водных растворов, животных и растительных объектов, имеющий для этого достаточно высокую разрешающую способность. Способ основан на измерении электрической емкости и добротности колебательного контура при внесении изучаемых объектов между обкладками конденсатора. Установлено, что при изменении температуры воды и водосодержащих систем, концентрации растворов, их состава, воздействии материала поверхности, магнитного поля наблюдаются значительные изменения электрической емкости и добротности колебательного контура, а на кривых изменения температуры при нагревании и остывании воды обнаружены локальные максимумы и минимумы при температурах 32, 39 и 42 °С. Показано, что с увеличением частоты реактивного тока от 1 до 100 кГц электрическая емкость дистиллированной воды снижается на 34 % от исходного уровня. Выявлено, что при низких концентрациях водного раствора натрия максимальное значение электрической емкости наблюдается на частоте 30 кГц, а с повышением концентрации – на частоте 100 кГц. При этом добротность колебательного контура раствора по сравнению с дистиллированной водой при резонансных частотах 30, 100 и 300 кГц возрастает от 1,5 до 14 раз. Использование электрофизических параметров воды, водосодержащих систем и термометрии позволяет оценивать происходящие в них процессы структурообразования, обусловленные изменением соотношения количества «свободных» диполей воды, диполей воды, находящихся в кластерах и в гидратных образованиях ионов, а также изменением ориентационной поляризации макромолекул, состоянием клеточных и внутриклеточных мембран, изменением содержания компонентов этих сред.

The paper proposes sample cells and the non-destructive and reproducing calculation of water structure, water solutions, animals and vegetables. This method provides a high resolution capability and is based on measuring the electric capacity and quality of oscillating circuits when placing the studied objects between the condenser plates. It is found that at a temperature change in water and water-containing systems, concentration and structure of solutions, material surface and magnetic field, significant changes are observed in the electric capacity and the quality of the oscillating circuit. Also, local maxima and minima are found at temperatures of 32, 39 and 42 °C on temperature curves, when heating and cooling water. It is shown that with the frequency increase of reactive current from 1 to 100 kHz the electric capacity of distilled water decreases by 34 %. At a low concentration of sodium solution, the maximum value of electric capacity is observed at 30 kHz, while and with the increase in concentration – at 100 kHz. In comparison with distilled water, the quality of the oscillating circuit increases from 1.5 to 14 times at resonance frequencies 30, 100 and 300 kHz. The electrophysical parameters of water, water-containing systems and thermometry method allow evaluating the structurization process caused by the change in the amount of free dipoles of water and those in clusters , hydrated ion formations as well as by the change in the orientation polarization of macromolecules, cellular and intracellular membranes, and components of these media.

структура водыструктура водосодержащих системкластеры водыгидратация ионовизменение температурыэлектрическая емкостьрезонансwater structurewater-containing systemswater clustersion hydrationtemperature changeelectric capacitanceresonanceReferencesМаленков Г.Г. Структура и динамика жидкой воды // Журнал структурной химии. 2006. Т. 47. (прил.). С. 5–35.Malenkov G.G. Struktura i dinamika zhidkoj vody [Structure and dynamics of liquid water]. Zhurnal strukturnoj himii. 2006. V. 47. Pp. 5–35. (rus)Улащик В. С. Элементы молекулярной физиотерапии. Минск : Беларуская наука, 2014. 257 с.Ulashchik V.S. Ehlementy molekulyarnoj fizioterapii [Elements of molecular physiotherapy]. Minsk: Belaruskaya nauka, 2014. 257 p. (rus)Гончарук В.В., Смирнов В.Н., Сыроешкин А.В. и др. Кластеры и гигантские гетерофазные кластеры воды // Химия и технология воды. 2007. Т. 29. No 1. С. 3–17.Goncharuk V.V., Smirnov, V.N., Syroeshkin, A.V., et al. Klastery I gigantskie geterofaznye klastery vody [Clusters and giant heterophase water clusters]. Himiya i tekhnologiya vody. 2007. V. 29. No. 1. Pp.3–17. (rus)Смирнов А.Н., Сыроешкин А.В. Супранадмолекулярные комплексы воды // Российский химический журнал. 2004. Т. 48. No 2. С. 125–135.Smirnov A.N., Syroeshkin A.V. Supranadmolekulyarnye kompleksy vody [Supranadmolecular water complexes]. Rossiiskii khimicheskii zhurnal. 2004. V. 48. No. 2. Pp. 125–135. (rus)Ho M-W. Large Supramolecular Water Clusters Caught on Camera – A Review // Water. 2013. Т. 6. Р. 1–12.Ho M-W. Large supramolecular water clusters caught on camera. A review. Water. 2013. V. 6. Pp. 1–12.Michaelides А., Morgenstern K. Ice nanoclusters at hydrophobic metal surfaces // Nature Materials. 2007. Т. 6. P. 597–601.Michaelides A., Morgenstern K. Ice nanoclusters at hydrophobic metal surfaces. Nature Materials. 2007. V. 6. Pp. 597–601.Коновалов А.И. Образование наноразмерных молекулярных ансамблей в высокоразбавленных водных растворах // Вестник РАН. 2013. Т. 83. No 12. С. 1076–1082.Konovalov A.I. Obrazovanie nanorazmernyh molekulyarnyh ansamblej v vysokorazbavlennyh vodnyh rastvorah [Formation of nanoscale molecular ensembles in highly dilute aqueous solutions]. Vestnik RAN. 2013. V. 83. No. 12. Pp. 1076–1082. (rus)Гончарук В.В., Орехова Е.А., Маляренко В.В. Влияние температуры на кластеры воды // Химия и технология воды. 2008. Т. 30. No 2. С. 150–158.Goncharuk V.V., Orekhova E.A., Malyarenko V.V. Vliyanie temperatury na klastery vody [The effect of temperature on water clusters]. Himiya i tekhnologiya vody. 2008. V.30. No. 2. Pp. 150–158. (rus)Баранов А.В, Петров В.И., Федоров А.В. и др. Влияние микропримесей NaCl на динамику кластерообразования в жидкой воде: спектроскопия низкочастотного комбинационного рассеяния // Письма в ЖЭТФ. 1993. T. 57. Вып. 6. C. 356–359.Baranov A.V., Petrov V.I., Fedorov A.V., et al. Vliyanie mikroprimesej NaCl na dinamiku klasteroobrazovaniya v zhidkoj vode: spektroskopiya nizkochastotnogo kombinacionnogo rasseyaniya [NaCl trace elements effect on cluster formation dynamics in liquid water: lowfrequency Raman spectroscopy]. Pis'ma v ZHEHTF. 1993. V. 57. No. 6. Pp. 356–359. (rus)Сыроешкин А.В., Смирнов А.Н., Гончарук В.В. и др. Вода как гетерогенная структура // Исследовано в России: электронный журнал. 2006. С. 843–854. Условия доступа : http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2006/088.pdfSyroeshkin A.V., Smirnov A.N., Goncharuk V.V., et al. Voda kak geterogennaya struktura [Water as a heterogeneous structure]. Issledovano v Rossii. 2006. Pp. 843–854. Available: http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2006/088.pdf. (rus)Фаращук Н.Ф., Теленкова О.Г., Михайлова Р.И. Восстановление структуры воды после кипячения // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. 2008. No 6. С. 20–21.Farashchuk N.F., Telenkova O.G., Mihajlova R.I. Vosstanovlenie struktury vody posle kipyacheniya [Restoring the structure of water after boiling]. Vodoochistka. Vodopodgotovka. Vodosnabzhenie. 2008. No. 6. Pp. 20–21. (rus)Горленко Н.П., Саркисов Ю.С. Низкоэнергетическая активация дисперсных систем. Томск : Изд-во Томск. гос. ун-та, 2011. 264 с.Gorlenko N.P., SarkisovYu.S. Nizkoehnergeticheskaya aktivaciya dispersnyh system [Lowenergy activation of dispersed systems]. Tomsk: TSUAB, 2011. 264 p. (rus)Саркисов Ю.С. Управление процессами структурообразования дисперсных систем // Изв. вузов. 1993. No 2. С. 106–110.Sarkisov Yu.S. Upravlenie processam strukuroobrazovaniy adispersnyh system [Control for dispersed system formation]. Izv. vuzov. 1993. No. 2. Pp. 106–110. (rus)Сидоренко Г.Н., Лаптев Б.И., Горленко Н.П., Саркисов Ю.С., Антошкин Л.В. Возможности электрофизических методов исследования и термометрии для оценки структуры водосодержащих сред (растворов, растительных и животных объектов) // Вестник новых медицинских технологий. 2016. No 2. Публикация 7-3. Условия доступа : http://www.medtsu.tula.ru/ VNMT/Bulletin/E2016-2/7-3.pdf. DOI:10.12737/20078Sidorenko G.N., Laptev B.I., Gorlenko N.P., Sarkisov Yu.S., Antoshkin L.V. Vozmozhnosti ehlektrofizicheskih metodov issledovaniya I termometrii dlya ocenki struktury vodosoderzhashchih sred (rastvorov, rastitel'nyh I zhivotnyh ob"ektov) [Electrophysical research methods and thermometry for assessing structure of water-containing media (solutions, plant and animal objects)]. Vestnik novyh medicinskih tekhnologij. 2016. No. 2. Available: www.medtsu.tula.ru/ VNMT/Bulletin/E2016-2/7-3.pdf DOI:10.12737/20078. (rus)Лаптев Б.И., Сидоренко Г.Н., Горленко Н.П. и др. Современные электрофизические методы исследований структуры воды и водных растворов // Вода и экология. Проблемы и решения. 2014. No 3. С. 21–32.Laptev B.I., Sidorenko G. N., Gorlenko N.P., et al. Sovremennye ehlektrofizicheskie metody issledovanij struktury vody I vodnyh rastvorov [Modern electrophysical methods for studying water and aqueous solution structure]. Voda i ehkologiya. Problemy i resheniya. 2014. No. 3. Pp. 21–32. (rus)Левицкий Е.Ф., Лаптев Б.И., Сидоренко Г.Н. Электромагнитные поля в курортологии и физиотерапии. Томск, 2000. 113 с.Levickij E.F., Laptev B.I., Sidorenko G.N. Ehlektromagnitnye polya v kurortologii I fizioterapii [Electromagnetic fields in balneology and physiotherapy]. Tomsk, 2000. 113 p. (rus)TehTab.ru. URL: http://tehtab.ru/Guide/GuideMedias/GuideWater/Guide Water 1bar0to100deg/TehTab.ru. Available: http://tehtab.ru/Guide/GuideMedias/GuideWater/GuideWater 1bar0to100deg/Сидоренко Г.Н., Лаптев Б.И., Горленко Н.П., Антошкин Л.В. Использование низкоэнергетических воздействий для улучшения свойств воды // Водоочистка, водоподготовка, водоснабжение. 2018. No 4. С. 18–21.Sidorenko G.N., Laptev B.I., Gorlenko N.P., Antoshkin L.V. Ispol'zovanie nizkoehnergeticheskih vozdejstvij dly auluchsheniya svojstv vody [Low-energy effects on water properties]. Vodoochistka, vodopodgotovka, vodosnabzhenie. 2018. No. 4. Pp. 18–21. (rus)Лаптев Б.И., Сидоренко Г.Н., Горленко Н.П., Саркисов Ю.С., Антошкин Л.В., Кульченко А.К. Электрические свойства воды при внешних воздействиях // Водоочистка, водоподготовка, водоснабжение. 2014. No 9. С. 20–27.Laptev B.I., Sidorenko G.N., Gorlenko N.P., Sarkisov Yu.S., Antoshkin L.V., Kul'chenko A.K. Ehlektricheskie svojstva vody pri vneshnih vozdejstviyah [Electrical properties of water under external influences]. Vodoochistka, vodopodgotovka, vodosnabzhenie. 2014. No. 9. Pp. 20–27. (rus)Лаптев Б.И., Сидоренко Г.Н., Горленко Н.П., Саркисов Ю.С., Антошкин Л.В. Процессы структуроообразования в воде и водных растворах // Вода и экология. Проблемы и решения. 2012. No 2/3. С. 26–33.Laptev B.I., Sidorenko G.N., Gorlenko N.P., Sarkisov Yu.S., Antoshkin L.V. Processy strukturooobrazovaniya v vode i vodnyh rastvorah [Structure formation in water and aqueous solutions]. Voda i ehkologiya. Problemy i resheniya. 2012. No. 2/3. Pp. 26–33. (rus)Лаптев Б.И., Сидоренко Г.Н., Горленко Н.П. и др. Влияние нагревания и концентрации растворов на процессы структурообразования в воде и в водных растворах // Вода и экология. Проблемы и решения. 2012. No 4. C. 43–50.Laptev B.I., Sidorenko G.N., Gorlenko N.P., et al. Vliyanie nagrevaniya I koncentracii rastvorov na process strukturoobrazovaniya v vode i v vodnyh rastvorah [Influence of heating and concentration of solutions on structure formation in water and aqueous solutions]. Voda i ehkologiya. Problemy i resheniya. 2012. No. 4. Pp. 43–50. (rus)Лаптев Б.И., Сидоренко Г.Н., Антошкин Л.В. Оценка структуры воды с использованием термометрии и электрофизических методов исследования // Вестник новых медицинских технологий. 2016. No 1. С. 151–157.Laptev B.I., Sidorenko G.N., Gorlenko N.P., Antoshkin L.V. Ocenka struktury vody s ispol'zovaniem termometrii i ehlektrofizicheskih metodov issledovaniya [Evaluation of water structure with thermometry and electrophysical methods]. Vestnik novyh medicinskih tekhnologij. 2016. No. 1. Pp. 151–157. (rus)Сидоренко Г.Н., Лаптев Б.И., Горленко Н.П., Антошкин Л.В. Оценка структуры питьевых и минеральных вод с использованием метода диэлектрометрии // Водоочистка, водоподготовка, водоснабжение. 2018. No 10. С. 64–68.Sidorenko G.N., Laptev B.I., Gorlenko N.P., Antoshkin L.V. Ocenka struktury pit'evyh i mineral'nyh vod s ispol'zovaniem metoda diehlektrometrii [Structure of drinking and mineral water with dielectrometry method]. Vodoochistka, vodopodgotovka, vodosnabzhenie. 2018. No. 10. Pp. 64-68. (rus)Горленко Н.П., Лаптев Б.И., Саркисов Ю.С., Сидоренко Г.Н., Кульченко А.К. Влияние электромагнитных полей на свойства жидкости затворения цементных систем // Перспективные материалы в строительстве и технике : материалы Международной научной конференции молодых ученых, 15–17 октября 2014 года. Томск, 2014. С. 137–145.Gorlenko N.P., Laptev B.I., Sarkisov YU.S., Sidorenko G.N., Kul'chenko A.K. Vliyanie ehlektromagnitnyh polej na svojstva zhidkosti zatvoreniya cementnyh sistem [Influence of electromagnetic fields on mixing fluid properties of cement systems]. Perspektivnye materialy v stroitel'stve i tekhnike. Materialy Mezhdunarodnoj nauchnoj konferencii molodyh uchenyh (Proc. Int. Sci. Conf. of Young Scientists „Advanced Materials in Construction and Engineering‟). Tomsk, 2014. Pp. 137–145.23. (rus)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.