Барботажное активирование растворов и роль этого явления в природных и технологических процессах

Розглянуті можливі молекулярні механізми структурування води та міжфазної поверхні газ/вода у розчинах. Показано, що барботажна активація (БА) відбувається шляхом підвищення структурної температури води і веде до підвищення хімічної активності молекул Н2О та розчиненого кисню. Встановлено, що БА має квазірівноважний характер. Тому при зовнішніх впливах на лініях змін рН і Eh появляються характерні піки або сходинки, які можна використовувати для дослідження взаємодії розчинів з різними твердими матеріалами. Запропонована модель структурних перетворень, яка може пояснити, чому негативно заряджені бульбашки газів утворюють позитивно заряджені краплинки морських аерозолів.The possible molecular mechanisms of water structuring and between the surfaces of gas/water in the solutions are considered. It was shown that barbotage activation (BA) occurs by increasing the structural temperature of water and causes increasing of chemical activity of H2O and dissolved oxygen. It is established that BA has quasi equilibrium character. Therefore external influences on the lines of changes of pH and Eh characteristic peaks or steps appear that can be used to investigate the interaction of solutions with different solid materials. The proposed model of structural transformation may explain why negatively charged bubbles of gas form positively charged droplets of sea spray.Рассмотрены возможные молекулярные механизмы структурирования воды и междуфазной поверхности газ/вода в растворах. Показано, что барботажная активация (БА) происходит путем повышения структурной температуры воды и ведет к повышению химической активности молекул Н2О и растворимого кислорода. Установлено, что БА имеет квазиравновесный характер. Поэтому при внешних воздействиях на линиях изменений рН и Eh появляются характерные пики или ступеньки, которые можно использовать для исследования взаимодействия растворов с различными твердыми материалами. Предложена модель структурных преобразований, которая может объяснить, почему отрицательно заряженные пузырьки газов образуют положительно заряженные капельки морских аэрозолей

Барботажные химические эффекты: их виды, механизмы возникновения и геохимические проявления

Експериментально досліджено зміни значень pH і Eh у воді і водних розчинах NaCl при 20 ºС під час пропускання чистих газів (N2, O2, повітря без CO2) в різних режимах барботажу. Результати проаналізовано з врахуванням сучасних уявлень про структуру рідкої води і її поверхні (інтерфейсу). Як правило, барботажний процес складається із двох етапів: I – перші 10 хвилин із швидким збільшенням значення рН і зменшенням значення Eh внаслідок вимивання розчинених CO2 і O2; II – до 2–3 годин, коли значення Eh продовжує повільно зменшуватись, а значення pH може як зростати (лужний БХЕ) так і зменшуватись (кислотний БХЕ), що вказує на кислотний характер поверхні газ/вода і утворених при барботажі аерозолів. Спеціальні досліди на магнітній мішалці показали, що помітні зміни pH і Eh починаються лише після переходу перемішування із ламінарного режиму в турбулентний, що приводить до значного підвищення структурної температури води і відповідного зменшення розчинності кисню та величини Eh. Це і є основна причина змін на першому етапі барботажу, який можна назвати турбулентним БХЕ. Окремо потрібно виділити диференціацію йонів під час барботажу у змішаних розчинах солей. Для пояснення явища йонного БХЕ запропонована і обґрунтовано гіпотезу нейтральних йонних пар, яка задовільно пояснює генезис і властивості морських аерозолів.The changes of pH and Eh in water and aqueous NaCl – solutions at 20 °C during the transmission of pure gases (N2, O2, air, CO22) in different modes of barbotage are experimentally investigated. The results are analyzed taking into account modern notions of the structure of liquid water and its surface (interface). Generally, the barbotage process consists of two stages: I – the first 10 minutes with the rapid increasing in pH and decreasing in Eh due to leaching of dissolved CO2 and O2; II – up to 2-3 hours when Eh continues to decrease slowly, but pH can increase (alkaline BCE) or decrease (acid BCE), indicating the acidic nature of gas/water surface and aerosols produced during barbotage. Special experiments on the magnetic stirrer showed that noticeable changes in pH and Eh begin only after the transition from laminar regime of mixing to turbulent, which leads to a significant increasing of the structural temperature of water and a corresponding reduction in the solubility of oxygen and Eh values. This is the main reason for the changes at the first step of barbotage, which can be called as the turbulent BCE. We must highlight the differentiation of ions during barbotage in mixed salt solutions. To explain this phenomenon of ion BCE, the hypothesis of neutral ion pairs has been proposed and substantiated, which satisfactorily explains the genesis and properties of marine aerosols.Экспериментально исследованы изменения значений pH и Eh в воде и водных растворах NaCl при 20 ºС во время пропускания чистых газов (N2, O2, воздуха без CO2) в различных режимах барботажа. Результаты проанализированы с учетом современных представлений о структуре жидкой воды и ее поверхности (интерфейса). Как правило, барботажный процесс состоит из двух этапов: I – первые 10 минут с быстрым увеличением значений рН и уменьшением Eh, вследствие вымывания растворенных CO2 и O2; II – до 2-3 часов, когда Eh продолжают медленно уменьшаться, а pH может как расти (щелочной БХЕ) так и уменьшаться (кислотный БХЕ), что указывает на кислотный характер поверхности раздела фаз газ/вода и аэрозолей, образованных при барботаже. Специальные опыты на магнитной мешалке показали, что заметные изменения значений pH и Eh начинаются только после перехода перемешивания из ламинарного режима в турбулентный, что приводит к значительному повышению структурной температуры воды и соответствует уменьшению растворимости кислорода и величины Eh. Это и есть основная причина изменений на первом этапе барботажа, который можно назвать турбулентным БХЕ. Отдельно нужно выделить дифференциацию ионов при барботаже в смешанных растворах солей. Для объяснения этого явления ионного БХЕ предложена и обоснована гипотеза нейтральных ионных пар, которая удовлетворительно объясняет генезис и свойства морских аэрозолей

Defense-Inducing Volatiles: In Search of the Active Motif

Herbivore-induced volatile organic compounds (VOCs) are widely appreciated as an indirect defense mechanism since carnivorous arthropods use VOCs as cues for host localization and then attack herbivores. Another function of VOCs is plant–plant signaling. That VOCs elicit defensive responses in neighboring plants has been reported from various species, and different compounds have been found to be active. In order to search for a structural motif that characterizes active VOCs, we used lima bean (Phaseolus lunatus), which responds to VOCs released from damaged plants with an increased secretion of extrafloral nectar (EFN). We exposed lima bean to (Z)-3-hexenyl acetate, a substance naturally released from damaged lima bean and known to induce EFN secretion, and to several structurally related compounds. (E)-3-hexenyl acetate, (E)-2-hexenyl acetate, 5-hexenyl acetate, (Z)-3-hexenylisovalerate, and (Z)-3-hexenylbutyrate all elicited significant increases in EFN secretion, demonstrating that neither the (Z)-configuration nor the position of the double-bond nor the size of the acid moiety are critical for the EFN-inducing effect. Our result is not consistent with previous concepts that postulate reactive electrophile species (Michael-acceptor-systems) for defense-induction in Arabidopsis. Instead, we postulate that physicochemical processes, including interactions with odorant binding proteins and resulting in changes in transmembrane potentials, can underlie VOCs-mediated signaling processes

Carbon Supported Polyaniline as Anode Catalyst: Pathway to Platinum-Free Fuel Cells

The effectiveness of carbon supported polyaniline as anode catalyst in a fuel cell (FC) with direct formic acid electrooxidation is experimentally demonstrated. A prototype FC with such a platinum-free composite anode exhibited a maximum room-temperature specific power of about 5 mW/cm2Comment: 11 pages, 3 Postscript figures, atricle tex styl

Геохимические особенности грунтовых вод в пределах территории львовского прогиба

В даній роботі на основі визначення показників хімічного складу ґрунтових вод оцінено їхній екологічний стан та ступінь забруднення. Зафіксовано підвищений вміст нітратів, Силіцію, високі значення лужності та загальної жорсткості. Виявлено відхилення показників фізіологічної повноцінності мінерального складу питних вод від нормативних величин. Встановлено, що формування геохімічного складу ґрунтових вод зумовлено впливом факторів геологічного, фізико-хімічного та техногенного походження. Наведено рекомендації щодо зменшення забруднення питної води та покращення її якості.In this paper based on the definition of indicators of the chemical composition of the groundwater its ecological status and degree of contamination is appraised. Increased content of nitrates, silicon, alkalinity and high values of the general hardness were fixed. Deviations of physiological full value of the mineral composition of drinking water from guideline values were revealed. It was established that the formation of geochemical composition of ground water was due to the influence of factors of geological, physical, chemical and man-made origin. Recommendations for reduction of pollution of drinking water and improvement its quality were cited.В данной работе на основе определения показателей химического состава грунтовых вод оценены их экологическое состояние и степень загрязнения. Зафиксировано повышенные содержания нитратов, Кремния, высокие значения щелочности и общей жесткости. Выявлены отклонения показателей физиологической полноценности минерального состава питьевых вод от нормативных величин. Установлено, что формирование геохимического состава грунтовых вод обусловлено влиянием факторов геологического, физико-химического и техногенного происхождения. Приведены рекомендации по уменьшению загрязнения питьевой воды и улучшения ее качества

Comparative study of the biological properties of influenza А virus mutants obtained by site-specific mutagenesis and the live influenza reassortant vaccine variant

The aim of study was to carry out comparative investigation of biological properties of site-specific mutants of Influenza A virus and variant of live cold-adapted (CA) influenza reassortant vaccine. Materials and methods. The genetic stability of site-specific mutants (SSM) of the A/WSN/33 (H1N1) strain with ts (temperature sensitive)-mutations in polymerase genes was studied using a stress-test in MadinDarby Canine Kidney (MDCK) culture. A comparative study of immunogenicity of U2 and M26 mutants with the high genetic stability and the CA-reassortant with similar surface proteins was carried out. The increase in the antibody titer was investigated using enzyme-linked immunosorbent assay and the reaction of delayed hemagglutination. Ability of the studied viruses to induce type 1 interferon in A549 cells was determined using real-time polymerase chain reaction (real-time PCR). Results. It was shown that U2 and M26 mutants, which have 3 ts-mutations or more in polymerase genes have high genetic stability. It was found that U2 and M26 mutants induced a higher antibody titers than the CA reassortant in mice following the intranasal immunization. The ability of site-specific mutants and CA reassortant to induce type 1 interferon was also investigated. Mutants U2 and M26 increased the level of interferon to a greater extent than the CA-reassortant. Conclusion. The data obtained indicate that SSM U2 and M26 with 3 ts-mutations or more in the genome have a significant level of genetic stability. Mutants U2 and M26 have a higher immunogenicity and a higher ability to induce interferon in comparison with the CA reassortant. These facts allow us to conclude that SSM of the influenza virus with a set of mutations in polymerase genes can be considered as promising candidates for live influenza vaccines

The Defensive Role of Volatile Emission and Extrafloral Nectar Secretion for Lima Bean in Nature

Lima bean (Phaseolus lunatus) features two indirect anti-herbivore defenses—emission of volatile organic compounds (VOCs) and secretion of extrafloral nectar (EFN)—which are both inducible upon herbivore damage. In a previous field study, Lima bean benefited from the simultaneous induction of the two defenses, yet it remained unclear whether both had contributed to plant protection. Our experimental approach aimed at studying the defensive role of both indirect defenses simultaneously. Tendrils were sprayed with jasmonic acid (JA) to induce both defenses, and performance was compared to that of others that were treated with a synthetic blend of either EFN or VOCs. Confirming earlier results, JA treatment and application of the VOC mixture induced EFN secretion in treated tendrils in quantitatively similar amounts. The composition of the applied synthetic blend of EFN was adjusted to match the concentration of EFN secreted from JA- and VOC-treated tendrils. Repeated application of either enhanced the performance of several fitness-relevant plant parameters such as growth rate and flower production. Tendrils treated with JA showed a similar trend, yet some fitness-related parameters responded less to this treatment. This suggests a minor importance of any putative JA-dependent direct defense traits or higher costs of JA-elicited responses as compared to VOCS and EFN, as otherwise JA-treated tendrils should have outperformed VOC- and EFN-treated tendrils. Moreover, the beneficial effect of applying synthetic EFN alone equaled or exceeded that of VOCs and JA. Ants were by far the dominant group among the arthropods that was attracted to JA-, VOC-, or EFN-treated tendrils. The results suggest that EFN plays a more important role as an indirect defense of lima bean than VOCs or any other JA-responsive trait