Методы светорассеяния в анализе дисперсных биологических сред - Лопатин В.Н.
ISBN 5-9221-0547-7
Скачать (прямая ссылка):
по содержанию дисперсий выбраны оз. Ханка и р. Енисей. Для более детального рассмотрения взаимодействия адсорбента и адсорбата работы по адсорбции органических веществ на частицах взвеси выполнены на модельных средах в лабораторных условиях. Определены зависимости толщины адсорбированного слоя от поверхностной концентрации адсорбированного, растворённого и общего органического вещества, рассчитаны объёмные плотности адсорбированного органического вещества для водоёмов разного типа. Показано, что минеральная взвесь концентрирует растворённое органическое вещество в десятки и сотни тысяч раз. В четвёртой главе рассмотрено влияние минеральной взвеси на развитие и продукционные характеристики бактериопланктона в модельных системах и природных водоёмах. Показано, что присутствие минеральной взвеси в системе бактерии — минеральная взвесь — органическое вещество оказывает значительное влияние на рост и пространственное распределение бактерий, а также на процессы их метаболизма. Процессы адсорбции органического вещества на минеральной взвеси приводят к улучшению условий развития агрегированных на взвеси бактерий и замедлению развития свободно плавающих бактерий. К тому же агрегированные бактерии более активны, что влияет как на процессы самоочищения, так и на функционирование водоёма в целом. В пятой главе рассматривается влияние органо-минерального детрита на развитие и продукционные характеристики фитопланктона. На примере Красноярского водохранилища рассмотрены взаимосвязи функциональных характеристик бактерио- и фитопланктона, а также показано, что присутствие в воде минеральной терригенной взвеси благодаря процессам адсорбции органического вещества стимулирует развитие бактериопланктона. Последний, в свою очередь, значительно влияет на продукционные характеристики фитопланктона за счёт ускорения трансформации сложных органических веществ до биогенов. На основании проведённых исследований показано, что органоминеральный детрит участвует в процессах питания фильтраторов и бактерий, рециклинга органических и минеральных веществ, играет роль буферного компонента в процессах трансформации вещества и энергии. Исходя из этого, предложена схема включения органоминерального детрита в общий комплекс трофической «микробиальной петли» в планктонном сообществе.
Третья часть монографии посвящена развитию приближённых методов решения прямой оптической задачи и исследованию на их основе закономерностей многократного рассеяния лазерного излучения биологическими дисперсными средами, в частности, плотной суспензией эритроцитов, как модели таких сред, для определения параметров последних. Первая глава представляет собой описание современного состояния проблемы исследования многократного рассеяния лазерного излучения дисперсными средами, состоящими из частиц произвольной формы. Отдельно рассмотрены случаи и способы расчёта однократного и многократного рассеяния излучения сложных систем на базе
тривиальных моделей. Указаны преимущества и недостатки основных методов расчёта светорассеяния, а также алгоритмы расчёта характеристик рассеяния. Вторая глава посвящена изучению однократного рассеяния лазерного зондирующего излучения большими «мягкими» несферическими частицами различных форм. Исследованы зависимости индикатрисы и других элементов матрицы рассеяния света от формы, относительного показателя преломления, асферичности, угла наклона частиц относительно направления распространения зондирующего излучения. Дано сравнение результатов, полученных на базе различных аппроксимаций, с экспериментальными данными. Исследована применимость приближения лучевой оптики для расчёта рассеяния излучения одиночными эритроцитами. В третьей главе дан метод расчёта характеристик многократного рассеяния лазерного излучения больших «мягких» несферических частиц для случая их спонтанной агрегации. Разработана модель исследуемой среды и метод расчёта индикатрис рассеяния и степени линейной поляризации рассеянного излучения. Исследованы их зависимости от параметров одиночных частиц и их агрегатов (формы, размеров, кинетики агрегации) и параметров дисперсионной среды. Оценено влияние броуновского движения частиц на кинетику спонтанной агрегации. Проведено сравнение полученных результатов с экспериментальными данными и результатами Монте-Карло-моделирования. Рассмотрено многократное когерентное обратное рассеяние излучения и зависимость его параметров от степени агрегированное™ частиц суспензии. В четвёртой главе дан метод расчёта характеристик многократного рассеяния лазерного излучения суспензией больших «мягких» несферических частиц при наличии сдвигового потока. Разработана модель исследуемой среды и метод расчёта характеристик светорассеяния. Исследована зависимость асимметрии индикатрисы рассеяния и степени линейной поляризации рассеянного излучения от параметров частиц суспензии (угла наклона частиц в потоке и степени их деформированности) и параметров модели. Рассмотрено многократное когерентное обратное рассеяние излучения и зависимость его параметров от параметров частиц суспензии и дисперсионной среды.
