Комплексный методологический подход для определения токсикологических характеристик тонкодисперсных образцов горных пород

Автор: Айзенштадт Аркадий Михайлович, Фролова Мария Аркадьевна, Шинкарук Анна Александровна

Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild

Рубрика: Рациональное использование природных ресурсов

Статья в выпуске: 6 т.9, 2017 года.

Бесплатный доступ

Предложена принципиальная схема комплексного подхода для оценки токсикологических свойств горных пород, учитывающая их физико-химические свойства. Методология апробирована на опытных образцах базальта, отобранных с месторождения «Мяндуха» (Архангельская область). Представлены данные по химическому составу, на основании которого рассчитана величина удельной массовой энергии атомизации сырьевого материала горной породы. Проведен расчет энергетических параметров микро- и наносистем исследуемого образца: свободной поверхностной энергии и поверхностной активности. Для токсикологической оценки анализируемого материала использованы метод секвенирования нового поколения (СИП), метагеномный анализ и МТТ-метод определения жизнеспособности клеточных культур. Данные методы позволили определить видовое разнообразие микроорганизмов в исходных образцах базальта, а также цитотоксичность тонкодисперсных частиц базальта. Установлено, что базальт, обладая высокой поверхностной активностью, способен сорбировать на поверхности частиц значительное количество микроорганизмов различных видовых групп, что представляет со бой потенциальную опасность микробиологического заражения - данный факт необходимо учитывать при переработке сырья в технологических процессах. Вместе с тем, отмечена нетоксичная природа самих наночастиц базальта. Предложенная принципиальная схема комплексного подхода может быть рекомендована для оценки токсикологических свойств горных пород.

Еще

Горные породы, базальт, наночастицы, свободная поверхностная энергия, поверхностная активность, токсичность, цитотоксичность

Короткий адрес: https://sciup.org/142211965

IDR: 142211965   |   УДК: 544.72   |   DOI: 10.15828/2075-8545-2017-9-6-91-106

Comprehensive methodological approach to determine the toxicological characteristics of the highly dispersed rock samples

A schematic diagram of the integrated approach for assessing the toxicological properties of rocks, taking into account their physicochemical properties, was proposed. this methodology was tested on the basalt samples taken from the Myandukha deposit (Arkhangelsk region). the paper presents data of the chemical composition on the basis of which the value of the specific mass energy of atomization of the raw material of the rock was calculated. the energy parameters of the micro- and nanosystems of the sample were calculated: free surface energy and surface activity. To perform toxicological evaluation of the analyzed material a new generation sequencing (NGS) method, the metagenomic analysis, and the MTT method for determining the viability of cell cultures were used. these methods allowed determining species diversity of microorganisms in basalt samples, as well as the cytotoxicity of highly dispersed basalt particles. It was found out that basalt, possessing a high surface activity, is capable of sorbing significant number of microorganisms of different species groups on the surface of the particles, that is a potential danger of microbiological contamination - this fact must be taken into account when processing raw materials in technological processes. At the same time, the non-toxic nature of the basalt nanoparticles was noted. The proposed schematic diagram of the integrated approach can be recommended for assessing the toxicological properties of rocks.

Еще

Список литературы Комплексный методологический подход для определения токсикологических характеристик тонкодисперсных образцов горных пород

  • Годымчук А.Ю. Экология наноматериалов. -М: Бином, 2012. -272 с.
  • Третьяков Ю.Д., Гудилин Е.А. Основные направления фундаментальных и ориентированных фундаментальных исследований в области наноматериалов//Альтернативная энергетика и экология. -2009. -№ 6. -С. 39-67.
  • Лесовик В.С., Строкова В.В. О развитии научного направления «Наносистемы в строительном материаловедении»//Строительные материалы. -2006. -№ 9./Наука № 8. -С. 18-20.
  • Карпов А.И. Развитие нанотехнологий в строительстве -актуальнейшая задача ученых и инженеров//Нанотехнологии в строительстве. -2013. -Том 5, № 2. -C. 43-54. -URL: http://nanobuild.ru/magazine/nb/Nanobuild_2_2013. pdf (дата обращения: 01.11.2017).
  • Артамонова О.В., Сергуткина О.Р., Коротких Д.Н., Чернышов Е.М. Зольгель синтез наноразмерных частиц SiO2 для модифицирования структуры цементного камня//Нанотехнологии в строительстве. -2010. -Том 2, № 1. -C. 9-17. -URL:http://nanobuild.ru/magazine/nb/Nanobuild_1_2010.pdf (дата обращения: 01.02.2016).
  • Фахутдинова Л.М., Халиуллин Т.О., Зальялов Р.Р. Токсичность искусственных наночастиц//Казанский медицинский журнал. -2009. -С. 578-584.
  • Danilov V.E., Ayzenshtadt A.M., Bessert O.B. Optimization of the composite binder on the basis of basalt and polymineral sand/V. E. Danilov, A.M. Ayzenshtadt, O.B. Bessert//The Conference proceedings «International Conference on Electrical, Electronics, and Optimization Techniques» (ICEEOT-2016). -2016. -P.192-195.
  • Drozdyuk T., Aizenshtadt A., Tutygin A., Frolova M. Basalt fiber insulating material with a mineral binding agent for industrial use/T. Drozdyuk, A. Aizenshtadt, A. Tutygin and M. Frolova//IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. -2016. -Vol. 124. N 1. -p. 1-4.
  • Стенин А.А., Айзенштадт А.М., Шинкарук А.А., Демидов М. Л., Фролова М. А. Минеральный модификатор поверхности строительных материалов из древесины//Строительные материалы. -2014. -№ 10. -С. 51-54.
  • Фомичев С.В., Бабиевская И.З., Дергачева Н.П., Носкова О.А., Кренев В.А. Оценка и модифицирование исходного состава габбро-базальтовых пород для получения минеральных волокон и изделий каменного литья//Неорганические материалы. -2010. -Т. 46, № 10. -С. 1240-1245.
  • Анциферова И.В., Макарова Е.Н. Методы производства наноматериалов и возможные экологические риски/И.В. Анциферова, Е.Н. Макарова//Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение. -2013. -Т. 15, № 4. -С. 59-67.
  • Вешнякова Л.А., Айзенштадт А.М., Фролова М.А. Оценка поверхностной активности высокодисперсного сырья для композиционных строительных материалов//Физика и химия обработки материалов. -2015. -№ 2. -С. 68-72.
  • Абрамовская И. Р., Айзенштадт А. М., Фролова М. А., Вешнякова Л. А., Тутыгин А. С. Энергетика высокодисперсных композитов горных пород///Нанотехнологии в строительстве. -2013. -№ 3. -C. 56-65.
  • Абрамовская И.Р., Айзенштадт А.М., Лесовик В.С., Вешнякова Л.А., Фролова М. А., Казлитин СА. Расчет энергоемкости горных пород -как сырья для производства строительных материалов//Промышленное и гражданское строительство. -2012. -№ 10. -С. 23-25.
  • Смирнов В.А., Королев Е.В., Альбакасов А.И. Размерные эффекты и топологические особенности наномодифицированных композитов//Нанотехнологии в строительстве. -2011. -Том 3, № 4. -C. 17-27. -URL: http://nanobuild.ru/magazine/nb/Nanobuild_4_2011.pdf (дата обращения: 01.11.2017).
  • Gayda J., Ayzenshtadt A., Tutygin A., Frolova M. Organic-Mineral Aggregate for Sandy Subsoil Strengthening/J. Gayda, A. Ayzenshtadt, A. Tutygin, M. Frolova//Procedia Engineering. -2016. -Vol. 143. -P. 90-97.
  • Фролова М.А., Тутыгин А.С., Айзенштадт А.М., Лесовик В.С., Махова Т.А., Поспелова Т.А. Критерий оценки энергетических свойств поверхности//Наносистемы: физика, химия, математика. -2011. -Т. 2, № 4. -С. 120-125.
  • Вешнякова Л.А., Дроздюк Т.А., Айзенштадт А.М., Фролова М.А., Тутыгин А.С. Поверхностная активность кремнесодержащих горных пород//Материаловедение. -2016. -№ 5. -С. 45-48.
  • Ansorge W.J. Next-generation DNA sequencing techniques/W.J. Ansorge//N Biotechnol. -2009. -Apr; 25(4). -P. 195-203.
  • Wilson Anne P. Chapter 7: Cytotoxicity and viability/Anne P. Wilson//Animal Cell Culture: A Practical Approach Oxford: Oxford University Press. -2000. -Vol. 1. -334 p. -ISBN 978-0-19-963796-6.
Еще