Об электрохимической природе токов в воде

при малых напряжениях

Артамонов А.А., Боровикова В.П., Федотова И.В., Цетлин В.В.

УРАН ГНЦ  РФ – Институт медико-биологических проблем, РАН, Россия

e-mail:  V_tsetlin@mail.ru

В работе рассматриваются процессы протекания электрических токов в чистой воде, залитой в двухэлектродную ячейку при малых  напряжениях постоянного электрического поля, поданного на межэлектродный промежуток. Представлены и обсуждаются результаты длительных  практически круглосуточных экспериментов по измерению  тока.  В экспериментальную установку  входят две пары близких по устройству стеклянных электрохимических ячеек- с электродами из нержавеющей стали и стандартные платиновые электроды. Каждая пара электродов образует конденсатор с плоскопараллельными пластинами, помещенными в воду. Расстояние  между пластинами составляло 2 см и не менялось на протяжении всего эксперимента. Напряжение на пластины подавалось от высоко стабилизированного источника фирмы «Instec», а его величина выбиралась в пределах 1,5-2,5 В с целью создания малого перенапряжения. Как следствие токи в промежутке не превышали нескольких мкА и практически обеспечивалось квазистационарное состояние состава водной среды и исключался нагрев воды. Температура поддерживалась комнатной за счет теплообмена с воздухом лабораторного помещения либо в  специальных случаях за счет термостатирования обычно при 25⁰С.  Максимальное суммарное перенапряжение в эксперименте не превышало  350мВ.

В теоретической модели процесс протекания токов рассматривался как квазиравновесный термодинамический процесс в рамках применимости уравнений Нернста и Батлера- Фальмера. В качестве основных реакций электролиза воды рассматривались вблизи катода известные реакции восстановления водорода из молекул воды , на анаде- реакции окисления молекул воды.  Для определения реакции ячеек были изучены вольтамперные характеристик воды в зависимости от условий модельного воздействий низкоинтенсивного ионизирующего излучения  от бета-, альфа- и гамма-источников. Плотность энергии излучения не превышала 10нВт/см².Выбранная интенсивность излучения была близкаплотности энергии электромагнитного и ионизирующего излучения в орбитальной космической станции МКС.

В докладе приведена методика расчета вариаций окислительно- восстановительного потенциала (ОВП) воды, связанных с суточными, месячными и сезонными вариациями электромагнитных условий окружающей среды. Получены оценки ОВП и контактной разности потенциалов (КРП) для  электродов из различных инертных материалов -нержавеющей стали и платины. Получено, что КРП на электродах из нержавеющей стали преимущественно отрицательная и ток между электродами является преимущественно катодным. Однако в течение суток знак КРП может меняться,  возможно из-за уменьшения скорости десорбции водорода. В случае применения платиновых электродов знак КРП всегда положителен и доминирующий  вклад в ток дают процессы обмена и разряда молекул воды и продуктов реакции в прианодном пространстве.

Проведено сравнение динамики токов в ячейках и усредненной динамики работоспособности и температуры тела человека в течение суток по данным монографии Шмита. Получено, что кривые имеют качественное подобие при рассмотрении динамики токов в измерительной ячейке со стальными электродами. Противоположный результат получается при сравнении суточного хода биологического потенциала растений типа опунции.

Таким образом, теоретическая модель зависимости электрических токов от внешних радиационных и э/м воздействий низкой интенсивности позволяет оценивать возможные величины ОВП и КРП. Известные модельные представления  о связи  состояния молекул воды  с измеренными величинами позволяет оценивать эффекты последствий воздействия внешних условий на водную среду как в косной природе, так и в живых организмах.

© Copyright 2008. All rights reserved. Contact to Victor Martynyuk: ubs@science-center.net  tel.: +38 050 6535592