19,9 тыс подписчиков

Сделано в радиокружке. Влияние омагниченной воды.

18 апреля 202118 апр 2021

1524

16 мин

Эта работа была представлена на XIII конференции "Шаг в будущее, Москва", а также на конференции НТТМ-2010. Защита проходила на биологическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова и работа была отмечена дипломом II степени.

Содержание.

1. Введение.

2. Что такое омагниченная вода?

3. Как влияет омагниченная вода на растения.

4. Установка для омагничивания воды и методика исследования.

5. Выводы.

6. Список литературы.

1. Введение.

На уроках биологии я узнала, какое огромное значение в жизни растений имеет вода. Она необходима не только для фотосинтеза, но и для поддержания внутренней среды клеток и самого растения. Огромную роль играет вода в растении для поддержания температуры листьев, особенно в летний период. Необходима вода и для прорастания семян и развития проростков. Даже небольшое нарушение водного режима может привести к снижению жизненной силы растения, а более серьёзное - к гибели растения.

Но оказалось, что не всякая вода может быть использована для полива растений и проращивания семян. Здесь имеет большое значение не только химический состав воды, но её температура и, даже её молекулярная структура.

В ходе своей работы я узнала очень много удивительных вещей о необычных свойствах воды, её молекулярной структуре. Оказалось, что «живая» и «мёртвая» вода существует не только в сказках, а структура и форма кристаллов воды может зависеть даже от настроения человека, который находится рядом.

Я решила проверить, действительно ли структура воды оказывает влияние на её биологические свойства. И в первую очередь я решила продолжить работу Анастасии Романченко, которая в прошлом году изучала физические свойства омагниченной воды. В качестве объекта исследования мы с моим руководителем решили взять семена бобовых растений: люпина, гороха и бобов.

Целью моей работы является изучение влияния омагниченной воды на скорость прорастания семян и развития проростков.

Задачи, которые я решала в ходе работы, были:

изучение теоретического материала о роли воды для растений, о структуре и свойствах воды, о применении омагниченной воды в растениеводстве;

разработка методики проведения экспериментов;

усовершенствование установка для получения омагниченной воды;

проведение экспериментов;

обработка результатов экспериментов.

Я предполагаю, что продолжу свою работу и буду исследовать влияние звуковых колебаний на прорастание семян и развитие проростков. Думаю, что моя работа имеет практическое значение

2. Что такое омагниченная вода?

Люди интересовались водой с незапамятных времен. Еще в IV в. до н. э. Аристотель провозгласил воду началом всех вещей. В 1665 г. Гюйгенс предложил принять воду за опорные точки шкалы термометра, в 1780 г. Кавендиш, пропуская электрические искры в смеси кислорода и водорода, впервые синтезировал воду, а Лавуазье в 1783 г. вывел ее формулу.С тех отдаленных времен воду исследуют непрерывно — и физики, и химики, и биологи, и инженеры, каждый в своем аспекте.

В результате выясняется поистине грандиозная роль и огромная сложность воды. Геолог А. П. Карпинский имел все. основания написать, что «вода — это самое драгоценное ископаемое. Вода — это не просто минеральное сырье, это не только средство для развития промышленности и сельского хозяйства. Вода — это действенный праздник культуры, это та живая кровь, которая создает жизнь там, где ее не было». Химик И. В. Петрянов-Соколов дал наиболее емкое определение воды, назвав ее самым необыкновенным веществом.

Молекула воды имеет угловое строение; входящие в ее состав ядра образуют равнобедренный треугольник, в основании которого находятся два протона, а в вершине - ядро атома кислорода. Длина каждой связи. О - Н близка к 1 А, расстояние между ядрами атомов водорода равно около 1,5 А. Из восьми электронов, составляющих внешний электронный слой атома кислорода в молекуле воды две электронные пары образуют ковалентные связи О - Н, а остальные четыре электрона представляют собой две неподеленных электронных пары.

Наличие водородных связей в воде вызывает появление ряда характерных свойств. Прежде всего, ассоциация молекул воды ведет к повышению температур плавления и кипения по сравнению со значениями, ожидаемыми из сравнения соответствующих величин для других халькогеноводородов. Увеличение полярности агрегатов молекул воды проявляется также в повышении диэлектрической проницаемости. Для воды при 25 o С она равна 78,5. Свойства жидкой воды как растворителя и сольватирующего агента также в значительной мере определяется способностью ее молекул выступать донором или акцептором при образовании водородных связей. Способность к образованию водородных мостиков у воды выражена особенно сильно благодаря тому, что в каждой молекуле имеются два атома водорода и две неподеленные электронные пары, которые могут быть акцепторами атомов водорода.

За последние годы ХХ века в Советском Союзе и в России было проведено несколько научно-практических конференций и симпозиумов по магнитотерапии и свойствам омагниченной воды, вышло немало печатных трудов. Самый заметный — монография В. И. Классена «Омагничивание водных систем» (Москва, 1982 г.). Положительные результаты использования омагниченной воды с лечебным действием в нашей стране были выявлены в начале 60-х годов. Изучением этого вопроса сейчас занимается молодая наука - магнитобиология.

После воздействия на воду магнитного поля в ней увеличивается скорость химических процессов и кристаллизации растворенных веществ, интенсифицируются процессы адсорбции, улучшается коагуляция примесей и выпадение их в осадок. Воздействие магнитного поля на воду сказывается на поведении находящихся в ней примесей, хотя сущность этих явлений пока точно не выяснена. Постараемся разобраться, что будет, если к определённому кубическому объёму воды приложить постоянное магнитное поле (Рис. 2.).

В этом случае все молекулы воды, представляющие собой маленькие заряжённые диполи выстроятся вдоль силовых линий магнитного поля, т.е. вдоль оси X .

При тепловом движении дипольной молекулы воды перпендикулярно силовым линиям магнитного поля, вдоль оси Y ( см. вектор V ), будет возникать момент сил F1, F2 ( сила Лоренса ), пытающихся развернуть молекулу в горизонтальной плоскости. При движении молекулы в горизонтальной плоскости, вдоль оси Z , будет возникать момент сил в вертикальной плоскости. Но полюса магнита будут всегда препятствовать повороту молекулы, а следовательно и тормозить любое движение молекулы перпендикулярно линиям магнитного поля.

Рис. 2. Силы, действующие на молекулу воды, движущуюся перпендикулярно силовым линиям магнитного поля.

Таким образом, в молекуле воды, помещённой между двумя полюсами магнита остаётся только одна степень свободы – это колебание вдоль оси X - силовых линий приложенного магнитного поля. По всем остальным координатам движение молекул воды будет тормозиться. Таким образом, молекула воды становится как бы "зажатой" между полюсами магнита, совершая лишь колебательные движения относительно оси X. Причём определённое положение диполей молекул воды в магнитном поле вдоль силовых линий поля будет сохраняться, тем самым делая воду более структурированной и упорядоченной.

В.И. Классен, подразделяет имеющиеся на этот счет гипотезы на три основные группы: «коллоидные», «ионные» и «водяные». Предполагается, что магнитное поле, действуя на воду, может разрушать содержащиеся в ней коллоидные частицы: «осколки» образуют центры кристаллизации примесей, ускоряя их удаление. Наличие ионов железа интенсифицирует появление зародышей кристаллизации, что приводит к образованию непрочного осадка, выпадающего в виде шлама.

Сторонники гипотез второй группы объясняют действие магнитного поля наличием ионов в воде, считая, что поле оказывает особое влияние на гидратацию ионов, то есть на возникновение вокруг них гидратных оболочек, состоящих из молекул воды с несколько измененной подвижностью. Чем больше и устойчивее такая оболочка, тем труднее ионам сближаться или оседать в порах адсорбента. Получены экспериментальные данные в пользу «ионных» гипотез: обнаружено, что под влиянием магнитного поля происходит временная деформация гидратных оболочек ионов, изменяется их распределение в воде. Не исключено, что роль ионов при магнитной обработке воды может быть также связана с возникновением электрического тока или с пульсацией давления.

Рис. 3. Предполагаемое изменение структуры воды при прохождении её через магнитное поле.

Сторонники гипотез третьей группы предполагают, что магнитное поле оказывает воздействие непосредственно на структуру ассоциатов воды. Это может привести к деформации водородных связей или перераспределению молекул воды во временных ассоциативных образованиях, что также влечет за собой изменение физико-химических характеристик протекающих в ней процессов.

Магнитная обработка воды оказалась весьма эффективной при борьбе с накипью. Ускорение процесса кристаллизации минеральных примесей в воде, прошедшей такую обработку, приводит к значительному уменьшению размеров частиц накипеобразующих солей; в результате практически прекращается оседание их на стенках аппаратов и труб.

3. Как влияет омагниченная вода на растения.

В 1945 году бельгийский инженер Т. Вермайерн получил патент на способ борьбы с накипью в паровых котлах, суть которого заключалась в том, что вода для питания котлов пропускалась через магнитное поле.

После этого свойства омагниченной воды стали изучаться во многих исследовательских институтах. Особенно полезно использовать такую воду при поливах овощных культур, так как ученые обнаружили сильное положительное воздействие на помидорах, огурцах, редисе, горохе, где в период обработок наблюдалось ускорение роста в 1,5 раза. В опытах полив омагниченной водой обеспечивал прибавки урожая огурцов на 17-37%, помидоров – до 32%, редиса – до 48%, гороха – до 28%, кукурузы – до 17%.

Растения в два раза реже поражаются болезнями, чем при поливах обычной водой. Особенно хорошую прибавку урожая получают на засоленных почвах. Обработанная магнитами вода вымывает соли в нижние слои почвы, и они перестают угнетать растения. В Астрахани даже ставились опыты по поливам овощей морской водой. После омагничивания урожаи все равно были больше, чем на грядках, поливаемых пресной водой.

Вода, обработанная магнитным полем, становится активированной, поэтому при поливе растений повышается их биологическая активность, скорость развития, роста и укоренения деревьев, улучшается всхожесть (после пятичасового замачивания в ней семян), увеличивается урожайность. Эта вода способствует переходу азотных, фосфорных и калийных удобрений в состояние, более доступное для усвоения растениями. По данным Азербайджанского научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации, урожайность кукурузы, сорго, баклажанов и помидоров при поливе их омагниченной пресной и жесткой водой заметно увеличивается. Прибавку к урожаю дает даже омагниченная морская вода, т.е. при орошении можно использовать не только весьма дефицитную пресную, но и морскую воду, прошедшую обработку магнитным полем.

Очень выгодно использовать омагниченную воду для подкормок. Если обычные растворы удобрений используются растениями на 25-40% максимум, то после магнитов уже на 35-70%!

Но самое привлекательное, что при обработке сада от вредителей и болезней можно брать дозировки в два раза меньше. Омагниченный раствор быстрее и лучше проникает в растения, и убойная сила опрыскиваний многократно возрастает. Так что можно вполне сэкономить на гербицидах и фунгицидах.

Не все культуры переносят полив омагниченной водой, особенно если она подается методом дождевания. Вишню и крыжовник активированной водой не рекомендуется поливать вообще. Омагниченная вода подкисляет почву, поэтому в северных районах на кислых почвах, применяя омагниченную воду, необходимо раз в 3-4 года известковать почву небольшими дозами (50-100 г/м2 ) извести или золы. Известкование лучше проводить под осеннюю перекопку. При осеннем влагозарядковом поливе омагниченную воду рекомендуется применять через год.

А вот замоченные в магнитной воде семена выдают на грядках урожай выше на 10-20%. Не стоит воспринимать это как чудесное избавление от работы на родных шести сотках – ни удобрения, ни вода, пропущенная через магниты, не могут восполнить недоработки в агротехнике. Зато, чем лучше уход, тем эффективнее подкормки поливы омагниченной водой и опрыскивания от вредителей и болезней.

4. Установка для омагничивания воды и методика исследования.

Для омагничивания воды применялось устройство в котором использовались постоянные магниты от магнитной системы электродинамических громкоговорителей. Вода двигалась по полипропиленовой трубке диаметром 5мм перпендикулярно линиям магнитного поля, как описывается в [1,2,3]. Схема магнитной части установки приведена на рисунке 4.

Рис. 4. Схема устройства для омагничивания воды с использованием постоянных магнитов. (1 – магнитопровод из стали, 2- кольцевые магниты, 3 – магнитный зазор, где помещается трубочка с текущей по ней водой, 4 - шайба).

Трубки я использовала от медицинской системы для переливания жидкостей. Эта система удобна тем, что кроме трубок в её состав входит зажим, с помощью которого можно регулировать скорость течения воды, а, следовательно время нахождения её в магнитном поле.Сердечник был выполнен из пластин трансформаторной стали от старого сетевого трансформатора. Пластины склеивались клеем «Момент» и стягивались двумя шпильками и гайками М6. Внешний вид сердечника приведён на рис. 5. Полипропиленовая трубка расположена в виде спирали на шайбе из магнитомягкого железа (рис. 6), которая взята от динамического громкоговорителя. Трубка приклеивалась к шайбе клеем «Момент». Внешний вид установки в сборе показан на рис. 7.

Рис. 5. Внешний вид сердечника и магнитов

Рис. 7. Общий вид установки для омагничивания воды

Как видно из фотографии, я использовала для своей установки штатив, в лапке которого зажата за горлышко бутылка. В эту бутылку я наливала воду или раствор, который хотела омагнитить.

Для омагничивания я брала холодную водопроводную воду, которую отстаивала в течение суток. Скорость, с которой протекала вода, составляла около 450мл/мин. Я собирала омагниченную воду в стакан или другую пластиковую бутылку и старалась использовать сразу после получения.

Я собиралась исследовать влияние омагниченной воды на прорастание семян, но из-за того, что в помещении школы температура была около 16о С, то я решила отложить эти эксперименты до более тёплых времён. Но мне всё-таки очень хотелось проверить влияние омагниченной воды на живые организмы. Тогда мой руководитель предложил исследовать влияние омагниченной воды на рост дрожжей.

Рис. 8. Я заливаю воду, предназначенную для омагничивания.

Методика моей работы была такой:

Я приготавливала культуру дрожжей из сухих дрожжей. Для этого в 100мл кипячёной воды с температурой около 30о С я растворяла 5г сахара и всыпала туда 500мг сухих дрожжей. Стакан, в котором всё это было, я накрывала крышкой, чтобы вода не испарялась. После этого я ставила стаканчик в тёплое место на 4 часа, время от времени размешивая раствор. В результате у меня получалась культура живых дрожжей.

Затем я готовила 10% раствор сахара в омагниченной воде (раствор 1); 10% раствор сахара в обычной воде, этот раствор я затем омагничивала (раствор 2); и 10% раствор сахара в обычной воде (раствор 3).

В три одинаковые пробирки я наливала с помощью пипеток по 30мл каждого раствора. Тщательно перемешивала культуру дрожжей, а затем пипеткой добавляла в каждую пробирку по 10мл культуры дрожжей. Отмечала маркером уровень раствора в пробирках и ставила их в тёплое место.

Через каждые 5 мин я замеряла увеличение уровня раствора и заносила данные в таблицу, созданную в программе Excel .

Активность дрожжей определялась по количеству выделяемой углекислоты (увеличение объема жидкости, которое измерялось по поднятию его уровня над начальным).

Для получения достоверных данных я повторила эксперимент 10 раз, каждый раз готовя новую культуру дрожжей и омагниченной воды. Данные в таблице я усреднила с помощью функции СРЗНАЧ программы Excel . По усреднённым данным я построила диаграмму, которая приведена на рис. 9. Их полученных данных видно, что активность дрожжей в омагниченной воде заметно выше, чем в не омагниченной. Видно также, что активность дрожжей при омагничивании раствора сахара выше, чем при приготовлении раствора на омагниченной воде.

Рис. 9. График активности дрожжей (зеленая линия - не омагниченная вода, синяя - омагниченная вода, розовая - омагниченный раствор сахара).

Кроме дрожжей я проверила действие омагниченной воды и на высших растениях. Для этого в начале учебного года я высадила два одинаковых растения дримиопсиса. Это растение относится к роду Дримиопсис семейства Спаржевые, подсемейству Гиацинтовые. Его родиной являются тропические зоны африканского континента, где растение произрастает в естественной среде. У нас его выращивают как комнатное растение.

Одно из этих растений, посаженных мной, я поливала обычной отстоянной водопроводной водой, а другое - той же водой, но пропущенной через прибор для омагничивания. Количество воды для обоих растений было одинаково. Отличия в развитии растений к февралю проявились достаточно ярко.

Рис. 10. Влияние омагниченной воды на рост высших растений. (Справа – растение поливалось омагниченной водой, слева - обычной).

5. Выводы.

В ходе своей работы я выяснила, что при прохождении воды через магнитное поле, перпендикулярное потоку, биологические свойства воды меняются. Так рост дрожжей в омагниченной воде происходит более интенсивно, чем в обыкновенной при тех же условиях. Кроме того, оказалось что не только чистая вода, но и раствор сахара изменяют свои биологические свойства. Как показали эксперименты, омагниченный раствор сахара даже более активен, чем омагниченная вода.

Результаты моей работы могут быть использованы не только в домашнем хозяйстве для приготовления дрожжевого теста, но и на промышленных предприятиях, где используют дрожжи. Использование омагниченной воды позволит, например, ускорить созревание дрожжевого теста на хлебозаводах, что позволит поднять их производительность.

Оказалось, что омагниченная вода положительно действует и на высшие растения, ускоряя их развитие.

Я предполагаю, что продолжу свою работу. Я сконструирую установку, в которой постоянные магниты будут заменены электромагнитом. Это позволит мне изучить влияние напряжённости магнитного поля на свойства воды. Предполагается также изучить влияние омагниченной воды на прорастание семян различных растений.

6. Список литературы.

http://www.magshells.com/history.html

В. И. Классен, «Омагничивание водных систем»,М:, Наука, 1982 г.

Физика. Справочник для школьника и студента., под ред. Р. Гебеля, пер. с нем., М.: Дрофа, 2000г

http://ecomag33.ru/products/omagnichivayuschie-ustroystva/

http://htovit.tstu.ru/projekt.files/11_generator_info5.htm

Для тех, кто хочет больше узнать об этой интересной теме погу предложить следующие ссылки:

https://booksee.org/book/476237 - В. И. Классен, «Омагничивание водных систем»,М:, Наука, 1982 г.

https://revolution.allbest.ru/medicine/00627853_0.html#text - Омагничивание воды в медицине

https://www.sgu.ru/sites/default/files/dissertation/2016/10/24/vliyanie_peremennogo_magnitnogo_polya_na_fizicheskie_harakteristiki_slozhnyh_mnogokomponentnyh_sistem_v_vodnoy_srede.pdf - кандидатская диссертация

http://library.pguas.ru/xmlui/bitstream/handle/123456789/258/Ладайкина%20Исследование%20влияния.pdf?sequence=1&isAllowed=y - Исследование влияния магнитной обработки на качество керамических изделий http://science.spb.ru/files/IzvetiyaTI/2007/1/Articles/20/files/assets/downloads/publication.pdf - СОВРЕМЕННЫЙ ВЗГЛЯД НА СТРУКТУРУ ВОДЫ

Всем здоровья и успехов.