Биология

отбросы, биогенные вещества и тепло становятся помехой для нормального

развития пресноводных экологических систем только тогда, когда они

перегружают эти системы.Но в последние годы на экологические системы

обрушились огромные количества абсолютно чужеродных веществ, от которых

они не знают защиты.Пестициды, применяемые в сельском хозяйстве, металлы

и химикалии из промышленных сточных вод сумели проникнуть в пищевую цепь

водной среды, что может иметь непредсказуемые последствия.Виды, стоящие

в начале пищевой цепи, могут накапливать эти вещества в опасных

концентрациях и становятся еще более уязвимыми для других вредных

воздействий. Загрязненную воду можно очистить. При благоприятных

условиях это происходит естественным путем в процессе природного

круговорота воды. Но загрязненным бассейнам-рекам, озерам и т. п. для

восстановления требуется значительно больше времени. Чтобы природные

системы сумели восстановиться, необходимо прежде всего прекратить

дальнейшее поступление отходов в реки. Промышленные выбросы не только

засоряют, но и отравляют сточные воды. А эффективность дорогостоящих

приспособлений для очистки таких вод пока еще недостаточно изучена.

Несмотря ни на что, некоторые городские хозяйства и промышленные

предприятия все еще предпочитают сбрасывать отходы в соседние реки и

весьма неохотно отказываются от этого только тогда, когда вода

становится совсем непригодной или даже опасной.

В своем нескончаемом кругообороте вода то захватывает и переносит

множество растворенных или взвешенных веществ, то очищается от них.

Многие из примесей в воде являются природными и попадают туда вместе с

дождем или грунтовыми водами. Тот же путь проходят и некоторые из

загрязняющих веществ, связанных с деятельностью человека. Дым, пепел и

промышленные газы вместе с дождем оседают на землю; химические

соединения и нечистоты, внесенные в почву с удобрениями, попадают в

реки с грунтовыми водами. Некоторые отходы следуют по искусственно

созданным путям- дренажным канавам и канализационным трубам. Эти

вещества обычно более ядовиты, но их сброс легче контролировать, чем

тех, которые переносятся в процессе природного круговорота воды.

Общемировое водопотребление на хозяйственные и бытовые нужды составляет

примерно 9% суммарного стока рек. Поэтому не прямое водопотребление

гидроресурсов вызывает нехватку пресных вод в тех или иных регионах

земного шара, а их качественное истощение.

За последние

десятилетия все более значительную часть круговорота пресных вод стали

составлять промышленные и коммунальные стоки. На промышленные и бытовые

нужды потребляется около 600-700куб.км воды в год. Из этого объема

безвозвратно расходуется 130-150куб. км, а около 500куб. км

отработанных, так называемых сточных вод сбрасывается в реки,озера и

моря. Важное место в предохранении гидроресурсов от качественного

истощения принадлежит очистным сооружениям. Очистные сооружения бывают

разных типов в зависимости от основного способа обезвреживания

нечистот. При механическом методе нерастворимые примеси удаляют из

сточных вод через систему отстойников и разного рода ловушек. В прошлом

этот способ находил самое широкое применение для очистки промышленных

стоков. Сущность химического метода

заключается в том, что на очистных станциях в стоки вносят реагенты.

Они вступают в реакцию с растворенными и нерастворенными загрязняющими

веществами и способствуют их выпадению в отстойниках, откуда их удаляют

механическим путем. Но этот способ непригоден для очистки стоков,

содержащих большое количество разнородных загрязнителей.

Для очистки промышленных стоков сложного

состава применяют электролитический (физический) метод. При этом

способе электрический ток пропускают через промстоки, что приводит к

выпадению большинства загрязняющих веществ в осадок. Электролитический

способ очень эффективен и требует относительно небольших затрат на

сооружение очистных станций. У нас в стране в городе Минске целая

группа заводов с помощью этого метода добилась очень высокой степени

очистки стоков.

При очистке бытовых стоков наилучшие результаты дает биологический

метод. В этом случае для минерализации органических загрязнений

используют аэробные биологические процессы, осуществляемые с помощью

микроорганизмов. Биологический метод применяют как в условиях,

приближенных к естественным, так и в специальных биоочистных

сооружениях. В первом случае хозяйственно-бытовые стоки подаются на

поля орошения. Здесь сточные воды фильтруются через почвогрунты и при

этом проходят бактериальную очистку. На полях орошения скапливается

огромное количество органических удобрений, что позволяет выращивать на

них высокие урожаи. Сложную систему биологической очистки

эагрязненных рейнских вод для целей водоснабжения ряда городов страны

разработали и применяют голландцы. На Рейне построены насосные станции

с фильтрами частичной очистки. Из реки вода закачивается в неглубокие

канавы на поверхность речных террас. Через толщу алмовиальных отложений

она фильтруется, пополняя грунтовые воды. Грунтовые воды подаются по

скважинам на дополнительную очистку и затем поступают в водопровод.

Очистные сооружения решают проблему сохранения

качества пресных вод лишь до определенной стадии развития экономики

конкретных географических регионов. Затем наступает момент, когда

местных гидроресурсов уже не хватает для разбавления возросшего

количества очищенных стоков. Тогда начинается прогрессирующее

загрязнение гидроресурсов, наступает их качественное истощение. Кроме

того, на всех станциях очистки по мере роста стоков встает проблема

размещения значительных объемов отфильтрованных загрязняющих веществ.

Таким образом, очистка промышленных и коммунальных стоков дает лишь

временное решение местных задач охраны вод от загрязнения. Кардинальные

пути защиты от загрязнения и разрушения природноаквальных и сопряженных

с ними природных территориальных комплексов заключается в уменьшении

или даже полном прекращении сброса в водоемы отработанных, в том числе

и очищенных сточных вод. Совершенствование технологических процессов

постепенно решает эти задачи. На все большем числе предприятий

применяют замкнутый цикл водообеспечения. В этом случае отработанные

воды проходят лишь частичную очистку, после которой они снова могут

быть использованы в ряде отраслей промышленности.Полное осуществление

всех мер, направленных на прекращение сбросов нечистот в реки, озера и

водохранилища, возможно только в условиях сложившихся территориально-

производственных комплексов. В пределах производственных комплексов для

организации замкнутого цикла водоснабжения можно использовать сложные

технологические связи между различными предприятиями. В будущем

очистные сооружения не будут сбрасывать отработанные воды в водоемы, а

станут одним из технологических звеньев цепи замкнутого

водообеспечения. Прогресс техники, тщательный учет местных

гидрологических,физико- и экономико-географических условий при

планировании и формировании территориально-производственых комплексов

позволяет в перспективе обеспечить количественное и качественное

сохранение всех звеньев круговорота пресной воды,превратить ресурсы

пресных вод в неисчерпаемые. Все чаще для пополнения ресурсов пресных

вод используются другие части гидросферы. Так, разработана достаточно

эффективная технология опреснения морских вод. Технически проблема

опреснения морской воды решена. Однако для этого требуется много

энергии, и поэтому опресненная вода еще очень дорога. Значительно

дешевле опреснять солоноватые подземные воды. С помощью гелиоустановок

эти воды опресняют на юге США, на территории Калмыкии,Краснодарском

крае, Волгоградской области.

На международных конференциях по проблемам водных ресурсов

обсуждаются возможности переброски пресной воды, законсервированной в

виде айсбергов.

Впервые предложил использовать айсберги для водоснабжения засушливых

районов земного шара американский географ и инженер Джон Айзекс.

По его проекту от берегов Антарктиды айсберги должны транспортироваться

судами в холодное Перуанское течение и далее по системе течений к

берегам

Калифорнии. Здесь они прикрепляются к берегу, и пресная вода ,

образующаяся при таянии, будет подаваться по трубам на материк. Причём

за счёт конденсации

на холодной поверхности айсбергов количество пресной воды окажется на

25%

большим, чем содержится в них самих.

На сегодняшний день в мире существует много экологических проблем,

начиная от исчезновения некоторых видов растений и животных, заканчивая

угрозой вырождения человеческой расы. На данный момент в мире существует

много теорий, в которых большое внимание уделяется нахождению наиболее

рациональных путей их решения. Но к сожалению, на бумаге все оказывается

значительно проще, чем в жизни.

Также во многих странах проблема экологии стоит на первом месте, но

увы в не нашей стране, по крайней мере раньше, но сейчас ей начинают

уделять все больше внимания, принимаются новые экстренные меры :

- усилить внимание к вопросам охраны природы и обеспечения

рационального использования природных ресурсов ;

- установить систематический контроль за использованием предприятиями

и организациями земель, вод, лесов, недр и других природных богатств ;

- усилить внимание к вопросам по предотвращению загрязнений и

засоления почв, поверхностных и подземных вод ;

- уделять большое внимание сохранению водоохранных и защитных

функций лесов, сохранению и восроизводству растительного и животного мира,

предотвращению загрязнения атмосферного воздуха ;

- усилить борьбу с производственным и бытовым шумом.

Все те меры, которые приведены выше, рассматриваются в общих чертах,

а теперь мы рассмотрим их более детально.

1. Зеленые насаждения :

Для улучшения охраны зеленых зон и лесапарковых территорий необходимо

определить их четкие границы. Должны быть установлены и благоустроены в них

места длительного и кратковременного отдыха населения. Организована охрана

и своевременная очистка данных территорий. Значительную роль играет

проведение работ по расширению в горадах и пригородных зонах площади

зеленых насаждений, создание новых парков, садов, скверов. Также строго

ограничивать отвод земельных участков в лесах зеленых зон городов, лесных

защитных полосах и других лесах первой группы, для целей , не связанных с

развитием лесного хозяйства. Надо сказать, что в данное время в этой

области очень много нарушений, что связано с плохо развитой законодательной

системой.

2. Полезные ископаемые :

В целях уменьшения потерь полезных ископаемых при их добыче и

переработке, а также предупреждения загрязнения окружающей среды отходами

производства. Внедреие более эффективных способов и систем разработки

месторождений полезных ископаемых и технологических схем переработки

минерального сырья, обеспечивающих наиболее полное , комплексное и

экономически целесообразное извлечение из недр запасов основных и совместно

с ними залегающих полезных ископаемых, а также использование содержащихся в

них компонентов, имеющих промышленное значение.

Строительство или реконструкция цехов, фабрик, установок по

комплексной переработке сырья, отвалов и шлаков, выделение капитальных

вложений на эти цели, определение сроков завершения перехода указанных

предприятий на работу, обеспечивающую комплексное использование полезных

ископаемых.

Надо сказать, что кроме этого принимаются такие меры, как :

- обеспечение организации производства нового, более совершенного

оборудования и аппаратуры для очистки промышленных выбросов в атмосферу от

вредных газов, пыли, сажи и других веществ ;

- проведение соответствующих научных исследований и опытно-

конструкторской работ по созданию более совершенной аппаратуры и

оборудования для защиты атмосферного воздуха от загрязнения промышленными

выбросами ;

- осуществление на предприятиях, в организациях и учреждениях

шефмонтажа и наладки газоочистного и пылеулавливающего оборудования и

аппаратуры ;

- осуществление государственного контроля за работой газоочистных и

пылеулавливающих установок на промышленных предприятиях.

3. Охрана земель :

Землепользователи обязаны проводить эффективные меры по повышению

плодородия почв, осуществлять комплекс организационно-хозяйственных,

агротехнических, лесомелиоративных и гидротехнических мероприятий по

предотвращению ветровой и водной эррозии почв, не допускать засоления,

заболачивания, загрязнения земель, заростания их сорняками, а также других

процессов, ухудшающих состояние почв.

Мероприятия по мелиорации и охране земель, полезащитному

лесоразведению, по борьбе с эррозией почв и другие меры, направленные на

коренное улучшение земель, предусматриваются в государственных планах

развития народного хозяйства и осуществляются соответсвующими

министерствами, ведомствами и землепользователями;

Промышленные и строительные предприятия, организации, учреждения

обязаны не допускать загрязнения сельскохозяйственных и других земель

производственными и другими отходами, а также сточными водами.

4. Наиболее важная проблема из всех рассмотренных ранее - проблема

охран вод. Одной из главных задач является регулирование водных отношений в

целях обеспечения рационального использования вод для нужд населения и

народного хозяйства. Кроме того существуют и другие задачи:

- охрана вод от загрязнения, засорения и истощения ;

- предупреждения и ликвидации вредного воздействия вод ;

- улучшение состояния водных объектов ;

- охрана прав предприятий, организаций, учреждений и граждан, укрепление

законности в области водных отношений.

Размещение , проектирование, строительство и ввод в эксплуатацию

предприятий, сооружений и других объектов, влияющих на состояние вод.

Запрещается ввод в эксплуатацию:

- новых и реконструированных предприятий, цехов и агрегатов,

коммунальных и других объектов, не обеспеченных устройствами,

предотвращающими загрязнение и засорение вод или их вредное воздействие ;

- оросительных и обводнительных систем, водохранилищ и каналов до

проведения предусмотренных проектами мероприятий, предотвращающих

затопление, подтопление, заболачивание, засоление земель и эррозию почв ;

- осушительных систем до готовности водоприемников и других сооружений

в соответствии с утвержденными проектами ;

- водозаборных сооружений без рыбозащитных устройств в соответствии с

утвержденными проектами ;

- гидротехнических сооружений до готовности устройств для

пропуска паводковых вод и рыбы в соответствии с утвержденными проектами ;

- буровых скважин на воду без оборудования их водорегулирующими

устройствами и установление в соответствующих случаях зон санитарной

охраны;

- запрещается наполнение водохранилищ до осуществления предусмотренных

проектами мероприятий по подготовке ложа.

Все воды подлежат охране от загрязнения, засорения и истощения,

которые могут причинить вред здоровью населения, а также повлечь уменьшение

рыбных запасов, ухудшение условий водоснабжения и другие неблагоприятные

явления вследствие изменений физических, химических, биологических свойств

вод. снижение их способности к естественному очищению, нарушение

гидроологического и гидрогеологического режима вод.

Сброс в водные объекты производственных, бытовых и других видов

отходов и отбросов запрещается.

В целях поддержания благоприятного водного режима рек, озер,

водохранилищ, подземных вод и других водных объектов, для предупреждения

водной эррозии почв, заиления водоемов, ухудшение условий обитания водных

животных, для уменьшения колебания стока устанавливаются водоохранные зоны

лесов, а также проводятся лесомелиоративные, противоэррозионные,

гидротехнические и другие мероприятия.

Надо сказать, что в связи с такой обстановкой, были установлены

следующие меры:

1) Принять меры предотвращения загрязнения внутренних морских и

территориальных вод и открытого моря нефтью, нефтепродуктами и другими

веществами, вредными для здоровья людей или для живых ресурсов моря,

вследствие сброса или потерь судами и другими плавучими средствами

указанных веществ и смесей, содержащих эти вещества.

2) Давать обязательные указания об устранении нарушения установленных

правил по операции с веществами, вредными для здоровья людей или для живых

ресурсов моря, и смесями, содержащими эти вещества свыше установленных

норм.

5. Немаловажное значение для охраны окружающей среды имеет выбор

территории для строительства новых и расширения существующих городов и

других населенных пунктов. Следует выбирать территории на землях

несельхозяйственного назначения или непригодных для сельского хозяйства

либо на сельскохозяйственных землях худшего качества, имея ввиду

использование этих земель и в случаях, когда для их освоения необходимо

проведение специальных инжинерных мероприятий.

Первоочередному освоению подлежат свободные от застройки земли,

находящиеся в пределах границ, установленных для этого города или другого

населенного пункта.

Из всех проблем, названных выше, выплывает главная проблема -

проблема здравоохранения. Ведь за тот ущерб, который мы принесли природе и

приносим ей каждый день, она нам отплачивает , но только в двойном размере.

Честно говоря, сейчас очень трудно встретить абсолютно здорового человека.

Поэтому нужно проводить мероприятия по оздоровлению внешней среды,

обеспечению санитарной охраны водоемов, почвы и атмосферного воздуха.

Надо сказать, что большее внимание нужно уделять санитарным

требованиям, предявляемым к планировке и застройке населенных пунктов:

1) Планировка и застройка населенных пунктов должны предусматривать

создание наиболее благоприятных условий для жизни и здоровья населения.

2) Жилые массивы, промышленые предприятия и другие объекты должны

размещаться таким образом, чтобы исключить неблагоприятное влияние вредных

факторов на здоровье и санитарно-бытовые условия жизни населения.

3) При проектировании и строительстве городов и поселков городского

типа должны предусматриваться: водоснабжение, канализация, устройства

уличных покрытий, озеленение, освещение, обеспечение санитарной очистки и

другие виды благоустройств.

4) При предоставлении земельных участков под строительство,

утверждение норм проектирования, проектов планировки и застройки населенных

пунктов, вводе в эксплуатацию жилых домов, зданий культурно-бытового

назначения, промышленных и других предприятий и сооружений требуется

обязательное заключение органов санитарно-эпидемиологической службы.

5) Порядок согласования с органами санитарно-эпидемиологической

службы проекта строительства и реконструкции предприятий, зданий и

сооружений определяется законадательством РФ.

В пределах зеленых зон допускается размещать : здания и сооружения,

обслуживающие пригородное лесное и сельское хозяйство.

- железнодорожные, водные и автомобильные подъезды к городу ;

- станции и линии электропередачи ;

- расположенные в пределах зеленых зон населенные пункты не подлежат

дальнейшему территориальному развитию ;

- при планировке пригородной и зеленой зон необходимо предусматривать

проведение комплексных мероприятий по охране природы и предупреждения

загрязнения внешней среды, включающих:

предотвращение загрязнения водоемов неочищеными сточными водами

промышленных и сельскохозяйственных предприятий и хозяйственно-бытовой

канализации.

Наиболее важным из аспектов этой проблемы является то, что нужно

распространять информацию об охране природе среди населения . Например,

книжные издательства должны выпускать не только брошюры, но и также

различные книжные издания. Кроме них этой проблемой должны заниматься или

по крайней мере уделять большее внимание СМИ, т.е. должны увеличивать

эфирное время, отведенное для программ, затрагивающими экологические

проблемы.

Сейчас в мире насчитывается большое количество экологических

организаций, борющихся за спасение окружающей среды. Но наиболее

многочисленная из них - “GREENPEACE”. Членами этой организации являются не

только рядовые люди, но и также многие знаменитости. Эти люди вносят

посильную лепту в общее дело. Также они не просто разбрасываются словами и

лозунгами, а принимают активное участие по защите природы. Например ( я

приведу два примера из их деятельности ) :

1) Активисты радикальной экологической организации “Гринпис” окружили

в Беринговом море, недалеко от побережья Аляски рыболовецкий траулер -

фабрику “Оушен Ровер” . Экологисты считают, что чрезмерный вылов сайды в

этом районе моря расстраивает экологическую систему северной части Тихого

океана. Этот демарш “Гринпис” приурочен к дебатам в американском Сенате по

вопросам рыбного промысла.

2) Радикалы из “Гринпис” пикетировали государственные учреждения ряда

стран Европы, протестуя против завоза на континент американской сои,

выращенной методом генной инжинерии. По словам “зеленых”, употребление

такой сои вредно как для человека, так и для животных. Генетически

изменненые прдукты, считают они, - путь к генетическому загрязнению

окружающей среды.

Я считаю, что экологическая проблема одна из наиболее важных задач

человечества. От решения этой проблемы зависит будуее всей планеты. И уже

сейчас люди должны это понимать и принимать активное участие в борьбе за

сохранение мира.

Пусть их вклад не такой уж и значительный, но как говорится :”С миру

по нитке-голому рубашка”.

Методы очистки сточных вод

На предприятиях металлургической и машиностроительной

промышленности одной из основных категорий сточных вод являются

маслосодержащие стоки.

По концентрации основного загрязнения (масла) они делятся на

малоконцентрированные и концентрированные. Малоконцентрированные

стоки образуются при промывке металлических изделий после их

термической обработки и после расконсервирования.

Концентрированные сточные воды содержат масел до 50 г/л. Это

отработанные смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ), а также

отработанные моющие растворы, представляющие собой стойкие эмульсии

типа “масло в воде”. Их расход составляет 0,5 - 200 м3/сут в

зависимости от мощности предприятия и типа его продукции.

На многих предприятиях концентрированные маслосодержащие стоки

разбавляются большим количеством условно чистых вод и превращаштся в

малоконцентрированные. Содержание в них масел обычно колеблется от

10 до 500 мг/л. Объем этих сточных вод достигает 5 - 10 тыс. М3/сут.

Технологические схемы очистки маслосодержащих сточных вод в

нашей стране и за рубежом предусматривают смешивание всех видов

маслосодержащих сточных вод, их отстаивание для удаления

грубодисперсных и всплывающих примесей, обработку коагулянтами и

обезвоживание образующихся осадков.

Основным недостатком таких схем очистки являются большие затраты

коагулянтов и образование значительных количеств осадков, для

обезвоживания которых требуется дополнительный расход коагулянтов с

целью снижения содержания в них масел. Практика показывает, что

раздельная обработка коагулянтами малоканцентрированных и

концентрированных сточных вод требует меньших затрат коагулянтов и

сопровождается образованием меньших объемов осадков.

Основное количество концентрированных маслоэмульсионных сточных

вод на предприятиях машиностроения и металлообработки сбрасывается в

виде отработанных СОЖ. Свежие СОЖ приготовляют из технических

продуктов - эмульсолов, представляющих собой эмульсии типа “вода в

масле”. При смешивании 3-10% эмульсола, 90 - 95% воды и 0,3% соды

образуются эмульсии типа “масло в воде”. Для придания эмульсии устой

живости необходимо добавление к ней еще одного компонента -

эмульгатора, способного сорбироваться на поверхности обеих -

несмешивающихся жидкостей. Помимо указанных компонентов, в состав

СОЖ входят различные стабилизаторы, а также большое количество

присадок (антикоррозионные, бактерицидные, противоизносные,

противозадирные).

Средний срок использования СОЖ колеблется от двух недель до

полутора месяцев. Основными причинами замены смазочно-охлаждающих

жидкостей при холодной обработке металлов являются наличие в них

большого количества взвешенных веществ (металлическая пыль, сажа,

частицы абразивных материалов), расслаивание СОЖ и их загнивание.

Регенерация отработанных СОЖ, заключающаяся в удалении из них

посторонних примесей, позволяет возвращать их в производство,

достигая тем самым экономии минеральных масел и других компонентов,

входящих в состав эмульсолов. Кроме того, предотвращаются затраты на

приготовление, складирование и перевозку новых партий эмульсола.

Основной причиной сброса СОЖ является их загнивание, которое

можно предупредить с помощью бактерицидных добавок. В качестве таких

добавок используются гексахлорофен, фурацилин, бактерициды типа

“Вазин” и “Азин”.

Регенерацию отработанных СОЖ следует проводить следующим

образом. Отработанную СОЖ направляют в сборный резервуар и

отстаивают в нем для отделения взвеси и всплывающего масла в течение

6 ч. Для удаления тонкой взвеси СОЖ затем подают на фильтр-

транспортер с бумажной лентой, после чего она поступает в емкость

для регенерации. В эту емкость подают эмульсол-пасту (смесь

эмульсола с водой в соотношении 1: 1), воду и раствор бактерицидного

вещества. При необходимости в регенерируемую СОЖ вводят

антикоррозионные добавки (NaNO2 в дозе 1 г/л) и соду из расчета 0,2

- 0,3 % (по массе). Смесь перемешивают сжатым воздухом в течение 10

мин, отстаивают в течение 60 мин, удаляют всплывшее масло и

возвращают в производство для дальнейшего использования. Однако

регенерация отработанной СОЖ возможна только в том случае, если в 1

мл жидкости содержится менее 100 млн. бактерий. В противном случае

отработанная СОЖ подлежит сбросу на очистные сооружения.

Отечественная промышленность выпускает большое количество эмульсолов

различных марок, которые значительно отличаются по своему составу и

физико-химическим свойствам. В зависимости от типа содержащихся в

них змульгаторов все смазочно-охлаждающие жидкости на основе

минеральных масел можно разделить на три группы:

1. СОЖ, содержащие ионогенные эмульгаторы;

1. СОЖ, содержащие неионогенные эмульгаторы;

2. СОЖ, содержащие одновременно ионо-и неионогенные эмульгаторы.

В качестве эмульгаторов СОЖ содержит соли органических кислот

(олеиновой, нафтеновой, сульфонафтеновой), в качестве стабилизаторов

- этиловый спирт, этиленгликоль, триэтаноламин.

Мицелла змульсола, представляющего собой коллоидную систему,

имеет следующее строение: ядро мицеллы состоит из мельчайших капелек

масла, окружеиных анионами органических кислот, вследствие

избирательной адсорбции которых аполярная гидрофобная часть анионов

эмульгатора (углеводородный радикал) ориентирована в сторону

масляной глобулы, а полярная часть - в сторону дисперсионной среды.

Катионы щелочного металла, (Nа+), которые в результате диссоциации

отделились от остатка (аниона) органической кислоты, образуют

плотный диффузный слой противоионов. Таким образом, на поверхности

масляных глобул образуется двойной электрический слой.

Эмульсол как коллоидная система устойчив при наличии некоторого

избытка масла. Для того чтобы эмульсол обладал способностыо

самопроизвольно образовывать с водой эмульсии, необходимо, чобы он

обладал свойствами гидрофильного геля, т. е. внешней фазой в

коллоидной системе должен быть концентрированный раствор мыла. Для

этого змульсолы, кроме микеральных масел и нафтеновых мыл,

обязательно должны содержать некоторое количество воды. Эмульсолы,

состоящие из минеральных масел и более гидрофобных мыл олеиновой

кислоты, обязательно должны содержать или второе, более гидрофильное

мыло, например мыло сульфокислоты, или спирт, являющийся в данном

случае растворителем внешней фазы недостаточно гидрофильных мыл

олеиновой кислоты. Эти компоненты эмульсолов называются

стабилизаторами. Ко второй группе относятся СОЖ, содержащие ПАВ

неионогенного типа, например ОП, а именно СОЖ, приготовленные из

эмульсолов ИХП-45Э и ИХП-130Э.

Механизм стабилизации этих эмульсионных систем можно представить

следующим образом. Молекулы большинства поверхностно-активыых

соединений имеют линейное строение, т. е. их длина гораздо больше

поперечного размера. Один конец молекулы ПАВ, состиящий из

углеводородных радикалов, ориентируется в сторону масляных глобул и

сорбируется на их поверхности. На другом конце молекулы находится

гидрофильная группа, которая ориентирована в сторону дисперсионной

среды. Таким образом, молекулы ПАВ образуют коагуляционную

пространственную сетку.

При этом между частицами масляных глобул остается очень тонкая

прослойка дисперсионной среды, которая препятствует сближению частиц

и придает коагуляционным структурам характерные свойства: вязкость,

ползучесть, прочность. Однако возникновение защитных слоев высокой

прочности, обеспечивающих устойчивость эмульсий, связано не с

формированием адсорбционных слоев эмульгатора самих по себе, а с

образованием на границе раздела двух фаз сложных надмолекулярнык

структур в форме многослойных фазовых пленок.

В основе рассмотренных явлений лежит гидродинамический эффект

самопроизвольной поверхностной турбулептности и конвекции,

вызывающей односторонний переход углеводородпой фазы в водную фазу в

виде ультрамикроэмульсии. Структурированная адсорбционным слоем

змульгатора такая фазовая пленка приобретает значительнув прочность

и, как следствие этого, высокую стабилизирующую способность.

Таким образом, эмульсионные системы, стабилизированные

неионогенными эмульгаторами, очень устойчивы, хотя их адсорбционные

слои не обладают ярко выраженной структурйо-механической прочностью.

К третьей группе относятся СОЖ, которые содержат одновременно

ПАВ ионо-и ионогенного типа, а также различные группы органических

соединений, которые придают смазочно-охлаждающим жидкостям

связывающие, противозадирные и антикоррозионные свойства (хлор,

парафин, осерненное хлопковое масло, канифоль). Эмульгаторами в этих

системах являются мыла жирных кислот, ОП-4 (эмульсол Аквол-2),

нефтяной сульфонат натрия и синтомид-5 (эмульсол Укринол-1).

Для очистки отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей

применяют следующие методы:

1. реагентные (обработка минеральными солями и кислотами,

коагулянтами и флокулянтами);

2. физико-химические (электрокоагуляция, ультрафильтрация).

Метод деэмульгирования масляных эмульсий путем коагуляции

дисперсной фазы неорганическими электролитами получил широкое

распространение в практике очистки сточных вод. По литературным

данным, для очистки маслоэмульсионных сточных вод могут быть

использованы NaCl, H2S04, FsS04, Fе2(S04)3, FeCl3, СаО, А12(S04)3,

взятые в отдельности или в комбинации друг с другом. Под

воздействием электролитов происходит как cнижение

электрокинетического потенциала масляных эмульсий, так и разрушение

структурно-механического барьера. Следует отметить, что

многовалентные катионы способны перезаряжать масляные глобулы с

образованием неустойчивой системы - обратной эмульсии, поэтому

определение оптимального расхода реагентов является основой для

успешного их применения. Совместное применение различных реагентов

позволяет значительно повысить эффективность очистки. В литературе

отмечается, что для очистки маслоэмульсионных сточных вод

используется двух-и трехступенчатая их обработка реагентами.

Наиболее эффективным коагулянтом для очистку отработанных СОЖ,

содержащих ионогепные эмульгаторы, является сернокислый алюминий.

Технология очистки маслоэмульсионных сточных вод с помощью

сернокислого алюминия внедрена на московском станкостроительном

производственном объединении “Красный пролетарий” и на ГПЗ-5 (г.

Томск).

Ниже приведены оптимальиые дозы Al2(SО4)3 для очистки

отработанных СОК, приготовленных на основе, эмульсола первой группы.

В настоящее время особое внимание уделяется cокращению и

максимальному использованию различных производственных отходов, а

также созданию в промышленности безотходной технологии производства.

Для очистки отработанных СОЖ можно использовать отходы ацетиленовых

станций, содержащие гидроксид кальция, а также отработанные

травильные растворы, содержащие H2SO4 и FeSO4, или HCl и FeCl2.

Способ очистки отрзботанных СОЖ на основе эмульсолов марки Э-1 (А),

З-2 (Б), Э-З (В) с помощью серной кислоты (доза H2S04 3 - 5 г/л) и

отходов ацетиленовой станции (доза активного оксида кальция 1 г/л)

внедрен на головном заводе ПО “АвтоУАЗ” (г. Ульяновск). Содержание

эфироизвлекаемых веществ в обработанной жидкости, имеющей величину

рН=7, в среднем составляет 170 - 220 мг/л. Технико-экономические

расчеты показывают, что при химическом методе очистки

маслоэмульсионных сточных вод затраты на реагенты составляют от 30

до 70 % всех эксплуатационных затрат, поэтому применение для очистки

различных производственных отходов значительно снижает

эксплуатационные затраты.

В настоящее время одним из перспективных методов очистки этого

вида сточных вод является метод электрокоагуляции, разработанный

харьковским отделом ВНИИВОДГЕО, Процесс очистки масляных эмульсий,

содержащих ионогенные эмульгаторы, протекает следующим образом.

Электрокинетический потенциал эмульсии, находящейся в электрическом

поле, снижается, а эмульсия теряет свою устойчивость. Перешедшие в

жидкую фазу ионы алюминия при рН=6-8 в межэлектродном пространстве

образуют сначала коллоидный раствор, а затем в зависимости от рН

среды макрочастицы гидроксида или основного сульфата алюминия. При

рН=5 эмульгатор переходит в нерастворимую форму, что еще в большей

степени способствует сорбции частиц дисперсной фазы, так как

происходит снижение прочности структурно-механического барьера. При

дальнейшем протекании процесса происходит подщелачивание жидкости и

весь алюминий переходит в нерастворимую форму, создавая максимум

сорбционной поверхности.

Электрокоагуляционный способ рекомендуется применять для

локальной очистки отработанных СОЖ, для приготовления которых были

использованы эмульсолы марок Э-1 (А), Э-2 (Б), 3-3 (В), ЭТ-2 и НГЛ-

205. Способ применим также для очистки отработанных СОЖ,

приготовленных на эмульсолах марок Укринол-1, ЭГТ, СП-3, Аквол-2,

Аквол-б, МОТ и др.

Сущность способа заключается в разрушении эмульсии и коагуляции

эмульгированных масел под действием продуктов электрохимического

растворения алюминиевых анодов и флотаций коагулята водородом,

образующимся на катодах.

Перед электрохимической обработкой сточные воды подкисляют до

рН=5- 5,5 для снижения агрегативной устойчивости эмульсии.

В процессе электролиза величина рН сточных вод возрастает до 6,5

- 7,5. Процесс очистки сточных вод складывается из следующих

технологических операций: сбор, усреднение и отстаивание сточных

вод, их подкисление, электрохимическая обработка, отведение

продуктов очистки, осветление отработанной воды.

Маслоэмульсионные сточные воды после усреднения и отстаивания в

резервуаре с целью отделения свободного масла (последнее удаляют в

маслосборник) затем направляют в смеситель, где подкисляют

концентрированной соляной кислотой до рН=5-5,5. Подкисленные сточные

воды направляют в электролизер. Пенный продукт, образующийся на

поверхности обрабатываемой жидкости, периодически или непрерывно

удаляют в пеноприемный бак. Обработанную сточную воду осветляют в

отстойнике, после чего сбрасывают в канализацию населенных пунктов

(при биологической очистке сточных вод на городских канализационных

очистных сооружениях достигается удаление из них остаточных

количеств органических веществ).

При электролизе подкисленных сточных вод происходит

электролитическое растворение алюминиевого анода и образование

гидроксида алюминия, обладающего высокой коагулирующей способностью.

Очищенная вода представляет собой прозрачную бесцветную

жидкость, имеющую величину рН =6,5-7,5, величину ХПК 0,5-0,6 г/л,

содержащую нефтепродуктов 25 мг/л и хлоридов 1,5 г/л (общее

содержание растворенных минеральных солей 2,5 - 3 г/л).

Электролизер для очистки маслоэмульсионных сточных вод

представляет собой прямоугольный стальной резервуар, футерованный

изнутри винипластом или другим кислотостойким материалом. Дно

электролизера имеет уклон 1:10 в сторону выпуска сточных вод. К

левой торцевой стенке корпуса электролизера (выше уровни жидкости)

прикреплен патрубок для подачи сточной воды, к днищу приваривают

патрубок для отвода очищенной воды, В правой торцевой степке

аппарата выше уровня жидкости располагаются два прямоугольных

продольных окна: нижнее - для присоединения пеносгонного лотка,

верхнее - для подключения вытяжного воздуховода. На задней степке

корпуса имеются отверстия для присоединения токоподводящих шин.

Пеносгонный лоток расположен под углом 45' к вертикальной стенке. Б

верхней части корпуса электролизера (под электродами) устанавливают

пеноудаляющее устройство.

Электролиз сточных вод проводят при плотности тока 80 - 120

А/м2, напряжении на электродах 7 - 10 В. Продолжительность их

электрохимической обработки составляет 4 - 5 мин, удельный расход

алюминия для удаления 1 г эмульгированного масла 0,03 г, удельный

расход электроэнергии 2,5 - 3 кВт ч/м, удельный расход соляной

кислоты (35 %) на подкисление сточных вод 7 - 8 кг/м3.

Для обработки сточных вод возможно использование переменного

электрического тока, однако в этом случае для достижения того же

эффекта очистки удельный расход электроэнергии увеличивается на 40 -

50 %.

Харьковским отделом ВНИИВОДГЕО разработаны две модели

электролизеров (трех-и шестисекционный).

В настоящее время установки для электрохимической очистки

маслоэмульсионных сточных вод действуют на ряде машиностроительных

предприятий СНГ [Минский моторный завод, Ждановский завод тяжелого

машиностроения, завод сельскохозяйственных машин (г. Белая Церковь)

и др.].

Институтом “Харьковский Водоканалпроект” разработаны типовые

проектные решения установок “Комплект оборудования для

электрокоагуляционной обработки смазочно-охлаждающих жидкостей

производительностью 5 - 10 м3/сут.

В Харьковском политехническом институте М. М. Назаряном

разработан аппарат колонного типа для очистки концентрированных

маслосодержащих сточных вод с помощью коагулянта - гидроксида

алюминия, получаемого путем электролитического растворения

алюминиевых анодов в электродной камере аппарата. Полученная

суспензия гидроксида алюминия затем смешивается со сточными водами в

реакционной камере, а образовавшийся осадок отделяется от жидкой

фазы во флотационной и отстойной камерах. Установка подобного типа

действует на головном заводе Харьковского ПО “Серп и молот”.

Для очистки больших объемов маслоэмульсионных стоков успешно

применяется метод реагентной напорной флотации, Этот метод внедрен

на ГПЗ-2 (г. Москва). Очистку маслоэмульсионных сточных вод проводят

по следующей схеме: сточная вода поступает в отстойникнакопитель,

где происходит выделение механическихпримесей и свободных масел, а

затем в этой же емкости производится нейтрализация жидкости серной

кислотой до рН=7-8. Нейтрализованная сточная вода поступает во

флотатор, куда одновременно подается раствор сернокислого алюминия.

Образующаяся в процессе напорной флотации пена собирается и

направляется в пеносборник.

Величина - потенциала эмульсионных систем, содержащих

неионогенные эмульгаторы, недостаточна для их высокой стабильности,

а их адсорбционные слои не обладают высокой структурно-механической

прочностью, поэтому применение коагулянтов для очистки подобных

сточных вод малоэффективно.

Одним из перспективных методов очистки этих сточных вод является

метод ультрафильтрации. Возможность его применения показана в

исследованиях, проведенных во ВНИИВОДГЕО на аппарате типа фильтр-

пресс с использованием

ультрафильтрационных мембран марок УАМ-500, УАМ-200, УАМ-150, УАМ-50

(цифра обозначает средний диаметр пор мембраны в Ангстрем).

Установлено, что производительность ультрафильтратов по пермеату

практически одинакова для всех марок мембран [10 л/ (сут-м2)].

Содержание масла в очищаемой жидкости может быть снижено до 8 - 10

мг/л. Степень концентрирования фильтруемой эмульсии зависит от ее

стойкости: наиболее стойкие эмульсии, например приготовленные на

основе эмульсола ИХП, можно

концентрировать до содержания масел 500 г/л. Недостатком этого

метода является малая производительно ультрафильтров, что

значительно сдерживает его широкое применение. Для повышения

производительности ультрафильтров целесообразно применять их

промывку растворами поверхностно-активных веществ (например, 6%-ным

раствором препарата Лабомид-161). Такую промывку следует проводить

через 150 - 200 ч работы установки, при этом производительность

мембран, повышается в 2 - 3 раза.

Во ВНИИВОДГЕО проведены также исследования метода

ультрафильтрации с использованием в качестве фильтрующего элемента

фрагментов трубчатых модулей из фторопласта типа БТУ с диаметром пор

500 А (50 нм). Полученные результаты показали, что для реального

диапазана концентраций масел в отработанных СОЖ (10 - 25 г/л)

производительность мембран и величина ХПК пермеата практически не

зависят от исходной, концентрации масел в сточной воде. При этом

конечная ХПК очищенной жидкости не зависит также от времени работы

установки и составляет 100 - 150 мг*О/л. Проницаемость мембран

составляет 10 - 15 л/ (м2ч).

Как следует из приведенного обзора, в разработке эффективных

методов очистки концентрированных маслосодержащих сточных вод в

последни годы достигнуты определенные успехи. Построены и введены в

постоянную эксплуатацию установки по очистке маслосодержащих сточных

вод методами коагуляции, электрокоагудяции, реагентной напорной

флотации. Значительное количество установок на предприятиях

машиностроительной и металлургической промышленности строится. На

одном из завалов действует опытно-промышленная установка для очистки

маслосодержащих сточных вод методом ультрафильтрации. Очищенные

маслосодержащие сточные воды вместе с другими сточными водами

предприятия поступают обычно на городские очистные сооружения.

2. Использование достижений биологических наук в практической деятельности

человека.

3.1 Введение

Современное человеческое общество живет и продолжает развиваться,

активно используя достижения науки и техники, и практически немыслимо

остановиться на этом пути или вернуться назад, отказавшись от использования

знаний об окружающем мире, которыми человечество уже обладает. Накоплением

этих знаний, поиском закономерностей в них и их применением на практике

занимается наука.

“ Вторая половина нашего столетия отмечена стремительным прогрессом

биологических знаний и их приложений в разнообразных сферах жизни

современного общества.В сущности, интерес человека к живой природе никогда

не угасал, но лишь последние десятилетия позволили приблизиться к пониманию

удивительных тайн жизнедеятельности и на этой основе сделать решительный

шаг в использовании новейших биологических открытий."(вице-президент АН

СССР Ю.А.Овчинников,1987)

Пятидесятые годы стали временем начала ренессанса биологии, которая

"сумела заглянуть внутрь клетки и разобраться в молекулярных механизмах

рождения ми развития организмов" Существует мнение, что XXI век станет

веком биологии, а все остальные науки отойдут на второй план. Сбылось

предсказание великого физика современности Н.Бора, который в 50х годах

неоднократно заявлял, что в ближайшем будущем наиболее интенсивное

проникновение в тайны природы станет прерогативой не физики, а именно

биологии. Большая часть современной естественнонаучной литературы в той или

иной мере посвящена исследованию именно живой природы. Биологическими

проблемами занимаются сейчас десятки наук. Очень продуктивными оказываются

и науки, связанные с претворением новейших биологических открытий в жизнь.

Можно без преувеличения сказать, что одной из таких отраслей приложения

биологии многие из нас обязаны здоровьем и даже жизнью. Речь идет о

медицине, которая в настоящие годы переходит не только к использованию

лекарств нового поколения и применению в практике новых материалов, но к

таким методам лечения, которые позволяют воздействовать на болезнь в самом

ее начале, а то и до начала! Это стало возможным в связи с исследованием

молекулярных механизмов развития множества заболеваний и коррекцией

нарушений не привычным методом введения в организм недостающих веществ, а

путем воздействия на естественные процессы биорегуляции (с помощью

специальных биорегуляторов или на генетическом уровне). Решение множества

ключевых проблем современности, таких как производство продуктов питания,

многих лекарств и других веществ связано с активным внедрением в жизнь

биотехнологий.

Столь ощутимый прогресс биологии был бы невозможен без ее активного

взаимодействия с другими науками. Но парадокс современного состояния науки

состоит в том, что множество исследований оказывается "на стыке наук", для

продуктивного решения проблемы приходится привлекать ученых различных

специальностей; более того, многие ученые в настоящее время, в век узкой

специализации, вынуждены овладевать смежными специальностями, и множество

современных исследований с трудом можно отнести к какой-нибудь одной

отрасли науки. При решении биологических проблем тесно переплетаются идеи и

методы биологии, химии, физики, математики и других областей знания. Именно

проблема взаимодействия химии с биологическими дисциплинами и их

приложениями в медицине и будет нас интересовать.

Химики второй половины XX века очень активно занимались исследованиями

живой природы. В пользу этого тезиса может свидетельствовать хотя бы тот

факт, что из 39 Нобелевских премий по химии, врученных за последние 20 лет

(19771996), 21 премия (больше половины! а ведь отраслей химии очень много)

была получена за решение химико-биологических проблем.Это и неудивительно,

ведь живая клетка это настоящее царство больших и малых молекул, которые

непрерывно взаимодействуют, образуются и распадаются... В организме

человека реализуется около 100 000 процессов, причем каждый из них

представляет собой совокупность различных химических превращений. В одной

клетке организма может происходить примерно 2000 реакций. Все эти процессы

осуществляются при помощи сравнительно небольшого числа органических и

неорганических соединений. Современная химия характеризуется переходом к

изучению сложных элементорганических соединений, состоящих из

неорганических и органических остатков. Неорганические части представлены

водой и ионами различных металлов, галогенов и фосфора (в основном),

органические части представлены белками, нуклеиновыми кислотами,

углеводами, липидами и достаточно обширной группой низкомолекулярных

биорегуляторов, таких как гормоны, витамины, антибиотики, простагландины,

алкалоиды, регуляторы роста и т.д.

Известно, что из множества химических элементов в состав живых

организмов входят только некоторые элементы. Наиболее важными ионами

металлов оказываются ионы натрия, калия, магния, кальция, цинка, меди,

кобальта, марганца, железа и молибдена. Из неметаллоидов в живых системах

практически всегда можно встретить атомы водорода, кислорода, азота,

углерода, фосфора и серы в составе органических соединений и атомы

галогенов и бора как в виде ионов, так и в составе органических частиц.

Отклонение в содержании большинства из этих элементов в живых организмах

часто приводит к достаточно тяжелым нарушениям метаболизма.

Большая часть болезней обусловлена отклонением концентраций какого-либо

вещества от нормы. Это связано с тем, что огромное число химических

превращений внутри живой клетки происходит в несколько этапов, и многие

вещества важны клетке не сами по себе, они являются лишь посредниками в

цепи сложных реакций; но, если нарушается какое-то звено, то вся цепь в

результате часто перестает выполнять свою передаточную функцию;

останавливается нормальная работа клетки по синтезу необходимых веществ.

В поддержании нормальной жизнедеятельности организма очень велика роль

органических молекул. Их можно разделить по принципам, заложенным в их

конструкцию, на три группы : биологические макромолекулы (белки,

нуклеиновые кислоты и их комплексы), олигомеры (нуклеотиды, липиды, пептиды

и др.) и мономеры (гормоны, антибиотики, витамины и многие другие в-ва).

3.2 Биология разных направлений

В современной науке на базе биологии возникло множество новых наук,

которые отличаются используемыми методами, целями и объектами изучения. К

этому направлению относят:

а) биохимию;

б) биофизику;

в) молекулярную биологию;

г) молекулярную генетику;

д) фармакологию и молекулярную фармакологию

и множество смежных дисциплин. В большей части современных

биологических исследований активно используются химические и физико-

химические методы. Прогресс в таких разделах биологии, как цитология,

иммунология и гистология, был напрямую связан с развитием химических

методов выделения и анализа веществ. Даже такая классическая "чисто

биологическая" наука, как физиология, все более активно использует

достижения химии и биохимии. В США Национальные Институты Здоровья

(National Instituts of Health USA) в настоящее время финансируют

направления медицинской науки, связанные с чисто физиологическими

исследованиями, гораздо меньше, чем биохимические, считая физиологию

"неперспективной и отжившей свое" наукой. Возникают такие , кажущиеся на

первый взгляд экзотическими науки, как молекулярная физиология,

молекулярная эпидемиология и др. Появились новые виды медико-биологических

анализов, в частности, иммуноферментный анализ, с помощью которого удается

определять наличие таких болезней, как СПИД и гепатит; применение новых

методов химии и повышение чувствительности старых методов позволяет теперь

определять множество важных веществ не нарушая целостности кожного покрова

пациента, по капле слюны, пота или другой биологической жидкости.

Итак, чем же занимаются все вышеперечисленные науки, являющиеся

различными ветвями биологии?

Появление науки биохимии обычно связывают с открытием явления

ферментативного катализа и самих биологических катализаторов ферментов,

первые из которых были идентифицированы и выделены в кристаллическом

состоянии в 20х годах нашего столетия. Биохимия изучает химические

процессы, происходящие непосредственно в живых организмах и использует

химические методы в исследовании биологических процессов. Крупнейшими

событиями в биохимии явились установление центральной роли АТФ в

энергетическом обмене, выяснение химических механизмов фотосинтеза, дыхания

и мышечного сокращения, открытие трансаминирования, установление механизма

транспорта веществ через биологические мембраны и т.п.

Молекулярная биология возникла в начале 50х годов, когда Дж.Уотсон и

Ф.Крик расшифровали структуру ДНК, что позволило начать изучение путей

хранения и реализации наследственной информации. Крупнейшие достижения

молекулярной биологии открытие генетического кода, механизма биосинтеза

белков в рибосомах, основы функционирования переносчика кислорода

гемоглобина.

Следующим шагом на этом пути явилось возникновение молекулярной

генетики, которая изучает механизмы работы единиц наследственной информации

генов, на молекулярном уровне. Одной из актуальнейших проблем молекулярной

генетики является установление путей регуляции экспрессии генов перевод

гена из активного состояния в неактивное и обратно; регуляция процессов

транскрипции и трансляции. Практическим приложением молекулярной генетики

явилась разработка методов генной инженерии и генотерапии, которые

позволяют модифицировать наследственную информацию, хранящуюся в живой

клетке, таким образом, что необходимые вещества будут синтезироваться

внутри самой клетки, что позволяет получать биотехнологическим путем

множество ценных соединений, а также нормализовать баланс веществ,

нарушившийся во время болезни. Суть генной инженерии рассечение молекулы

ДНК на отдельные фрагменты, что достигается с помощью ферментов и

химических реагентов, с последующим соединением; эта операция производится

с целью вставки в эволюционно отлаженную цепь нуклеотидов нового фрагмента

гена, отвечающего за синтез нужного нам вещества, вместе с так называемыми

регуляторами участками ДНК, обеспечивающими активность "своего" гена. Уже

сейчас с помощью генной инженерии получают многие лекарственные препараты,

преимущественно белковой природы : инсулин, интерферон, соматотропин и др.

Фармакология - это наука о лекарственных средствах, действии различных

химических соединений на живые организмы, о способах введения лекарств в

организмы и о взаимодействии лекарств между собой. Молекулярная

фармакология изучает поведение молекул лекарственных веществ внутри клетки,

транспорт этих молекул через мембраны и т.д. Человек начал применять

лекарственные вещества очень давно, несколько тысяч лет назад. Древняя

медицина практически полностью основывалась на лекарственных растениях, и

этот подход сохранил свою привлекательность о наших дней. Множество

современных лекарственных препаратов содержат вещества растительного

происхождения или химически синтезированные соединения, идентичные тем,

которые можно обнаружить в лекарственных растениях. Один из самых ранних из

дошедших до нас трактат о лекарственных средствах был написан

древнегреческим врачом Гиппократом в IV веке до нашей эры.

Зачатки химии лекарственных веществ появляются в период господства

алхимии. Современная химиотерапия ведет свой отсчет с начала XX века от

трудов П.Эрлиха по противомалярийным средствам и производным мышьяковой

кислоты. В настоящее время синтезированы десятки и сотни тысяч

лекарственных веществ, и их поиск продолжается. Но число активно

применяемых лекарств, конечно, значительно меньше. Не все вещества,

синтезированные в качестве потенциального нового лекарственного вещества,

находят свое применение на практике. Многие широко использовавшиеся ранее

лекарства вытесняются из сферы применения из-за того, что появляются более

эффективные аналоги, которые воздействуют на причину болезни гораздо

селективнее, имеют меньше противопоказаний и побочных эффектов. В 1995 году

к применению в России было разрешено свыше 3 тысяч наименований

лекарственных препаратов, содержащих около 2 тысяч разнообразных химических

веществ синтетического происхождения[12,13]. Одним из крупных успехов

фармакологии второй половины нашего века явилось создание и внедрение в

практику антибиотиков широкого спектра действия: сульфамидных препаратов,

витаминов, средств, влияющих на деятельность центральной нервной системы

транквилизаторов, нейролептиков, психотомиметиков и др. Многие из этих

лекарств были открыты и впервые применены в нашей стране (фторофур,

феназепам, циклодол, витаминные препараты и мн.др.)

В настоящее время в мире существует множество научных центров, ведущих

разнообразные биологические исследования. Странами-лидерами в этой области

являются США, европейские страны: Англия, Франция, Германия, Швеция, Дания,

Россия и др. В нашей стране существует множество научных центров,

расположенных в Москве и Подмосковье (Пущино, Обнинск, Черноголовка),

Петербурге, Новосибирске, Красноярске, Владивостоке...Хотя, справедливости

ради, надо заметить, что и в этой области (как и во всей российской науке в

целом) наблюдается некоторый "упадок", связанный как с недостатком

финансирования и общим экономическим кризисом в РФ, так и с проблемой brain-

drain /"утечки мозгов"/ в более экономически благоприятные страны. Однако

многие исследовательские институты Академии Наук России, Российской

Академии Медицинских наук, Российской Академии Сельскохозяйственных Наук,

Министерства Здравоохранения и Медицинской Промышленности продолжают

научные изыскания (пока еще...), хотя и не на полную мощь. Одни из ведущих

центров по стране Институт биоорганической химии им.М.А.Шемякина и

Ю.А.Овчинникова, Институт молекулярной биологии им.В.А.Энгельгардта,

Институт органического синтеза им.Н.Д.Зелинского, Институт физикохимической

биологии МГУ им.Белозерского и др. В СанктПетербурге можно отметить

Институт Цитологии РАН, химический и биологические ф-ты Гос. Университета,

Институт экспериментальной медицины РАМН, Институт онкологии РАМН им.

Петрова, Институт особо чистых биопрепаратов МЗиМП и т.п.

Основными проблемами, решаемыми в последние годы физико-химической

биологией, являются синтез белков и нуклеиновых кислот, установление

нуклеотидной последовательности генома многих организмов (в том числе

определение полной нуклеотидной последовательности генома человека),

направленный транспорт веществ через биологические мембраны; разработка

новых лекарств, новых материалов для медицинского использования, например,

для биопротезирования. Особое внимание уделяется разработке биотехнологий,

которые часто бывают более экономически выгодны, эффективны, чем

традиционные "технические", не говоря уже об их экологической чистоте.

Ведутся активные работы по клонированию растений и животных, а также по

получению отдельных органов вне организма. Особо примечателен недавний

успех швейцарских ученых ( первые сообщения в печати появились в конце

февраля 1997 г.), получивших путем клонирования сельскохозяйственное

животное овцу, которая была выращена из клетки вымени матери-овцы; дочерняя

генетическая копия была названа Долли [11]. Это свидетельствует о том, что

клонирование из сферы чисто научных экспериментов переходит в сферу

практики. Необходимо упомянуть и о лечении заболеваний новым методом

генотерапии изменением наследственности. Лечебный эффект достигается путем

переноса "исправленного" гена либо с помощью ретровируса, либо внедрением

липосом, содержащих генетические конструкции. Генотерапевтические методы

только зарождаются, но именно с их помощью уже была вылечена маленькая

девочка, больная муковисцидозом; особо перспективно применение генотерапии

в лечении болезней, передающихся по наследству или возникающих под

действием вирусов. Вероятно, с привлечением именно этих методов будут

побеждены СПИД, рак, грипп и множество других, менее распространенных

болезней.

Кроме того, постоянно исследуются механизмы превращений химических

веществ в организмах и на основе полученных знаний ведется непрекращающийся

поиск лекарственных веществ. Большое количество разнообразных лекарственных

веществ в настоящее время получают либо биотехнологически (интерферон,

инсулин, интерлейкин, рефнолин, соматоген, антибиотики, лекарственные

вакцины и пр.), используя микроорганизмы (многие из которых являются

продуктом генной инженерии), либо путем ставшего почти традиционным

химического синтеза, либо с помощью физико-химических методов выделения из

природного сырья (частей растений и животных).

Другой биологической задачей химии является поиск новых материалов,

способных заменить живую ткань, необходимых при протезировании. Химия

подарила врачам сотни разнообразных вариантов новых материалов.

Кроме множества лекарств, в повседневной жизни люди сталкиваются с

достижениями физико-химической биологии в различных сферах своей

профессиональной деятельности и в быту. Появляются новые продукты питания

или совершенствуются технологии сохранения уже известных продуктов.

Производятся новые косметические препараты, позволяющие человеку быть

здоровым и красивым, защищающие его от неблагоприятного воздействия

окружающей среды. В технике находят применение различные биодобавки ко

многим продуктам оргсинтеза. В сельском хозяйстве применяются вещества,

способные повысить урожаи (стимуляторы роста, гербициды и др.) или

отпугнуть вредителей (феромоны, гормоны насекомых), излечить от болезней

растения и животных и многие другие...

. Список литературы:

Наша Планета; Москва; 1985 год.

Пьер Агесс; Ключи к экологии; Ленинград; 1982 год.

В.З.Черняк; Семь чудес и другие; Москва; 1983 год.

Г.Хефлинг. Тревога в 2000 году. Москва. 1990 год.

В.В. Плотников. На перекрестках экологии. Москва. 1985 год.

Ю.А.Овчинников. Биоорганическая химия. М.:Просвещение,1987

А.Е.Браунштейн. На стыке химии и биологии. М.:Наука,1987

Г.Б.Шульпин. Химия для всех. М.:Знание,1987

Л.Ю.Федорова. Рассказы о ядах, противоядиях, лекарствах и ученых.

М.:Знание,1983

Биология и медицина: философские и социальные проблемы взаимодей

ствия. //Сб. трудов. М.:Наука,1985

Д.Н.Смирнов, В.Е.Генкин, “Очистка сточных вод в процессах обработки

металлов”, М:Металлургия, 1989

“Удаление металлов из сточных вод” под ред. Дж.К.Кушни,

М:Металлургия, 1987

Охрана окружающей среды/ Справочник. Составитель Л. П. Шариков.

Страницы: 1, 2, 3