Текст
ISSN 0130-5972
ХИМИЯ И ЖИЗНЬ
научно-популярный журнал
АКАДЕМИИ НАУК СССР
з
1981
;-~--«vft**i^>b
>w ч> >ч>
ХИМИЯ И ЖИЗНЬ Ежемесячны, --
Издается с 1W5 года ,цс J март 19*«
(ярный журнал Академии науч СССР
Экономика,
производство
Вещн и вещества
Полезные советы химикам
Проблемы и методы
современной науки
Гипотезы
Разные мненив
Живые лвборатории
Элемент №...
К. В. Фролов, А. П. Гусенков, М. Кривич. РАЗГОВОР
О КОМБАЙНЕ «НИВА» И ДРУГИХ ВАЖНЫХ МАШИНАХ
М. Марфин. ГОРЮЧИЕ СЛАНЦЫ
А. Д. Баринберг, В. А. Баринберг. КАК ЛЕГКОЕ
СДЕЛАТЬ ТЯЖЕЛЫМ, А ТЯЖЕЛОЕ ЛЕГКИМ,
ИЛИ МГД-СЕПАРАЦИЯ
Б. Ю. Ланге, С. Б. Ланге. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПИТАТЕЛЬ
Ю. Н. Сергеев. УРАВНЕНИЕ МОРЯ
В. Е. Заика. КОГДА НАМ НУЖНА МАТЕМАТИКА
С. Габуда, И. Яковлев. КОЛЛАГЕН И НЕВЕСОМОСТЬ
В. Б. Касинов. КОМПРОМИСС НЕВОЗМОЖЕН
А. Глаголев, Т. Глаголева. БЕГУЩИЕ ПО АГАРУ
Ж. В. Никольская. ВЕРЕСК
Э. Наумова. ЭЛЕУТЕРОКОКК ЗА ГРАНИЦЕЙ И ДОМА
В. В. Станцо. ГЕЛИЙ: ЗЕМНОЙ И ЗВЕЗДНЫЙ
2
7
14
19
22
26
28
31
35
42
44
50
В. А. Пчелин. ЗАВИВКА «ПЕРМАНЕНТ» КАК 58
ИЛЛЮСТРАЦИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ
ПРИРОДНЫХ ПОЛИМЕРОВ
И. Н. Гаврилова. БЕРЕГИТЕ ВОЛОСЫ! 63
«В ЦЕЛЯХ ОХРАНЫ ЗДОРОВЬЯ...» 65
О МЕРАХ ПО УСИЛЕНИЮ БОРЬБЫ С КУРЕНИЕМ 65
И. И. Зверев. НЕ КОНФЛИКТОВАТЬ, А СОТРУДНИЧАТЬ 66
Вещи и вещества
Гипотезы
Болезни и лекарства
В. В. Лукьянов. ГАИ ЗАДАЕТ ВОПРОСЫ
Ю. Л. Пирумян. ПРЕВРАЩЕНИЯ ЖЕВАТЕЛЬНОЙ
РЕЗИНКИ
Л. О. Колоколова. А. Ф. Стеклов. ЖИЗНЬ ВНУТРИ
НЕБЕСНЫХ ТЕЛ
Ю. А. Фурманов. ЖУК, МОХЕР И ДРУГИЕ
(окончание)
В. Н. Сахаров, А. Е. Мышкин. ОБЫКНОВЕННАЯ ЖЕЛТУХА
69
72
80
83
90
НА ОБЛОЖКЕ — рисунок
Г. Басырова к статье
«Разговор о комбайне
«Нива» и других важных
машинах».
НА ВТОРОЙ СТРАНИЦЕ
ОБЛОЖКИ — механическая
счетная машина
XVIII века.
Предназначалась она для
счета гульденов
и крейцеров — ничего
больше на ней. пожалуй.
и не посчитаешь. О том,
как с помощью ее
потомков — современных
ЭВМ удается предсказывать
поведение сложных
экологических систем,—
статья «Уравнение моря».
БАНК ОТХОДОВ
ПОСЛЕДНИЕ ИЗВЕСТИЯ
ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ!
ИНФОРМАЦИЯ
ИЗ ПИСЕМ В РЕДАКЦИЮ
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
КОНСУЛЬТАЦИИ
КЛУ^ ЮНЫЙ ХИМИК
КОРОТКИЕ ЗАМЕТКИ
ПИШУТ, ЧТО...
11
12, 34, 48
20
27,71,92
33
56
68
74
93
94
ПЕРЕПИСКА
96
Разговор
о комбайне «Нива»
и других
важных машинах
Одна нз важнейших задач XI пятилетки,
поставленных XXVI съездом партии,—
всемерное развитие агропромышленного
комплекса, перевод
сельскохозяйственного производства на индустриальную
основу и прогрессивные технологии. Для
ее успешного решения необходимы
мощные тракторы, высокопроизводительные
комбайны, сеялки, машины для внесения
удобрений, доильные аппараты и десятки
других машин — надежных,
долговечных, простых в эксплуатации. Этот номер
журнала мы открываем беседой о
научных н технических проблемах, которые
стоят перед сельскохозяйственным
машиностроением в восьмидесятые годы.
В беседе приняли участие директор
Института машиноведения имени
академика А. А. Благонравова
член-корреспондент АН СССР К. В. ФРОЛОВ,
заведующий отделом надежности и
долговечности элементов машнн доктор
технических наук А. П. ГУСЕНКОВ и
корреспондент «Химии и жнзни»
М. КРИВИЧ.
Корр. Статистика свидетельствует, что
мы располагаем мощным парком
сельскохозяйственных машин. Наша страна
выпускает больше тракторов, чем США,
ФРГ, Англия и Италия вместе взятые.
Общая мощность тракторного парка
СССР составляет 68% мощности всех
электростанций. За три последние
пятилетки средняя мощность трактора
увеличилась с 48,1 до 69,5 л. с, а
энерговооруженность работника сельского
хозяйства—с 7,6 до 20 л. с. И все же
сельскохозяйственные машины вызывают
серьезные нарекания потребителей, считается,
что их качество сдерживает развитие
земледелия и животноводства. В чем тут
дело?
К. В. Фролов. Вы начали со статистики.
Я продолжу. В Министерстве
тракторного и сельскохозяйственного
машиностроения и Министерстве
машиностроения для животноводства и
кормопроизводства сосредоточено свыше
трехсот заводов, свыше ста институтов и
СКВ, которые в основном обеспечивают
нужды сельского хозяйства. И
квалификация конструкторов достаточно высока.
Многие страны охотно покупают наши
машины, например, прекрасно
зарекомендовавший себя колесный трактор
«Беларусь». Но вот в чем беда: хорошие,
надежные сельхозмашины — скорее
исключение из общего правила.
А. П. Гусей ко в. И тут мы вынуждены
по-новому взглянуть на огромные
производственные мощности по выпуску
сельхозмашин. На долю заводов,
выпускающих новые тракторы, приходится
всего 22% мощностей, на долю
производителей запчастей — 34%, на долю
ремонтных предприятий — 44%. Из
металла, который тратится ежегодно на
ремонт, можно сделать десятки тысяч
новых машин.
К. В. Фролов. Вот почему так важно
повысить эксплуатационные качества
сельхозмашин, увеличить их
долговечность и надежность с учетом специфики
работы в экстремальных условиях.
Корр. Экстремальные условия? Обычно
так характеризуют условия работы
космических или глубоководных аппаратов.
Что экстремального в поле?
К. В. Фролов. Судите сами. Сезонный
характер работ, короткие сроки
кампаний, погодные условия заставляют
технику работать в форсированных
режимах. Поле — не асфальтированное
шоссе, машины подвергаются огромным
вибрационным и динамическим
нагрузкам. Пыль, комки почвы, камни —
усиленный абразивный нзнос деталей,
особенно узлов трения. Хранение, как
правило, под открытым небом, без доста-
точной коррозионной защиты, без
эффективных средств консервации. Это и есть
экстремальные условия.
Машины, которые в таких условиях
работают, требуют новых подходов к
конструированию, технологии
изготовления, расчету, испытаниям, требуют
новых материалов.
А. П. Гу сен ков. В частности, в
сельхозмашинах, как правило, используются
сравнительно недорогие материалы, мало
применяется легированных металлов и
сплавов, обладающих высокими
механическими свойствами.
К. В. Фролов. Любая хозяйка знает, что
лавровый лист н другие специи
недешевы, но непременно кладет их в кастрюлю.
Иначе борщ не борщ, уха не уха. Мы же
жалеем для сельхозмашин
легированные материалы — эти специи
современного машиностроения, — экономим
рубли на тонну металла и теряем
миллиарды на качестве машин.
Естественно, применение подобных
материалов целесообразно в тех узлах
и деталях, где это оправдано в силу
высоких нагрузок и напряжений, особо
тяжелых условий работы. Необходимо
тщательно проанализировать, где
легированные материалы нужны, где без
них прямой ущерб народному хозяйству.
Проанализировать, пересмотреть, если
нужно, распределение и — применять
В конце концов речь идет о главных для
нас машинах — тех, что дают хлеб.
Корр. В «Основных направлениях
экономического и социального развития
СССР на 1981 —1985 годы и на период
до 1990 года» поставлена задача
развивать мощности и организовать
изготовление набора высокопроизводительных
машин для внедрения индустриальных
технологий в земледелие. Иными
словами, речь идет о комплексной механизации
полеводства. И в этом же разделе
выделено задание создать мощный
пропашной трактор и
высокопроизводительный зерноуборочный комбайн.
Почему выделены именно эти две машины?
К- В. Фролов. Сейчас важно вытянуть
основные звенья цепи комплексной
механизации, а основные звенья —
безусловно трактор и комбайн. Этими же
соображениями руководствовался и наш
институт, выбирая важнейший объект
исследования среди сельхозмашин. Таким
объектом стал для нас комбайн «Нива» —
самый распространенный в стране
зерноуборочный комбайн, машина,
нуждающаяся в дальнейшем совершенствовании.
Корр. Академический институт взялся
переделать комбайн?
К. В. Фролов. Переделать,
переконструировать комбайн — не наша задача. Мы
Профилограммы поверхности металла —
иеупрочиеииой (сверху) и упрочненной лазерной
закалкой с оплавлением. Лазерная закалка
позволяет вдвое-втрое повысить износостойкость
поверхностного слоя
должны всесторонне изучить машину,
оценить ее достоинства и недостатки,
дать рекомендации, с точки зрения
современной механики и современного
машиноведения. В любом деле полезен
непредвзятый взгляд, взгляд со стороны.
Корр. -И что удалось выявить свежим
взглядом вашего института?
К. В. Фролов. Пожалуй, здесь не совсем
уместно говорить о чисто институтской
работе. Мы работали вместе с
таганрогскими конструкторами, которые
создавали «Ниву» и продолжают
совершенствовать комбайн, вместе с
машиноиспытательными станциями Госкомсельхоз-
техники и пришли к единой точке зрения
об основных направлениях работ по его
совершенствованию.
Корр. Несколько примеров, если
можно...
К. В. Фролов. Прежде всего требует
совершенствования общая компоновка
комбайна. Мы проработали и передали
конструкторам предложения по ряду
узлов и конструкции в целом. В
частности, представляется далеко не
оптимальным то, что у комбайна
единственный источник энергии. Комбайн снабжен
одним двигателем, от которого тянутся
многочисленные трансмиссии. Передачи
в основном ременные, а ремни
ненадежны.
I*
3
В газовой среде с высоким содержанием
углекислоты асбофрикционные элементы
изнашиваются в несколько раз меньше, чем
иа воздухе. Для создания такой защитной
атмосферы достаточно подать в тормоз или
муфту отработавшие газы из выхлопной
трубы
Следует подумать о возможности
установить на комбайне не один двигатель,
а два-три чтобы уменьшить число
передач.
Другая проблема, в определенной мере
связанная с общей компоновкой,
обычный для сельскохозяйственных машин
высокий уровень вибраций. Здесь в
первую очередь необходимо
предусмотреть меры по улучшению условий труда
комбайнера. Решение этой задачи имеет
социальное и экономическое значение.
Тряска приводит к повышенному
утомлению. Мало того, что у комбайнера
притупляется внимание, он невольно
стремится — это естественно для человека -
избежать дискомфорта и потому сбавляет
скорость машины: тише едешь — меньше
трясет. Меньше скорость - ниже
производительность.
Мы предложили меры по
виброизоляции комбайна. Рекомендовано
использовать разработанное в институте
виброзащитное кресло, надежно изолирующее
человека от колебаний высокой
амплитуды (до 20 дБ) в области самых
неприятных, инфранизких частот (до
10 Гц), проще говоря, от тряски.
Пневмосиденье успешно прошло
испытания.
А. П. Гусенков. Кроме того, совместно
с ВИСХОМ разработана конструкция
специальных амортизаторов,
обеспечивающих виброизоляцию всей кабины
4
Трещины на тензочувствительиом покрытии,
иаиесеииом на карданный вал комбайна,
указывают конструктору места наибольших
напряжений в металле
комбайнера и, следовательно,
снижающих, как и пневмосиденье, динамические
воздействия на человека.
К. В. Фролов. Весьма острой для
комбайнов и тракторов остается проблема
смазкн. С одной стороны, работа с
большими перегрузками в агрессивной, а
главное, абразивной среде требует
удвоенного внимания к узлам трения. С
другой стороны, смазывать десятки точек
машины - долго и хлопотно. Особенно
в страду. В идеале лучше всего вообще
обходиться без смазки. Но как это
сделать? Мы предложили в некоторых
ответственных узлах «Нивы»
использовать не требующие смазки металлофто-
ропластовые подшипники, о которых
«Химия и жизнь» недавно рассказывала.
А. П. Гусен ков. Еще одна работа по
повышению срока службы пар трения —
лазерное упрочнение быстро
истирающихся поверхностей. Лазерная закалка
позволяет в несколько раз повысить
износостойкость поверхностного слоя
металла. Лабораторные и стендовые
испытания показали, например, что
после лазерной обработки у ступнцы
вариатора хода ресурс увеличивается
в три-пять раз.
Корр. Доступна ли такая технология
тракторным и комбайновым заводам?
А. П. Гусенков. А почему нет? Лазерная
закалка уже получила промышленное
применение, например, на московских
автозаводах. Вряд ли надо доказывать,
что для повышения качества и
надежности необходимо тратиться на новое,
пусть и дорогое оборудование.
К. В. Фролов. Не надо думать, что
внедрение любого нашего предложения
неизбежно вызовет большие затраты.
Напротив, многие нз них позволят немало
сэкономить, не дожидаясь грядущего
экономического эффекта от повышения
надежности машины. Мы, например,
предлагаем заменить масло в двигателе
«Ннвы» — на более дешевое и доступное,
но более эффективное.
Мы предложили подавать в зону
контакта трущихся фрикционных
деталей — тормозов, муфт — отработавшие
газы двигателя. В среде углекислого
газа и углеводородов поверхностный
износ в 3—4, а то и в 10 раз меньше
обычного.
А. П. Гусенков. Позвольте еще один
пример «дешевого», но весьма
эффективного, с нашей точки зрения, новшества.
На деталь работающего комбайна,
вызывающую особое беспокойство
конструкторов, газоплазменным способом,
проще говоря, обычной горелкой
наносится тонкий слой специальной
синтетической смолы. Получается хрупкое
покрытие, которое во время работы машины,
под нагрузкой покрывается трещинами.
Трещины точно указывают на места
наибольших напряжений и деформаций в
металле, позволяют определить их
величину. По этой методике были
исследованы самые нагруженные детали
комбайна - - ходовой мост и карданный вал.
Оказалось, что конструкция этих важней-
ших деталей может быть улучшена;
правильно сконструированная деталь
должна во всех своих сечениях быть
равномерно напряженной. Иначе будут неизбежны
поломки в наиболее напряженных местах
или придется утяжелять конструкцию,
и тогда в недогруженных зонах окажется
просто лишний материал. А это
расточительно.
В результате исследований, которые
мы провели вместе с конструкторами из
Таганрогского СКВ, были изменены
форма и сечение деталей,
перераспределен материал. Мост и кардан стали
более равномерно напряженными. И при
этом удалось еще сэкономить металл.
Метод принят на вооружение
таганрогскими конструкторами.
К. В. Фролов. Вообще же,
комбайностроение остается еще одной из отраслей
машиностроения, где агрегаты доводят
после выпуска, непосредственно в
эксплуатации, где фактически опущено
целое звено в разработке машины —
стадия экспериментальной отработки
проектируемой конструкции и ее доводки.
Поэтому так важно развивать
испытательные центры СКВ
комбайностроения, оснащать их самой современной
техникой. Это позволит в короткие сроки
проверять принимаемые конструкторские
и технологические решения, достоверно
определять ресурс узлов, принимать
меры по повышению надежности и
долговечности машин — и на стадии
разработки, и на стадии доводки
комбайнов.
А. П. Гусенков. Я бы добавил к этому
еще одну крайне важную задачу:
создание системы нормативно-технических
документов, регламентирующих н методы
расчета, и методы испытаний, и методы
диагностики элементов машин и машин
в целом. Такие документы должны
впитать опыт передовых
машиностроительных отраслей — авиастроения,
энергомашиностроения и т. д. В этом
направлении уже ведутся работы. Институт
машиноведения совместно с ВИСХОМ
разработал методические указания по оценке
усталости деталей сельхозмашин.
Современные методики просто необходимы.
Ведь не секрет, что сельхозмашины,
случается, еще рассчитывают по
старинке: «пз на эф», нагрузка на площадь.
К. В. Фролов. Разумеется, мы
перечислили далеко не. все предложения и
рекомендации по совершенствованию
«Нивы». В работе принимают участие
многие лаборатории Института
машиноведения, коллективы исследователей,
возглавляемые ведущими нашими
специалистами, которых я хотел бы назвать.
Это доктора технических наук Э. Л. Айра-
петов, О. Б. Балакшинин, А. И. Ьессонов,
Э. Г. Гудушаури, Ю. Н. Дроздов,
В. П. Когаев, Г. В. Крейнип, Р. П.
Матвеевский, Н. И. Пригоровский, А. П.
Семенов, В. И. Сергеев, А. В. Чичинадзе.
Исследования «Нивы» продолжаются.
За ними последует огромная работа
отраслевых институтов, конструкторских
бюро, заводов, которую предстоит
выполнить в XI пятилетке. Это новые методы
конструкторских и экономических
расчетов, внедрение в конструкторскую
практику ЭВМ, новое технологическое
оборудование, новые формы межотраслевой
кооперации. Повторяю, работа предстоит
большая.
Корр. Как и положено академической
науке, вы питаете машиностроение
новыми идеями. На какие идеи — понятно,
пока в самых общих чертах — может
рассчитывать сельскохозяйственное
машиностроение в будущем? Илн скажем
иначе, какой вы представляете
идеальную машину для земледелия и
животноводства?
К. В. Фролов. У каждого времени свои
технические идеалы. А в общем контуры
идеальной машины неизменны —
высокая мощность и производительность,
надежность, длительная
работоспособность в экстремальных условиях, низкая
материалоемкость, современные
материалы, предельно автоматизированное
управление...
А. П. Гусенков. И еще комфортные
условия для оператора, предельная
простота в эксплуатации...
К. В. Фролов. А идей много. Например,
в том же зерноуборочном комбайне нам
представляется в высшей степени
целесообразным использовать хорошо
известные, применяемые в других машинах
решения: гидравлический привод,
мотор-колесо и т. д. Это идеи сегодняшнего
дня.
Корр. А завтрашнего?
К- В. Фролов. Кабины трактористов и
комбайнеров с полной защитой от пылн,
с кондиционированным воздухом. Пнев-
могусеннцы, которые позволяют
экономить горючее и почти не разрушают
почву. Дистанционно управляемые
роботы. Шагающие машины — по пахоте,
по жнивью все-таки лучше шагать, чем
ездить.
Будут, конечно, и новые идеи. А сейчас
для нас главное — создать две
высоконадежные, высокопроизводительные и
экономичные сельскохозяйственные
машины — комбайн и трактор.
6
Горючие сланцы
Начнем с утверждения, что определить
точно и кратко, что такое горючие
сланцы, очень трудно.
Горючие ископаемые? Да, горючие,
но заставить сланцы гореть не так-то
просто.
Полезные ископаемые? Да, полезные,
но вред, наносимый ими, не менее
очевиден — горы отвалов уродуют
ландшафт, занимают тысячи гектаров
земли и отнюдь не облагораживающе
влияют на соседние водоемы.
Древние ископаемые? Вот это
бесспорно. Образовавшиеся из донных
отложений доисторических морей
и озер горючие сланцы, как правило,
старше каменных углей. Эстонский
горючий сланец кукерсит (названный
так в честь местечка Кукерс, давно
влившегося в город Кохтла-Ярве)
образовался около 500 млн. лет назад.
А диктионемовые сланцы, открытые под
пластами кукерсита, еще на десятки
миллионов лет старше.
Не всегда горючие сланцы — сланцы
в полном смысле этого слова. Одни
из них легко расслаиваются, другие
вполне монолитны, расслоить их трудно.
Непостоянен и цвет их: желтый,
коричневый, черный, красноватый, даже
зеленый. Непостоянно и соотношение
в горючих сланцах горючей
(органической) и негорючей (неорганической)
части: доля органики, как правило,
7
составляет от 10 до 30%. Лишь в
сланцах «высшей ' пробы», например
эстонских, она достигает 50, а
иногда 70%.
Именно органическая
составляющая — кероген — считается сейчас
главным богатством бедного, в общем-то,
горючего ископаемого — горючих
сланцев. Но такое ли уж оно бедное?
И БЕДНОСТЬ, И БОГАТСТВО
Разведанные запасы органического
углерода составляют: в нефти — 10 ' т,
в угле — 1013 т, в горючих сланцах —
10 т. Что же до неорганической части
горючих сланцев, то в ней преобладают
карбонаты и алюмосиликаты. В
небольших количествах присутствуют
почти все редкие элементы.
Сланцы есть на всех континентах.
Для некоторых развивающихся стран
с ограниченными энергетическими
ресурсами (Сомали, к примеру, или
Республика Мали) проблема
рационального использования сланцев весьма
актуальна. Актуальна она и для
развитых стран: месторождение Грин
Ривер (США) способно в принципе
полностью обеспечить эту страну
углеводородным сырьем на два века
вперед. У нас в СССР сланцы есть в
большом количестве в Европейской части —
там, где с иными видами топлива
ситуация не из лучших. Сланцы есть
в Поволжье, в Прикарпатье, в Северо-
Западном экономическом районе.
Наибольшую известность приобрели
эстонские сланцы.
Почему же тогда этот неисчерпаемый
природный запасник углерода не
фигурирует в числе главных источников
энергии и химического сырья? Потому,
вероятно, в первую очередь, что людям
не свойственно пить сыворотку раньше
сливок... Самое древнее горючее
ископаемое занимает пока по степени
использования одно из последних мест.
Из-за его высокой зольности. Из-за
нашего неумения комплексно использовать
сланец с высокой экономической,
технологической, экологической
эффективностью.
Кое-что уже делается, и не без
успеха. За сооружение и освоение
в Эстонской ССР первых в мире
электростанций большой мощности, работающих
на сланцевом топливе, группе ученых
и специалистов в прошлом году была
присуждена Государственная
премия СССР. Эстонскими химиками
разработаны схемы комплексной
переработки горючих сланцев. И видимо,
это только начало. Начало возрождения
интереса к горючим сланцам в общесо-
8
юзном масштабе. Впрочем, подобная же
тенденция есть и в мировой
теплоэнергетике.
И ТОПЛИВО, И СЫРЬЕ
80% добываемого в нашей стране сланца
приходится на эстонское и
ленинградское месторождения. Сланцы этих
месторождений уникальны по своей
природе — уникален состав
органических веществ, содержащихся в них.
При традиционной термической
переработке в газогенераторах обычные
сланцы дают горючий газ и смолу,
похожую на нефть. А смола из
эстонских сланцев наряду с углеводородами
(как нефть) содержит много
кислородсодержащих соединений: фенолов,
кетонов и сложных эфиров. Это значит,
что сланцы Эстонии могут дать
химической промышленности такие вещества
и продукты, которые из другого
сырья получить сложно, а то и вовсе
нельзя. Сейчас из эстонской сланцевой
смолы вырабатывают шпалопропиточное
масло (около половины всего
производства в СССР) и еще одно
специальное минеральное масло — для
регенерации резины. Из той же смолы
получают искусственные дубители кожи
(около четверти всего производства),
тампонажные составы для ремонта
нефтяных и газовых скважин, фенолы,
бензол, толуол. Делают из сланцевой
смолы и некоторые продукты
полимерной химии — эпоксидку, в частности,
а также наполнители для искусственной
кожи и линолеума. Часть сланцевой
смолы превращают в электродный кокс.
Список полезных веществ и продуктов
можно продолжить. В нем будет больше
50 названий. Тем не менее 80%
добываемых в Эстонии сланцев сжигается
в топках электростанций, еще часть
сланца сгорает в камерных печах
исключительно ради получения
бытового газа. Такова двуединая судьба
всех горючих ископаемых. Знаменитое
«топить можно и ассигнациями»
применимо и к нефти, и к углю, и к природному
газу, и к сланцам, и даже к древесине.
Все они — и топливо, и сырье.
Но топить-то — нужно! Важность
«сланцевого» электричества в
региональном энергетическом балансе нашего
северо-запада несомненна:
промышленный район — энергии нужно много.
Сооружаются атомные электростанции,
но и тепловые пока совершенно
необходимы. Поэтому и в дальнейшем, хотя
предусматривается некоторое
увеличение доли химического использования,
сланцам придется здесь в основном
играть роль не слишком хорошего
топлива.
И все же будущее за комплексным
Сланец
Щебень
Для дорожного и
гид ростром те ль ства
Кусковым сланец
25—125 мм
переработка
в газогенераторах
Зола
т
>6pei
Смолв
удобрение
т
Фенолы
мазут. клен,
электродным дубмтелм,
кокс, шлало- синтетические
пропиточное смолы, ллвсти-
мвспо и др. фикаторы.
резины и др.
Схема комплексной переработки горючих
сланцев, разработанная в Институте химии
Академии наук Эстонской ССР
использованием эстонских сланцев.
Причиной тому не столько
экономические, сколько экологические аспекты
наших взаимоотношений с
древнейшим горючим ископаемым.
ИЗ ДВУХ ЗОЛ...
Многие, наверное, помнят сказку
о свинопасе, пожелавшем взять в жены
королевскую дочь. Для доказательства
своих незаурядных способностей он
взялся (хотя и не по своей воле) за одну
ночь построить гору до самого неба.
Прибегнув к помощи двух-трех
знакомых великанов, удачливый свинопас,
как известно, справился с этой задачей.
Времена меняются. Рукотворные
горы сооружаются теперь без помощи
великанов, промышленными, так
сказать, методами. Причем горы эти
и ландшафта не украшают, и воздуха
не улучшают, и рыбы в реках не
прибавляют.
Только на территории
северовосточной Эстонии скопилось в виде
терриконов больше 100 млн. т сланцевых
отходов, и растут эти горы параллельно
масштабам добычи.
Самое неприятное заключается в том,
что новая технология, направленная
прежде всего на увеличение
производительности труда, далеко не всегда
позволяет уменьшить количество
отходов.
Понятно, что разрабатываемые
пласты, как правило, с каждым годом
становятся все беднее. Приходится
добывать сланец вместе с залегающим
тут же известняком и, как следствие,
прибегать ко все более изощренному
X
Пылевидные
отжоды
ъ.
Мелкозернистый
сланец 0—25 мм
флотвцня
прямое сжигвние
нв электростанциях
полу пикового режима
Концентраты
«Кероген-70»
«Кероген-90»
активный
сырье для
биосинтеза
Электроэнергия
Крулнвя
фракция
1
Мелквя
фрвкцнл
т
глан/
<е лортлЗндце-
менты «500».
«600—700»,
кислотостойкий цемент
«550»
обогащению. Отходы добычи и
обогащения слагают терриконы.
Комбайновая добыча, постепенно
заменяющая буровзрывной способ,
дает сильно измельченную породу.
Больше образуется и сланцевой пыли,
которая достаточно калорийна, но
сжигание ее сопряжено с определенными
трудностями, и поэтому большая ее
часть пока что идет в те же отвалы
(хотя из этой пыли можно получать
наполнители для полимерных
материалов). Образующийся при добыче
и обогащении сланцев так называемый
некондиционный щебень тоже
заслуживает более удачного применения,
чем образовывать искусственные горы
на плодородной поверхности земли.
Но пока строители предпочитают
щебень кондиционный...
Традиционное полукоксование сланца
в газогенераторах позволяет «выжать»
из него до 35% содержащегося в нем
органического вещества в виде смолы.
Остальное — отходы. Выход смолы
в процессе энерготехнологической
переработки сланца на новой
установке с твердым теплоносителем (УТТ),
разработанной Энергетическим
институтом имени Г. М. Кржижановского,—
уже 50—60%. Каждая тонна сланца,
переработанного на УТТ-3000 (цифры
означают суточную производительность
в тоннах), дает 1,5 рубля прибыли по
сравнению с традиционной
переработкой в газогенераторах. Смола на
установке получается просто
великолепная, а газ, который потом
сжигается, твердых отходов не дает.
Все бы хорошо, но зола образуется
и на этой установке, причем такая зола,
9
которую применить с пользой труднее,
чем обычную.
Обычная зола, образующаяся на
обычных тепловых электростанциях,
работающих на эстонском сланце,
тоже не сахар. Но примерно 20% этой
золы удается утилизировать. Она богата
свободной окисью кальция и,
следовательно, пригодна дпя известкования
кислых почв (см. «Химию и жизнь»,
1980, № 11, статья «Белый клад»).
По той же причине она обладает
вяжущими свойствами. 35 000 т перемолотой
золы ежегодно выпускается под
названием бесклинкерного цемента кукер-
мита. Строительные растворы на кукер-
мите медленно твердеют и в чистом
виде могут применяться лишь в теплое
время года, но при размоле сланцевой
золы с 30%-ной добавкой обычного
портландцементного клинкера
получается хорошее вяжущее, ни в чем не
уступающее стандартным. Довольно
широко применяются в промышленном
и гражданском строительстве цементы
с добавкой сланцевой золы. В частности,
из бетона с таким цементом сделан
190-метровый ствол новой таллинской
телебашни.
Итак, традиционную сланцевую золу,
пусть не полностью, но уже утилизируют.
Этого, к сожалению, нельзя сказать
о золе, получаемой на новых
установках УТТ. Она содержит до 3,3% серы
в виде сульфидов. Да и кальций в них
находится не только в окисной, а в
карбонатной форме, потому зола почти
не обладает вяжущими свойствами.
Использовать такую золу намного
сложнее. На одной только
Прибалтийской ГРЭС каждый год образуется
столько сланцевой золы, что ею
приходится занимать очередные 20 гектаров
земной поверхности. Исследования,
проведенные в Институте экономики
АН ЭССР, показали, что «экологический
фактор является главным ограничением
дальнейшего развития промышленности
на базе сланца в северо-восточной
Эстонии».
ВЫХОД:
КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
Промышленность стройматериалов
использует пока только около 300 тыс. т
сланцевой золы в год. Почти в десять
раз больше ее идет на известкование
земель. Прирост урожая после
известкования составляет в среднем по
Эстонии 2,5 центнера кормовых единиц
с гектара, экономический эффект
в целом по республике — 5,5 млн.
рублей в год. Потребность в сланце-
зольных удобрениях, по данным
Министерства сельского хозяйства СССР,
10
ежегодно составляет 13,5 млн. т.
Практически всю золу электростанций,
работающих на сланце, можно хоть
сейчас везти на поля. Но вот вопрос:
кто повезет, на чем и куда?
Расчеты показывают, что сланцевые
отходы экономически выгодно
перевозить на расстояние до 1200 км.
Можно себе представить, сколько
потенциальных потребителей попадет
в полукруг (на западе — Балтика)
с таким радиусом, какие площади
будут спасены от терриконов и от
карьеров. Но у объединения «Эстонсланец»
нет транспорта, чтобы перевозить свои
отходы потребителям. А потенциальным
потребителям часто оказывается не
выгоднее даже, а бесхлопотнее, удобнее
вырыть поблизости новый карьер,
чем вложить деньги в транспорт,
связав себя при этом поставками
другого ведомства. В результате
вещество, предназначенное в целители
почв, продолжает наращивать
рукотворные горы отвалов.
Те же проблемы у стройиндустрии.
И сюда отходы сланцев нужно
«пристраивать», как пристраивают
в институт нерадивого школяра. Об этих
проблемах «Химия и жизнь» не раз
писала — ив «Острых гранях комплекса»
A979, № 5), и в «Воздействии на уголь»
A980, № 12). Для тех, кто использует
отходы других производств, неизбежны
определенные трудности: состав
отходов непостоянен. Так, содержание СаО
в золе сланцевых электростанций может
колебаться от 7 до 34%. И хотя
применение золы не требует никаких
изменений в технологии производства
строительных материалов, понятно, что такие
колебания состава сырья создают для
его потребителей (цементных заводов)
известные неудобства.
Если бы кто-то усреднял состав золы,
но кто? Цементникам в обязанность это
не вменяется—у них своих забот
предостаточно. А для энергетиков зола —
всего лишь зола, отходы, а не продукт
и даже не полуфабрикат. Доказано, что
усреднители состава золы рациональнее
(на 20—30% дешевле) строить
непосредственно на электростанциях.
Но позвольте, резонно возражают
энергетики: почему мы должны
вкладывать деньги в ненужную нам продукцию?
Но позвольте, не менее резонно
восклицают строители, почему мы должны
возиться с чужими отходами...
При ведомственном подходе ответов
на эти вопросы нет и быть не может.
Между тем исследователи уже
нашли способ превращать в
стройматериалы не только золу электростанций,
но и «трудную» золу с установок УТТ.
Дополнительная термообработка, в
процессе которой идет декарбонизация
кальция и доокисление сульфидов,
позволяет использовать эту золу вместо
извести в бетонах автоклавного
твердения.
Разработан и способ извлечения
органики из некондиционного щебня.
При этом получается дополнительное
количество ценной сланцевой смолы,
да и сам щебень из некондиционного
превращается в кондиционный. Смолу
можно получать и из отходов,
образующихся при обогащении сланцев.
При сегодняшних ценах на
энергетическое и химическое углеводородное
сырье это невыгодно. Но топливо и сырье
с каждым годом становятся дороже —
то, что сегодня считается отходами,
завтра может и должно стать сырьем,
особенно если учесть не совсем легко
подсчитываемый ущерб, наносимый
этими отходами окружающей среде.
Будущее сланцев — их комплексное
использование, причем это относится
не только к уникальным сланцам
северо-запада, а и к более бедным,
но практически неисчерпаемым
сланцам Прикарпатья, и к сланцам
Белоруссии, пласты которых залегают
вперемешку с пластами калийных солей.
Выше приведена разработанная
в Институте химии АН ЭССР под
руководством академика А. Я. Аарна схема
комплексной переработки эстонских
сланцев. Именно об этой схеме, в
которой нигде нет природонеприемлемой
стрелки сев отходы», я хотел бы
напомнить в конце рассказа о древних
ископаемых, о рукотворных горах и о том,
как из двух зол выбирают — лучшую.
М. УИАРФИН,
специальный корреспондент
«Химии и жизни»
ПРЕДЛАГАЕМ
ОТХОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ДИМЕТИЛТЕРЕФТАЛАТА.
I Смолообразное вещество, которое может быть использовано
в качестве вяжущего в дорожном строительстве.
Содержит:
метилбензоат - 0.005 0,11%;
метиловый эфир п-толуиловой кислоты — 0,4—2,08%;
метиловый эфир п-формилбензойной кислоты — 0,1—0,43%;
диметиловый эфир терефталевой кислоты — 7,0—16,28%;
диметиловый эфир изофталевой кислоты — 0,4—0,99%;
диметиловый эфир фталевой кислоты — 0,16—0,4%;
высококипящие соединения — 79,8—91%.
Количество отхода - 6000 тонн в год.
Цена — 5,94 руб./т.
II. Смолообразное вещество, которое может быть использовано
как компонент лакокрасочных покрытий.
Содержит:
метиловый эфир п-толуиловой кислоты— 1,01%;
метиловый эфир бензойной кислоты — 3,21%;
диметиловый эфир терефталевой кислоты — 21,53%;
диметиловый эфир изофталевой кислоты — 6,31%;
диметиловый эфир фталевой кислоты — 1,48%;
высококипящие соединения — 48,46%;
монометилтерефталат — 6%;
триметиловый эфир тримелитовой кислоты - 12%.
Количество отхода — 745 тонн в год.
Цена — 5,94 руб./т.
III. МБА побочный продукт производства диметилтерефга
.пата, бесцветная жидкость со специфическим запахом.
Содержит:
метилбензоат — 70—90%;
метиловый эфир п-толуиловой кислоты — 6—20%.
Количество отхода — 1000 тонн в год.
Цена — 10,5 руб./т.
Могилевское производственное объединение «Химволокно»
им. В. И. Ленина
212035, Могилев, БССР. Телетайп—149. Расчетный счет
24402 в Октябрьском отделении Госбанка гор. Могилева.
11
Л6Д1±-.*^ - 3bwC!tjafl
Трек длиной
365 мкм
Поиски следов сверхтяжелых элементов идут уже
второе десятилетие. Их ищут на Земле и в космосе,
в частности в космических лучах и в составе метеори-
гре. дпн нш тов. Детекторы тяжелых ядер были установлены на
космической станции «Скайлэб». В многомесячном
эксперименте было надежно зарегистрировано 23
ядра тяжелых элементов (от радона до фермия),
но ни одного ядра элементов второй сотни.
Физики Дубны ищут тяжелые и сверхтяжелые ядра
космического происхождения в природных
детекторах таких ядер — силикатных кристаллах из
метеоритов. Метеориты кочуют во Вселенной миллиарды лет.
Значит, время экспозиции — сотни миллионов лет
(более старые треки разрушаются космическими
излучениями). Вероятность регистрации ядра
сверхэлемента в метеоритном веществе из-за этого, наверное,
больше, чем в земных объектах. Расчеты показали,
что в поверхностном слое метеоритного вещества,
на глубине до пяти сантиметров, должны быть сотни
треков — следов, оставленных ядрами тяжелых
элементов.
Чем тяжелее ядро, тем длиннее оставленный им
след. Но определить, какое ядро оставило этот след,
можно лишь в том случае, если след полностью
находится в объеме кристалла оливина. И кроме того,
нужен эталон для сравнения. Чтобы получить такой
эталон, образцы оливина из метеоритов Марьялахти,
Игл Стэйшн и Липовский хутор бомбардировали
ускоренными ионами разных элементов от титана до
ксенона, а затем облучали лазерным лучом и
протравливали треки в специальном растворе. Эти треки и ис-
12
педнис vrc■ г JM
пользовались как эталонные: с ними сравнивали следы
космических ядер.
Как установили сотрудники ОИЯИ, эффективность
регистрации значительно увеличивается, если еще
до протравливания сильно прокалить кристаллы.
Отжиг идет при строго определенной температуре в
течение нескольких часов. Это устраняет фон —
бесчисленные следы сравнительно легких ядер.
Для последней серии опытов были отобраны
образцы оливина из метеорита Марьялахти, с глубины
5—7 см от его первоначальной (доатмосферной, как
говорят физики) поверхности. Масса образцов —
22 грамма, объем 6 см . В течение 32 часов образцы
выдерживали при температуре 430±1°С, после этого*
их помещали в матрицу из эпоксидной смолы,
полировали и освещали лазерным лучом. Под действием
лазера в матрице проявлялась сеть узких каналов
и микротрещин, которые давали возможность
травящему раствору проникать в объем кристалла
и «проявлять» треки.
Было обнаружено около 1200 треков длиной больше
40 мкм (ядра с зарядом от 60 и выше). Из них 180
оставлены ядрами тяжелых элеменов, начиная с тория.
А один трек, полностью заключенный в объеме
кристалла, был очень велик: 365 мкм, что почти вдвое
больше, чем у треков, оставленных ядрами тория
и урана. Полагают, что этот трек оставлен ядром с
зарядом не меньше 110, ядром еще не открытого
сверхэлемента. Этот трек—на фотографии вверху. Позже
наблюдали и второй подобный трек.
Исследования продолжаются.
В. СТАНИЦЫН
13
Как
легкое сделать
тяжелым,
а тяжелое
легким,
или МГД-сепарация
Если верить легенде, более двух тысяч
лет назад в Сиракузах раздался
восторженный крик: «Эврика!». Так мир узнал
об открытии знаменитого закона, по
которому не тонут океанские суда
и всплывают сливки в молоке.
Архимедова сила — незаменимый
помощник технолога, когда необходимо,
разделить смесь веществ различной
плотности, извлечь из жидкости
полезные или, наоборот, вредные примеси.
Увы, природа далеко не всегда
благоприятствует технологии: нередко
плотности разделяемых веществ (например,
при обогащении полезных ископаемых)
соотносятся совсем не так, как хотелось
бы. Приходится прибегать к
всевозможным ухищрениям, чтобы обойтись
без помощи архимедовых сил.
Наиболее известные методы
разделения погруженных в жидкость частиц —
центрифугирование и флотация, менее
известен способ разделения в
отсадочных машинах. В этих аппаратах
вертикальные потоки воды, пульсируя,
воздействуют на разделяемый материал,
который ровным слоем покрывает
решетку. Под действием пульсации
этот слой — так называемая отсадочная
постель — то разрыхляется, то
уплотняется; при этом частицы различной
плотности перемещаются по высоте:
более легкие — вверх, тяжелые —
вниз.
Однако у каждого из этих методов
есть свои недостатки. Невелика
селективность разделения, процессы идут
довольно медленно. Большинство
существующих агрегатов для разделения
смесей — это сложные механические
устройства с большим числом
подвижных, а следовательно, быстро
изнашивающихся деталей. К тому же все
способы разделения не универсальны,
область применения каждого их них
ограничена. Например, из-за
конструктивных трудностей не удается широко
использовать центрифугу для
извлечения металла из жидких шлаков.
И потому долгие годы технологов
преследовала казавшаяся несбыточной
мечта — научиться изменять удельные
веса веществ в смеси, с тем чтобы
заставить работать в процессах
разделения архимедовы силы.
Понятно, что причина возникновения
в жидкости выталкивающих сил кроется
в земном тяготении. И поскольку
отменить его невозможно, реально ли
одновременно увеличить действие
тяжести и архимедовых сил на одни тела
и уменьшить на другие? Можно ли
ввести подобную поправку в закон
Архимеда?
ПОПРАВКА К ЗАКОНУ АРХИМЕДА
В технике применяется довольно
простой магнитогидродинамический
насос. Труба с электропроводной
жидкостью — канал насоса — установлена
между полюсами магнита; в стенках
канала есть электроды, на которые
подается напряжение. Благодаря
взаимодействию электрического тока с
магнитным полем возникает сила, которая
заставляет жидкость перемещаться.
Такой МГД-насос называется кондук-
ционным.
Немного изменим конструкцию:
пропустим ток не поперек канала,
а вдоль. Воспользовавшись классическим
правилом левой руки, нетрудно
убедиться, что в этом случае
электромагнитная сила направлена либо вниз
(совпадает с силой тяжести), либо
вверх (против тяготения). Получается,
что жидкость как бы изменяет свой
удельный вес — становится тяжелее или
легче.
Пусть в жидкости, текущей по такому
каналу, находятся неэлектропроводные
включения, например песок, мел и т. п.
Естественно, на них электромагнитная
сила не действует. Поэтому частицы-
диэлектрики по сравнению с «утяже-
14
Благодаря взаимодействию электрического тока
с магнитным полем в канале коидукционного
МГД-иасоса возникает сила, заставляющая
жидкость перемещаться
если пропустить ток вдоль канала,
электромагнитная сила, согласно правилу
левой руки, будет направлена вверх или вниз
(в зависимости от направления тока)
и электропроводная жидкость станет легче
или тяжелее
ленной» жидкостью станут легче, даже
если изначально они были тяжелее ее.
И частицы в полном соответствии
с законом Архимеда (или вопреки
ему — как смотреть) всплывут. А в
«облегченной» жидкости (при обратном
направлении тока в канале)
неэлектропроводные частицы или капли утонут,
пусть плотность их и меньше.
Рассмотрим более сложный случай.
Примесей и включений много, и они
тоже электропроводны, но их удельное
электрическое сопротивление
отличается от сопротивления жидкости.
Ток в канале распределится
неравномерно; неодинаковыми окажутся
и «добавки» к весу. Изменяя ток или
магнитную индукцию, можно в
достаточно широких пределах увеличивать
или уменьшать кажущийся удельный
вес частиц, заставляя различные
примеси всплывать или тонуть. Поистине
огромные возможности открываются
перед технологами.
Нетрудно представить себе, как
могло быть открыто МГД-утяжеление.
Подобно своему великому
предшественнику, изобретатель, одетый в
изоляционный костюм, сидел в ванне
с электропроводной морской водой.
В руке — движок реостата. Сила тока
в ванне меняется — изобретатель
то всплывает, то погружается на дно.
Потом должен был, естественно.
последовать знаменитый крик радости.
Впрочем, это всего лишь еще одна чисто
умозрительная иллюстрация
потенциальных возможностей метода...
К идее МГД-утяжеления почти
одновременно и независимо друг от
друга пришли сразу три человека.
Около тридцати лет назад советский
ученый Л. А. Верте предложил
использовать кажущееся изменение удельного
веса тел в металлургии для очистки
расплавов от неметаллических
примесей. Итальянский инженер Т. Микелетти
тем же методом обогащал руду»
а американский исследователь А, Колин
проводил опыты по извлечению рыбьей
икры из искусственно утяжеленных
электролитов.
УГОЛЬ, ЖЕЛЕЗО,
ЦИРКОНИЙ, ЗОЛОТО...
Магнитогидродинамическое утяжеление
уже используется сегодня в сепараторах
для обогащения полезных ископаемых.
Такие аппараты разработаны в
Ворошиловграде институтом Гипроуглемаш-
обогащение совместно с заводом им.
Пархоменко. Основные элементы
сепаратора—электромагнит и
расположенный между его полюсами канал,
в начале и конце которого находятся
электроды. Поток электролита несет
РУДУ от электрода к электроду, жид-
15
кость становится «тяжелее», твердые
частицы меньшей плотности
оказываются у поверхности, большей —
у дна. В конце канал разделен
горизонтальными перегородками на
несколько узких щелей. Таким образом потоки
жидкости с частицами определенной
плотности попадают в разные
резервуары, где происходит отделение
твердой фазы. А электролит возвращается
в канал.
Таким способом уже обогащали
уголь, железную, марганцевую,
оловянную, циркониевую и даже
золотоносную руды. В лабораториях и на
опытных установках получены неплохие
результаты. Например, содержание
золота в концентрате увеличилось более
чем втрое, а время обогащения
сократилось с 5 минут до 1,4 секунды. Недавно
на Хрустальненской обогатительной
фабрике в Приморском крае,
перерабатывающей оловянные руды, впервые
были проведены масштабные
промышленные испытания МГД-селаратора.
Установка безотказно работала 60 смен,
пропустив через себя свыше 400 тонн
руды. Она по всем показателям
превзошла отсадочную машину.
По предварительным подсчетам, замена
МГД-сепараторами традиционной
технологической схемы обогащения
позволит почти втрое уменьшить
производственные площади, на 20%
сократить капитальные затраты на
оборудование, снизить себестоимость
обогащения на 6%.
МГД-СЕПАРАЦИЯ В МЕТАЛЛУРГИИ
Магнитогидродинамическая сепарация
может найти применение и в
металлургии. Дело в том, что в шлак неизбежно
попадают частицы металла, которые
необходимо извлечь. Застывший шлак
дробят и помещают в канал с
электролитом — раствором поваренной соли.
В таком МГД-сепараторе удается
извлечь до 85% попавшего в шлак
алюминия.
Впрочем, совсем не обязательно
ждать, пока шлак затвердеет.
Электропроводность входящих в его состав
химических соединений отличается от
электропроводности металла. Вместо
того чтобы дробить уже застывший
шлак, можно подавать его в сепаратор
расплавленным. Правда, нужно было
учесть важные обстоятельства — высо-
В МГД-сепараторе разные по плотности частицы
занимают определенное место в потоке
электролита и попадают в конце концов
в свой резервуар
загрузка руды <^А% ф
кую температуру и агрессивность
жидкого шлака. Поэтому пришлось сделать
канал сепаратора особо химически
стойким и жаропрочным. Но это,
в конце концов, была лишь техническая
задача, и по сути дела уже решенная
конструкторами МГД-насосов, которые
не меньше двух десятилетий успешно
применяются для перекачивания
расплавленных металлов — свинца, магния,
алюминия и даже чугуна. Стойкие и
жаропрочные материалы используются
и в МГД-генераторах. Поэтому опыт
проектирования каналов, устойчивых
к действию высоких температур и
агрессивных сред, существует. Подобный
канал был изготовлен и для МГД-сепара-
тора; методом магнитогидро
динамического утяжеления удалось извлечь
чугун из доменного шлака и алюминий
из расплавленных солевых шлаков.
Причем с алюминием был поставлен
очень наглядный опыт: струю шлака
в канале заморозили, а потом
исследовали образовавшийся твердый шлаковый
«пирог». Как и следовало ожидать,
«пирог» состоял из двух слоев: верхний
содержал 86% солей и окислов,
а в нижнем было 92% алюминия.
С помощью МГД-сепараторов можно
решать и другую металлургическую
задачу — извлекать из жидкого металла
неметаллические включения. В Донбассе
специалисты института ДонНИИчермет
и Енакиевского металлургического
завода под руководством
члена-корреспондента АН УССР И. Л. Повха
провели в близких к производственным
МГД-сепаратор, в котором ток лодводнтся через
жидкие электроды — расплавленный металл
условиях серию экспериментов по
очистке расплавов. Жидкую сталь
пропускали по лотку из печи в ковш.
Лоток находился в магнитном поле,
по струе металла шел ток. Удельный
вес жидкой стали удалось «увеличить»
в 2—5 раз. Количество неметаллических
включений после такой очистки
снижалось в 2—3 раза.
Тысячи тонн меди, алюминия,
свинца — этих дорогих и дефицитных
металлов — идут на изготовление
электрических кабелей. Во время
прокладки и ремонтов электрических
сетей остаются километры негодного
кабеля. Такой металлолом очень
трудно перерабатывать. Существующие
методы разделения меди, свинца и
алюминия либо приводят к большим
потерям металла, либо неимоверно
трудоемки— разделка вручную! В институтах
Гипромашуглеобогащение и ВНИИП-
вторцветмет разработали и испытали
МГД-сепаратор для извлечения цветных
металлов из кабельного лома. Вначале
раздробленный на мелкие (до 20 мм)
куски лом в потоке электролита
поступает в первую установку, где в тяжелую
фракцию отделяется свинец, а в
легкую — медь и алюминий. Во второй зоне
происходит разделение меди и
алюминия. Производительность сепаратора —
до 1,2 т кабельного лома в час.
ЗА БЕГУЩИМ ПОЛЕМ
Одна из трудностей создания и
эксплуатации МГД-сепараторов — подвод тока:
электроды в таких установках работают
в тяжелых условиях — высокие"
температуры, особо агрессивные среды. Эту
трудность удалось преодолеть, исполь-
17
Индукционный МГД-насос — жидкость в канале
между индукторами движется вслед
за бегущим полем
зуя в качестве электродов жидкие
низкоплавкие металлы, например
свинец. Расплавленные свинцовые
контакты были испытаны в МГД-сепараторе,
который работал в фасонно-литейном
цехе Енакиевского металлургического
завода. После эксперимента в стали,
подвергшейся электромагнитной
очистке, не обнаружили и следов свинца.
Однако, пожалуй, более надежный путь
решения этой проблемы — отказаться
от электродов вообще.
Вспомним, как работает асинхронный
двигатель: к трем его обмоткам
подведен трехфазный переменный ток,
и вокруг каждой из них создается
пульсирующее магнитное поле. Обмотки
расположены на поверхности статора
таким образом, что суммарное
магнитное поле вращается и порождает токи
в роторе. Эти токи взаимодействуют
с породившим их магнитным полем —
ротор начинает вращаться. А если те же
трехфазные обмотки расположить на
плоскости, как бы развернув статор
асинхронного двигателя? Магнитное
поле теперь уже будет не вращаться,
оно побежит, увлекая за собой
электропроводные тела. Так работает
индукционный МГД-насос: жидкость в канале
между индукторами движется вслед
за бегущим полем. Теперь остается
переставить индукторы так, чтобы поле
бежало не вдоль канала, а поперек.
И возникающая в канале
электромагнитная сила «облегчит» или
«утяжелит» жидкость. В Таллинском
политехническом институте МГД-сепаратор
с бегущим полем использовали для
очистки магниевых сплавов от частиц
флюса. После испытаний он работал
на одном из заводов цветной
металлургии.
К сожалению, индукционный токопод-
вод порождает новые проблемы:
большие затраты электроэнергии,
неравномерность электрического и магнитного
полей в рабочей зоне сепаратора.
Из-за этой неравномерности в
жидкости начинается перемешивание,
которое ухудшает разделение
компонентов. Однако и против этого уже найдено
противоядие: импульсный ток и
импульсное электромагнитное поле.
Продолжительность каждого импульса должна
быть достаточной для утяжеления
легкого и облегчения тяжелого, но за
это время не должно начаться
перемешивание.
В магнитогидродинамическом
разделении решены далеко еще не все
проблемы. Но возможности, которые
открывает этот метод, настолько
заманчивы, что сомнений в его большом
будущем быть не может.
Кандидат технических наук
А. Д. БАРИНБЕРГ,
В. А. БАРИНБЕРГ
ЧТО МОЖНО ПРОЧИТАТЬ
О МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКОМ
СЕПАРАЦИИ
1. Л . А . В е р т е. Магнитная гидродинамика
в металлургии. М„ Металлургия, 1975,
2. И . Л. П о в х, Б . В. Чекин. Магиитогидро-
дииамическая сепарация. Киев, Наукова думка,
1978.
3-Е. В Гуляхин, А. Б. Солоденко
и д р. Разработка н промышленное испытание
МГД-сепаратора. «Цветные металлы», 1979,
№ 2.
18
Поле :^„еты
АГ1 с П.'С-^.М
Лабораторный
питатель
Каждый, кому доводится
ставить химические опыты,
знает, что самые неудобные
реагенты — твердые
вещества. Это еще полбеды,
когда «твердь» можно
сразу поместить в колбу, а
другие реагенты, например,
приливать через капельную
воронку. Хуже, если
требуется, наоборот, твердое
вещество присыпать к
некоему раствору или смеси,
да присыпать не ложками
или «порциями с кончика
ножа», а равномерно,
с точной дозировкой по
времени.
На химических заводах
для таких нужд
применяются специальные
аппараты — питатели, однако для
лабораторий питатели
пока не выпускаются.
Поэтому можно
предполагать, что наш опыт по
изготовлению несложных
самодельных питателей
пригодится многим.
Схема установки
приведена на рисунке. Порошок
помещается в воронку 1.
Через продольную щель
воронки он попадает на
гибкую спираль 2,
закрепленную на валу привода 3
и помещенную внутрь
шланга (трубки) 4. При
вращении спирали материал
перемещается внутри
шланга, причем скорость его
подачи в колбу 5
определяется числом оборотов
двигателя. А обычный
лабораторный
электродвигатель мощностью до 100 Вт
легко обеспечивает от 30
до 200 об/мин.
Спираль можно делать
из пружинной проволоки
(углеродистая или
нержавеющая сталь) толщиной до
2 мм. Годится также
бронзовая и любая
другая проволока
соответствующей толщины и
жесткости. Наружный диаметр
спирали до 15 мм, длина —
до полуметра. Навивать ее
можно вручную или на
токарном станке вокруг
жесткого металлического
стержня, а крепить на
валу двигателя
навинчиванием или, в случае
необходимости, с помощью
липкой ленты. Шланг может
быть из любого
полимера — винипласта,
полиэтилена, фторопласта.
Если надо, питатель
может работать в атмосфере
инертного газа и даже при
небольшом избыточном
давлении — нужно только
снабдить воронку 1 плотно
закрывающейся крышкой.
Скорость подачи материала
нам удавалось регулировать
в пределах от 0,5 до 500 г
в час, причем погрешность
дозирования не превышала
2% для сыпучих веществ
и 4% — для
слеживающихся или пастообразных.
Последние, кроме того,
нередко застревают в
воронке, и их нужно ворошить.
Для этого мы клали на
спираль шарик 6. Единственное
требование к шарику —
чтобы его диаметр не
позволял ему проваливаться
внутрь спирали.
Б. Ю. ЛАНГЕ,
С. Б. ЛАНГЕ
^~>
19
Технологи,
внимание!
Пресная вода
со дна
морского
Для освоения Мирового
океана, особенно его
континентального шельфа, все шире
используются
глубоководные аппараты. А для
длительного пребывания под
водой, кроме запаса топлива,
кислорода, пищи, нужна,
естественно, и пресная вода.
Морскую воду опресняют
многими способами:
дистилляцией, вымораживанием,
электродиализом, ионным
обменом. Но для
глубоководных условий все они мало
пригодны, главным образом
и з-за бо льшого расхода
энергии. В последнее
десятилетие были созданы
принципиально новые установки,
позволяющие эффективно
очищать загрязненную воду
от растворенных в ней солей.
Они основаны на принципе
обратного осмоса, или
гиперфильтрации: под
давлением, превышающим
осмотическое, раствор
фильтруется через пористые
диафрагмы из синтетического
материала — полистирола или
ацетатцеллюлозы;
молекулы воды легко проникают
сквозь поры, а гидратиро-
ванные ионы солей
задерживаются мембраной.
Установка
гиперфильтрации довольно проста,
обратный осмос не требует
больших энергетических
затрат. Нужны лишь
достаточно прочные, армированные
металлической сеткой
диафрагмы с высокой
селективностью. От механических
и физико-химических
параметров мембраны полностью
зависит производительность
очистки (скорость
протекания очищаемой воды V):
V = K(P-P0CM),
где К — константа
диафрагмы, Р — избыточное
давление, Росм — осмотическое
давление.
Хотя гиперфильтрация —
процесс многоступенчатый
(для полной очистки или
опреснения нужно
последовательно устанавливать
несколько мембран), у
обратного осмоса есть очевидные
преимущества перед
другими методами обессолива-
ния: он идет при обычных
температурах, не нужны
дополнительные реагенты, о
малом расходе энергии уже
сказано — электроэнергия
расходуется только на
работу центробежного насоса.
Метод гиперфильтрации
достаточно универсален. Его
можно использовать даже
для очистки водопроводной
воды. Сейчас, например,
на схему с обратным
осмосом переводят
водоснабжение Нью-Йорка. Но особенно
привлекательна идея
гиперфильтрации для
глубоководных аппаратов. И вот почему.
На морском дне,
по-видимому, отпадет надобность в
мощных насосах: для про-
давливания опресняемой
воды сквозь диафрагму
вполне достаточно
гидростатического давления столба
морской воды. Правда,
совсем без насоса обойтись не
удастся; из установки
придется откачивать
концентрированный рассол — то, что
не прошло сквозь мембрану.
Но это всего лишь 3% объема
опресняемой морской воды.
Так что расход энергии
будет поистине ничтожным, и
пресная вода достанется
акванавтам почти даром.
Доктор технических наук
А. А. ХОНИКЕВИЧ
Ixj-
.W
вида
рассол
t
Откуда дровишки? Не от *°р°шей жизни °бРа
j *-* *-щ- щаются энергетики к топли
щаются энергет
ву, которое еще совсем
недавно считалось
низкокачественным,
малоэффективным: только за 1979 г. нефть
на мировом рынке
подорожала вдвое. В ход пошли
бурые угли, сланцы,
битуминозные пески. И дрова.
Разумеется, в конце XX
века не может быть и речи о
музейных дровяных печах.
Предполагается, что после
глубокой химической
переработки можно получать из
древесины вполне
приемлемое энергетическое топливо,
способное конкурировать и
с природным газом, и с мазу-
20
том (правда, худших сортов).
Впрочем, даже путем
сравнительно несложной
механической переработки
можно резко повысить
калорийность древнейшего
горючего. Уже получены
древесные гранулы с
теплотворной способностью
5054 ккал/кг. В 19В1 г. в
Калифорнии планируют пустить
электростанцию на таком
топливе.
В Канаде много тополей.
И в Торонтском
университете исследовали тополь с
несколько необычной для
университетской науки
точки зрения — как топливо.
Пропитанная водой
древесина при температуре свыше
300° С и повышенном
давлении обрабатывалась в
присутствии никелевого
катализатора водородом. При этом
удалось получить жидкое
топливо с теплотворной
способностью 8—9 тыс. ккал/кг,
да еще немного газа. Выход
«древесной нефти»
достигал 40%.
Не знаешь даже, как
расценить эти результаты. С
одной стороны, жалко леса.
Леса и так безжалостно
вырубают. С другой стороны,
при разумной, хорошо
спланированной вырубке деревья
вырастут снова. А нефть и
уголь, увы, быстро не растут.
Кроме того, дровишки как
топливо экологически чище
любого современного
энергетического сырья.
В. Г.
По материалам журнала
«Chemical Engineering»,
1980, № 3 и 8.
В Московском инженерно-
строительном институте
имени В. В. Куйбышева
исследована возможность
использовать кислые
вулканические стекла — перлиты и
обсидианы — в качестве
вяжущего для
стройматериалов. Молотый перлит,
смешанный с раствором едкого
натра и обработанный в
автоклаве, приобретает
вяжущие свойства. На основе
этого материала разработаны
белые и цветные бетоны для
облицовки и внутренней
отделки зданий. Перлитовый
бетон дешевле обычных
отделочных материалов на
основе белого или цветного
цемента.
«Строительные материалы»,
19В0, № 9
Создана установка для
продольной резки и намотки
на оправки полимерных
пленок, а также для
электротренировки (выжигания
дефектов) металлизированных
пленок. Скорость резания
увеличена в 2,5 раза.
Специальные устройства
предотвращают частые срывы
материала и обеспечивают
равномерную плотность
намотки. Отходы удаляются
автоматически. Справки и
запросы — по адресу: 191011
Ленинград, Садовая ул., 2,
ЦНТИ.
«Производство игрушек»,
1980, № 5
В Институте физики СО
АН СССР создана установка
для производства биомассы
водородных бактерий. По
данным биохимических
исследований и опытов на
цыплятах и поросятах, такая
биомасса может служить
кормовым белком для
сельскохозяйственных животных
и птицы.
«ВДНХ СССР». 1980, № 8
Построена
демонстрационная теплоцентраль,
вырабатывающая тепло
несколько необычным путем. В
основу ее работы положены
два физико-химических
процесса: конденсация воды,
выделяющейся при
упаривании серной кислоты
(энергией солнца), и
экзотермическая реакция
концентрированной серной кислоты с
водой.
«Engineering News-Record»,
19В0, № 22
Специально для питания
ЭВМ Вестминстерского
банка (Англия) на случай аварий
электросети изготовлен
огромный никель-кадмиевый
аккумулятор высотой 2,5 м,
весом 20 т. Он подключен
параллельно основной
электрической сети и работает
в резервном режиме —
постоянно подзаряжается. При
выключении сетевого
напряжения аккумулятор должен
питать ЭВМ током до выхода
на полную нагрузку
резервных генераторов.
«The Financial Times»,
1980. № 2В237
Что можно
прочитать
в журналах
Об . использовании
адсорбционных установок
обогащения воздуха в озонаторах
(«Химическая
промышленность», 1980, № 10, с. 613).
О старении полиимидной
пленки в агрессивных средах
(«Пластические массы», 19В0,
№ В, с. 25).
О композиционных
материалах на основе алюминия
(«Промышленность
Армении», 1980, № 7, с. 21).
О получении теллура
высокой чистоты химическим
способом («Цветные
металлы», 19В0, № 9, с. 66).
Об извлечении ртути из
сточных вод
электрохимической коагуляцией
(«Водоснабжение и санитарная
техника», 19В0, № В, с. 23).
О водостойком абразивном
инструменте («Абразивы»,
19В0, № 8, с. 9).
О шумозащитных окнах
(«Строительство и
архитектура Москвы», 198 , № 7,
с. 18).
О химико-спектральном
методе определения
молибдена в почвенных вытяжках
(«Агрохимия», 19В0, № 9,
с. 137).
О поточной сушке семян
(«Картофель и овощи», 1980,
№ 9, с. 19).
Об утилизации старых
зубных пломб, содержащих
серебро («Basler Zeitung», 19B0,
№ 152, с. 17).
21
*. **.
s «
Уравнение моря
Все живые обитатели любого водоема,
будь то пруд или Мировой океан,
тысячами невидимых нитей связаны и друг с
другом, и с неживыми компонентами
среды, образуя в совокупности единый
комплекс, который мы называем
экосистемой. Физика водоема —
температура воды, особенности ее циркуляции,
взаимодействие водных масс с
атмосферой — во многом определяет
идущие в нем гидрохимические процессы;
от физических и химических условий
зависит развитие водных организмов,
деятельность которых в свою очередь
изменяет эти условия...
До недавнего времени большинство
исследователей моря ограничивалось
изучением лишь отдельных сторон этого
комплекса: гидродинамические
процессы описывали океанологи, химический
состав вод океана — гидрохимики,
живыми организмами занимались
гидробиологи. Но у каждой из этих
специальностей свои задачи, свои методы, и ни
одной из них не под силу дать целостную
картину взаимосвязей и зависимостей,
объединяющих все компоненты
экосистемы.
Только в последние десятилетия
появилось в науке новое направление —
анализ систем, которое изучает
подобные ансамбли разнородных явлений во
всей их сложности. Главное его
орудие — метод математического
моделирования.
О модели морской экосистемы,
которую разрабатывают сотрудники
кафедры океанологии Ленинградского
государственного университета,
рассказывает один из руководителей этой
работы кандидат географических наук
Ю. Н. СЕРГЕЕВ.
ОТ СТАТИСТИКИ — К МЕХАНИЗМАМ
Моделированием биологических систем
мы начали заниматься лет десять назад,
когда нас попросили помочь в
прогнозировании состояния кормовой базы
промысловых рыб. В то время мы много
работали в области математической
статистики — корреляционного анализа
случайных величин и процессов. С помощью
этого метода мы и попробовали было
предсказать, как будет развиваться
зоопланктон — им в основном и питаются
те промысловые рыбы, о которых шла
речь,— в зависимости от внешних
условий: скажем, температуры, солености и
так далее.
Но эта первая попытка оказалась
неудачной. Дело в том, что, используя
только статистические методы, трудно
разобраться в сути процессов, в их
механизме — эти методы чаще всего
регистрируют только внешние совпадения
явлений и могут работать лишь a
posteriori — после того, как все уже
свершилось. Например, мы можем сказать,
что при таком-то сочетании внешних
факторов планктона в данном месте
было столько-то; но мы не можем сказать,
почему именно столько. Может быть, на
распределение и биомассу планктонных
организмов повлияли другие факторы,
которых мы не учитывали... И если от нас
требуют прогноза, то мы можем
предсказать только одно: вот если все до
единого внешние условия повторятся
еще раз, то и результат повторится.
Но ведь экологическая система — вещь
чрезвычайно сложная и динамичная.
Природа очень редко повторяет сама
себя, и, чтобы прогноз был хоть сколько-
нибудь достоверным, нужно иметь очень
большие ряды наблюдений, которые
охватывали бы все возможные ситуации.
У нас такого колоссального количества
исходного материала, конечно, нет и,
наверное, никогда не будет.
Но есть другой путь — попытаться
найти функциональные связи между
различными процессами, которые происходят
в экосистеме. Тогда, зная механизмы
этих процессов, зная их количественные
параметры, мы сможем рассчитать
возможный ход процессов — построить
имитационную математическую модель
экосистемы. И тогда мы получим
возможность дать прогноз, который будет
основан уже не на внешних совпадениях,
а на действительно существенных
закономерностях. Достоверность этого
прогноза будет, естественно, гораздо выше.
ЭТАЖИ ЭКОСИСТЕМЫ
В море одновременно идет множество
природных процессов, объединенных
между собой многочисленными
прямыми и обратными связями. Учесть все эти
связи до единой мы сейчас не в
состоянии — для этого у нас просто не хватает
знаний. Значит, нужно выделить самые
существенные механизмы, которые и
должны лечь в основу модели. Этим
23
метод имитационного моделирования и
отличается от статистического. Напри-
мерг используя статистику, мы говорили,
что биомасса зоопланктона должна быть
как-то связана с температурой воды, и
пытались найти такую связь. Но ничего не
получалось, и не получалось потому, что
на самом деле эта связь не прямая:
зоопланктон — лишь одно из звеньев
экосистемы, температура воздействует на
него не только непосредственно, но и
через другие звенья. Гидрохимические
условия взаимосвязаны с
гидрологическими, те и другие влияют на развитие
фитопланктона, и уж только потом идет
зоопланктон. Не зная, что делается на
более низких уровнях, мы почти ничего
не можем сказать о высших. Поэтому,
строя модель, мы должны учитывать
иерархическое устройство экосистемы,
выделять разные уровни и разбираться
с каждым в отдельности и во
взаимосвязи его с другими.
Первый такой уровень —
гидрологический режим: он определяет процессы
механического переноса вещества в
экосистеме. Это горизонтальная
циркуляция — течения, вихри; это вертикальная
циркуляция — подъем и опускание
водных масс; это многие другие
физико-динамические процессы. Для расчета
гидрофизических процессов в
экосистеме можно использовать теорию
циркуляции морских вод, которая достаточно
хорошо разработана океанологами.
Дальше идет гидрохимия. Здесь
нужно отразить в модели горизонтальный и
вертикальный перенос веществ, которые
нас интересуют,— например, фосфатов,
нитратов и нитритов, органического
азота, фосфора, углерода и т. д. Для
моделирования их переноса тоже существует
математический аппарат — так
называемые уравнения турбулентной диффузии
неконсервативных субстанций. На их
основе, с учетом гидрологии, мы можем
описать эти процессы с достаточной
точностью.
Но вот дальше, на следующем уровне,
уже начинаются серьезные трудности.
Тут идут химико-биологические
процессы — те превращения вещества и
энергии, которые совершаются при участии
живых организмов. Для построения
модели мы должны знать, например,
интенсивность процессов роста водорослей,
фотосинтеза, затраты вещества и
энергии на обмен, смертность каждой группы
организмов, скорость разложения
органического вещества, скорость его
минерализации — и все это в комплексе для
каждого района моря. Эти процессы
изучены гораздо хуже, чем, скажем,
гидрофизика морских систем. Подавляющее
24
большинство гидробиологов работает
все еще «по старинке» — они
традиционно тяготеют к систематике, к изучению
численности популяций. Общими же
процессами массообмена, законами
продуктивности морских экосистем
занимаются у нас, может быть, всего несколько
десятков ученых. Да и они не имеют
нужной технической, лабораторной и
экспериментальной базы. А ведь для таких
исследований существуют специальные
установки с полностью регулируемым
режимом — акватроны, существует
электронная аппаратура, которая сама
подсчитывает объекты в поле зрения
микроскопа... Только у нас всего этого
пока нет. В результате для некоторых
процессов, которые нас интересуют, не
только неизвестен вид описывающих их
зависимостей, но и вообще отсутствуют
какие бы то ни было количественные
характеристики. В последние годы,
правда, этот пробел в какой-то степени
восполняется, но о многом все-таки
приходится еще гадать.
МОДЕЛЬ РАБОТАЕТ
В конечном счете, вот что у нас на
сегодняшний день получилось. Мы имеем
математическую модель поведения
экосистемы Балтийского моря на
протяжении года. Это система
дифференциальных уравнений, которые описывают и
физико-динамические процессы
перемещения водных масс, и
химико-биологические процессы превращения
вещества в начальных звеньях
экосистемы— от минеральных веществ до
зоопланктона включительно. Подставляя
определенные значения параметров и
решая эти уравнения на ЭВМ, можно
рассчитать, как экосистема будет себя вести
в тех или иных условиях.
Моделируются все те уровни, о
которых я говорил. Прежде всего,
гидрологический режим на протяжении сезона или
года, а точнее, циркуляция водных масс
при заданных метеоусловиях. На этой
основе моделируется круговорот в
экосистеме четырех элементов: фосфора,
азота, углерода и кремния. Можно было
бы моделировать круговорот и других
элементов, но мы ограничены прежде
всего возможностями ЭВМ, на которой
производим расчеты: мы могли бы хоть
сейчас все рассчитать, но считать не на
чем. К тому же это и не нужно. Одних
элементов, например кальция или
натрия, в морской воде всегда достаточно,
и они не лимитируют развитие живых
организмов; других очень мало, их влияние
на экосистему практически не изучено,
да и вряд ли оно так сильно, что может
сказаться на ее поведении за короткий
срок. А вот эти четыре основных элемен-
та составляют 60% биомассы
организмов, изменение их концентрации в море
часто определяет судьбу экосистем, дает
возможность судить о биомассе
отдельных групп организмов, а значит—и о
состоянии кормовой базы рыб: ведь с
этого, если вы помните, все у нас и
начиналось.
В пространстве это выглядит так. Вся
акватория Балтики покрыта сеткой
точек, с шагом около 15 миль; в каждой
точке изучается 6 горизонтов по
глубине. Для каждого горизонта в каждой
точке мы можем получить годовой ход всех
выбранных ключевых компонентов
экосистемы: углерода, кремния, фосфатов,
органического фосфора, нитратов,
нитритов, аммония, органического азота,
биомассы фитопланктона и биомассы
зоопланктона.
Конечно, зоопланктон — это еще не
вершина экологической пирамиды: есть
еще рыбы, морские млекопитающие и,
наконец, человек, ведущий активный
морской промысел. Но моделировать
эти уровни мы пока не беремся, для
этого попросту нет нужных данных. Тут
необходимы прежде всего точные знания
о поведении рыб, об их реакциях на
внешние условия. Ведь рыба, в отличие
от планктона, может активно
передвигаться, переходить с места на место, а
этого мы пока моделировать не можем.
Да и биохимические процессы обмена у
рыб гораздо сложнее, чувствительнее к
внешним воздействиям, а изучены они
плохо. Тут опять-таки мешает слабое
развитие у нас экспериментальной базы: эту
сторону биологии рыб можно изучать
только в акватронах, которых у наших
биологов нет. Поэтому они такими
проблемами почти не занимаются. Есть
отдельные исключения — например,
Институт биологии южных морей АН УССР,
где пытаются в этом плане кое-что
сделать,— но это только исключения.
Должен сказать, впрочем, что довести
моделирование до уровня зоопланктона
тоже не так уж мало. В конечном счете,
на долю более высоких уровней,
включая рыб, приходится всего 3%
суммарной биомассы всех живых организмов
моря, так что мы можем сказать, что
наша модель охватывает почти все...
ДЛЯ ЧЕГО НУЖНЫ МОДЕЛИ
Надо прямо сказать, что хотя наша
работа над моделью морской экосистемы
продвинулась довольно далеко, но о
том, чтобы действительно дать на ее
основе прогноз поведения экосистемы на
год вперед, речь пока не идет — такой
задачи мы перед собой еще не ставили.
Сейчас важно другое — понять,
почему экосистема ведет себя так, а не иначе,
какие факторы оказывают на нее
большее влияние, какие — меньшее. Ведь от
этого и зависит, какой вид будут иметь
уравнения, по которым мы ведем
расчеты. А многие процессы сейчас
поддаются описанию далеко не с той
точностью, с какой нам хотелось бы.
Например, в полуэмпирической теории
турбулентной диффузии, которой мы
пользуемся, даже для самых изученных
характеристик — температуры и солености —
приходится использовать
коэффициенты, величина которых известна с
точностью в лучшем случае до одного-двух
порядков. А когда дело доходит до
моделирования процессов с участием
живых организмов, то там, как я уже
говорил, положение еще хуже.
Поэтому сейчас нужно прежде всего
продолжать изучение самой модели,
проверять ее работу, сравнивать
расчетные результаты, которые выдает нам
машина, с тем, что происходит в море на
самом деле, в натуре. Это даст
возможность усовершенствовать модель,
уточнить вошедшие в нее зависимости,
сформулировать новые конкретные вопросы к
биологам. В конечном счете, можно
сказать, что тут модель будет не только
работать сама на себя, но и в каком-то
смысле подталкивать специалистов-
смежников в сторону заполнения
пробелов в их знаниях о кинетике
биохимических трансформаций вещества в море.
Ну а потом, когда этот первый,
поисковый этап работы будет завершен, можно
будет поставить вопрос и о реальном
прогнозировании поведения экосистем,
чтобы использовать полученные
результаты на практике. Я думаю, что такую
практическую отдачу исследования по
моделированию начнут давать лет через
десять, самое большее — через
двадцать. Тогда мы сможем, действительно,
заранее сказать, например, в каких
районах в наступающем году будет
наблюдаться наиболее обильная кормовая
база для промысловых рыб — и рыбаки
смогут обратить на эти районы особое
внимание. Это сразу даст большой
экономический эффект, который окупит все
работы по созданию модели.
Есть и еще одно важное практическое
применение, которое может иметь
имитационная модель экосистемы. С ее
помощью, по-видимому, можно будет
предсказать, как повлияют на экосистему
различные загрязнения, попадающие в
море. С формальной точки зрения это
несложно, нужно только ввести в наши
уравнения дополнительные члены,
отражающие реакцию элементов экосистемы
на подобные влияния. Но вся беда в том,
что таких данных нет: мы не знаем, как
именно элементы экосистемы реагируют
25
на то или иное загрязнение в реальных
условиях, при тех очень малых
концентрациях загрязнений, какие наблюдаются
в море.
Если же математическое
моделирование поведения экосистем, а также
сопряженные с ним гидробиологические и
гидрохимические исследования будут у нас
действительно интенсивно развиваться,
то они скоро дадут ощутимый
практический выход, потому что впервые
появится объективная методика анализа
сложнейших природных комплексов.
По существу, это будет такой же
качественный шаг вперед, каким было в
метеорологии широкое внедрение численных
методов прогноза погоды.
Хотя должен сказать, что
прогнозировать поведение экосистемы намного
труднее, чем прогнозировать погоду.
Ведь там — только физические явления,
а у нас и физика, и химия, и биология.
И к тому же у метеорологов
неизмеримо больше исходной информации. На
них во всех концах света работают
десятки тысяч метеостанций, они в
стандартные сроки, по стандартной методике
проводят стандартные наблюдения. Все
это по радио, по фототелеграфу
мгновенно поступает в метеоцентры,
закладывается в машины. Метеорологи
жалуются, что у них есть одно бельмо на
глазу: метеонаблюдениями почти не
охвачены акватории океанов, и оттуда
сведения поступают только
эпизодически. Что же тогда говорить нам,
океанологам, если почти все данные, которые
мы получаем,— это данные
эпизодических наблюдений? Ведь у нас
исследовательское судно месяц ходит по океану,
и нам часто приходится все наблюдения,
сделанные за этот месяц, считать
синхронными, выполненными в один момент.
А следующий момент будет в будущем
квартале... Нам тоже нужна сеть
постоянных станций, которые работали бы в
определенных точках моря
целенаправленно, по специальной программе. Только
когда мы получим нужную
информацию — тогда математическое
моделирование морских экосистем сможет
стать одним из самых эффективных
методов исследования, используемых
наукой о море.
Когда нам
нужна
математика
Рассказ Ю. Н. Сергеева
комментирует директор
Института биологии южных морей
ЛН УССР,
член-корреспондент АН УССР В. Е. ЗАИКА.
О проникновении
математических методов в разные
отрасли науки, в частности
о математизации биологии,
сей час идет м ного
разговоров и споров. Речь не о том,
нужна ли математика
биологу и может ли она ему помочь
в решении чисто
биологических проблем. Конечно,
нужна, конечно, может. Вопрос
в том, в чем должна
состоять такая помощь и как
наилучшим образом наладить
взаимодействие и
сотрудничество между биологом
и математиком.
Мне проще говорить об
этом на примере нашего
института. Математиков у
нас довольно много: есть
специальный отдел
математического моделирования,
есть математики в составе
отдельных лабораторий.
Работают они у нас в трех
основных направлениях.
Во-первых,
математическая статистика. Дело,
безусловно, полезное. Конечно,
Ю. Н. Сергеев прав: пороху
здесь выдумать нельзя,
новых биологических законов
статистика не откроет и
качественных сдвигов в
биологии не произведет. Но
правильная обработка
результатов, оценка их,
планирование эксперимента — все
это тоже важно.
Во-вторых,
моделирование. Кроме того
направления, о котором рассказал
Ю. Н. Сергеев,—
моделирования сложных систем,—
есть и более простая
область: моделирование
простых процессов, иногда даже
однофакторных
зависимостей. Ну, скажем,
зависимости скорости потребления
пищи организмом от
температуры среды или от
размеров его тела. Те, кто
работает в области
моделирования сложных систем, такими
простыми вещами не
занимаются. Они рассуждают так:
если вы берете зависимость
какого-то процесса от
температуры, то получите
кривую, которая справедлива
только при прочих равных
условиях, а в природе, мол,
этого не бывает, там всегда
работает много факторов
и нужен многомерный
анализ. Все это мы, конечно,
понимаем. Но нам здесь
важно другое. Этот метод прост,
он не требует сложного
математического аппарата, но
дает возможность как-то
приблизиться к пониманию
механизма процесса. Мы
можем заложить некую
биологическую гипотезу и таким
способом хотя бы
приблизительно оценить ее
правдоподобность — вот так идет
теоретическая кривая, а
так — эмпирическая. И если
мы, поочередно меняя
другие факторы, видим, что
основной ожидаемый вид связи
с температурой сохраняется,
хотя изменение других
условий и накладывает какой-то
отпечаток,— скажем, та же
кривая пойдет выше или
ниже,— то в таком случае мы
убеждаемся, что процесс
объяснили правильно.
Теперь о моделировании
сложных систем. Я считаю —
и не только я,— что здесь
делается много чепухи.
Отчасти потому, что это новая
область, не всегда понятная;
26
критически разобраться, где
в ней дело, а где разговоры,
трудно; к тому же мода —
вот и летят сюда, как на
лампу, всякие
бабочки-однодневки. Другое дело, когда,
как у Ю. Н. Сергеева, работа
на самом деле и поставлена
серьезно, и дает интересные
результаты.
Для меня главное в работе
с математиками — это чтобы
они четко ставили цель. Если
мне говорят, что вот мы,
мол, сделаем модель
системы, и не говорят, зачем эта
модель и какие вопросы она
сможет решить,— я вижу,
что толку будет мало,
получится вещь в себе. Ведь при
разработке любой модели
приходится что-то упрощать,
где-то делать произвольные
допущения, какие-то
сложные зависимости условно
считать линейными, и если при
этом не учитывать, на какие
вопросы мы хотим получить
ответ, то модель скорее
всего окажется неадекватной
данной конкретной задаче.
Нет такой модели, на
которой можно было бы решить
все вопросы. И когда,
например, математики собираются
сделать модель морской
экосистемы и заложить в нее
двадцать видов рыб, а потом
по каждому из этих видов
МЕНДЕЛЕЕВСКИЙ
СЪЕЗД
XII Менделеевский съезд по
общей н прикладной химии
Состоится 21—26 сентября
1981 г. в Баку. На съезде будут
обсуждены задачи советской
химической науки и
промышленности, намечены пути их
дальнейшего развития. В работе
съезда примут участие около
2000 специалистов, в том числе
иностранные ученые.
На пленарных заседаниях
съезда ведущие ученые и
руководители промышленности
страны сделают доклады,
посвященные актуальным
проблемам и основным направлениям
давать промысловый
прогноз — то я знаю, что это
несерьезно. Потому что мы,
биологи, не можем дать им
достаточной информации по
двадцати видам рыб, мы
даже пищевые связи рыб
количественно не знаем. И
никакого прогноза такая
модель дать не сможет, какие
бы гениальные математики
ее ни создавали.
Нет, я не принадлежу к
числу тех, кто считает, что
математики всегда только
вносят путаницу и мешают:
я сам много с математиками
работаю. Только нужно,
чтобы они делали свое дело
вместе с биологами и под
их контролем.
Помощь нам математика
уже оказывает, и немалую.
Но эта помощь может быть
намного больше, и именно
в те х случая х, когда речь
заходит о прогнозировании.
Недавно мы создали в
институте специальную группу
прогнозирования, и в нее
вошли как математики, так
и биологи. Вопросы
прогнозирования действия на
экосистему каких-то
вмешательств извне сейчас очень
важны, такие вопросы все
чаще ставят перед нами,
биологами, плановые органы.
И это правильно, потому что
современной химической
науки и ее применению в
промышленности и сельском
хозяйстве. Кроме того, на съезде
будут работать девятнадцать
секций:
1. Неорганическая химия и
технология неорганических
веществ.
2. Органическая химия и
технология органических веществ.
3. Физическая химия.
4. Координационная химия.
5. Аналитическая химия.
6. Электрохимия и проблемы
борьбы с коррозией.
7. Химическая физика и
катализ.
8. Химия и технология
высокомолекулярных соединений.
9. Нефтехимия и
нефтепереработка.
10. Биооргаиическая химия и
биохимия.
11. Теоретические основы
химической технологии.
12. Химические проблемы
металлургии.
13. Проблемы химизации
сельского хозяйства.
никто, кроме нас, ответить
на них не может. Скажем,
как отразится на экосистеме
Черного моря сброс в
такой-то точке таких-то
загрязнений? Или — что будет
с сероводородной зоной,
когда канал Дунай — Днестр
перекроет реки, впадающие
в северо-западную часть
моря? Или — как повлияет
на экосистему перекрытие
плотиной Босфора,
Керченского пролива?
Для биологов такое
прогнозирование — дело очень
сложное и непривычное.
Даже если исследователь
хорошо знает свою область,
он обычно говорит так: «Вот
в таком-то году я наблюдал
то-то, а в таком-то — то-то.
А что будет через пять лет,
если изменятся условия,—
я не знаю. Пожалуй, если мне
дадут специальную
лабораторию, да штат побольше,
мы это исследуем и лет через
десять скажем, что будет»...
Вот здесь нам и могут
оказать огромную помощь
математики, которые учат нас
строго мыслить, четко
формулировать вопросы и давать
на них ясные, обоснованные
ответы.
Беседы записал
А. ДМИТРИЕВ
14. Химия и технология
силикатов.
15. Химические проблемы
газо- и нефтедобычи.
16. Проблемы лесохимии.
17. Коксохимия и технология
искусственного жидкого
топлива.
18. Химическое образование
и химическая литература.
19. Радиохимия.
Председатель Оргкомитета
съезда — вице-президент АН
СССР, академик Ю. А.
ОВЧИННИКОВ; заместители
председателя — академики Н. М.
ЖАВОРОНКОВ, Н. М. ЭМАНУЭЛЬ,
член-корреспондент АН СССР
Г. Б. АБДУЛЛАЕВ, С. Б. ТАТЛИ-
ЕВ; главный ученый секретарь
Оргкомитета — доктор
химических наук В. Б. ЛАЗАРЕВ;
заместитель главного ученого
секретаря, председатель
исполнительного комитета — доктор
химических иаук А. Ю. ЦИВАД-
ЗЕ; ученый секретарь по
международным научным связям —
кандидат химических иаук
И. А. ЗАХАРОВА.
17
. i. ютезы
Коллаген
и невесомость
Доктор физико-математических наук
С. ГАБУДА
доктор химических наук
И. ЯКОВЛЕВ,
Институт неорганической химии
СО АН СССР
Наступление эры космических полетов
привело к качественному сдвигу уровня
наших знаний не только о Вселенной, но
и о Земле, о самом человеке. Многие
итоги космических исследований уже
поставлены на службу науке и практике;
но есть и такие результаты, которые все
еще ждут объяснения и подлинной
интерпретации. Среди последних —
необычная физиологическая реакция на
невесомость, заключающаяся в
усиленном выведении солей из организма
человека и подопытных животных, дли-
тельно находящихся в состоянии
невесомости.
Последствия потери солей
организмом хорошо известны — это снижение
нервной проводимости, силы
мышечного сокращения, прочности костей,
нарушение водного баланса клеток. В
преодолении этих опасных для здоровья
явлений современная космическая
медицина достигла выдающихся
результатов. Но мы по-прежнему мало знаем
о том, какой внутренний механизм
срабатывает в условиях космического
полета, когда клетки перестают
функционировать правильно. Более того, мы
вообще мало знаем о самом механизме
удержания солей клетками, о
механизмах связывания биологическими
молекулами ионов щелочных (калий, натрий)
и щелочноземельных (кальций, магний)
металлов.
Проблема связывания ионов металлов
органическими реагентами имеет
фундаментальное значение для
селективного извлечения их методами экстракции.
В более широком плане взаимодействие
ионов металлов и их солей с
биологическими молекулами составляет
предмет новейшей области науки —
бионеорганической химии. В числе
главнейших ее задач — установление
структуры, свойств и функций биологических
молекул, в состав которых, помимо
обычных органических фрагментов,
входят, например, железо (гемоглобин),
28
медь (гемоцианин, церулоплазмин),
кобальт (витамин В ) и многие другие
микроэлементы, как правило, в очень
малых, но жизненно необходимых
количествах. На этом фоне натрий или
кальций микроэлементами не
назовешь— их количества в организме
измеряются сотнями граммов и
килограммами. Однако структура
бионеорганических комплексов натрия и кальция до
сих пор гораздо хуже изучена, чем
структура комплексов железа, меди или
кобальта. Причина кроется в
относительно небольшой стабильности комплексов
щелочных и щелочноземельных
металлов и их резкой чувствительности к
изменениям внешних условий.
В то же время такие комплексы
играют важную роль в жизни организма.
Хорошо известно, что внутриклеточная
протоплазма богата калием, но бедна
натрием, а межклеточные растворы,
как и кровь, богаты натрием, но бедны
калием. Пока клетка жива, она
поддерживает концентрации солей на строго
заданном уровне; колебания
концентраций сопровождают лишь
определенные акты жизнедеятельности —
передачу нервного импульса, мышечное
сокращение и т. д.
Имеются доказательства, что уровни
солености по обе стороны оболочки
клетки — ее мембраны —
поддерживаются с помощью особых
специализированных комплексов натрия и калия,
переносящих ионы через мембрану
даже против градиента концентрации.
Разумеется, такой перенос требует
энергетических затрат, и основная часть
ежедневного пищевого рациона
тратится именно на работу этого
мембранного калий-натриевого насоса.
Устройство этого насоса, как и
природа переносимых с его помощью
комплексов натрия и калия, во многом
неизвестны. Установлено лишь, что
переносить калий могут некоторые
антибиотики (например, валиномицин);
структура и механизм образования
комплексов калия с этим антибиотиком
уже хорошо изучены. Не исключено,
что и в других случаях губительное
действие антибиотиков на микробы вообще
объясняется именно тем, что
антибиотики нарушают проницаемость
бактериальных мембран для щелочных
металлов. Однако природа естественных
переносчиков, транспортирующих ионы
калия и натрия через живые мембраны,
во многом остается загадкой.
Приоткрыть завесу над некоторыми
интимными сторонами взаимодействия
натрия с макромолекулами белков
позволили исследования, проводимые
Институтом неорганической химии
СО АН СССР совместно с
Новосибирским медицинским институтом и
Новосибирским пединститутом. Здесь
впервые обнаружено, что натрий
образует комплексы с одним из наиболее
распространенных белков организма —
коллагеном. И некоторые из
полученных результатов могут иметь прямое
отношение к проблеме влияния
невесомости на солевой обмен.
В этих исследованиях мы
использовали одну из новейших
экспериментальных методик — метод-ядерного
магнитного резонанса (ЯМР), разработанный
для изучения строения гидратирован-
ных поверхностей твердых тел. Такой
подход сыграл решающую роль,
поскольку многие характеристики
макромолекул, в частности их размеры,
близки к параметрам высокодисперсных
твердых тел. Мы могли работать
непосредственно с кусочками «живой»
(или, как говорят, нативной) ткани, что
пока недоступно для других методов
(например, электронной микроскопии),
требующих высушивания образца.
Исследования показали, что если
образец коллагенсодержащей ткани
(ахиллова сухожилия) погрузить в 3%-ный
раствор поваренной соли, то происходит
существенная перестройка поверхности
белковых макромолекул; растворы же
солей калия на белок никак не влияют.
Это указывает на очень высокую
специфичность и избирательность такого
взаимодействия. Само изменение
структуры поверхности происходит очень
быстро — за несколько минут. Процесс
«вымывания» натрия протекает много
медленнее — необходимо 5—10 часов
выдерживать образец в
дистиллированной воде, чтобы он мог вернуться в
прежнее, бессолевое состояние. Внутрь
образца натрий перемещается,
по-видимому, передаваясь вдоль поверхности
макромолекул, как по эстафете. Хотя
в структуре коллагена имеются широкие
каналы B0—30А), заполненные водой,
эта вода, по всей вероятности, для
транспортировки натрия не используется,
ибо понижение температуры ее
замерзания, а следовательно, повышение
концентрации в ней солей наблюдается
лишь после 10-часового вымачивания
коллагена в солевом растворе (здесь
эффект почти одинаков для солей как
натрия, так и калия). Зато для
обратного процесса—выхода соли из образца
в раствор,— вероятно, используются
именно водные каналы.
В структуре коллагена удалось
обнаружить и специальные связывающие
29
натрий центры, образованные оксипро-
линовыми остатками; гидроксильная
группа этой аминокислоты играет роль
своеобразного клапана, удерживающего
захваченный ион. Для размещения в
этом центре более крупного иона калия
размер существующего в нем
свободного пространства, очевидно,
недостаточен — этим можно объяснить
высокую избирательность такого
взаимодействия.
Зачем коллагену избирательно
связывать натрий? В процессе работы ре-
цепторных и других систем организма
ионы натрия, калия и других металлов
постоянно расходуются; для
восполнения же таких потерь существуют
специальные ионные сснасосы», а также
различные системы, в которых запасается
соль. Роль одной из таких систем,
очевидно, и играет коллаген. Очень может
быть, что функция солевого депо —
вторая профессия этого белка, не менее
важная, чем его основная
специальность — механическая опорная функция.
Полученные данные позволили нам по-
новому подойти к моделированию
действия невесомости на организм. Мы
исходили из того, что дискомфорт,
вызванный исчезновением силы тяжести,
должен, по всей вероятности,
сопровождаться усиленным выбросом
«гормона тревоги»—адреналина. В
нормальных условиях это приводит
организм в состояние повышенной
готовности: поднимается артериальное
давление, повышается свертываемость
крови, усиливаются ответные реакции и
ускоряется нервная проводимость.
Можно предположить, что эти реакции
в определенной степени связаны с тем,
что под действием адреналина часть
натрия освобождается из солевых —
в частности, коллагеновых — депо и
переходит в кровь. Подобная реакция,
если она является хронической
(длительное напряжение, стресс), очевидно,
может привести к патологическому
процессу обессоливания.
Предположение о влиянии
адреналина на устойчивость натриевых
комплексов коллагена подтверждают
эксперименты. После добавления к
обмывающему образец коллагена солевому
раствору даже Ю-6 М раствора адреналина
белок менее чем за 1—2 минуты
переходит в другое, инактивированное
состояние, в котором его структура
близка к структуре бессолевого, промытого
водой коллагена. И только после
удаления адреналина путем промывания
30
образца коллаген переходит в активное
бессолевое состояние и готов к приему
новой порции натрия.
Подобный процесс может играть
важную роль в потере способности
тканей удерживать соль под действием
хронических стрессовых факторов, и в
том числе невесомости.
Но полученные нами результаты
имеют не только «космическое»
значение. Оказалось, что способность к
связыванию натрия коллаген человека
приобретает только в возрасте 5—6 лет.
Именно на этом этапе развития
устанавливается специфическая жесткая
структура коллагена, которая далее
закономерным образом изменяется с
возрастом примерно в том же темпе, что и
видимые невооруженным глазом
возрастные изменения поверхности кожи,
кровеносных сосудов и других органов.
Можно предположить поэтому, что
сам процесс старения — не что иное,
как своеобразная плата за стабильный
солевой состав крови, регулируемый с
помощью коллагенового депо. А
животные, не имеющие солевой стабилизации
(например, омар, лангуст, кальмар),
по некоторым данным, даже в самом
почтенном возрасте не отличаются по
своей физиологии от молодых
экземпляров...
Дальнейшие исследования в этой
области сулят очень интересные
перспективы. Вероятнее всего, рецепта вечной
молодости мы здесь не получим;
однако раскрытие механизмов
взаимодействия солей с биологическими
веществами, несомненно, сыграет значительную
роль в борьбе за здоровье и активное
долголетие.
Из газеты «За науку в Сибири»
Компромисс
невозможен
Наука и лженаука, трудности поиска истины
и разоблачения лжи и заблуждений —
размышления на эту тему не сходят со страниц
газет и журналов. На одном полюсе — авторы,
отрицающие существование лженауки
(«...деление работников науки на ученых и
лжеученых не имеет под собой почвы»,— заявил
академик АМН О. В. Бароян в дискуссии,
организованной «Литературной газетой» в
1977 году). На другом полюсе — авторы,
безусловно убежденные в существовании
лженауки и призывающие к беспощадной
борьбе с нею (например, академик Г. И.
Петров в той же дискуссии). Дважды обсуждение
этих вопросов развертывалось и на страницах
«Химии и жизни» — в последний раз своими
мнениями о методологии естествознания
поделились с читателями академик А. Б. Миг-
дал («От догадки до истины...», 1979, № 12) и
Ю. В. Чайковский («Многотрудный поиск
многоликой истины», 1980, № 10). Именно эта,
вторая по счету дискуссия и послужила
поводом для настоящих заметок.
Ю. В. Чайковский возражает против
основных положений статьи Мигдала, взгляды
которого на критерии научного исследования
в принципе совпадают со взглядами Р. Фейн-
мана («Характер физических законов», М.,
Мир, 1968), М. В. Волькенштейна («Трактат о
лженауке», «Химия и жизнь», 1975, № 10).
Эта позиция не нравится Чайковскому.
Польстив Мигдалу тем, что у него нет «ничего
общего с примитивными «охотниками на ведьм»,
ежеминутно готовыми бить лжеученых —
спасать науку», Чайковский пишет, что «...все его
[Мигдала] отличие от упомянутых охотников
состоит лишь в несколько большей
терпимости: он не хочет ничего запрещать другим».
Чайковский не согласен с методологией
научного подхода — придерживаться
наиболее правдоподобного объяснения до тех пор,
пока опыт не заставит от этого объяснения
отказаться,— на основании, казалось бы,
неотразимых аргументов: математик, астрофизик,
палеонтолог опытов вообще не ставят, а в
«биологии повторность обычно неточна».
Как специалист-биолог, я беру на себя
смелость утверждать, что если биологический
эксперимент невоспроизводим или
недостаточно воспроизводим, то это — плохой
эксперимент. Помните, в «Созвездии Ко зло тура»
Ф. Искандера маловеры жаловались, что
опыты некоего гениального московского ученого
никто не может повторить! На что
жалобщикам отвечали, что опыты потому-то и
гениальны, что никто их повторить не может... Что
касается математических правил,
археологических, геологических, палеонтологических и
тому подобных находок и открытий, то они
безусловно воспроизводимы. Опыт,
доказывающий существование даже одного-единствен-
ного экземпляра археоптерикса, можно
повторять сколько угодно раз, вновь и вновь
посещая музей, где выставлен его скелет, и
при этом получая один и тот же результат до
тех пор, пока этот скелет не будет украден.
Впрочем, и в палеонтологии возможна
деятельность лжеученых. Так, в 1909 г.
археолог-любитель Чарльз Даусон принес в
Британский музей осколок древнего черепа и
указал место находки — песчаный карьер
близ Пилтдауна. В скором времени в карьере
были обнаружены другие фрагменты черепа
и нижняя челюсть некоего неизвестного науке
существа. Было объявлено, что существо это
и есть недостающее промежуточное звено
между обезьяной и человеком, и получило
оно название пилтдаунекого человека. Пилт-
даунекое «открытие» вошло в учебники, и
только через 40 с лишним лет обнаружилось,
что этот череп — ловкая подделка.
Определение возраста костей по количеству
содержащихся в них фтора и азота показало, что
верхней части черепа не более 50 тысяч лет,
а нижняя челюсть вообще принадлежит
современной обезьяне!
Итак, Чайковский полагает, что он нашел
аргументы, опровергающие
методологический подход Мигдала. Какую же позицию он
считает наиболее приемлемой? Позицию
С. В. Мейена, который, как пишет Чайковский,
отличает науку от лженауки «не арсеналом
фактов и теорий, а этической атмосферой
работы». Признаком лженауки объявляется'
недостаток такта и самоконтроля. Поэтому,
отправляясь на проверку сомнительного
физического эксперимента, физик не должен
приглашать с собой эксперта-фокусника:
коллега будет обижен, вряд ли что-либо
покажет и будет прав, утверждает Чайковский.
Как здесь не вспомнить «бестактного»
Роберта В у да, который во время опыта в
лаборатории Р. Блондло потихоньку вытащил из
спектроскопа призму и таким «нетактичным»
поступком навсегда похоронил лженауку
об N-лучах. Ибо, как известно, Блондло
продолжал видеть спектр и в отсутствие призмы.
Позиция Мейена, по мнению Чайковского,
едва ли не противоположна позиции Мигдала.
Но есть ли какой-нибудь смысл в этом
противопоставлении? Разве не очевидно, что
этические нормы обязательны в любой сфере
человеческого общения и не имеют ничего
специфически научного?
Не секрет, что за этику нередко ратуют те
авторы, которые сами не придерживаются
правил, принятых в научном сообществе.
Лжеученые оперируют фальшивыми, недостовер-
31
ными или неправильно истолкованными
фактами, игнорируют критику, не цитируют
или извращают работы оппонентов, широко
используют агрессивную демагогию, причем
нередко даже обвиняют оппонентов в
философских и прочих грехах.
Но вернемся к обсуждаемым статьям.
Ю. В. Чайковский приходит к выводу, который
разделяет не так уж мало людей, а именно,
что истина не может быть безапелляционно
отличаема от лжи с помощью специалистов
(причем, он иронически ставит в кавычки это
слово), что среди исторических корней любой
науки есть корешок лженауки и что наука и
лженаука то и дело меняются местами.
Поэтому «либо нужно отказаться от термина
«лженаука» и ему подобных, либо придется
признать, что лженаука есть феномен культуры,
как и привычная нам школьная (? — В. К.)
наука». Однако, что ни говори, но это —
факт, что никакой компромисс между истиной
и заблуждениями невозможен. Разумеется,
лженаука есть феномен культуры, или,
точнее, социальное явление, но отнюдь не
то же, что настоящая наука. Приравнивать эти
феномены культуры — то же самое, что
считать графомана и писателя одинаково
ценными для общества художниками слова.
Как-то раз, на лекции, где я говорил о
лженауке, мне был задан забавный вопрос. Как
вы можете говорить, что у нас существует
лженаука, ведь наш руководящий научный
орган — это Академия наук и она руководит
настоящей наукой, а разве существует
ведомство, руководящее лженаукой?
Разумеется, ни один лжеученый (за исключением
шарлатанов, см. ниже) не считает себя
таковым. Они, как правило, работают в научных
учреждениях и получают зарплату в рублях,
а не в лжерублях, и убеждены в том, что
двигают настоящую науку.
Ю. В. Чайковский утверждает, что
формальное определение лжеученого пытались
дать много раз, но из этих попыток ничего
не вышло. Мне не довелось увидеть
формальное определение; встречались лишь
перечисления признаков лженауки. Предлагаемое
ниже определение я сформулировал сам,
хотя, возможно, оно неоригинально.
Лжеученый — это лицо, которое занимает должность
научного работника и возмещает долю
получаемого им общественного продукта
информацией, удовлетворяющей потребность
многих людей верить в чудо. Тем самым
общественная функция лжеученого сродни функции
священнослужителя. Настоящая наука
удовлетворяет противоположную
потребность — потребность верить в
принципиальную познаваемость мира, во всемогущество
законов природы, в их предсказательную
силу, потребность приносить обществу
пользу.
По-видимому, нет спора о том, что
влечение к тайне свойственно природе человека.
Вот, например, Д. Гранин свидетельствует в
своих записках об Австралии «Месяц вверх
ногами»: «Снежный человек. Сигналы из
Вселенной. Тунгусский метеорит. Каналы
Марса. Телепатия. Атлантида... Разочарования
ничему меня не научили, каждый раз я
неохотно расставался с обещанным чудом, ну,
если не чудом, то во всяком случае с тайной.
Приятно было надеяться, что есть в нашем
32
мире что-то таинственно-необъяснимое,
загадки, рожденные не в лабораториях».
Странное смещение симпатий: загадки
управляемой термоядерной реакции,
искусственного фотосинтеза, азотфиксации и тому
подобное кажутся менее захватывающими,
чем телепатия или чудовище озера Лох-Несс.
Но это объяснимо: чтобы чувствовать
захватывающую силу истинно научных загадок,
необходимо иметь некоторый научный багаж.
Лженаучные же «захватывающие» проблемы
этого не требуют. Они более просто,
непосредственно и потому несомненно более
активно действуют на воображение.
О том, что есть чудо (невероятное событие)
с научной точки зрения, писали и Фейнман,
и Мигдал, и другие, поэтому вновь
обращаться к этому вопросу я считаю излишним.
Замечу только, что ни один лжеученый ни
разу не рискнул затронуть этот едва ли не
самый главный аспект проблемы; ибо в
неправильной оценке вероятностей
предполагаемых результатов опыта (основанной на
невежестве или фанатизме) таится важный
источник «фактических данных» о порождении
подсолнечником заразихи, о происхождении
клеток из желточных шаров, об усвоении
млекопитающими азота из воздуха и
других подобных явлений.
Существует несколько разновидностей
лжеученых. В простейшем и самом печальном
случае — это душевнобольные, одержимые
бредом изобретательства, который обычно
сочетается с бредом преследования и с
элементами мании величия. Профессор
А. И. Ющенко в «Лекциях по психиатрии»,
изданных в 1924 году, очень ярко описал
такого субъекта — врача С, который заявил,
что он открыл тайну превращения неживого
в живое, и показывал это превращение под
микроскопом своим коллегам; последние,
понятно, ничего не видели. Ющенко
подчеркивает, что такие больные нередко
диссимулируют, скрывая свой бред, и в обычном
общении могут выглядеть вполне
нормальными людьми. Этот С. в дальнейшем стал
доктором медицины. Его диссимуляция была
настолько успешной, что даже врачам не
всегда было ясно, с кем они имеют дело.
Не менее трудно бывает иной раз
распознать другую разновидность лжеученых —
обычных шарлатанов. О простых аферистах
и мошенниках много говорить не приходится.
Однако шарлатанами оказываются также
люди вроде упомянутого выше Даусона,
которому его фальсификация вряд ли принесла
существенный денежный доход. Известны и
более сложные случаи, когда трудно решить,
был ли автор ложного сообщения шарлатаном
или сам оказался жертвой мистификации.
Примером может служить история
австрийского зоолога П. Каммерера и его жабы-
повитухи, на которой пытались доказать, что
приобретенные признаки наследуются. У
жабы якобы появились мозоли на пальцах
передних лапок — из-за изменения образа
жизни, и эта особенность стала передаваться
от родителей к детям. Но оказалось, что
мозоли — фальсификация, кто-то
впрыскивал жабам тушь под кожу пальцев. Камме-
рер вскоре после этого разоблачения
погиб (предполагают, что он покончил
с собой).
.Следующую, самую многочисленную
группу лжеученых составляют неве>/ды и
дилетанты. Некоторые примеры их писаний были
приведены М. В. Волькенштеином в книге
«Физика и биология», выпущенной
издательством «Наука» в 1980 г. Можно
подобрать и другие образцы. Вот например:
«Существование кванта действия в
современной физике обнаруживает теснейшую
связь между геометрией и динамикой.
Возможность локализации физических
процессов в геометрическом пространстве
зависит от их динамического состояния. Это
лишний раз подчеркивает важность изучения
явлений квантированности и на
биологическом уровне организации материи, где
биоэнергетизм, по-видимому, возрастает
именно по мере повышения частот био-
квантирования» (Ю. Г. Сулима.
Биосимметрические и биоритмические явления и
признаки у сельскохозяйственных растений.
1970 , Кишинев, стр. 52). Комментарии, что
и говорить, излишни.
Наконец, еще одна разновидность
лжеученых — фанатики. Это — не просто
невежды. Т. Д. Лысенко знал о существовании
научной генетики, знал и некоторые ее положения,
но он принципиально отвергал ее как
«буржуазную лженауку». О законе Менделя,
как известно, он говорил, что и без единого
эксперимента знает, что этого не было,
нет и не будет.
Разумеется, описанные типы лжеученых
характерны именно как типы; в
действительности мы обычно наблюдаем
смешанные формы.
Заключая эти размышления, я хотел бы
от души посмеяться вместе с Л. А. Ашкина-
зи (Научно о лженауке. «Химия и жизнь»,
1980, № 4) над всей дискуссией о науке
и лженауке. Но что-то меня останавливает.
Меня останавливают слова Чайковского об
экономичности лженауки, которой можно
позавидовать, и о том, что
«...полуподпольный статус лженауки не мешает идеям
получать выход в практику: гипноз,
иглоукалывание и многое другое вошло в практическое
врачевание задолго до официального
одобрения и вопреки отсутствию
удовлетворительного научного объяснения». Здесь все
неверно: и намек на «зажим» лженауки,
которого в действительности нет, и знак
равенства между научностью и официальным
одобрением, и упоминание о выходе идей
в практику. Гипноз, иглоукалывание и
средства народной медицины суть умения,
проверенные многовековым опытом, и они
нуждаются в защите не от истинных ученых,
а от недалеких администраторов. Но они
не являются воплощением никаких научных
идей. Настоящая наука — в меру значимости
этих умений — занимается ими, изучает
их, но не спекулирует на них, подобно
лженауке.
Если же обращаться к вопросам
экономическим, то можно напомнить другой
общеизвестный факт: отечественная
биология, некогда лидировавшая в мировой
науке, отстала на тридцать лет благодаря
деятельности Лысенко и его сподвижников,
в результате которой была расстроена
селекционная работа в растениеводстве и
животноводстве и потрачено много средств на
проведение научно необоснованных программ.
Последствия этого ощущаются и по сей день.
Это уже не так смешно.
Доктор биологических наук
В. Б. КАСИНОВ, Ленинград
Из писем
в редакцию
С литием
такой номер
проходит
В статье О- В. Михайлова
«Заполняющие
пространство», помещенной в № 8
«Химии и жизни» за 1980 год,
допущена ошибка. Несмотря
на то что, как пишет автор,
«с литием такой номер не
проходит вовсе», слоистые
соединения графита с литием
впервые были синтезирова ны
в 1955 году во Франции
(A. Herold, Bull. Soc. chim.
France, 1955, с. 999). С тех пор
получено по крайней мере пять
таких соединений: CfiLi, Cl2Li,
ClgLi, C3riLi, C7;>Li. Рентгено-
структурный анализ позволил
раскрыть подробности их
строения. Достаточные, хоть и
несколько устаревшие
сведения по этому вопросу
можно найти в «Успехах химии»,
в № 9 за 1971 год. Авторы
обзора — Ю. Н. Новиков и
М. Е. Вольпин.
В. 3. МОРДКОБИЧ,
Красногорск
ПОПРАВКИ
В десятом номере *Химии и жизни:
за прошлый год. в письме А.
Рахманова :Как сделать синие диапозитивы»,
допущена ошибка; способ получения
синих диапозитивов сообщил автору
сотрудник ВНИИ гриппа В. П Су
хинин. В № 1 за этот год. ь заметке
.Бычок по кличке Замороженный .
неверно напечатана фамилия одного
из авторов исследования И. Я Ши
хова.
ВНИМАНИЮ ЧИТАТЕЛЕЙ!
В третьем номере «Химии и жизни» за прошлый год было
напечатано объявление завода «Кварц» (гор. Черновцы)
о приеме заявок на изготовление наборов для
моделирования молекул по Дрейдингу.
По просьбе администрации завода сообщаем, что
в связи с незначительным числом поступивших заявок
наборы выпускаться заводом не будут.
2 «Химия и жизнь» № 3
33
.1ir* w. -„•-
Еще один
рецептор
нервной
клетки
с_э |г ч-. .
п юно -и к обнаружен п
м ->ецс -педящ»
пи - ^^н--."чтрацг,
проти
Большинству молекулярных механизмов в живой
клетке присуща высокая чувствительность к концентрации
ионов водорода в окружающей среде (рН). Во многом
это объясняется тем, что максимальная каталитическая
активность ферментов проявляется при строго
определенных — оптимальных значениях рН. Поэтому
теплокровные организмы поддерживают кислотно-
щелочное равновесие в своей внутренней среде столь
же заботливо, как и постоянство температуры. В
различных тканях и органах точность такого контроля
различна, но, например, в больших артериях
концентрация протонов не может меняться более чем на
10 моль/литр. Более резкие колебания могут
оказаться смертельными для организма.
До последнего времени не было, однако, известно,
какой молекулярный механизм способен столь чутко
откликаться на небольшие изменения рН в какой-
либо части организма и оперативно передавать в
управляющие центры нужное сообщение. Недавно
такой датчик обнаружили сотрудники Института
физиологии им. А. А. Богомольца АН УССР О. А. Крыш-
таль и В. И. Пидопличко, работающие в лаборатории
академика П. Г. Костюка («Доклады АН СССР», 1980,
т. 255, № 6).
В мембране нервных клеток позвоночных животных
открыты рецепторы, чувствительные к очень
незначительным изменениям концентрации протонов
в окружающей клетку среде. Как только кислотно-
щелочное равновесие нарушается, рецепторы
открывают в мембране специальные каналы, проницаемые
в основном для ионов натрия. Ионы натрия, которых
в окружающей среде всегда больше, чем внутри
клетки, входят в клетку и изменяют мембранный
потенциал. Так создаются условия для электрического
возбуждения нервной клетки, и в результате
генерируется импульс, сигнализирующий в центральную
нервную систему о подкислении внешней среды.
Оказалось, что в чувствительных нервных узлах организма
много клеток, снабженных подобным механизмом.
Предполагается, что рецепторы протонов могут
играть ключевую роль в управлении такими
функциями, как дыхание, деятельность почек и желудочно-
кишечного тракта. Хорошо известно, что малейшее
нарушение в доставке кислорода к тканям сдвигает
кислотно-щелочное равновесие в кислую сторону.
Нормальное пищеварение возможно лишь при строго
определенной кислотности среды в каждом из отделов
пищеварительной системы. Важную роль в регуляции
рН играют почки, выводящие из организма избыток
либо протонов, либо ионов ОН-. Рецепторы протонов,
чутко реагирующие на отклонения рН, помогают
улавливать малейшие нарушения в нормальной работе
организма.
Авторы работы не исключают возможности, ' что
рецепторы протонов служат также рецепторами боли.
Даже слабое подкисление среды в тканях организма
вызывает боль: сигналы от определенных клеток,
снабженных рецепторами протонов, могут
расшифровываться мозгом как болевые раздражители.
Н. КИСЛЯЕВ
34
o-^^^^HJJj^
Бегущие по агару
КАК ОТКРЫЛИ КОЛЕСО
В конце XVII века Антони ван Левенгук
открыл бактерии. Он увидел крохотные
существа, которые быстро двигались в
капле воды, но было совершенно не
ясно, как им это удается. Левенгук
предположил, что у бактерий есть маленькие
лапки, хотя в микроскоп он так и не смог
их разглядеть. Впервые эти «лапки»
удалось увидеть в электронный микроскоп
три века спустя. Оказалось, что от
бактериальной клетки отходят тонкие
(диаметром около 200 А) и довольно
длинные спиральные жгутики, которые и
позволяют бактерии двигаться.
Удалось выяснить, что жгутики
построены всего лишь иэ одного белка,
который назвали флагеллином (от
латинского flagellum—жгутик). На
электронных фотографиях было видно, что
жгутик бактерии — это полая трубка,
состоящая из спирально уложенных глобул
флагеллина. Первым исследователям,
описавшим в начале пятидесятых годов
эту простую структуру, показалось, что
она чрезвычайно удобна для изучения
сократительных белков.
К тому времени было уже известно,
Сине-зелеиые водоросли под микроскопом.
Снимки сделаны с помощью интерференционного
микроскопа. Увеличение — примерно 6000
что в основе любого движения лежит
работа белков, входящих в состав
весьма сложных сократительных структур.
Например, сокращения и расслабление
белковых молекул заставляют
волнообразно биться реснички инфузории,
работать мышцу человека,
съеживаться мимозу. Был сформулирован и
принцип действия двигательных систем:
сократительный белок расщепляет
молекулы АТФ (аденозинтрифосфата), этого
универсального химического источника
энергии в клетке; освободившаяся
энергия тратится на сокращение.
Естественно, что в первую очередь
проверили, как флагеллин действует
на АТФ. К удивлению исследователей,
ни целый жгутик, ни растворенный
флагеллин вообще не расщепляли АТФ.
Парадокс казался настолько странным,
что привел к бурной дискуссии: а служит
ли вообще жгутик органом движения?
У бактерий известно много
разнообразных выростов — так называемых пилей,
с помощью которых они прикрепляются
к субстрату, узнают друг друга,
передают ДНК из одной клетки в другую. Было
высказано предположение, что и жгутик
есть разновидность пилей.
Разрешить спор помогли
наблюдения. У многих бактерий (например,
у кишечной палочки) жгутики вырастают
2*
35
из разных участков поверхности (см.
рисунок) а при движении собираются
сзади клетки в монолитный тяж.
Усовершенствованная техника световой
микроскопии в сочетании с микрокиносъемкой
позволили выяснить, что при движении
бактерии тяж вращается с частотой
50 оборотов в секунду, а сама клетка
тоже вращается, но в противоположную
сторону и в 10 раз медленнее. Эти
наблюдения позволили Ховарду Бергу
из Массачусетсского университета
(США) предложить в 1973 г. интересную
модель движения бактерий.
Согласно гипотезе Берга, клетка
движется благодаря вращению жгутика
вокруг своей оси. Но надо было еще
объяснить, почему вращается сам
жгутик. Берг предположил, что в осно-
Бактериальная клетка движется. У бактерии
спиральная краская передний жгутик
вращается вокруг клетки, а задний —
вокруг своей оси
36
По-разному растут жгутики у разных бактерии.
У одной (фото справа) они расположены все
по соседству, у другой (рис. слева) разбросаны
по поверхности.
Снимок (из журнала «Scientific American»)
сделан с помощью электронного микроскопа.
Увеличение — примерно 10 000
вании жгутика находится молекулярный
мотор, который и вызывает
вращение. Вскоре этот мотор действительно
был обнаружен. Электронные микроско-
писты, увидевшие его, назвали его
базальным телом (что значит
находящийся в основании).
Базальное тело поразительно
напоминает ось с колесами. Оно в состоянии
вращаться вокруг своей оси в толще
мембраны. В результате приходит во
вращение и соединенный с базальным
телом жгутик. А поскольку жгутик
закручен в жесткую спираль, то,
вращаясь, он будет отбрасывать воду
подобно гребному винту и бактерия
поплывет, как моторная лодка.
Подтвердить эту модель удалось
в экспериментах, поставленных в 1974 г.
биологами М. Силверманом и М.
Саймоном в Калифорнийском
университете. Кончик жгутика сумели прикрепить
к поверхности предметного стекла,
тогда как сама бактерия находилась
в растворе. Такая «привязанная»
клетка начинала быстро вращаться
вокруг собственной оси, совсем как
пропеллер. Результат становится понятным,
если учесть, что сила, движущая жгутик
(по модели Берга), действует на границе
жгутик — бактерия. Поэтому в воде тело
бактерии и жгутик вращаются в
противоположные стороны. По законам
инерции маленький жгутик — быстро,
а большая клетка — медленно. Если же
жгутик закрепить, как сделали Силь-
верман и Саймон, то вращаться будет
только тело клетки.
Этот опыт показал, что между
жгутиком и клеткой действительно
находится мотор, который вращает их друг
относительно друга.
Так у бактерии был открыт
принципиально новый способ движения,
основанный на вращении, а не на
сокращении белков.
СЮРПРИЗ ДЛЯ ЭВОЛЮЦИОНИСТОВ
Открытие в живой природе истинно
вращающейся структуры и оси с
«колесами» было воспринято биологами как
настоящая сенсация. В современном
дарвинизме утвердилось представление,
что орган или сложная система могут
возникнуть только в процессе
постепенного усложнения, а вовсе не
скачкообразно. При этом каждая
промежуточная стадия должна нести в организме
определенную функцию. В качестве
наглядной иллюстрации всегда
приводился пример с колесом: природа
не «придумала» колеса потому, что не
может быть предшественника колеса,
способного выполнять какую-либо
функцию. (Заметим, что в
функциональном смысле колесо —это структура,
способная совершать неограниченное
число оборотов вокруг собственной
оси.) Колесо должно с самого начала
быть колесом, то есть обладать
способностью вращаться. Понадобилась
техническая изощренность человека,
чтобы придумать нечто подобное.
От того, что в живой природе все-таки
есть колесо, ход его эволюции не
становится более понятным. Базальное тело
состоит из одиннадцати разных белков;
очевидно, что только длительное
совершенствование могло собрать их
вместе в прекрасную органеллу. Жаль,
что по эволюции нельзя поставить
эксперимент: мы можем только ждать,
пока хорошая гипотеза не примирит
Схема устройства базального тела, выделенного
из кишечной палочки
дарвиновскую террию с существованием
базального тела.
У БАКТЕРИЙ ВСЕ НЕ ТАК
Вопреки ожиданиям, базальное тело
тоже оказалось неспособным
расщеплять АТФ.
В лаборатории Дж. Адлера в Вискон-
синском университете была сделана
попытка доказать, что АТФ все-таки
нужна для движения бактерий. Для этого
в клетках полностью истощали запасы
АТФ хитроумным «арсенатным
методом». Дело в том, что ферменты,
синтезирующие АТФ, не умеют
отличать фосфат от ар се на та. И если
обмануть их, то все пути синтеза АТФ
работают вхолостую, так как образуется
не АТФ, а АДФ-арсенат: соединение
крайне нестабильное и распадающееся
с выделением тепла. Ожидалось,
что лишенные АТФ клетки потеряют
подвижность. Но они, не замечая
подлога, продолжали двигаться в
растворе. Получалось, что бактерии
нарушают универсальный принцип движения.
Для того чтобы понять этот странный
результат, напомним, в самых общих
чертах, как преобразуется энергия
в клетке.
Главный источник энергии в бактери- *
альных клетках — дыхание или
фотосинтез. Окисление веществ кислородом
при дыхании и перенос электронов
в фотосинтетическом цепи сопряжены
с выбросом ионов водорода (протонов)
из цитоплазмы в наружную среду.
Поэтому энергия первично
аккумулируется в виде разности
электрохимических потенциалов ионов
водорода (Н1), которая в дальнейшем может
быть использована для синтеза АТФ.
Свободно плывущая клетка начинает быстро
вращаться, если ее жгутик прикрепить
к стеклу
37
субстратное
фосф орилпровамне
(брожение)
биосинтезы
перенос электронов
в фотосинтезе
механическая работа
АТФ
разность
электрохимических
пстенцналов Н+
транспорт веществ
через мембрану
транспорт веществ
через мембрану
дыхание
Преобразование энергии в клетке
Процесс синтеза АТФ полностью
обратим: разлагая АТФ, можно зарядить
мембрану.
В клетке есть два универсальных
источника энергии: первый — АТФ и
второй, предсказанный нобелевским
лауреатом П. Митчеллом, — градиент
протонов (см. «Химию и жизнь», 1979,
№ 10, 11. — Ред.). Из опытов Адлера
следовало, что бактериям для движения
не нужно разлагать АТФ. Оставалось
предположить, что в основе вращения
жгутика лежит второй энергетический
процесс. Именно эта гипотеза была
проверена у нас в Лаборатории
биоорганической химии МГУ, которой руководит
член-корреспондент АН СССР В. П. Ску-
лачев.
Для опытов мы выбрали фотосин-
тезирующую бактерию Rhodospirillum
rubrum (спиральная красная). Для начала
мы отключили собственную энергетику
бактерии. Используя специфические
ингибиторы дыхания, фотосинтеза и
фермента АТФ-синтетазы, удалось
полностью заблокировать перенос протонов
и использование его для синтеза АТФ.
Бактерии сразу стали неподвижными.
(«Может быть, они просто подохли?»—
спрашивали нас коллеги, и этот же
вопрос, но в более корректной форме
прозвучал на научном семинаре. Для
бактерий понятие «смерть» совпадает
с невозможностью делиться. Наши же
клетки после отмывания «коктейля» из
ингибиторов прекрасно размножались.)
Затем к безжизненным на вид клеткам
мы стали добавлять сначала щелочь,
а потом кислоту, создавая искусственный
градиент протонов. Немедленно все
бактерии вновь обрели нормальную
подвижность. Таким образом, на наших
глазах осмотическая энергия
непосредственно трансформировалась в
механическую.
Но раз клетки могут двигаться,
используя разность концентраций ионов
водорода, то значит, они могли бы
приходить в движение и тогда, когда на
мембране образуется электрический
потенциал. Действительно, в принципе
неважно, какая сила переносит протоны
внутрь клетки — осмотическая или
электрическая Хотелось своими глазами
увидеть, что бактерия может двигаться,
и используя электричество. Тем более,
что в нашем распоряжении был способ
искусственно зарядить мембрану. Для
этого к бактериям, всегда содержащим
много ионов калия, нужно добавить
антибиотик валиномицин. В присутствии
валиномицина калий свободно выходит
из клетки. Перенос положительного иона
заряжает мембрану.
И мы действительно воочию
убедились, что после добавления
валиномицина клетки начинают энергично
двигаться.
Результаты наших опытов убеждали,
что и осмотическую, и электрическую
энергию можно непосредственно
трансформировать в механическую энергию
движения бактерий. Следовательно,
базальное тело, приводящее в движение
жгутик, было бы справедливо называть
электрохимическим мотором. Как же
может работать такой мотор?
Для того, чтобы жгутик вращался,
протоны через базальное тело должны
быть перенесены из внешней среды
38
Лишенные энергии, бактерии поплывут, если
к ним добавить кислоту (слева) либо
зарядить мембрану, выпуская из клеток калий
(справа). И в том и в другом случае ной
водорода, входя в клетку через базальное тело,
вращает жгутик
в цитоплазму, по направлению силовых
линий электрического поля. Поскольку
перенос протонов происходит поперек
цитоплазматической мембраны, то
собственно мотором служит, вероятно,
М-«колесо», расположенное в
мембране (см. рис. на стр. 37). Остальные
«колеса» нужны для механической опоры
на твердой клеточной стенке. Один из
вариантов такого мотора показан здесь
на рисунке. Обсуждать его здесь
подробно нет нужды. Однако такой
двигатель существует независимо от
бактерий: после того, как мы опубликовали
эту модель, знакомый физик сообщил,
что подобный электромотор уже
известен в технике.
ЗАЧЕМ НУЖНО УМЕТЬ
ДВИГАТЬСЯ БЕЗ АТФ
Но почему все-таки бактерии
предпочли использовать для движения не АТФ,
а перенос протонов? Определенно
ответить на этот вопрос нельзя, потому что
никогда не удастся в точности воссоздать
полный случайностей ход эволюции.
Но наши опыты с измерением
мембранного потенциала и скорости движения
бактерий проливают некоторый свет на
эту проблему.
Ясно, что скорость вращения жгутика
зависит от величины приложенного к
нему напряжения. В этом смысле он не
отличается от классического
электромотора. Но важно, что бактерии
двигались даже тогда, когда на мембране
было всего несколько милливольт. Это
означает, что и очень малой силой можно
» медленно вращать жгутик.
Гипотетический механизм вращения
базального тела. На рисунке изображено
только М-кольцо.
М-кольцо окружено пояском из NH2-rpynn.
Через мембрану к одной из NH2-rpynn
ведет протонный канал. Двигаясь внутрь
мембраны, протон присоединяется к
аминогруппе и сообщает ей заряд: NH3.
В мембране есть отрицательно заряженные
группы СОО ". Между разноименными зарядами
возникает притяжение. Поскольку ' NH3-rpynna
закреплена в М-кольце, а СОО- — в мембране»
то весь диск и связанные с ним структуры
повернутся на некоторый угол, и группы
окажутся в непосредственной близости. Поворот
приведет также к тому, что следующая
NH -группа окажется у основания протонного
канала. Ион водорода, перенесенный от
положительно заряженной группы к отрицательно
заряженной, покидает мембрану через выходной
протонный канал. Элементарный шаг мотора
завершен, группа СОО- может притягивать
следующую + NHj-rpynny
39
Такая способность оказывается
чрезвычайно полезной в неблагоприятных
условиях (а в них бактерии попадают
очень часто): при низкой
освещенности, недостатке кислорода или
питательных веществ. В подобных условиях
мембранный потенциал становится - ниже
200 милливольт и синтез АТФ
прекращается. Тут и выручает клетку
беспороговый протонный мотор: используя
даже небольшую энергию протонного
градиента, бактерии ищут более
благоприятные условия. Ищут активно,
демонстрируя весьма сложное поведение.
ТРУДНОСТИ РОСТА
Бактерии растят в питательном бульоне.
Потом их осаждают в центрифуге, затем
собирают стеклянной палочкой в
пробирку. Если все это проделать
неаккуратно, то жгутики оторвутся и бактерии
окажутся неподвижными. Но это вовсе
не значит, что надо все начинать сначала.
Нужно терпеливо подождать, и жгутики
вырастут снова. Как ни странно,
оказалось, что рост жгутиков тоже имеет
отношение к биоэнергетике. А именно —
к активному транспорту веществ через
мембрану.
Уже давно заметили, что кончик
жгутика имеет вид ласточкиного хвоста
(в английском языке такую форму
называют менее поэтично — «рыбий хвост»,
поэтому структура получила название
«F»— от fish, рыба). Если к оторванному
жгутику добавить флагеллин, то жгутик
начнет удлиняться, но всегда со стороны
ласточкиного хвоста. Из опыта вытекало
странное следствие: бактериальный
жгутик растет своим концом. Причем
эксперименты действительно
подтвердили это предположение. К растущей
культуре кишечной палочки добавили
меченую аминокислоту, и
синтезированный из нее радиоактивный фпагеллин
всегда оказывался у кончика жгутика,
а не в его основании.
Понятно, что фпагеллин не может
сперва перейти из цитоплазмы бактерии
во внешнюю среду, а потом попасть
на кончик жгутика. Иначе пришлось бы
предварительно насытить этим белком
водоем, где обитает бактерия. Так что
единственный путь на место сборки —
по каналу внутри жгутика. По этому
маршруту глобула белка (диаметр ее
около 20 А) должна пройти
расстояние 10—15 микрон, к тому же с
немалой скоростью.
Но чтобы проникнуть из цитоплазмы
в канал жгутика, флагеллину нужно еще
пересечь мембрану и базальное тело.
В стержне, который соединяет колеса
базального тела, тоже есть канал, но
более узкий, чем в жгутике, —
диаметром меньше 15А. Внутри него
флагеллин вынужден двигаться не в виде
клубка, а развернувшись в цепочку
аминокислот. Это значит, что базальное
тело должно включать в себя
специальный механизм для разматывания флагел-
лина и транспортную систему,
втягивающую нить в канал жгутика. Поскольку
белковая цепочка закручена в спираль,
достаточно, чтобы канал внутри
базального тела имел винтовую нарезку, и
тогда белок будет просто ввинчиваться
в него. Таким нам представляется сейчас
механизм этого уникального транспорта.
Таков ли он во всех деталях, станет ясно
в результате опытов, которые сейчас
ставят в нашей лаборатории.
КАК БАКТЕРИИ ИЗМЕРЯЮТ
МЕМБРАННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ
Мы заметили, что бактерии уплывают от
любых вредных или неприятных для них
веществ. Большинство этих веществ
синтезировано в лаборатории и никогда не
встречается в природе. Ясно, что
бактерии не могли предвидеть возможную
встречу с подобными веществами и
запастись на все случаи специальными
рецепторами. Значит, они наделены
универсальным механизмом распознавания
ядов. Поскольку вредные вещества
снижают мембранный потенциал, то, имея
устройство для его измерения, можно
было бы оценивать состояние
окружающей среды. Устройством таким
бактерии действительно снабжены, но неясно
пока, что оно собой представляет.
Понять природу этого устройства можно,
как это ни странно, наблюдая за ростом
жгутиков.
В обычной водной среде у многих
бактерий образуется один нормальный
длинный жгутик. Но стоит повысить
вязкость среды, например добавив в нее
полимерную метилцеллюлозу, как у
бактерий вырастают еще 10—20 жгутиков,
коротких и «курчавых», с малой
амплитудой спирали. Построены они из фла-
геллина, сильно отличающегося от
обычного. Сама форма жгутиков ясно
указывает на их предназначение: чтобы
двигаться при повышенной вязкости, нужно
иметь жгутиков побольше и желательно
с маленькими витками спирали. Точно
так же лодочный винт гораздо меньше
самолетного пропеллера.
Целесообразность очевидна, но
откуда же клетка знает, что пора
синтезировать маленькие жгутики? Для этого
40
ей безусловно необходимо уметь
измерять вязкость окружающей среды.
В лаборатории для этой цели
пользуются вискозиметром. Принцип его
действия весьма прост: жидкость вытекает
из калиброванного отверстия — чем
больше ее вязкость, тем медленнее
она течет. Остается только подставить
соответствующие цифры в
соответствующую формулу. Понятно, что бактерия
должна поступать иначе. Хорошим
кандидатом на роль бактериального
вискозиметра выступает все тот же жгутик.
Скорость его вращения, безусловно,
зависит от вязкости. Достаточно
научиться мерить скорость, и готов вискозиметр.
Кстати, мы сами за пределами
лаборатории измеряем вязкость точно так
же: погрузив палец в тесто, пробуем
его помешать...
Устройство бактериального
спидометра может быть чрезвычайно простым:
достаточно расположить рядом с базаль-
ным телом слабо взаимодействующий
с ним белок-рецептор. В силу
броуновского движения рецептор будет
периодически приходить в контакт с
вращающимся базальным телом и возбуждаться.
Чем ниже скорость вращения, тем
больше вероятность контакта (вспомним, как
просто удержать руку на медленно
вращающемся колесе, а быстрое
вращение мы предпочитаем наблюдать
глазами). Возбужденный рецептор
непосредственно или через систему
передачи информации сообщает о том, что
пора синтезировать курчавых
помощников.
Если спидометр существует, то,
наверное, основная его функция — измерение
не вязкости, а мембранного потенциала.
Спидометр - вискозиметр - вольтметр.
Действительно, поскольку скорость
вращения жгутика прямо связана с
мембранным потенциалом (при постоянной
вязкости), то спидометр автоматически
становится вольтметром.
НОЖКИ ВНУТРИ КЛЕТКИ
Первым исследователям представлялось
особенно непонятным движение
«скользящих» микроорганизмов.
«Скольжением» принято называть перемещение
по твердому субстрату, когда не видны
никакие органы движения и когда никак
не меняется форма клетки.
В разных группах прокариот
(организмов без ядра) есть скользящие
организмы. Это спирохеты, миксобактерии,
сине-зеленые водоросли и микоплазмы.
Впервые рассматривая в микроскоп
сине-зеленые водоросли, мы испытывали
крайнее удивление: медленно,
неукоснительно скользит по агару гладкий
цилиндр — цепочка соединенных между
собой клеток. Ни малейший изгиб тела,
ни шероховатость поверхности не
указывают на место отталкивания. Никаких
жгутиков тоже не видно.
Подвижные сине-зеленые водоросли,
как правило, состоят из длинной
цепочки клеток. Порой их собирается
вместе до 1000 штук. Длина такого
организма 1 см, а ширина 30 мкм. Над
твердой клеточной оболочкой, но под
наружной мембраной у сине-зеленых
водорослей были обнаружены тонкие жгутики.
Какой же прок от ножек, находящихся
внутри организма? Вероятно, жгутики
вращаются в пространстве между
стенкой и наружной мембраной, и
возникающее возмущение образует бегущую
волну на поверхности клетки. Эта волна
и отталкивает клетку от субстрата, в
котором она находится. Казалось бы,
зачем такой замысловатый механизм?
Дело в том, что сине-зеленые
перемещаются по твердой среде, а
вращающимся жгутиком от нее не
оттолкнешься. Пришлось на основе жгутика
конструировать сложное механическое
устройство.
Наши опыты показали, что снятие
мембранного потенциала останавливает
водоросли, а искусственное
образование протонного градиента приводит
их в движение. Вероятно, по
механизму действия жгутика сине-зеленые не
отличаются от обыкновенных бактерий.
Небезынтересно отметить, что
большинство альгологов по старой традиции
считают, что водоросли движутся
реактивно, выбрасывая слизь. Но все же
проблему скользящего движения нельзя
считать решенной: никто еще не видел,
как вращаются (и вращаются ли?)
жгутики спирохет и сине-зеленых
водорослей.
Кандидаты биологических наук
А. ГЛАГОЛЕВ,
Т. ГЛАГОЛЕВА
41
Жг
Вереск
На улице зима, а на столе стоит, радуя
глаз, букет зеленых веточек с лилово-
розовыми цветами. Это вереск, одно из
немногих наших вечнозеленых растений.
Вереск широко распространен и в
Европейской части СССР, и в Западной
Европе, особенно в северной ее
половине, где нередко образует сплошные
заросли, похожие на мягкий, слегка
пружинящий под ногами ковер, — ве-
рещатники, или вересковые пустоши.
Обычно такие пустоши находятся в
сухих, песчаных местах. Это
неудивительно: вереск — растение сухолюбивое,
так называемый ксерофит. Переносить
недостаток влаги ему помогают
различные приспособления для защиты от
усиленного испарения. Например, листья
у него хотя и многочисленные — до
75 000 на одно растеньице ростом всего
каких-нибудь 30 см, но крохотные и
похожи скорее на еловые иголки: каждый
свернут в трубочку, и внутри нее
упрятаны испаряющие воду устьица.
Сухие песчаные почвы обычно очень
бедны усвояемым азотом, но и это
вереску нипочем. По некоторым
данным, на его корнях живет грибок,
который способен усваивать азот из
атмосферы наподобие всем известных
клубеньковых бактерий у бобовых. Поэтому
вереск нередко первым заселяет даже
самые скудные почвы, обогащая их
азотом и делая пригодными для других,
более требовательных растений. Есть
даже пословица: «Где поселился вереск,
там может жить и человек».
Вереск можно встретить не только на
песчаных пустошах, но и на торфяных
болотах. Казалось бы, что делать на
болоте ксерофиту? Однако все
объясняется просто. Влажное болото сильно
испаряет воду и при этом, согласно
законам физики, заметно охлаждается.
А холодная почва, сколько бы в ней
ни было воды, для растени'я то же самое,
что сухой песок: при низкой температуре
корни не могут поглощать из нее в
достаточном количестве питательные
растворы (это свойство почв называется
физиологической сухостью). Выходит, что,
произрастая на болоте, вереск ни чуть
не изменяет своей сухолюбивой натуре.
Научное название верескового рода —
Calluna — происходит от греческого
слова, означающего «чистить»: в тех
местах, где вереска много, из него
делают метлы и веники. Используется
вереск и на подстилку для скота, и для
укрепления почв, а в безлесных районах
даже как топливо. Благодаря высокому
содержанию, флавонов вереском
издавна красили в желтый цвет ткани, а еще
дубили кожи: в нем довольно много
дубильных веществ.
Широко применяли вереск и в
народной медицине многих стран. Он
содержит гликозиды, стимулирующие
сердечную деятельность, а также обладающие
мочегонными и антисептическими
свойствами. Однако лечиться вереском по
своему усмотрению, без консультации
с врачом не рекомендуется: в больших
дозах гликозиды могут быть опасными.
К тому же следует иметь в виду, что в
некоторых местах (например, в
Калининской области) вереск взят под охрану
как редкое растение.
Вереск — хороший медонос. Правда,
мед из него обладает терпким, слегка
горьковатым вкусом: по-видимому, в
этом повинны те же гликозиды. Впрочем,
и на такой мед есть любители; например,
на выставках Британской ассоциации
пчеловодов, которые ежегодно в конце
лета устраиваются в Лондоне,
вересковый мед неизменно занимает первые
места за изысканность и тонкость вкуса.
И раз уж речь зашла о вересковом
меде, нельзя не вспомнить героическую
балладу Роберта Стивенсона, с детства
всем нам известную в переводе
Маршака:
«Из вереска напиток
Забыт давным-давно.
А был он слаще меда,
Пьянее, чем вино.
В котлах его варили
И пили всей семьей
Малютки-медовары
В пещерах под землей...»
Из текста баллады видно, что хотя она
и называется «Вересковый мед», но
посвящена не столько самому меду,
сколько хмельному напитку, который
из него делали древние пикты»
Возможно, что секрет верескового напитка
знали не только они. По крайней мере
у нас, на берегах Рыбинского
водохранилища, одна женщина как-то рассказывала
мне, что ее бабушка варила какой-то
напиток из вереска, но рецепт ей,
к сожалению, неизвестен...
Кандидат биологических наук
Ж. В. НИКОЛЬСКАЯ
От редакции. И все-таки напиток из
верескового меда можно отведать и сейчас. Это
удалось сотруднику «Химии и жизни»
В. В. Станцо, о чем он и рассказал в шестом
номере журнала за 1973 'год. Поскольку
далеко не все нынешние читатели были
тогда нашими подписчиками, приводим здесь
отрывок из его репортажа «...Иногда —
польские меды»:
Что сказать об этом напитке? Он
действительно необычен: золотистого цвета, с чуть
горьковатым привкусом, как у кахетинского
вина... Но главное, знакомство с нынешним
вересковым медом заставило обнаружить в
старой балладе, в первой же ее строфе,
три неправды.
Во-первых, он не слаще меда, и это
естественно: при брожении часть
содержащегося в растворе сахара превратилась в
спирт.
Во-вторых, он не пьянее, чем вино. «Пья-
ность» напитка определяется в основном
содержанием в нем алкоголя. В меде
питном... его не больше 15% (вересковый
мед — не исключение), а в заурядном
портвейне — 18—19.
Наконец, неправдой оказалось и то, что
с гибелью последних медоваров был навсегда
утрачен секрет напитка: сотрудники
варшавского Института ферментологии сумели его
«вспомнить»...
Элеутерококк
за границей
и дома
Примерно 20 лет назад
владивостокский профессор И. И. Брехман с
сотрудниками ввел в медицинскую практику
новый препарат — экстракт
элеутерококка. А в прошлом году в Гамбурге
состоялся I Международный
симпозиум, посвященный нашему
дальневосточному растению. Устроители —
западногерманская фирма «Фарма-
интер-мед» и наш «Медэкспорт». Дело
в том, что 12 зарубежных стран, в их
числе такие крупные, как ФРГ и Япония,
покупают в СССР экстракт
элеутерококка и все шире применяют его. В
лабораториях фирм-покупательниц и
других научных учреждениях этих стран
накопился солидный исследовательский
материал о препарате; еще больше
сделано в СССР — около тысячи
работ. Все это требует осмысления
и обобщения; интерес к элеутерококку
растет.
Из этой статьи читатель узнает
некоторые новости об экстракте из
элеутерококка, а также где и как его
делают. Но сначала напомним, что в
свое время элеутерококк появился как
заменитель женьшеня (кстати, в
зарубежных странах его нередко продают
под названием «Сибирский женьшень»).
Хотя об обоих растениях «Химия
и жизнь» уже рассказывала, но было
это давно, поэтому кое-какие сведения
повторим, причем и о женьшене и об
элеутерококке — для сравнения.
ТРИ СПРАВКИ
Справка первая, ботаническая.
Женьшень (Panax ginseng С. A. May),
принадлежит к древнему семейству
цветочных растений — аралиевых.
В отличие от других своих
родственников женьшень — трава; растет она
на нашем Дальнем Востоке, в Северо-
Восточном Китае и на Корейском
полуострове. Как лекарственное растение
женьшень известен более 5000 лет.
Обычно для приготовления настойки
используют его корень, морщинистый,
серовато-желтый, со специфическим
запахом и сладковато-горьким вкусом.
Естественные запасы женьшеня очень
ограничены и с каждым годом все сокра-
44
щаются: во-первых, из-за интенсивной
заготовки, а во-вторых, потому что
становится меньше лесов. Как
чрезвычайно ценное и редкое растение
женьшень в нашей стране находится под
охраной.
Культурный женьшень давно разводят
в Китае, Японии, но больше всего
в КНДР, где эта отрасль хозяйства играет
существенную роль в экономике. И у
нас в Приморье есть совхоз «Женьшень»,
который был создан для выращивания
этого лекарственного растения. Однако
корней удается получить немного,
потому что культивирование
женьшеня — трудоемкое и дорогое дело. Не
одну сотню лет ему искали замену.
Выполнить эту задачу удалось только в
наше время, когда стала ясной, хотя бы
в общих чертах, сущность действия
женьшеня на организм человека
(полностью механизм не раскрыт и до сих
пор). Заменитель женьшеня нашли
среди его родичей в семействе аралиевых;
им и оказался элеутерококк (Eleuthe-
rococcus senticosus Maxim).
Элеутерококк — кустарник, иногда
до 7 м высотой. Ареал его совпадает
с ареалом женьшеня, но они никогда
не растут рядом, будто нарочно
избегают друг друга. Запасы элеутерококка
в СССР большие, однако его научились
и культивировать. В народной медицине
Востока элеутерококк не использовали;
о нем не создано легенд и сказаний,
как о женьшене...
Справка вторая — о химическом
составе. Корни элеутерококка содержат
гликозиды, сахара, эфирные масла,
пектиновые вещества, крахмал, а также
антоцианы и другие красящие
соединения. Алкалоиды в растении обнаружить
не удалось. Наибольший интерес
представляют гликозиды; им приписывают
главную роль в терапевтическом
действии элеутерококка. Гликозидов шесть,
и они получили общее название элеуте-
розиды, то есть гликозиды
элеутерококка.
В корне женьшеня, помимо эфирных
масел, углеводов, органических
азотистых соединений и минеральных веществ,
советские химики нашли семь
гликозидов и тоже дали им общее наименование
— панаксизиды, от родового названия
растения. Японцы утверждают, что
гликозидов больше> 14, и называют их
иначе — гинзенозиды. В общем,
единодушного мнения о гликозидном
составе женьшеня пока нет. Не ясно
и другое. Гликозиды женьшеня и
элеутерококка не похожи друг на друга,
а препараты из этих растений действуют
на организм примерно одинаково.
Правда, известно много примеров,
когда один и тот же эффект —
наркотический, обезболивающий,
противовоспалительный и так далее — дают
вещества совершенно разного строения.
Справка третья — о
фармакологическом действии. Женьшень и
элеутерококк не совсем обычные лекарства; их
называют адаптогенами.
Адаптационная способность организма, то есть
умение справиться с резкими колебаниями
климата, диетического режима,
физическими и умственными перегрузками,
в большой степени зависит от того,
насколько быстро организм может
перестроить свою энергетику, мобилизовать
защитные механизмы. Препараты
элеутерококка и женьшеня усиливают эту
способность. Они стимулируют
биосинтез белков и нуклеиновых кислот,
активизируют обмен веществ, действуют на
ключевые ферментные системы. Причем
адаптогены оказывают помощь не
только тогда, когда дело совсем уже плохо.
Их можно принимать и как
профилактическое средство, то есть они заранее
подготавливают организм к будущим
испытаниям. Вот несколько примеров.
Зимой 1972/73 года более 1000
рабочих Норильского
горно-металлургического комбината в течение двух месяцев
ежедневно вместе с молоком получали
по 2 мл экстракта элеутерококка. Это в
три раза уменьшило число заболевших
гриппом и острыми респираторными
заболеваниями по сравнению с
остальным персоналом комбината.
Спортсмены, получавшие
элеутерококк, выдерживают большие
тренировочные нагрузки, чем обычно.
Ежедневный прием препарата в течение
месяца поддерживал высокую
работоспособность у моряков во время их
плавания в тропиках. У молодых людей с
нормальным зрением экстракт увеличивал
остроту зрения, и эффект сохранялся
более суток. Возрастала и способность
различать цвета. Поэтому элеутерококк
рекомендуют принимать людям,
испытывающим зрительные перегрузки,
например водителям любого вида
транспорта.
Установлено также, что адаптогены
ускоряют выздоровление при многих
болезнях. Пациенты, принимающие эти
препараты, легче переносят
лекарственную и лучевую терапию.
Элеутерококк менее токсичен, чем
женьшень, и активен в любое время
года; женьшеневый экстракт летом
действует слабее, а ранней весной может
даже вызвать ухудшение. Элеутерококк
нельзя принимать только людям,
страдающим гипертонической болезнью
II и III степени, потому что он повышает
давление.
45
НА КРАСНОЙ РЕЧКЕ
В 14 километрах от Хабаровска,
недалеко от станции Красная речка
Транссибирской железной дороги, расположен
Хабаровский химико-фармацевтический
завод, самый крупный производитель
экстракта элеутерококка в стране;
отсюда препарат идет и на экспорт.
Хабаровский химфармзавод был
создан в 1939 году, прямо в тайге. Выбрали
это место потому, что в километре
проходила железная дорога. С самого
начала было решено, что завод станет
перерабатывать дальневосточную флору:
шиповник, ландыш; тогда о других
представителях богатейшего растительного
царства Дальнего Востока наука знала
еще мало. За прошедшие годы на заводе
произошло немало перемен. Появилась
новая техника, расширился ассортимент.
Из местных растений здесь готовят сухие
и жидкие экстракты, водные и спиртовые
настойки. Кроме экстракта из
элеутерококка, настоек шиповника и ландыша,
завод выпускает препараты женьшеня,
заманихи, китайского лимонника,
аралии; делают здесь и вытяжку из пантов
пятнистого оленя — пантокрин.
Корни элеутерококка, выкопанные
в тайге, попадают на завод со
специальных заготовительных пунктов. Там корни
только подсушивают — на воздухе и
обязательно в тени (влажность их не
должна превышать 14%, иначе при
перевозке и хранении корни
заплесневеют).
На заводе растительный материал
проходит тщательный контроль.
Сначала — проверка на подлинность: по
внешнему виду, цвету корней, структуре
и цвету среза устанавливают, то ли это
растение. Для уверенности делают
пробу на принадлежность к семейству
аралиевых: срез обрабатывают серной
кислотой; если он пожелтел, значит, сырье
пригодно. Затем, чтобы оценить его
химический состав, готовят пробный
экстракт и исследуют методом тонкослойной
хроматографии. Если все в порядке,
корни измельчают; часть сразу отправляют
в переработку, остальное должно ждать
своей очереди.
Когда решено было начать
производство экстракта, авторы препарата
поставили перед технологами два условия:
добиться максимума извлечения,
экстрактивных веществ корня (их в нем
около 8%) и полностью исключить
термическую обработку, которая может
понизить активность готового препарата.
Дело в том, что в фармацевтической
промышленности при изготовлении
растительных препаратов нередко
применяют нагрев; это так называемый метод
46
перколяции. 100 кг сырья загружают в
перколятор — металлическую емкость
на 200 литров со съемными крышкой и
дном; затем заполняют его извлекате-
лем (чаще разбавленным этиловым
спиртом) и выжидают, пока раствор
насытится экстрагируемыми веществами.
Тогда настой начинают медленно
спускать через низ емкости. Затем
добавляют новые порции извлекателя — до
того момента, когда из перколятора
польется чистый растворитель. Таким
способом получается
малоконцентрированный экстракт, поэтому его упаривают.
Элеутерококк получают несколько
иначе — методом реперколяции; для
этого нужны 5—8 перколяторов. В
первом происходит точно такой же процесс,
как и обычно, но все, что оттуда
вытекает, поступает по трубопроводу во
второй, тоже заполненный измельченными
корнями, из второго — в третий и так
далее, до тех пор, пока из последнего
перколятора, все более и более
насыщаясь, не станет вытекать экстракт,
содержащий не менее .6% экстрактивных
веществ; его упаривать уже не надо.
Из тонны корней получается тонна
экстракта. На Хабаровском химфармзаводе
работает именно такая установка. Она
экономична по расходу спирта,
электроэнергии, но главное — продукция
избегает опасного для препарата нагревания.
После перколяторов вытяжка
содержит и нежелательные примеси: слизи,
смолы, белковые вещества. Чтобы
избавиться от них, экстракт выдерживают
10 суток при температуре 10°С; на
холоде ненужные компоненты коагулируют.
Затем жидкость фильтруют и разливают
по флаконам.
ПО СПЕЦИАЛЬНОМУ РАЗРЕШЕНИЮ
Век некоторых лекарств, особенно
синтетических, короток. А вот среди
препаратов из лекарственных растений-
преобладают долгожители. Наперстянка
известна более четырех веков, опийный
мак и эфедра — две-три тысячи лет,
а женьшень — около пяти тысяч лет.
Элеутерококк официально стал
лекарством в 1962 году. Через два года
началось промышленное производство
экстракта. Хабаровский химфармзавод
был первым крупным предприятием,
освоившим его выпуск. А сейчас
препарат делают на четырех крупных заводах
(в Хабаровске, Томске, Лубнах, Батуми)
и десятках фармацевтических фабрик
по всей стране. За 18 лет объем
производства экстракта элеутерококка вырос
от нескольких сот килограммов до
1000 тонн в год. Спрос неизменно
растет. Небольшой спад был лишь однажды,
когда запретили продажу без рецептов
настоек и экстрактов, содержащих спирт
(это имеет свои плюсы, так как
уменьшается потребление препарата без
врачебного контроля).
Трудности элеутерококка в другом.
Все чаще с Урала, Волги, Украины и
других районов страны люди писали на
Дальний Восток и просили прислать
экстракт, изготовленный именно на
Хабаровском химфармзаводе или
Владивостокской фармацевтической фабрике.
Комитет по изучению лекарственных
средств Дальнего Востока ДВНЦ АН
СССР решил выяснить, в чем дело. И вот
что было установлено. Согласно
техническим условиям, корни элеутерококка
можно заготавливать только осенью или
в крайнем случае ранней весной. Летом,
в период вегетации, действующих
веществ в корне намного меньше. Тем не
менее в нарушение инструкции
заготовительные пункты принимали корни
элеутерококка в течение всего лета;
нередко брали некондиционные корни,
испорченные. Дальневосточные
предприятия от плохого сырья отказывались:
там хорошо умели распознавать брак.
И плохое сырье шло в западные районы
страны. Из него выход экстрактивных
веществ ниже, поэтому и препарат
получался малоэффективным.
Небезосновательными оказались подозрения
Комитета и о том, что на некоторых фабриках
разбавленный экстракт упаривали. Мто
тоже не могло не сказаться на его
активности.
Более 95% корня элеутерококка
заготовляют в Приморском крае. С июля
1979 года заготовки элеутерококка
разрешаются только в определенное
время, только по специальным лицензиям
и только лицам, прошедшим обучение
и имеющим соответствующие
удостоверения.
В ГАМБУРГЕ
До того как был устроен I
Международный симпозиум по элеутерококку,
у нас в стране прошло более 15
конференций, посвященных целиком этому
растению. И тем не менее на
симпозиуме не обошлось без новостей.
Профессор Г. Вагнер, декан
фармацевтического факультета Мюнхенского
университета, и его сотрудники нашли
в растении новые гликозиды, а также
кумарины, о которых прежние
исследователи не сообщали. Это важный
результат, потому что чем полнее ученые будут
знать состав экстракта, тем яснее станет
им механизм действия препарата на
человека и животных.
Еще более впечатляющими оказались
данные, которые представил профессор
А. Вакер из Франкфурта-на-Майне. В его
докладе речь шла о противовирусном
действии элеутерококка. Как уже
говорилось, советские эпидемиологи
установили, что люди, получавшие препарат во
время эпидемии гриппа, заболевали
намного реже, чем контрольная группа,
которой не давали экстракт. Но на такой
эксперимент полностью полагаться
нельзя — мало ли какие косвенные факторы
могут влиять на конечный результат.
В лаборатории Вакера действие
экстракта изучали на культуре клеток. Их
заражали вирусами гриппа и везикулярного
стоматита. Так вот, если за шесть часов
до введения вируса к культуре
добавляли экстракт элеутерококка, то 65—70%
клеток оказывались стойкими к
заражению; в контроле все клетки были
поражены вирусами. Когда препарат
вводили одновременно с заражением или
спустя некоторое время, элеутерококк
помогал мало.
В этой же лаборатории компоненты
элеутерококка изучали и отдельно. Один
из гликозидов был особенно активен в
подавлении вирусов. Но в чистом виде
он оказался очень токсичным. Так был
еще раз подтвержден тот факт, что
природный комплекс веществ в экстракте
оптимален. Профессор Вакер высказал
даже предположение, что
антивирусное действие элеутерококка связано
с активацией выработки организмом
интерферона, вещества, которое живая
клетка продуцирует для защиты от
болезнетворных вирусов.
В сообщениях на симпозиуме было
подтверждено обнаруженное ранее
нашими дальневосточными
исследователями свойство элеутерококкового
экстракта снижать токсическое действие
алкоголя. Когда мышам давали
алкоголь вместе с экстрактом, то ЛД50 (доза,
от которой погибают 50% животных)
возрастала в два раза.
И наконец, в лаборатории профессора
Р. Фарнсуорса из Иллинойского
университета в Чикаго было доказано, что
элеутерококк в 10 раз уменьшает токсичность
метатрексата, очень жесткого
антиракового лекарства. Это позволяет
существенно увеличить дозы медикамента.
Причем элеутерококк одновременно со
снижением токсичности усиливал
фармакологическое действие препарата.
Исследование элеутерококкового
экстракта продолжается — за границей и
дома.
Э. НАУМОВА
47
Будет много
интерферона
,jav a" способ
получение) р^рона методами
км инженерии, получен-
интерферон успешно
ujej биологические испы-
последние известия
Интерферон — это белок, вырабатываемый
клетками человека и других позвоночных в ответ на
вирусную инфекцию. Человеческий интерферон
выделяют из лейкоцитов (в этом случае он называется
ИФ-а) или из клеток соединительной ткани — фибро-
бластов (ИФ-Р). Клинические испытания показали,
что интерферон — чрезвычайно эффективный и
практически универсальный противовирусный препарат.
Но широкое применение его сдерживается тем, что
трудно получить достаточное количество
высокоактивного препарата.
И вот теперь за проблему интерферона всерьез
взялась генная инженерия. Крупнейшие фирмы «Био-
ген» и «Генентех», а также лаборатории Бельгии,
Швейцарии и Японии опубликовали во второй
половине 1980 г. около десяти статей об исследованиях
по интерферону, главным образом, в журнале
«Nature».
Что же удалось сделать? Культуры клеток
человеческих лейкоцитов и фибробластов заразили вирусом,
и в них начал вырабатываться интерферон. Из клеток
была выделена РНК, на ней с помощью фермента
ревертазы синтезировали ДНК. Из массы
полученных молекул ДНК отобрали те, в которых
закодирована информация об интерфероне.
Затем были использованы ставшие уже
традиционными методы генной инженерии. ДНК, несущую
нужную запись, включили в плазмиду (кольцевую ДНК)
кишечной палочки. Тем самым бактерия обрела новое
свойство — вырабатывать человеческий интерферон.
Особенно успешными оказались опыты, проведенные
в «Генентех»: модифицированные бактерии
вырабатывали очень много ИФ-а — до 2,5 • 108 единиц
на литр культуры.
Полученный интерферон был испытан на
противовирусную активность. Взяли шесть обезьян и разделили
их на две равные группы. Всем обезьянам ввели вирус
энцефаломиокардита, и так как у них не было
иммунитета к этому вирусу, то всем им суждено было
погибнуть. Действительно, три обезьяны, входившие
в первую, контрольную, группу, погибли через
несколько дней после заражения. Второй группе обезьян
за четыре часа до заражения, а также несколько раз
после заражения, вводили внутривенно по 106
единиц бактериального ИФ-а. Все три обезьяны
остались живы. Точно такие же результаты дало в
параллельных опытах применение натурального ИФ-а,
выделенного из человеческих лейкоцитов.
Следовательно, интерферон, полученный с
помощью бактерий, успешно прошел биологические
испытания.
Интерферон будет, наверное, первым
фармакологическим препаратом, получение которого методами
генной инженерии окажется рентабельным: выход
препарата на литр бактериальной культуры очень
высок, а стоимость сырья практически ничтожна. Эра
генно-инженерной фармакологии начинается.
Доктор физико-математических наук
М. ФРАНН-НАМЕНЕЦКИЙ
48
последние известия
Волокна
под двойной
нагрузкой
Под действием
механических напряжении резко
возрастает долговечность
волокон из попивинипового
спирта.
Сообщения о необычных свойствах давно известных
полимеров появляются не часто. Это понятно:
свойства полимеров обычно внимательно исследуются
самими создателями новых материалов. И тем не менее...
Волокна на основе поливинилового спирта для
краткости называют винольными. Такое волокно может
работать при температуре до 170°С. Оно устойчиво к
действию кислот и щелочей (хотя незадубленное
волокно из ПВС растворяется в воде). Волокно —
известное уже полвека, хорошо изученное, широко
применяемое. Но именно в экспериментах с этим волокном
сотрудники Института механики полимеров Академии
наук Латвийской ССР столкнулись с неожиданностью.
Эксперименты, о которых сообщил журнал
«Доклады АН СССР» A980, т. 252, № 5), крайне просты.
Брали нити, сплетенные из 150 винольных моноволокон,
подвешивали к ним гирьки разного веса и помещали в
термошкаф с температурой 215—230СС. Казалось бы,
тяжелая гирька должна разорвать волокно быстрее,
чем легкая, но результаты опытов показали прямо
противоположное. Под действием гирьки в один грамм
нить обрывалась за пять секунд, а груз в 300 г такая
же нить выдерживала несколько часов. С ростом
нагрузки долговечность волокон увеличивалась.
При температуре выше 210°С происходит
деструкция полимера и образование новых
межмолекулярных связей. Это вызывает усадку волокна. Оказалось,
что подвешенная гирька при этих температурах не
растягивает волокно. Нагрузка даже увеличивает усадку:
нить приподнимает груз, и тем выше, чем больше его
вес. Если же температура в термошкафе ниже 210°С,
волокно не проявляет необычных свойств, подчиняется
привычным законам механики.
Механические напряжения, возникающие при
термообработке, влияют на свойства многих полимеров.
Как заметили еще раньше те же исследователи, у
вискозного волокна при термообработке снижается
предел прочности, но увеличивается модуль упругости.
Чтобы узнать, какие при этом идут химические
процессы, исследовали инфракрасные спектры
поглощения вискозного волокна при разных режимах
термообработки. Спектры показали, что при термообработке
ненагруженного волокна уменьшается интенсивность
полос, соответствующих колебаниям групп СН2, СН и
связей С—О—С, зато интенсивность полос,
соответствующих двойным связям С = 0 и С = С, увеличивается.
Очевидно, при этом растет число межмолекулярных
сшивок и оттого увеличивается модуль упругости.
При действии напряжений в волокне идут те же
процессы, но более интенсивно: под нагрузкой изменения
в спектре происходят вдвое быстрее. Примерно так
же действует нагрузка на полиакрилонитрильные
волокна.
Обычно долговечность материалов с ростом
нагрузки уменьшается. Но, как видим, и у этого правила есть
исключения — если нагрузка двойная: и механическая,
и термическая.
В. МИШИН
49
Гелий:
земной и звездный
«Гелиос» по-гречески означает
«Солнце», «гелиум» по-латыни — гелий,
легчайший из инертных газов,
уникальный химический элемент с уникальными
свойствами.
Он не только второй (по атомному
номеру) элемент таблицы Менделеева.
Он и второй по распространенности
элемент Вселенной. Цепная
термоядерная реакция — реакция превращения
ядер водорода в ядра гелия —
первооснова бытия мириадов светил, среди
которых и наше Солнце, заурядная,
в общем-то, звезда, типичный желтый
карлик, по мнению астрономов.
Именно на таких звездах
термоядерный синтез в основном идет по
пути, который физики называют протон-
протонным циклом: вначале сливаются
два протона, образуя ядро • дейтерия
(при этом из составного ядра вылетают
позитрон и нейтрино), затем это ядро
присоединяет еще один протон —
получается ядро легкого изотопа
гелия — 3Не, но большинство таких
ядер соединяется попарно, образуя
в каждом случае ядро обыкновенного
гелия-4 и два протона. Этот цикл
принадлежит к числу сравнительно
медленных термоядерных реакций. Поэтому
за сутки Солнце теряет не больше
300 млрд. тонн "протонного вещества
и не перегорает за несколько месяцев
или недель, как среднего качества
электролампочка...
Триста миллиардов тонн в сутки.
Пылинка — в космических масштабах
и огромная масса — в земных.
А на Земле гелий — достаточно
редкий гость. Более того, рождающийся
в процессах радиоактивного распада
летучий и легкий гелий уходит из
минералов и горных пород в атмосферу,
из атмосферы — в космос... Когда
в конце прошлого века Уильям Рамзай
первым из исследователей получил
образчик земного гелия, образец этот
был почти невесом: 20 кубических
сантиметров бесцветного газа весили
меньше четырех тысячных грамма!
Перед первой мировой войной
кубический метр гелия стоил 89 000
долларов. 'Американский химик Г. Мур
писал в 1919 г.: «Если бы кто-нибудь
пять лет назад заявил мне, что гелием
будут наполнять дирижабли, я отнесся
бы к этому совершенно так же, как если
бы мне сказали, что памятник
Вашингтону собираются покрыть бриллиантами»...
В дирижаблестроение (а это
действительно было первое применение гелия)
он пришел после того, как научились
извлекать гелий из сравнительно
богатых им природных газов.
Будет или не будет давно
предсказанное в некоторых печатных изданиях
«второе рождение» дирижаблей, не нам
судить. Но и без них на будущее гелий
работой обеспечен.
В атомных реакторах с газовым
охлаждением гелий стал незаменимым
теплоносителем: под давлением в 70—100 атм
он переносит тепло от активной зоны
к парогенератору. В атомную технику
гелий пришел благодаря значительной
теплоемкости и неизменности ядерно-
физических свойств. Излучение никак
не влияет на гелий.
В защитной гелиевой среде
выращивают монокристаллы кремния и
германия — главных сегодня
полупроводниковых материалов.
Воздухом, в котором азот заменен
на гепий, в родильных домах дышат
недоношенные младенцы. Гелиевый
50
воздух помогает лечить людей,
страдающих бронхиальной астмой и
некоторыми другими тяжелыми болезнями,
избавляет от азотного наркоза
водолазов.
Да мало ли где еще нужен гелий!
Сказать сегодня, что он нужен всем, будет,
конечно, преувеличением, но не очень
большим. Гелия нужно* много, и по
возможности чистого (для атомных
реакторов — чистейшего). Гелий
сорта А содержит 99,998 объемных
процентов гелия. За рубежом с сырьем для
его получения еще несколько лет назад
•служил метано-азотный газ,
содержащий 2,1 % гелия. Этот богатый гелием
газ — продукт обогащения природного
газа некоторых небольших
месторождений.
В прошлом году группе инженеров,
ученых, специалистов, рабочих —
И. Л. Андрееву (руководителю работы),
В. М. Лукьяненко, Н. И. Бане, В. А. Сте-
панюку, М. Д. Соковину, X. Н. Ясавееву,
О. А. Беньяминовичу, Л. И. Лепетюху,
Г. П. Тамарину и П. С. Сурову —
присуждена Государственная премия
СССР «за создание и внедрение
установок получения гелиевого концентрата
из бедных гелиеносных газов
производительностью 3 млрд. кубометров
в год по перерабатываемому газу».
Результат и следствие этой работы —
гелиевый завод, построенный в
Оренбуржье.
ГЕЛИИ ИЗ ОРЕНБУРГСКОГО ГАЗА
«Так как в земной коре странствуют
и другие газы (главным образом метан,
азот, углекислота), и притом в гораздо
больших количествах, то чисто гелиевых
скоплений не существует. Гелий в
природных газах присутствует как
незначительная примесь. Содержание его не
превышает тысячных, сотых, редко —
десятых долей процента. Большая
( 1,5—10%) гелиеносность метано-азот-
ных месторождений — явление крайне
редкое».
Эти строки — из статьи о гелии,
напечатанной в «Популярной библиотеке
химических элементов» (книга !, М.,
1977). К сожалению, больших газовых
залежей с высокой концентрацией
гелия нд территории нашей страны нет.
У оренбургского газа много
достоинств, и прежде всего то, что его
много — хватит на десятилетия. И залежи
его находятся в местах, не столь
отдаленных от центров потребления.
Относительно высокая
гелиеносность — третье достоинство. Но что
значит высокая? В атмосфере Земли
концентрация гелия 0,0005 объемного
процента. Пять десятитысячных. В
газовом месторождении близ польского
города Острув-Великопольски
содержание гелия достигает 0,5 процента —
в 1000 раз больше. В оренбургском
газе гелия 0,05%. Пять сотых — в 100 раз
больше, чем в воздухе, но в 10 раз
меньше, чем в действительно богатом
газе.
Без предварительной переработки
оренбургский газ (при всех его
достоинствах) применять нельзя. Помимо
углеводородов, гелия и некоторых
других полезных компонентов он
содержит вреднейшую примесь —
сероводород, который активно загрязняет
атмосферу и не менее активно
разрушает трубопроводы. Поэтому в
оренбургских степях несколько лет назад
вырос газоперерабатывающий завод,
на котором из газа убирают
сероводород, превращая его в нужную
народному хозяйству элементарную серу. Здесь
же выделяют из газа углеводородную
фракцию С5 и выше — нестабильный
бензин. Здесь же попутно выбирают
из газа и выбрасывают g атмосферу
бесполезную примесь углекислого газа
(его доля 0,6—0,8% — на порядок
больше, чем гелия). Остальное идет в
газопроводы.
В 70-е годы встал вопрос о более
глубокой переработке этого газа, с тем
чтобы выделять из него гелий и этан,
гелий в первую очередь.
Технологию и основную аппаратуру
для нового производства было поручено
разработать трем институтам: Лен-
НИИхиммаш (Ленинград), ВНИИгаз
(Москва) и ЮжНИИгипрогаз (Донецк).
Основное оборудование изготовляли
предприятия Сумского
машиностроительного производственного
объединения имени М. В. Фрунзе. Монтаж
и строительство вели трест «Союзкис-
лородмонтаж», объединения «Орен-
бурггазпром» и «Оренбургэнергострой».
Всего в сооружении гелиевого завода
приняли участие около 130 научно-
исследовательских, проектно-конструк-
торских и строительно-монтажных
организаций.
Сегодня уже можно говорить о
результатах. Главный из них в том, что
впервые в мировой практике создано
массовое производство гелия из столь
небогатого сырья. (Назвать гелиевое
производство, пусть даже самое
большое, крупнотоннажным нельзя — гелий
очень легок, литр его при нормальных
условиях весит всего 0,178 грамма,
а кубический метр — соответственно/
178 . граммов, меньше, чем стакан
воды...)
51
Создатели будущего завода быстро
пришли к единому мнению:
ориентироваться можно только на
принципиально новую технологию глубокой
переработки природного газа. Гелия стране
нужно много. Поэтому от экзотических
технологий, основанных, например, на
способности гелия проникать через
стеклянные и металлические мембраны,
отказались сразу. Слишком много газа
предстояло прокачивать через
аппараты — мембранная технология в этом
случае оказалась бы недостаточно
надежной. Остановились на классическом
варианте, подобном разделению
воздуха: постепенное ожижение газовых
фракций, с тем, чтобы в конце концов
лишь самые низкокипящие — гелий
и водород (примесь последнего в
оренбургском газе 0,003%) — не
перешли в жидкое состояние.
Будущее производство
предусматривало лишь две стадии: первую и самую
трудную — получение гелиевого
концентрата (около 85% гелия); вторую —
окисление водорода, отделение его
и других примесей, получение
практически чистого гелия.
Чтобы перевести в жидкое состояние
большинство компонентов природного
газа, нужен был холод. А получение
холода связано, как известно, с
большими затратами тепла.
Как сжижают воздух? В турбодетан-
дерах: сначала газ сжимается, а потом
ему дают расшириться. Отдавая
энергию, газ охлаждается и превращается
в жидкость. Потом в ректификационных
колоннах его разделяют на фракции
с разными температурами кипения.
С оренбургским газом поступают
несколько иначе. Здесь работают
первичные источники холода — пропановая
и азотная холодильные установки.
Природный газ охлаждается в трубчатых
теплообменниках, во встречных
потоках. Затем троекратное
дросселирование (расширение) ожижает большую
часть газа.
В этой технологической схеме тепло-
обменной аппаратуре отводится
особенно важная роль. Поскольку выделить
надо было в среднем одну газовую
молекулу из 2000 (вспомните о
концентрации), теплообменники грозили
принять колоссальные размеры.
Были созданы аппараты с огромными
поверхностями обмена и минимальной
наружной поверхностью (чтобы свести
к минимуму потери холода). Внутри
аппарата высотой 37 м проходят
36 тысяч полых стальных трубок общей
длиной более 400 км.
Оборудование дл-я гелиевого завода
стремились максимально агрегати-
ровать — соединить несколько
аппаратов в одном. Такое оборудование более
требовательно и к культуре монтажа,
и к культуре производства. Но зато этот
прием позволял выиграть в
металлоемкости, в сроках строительства
и монтажа. А без высочайшей культуры
производства на таком заводе не
обойтись.
Характерная деталь: у большинства
аппаратов гелиевого завода нет
«лишних» фланцев, люков и лазов «на всякий
пожарный случай». Аппаратура должна
надежно работать при температуре
порядка минус 200°С, от ремонта до
ремонта. Отказавшись от люков, лазов,
большинства фланцев, проектировщики
тем самым намного уменьшили
потери — и холода, и Драгоценного гелия.
Работа при низких температурах
требовала особой теплоизоляции
аппаратуры. Когда просчитали вариант с
традиционными в таких случаях
теплоизоляционными материалами
(пенополиуретан и т. п.), оказалось, что этот вариант
не пройдет — слишком дорого. Нашли
другое решение: аппаратуру поместили
в термостаты. Представьте себе термос
высотой больше 30 и диаметром в
11 метров: так выглядит часть
оборудования гелиевого завода. Ясно, что
добраться к аппаратам,
установленным в таком термосе, не просто. Но
и не нужно добираться! Критерий
высочайшей надежности был главным с
самого начала.
Вот на этом оборудовании и получают
гелиевый концентрат (85% Не). В
концентрат переходят 98% гелия,
изначально содержавшегося в природном
газе. А ведь гелию свойственна
чрезвычайная проникающая способность, он
умудряется просочиться даже там, где
надежно заперт любой другой газ.
Специальную арматуру для гелиевого
завода создали на предприятиях
Министерства химического машиностроения
СССР.
Конструкторы гелиевого завода
отлично сознавали, что гелий — газ
уникальный. А он умудрился задать еще
одну задачу, к решению которой
вначале готовы не были. Известно, что гелий
почти ни в чем не растворяется " почти
ничего не растворяет. Но, как оказалось,
в ожиженных углеводородах гелий
растворяется-таки довольно сильно.
Чтобы выкачать его оттуда,
специалистам ВНИИгаза пришлось провести
серию исследований взаимодействия
гелия с жидкими углеводородами,
а конструкторам — ввести в
технологическую схему дополнительные от-
52
Общий вид установки для получения гелиевого
концентрата на Оренбургском гелиевом
заводе. Самая высокая «башня» — блок
конденсации. В огромный термос спрятаны два
теплообменника с десятками тысяч труб
каждый и две отпарных колонны, в которых
из ожиженного природного газа выделяется
растворенный в нем гелий. Это один из
примеров агрегатирования — соединения
нескольких аппаратов в одном, что характерно
для Оренбургского гелиевого завода.
парные колонны, тоже криогенные,
тоже спрятанные в термос.
Излишне, вероятно, объяснять, что
такое производство не могло бы
работать без автоматизированной системы
контроля за качеством, без автоматики
и ЭВМ. Система контроля была создана
специалистами Минприбора СССР.
Характерная деталь: строительству
Оренбургского гелиевого завода не
предшествовали обычные
традиционные этапы — опытная установка,
опытно-промышленная...
Строили сразу гигантское, не
имеющее аналогов в мировой практике
промышленное производство. Был,
конечно, в этом и инженерный, и гражданский
риск, но — победителей не судят.
Создатели завода считали, что при
высочайшем качестве работы на всех
этапах — исследования,
проектирование, создание оборудования,
строительство и монтаж — риск минимален.
И доказали свою правоту, проявив
высочайшую требовательность и к себе,
и к другим.
Сейчас в Оренбурге уже работают
установки глубокой переработки
природного газа. Они дают стране
53
миллионы кубометров гелиевого
концентрата, из которого тут же на заводе
получают чистый гелий. Вторая из этих
установок на проектную мощность
вышла через несколько дней после пуска —
это тоже характеристика качества.
Страна получила необходимый ей
гелий в нужных количествах. Но, видимо,
не только в этом смысл и итог создания
гелиевого завода. Чтобы он появился,
пришлось построить новые
производства, освоить новые процессы, новые
принципы проектирования и монтажа.
Недаром же академик И. А. Глебов,
поддерживая выдвижение этой работы
на Государственную премию, оценивал
ее как «весьма значительный вклад
в развитие научно-технического
прогресса». Прогресса в целом.
В. В. СТАНЦО
Гелий:
самое главное,
самое интересное,
самое
неожиданное
КОНСТАНТЫ И СВОЙСТВА
Атомный номер — 2
Атомная масса — 4,00260
Органолептические
свойства — при нормальных
условиях газ без вкуса, запаха
и цвета
Число известных изотопов
(на 1.01.80 г.) — 5
Массовые числа изотопов —
1, ±, 5, 6, 8
(подчеркнуты природные
изотопы, двумя чертами —
самый распространенный)
Молекула — одноатомная
Плотность при нормальных
условиях — 0,17846 г/л
Температура кипения
(ожижения) — минус 268,93°С
Температура плавления
(твердения) — минус 272,1 °С
(под давлением 25 атм)
Степени окисления —
отсутствуют
Электронное строение
атома — Is2
Энергия связи электронов
с ядром — 78,61 эВ.
ОТКРЫТИЕ
Этот химический элемент
был открыт не химиками, а
астрономами: французом
Ж. Жансеном и
англичанином Дж. Н. Локьером.
В 1868 г. они независимо
друг от друга изучали спектр
солнечной короны во время
солнечного затмения и почти
одновременно обнаружили
ярко-желтую линию, которая
не встречалась в спектрах
известных в то время
элементов. Эта линия была
приписана существующему на
Солнце, но неизвестному на
Земле элементу. Он получил
название гелий (от
греческого «гелиос» — Солнце).
Гелий вначале приняли за
металл.
«Солнечным элементом»
гелий оставался 13 лет.
В 1881 г. об открытии гелия
в вулканических газах
сообщил итальянец Б. Пальмие-
ри. Но вполне земным газом
гелий стал лишь после того,
как в 1895 г. У. Рамзай
выделил его из минерала
клевеита. Спектр газа, полученного
Рамзаем, оказался
совершенно аналогичен спектру
открытого на Солнце гелия.
ИСТОЧНИКИ
Первоисточник элемента №2
на Земле — природные
радиоактивные изотопы, такие
как уран-238, уран-235, то-
рий-232, а также
нестабильные продукты распада их
ядер. В ранние геологические
периоды, вероятно,
существовали и другие, уже
исчезнувшие с лица Земли
радиоактивные ряды элементов,
насыщавшие планету гелием.
Одним из них, возможно, был
ныне искусственно
воссозданный нептуниевый ряд.
Гелий в земной коре
накапливается очень медленно.
Он есть во многих
минералах с плотной структурой, в
том числе в таких известных,
как гранит, магнетит и апатит.
Промышленное значение
имеют лишь примеси гелия
в природном газе. Часть
этого гелия попадает в
атмосферу, но там концентрация его
очень мала — 0,00052
объемного процента.
Запасы элемента № 2 на
Земле оцениваются в
5 ■ 10м м'. Образовалось же
его за время существования
нашей планеты в десятки раз
больше. Значительная часть
земного гелия — газа
чрезвычайно легкого и
летучего — из атмосферы ушла
в космическое пространство.
Продолжается этот процесс
и сейчас.
Хранилища добытого гелия
устраиваются в
газонепроницаемых соляных пластах.
Известно, что в США
накоплено около миллиарда
кубометров гелия.
ПОДРОБНЕЕ О СВОЙСТВАХ
Гелий — подлинно
благородный газ. Заставить его
вступить в какие-либо реакции
с образованием истинных
химических соединений пока
не удалось. Чрезвычайная
химическая пассивность
гелия объясняется
заполненностью единственной
электронной оболочки его атома.
Два электрона этой оболочки
предельно приближены к
ядру, и, чтобы оторвать их,
нужно затратить огромную
энергию — 78,61 эВ (для
сравнения: у водорода —
13,60 эВ). Вычисления
показывают, что если бы и был
найден способ получения,
скажем, фторида гелия, то
при образовании он поглотил
бы слишком много энергии
и его молекулы не могли бы
обладать даже минимальной
устойчивостью.
Правда, в 1978 г. группа
советских радиохимиков во
главе с
членом-корреспондентом АН СССР В. А.
Легасовым при распаде ядер
трития, включенных в
молекулы известной
аминокислоты глицина, методом
электронного парамагнитного
резонанса зарегистрировала
парамагнитный гелийсодер-
жащий комплекс. Его
следы — сверхтонкое
взаимодействие ядра гелия-3 с не-
спаренным электроном —
наблюдались лишь в спектре
54
ЭПР. Сконцентрировать и
выделить этот комплекс до сих
пор не удалось. Тем не
менее, это наблюдение
советских химиков несколько
поколебало представления аб
абсолютной инертности
гелия.
Своеобразны физические
свойства гелия. Он очень
легок — в 7,25 раза легче
воздуха, легче гелия только
водород. Очень мала
растворимость гелия в воде (при
нормальных условиях 0,0073
объема гелия на 1 объем
воды) и других жидкостях
(кроме случая, о котором
рассказано на стр. 52). Крайне низка
и способность гелия
адсорбироваться твердыми
сорбентами.
Межатомные силы в гелии
слабее, чем в любом другом
газе. С этим связаны самые
низкие значения критических
величин, теплот испарения
и плавления. Температуры же
плавления (твердения) гелия
при нормальном давлении
вообще не существует.
Жидкий гелий не затвердевает
даже при температурах,
предельно близких к
абсолютному нулю, если на гелий
одновременно не действует
давление в 25 атмосфер или
выше. Твердый гелий мало
изучен: очень велики
экспериментальные трудности
исследования этого самого
холодного тела. Гораздо
больше известно о жидком
гелии или, правильнее, о
жидких гелиях.
О ЖИДКИХ ГЕЛИЯХ
Жидкий гелий получается при
охлаждении газообразного
гелия-4 (или природной
смеси гелиевых изотопов)
до 4,2 К. В целом такой гелий
(гелий-|) — обычная
жидкость со всеми присущими
жидкостям свойствами. Но
при дальнейшем
охлаждении, при температуре 2,172 К
происходит фазовый переход
второго рода, и свойства
жидкости скачкообразно
меняются. Сильно меняются
значения теплоемкости,
коэффициент теплового
расширения, скорости
распространения звука. Графическое
изображение зависимости этих
параметров от температуры
по очертаниям напоминают
греческую букву лямбда,
поэтому граничную
температуру — 2.172 К назвали
лямбда-точкой. Она как бы
делит жидкий гелий на две
разновидности — гелий-1
(нормальный) и гелий-11 —
квантовую жидкость.
Советские физики академики
П. Л. Капица и Л. Д. Ландау
доказали, что
парадоксальные на первый взгляд
свойства гелия-11 объясняются кван-
товомеханическими
свойствами этой жидкости, то есть
ее поведение описывается
волновыми свойствами
атомов.
Практически важно
свойство гелия-11 вытекать без
трения через капилляры
сколь угодно малых
размеров — сверхтекучесть.
Интересно, что свойством
сверхтекучести обладает не
только 4Не, но и 3Не (лишь
при температуре ниже 0,01 К).
На этом различии основан
очень интересный способ
разделения изотопов гелия.
В ТЕХНИКЕ
Гелию не сразу нашли
практическое применение.
Вначале этот легкий инертный
газ использовали лишь как
заполнитель в
воздухоплавательных аппаратах. В наши
дни использование гелия
намного шире и
многообразнее. В гелиевой защитной
среде идут отдельные стадии
получения веществ высшей
чистоты и ядерного
горючего. Гелий идеально подходит
для передавливания из одной
емкости в другую легко
воспламеняющихся жидкостей
и порошков. В этом качестве
работает он в некоторых
ракетных двигателях.
Все шире используется и
жидкий гелий. Многие
металлы, сплавы,
интерметаллические соединения
становятся в нем
сверхпроводниками. Эти материалы, а с
ними и жидкий гелий стали
очень важны для
вычислительной и лазерной техники.
В будущем они, видимо,
найдут применение и в большой
энергетике.
В НАУКЕ
Сейчас для научных
исследований наибольший интерес,
очевидно, представляет
жидкий гелий. Не только в
физике, но и в химии. Сверхнизкие
температуры облегчают
выяснение тонких деталей
энергетических спектров атомов
и молекул.
В развитии ядерной физики
огромную роль сыграло ядро
атома гелия —
альфа-частица. С альфа-частицами
связано открытие Э. Резерфор-
дом строения атомного ядра.
При бомбардировке азота
такими частицами впервые
в эксперименте наблюдалось
взаимопревращение
элементов. С помощью альфа-
частиц в ядерных реакторах
были получены такие
трансурановые элементы, как
кюрий, берклий, калифорний,
менделевий.
Недавно в Институте
физики Академии наук Грузинской
ССР создана гелиевая
модель нейтронной звезды. Об
этой работе будет подробно
рассказано в одном из
ближайших номеров «Химии
и жизни».
ОБ ИЗОТОПАХ ГЕЛИЯ
Почти весь земной и
звездный гелий — изотоп 4Не.
Легкого *Не на нашей планете
в миллион раз меньше, чем
относительно тяжелого Не.
Изотопы гелия с массовыми
числами 5, 6 и 8
радиоактивны, получены искусственным
путем и в природе не
обнаружены. Пока не увенчались
успехом попытки физиков
получить изотоп Не,
чрезвычайно «обогащенный»
нейтронами. Но попытки
синтезировать этот изотоп не
прекращаются.
ЧТО ЧИТАТЬ О ГЕЛИИ
В «ХИМИИ И ЖИЗНИ»
Д. Н. Финкельштейн.
Гелий. — 1966, № 12, стр. 2—9.
А. 3 у 6 е к. Польский гелии. —
1975, № 2, стр. 42—43.
Э. Л. Андроникашвили.
Воспоминания о гелии-11. —
1977, № 8—12.
55
ТЕЛЛУР
ВЫСОКОЙ ЧИСТОТЫ
Теллур не принадлежит к
числу самых популярных
химических элементов, однако
современной технике он нужен,
и желательно чистый: теллур
и теллуриды используют е
полупроводниковых
приборах. Получить же теллур
высокой чистоты очень
непросто. После двух —
четырехкратной вакуумной ■
перегонки его еще подвергают
зонной плавке, причем тоже
не один раз. Долго, дорого,
энергоемко. Но недавно, как
сообщил журнал «Цветные
металлы» A980, № 9),
советские химики Р. Е. и С. С. Ло-
ховы разработали новый,
чисто химический способ
получения теллура высокой
чистоты. В основе
метода — комплексообразование.
С некоторыми производными
моноазина теллур образует
такие комплексные
соединения, которые нацело
отделяются от соединений
магния, селена, алюминия,
мышьяка, железа, олова,
ртути, свинца, галлия, индия
и еще по меньшей мере
десятка элементов. В
результате порошок теллура,
полученный через моноазиновые
комплексы, оказывается
чище, чем полупроводниковый
теллур, прошедший тройную
вакуумную дистилляцию и
20 циклов зонной
перекристаллизации.
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ
НА ТЕРМОПАРАХ
| Вообще-то термопары были
придуманы для измерения тем-
'лературы. Однако космический
век нашел им еще одно дело —
I их стали использовать в качестве
источников тока на космических
кораблях. Похоже, что
продолжающееся истощение привыч-
, ных энергетических ресурсов
заставит еще более капитально
использовать возможности
термопар как генераторов
электрического тока. Недавно
разработан метод
непосредственного преобразования тепловой
энергии океанов,
геотермальных вод и разного рода
промышленных сбросов в
электроэнергию с помощью термопар
из теллурида висмута.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ
ГИБРИД
Солнечная энергетика — это,
, конечно, хорошо. Ничего не
56
| нужно сжигать, ничто не
дымит. Одно плохо —
электроэнергия нужна не в одних только
J тропиках и субтропиках, да и
I там Солнце светит не всегда.
Возможный выход — в отказе от
принципа «либо все, либо ни-
I чего». По сообщению журнала
I «Engineering News-Record»
A980, № 7), создан проект
тепловой электростанции, бой-
I лер которой будет укреплен в.
. фокусе зеркальной чаши, кон- |
I центрирующей солнечный свет. .
I По расчетам, это позволит сэко-
I номить до 30% обычного
топлива. |
I
ПЛАСТМАССОВЫЕ
РЕССОРЫ
Наступление полимеров на
традиционные материалы
продолжается. В одной из моделей
этого года известная
автомобильная фирма «Шевроле»
вместо обычных стальных
рессор решила использовать в
задней подвеске однополосную
рессору из стеклопластика
Вес рессор при этом
уменьшается на 80%.
ВРЕМЯ ЖИЗНИ
СТАБИЛИЗАТОРА
Сколько проработает изделие '
из полимера — это зависит не
только от самого полимера, но
и от условий, в которых
работает изделие, и, конечно, от
стабилизатора. Иссякнет стабили-
, затор — и материал начнет по- '
немногу разрушаться. А вот
с какой скоростью
расходуется стабилизатор в реальном
материале, удалось измерить
гопько недавно (журнал
«Кинетика и катализ», 1980, т. 21,
вып. 6, стр. 1600). Оказалось,
что из тонкой пленки полимера
стабилизатор можно быстро
вымыть углеводородным рас-
1 творителем. Так и делали —
брали в качестве растворителя
кумол, а затем измеряли
скорость хорошо известной
реакции его окисления кислородом.
Таким путем было установлено,
что если пленку из
полистирола держат при 140° С всего
7 суток, то концентрация
стабилизатора в ней из-за окисления
воздухом уменьшается в '
2—3 раза. Ну а что было бы, |
если бы пленку погрели еще
недельку- другую, объяснять
не приходится. '
ДИАЛОГ
С ЯЙЦОМ
Исследователи из
Нью-Йоркского университета изучали, как
наседка общается с еще не
вылупившимся птенцом, и
обнаружили одиннадцать различных
звуковых сигналов, несущих
информацию о пище, опасности,
выражающих радость или неу-
I довольствие. Этими
сигналами — писком, постукиванием
клювами — курица и ее дети
начинают обмениваться за двое
суток до выхода цыплят из
скорлупы. По-видимому,
накопленный в яйце опыт
позволяет вышедшим на свободу
птенцам быстрее
приспособиться к миру, точно
реагировать на сигналы матери.
Недаром цыплята из-под наседки,
как правило, более развиты, чем
инкубаторские.
И вот еще что интересно.
Газета «Нью-Йорк Тайме»
опубликовала сообщение о диалоге
курица — яйцо на первой
полосе — там, где обычно
печатают сообщения о важнейших i
мировых событиях и интервью |
с государственными мужами.
НОВОЕ БЛЮДО
ДЛЯ ПЧЕЛ
Обычно пчеловоды вместо взя- '
того у пчел меда дают им са-
харныи сироп. Но это не самая
удачная замена. Сахар —
пищевой продукт, да к тому же он
недешев. Кроме того, замечено,
что пчелы, которые осенью
питались сахарным сиропом,
весной плохо развиваются.
Другое дело — инвертированный
сахар, но он тоже дорог. На
опытной станции НПО
пчеловодства Министерства сельского '
хозяйства Грузии корм для
пчел приготовили из
картофельного крахмала. Его подвергли i
действию ферментов, чтобы
разрушить слишком крупные
молекулы и сделать крахмал f
растворимым. Полученный
раствор сгустили и подсластили.
Пчелам новинка понравилась, |
на их развитии эта пища
сказывается благоприятно. Такой
корм стоит почти вдвое
дешевле сахара.
ТРУС
УМИРАЕТ ДВАЖДЫ
Эта поговорка получила научное
подтверждение. Американские
врачи исследовали 15 случаев
смерти людей, ставших
жертвами внезапного нападения. И
установили, что непосредственной
причиной гибели были не
полученные травмы, а
патологическое изменение сердца,
вызванное испугом. Установлено
I также, что многие ранее
необъяснимые случаи
сердечной недостаточности и аритмии
сердца были вызваны сильным
страхом, пережитым пациен-
( тами.
ТЕПЛО
ИЗ РУКАВА
Парниковые огурцы и
помидоры из теплиц, покрытых
полимерной пленкой, пробовали все,
однако полимерные пленки
находят в сельском хозяйстве и
другое, «внетепличное»
применение. Если из темной пленки
сделать 25—50-метровые
рукава Диаметром 0,7 м, а потом эти
рукава надуть воздухом и
разложить на солнышке, то уже
через пару часов воздух в них
сильно нагреется. Приоткрой
один конец — оттуда ударит
струя горячего воздуха. Его-то
и предлагают использовать
для сушки сена и других
кормов.
КЛОПЫ
В ТЕПЛИЦАХ
Речь идет о Симпатичных нежно-
зеленых насекомых (Macroiop-
hus nubilis), которые никогда
не досаждали человеку.
Наоборот, в ближайшее время клопов
макролофусов будут поселять
в теплицах в расчете на помощь
насекомых. Правда, одно время
некоторые энтомологи
утверждали, что клопы вредят
растениям. Но это оказалось
недоразумением. Недавно в
Украинском НИИ защиты растений
доказано, что макролофусы
уничтожают только вредителей
овощных и декоративных
культур: белокрылок, тлей и
табачных трипсов.
ШЕСТЕРНАЯ
СВЯЗЬ
Это словосочетание режет слух,
но химикам придется в нему
привыкать. Так же, как
пришлось привыкнуть к
существованию четверных связей,
открытых В. Г. Кузнецовым и
П. А. Казьминым в 1963 г.
Шестерная связь обнаружена
в недавно открытой молекуле
Мо2, образующейся при
пиролизе карбонила молибдена.
Длина связи в ней намного
меньше, чем даже при
четверной связи. Между тем
предполагалось, что четверка —
это предел, и дальнейшее
перекрывание атомных орбита-
лей невозможно. И все же
квантово-механический расчет
показал, что в молекуле Mov
такая возможность есть.
Благодаря ей рекорд кратности
вырос сразу в полтора раза.
57
парикмахерами, а
специалистами-текстильщиками. Не потому ли
парикмахерское ремесло, в отличие от текстильного,
и поныне называют иногда искусством?..
Справедливости ради заметим, что
чисто эмпирически парикмахеры
установили все же основные факторы, от
которых зависит устойчивость получаемого
завитка. Эти факторы — влажность и
температура, на изменении которых и
основаны давно известные способы
холодной и горячей завивки. Далее мы
увидим, что практический опыт вполне
соответствует теории.
Процесс завивки удобен для нас
ясностью задачи: необходимо создать
условия для получения завитка,
сохраняющего свою форму достаточно
длительное время. Кроме того, весьма
желательно, чтобы волосы не повреждались
в процессе завивки.
Нельзя сказать, чтобы физикохимики
не изучали человеческие волосы, но
главным образом это была лишь удобная
модель для экспериментов. Гораздо
глубже и основательнее исследовалась
овечья шерсть, важнейшее сырье для
текстильной промышленности. Однако
на основе и таких сведений правомерно
58
Завивка
«Перманент»
Доктор химических наук
В. А. ПЧЕЛИН
ПРЕДПОСЫЛКИ
Мы сознательно выбрали в качестве
иллюстрации всем известную (многим —
из личного опыта) процедуру. Физико-
химическая механика охватывает многие
проблемы и едва ли не все материалы, и
одна из основных ее практических
задач — придать тому или иному
материалу заранее заданные свойства...
История завивки насчитывает, надо
аолагать, не одну тысячу лет, однако
теоретически столь заурядное дело
осмыслено было только в нашем веке. И не
объяснять механизм завивки волос:
технологические операции аналогичны. И в
шерстяном производстве приходится
получать устойчиво искривленный волос...
Прежде чем взяться за механизм
завивки с точки зрения физико-химической
механики, надо хотя бы в общих чертах
познакомиться со структурой и
свойствами кератина, белка волоса. К этому и
перейдем.
ВОЛОКНИСТЫЙ БЕЛОК КЕРАТИН
У волос есть уникальные свойства.
Например, при изменении влажности
среды они обратимо изменяют длину, на
чем основано устройство гигрометров и
гигрографов. Такие свойства о предел я-
ются особой — и с физической, и с
химической точек зрения—структурой
кератина.
Вообще-то кератин относится к классу
волокнистых (фибриллярных) белков, и
его молекулярная структура похожа на
структуру коллагена, фиброина шелка и
некоторых других белков. Однако
сходство это ограничивается тем, что все
фибриллярные белки состоят из очень
длинных, не поддающихся точному
измерению полипептидных цепей; потому-
то их молекулярная масса не может быть
определена — в отличие от глобулярных
белков. При ближайшем рассмотрении
структура керати на (волоса,
шерсти — все равно) совершенно уникальна.
Как волос, так и шерсть способны к
растяжению, причем их можно
растянуть и на 100%. Однако, если снять
нагрузку, волос самопроизвольно вернется
к исходной длине. Лишь рентгеновский
структурный анализ, позволивший узнать
особенности молекулярной структуры,
прояснил необычные свойства
обычного волоса. В частности, оказалось, что при
растяжении волоса рентгенограмма
существенно изменяется, причем вполне
обратимо, и когда волос сокращается
до начальной длины, рентгенограмма
тоже восстанавливается.
В свое время разные авторы
предложили несколько моделей молекулярной
структуры кератина волоса; различаются
они разве что в деталях, которые вряд
ли надо здесь обсуждать. Для описания
процесса завивки достаточно будет и
общепризнанных принципов.
Волокна кератина состоят из длинных
поли пептидных цепей, расположенных
вдоль оси. При этом у исходного, натив-
ного, не вытянутого волоса цепи имеют
складчатую форму, показанную на рис.
1. Это так называемый а-кератин; после
растяжения приблизительно на 100% он
превращается в В-кератин, состоящий
из пучка предельно вытянутых полипеп-
Простейшая схема взаимных превращении
а- и р-кератнна
тидных цепей (при дальнейшем
растяжении волокна разрываются).
Чтобы вложить в эту первую и
простейшую схему некоторый химический
смысл, приводим рис. 2 — на нем
изображена реальная полипептидная цепь
кератина в а- и р-формах. Этот
рисунок интересен и тем, что дает нам
возможность познакомиться с одним из
главных факторов, от которых зависит
качество завивки, а именно с
водородными связями, или Н-связями. Они
образуются между группами СО и HN как
внутри цепи, так и между цепями, как бы
скрепляя нативные волокна. Правда,
энергия Н-связей невелика, но зато их
очень много. Согласно второму рисунку,
водородные связи скрепляют складки
а-кератина.
При переходе р-кератнна в а-кератин образуются
складки (кольца), как бы стянутые водородными
связями; эти связи обозначены точками
59
Дальнейшие исследования, уже не
физического, а химического характера,
обнаружили в кератине связи еще двух
видов, причем обе они играют
огромную, иногда решающую роль при
обработке волоса и шерсти.
Во-первых, это дисульфидные связи,
то есть связи S—S. Они соединяют
соседние полипептидные цепи кератина,
поэтому их часто называют дисульфидны-
ми мостиками. В их образовании
принимает участие аминокислота цистин:
• СН2 . CH(NH2)COOH
- СН2 • CH(NH2)COOH,
которая включается в структуру
кератина по такой схеме:
/ \
NH NH
\ /
сн . сн,—s—s—сн,- сн
/ \
GO СО
\ /
S—S-связи достаточно прочны и в то
же время вполне реакционноспособны.
Они могут окисляться и
восстанавливаться, чем (забегаем вперед) и
пользуются при химической завивке. В то же
время нерастворимость кератинов в
воде и их устойчивость к действию
ферментов приписывают обычно наличию
S—S-связей.
Теперь о связях другого рода.
Кератины, как и все белки, по
физико-химическим свойствам относятся к классу по-
лиамфолитов, в их структуре есть
полярные группы NH2 и СООН, которые
ионизируются в воде, приобретая
электрические заряды: NHg и СОО". Эти
заряженные группы расположены на концах
некоторых боковых цепей, обозначенных
на рис. 2 буквой R. Полярных групп в
кератине много, и очень часто группы с
противоположными зарядами
соседствуют. В результате возникают так
называемые солевые связи:
R_NHJ -OOC—R.
Этим связям также приписывают роль
упрочнителей структуры белка. Но,
пожалуй, еще важнее, что именно
полярные группы определяют химическое
сродство кератинов к другим веществам,
например к красителям. (Кстати, окраска
волос — тоже предмет
парикмахерского мастерства, но она в отличие от
завивки не имеет ничего общего с окраской
шерстяных тканей. Вот неплохая тема
для особой статьи.)
КАК ЗАКРУТИТЬ ЦЕПИ
Итак, с позиций физико-химической
механики наша задача состоит в том, чтобы
придать кератину новые свойства, а
именно устойчивую извитость.
Говоря иначе, надо, во-первых, закрутить
полипептидные цепи и, во-вторых,
зафиксировать их в таком положении.
Первая часть — не полдела, а
существенно меньше. Закрутить легко и чисто
механически, намотав волосы на
круглый стержень необходимого диаметра.
Есть и более хитроумные
приспособления, широко известные значительной
части населения: папильотки, бигуди,
специальные щипцы... А вот для
фиксации, для закрепления извитости,
необходимо будет обратиться,— естественно,
на теоретическом уровне — к
описанным выше связям, скрепляющим
структуру кератина. Воздействуя на эти связи,
и удается зафиксировать новую форму
волоса.
Честно говоря, почти все
эксперименты по физико-химической механике
кератинов проводились не при
закручивании, а при линейном растяжении
волокон. Так существенно легче было
получить строго количественные результаты:
деформация растяжения твердых тел
изучена подробно, да и сам метод
измерения прост. Тем не менее деформация
растяжения может в данном случае
иллюстрировать и деформацию изгиба:
обе они сходным образом действуют на
кератиновые волокна; это подтверждает
рис. 3.
Теперь рассмотрим способы,
которыми можно зафиксировать закрученные
~или вытянутые — значения не
имеет — волосы.
ФИКСАЦИЯ С ПОМОЩЬЮ
ВОДОРОДНЫХ СВЯЗЕЙ:
ГОРЯЧАЯ ЗАВИВКА
Водородные связи чрезвычайно
чувствительны к воде. А в присутствии
воды — к температуре.
Молекулы воды, сами по себе
склонные к образованию Н-связей, легко
проникают в волокно и стремятся на правах
сильного конкурента образовать Н-связи
с белком. Естественно, что при этом
собственно белковые водородные связи
ослабляются — и тем сильнее, чем выше
температура. А это в свою очередь
расслабляет структуру волоса вообще и
складчатую структуру а-кератина в
частности. В результате а—р-переход
облегчается, способность волоса к
растяжению увеличивается. Приведенные на
рис. 4 кривые имеют фундаментальное
значение: они показывают, сколь сильно
возрастает растяжимость при повышении
влажности и температуры.
Теперь представим себе (или, если
желаете, то поставим) такой опыт. Волос
60
растяжение
^
80
При изгибе волоса возникают зоны растяжения
и сжатия
4
Типичные кривые растяжения шерстяного волокна:
1 — при температуре 25°С и влажности 0%;
2 — при 25°С и 100%-ной влажности; 3 —
при 100°С и 100%-ной влажности
растянут в воде при комнатной
температуре, скажем, на 30% первоначальной
длины. Если снять нагрузку и оставить
волос в воде при той же температуре,
то через некоторое время он сократится
до начальной длины. Но если, не снимая
нагрузки, высушить волос, он уже
сохранит полученное удлинение.
Небольшое видоизменение опыта:
волос не вытягивают, а наматывают на
круглую палочку. Потом, как и прежде,
держат в воде и на палочке же
высушивают. Сухой, он сохраняет извитость.
Что, собственно, и надо.
Вот таким образом и получают самую
примитивную, недолговечную завивку:
намочить, накрутить, высушить. Но
достаточно воде попасть на такой завиток, как
он вернется к исходному состоянию:
станет короче, витки исчезнут...
Можно предполагать, что после
высушивания вытянутого или завитого волоса
возникают новые, на новых местах,
водородные связи; кроме того, силы трения в
молекулярной структуре препятствуют
возвращению к прежней форме.
Повторное погружение в воду нарушает это
трение: вода играет роль смазки.
Следующий опыт будет чуть более
сложным: растянем или завьем волос в
воде при 50 — 60°С, выдержим в воде
10—15 минут, а затем высушим, не
снимая нагрузки. Волос сохранит
приданную ему форму, но в отличие от
предыдущего опыта эта форма сохранится и
при контакте с водой комнатной
температуры. Однако волос вернется к
исходному состоянию, если температура воды
вновь будет 50 — 60°С.
Таким образом, нам удалось
существенно повысить эффективность
фиксации. А наилучшего эффекта можно
60
40
20 г
/
V
О 5 Ю 15 20 25 30
нагрузна г/смЧО5
достичь, погрузив растянутый или
закрученный волос в кипящую воду на 15—20
минут. После сушки (без снятия
нагрузки) такой волос сохранит форму в
горячей, до 90°С, воде; а если увеличить
время обработки, скажем, до часа, то
и в кипящей воде он впоследствии не
разовьется.
Собственно, такого рода завивку уже
можно было бы назвать «перманентом»
(то есть «постоянной») — в той мере, в
какой этот термин правомерен: ничто,
как известно, не вечно, и даже лучшая
завивка исчезает рано или поздно из-за
естественного роста волос. Однако
способ годен лишь для теоретических
выкладок и моделей: кто согласится
держать прическу в кипящей воде в течение
часа? Горячая же завивка, с помощью
щипцов, не может считаться
«перманентом» из-за неустойчивости — в
отсутствие воды даже значительный нагрев не
приводит к столь существенному
разрушению и последующему
восстановлению Н-связей. Кроме того, под
действием воды в какой-то мере изменяются и
другие связи, например
электростатические.
Разрушению водородных связей
способствуют и химические реагенты:
фенолы, соли некоторых металлов.
Изменение реакции среды, особенно в сторону
щелочности, также облегчает
растяжение волоса; но об этом — в следующей
главе.
ФИКСАЦИЯ С ПОМОЩЬЮ
СОЛЕВЫХ СВЯЗЕЙ:
«ШЕСТИМЕСЯЧНАЯ» ЗАВИВКА
К тому, что было сказано о солевых
связях ранее, добавим, что их состояние
зависит главным образом от кислотности
61
окружающей среды (рН) и в несколько
меньшей степени — от природы и
концентрации электролитов. Вполне
естественно, что механические свойства волоса
меняются при добавлении к воде тех или
иных реагентов; этим и пользуются на
практике. Влияние кислотности среды
выражается в изменении электрического
заряда белка. Для избытка кислоты (а) и
щелочи (б) будем иметь:
I' + I
а) R—COO NH3— R+HCI->-
-^R_COOH"" +NH3—R+CI ;
6) R—COO *NH3—R + NaOH->-
-^ R—COO NH2—R + Na + .
I
По первой схеме белок приобретает
положительный заряд, по второй —
отрицательный, но в обоих случаях солевая
связь ослабляется и, следовательно,
ухудшаются механические свойства
волоса: теряется прочность, увеличивается
растяжимость.
Если проследить внимательно, как
растяжимость зависит от рН среды, то
окажется, что в интервале рН от 4 до 8
растяжимость волоса практически не
изменяется. А вот вне этих границ, особенно при
повышении щелочности, наблюдается
довольно резкий скачок. Таким образом,
рН можно использовать как фактор,
облегчающий горячую завивку волос.
Изменяя щелочность среды, можно
обойтись уже без температуры кипящей
воды.
И в текстильной, и в меховой, и в
парикмахерской практике солевые связи
регулируют, подбирая растворы с
соответствующим значением рН; за
предварительной обработкой таким раствором
следует термообработка. В
парикмахерских волосы смачивают слабощелочным
раствором и подвергают горячей
завивке. Результат называется шестимесячной
завивкой, каковую, судя по названию,
следует отнести к разряду
«перманента».
Вообще говоря, есть основания
полагать, что роль рН не ограничивается лишь
воздействием на солевые связи.
Состояние водородных связей, все реакции
S—S-связей в какой-то мере зависят от
кислотности среды, этого
универсального показателя. Свободные ионы
водорода очень активны, и при разработке
62
практических вопросов рН всегда
необходимо изучать и контролировать.
ФИКСАЦИЯ С ПОМОЩЬЮ
ДИСУЛЬФИДНЫХ СВЯЗЕЙ:
ХИМИЧЕСКАЯ ЗАВИВКА
Хотя дисульфидные связи и реакционно-
способны, однако они не разрушаются
при кипячении в воде — конечно, не
слишком долгом. Такая относительная
устойчивость S—S-связей позволяет
провести грань между двумя
принципами завивки волос — физико-химическим
(разрушение и воссоединение солевых и
водородных связей) и химическим —
разрушением и воссоединением
дисульфидных связей. Иначе говоря, S—S-свя-
зи можно разрушить и образовать их на
новом месте уже после растяжения
волоса. Это свойство и лежит в основе так
называемой химической завивки.
Посмотрим сначала, что происходит с
волосом при сильном разрушении
дисульфидных связей. Может, впрочем,
оказаться, что нечего будет и смотреть:
волос, вполне вероятно, разрушится и
просто растворится. Это хорошо
известно технологам; например, в кожевенной
промышленности есть операция,
называемая сгоном волоса, при которой
шкуру животного обрабатывают
сильным восстановителем — сернистым
натрием Na2S. Он действует на «молодой»
кератин, в волосяных луковицах и
разрушает его, после чего волосы легко
удаляются с кожи простым соскабливанием.
В принципе реакция идет так:
^СН2—SH + HS—СН2
I I
Если же используют бисульфиты
(например, NaHS03), то вместо мостика
образуются две группы:
i i
СН2 • SH и NaS03- S • СН, .
I I
Измерения показали, что потеря
прочности и увеличение растяжимости
волоса почти прямо пропорциональна
числу разорванных S—S-связей. Так,
разрыв половины дисульфидных связей
приводит к потере прочности волокон
примерно на 50%.
Как было уже упомянуто,
разрушенные S—S-связи можно хи ми чески вос-
соединить. После обработки
восстановителем волос можно вытянуть или
закрутить, а вслед за тем обработать его
окислителем, скажем, перекисью
водорода —и дисульфидные мостики
образуются вновь, но уже на новых местах. Так
волос сохраняет приданную ему форму.
Весьма ценно, что с новыми мостиками к
волосу возвращаются былые механиче-
ские свойства, частично потерянные при
реакции восстановления. Наконец,
реакции восстановления и окисления легко
идут при комнатной температуре.
После сказанного становится понятно,
отчего химическая завивка получила
столь широкое распространение (об
эстетической стороне дела и веяниях
моды мы здесь умышленно
умалчиваем). Есть только одно обстоятельство,
требующее осторожности: у некоторых
людей волосы имеют повышенную
чувствительность к восстановителям.
Заранее, без прямого эксперимента, это
узнать нельзя. В результате первая же
химическая завивка может вызвать
ощутимое разрушение волос. Правда,
утверждают, что волосяные сумки не
страдают и волосы отрастают вновь, но
если вы имеете основания не доверять
прочности своих волос, лучше обойтись
без прямого химического
вмешательства.
СВЕРХСОКРАЩЕНИЕ ВОЛОСА:
НЕИСПОЛЬЗОВАННАЯ ВОЗМОЖНОСТЬ
Говоря о физико-химической механике
шерсти и волос, нельзя не упомянуть
хотя бы вкратце крайне любопытный
феномен, известный как сверхсокращение
(или суперконтракция) волоса. Честно
говоря, в парикмахерском деле этот
феномен пока не используется, но в
производстве шерстяных тканей он находит
уже достаточное применение.
Суть феномена состоит* в том, что
волосы в свободном состоянии, без
нагрузки, помещенные в кипящую воду или в
водяной пар при 100°С,
самопроизвольно укорачиваются, причем значительно,
на 30—50%. М это уменьшение
естественной длины волокна оказывается
необратимым!
Как же меняется при этом
молекулярная структура волокна? Как ни странно,
вопрос оказался настолько сложным, что
он не решен и по сей день.
Рентгенологи-кристаллографы, довольно легко
решившие задачу а — р-перехода в
кератине, не смогли прийти к определенному
выводу касательно сверхсокращения.
Последнее, что известно автору,— это
предположение о том, что кератин
после сверхсокращения имеет как бы
спутанную р-структуру.
Сверхсокращение шерсти используют
в отделочных операциях, чтобы придать
шерстяным тканям несминаемость и
предотвратить их усадку. Не могу
исключить, что аналогичные свойства, хотя,
конечно, в несколько ином ключе, не
помешали бы и в парикмахерском
искусстве. Однако тут, как можно догадаться,
есть чисто технические трудности,
связанные с тем, что манипулировать надо
на живом человеке...
Впрочем, цель нашей статьи, как
помнит читатель,— не совет и назидание, а
иллюстрация на тему
физико-химической механики.
Берегите
волосы!
Время от времени очень
полезно узнать нечто о физико-
химической сути обыденных
вещей и процессов. Однако
когда мы причесываемся и
даже (изредка! завиваемся,
то, пожалуй, думаем не о
строении кератина, а о том,
как бы выглядеть опрятно
и красиво. А икой раз,
разглядывая себя в зеркале,
с огорчением замечаем, что
волос вроде бы стало
меньше и выглядят они как-то
грустно. Что с ними
произошло! Не шампуни ли и прочие
химические средства тут
причиной! Или уход не тот!
Примерно такие вопросы
корреспондент «Химии и
жизни» Ю. Зварич задала
Ирине Николаевне ГАВРИ-
ЛОВОЙ, опытнейшему
мастеру из столичного салона-
парикмахерской
«Чародейка».
Если женщина пострижена
и причесана кое-как, то не
помогут ни косметика, ни
нарядное платье. Однако
обвинять краски и шампуни не
надо. Если уделять уходу за
волосами хотя бы половину
того времени, которое
тратится на туалеты...
Купив или получив в
подарок цветы, мы немедленно
ставим их в воду, меняем ее
подрезаем стебли, бросаем
в воду таблетки — лишь бы
сохранить их красоту
подольше. Мы заботимся о
цветах, потому что помним:
они живые. Но так ли
бережно мы относимся к своим —
живым — волосам?
И чего только с ними не
делают! Моют наспех и бог
знает чем; накручивают и
ложатся спать, оставляя в
натянутом состоянии на всю
ночь; торопливо
расчесывают, выдирая целые пряди;
взбивают и буквально
заливают лаком. Так надо ли
удивляться, что волосы
становятся тусклыми и
жесткими?
Многие теперь стригутся
сами, не желая тратить время
на парикмахерскую.
По-моему, напрасно: всегда лучше,
если работа сделана
профессионально. Поэтому и
красить волосы тоже
желательно в парикмахерской,
а дома пользоваться лишь
оценочными шампунями.
Предвижу возражение: в
магазинах продают много
красок, с подробными
инструкциями. И все же окраска
волос — очень деликатная
процедура. Она даже не
каждому мастеру под силу. Надо
предвидеть, как подействует
краска на те или иные
волосы, как они будут
выглядеть после окраски. Нет, не
советую цвет волос менять
по прихоти и дома.
И не надо без особой
необходимости мыть голову
чаще одного раза в неделю
(а сухие волосы и того реже).
Меня часто спрашивают:
63
Карикатуры начала XVIII
века на модную тогда
прическу «кадоган», названную
по имени ее изобретателя —
лорда Кадогана
можно ли мыть голову
желтком, кефиром, замоченным
черным хлебом, еще чем-
то... Наверное, можно — но
зачем? Все эти средства
были хороши в те времена,
когда не было ничего
лучшего. А сейчас специалисты —
химики и врачи —
разрабатывают прекрасные шампуни
с полезными и лечебными
добавками; эти средства
экономичны в употреблении,
хорошо промывают волосы.
Так зачем же химическая
самодеятельность? Даже
мылом лучше не пользоваться,
оно часто оставляет серый
налет на волосах, делает их
тусклыми и жесткими.
После мытья полезно
втереть в голову какую-либо
специальную эмульсию для
ухода за волосами и смыть
ее через некоторое время
теплой водой. Для укладки
тоже есть специальные
препараты, но, если их не
оказалось под рукой, в этом
единственном случае можно
сделать исключение из
правила и прибегнуть к
домашнему средству — смочить
расчесанные влажные волосы
пивом. Высыхая, оно
образует пленку, которая
удерживает пряди в завитом
состоянии. Сушите волосы только
феном (ни в коем случае —
не над газовой плитой или
около духовки).
Лет двадцать-тридцать
назад был моден электрический
перманент —
«шестимесячная» завивка. Пряди волос
смачивали щелочным
составом и накручивали на бигуди,
а кожу головы защищали
резиновыми прокладками; на
бигуди надевали так
называемые «банники»,
металлические патроны, к которым
подводился ток. Патрон
разогревался, под ним
создавалось что-то вроде паровой
бани. Высокая температура
меняла структуру волос, они
закручивались в спираль.
Такая укладка требовала
громоздкого оборудования, а
парикмахеру приходилось
быть все время настороже —
малейшая оплошность могла
испортить волосы. Сейчас
эту прическу делают очень
редко, мода на нее, к
счастью, прошла. А
нынешняя химическая завивка
гораздо совершеннее,
удобнее и для парикмахера, и для
его клиента. Препараты для
химической завивки щадят
волосы, не то что паровая
баня под металлическими
патронами. Конечно, и эти
препараты воздействуют на
живые волокна, поэтому в
конце завивки мы
обязательно используем эмульсии для
ухода за волосами.
Заметьте: стричься надо
примерно раз в полтора
месяца, а химическую завивку
следует делать три-четыре
раза в год.
И последнее. Все, о чем
здесь говорилось, любые
рекомендации о прическах
справедливы только для
здоровых волос. Если же они
начали выпадать, стали
ломкими или с ними
приключилась еще какая-нибудь беда,
то немедленно идите к
врачу-дерматологу.
Парикмахеры не помогут.
64
«В целях охраны здоровья...»
В июне прошлого года ЦК КПСС и Совет Министров СССР приняли постановление,
цель которого — охрана здоровья от вредного воздействия курения. Ниже следует
полный текст этого постановления; далее — интервью с руководителем табачной
промышленности и краткий перечень наших публикаций о вреде табака.
О мерах по усилению
борьбы с курением
В постановлении ЦК КПСС и Совета
Министров СССР от 22 сентября 1977 г. «О мерах по
дальнейшему улучшению народного
здравоохранения» наряду с другими мерами по
охране здоровья населения подчеркнута
необходимость искоренения такой вредной для
здоровья привычки, как курение.
В последние годы в стране проводится
работа по разъяснению вредного воздействия
курения на организм человека.
Определенный опыт борьбы с этой привычкой накоплен
в Краснодарском крае, в частности в г. Сочи.
Вместе с тем на многих предприятиях, в
организациях, учреждениях и учебных
заведениях пропаганда санитарно-гигиенических
знаний о вреде курения, в первую очередь
среди молодежи, осуществляется еще
недостаточно, а в ряде случаев формально.
Нередко отмечаются факты продажи табачных
изделий несовершеннолетним, для которых
курение особенно вредно.
В целях охраны здоровья населения от
вредного воздействия курения Центральный
Комитет КПСС и Совет Министров СССР
постановляют:
1. ЦК компартий союзных республик,
крайкомам, обкомам, горкомам и райкомам
партии, Советам Министров союзных и
автономных республик, исполкомам краевых,
областных, городских и районных Советов народных
депутатов, министерствам и ведомствам СССР
обеспечить проведение совместно с
профсоюзными, комсомольскими и другими
общественными организациями систематической
работы по разъяснению широким массам
населения вредного влияния курения на
здоровье человека с целью постепенного
изжития этой привычки, имея в виду, в
частности:
осуществить на предприятиях, в
учреждениях и организациях мероприятия по
ограничению, а в дальнейшем и запрещению
курения в служебных и рабочих помещениях,
предусматривая выделение для курения
специальных мест. Повысить требовательность
к хозяйственным и другим руководителям за
выполнение этих мероприятий;
усилить в трудовых коллективах, учебных
заведениях и по месту жительства работу по
созданию общественного мнения против
курения, широко используя в этих целях
средства массовой информации и наглядной
агитации.
2. Министерству здравоохранения СССР:
принять необходимые меры к повышению
эффективности пропаганды среди населения
санитарно-гигиенических знаний о вреде
курения и к обеспечению медицинских
учреждений необходимой литературой.
Систематически проводить для медицинских работников
семинары и консультации по вопросам
борьбы с курением;
расширить научные исследования по
изысканию более эффективных средств и
методов борьбы с курением, а также
улучшить оказание в амбулаторно-поликлиниче-
ских учреждениях медицинской помощи
лицам, изъявившим желание бросить курить.
3. Министерству просвещения СССР,
Министерству высшего и среднего специального
образования СССР и Государственному
комитету СССР по профессионально-техническому
образованию усилить в учебных заведениях
санитарно-просветительную и
организаторскую работу по предупреждению курения
среди учащихся и студентов. Признать
необходимым запретить курение в
общеобразовательных школах.
В проведении этой работы с подростками
и молодежью обеспечивать тесное
взаимодействие учебных заведений, семьи и
общественности.
4. Министерству культуры СССР,
Государственному комитету СССР по
кинематографии. Государственному комитету СССР
по телевидению и радиовещанию и
Государственному комитету СССР по делам
издательств, полиграфии и книжной торговли
предусматривать соответственно в
программах зрелищных предприятий и в тематических
планах киностудий и издательств создание
произведений и организацию теле- и
радиопередач, направленных на борьбу с курением,
а также увеличить тираж и улучшить качество
литературы и средств наглядной агитации на
эту тему.
5. Советам Министров союзных республик,
Министерству торговли СССР, Центросоюзу
и министерствам, имеющим торговую сеть:
не допускать размещения киосков и
магазинов по продаже табачных изделий вблизи
общеобразовательных школ,
профессионально-технических, высших и средних
специальных учебных заведений, а также принять меры
к постепенному ограничению, а в дальнейшем
и к прекращению продажи указанных
изделий в действующих в этих местах торговых
предприятиях;
обеспечить строгое соблюдение правил
торговли, запрещающих продажу табачных
изделий лицам, не достигшим 16-летнего
возраста.
6. Министерству пищевой
промышленности СССР:
рассмотреть вопрос о сокращении
производства бесфильтровых сигарет и переходе
на производство сигарет преимущественно
с фильтром;
3 «Химия и жизнь» № 3
65
создать в 1980—1983 годах совместно с
Министерством целлюлозно-бумажной
промышленности и Министерством химической
промышленности и освоить производство
новых фильтров для табачных изделий,
обеспечивающих максимальную задержку
никотина, окиси углерода и других вредных
веществ;
завершить в 1980 году подготовку
оборудования для печатания на упаковке табачных
изделий согласованной с Министерством
здравоохранения СССР надписи,
предупреждающей о вреде курения для здоровья;
изъять с упаковки табачных изделий все
элементы рекламы;
освоить до 1 января 1982 г. производство
восстановленного табака, обеспечив
значительное уменьшение в нем вредных веществ.
7. Госплану СССР и Министерству пищевой
промышленности СССР рассмотреть с
участием Министерства здравоохранения СССР и
Министерства торговли СССР вопрос об
увеличении производства и расширении
ассортимента жевательной резинки.
8. Министерству сельского хозяйства СССР
и Всесоюзной академии
сельскохозяйственных наук имени В. И. Ленина ускорить
проведение предусмотренных постановлением
Интервью
Не конфликтовать,
а сотрудничать
До той поры, когда с курением будет,
наконец, покончено, уплывет, наверное,
немало табачного дыма. Поэтому надо
прямо сейчас уменьшать, насколько это
возможно, зло, исходящее от табака.
Было бы хорошо, если бы люди не
курили вовсе, но пока и полумерами
пренебрегать нельзя.
В напечатанном выше постановлении
один из пунктов обращен к
Министерству пищевой промышленности СССР,
в чьем ведении — так уж сложилось —
находится производство сигарет,
папирос и т. п. Начальник Управления
табачной промышленности Илларион
Иванович ЗВЕРЕВ, с полуслова поняв, что
речь пойдет о вреде курения, тем не
менее выразил готовность принять
корреспондента, заведомо настроенного
против табака...
Совета Министров СССР от 28 мая 1976 г.
№ 390 «О мерах по повышению качества
табака» работ по созданию новых
высокопродуктивных сортов табака с пониженным
содержанием никотина, необходимых для
производства табачных изделий улучшенного
ассортимента, имея в виду осуществить в
1983—1985 годах внедрение таких сортов в
производство.
9. Признать целесообразным организовать
при Министерстве здравоохранения СССР
Межведомственный совет по пропаганде
знаний о вреде курения, возложив на него
разработку и осуществление
соответствующих мероприятий, координацию
деятельности министерств и ведомств в этой области,
а также обобщение и распространение опыта
по борьбе с курением.
Министерству здравоохранения СССР
утвердить состав указанного совета и
положение о нем.
10. Министерству здравоохранения СССР
совместно с ВЦСПС и ЦК ВЛКСМ разработать
с участием заинтересованных министерств и
ведомств и утвердить план основных
мероприятий по пропаганде
санитарно-гигиенических знаний о вреде курения.
Кстати: на четырнадцатом этаже, где
расположилось управление,
корреспонденту не встретился ни один курящий.
Правда, в кабинете начальника стояла
пепельница, но настолько отдраенная,
что, похоже, ею давно не пользовались...
Вашему министерству перво-наперво записано про
сигареты с фильтром. Как с ними обстоят дела?
Сейчас монтируются новые линии для
изготовления сигарет с фильтром. К
концу 19В2 года производство таких сигарет
увеличится на три миллиарда штук.
Но и тогда потребность еще не будет
удовлетворена, надо вводить новые
мощности (те, что есть, освоены уже
на 90 процентов). Надеемся, что в
наступившей пятилетке вопрос удастся
решить.
Следующий вопрос — тоже о фильтрах, насчет
качества, которое надлежит улучшать.
Во всем мире сигаретные фильтры
делают из ацетата целлюлозы, вряд ли в
ближайшее время появится что-нибудь
лучшее. Поэтому речь может идти не
о новых материалах, задерживающих
никотин, смолы и другие малополезные
вещества, а об улучшении уже сущест-
66
вующих фильтров. Их фильтрующую
способность можно повысить, изменяя
форму элементарных волокон: чем
больше поверхность фильтрации, тем
лучше. Есть и более простой путь —
увеличить длину фильтра. Не пренебрегая
первым способом, мы в ближайшее
время будем шире пользоваться вторым.
Сейчас обычная длина фильтров —
15 миллиметров. Эксперименты
показывают, что еще лучше длина 18
миллиметров. Мы начинаем делать сигареты
с таким удлиненным фильтром. Он
задерживает примерно 30 процентов
никотина и смол, содержащихся в табаке.
Но можно бы и больше?
Можно и больше. Но есть вполне
оправданные опасения, что в таком случае
курильщики, не получив своей порции
никотина, станут курить больше сигарет
и папирос, чтобы компенсировать
недостачу. Нельзя перегибать палку, эффект
может оказаться противоположным
тому, на который мы рассчитывали.
А в кое-каких иностранных сигаретах есть
активированный уголь для поглощения вредных
веществ, есть устройства для дополнительного
подсоса воздуха. Говорят» что не очень вредный
искусственный табак тоже есть.
Над созданием искусственного табака,
насколько мне известно, работают за
рубежом, но требуемый эффект еще
не достигнут. Во всяком случае, это
дело неблизкое. Активированный уголь
в фильтре дает неплохой результат,
но сигареты с таким фильтром очень
дорого обходятся, а кроме того,
многие курильщики при такой очистке
табачного дыма не получают привычного
удовлетворения. Так что эта продукция
не пользуется большим спросом.
А вот дополнительная подача воздуха
для разбавления дыма, для снижения
концентрации вредных компонентов —
это разумно. Один из эффективных
способов — использовать специальную
пористую бумагу. Над этим наши
технологи сейчас работают.
Дальше в документе идет речь о надписи на
пачках по поводу вреда курения...
Это, пожалуй, самое простое. На многих
сортах сигарет и папирос такая надпись
уже есть, будет и на остальных.
Последнее — о восстановленном табаке,
производство которого надо освоить к самому началу
1982 года. Что это такое — восстановленный
табак?
Сигареты и папиросы должны быть
наполнены равномерно, но этому мешают
некоторые части табачного листа —
жилки, мелкие волокна. Их удаляют, а затем
снова превращают в искусственный лист:
это и есть восстановленный табак.
Сначала такое сырье отправляют в
экстракторы и горячим паром извлекают
летучие компоненты. Остается почти
чистая клетчатка. Ее промывают и
формируют с<лист» — наподобие пленки.
Без запаха и вкуса. Что же касается
экстрагированных веществ, то среди них
меньше вредных компонентов, в первую
очередь тяжелых смол, они частично
удаляются в процессе экстракции.
Концентратом пропитывают чистую
табачную пленку, и восстановленный
табак готов. Завод для его производства
уже строится в Ельце и, надо полагать,
будет своевременно пущен.
И тогда из восстановленного табака будут делать
сигареты?
Нет. Хотя восстановленный табак менее
вреден, при экстракции теряется
значительная часть ароматических веществ.
Поэтому его не используют
самостоятельно, а добавляют к сигаретному
табаку. Не кардинальное решение
вопроса, но все-таки не без пользы.
А что кардинальное?
Курить меньше. Вовсе не курить...
Между прочим, не мешало бы медикам
работать с табачной промышленностью
и сельским хозяйством в контакте. То,
что табак неполезен, что курить —
здоровью вредить, все знают. Но как в
реальных условиях, располагая
определенным табачным сырьем и
оборудованием, сделать курение наименее
вредным — вот что надо исследовать.
Мы хотели бы не конфликтовать с ме-
3:
67
дициной, а сотрудничать с нею. Хотели
бы пользоваться конкретными
данными, а не общими соображениями.
Предположим, что разъяснения, запрещения,
информация, новые медицинские средства, о которых
только мечтать можно,— предположим, все это
привело к резкому сокращению курения. Что
делать вашей отрасли?
Давайте не будем загадывать, а
займемся тем, что можно и нужно сделать уже
сейчас. Нам — в части улучшения
качества, вам — в части разъяснений
и предупреждений...
Беседу вел
О. ЛИБКИИ
«ХИМИЯ И ЖИЗНЬ» ПРОТИВ КУРЕНИЯ
Если по долгу службы или по велению сердца вы
боретесь с курением (как с чужим, так и с
собственным), но вам не хватает еще аргументов,
фактов и умения, то, может быть, вам в какой-то
мере помогут публикации «Химии и жизни»?
Вот краткий их перечень за последние годы:
Отчего бы не покурить? 1975, № 3, с. 78—79;
За облаком табачного дыма. Курят все больше...
Полезные полумеры. 1975, N9 5, с. 120—125;
Наглядно о вреде табака. 1975, № 11, с. 69—73;
Короткая память курильщика. 1975, № 12,
4-я страница обложки;
Таблетки от курения. Как вновь родился... 1976,
№ 10, с. 123—124;
Легко ли бросить курить? 1978, № 5, с. 67—68;
Не хотят курить синтетику. 1978, № 6, с. 94;
Курение и сердечно-сосудистые болезни. 1978,
№ 8. с. 10;
Если вы курильщик.-.1979, № 8, с. 94;
Мне плохо, дайте сигарету! 1979, № 9, с. 95;
Что с фильтром, что без... 1979, № 12, с. 46;
Королевство за сигарету. 1980, № 12, с. 45—46.
Консультации
СКОЛЬКО ИОДА
В ПРОДУКТАХ
Я читал, что в морской капусте
есть иод — необходимый
организму микроэлемент. Хотелось
бы знать, какова потребность
взрослого человека в иоде
и в каких еще продуктах он
содержится.
В. Горелин,
Новочеркасск
Ежедневная потребность
человеческого организма в иоде
составляет 1—2 мкг на
килограмм веса. Иод содержится во
многих продуктах животного
происхождения. Вот несколько
примеров (в микрограммах на
100 г продукта): молоко 6,4—
9,0; творог — 9,7—15,8;
сметана — 7,0—8,0; свинина — 9,3—
12,7; говядина — 6,4—14,4;
куриное мясо — 9,3; сало
шпиг — 9,6—12,4; яичный
белок — 6,8—8,2; желток —
20,7—35,7.
Много иода в морской рыбе.
Сотрудники Азово-Черномор-
ского НИИ морского рыбного
хозяйства и океанографии
исследовали содержание иода в
рыбах Индийского океана и
получили следующие данные:
нототения — 19,0; барабуля
мелкая — 20.5; скумбрия — 24,9;
мерлуза — 27,5; серебристый
хек — 32,7; королевская
макрель — 44,4. Водятся в
Индийском океане рыбы и с еще более
высоким содержанием этого
элемента (японский карась —
55,1; барабуля океаническая —
100,7), но, к сожалению, есть
их ие особенно приятно из-за
лекарственного запаха.
«НЕФТЯНОЕ ЖЕЛЕ»
Что может значить
написанное на упаковке привезенной
из-за границы мази английское
выражение «petroleum jelly»,
дословно — «нефтяное желе»!
Я полагаю, это какой-то
нефтепродукт, но какой именно!
А. Беляков,
Краснодарский край
Petroleu m jelly действи те ль но
означает продукт, сделанный
из нефти, причем известный,
надо полагать, всем. Речь идет
о самом обыкновенном
вазелине, на основе которого, по-
видимому, и сделана
привезенная мазь — так же, впрочем,
как и многие мази,
изготовленные у нас в стране.
Вазелин — это смесь
расплавленного парафина,
церезина или других твердых
углеводородов с тяжелым нефтяным
маслом, хорошо очищенная
(обычно — серной кислотой
и отбеливающей глиной). Это
мазеподобиое вещество (или,
если хотите, желе) получило
широкое распространение в
медицине еще в конце прошлого
века, а затем проникло и в
технику как отличная смазка.
Английский язык, пожалуй,
стоит особняком в обозначении
вазелина; хотя в нем и есть
слово vaseline, но используется
оно скорее в быту, чем в
технике и науке. А в большинстве
других языков термин звучит
почти по-русски: например, Va-
selin по-немецки, vaseline no-
французски, vaselina
по-испански. Это относится и к
вазелиновому маслу, или, иначе,
жидкому парафину, очищенной
фракции нефти, также широко
применяемой в медицине.
Англичане называют вазелиновое масло
white mineral oil или liquid
paraffin (немцы — Vaselinol,
французы— huile de vaseline).
Самое любопытное, что
слово «вазелин» было создано
в англоязычной стране. Его
ввел в обиход в 1877 году
американский аптекарь по
фамилии Чизбро. Слово это он
изобрел для обозначения новой
мази, и, как бывает в таких
случаях, думал скорее не о
смысле, а о благозвучии.
Впрочем, «вазелин» появился не иа
пустом месте, это не случайное
сочетание звуков, как, скажем,
в названии фотоаппарата
«кодак». Вторая часть слова
«вазелин» очевидна, это греческое
элайон — масло; в первой же
части одни словари видят
немецкое Wasser (вода), другие —
французское vase (ил).
Большинство же словарей обходят
спорный вопрос молчанием.
Как бы то ни было, слово,
придуманное или составленное
ради рекламы, пошло по свету
и прижилось в очень многих
странах — вслед за веществом,
которое оно обозначает.
68
ГАИ задает
вопросы
Пьяный за рулем — угроза обществу:
об этом убедительно свидетельствуют и
научные данные, и статистика дорожных
происшествий.
Как с этим бороться!
С одной стороны, конечно,
административными мерами, строго наказывая
тех, кто умышленно и сознательно
пренебрегает интересами общества, садясь
за руль в нетрезвом виде.
С другой стороны, конечно,
воспитательным воздействием, в рамках
общей борьбы с пьянством и
алкоголизмом, которая ведется в нашей стране.
Но у проблемы есть и еще один
аспект.
Будем смотреть на вещи реально.
Сухого закона в стране нет и не
предвидится; водителей автомобилей и
мотоциклов — миллионы, число их с каждым
годом растет, и было бы нелепо
требовать, чтобы все они до единого навсегда
записались в трезвенники.
Необходимо другое: чтобы человек
не садился за руль, пока его организм
находится лод действием алкоголя. Д
для этого нужно знать, сколько времени
длится такое действие, как определить,
что оно уже кончилось.
Несколько лет назад в «Химии и
жизни» об этом уже говорилось в статье
«Танталы поневоле, или можно ли
выпить водителю автомобиля!» A976, №1 ).
По правде сказать, редакция не очень
рассчитывала на поддержку в таком
деликатном деле со стороны
работников ГДИ. Однако и они, как выяснилось,
не оставляют эти вопросы без внимания.
Вот что рассказал нашим
корреспондентам Д. Иорданскому и М. Черненко
начальник Государственной
автомобильной инспекции МВД СССР генерал-
лейтенант милиции В. В. ЛУКЬЯНОВ.
...Прежде всего, обнадеживающее
известие. Число аварий, связанных с
пьянством, в 1980 году снизилось на 1,7%.
Заметьте, что это произошло при
существенном увеличении общего числа
автомобилей. Почти на 17% стало
меньше таких аварий в Литовской ССР, на
15,4% —в Кабардино-Балкарской АССР,
на 13,3% — в Азербайджане, на 11 % —
в Москве, Ленинградской и Рязанской
областях, на 4—6% — в Грузии,
Армении, Московской, Орловской и
Ростовской областях. Такие данные вселяют
надежду на успех в борьбе с этим злом.
И все-таки положение остается очень
серьезным. Водители, находящиеся в
состоянии опьянения, совершают у нас
почти треть всех аварий. Только
в Коми АССР по вине пьяных водителей
в прошлом году 49 человек погибло
и 240 ранено. В масштабах всей страны
это дает страшные цифры.
Одними административными мерами
эту проблему решить нельзя.
Дисциплина на дорогах должна быть
сознательной. Поэтому здесь нужна огромная
разъяснительная работа. Каждый, кто
имеет дело с автомобилем, должен ясно
себе представлять, что с ним происходит
под действием выпитой рюмки, как это
влияет на его водительские способности,
сколько времени может продолжаться
такое действие. Только при этом условии
он, садясь за руль, будет уверен, что
не подвергает опасности себя и
окружающих, не принесет людям беду,
И вот в этом мы, ГАИ, помочь ему
сегодня, к сожалению, мало чем можем.
V нас самих возникает немало неясных
вопросов, по которым должна сказать
свое веское слово наука. И прежде всего
специалисты, разбирающиеся в действии
алкоголя на человека.
...Да, безопасность движения может
быть обеспечена только тогда, когда
водитель садится за руль абсолютно
трезвым. Но что значит «абсолютно
трезвый»? А если за некоторое время
до этого он выпил? Речь не идет о тех
случаях, когда человек был пьян, — тут
никакого вопроса нет: он обязан
проспаться и не меньше суток, а то и двух
к машине не подходить. Я говорю о
небольших дозах — ну, рюмка, ну, сто
граммов. Как быть тогда?
Кое-что тут известно. ^Лы знаем, что
действие алкоголя зависит от его
концентрации в крови. ^Лы знаем, что эта
величина, в свою очередь, связана,
во-первых, с количеством выпитого,
а во-вторых, с весом человека. Если
75-килограммовый человек выпьет 100 г
водки, у него в крови будет от 0,5 до
1 °/оо алкоголя. До одного промилле,
то есть до десятой доли процента.
^Лы знаем также, что алкоголь в орга-
69
низме понемногу разрушается — в
среднем его содержание в крови падает
на 0,15°/оп в час. Казалось бы, не так уж
трудно подсчитать, через сколько
времени алкоголя в крови человека не
останется совсем; в нашем примере со
100 г водки получается — от 4 до 7 часов.
А на самом деле все не так просто.
Даже когда алкоголь полностью
разрушен и проверка выдыхаемого воздуха
показывает, что его нет, в организме
еще остаются продукты его разложения.
Они тоже оказывают вредное действие,
влияют на психофизиологическое
состояние человека, а значит — создают
угрозу безопасности движения.
Как учесть это обстоятельство, не
знают ни водители, ни ГАИ. А мы очень
хотим, чтобы компетентные
специалисты — пусть с какими-то допусками,
с достаточной степенью приближения,
но ясно и аргументированно — сказали
нам, чем должен руководствоваться в
таких случаях водитель. Каков крайний
предел, который он не имеет права
превысить, скажем, вечером, чтобы
утром ехать спокойно: ни проверка
ничего не покажет, ни угрозы он
никому не создаст?
...И если уж речь зашла о проверке,
то я считаю, что каждый водитель
должен иметь возможность объективно себя
проконтролировать, проверить свое
состояние перед выездом. Сейчас это
доступно только
шоферам-профессионалам, да и то лишь на крупных
автопредприятиях, где налажены
систематические предрейсовые
медосмотры. А хорошо бы предоставить такую
возможность всем — не вижу в этом
ничего плохого.
Почему бы не продавать, например,
в аптеках всем желающим те самые
трубки «контроль трезвости», которыми
наши автоинспекторы при
необходимости проверяют водителей?
А может быть, найдутся и
какие-нибудь другие способы — скажем, тесты
или что-нибудь еще. Разработка таких
методов — тоже дело специалистов.
...Теперь несколько слов о наказаниях.
Я не буду говорить с тех случаях, когда
водитель в нетрезвом виде совершил
аварию или задавил человека. Тут все
ясно, и виновного строго накажет суд.
Ну а если он ничего такого не
натворил — машину не разбил, ни на кого
не наехал? Как с ним быть? Ведь он уже
грубо нарушил Правила дорожного
движения, которые запрещают
управлять транспортным средством в
состоянии опьянения.
По действующему законодательству
за это полагается лишение
водительских прав на срок до двух лет и штраф
до 30 рублей. Мера строгая, и она,
конечно, оказывает определенное
сдерживающее влияние. Наверное, с ее
применением отчасти связано и то
снижение аварийности в нетрезвом
состоянии, о котором я говорил.
Но во всех ли случаях хороша эта
единственная предусмотренная законом
мера наказания? Она, кстати, наносит
определенный ущерб транспорту (а
значит, всей экономике страны): водители
нужны везде, их не хватает... Сотрудники
ГАИ это прекрасно понимают.
Должна бы существовать еще какая-то
мера — достаточно суровая, чтобы
эффективно сдерживать любителей
выпить, но не лишающая водителя
возможности работать по специальности.
Я считаю, что такой мерой мог бы
стать крупный денежный штраф для
водителей, провинившихся впервые.
Подчеркиваю: штраф должен быть
крупным, поскольку назначение его —
наказать серьезного нарушителя,
предупредить опасные последствия и
гибель людей.
Ну а уж если водитель попадется не
в первый раз, тогда надо наказывать
его по всей строгости — лишать прав на
длительный срок,' и чтобы никаких
послаблений и лазеек — условных мер
и тому подобного — не было.
Может быть, эта часть проблемы и не
имеет прямого отношения к тематике
вашего журнала. Но независимо от того,
как будет решен этот вопрос, остается
проблема самоконтроля, о которой я
говорил. И если бы специалисты,
читающие «Химию и жизнь», помогли ее
решить, то работники ГАИ смогли бы
еще эффективнее бороться с пьянством,
с вызванными им авариями. И наше
общее дело от этого только выиграло бы.
От редакции. Приглашаем наших читателей —
медиков, физиологов, биохимиков,
психологов, работников медицинской и химической
промышленности — помочь Государственной
автомобильной инспекции СССР в решении
следующих вопросов:
1. Как точно узнать, сколько времени
необходимо для того, чтобы разрушился
весь алкоголь, попавший в организм человека?
2. Как влияют на психофизиологическое
состояние человека продукты разрушения
алкоголя в организме и сколько времени
продолжается их действие?
3. Что нужно сделать, чтобы каждый
водитель имел возможность перед выездом
самостоятельно проконтролировать свое
психофизиологическое состояние?
Редакция предоставит страницы журнала
компетентным специалистам для обсуждения
этих вопросов.
70
НАУЧНЫЕ ВСТРЕЧИ
АПРЕЛЬ
IV Всесоюзный семинар по
электрофизике горения.
Караганда.
Химико-металлургический институт АН Каз. ССР
D70032 Караганда, ул.
Дзержинского, 63), Дом техники
Карагандинского областного
совета НТО.
ИЮНЬ
VII совещание по
использованию рассеяния нейтронов в
физике твердого тела. Пос.
Заречный Свердловской обл. Институт
физики металлов УНЦ АН СССР
F20219 Свердловск ГСП-170,
ул. С. Ковалевской, 18),
Объединенный научный совет АН
СССР по комплексной проблеме
«Физика твердого тела».
II конференция по эппипсо-
метрии. Новосибирск.
Институт физики полупроводников
СО АН СССР F30090
Новосибирск 90, просп. Науки, 13),
Научный совет АН СССР по
проблеме «Физика и химия
полупроводников».
V семинар «Электромагнитные
взаимодействив ядер при малых
и средних энергиях». Москва.
Институт ядерных
исследований АН СССР A17312 Москва
В-312, просп. 60-летия Октября,
7-а).
IV совещание ло окислению
органических соединений в
жидкой фазе. Черноголовка
Ногинского р-на Моск. обл.
Институт химической физики
АН СССР A42432 п/о
Черноголовка Ногинского р-на Моск.
обл.). Научный совет АН СССР
по химической кинетике и
строению.
V конференция по применению
ионообменных мвтериалов в
промышленности и
аналитической химии «ИОНТ-81».
Воронеж. Воронежский
государственный университет C94000
Воронеж, Университетская пл., 1).
XIV Чугаевское совещание по
химии комплексных
соединений. Иваново. Ивановский
химико-технологический институт
A53460 Иваново, просп.
Энгельса, 7), Научный совет АН СССР
по неорганической химии,
Институт общей и неорганической
химии АН СССР.
IV симпозиум по фенольным
соединениям. Харьков.
Харьковский
научно-исследовательский
химико-фармацевтический институт C10085 Харьков,
Астрономическая ул., 33),
Научный совет АН СССР по
проблемам физиологии и биохимии
растений.
Совещание «Энергетика,
метаболические пути и их регуляция
в фотосинтезе». Пущине
Институт фотосинтеза АН СССР
A42292 Пущино Моск. обл.),
Научный совет АН СССР по
проблемам фотосинтеза и
фотобиологии растений.
IX совещание «Транспортные
АТФазы». Петрозаводск.
Научный совет АН СССР по
комплексной проблеме
«Биологические мембраны и
использование принципов их
функционирования в практике» A17988
ГСП-1 Москва В-334, ул.
Вавилова, 32), Научный совет АН
СССР по проблемам биохимии
животных и человека,
Петрозаводский государственный
университет.
Совещание «Математические
методы исследования
биополимеров». Пущино.
Научно-исследовательский вычислительный
центр АН СССР A42292 Пущино
Моск. обл.).
Конференция «Вирусы
микроорганизмов». Пущино. Научный
совет АН СССР «Научные
основы микробиологического
синтеза белка и других продуктов»
A17312 Москва В-312, ул.
Вавилова, 34), Всесоюзное
микробиологическое общество,
Институт биохимии и физиологии
микроорганизмов АН СССР,
Институт микробиологии АН
СССР.
Конференция «Экологическая
генетика растений и животных».
Кишинев. Отдел генетики
растений АН Молдавской ССР
B77028 Кишинев,
Академическая ул., 1), Молдавское
общество генетиков и селекционеров,
Научный совет АН Молдавской
ССР по проблеме
«Генетические основы селекции
сельскохозяйственных растений и
животных».
Ill конференция по биологии
и патологии пушных зверей.
Петрозаводск. Научный совет
АН СССР по комплексным
проблемам физиологии
человека и животных, Институт
биологии Карельского филиала
АН СССР A85610 Петрозаводск,
Пушкинская ул., 11).
Конференция по истории
физиологической науки. Тарту.
Научный совет АН СССР по
комплексным проблемам
физиологии человека и животных.
Всесоюзное физиологическое
общество АН СССР, Институт
истории естествознания и
техники АН СССР, Тартуский
государственный университет
B02400 Тарту, ул. Юликооли,
18).
Конференция «Проблемы
защиты биосферы в районах
интенсивных мелиорации». Бо-
рок Некоузского р-на
Ярославской обл. Научный совет АН
СССР по проблемам биосферы
A17312 Москва, ул. Ферсмана,
11, корп. 1), Институт биологии
внутренних вод АН СССР.
Конференция «Взаимодействие
человека и природы как
глобальная проблема
современности». Обнинск. Всесоюзный
научно-исследовательский
институт системных исследований
ГКНТ СССР и АН СССР A19034
Москва Г-34, ул. Рылеева, 29).
Сроки и места проведения
научных встреч могут быть
изменены. Подробную информацию
можно получить в
оргкомитетах, адреса которых указаны
в скобках.
В июне выходит из печати
«ЖУРНАЛ
ВСЕСОЮЗНОГО ХИМИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА
им. Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА»,
1981, № 3,
посвященный актуальным проблемам
химии и физики
синтетических каучуков
В номере публикуются обзоры, посвященные
механизмам синтеза каучуков, их физико-химическим и
физическим свойствам, способам модификации и
вулканизации.
Цена номера 2 р.
Журнал в продажу не поступает. Отдельные номера можно
заказать в редакции, выслав почтовым (не телеграфным!)
переводом стоимость номера с указанием номера
расчетного счета редакции — № 608211 в Бауманском отд.
Госбанка.
Заказы на № 3 принимаются до 1 мая 1981 г.
АДРЕС РЕДАКЦИИ: 101000 Москва, Кривоколенный пер., 12.
71
Вещи и вещества
Превращения
жевательной
резинки
Возраст жевательной резинки — более
ста лет. Говорят, что впервые она была
приготовлена в 1869 году американским
изобретателем Томасом Адамсом из
сока дерева саподиллы (Achras zapofa),
которое растет в тропиках. Правда,
Американская энциклопедия данных на
сей счет не приводит. И тем не менее
новый товар настолько пришелся по
вкусу американцам, что вскоре стал
неотъемлемой частью их быта.
В начале нашего века резинку стали
жевать и в Европе, а сегодня ее мировое
производство исчисляется сотнями тысяч
тонн в год.
Однако вернемся к первооснове
нынешней жевательной резинки. Чикл,
свежий сок саподиллы, похожий на
коровье молоко, быстро густеет на
воздухе и превращается в желтоватую
липкую массу. Ее доводят до консистенции
крема кипячением, после чего продукт
осаждают и режут на куски весом в 1 кг.
Лучший чикл на мировой рынок
поступает из Мексики.
В состав чикла входит гутта (транс-
полиизопрен, .который придает ему
эластичность), смолы, углеводы, воски,
таниды и неорганические вещества.
Качество чикла определяется
соотношением гутты и смол, а оно зависит от
условий, в которых выросло дерево.
С увеличением спроса на жевательную
резинку чикла стало не хватать и
пришлось заняться поисками нового сырья.
В качестве заменителей были
исследованы некоторые натуральные латексы и
смолы — гуттаперча, гутта-кальян, дже-
лутонг, сорва. Наиболее подходящим
оказался джелутонг, коагулированный
латекс деревьев, растущих на Борнео.
Джелутонг дешевле чикла, однако
выяснилось, что жуется он хуже и плохо
удерживает вкусовые добавки. Не
смогли заменить чикл натуральный каучук и
гидрогенизированная смола (живица)
некоторых пород хвойных деревьев.
Одно время пробовали взять за основу
жевательной резинки клейковину
пшеничной муки и зеин (белок кукурузы).
Однако подсчеты показали, что затраты
на дополнительные посевные площади
превысят выгоды от замены чикла.
Развитие органической химии привело
исследователей к синтетическим
полимерным материалам. Оказалось, что
некоторые хорошо очищенные
нерастворимые в воде полимеры, например
поливинилхлорид, безвкусны, не
прилипают к зубам и не твердеют при
длительном жевании. В полимеры
можно добавлять наполнители,
пластификаторы, мягчители, сахар, вкусовые
добавки, а если нужно, то и медицинские
препараты; им легко придать форму
палочек, пластин, конфет и т. д.
Итак — полимеры! Но надо было еще
^V4
*См. «Химию и жизнь», 1970, № 10, с. 94—95.
72
найти исходное вещество —
подходящий мономер. В 1951 году английские
исследователи выяснили, что при
полимеризации винилацетата в толуольном
растворе в присутствии катализатора
(смесь пербората натрия и уксусного
ангидрида) получается продукт, близкий
по своим свойствам к натуральным
смолам — поливинилацетат. Однако
побочные продукты придавали
полимеру специфический запах и горький
привкус. Вода плохо вымывала эти
смеси, поэтому англичане предложили
промывать полимер смесью воды и
метанола или воды и ацетона.
Но у ПВА оказался свой недостаток —
малая пластичность. Пришлось ввести
в него пластификатор. Пластичность
улучшилась, но тут появилось новое
осложнение: пластификатор, не об азуя
прочных связей с полимером,
мигрировал на его поверхность и попадал внутрь
организма (что нежелательно), а
резинка становилась жесткой и жевать ее
было трудно.
Все же от винилацетата не отказались,
а занялись внутренней
пластификацией — сополимеризацией. Например, на
основе сополимера винилацетата с
винилпирролидоном в 1962 году в
Японии начали выпускать растворимую
жевательную резинку, а американцы
предложили использовать сополимер
винилацетата с d-лимоненом и
сополимер винилацетата с 2-этилгексилакрила-
том. Все названные сополимеры
устойчивы и более термопластичны, нежели
ПВА.
Но надо было наделить полимер еще
одним свойством: он не должен
прилипать к зубам. Исследователи
пробовали добавлять в основу специальные
вещества, например серу или
углекислый кальций. Но сера образовывала
сульфид железа, загрязнявший продукт,
а углекислый кальций оставлял привкус
мела. И тогда вспомнили, что очищенная
натуральная смола — более липкая, чем
неочищенная. При промывке смолы из
нее удаляются тан иды. Значит, при
добавлении танидов снижается липкость
полимера. Хотя при жевании они
быстро экстрагируются, но в присутствии
поливинилового спирта, поливинилпир-
роли дона, крахмала, метилцеллюлозы,
оксиэтилцеллюлозы и желатины
экстракция задерживается, а острый вкус
танидов исчезает.
Итак, винилацетат в большой степени
решил проблему сырья. Конечно, не все
полимерные основы делают из этого
мономера, но на сегодняшний день
он — «основа основ» жевательной
резинки.
В нашей стране производство
жевательной резинки впервые было организовано
четыре года назад в Таллине и Ереване.
Для нашей кондитерской
промышленности дело это было новое, и поэтому
на первых порах пришлось обратиться
к опыту зарубежных коллег. Однако
сейчас некоторые предприятия уже
работают на отечественной полимерной
основе, разработанной Ереванским
филиалом НПО «Пластполимер» совместно
со Всесоюзным
научно-исследовательским институтом кондитерской
промышленности. Сейчас в магазины поступают
«Апельсиновая», «Мятная» и
«Клубничная» резинка, а в Ленинграде
собираются наладить производство
«Барбарисовой», «Сливочной» и «Малиновой».
В 1981 году планируется выпустить
около 8 тысяч тонн жевательной
резинки — почти в два раза больше, чем
было выпущено в 1979 году. Пока еще
спрос на этот товар превышает его
выпуск, но полагаем, что в ближайшем
будущем жевательная резинка станет
таким же привычным товаром в наших
кондитерских магазинах, как пряники
или конфеты. ю л ШРУМЯН
73
КЛУБ
ЮНЫЙ
ХИМИК
Заочная
биологическая
школа
Вода
в кристаллах
Два карандаша
Завод
в миниатюре
Откуда
взялась
сера?
Заочная биологическая
школа
Нередко юные химики интересуются и
биологией. Но многие ли из них знают о
том, что есть возможность углубленно
заниматься этой наукой под
руководством квалифицированных наставников?
Между тем наша школа —
биологическое отделение Всесоюзной заочной
математической школы (ВЗМШ) при
АПН СССР и МГУ — существует уже
шесть лет. В последние годы, кстати,
появились также заочные биологические
школы при Киевском и Красноярском
университетах.
Ученикам биологического отделения
ВЗМШ мы посылаем вопросы по разным
разделам биологии и пособия по
отдельным, наиболее трудным проблемам,
например по синтезу нуклеиновых кислот и
белка. Ребята получают и вопросы
биологической олимпиады школьников МГУ,
принимая в ней заочное участие.
Занимаются в нашей школе ученики 9-х и 10-х
классов, но мы обращаемся в основном к
восьмиклассникам: вступительный
конкурс лучше пройти заранее. Мы
принимаем и отдельных учеников, и группы
ребят, занимающихся совместно, и целые
школьные кружки, работающие под
руководством учителей. Сейчас как раз
проводится очередной прием. Вот
вопросы конкурсного задания:
1. Известно, что у некоторых животных
(зайцы, китообразные и др.) очень
жирное молоко, а у других (обезьяны,
волки) — нет. Предложите объяснение этого
факта и на основе вашего объяснения
попробуйте предсказать, у каких еще
животных молоко должно быть жирным, а у
каких — нежирным.
2. В связи с переходом к наземному
образу жизни у растений развился целый
ряд структур: корни, проводящая
система, специальные покровные ткани и
т. д. Как вы полагаете, какие структуры и
приспособления должны были появиться
первыми, чтобы обеспечить выход
растений на сушу? Ответ нужно обосновать.
3. Некоторые животные (например,
хамелеон или осьминог) могут менять
свой цвет в соответствии с изменением
окружающего фона. Представьте себе,
что вы ученый, которому поручено
изучить физиологические основы такой
реакции животного. Какие конкретные
вопросы вы бы перед собой поставили?
Какие опыты вы стали бы проводить, чтобы
ответить на эти вопросы? Как вы стали бы
истолковывать тот или иной результат
этих экспериментов?
4. Расположите следующих животных
в порядке снижения их кровяного
давления: собака, жираф, курица, лягушка.
Ответ обязательно поясните.
5. Для учета численности животных
некоторое их число вылавливают, метят
и выпускают на волю. Затем производят
повторный отлов. Для оценки
численности существенно отношение числа
меченых животных в повторном отлове к
общей численности пойманных во второй
раз животных.
а) Напишите формулу, по которой
определяют численность, и объясните, как
вы рассуждали при ее выводе.
б) Укажите, какие причины могут
привести к ошибкам при использовании
этого метода. Для каждой из причин поста-
74
Клуб Юный химик
раитесь указать, приведет ли она к
занижению или к завышению численности.
Надо также прислать сведения о
себе: фамилия, имя, отчество; год
рождения; номер школы и класса; место
работы и должность родителей; полный
почтовый адрес. Желательно также
указать, откуда вы узнали о нашей
школе. Надеемся, что восьмиклассники,
которые захотят выполнить работу,
справятся с ней за время весенних каникул.
О результатах конкурса каждому
участнику будет сообщено в начале
следующего учебного года. Школьники Москвы
и Ленинграда в заочную биологическую
школу не принимаются — у них
достаточно других возможностей заниматься
биологией.
Конкурсные работы надо высылать по
адресу: 113149 Москва ГСП,
Нахимовский проспект, 4. ВЗМШ «Биология».
М. 5. БЕРКИНБЛИТ, член жюри
биологической олимпиады школьников
и биологической комиссии ВЗМШ
ЗАДАЧИ
Вода в кристаллах
Готовить растворы солей доводится
каждому, кто занимается химией. И нередко
случается, что, когда нужен раствор
определенной концентрации, соли
приходится брать больше, чем выходит по
расчету, основанному на ее простейшей
молекулярной формуле. Секрет тут прост:
многие сопи кристаллизуются в виде
комплексов, содержащих некоторое
(иногда довольно большое) число
молекул воды — кристаллогидратов.
Предлагаемые задачи помогут юным химикам
научиться принимать в расчет это важное
свойство ионных соединений.
ЗАДАЧА 1
40 г насыщенного раствора алюмокалие-
вых квасцов нагрели от 0 до 20°С.
Раствор, насыщенный при 0°С, содержит 3,1,
а при 20°С — 5,7% безводной соли.
Сколько граммов кристаллогидрата
надо добавить, чтобы получить
насыщенный раствор и при этой температуре?
ЗАДАЧА 2
25 г насыщенного раствора купороса
MS04 • пН20 охладили от 80 до 25°С При
этом выпало в осадок 8,9 г
кристаллогидрата. Найти его формулу, если при 80°С
растворимость безводной соли 53,6, а
при 25°С — 23 г на 100 г воды.
ЗАДАЧА 3
Насыщенный при 20°С водный раствор
некоторой соли, представляющей собой
хлорид трехвалентного металла, имеет
концентрацию 31,5%. Из 40 г этого
раствора при постоянной температуре
испарилось 4 г воды, в результате чего
выпало в осадок 5,3 г кристаллогидрата,
содержащего 6 молекул воды. Установите
формулу соли.
(Решения на стр. 79]
Клуб Юный химик
75
ОПЫТЫ БЕЗ ВЗРЫВОВ
Два карандаша
Кому не случалось, взяв
в руки тестер, испытывать
электропроводность
всего, что ни попадется! Эти,
казалось бы, совсем
детские опыты можно тоже
сделать осмысленными.
Мало того — извлечь из
них кое-какую полезную
информацию.
Возьмите
обыкновенный школьный карандаш
и школьный же тестер.
Переключите тестер на
измерение
сопротивлений, а карандаш заточите
с обоих концов.
Присоедините провода тестера
к грифелю. Карандаш ток
проводит.
Ну и что,— скажете
вы,— иного и ждать не
следовало. Но не
торопитесь. Возьмите другой
карандаш — угольный,
каким рисуют художники
(его можно купить в
магазинах Художественного
фонда). Подключите его
к тестеру. Думаете,
получится то же самое? Как
бы не так. Угольный
карандаш оказывается не
проводником, а
диэлектриком. А ведь и графит,
и уголь — это один и тот
же элемент: углерод.
Почему же так выходит?
Дело в том, что
кристаллическая структура
графита слоистая. Связи
между атомами углерода,
лежащие в плоскости
каждого слоя, очень
прочные — ковалентные. Но
есть в графите и другие,
слабые связи, которые
соединяют слои между
собой. Эти связи
настолько слабы, что могут даже
служить источниками
свободных электронов (так
их иногда и называют —
связи металлического
характера, потому что
похожие связи есть и в
металлах). Ну а где
свободные, «гуляющие» по всей
кристаллической
структуре электроны — там и
электропроводность.
Древесный же уголь,
из которого делают
грифели угольных
карандашей,— это другая
форма углерода, углерод
аморфный.
Металлических связей в нем нет,
стало быть, нет у него
и электропроводности.
Так же, как и у
кристаллического углерода —
алмаза. Можете проверить:
алмаз тоже тока не
проводит (только где его
взять?).
Так получилось, что с
помощью «детского»
опыта вы познакомились со
свойствами основных
форм углерода.
И еще два совета. Если
1,5—3,5 В; буквой К
обозначена кнопка, 3 —
зажимы («крокодильчики»),
а Г — индикатор тока —
гальванометр или
вольтметр постоянного тока на
3—6 В. Если не окажется
1
у вас нет тестера, то
можно собрать несложную
схему по рисунку 1. В
схему входит батарейка на
и гальванометра, то его
тоже можно соорудить
своими руками из
школьного компаса. Описание
такой самоделки уже
публиковалось в «Химии
и жизни», но довольно
давно — в № 5 за 1975 год.
Возможно, не все смогут
достать этот номер
журнала. Поэтому вкратце
напомню устройство.
По диаметру компаса
перпендикулярно стрелке
(рис. 2) нужно плотно
намотать 30—40 витков
изолированной медной
проволоки диаметром
0,2—0,3 мм. Выведите
концы на корпус компаса
и закрепите их
капельками клея. Теперь
включите компас-гальванометр в
схему и нажмите
кнопку К. Если при этом
стрелка останется неподвижной
или отреагирует слабо,
перемените полюса
батарейки. Компас
ориентируйте на север, как
показано на рис. 2.
В. П.
76
Клуб Юный химик
ПЕРВОЕ ПИСЬМО
Завод в миниатюре
Концентрированная азотная кислота
нужна юным химикам сравнительно
редко. Кстати, она и небезопасна в
обращении. Д разбавленный раствор HN03,
применяемый во многих опытах, можно
сделать так, как предлагает
семиклассник из Москвы Сережа КРДЮШКИН.
Применяемая им реакция —
каталитическое окисление аммиака воздухом —
известна каждому школьнику: это
промышленный способ получения HN03,
используемый на большинстве крупных
заводов. Ну, а сережин завод —
маленький, его можно устроить в школьном
кружке. Вот что пишет Сережа.
Мой прибор довольно прост. Через
насыщенный раствор аммиака в воде,
налитый в банку 1, продувается воздух. Я
пользовался для этого компрессором,
но в принципе можно продувать и
резиновой грушей (Внимание! Наполнять
грушу воздухом можно только отсоединив
ее от прибора. Воздух через раствор
пропускать не слишком быстро! Опыт
выполнять под тягой!)
Проходя через раствор, воздух
захватывает часть аммиака. Разумеется, за
аммиаком потянутся и пары воды, так что
после банки 1 смесь газов лучше
пропустить через осушитель 2 — трубку,
набитую твердой щелочью. А дальше
расположен главный аппарат моего завода:
трубка с катализатором 3. В качестве
катализатора я брал диоксид марганца из
старых батареек, который смешивал с
асбестовым порошком. В аппарате 3,
нагреваемом горелкой или спиртовкой, в
пламя которой для повышения
температуры можно тоже вдувать воздух,
аммиак окисляется до смеси NO и N02.
Ну а окончательное окисление до N02
происходит просто в пустой банке 4 —
эта реакция не требует ни высокой
температуры, ни нагревания, был бы только
избыток кислорода, а он в такой
установке есть всегда. Банка 4, кстати,
полезна, чтобы раствор из следующей
банки случайно не засосало в горячую
трубку 3.
В последней банке 5 диоксид азота
поглощается водой. Тут и получается
нужный многим юным химикам раствор
азотной кислоты.
•оздуя
_J^ .
Клуб Юный хнмик
77
Откуда
взялась
сера!
В том, что известно, пользы нет,
Одно неведомое нужно...
Вряд ли найдется учитель,
который безоговорочно
согласился бы с этими
словами Гете. В самом
деле, в школе мы прежде
всего знакомимся с уже
известными, надежно
доказанными фактами и
теориями. Увидеть же нечто
новое в хорошо знакомом
дано лишь наиболее
любознательным и
вдумчивым. Миллионы
школьников смешивают
тиосульфат натрия с
растворами кислот и в полном
соответствии с тем, что
написано в учебниках
неорганической химии,
наблюдают выделение серы
и сернистого газа. Эта
реакция популярна еще
и потому, что ею удобно
иллюстрировать
простейшие законы кинетики:
время, через которое
появляется помутнение
раствора, обратно
пропорционально
концентрации тиосульфата.
Казалось бы,, такой опыт
может увлечь лишь
начинающего .юного химика,
а старшекласснику
ставить его уже несолидно.
Однако вот что пишут
слушатели Школы юного
химика при МГУ П.
АФАНАСЬЕВ и Б. ШИМАНО-
ГОВ, которые учатся
сейчас в 10-м классе.
В известной реакции
тиосульфата натрия с серной
кислотой выделяются
сера и сернистый газ.
Однако между этими же
реагентами возможна и
другая реакция. Если
кристаллический
тиосульфат не растворять в воде,
а добавлять прямо к
серной кислоте, да притом не
к разбавленной, а к
концентрированной, то
получается та же сера, но в
компании с ней — не
сернистый газ, а
сероводород, и притом в
немалом количестве. Правда,
если избыток серной
кислоты недостаточен, то
одновременно образуется
и сернистый газ. Но если
он достаточен, то смесь
разогревается,
вспенивается, и на каждый грамм
тиосульфата выделяется
около 35 см3
сероводорода. Поэтому наше
наблюдение может
представлять и практический
интерес для тех, кому
нужно быстро получить
большое количество H2S
(разумеется, в
лаборатории и под тягой). При этом
можно использовать
колбу Вюрца, снабженную
капельной воронкой.
Метод неоднократно
проверен нами на практике.
Долгое время мы не
могли объяснить, почему
так получается. А потом
в «Курсе общей химии»
Б. В. Некрасова нашли
следующее уравнение
разложения тиосерной
кислоты:
h2s2o3+h2o-^
+h2so4+h2s.
Разложение происходит
при добавлении по каплям
раствора тиосульфата к
концентрированной
соляной (а не серной) кислоте.
Однако сера при этом не
выделяется. И больше
ничего подходящего найти
в химической литературе
нам не удалось.
Можно лишь
предположить, что происходит
следующее. Известно, что
при нагревании выше
200°С кристаллический
тиосульфат натрия
разлагается с образованием
Na2S04 и Na2S5.
Если допустить, что в
среде
концентрированной серной кислоты
похожее превращение
может идти и при более
низкой температуре (наш
раствор нагревался, но
все же не так сильно), то
наблюдавшиеся нами
превращения объяснить
можно. Ведь разложение
полисульфидов в кислой
среде и приводит к
образованию серы и
сероводорода. Вот откуда берется
сера! Ну, а сероводород,
кроме того, может
получаться и в результате
реакции, аналогичной той,
что описана в учебнике
Некрасова.
От редакции.
Исследование П. Афанасьева
и Б. Шиманогова связано
с проблемой, имеющей
вековую историю:
существует ли свободная
тиосерная кислота?
Химикам давным-давно
известны ее соли, но саму
кислоту удалось получить
совсем недавно, причем
опыт делался при низкой
температуре, в среде
органического
растворителя. Оказалось, что
тиосерная кислота
неустойчива не только к
нагреванию (хотя бы до
комнатной температуры), но
и к действию воды. И в
том и в другом случае
выделяется сероводород.
78
Клуб Юный химик
Видимо, тиосерная
кислота первоначально
получалась и в ходе
реакции, изученной авторами
письма. Поэтому еще
один возможный источник
сероводорода — распад
безводной тиосерной
кислоты, полностью
аналогичный хорошо
известному, но идущему лишь при
высокой температуре
распаду серной кислоты. В
обеих реакциях
образуется серный ангидрид. А вот
вторые продукты реакций
различны: в случае
серной кислоты — вода,
в случае тиосерной —
сероводород.
Ну, а
взяться сера,
объяснили сами.
откуда могла
авторы
Решения задач
(Условия на стр. 75)
ЗАДАЧА 1
В 40 г раствора содержится 40 - 0,031 =
= 1,24 г соли (безводной). Допустим, что
для получения раствора, насыщенного
при 20°С, нужно взять m г
кристаллогидрата. Кристаллогидрат алюмокалиевых
квасцов соответствует формуле
[KAI(S04J • 12Н20]2. Его молекулярная
масса 948,78. Молекулярная масса
безводной соли — 516,42. Следовательно,
m г кристаллогидрата содержат 0,544 m г
безводной соли. Вес полученного
раствора составит D0 + т) г, а соли в нем
будет A,24+0,544т) г. Составим
пропорцию, из которой вытекает несложное
уравнение
25 • 53,6 Q -,_ л
содержит —, „ . =8,72 г безводной
соли. После выпадения осадка осталось
25—8,9=16,1 г раствора. Безводной
соли в нем
16,1 - 23
123
=3,01 г.
Следовательно, безводной соли в составе осадка
8,72—3,01 =5,71 г. Число молей этой
соли, естественно, равно числу молей
выпавшего кристаллогидрата. Значит,
5,71 _ 8,9
М+96 — м+96 + 18п '
Из этого соотношения следует, что 32п =
= М + 96. Подставим возможные
значения п. Если допустить, что п = 7,
получается, что М = 128. Элемент, примерно
соответствующий этой молекулярной
массе (иод), к числу двухвалентных
металлов не принадлежит. А вот если
п = 5, то М = 64. Этой величине атомной
массы соответствует медь, которая
действительно образует купорос
CuSO, • 5Н90.
0,057 • D0 + т) = 1,24 + 0,544 т,
ЗАДАЧА 3
где 0,057 — концентрация раствора,
насыщенного при 20°С. Решая уравнение,
получаем, что к раствору нужно
добавить 2,14 г кристаллогидрата.
ЗАДАЧА 2
Купоросами называют кристаллогидраты
сульфатов некоторых тяжелых
двухвалентных металлов. Число молекул
кристаллизационной воды в них обычно
составляет 5 или 7. Чтобы установить, с
каким из купоросов мы имеем дело в
данном случае, можно обозначить атомную
массу неизвестного металла через М.
Тогда молекулярная масса безводной
соли составит М +96, а
кристаллогидрата — М+96+ 18 п. При 80°С раствор
В 40 г раствора содержится 40 • 0,315 =
= 12,6 г соли. Обозначим ее формулу
МО з, атомную массу металла М —
буквой А. Тогда молекулярная масса
безводной соли А + 106,5, а
кристаллогидрата А + 214,5. После испарения воды
и выпадения осадка осталось 40 —4 —
5,3 = 30,7 г раствора. Безводной соли в
нем содержится 30,6 • 0,315 = 9,67 г.
Следовательно, в составе осадка
безводной соли 12,6 — 9,67 = 2,93 г. Применяя
такой же расчет, как в задаче 2,
получаем, что А = 27. Следовательно,
металл — алюминий, а соль — А1С13 • 6Н20.
Ф. И. ГУСЕЙНОВ
Клуб Юный химик
79
Гипотезы
Жизнь внутри
небесных тел
Внеземная жизнь волнует не только
почитателей научной фантастики. Поиск
внеземной жизни и выяснение условий,
в которых она может развиваться,—
основная забота экзобиологии, науки,
которая у нас на глазах рождается на
стыке астрофизики и биологии. Полеты
космических аппаратов к планетам
Солнечной системы позволят наконец-то
однозначно ответить на вопрос, есть ли
где-нибудь, кроме Земли, жизнь под
Солнцем. Надежд'немало. Не
исключено, что живые организмы встретятся
на Марсе (на отдельных участках его
поверхности, в «оазисах» марсианской
биосферы), в облачных слоях атмосфер
Юпитера и Сатурна и на спутнике
Сатурна Титане, у которого весьма
плотная и толстая атмосфера.
Совсем недавно появились новые
кандидаты в этот список: спутники Юпитера
Ганимед, Калл исто и Европа. Эти так
называемые галилеевы спутники вместе
с еще одним спутником — Ио — самые
крупные небесные тела в системе
Юпитера. Ганимед и Каллисто больше
планеты Меркурий, а Европа по размерам
близка к Луне. Массы же Ганимеда,
Каллисто и Европы сравнительно
невелики, что недвусмысленно
свидетельствует об их низкой плотности (см.
таблицу). Объяснить низкую плотность
этих небесных тел астрономы могут
с помощью воды: полагают, что
мощный слой воды залегает в них между
ледяной корой и силикатным ядром,
образуя своего рода водяную мантию.
Такую модель недавно рассчитали
американские астрофизики Г. Консолманьо
и Дж. Льюис. Они пришли к выводу,
что водяные мантии у небесных тел
могут существовать очень долго — по
крайней мере три миллиарда лет.
Характеристики спутников Юпитера
Спутник
Радиус,
км
Плотность,
г/см'
Толщина, кал
коры
мантии
Европа 1565 3 50 100
Ганимед 2640 1,9 75 100—400
Каллисто 2420 1,8 250 800—1000
И вот что примечательно,— снимки,
сделанные автоматическими станциями
«Вояджер-1» и «Вояджер-2», не
опровергли выводов Консолманьо и Льюиса.
Ледяная кора Каллисто оказалась
старой и толстой, она вся испещрена
метеоритными ударными кратерами.
Кора Европы молодая и тонкая,
кратеров на ней почти нет, зато видны
гигантские разломы льда. Наверное,
крупные метеориты пробивают кору
Европы, вода из ее мантии заливает
кратеры, застывает, а потом на новенькой
ледяной поверхности из-за резкого
перепада температуры появляются
громадные трещины.
Самое любопытное в галилеевых
спутниках Юпитера — это их водяные
мантии, огромные внутренние океаны.
Здесь астробиологи столкнулись с
новым явлением в планетологии — эндо-
гидросферами (внутренними
гидросферами). Во всяком случае, на Земле
ничего похожего нет. Разрозненные
подповерхностные водоемы Земли
либо сообщаются с обычной
гидросферой (так называемые инфильтраци-
онные воды), либо молоды
геологически (седиментационные воды,
захороненные моря).
Внутренние океаны галилеевых
спутников Юпитера колоссальны — это
сферические слои воды толщиной от
ста до тысячи километров. По расчетам
Консолманьо и Льюиса, температура
воды в этих океанах растет с глубиной
от 0° до 80°С, а давление — от 1000
до 10 000 атм. На первый взгляд
кажется, что условия здесь слишком далеки
от земных. Однако же давление и
температура в верхних слоях водяных
мантий небесных тел примерно такие,
как на десятикилометровой глубине
столь родного нам Мирового океана.
А не продолжить ли эту параллель?
Ведь в земных океанах на этой глубине
есть свои, вполне конкретные
обитатели. Значит, им подошли бы и условия
80
•ЦЩ£Г'иГ ~-ff
в верхних слоях эндогидросфер Гани-
меда, Европы и Каллисто, если там есть
хоть немного кислорода. Но может ли
биосфера родиться и процветать под
ледяной корой спутников Юпитера?
Прежде чем стать частью организма,
химические соединения должны
претерпеть сложнейшую эволюцию от
простых неорганических и органических
соединений до белков и нуклеиновых
кислот. Этот тернистый путь
исследователи разбили на несколько этапов.
Схема такова. Поначалу
синтезируются исходные простые соединения
(Н20, СО, С02, CH4, NH3, N02, HCHO...).
Условия для такого синтеза есть почти
на любом небесном теле, где не царят
очень высокие температуры. Жиры,
спирты, сахара, биомономеры
(аминокислоты, компоненты нуклеиновых
кислот) могут появиться на
безжизненной планете возле вулканов, а также
на кометах, метеоритах, в водной и
газовой среде под воздействием
ультрафиолета, электрических разрядов,
катализаторов (Со, Fe, Ni, силикатов),
ударных волн и даже при нагреве. И
наконец, прямые эксперименты по
моделированию зарождения жизни на Земле
недвусмысленно показали, что
биомономеры в водной среде под действием
нагрева,Y-излучения могут превратиться
в биополимеры, первичные кирпичики
органической жизни.
Так вот, внутри Европы, Ганимеда и
Каллисто, на наш взгляд, вовсе
неплохие условия для появления жизни.
Исходные химические соединения могли
образоваться еще в протопланетной
81
туманности, из которой возникли сами
эти небесные тела. А химическим
реакциям, приводящим к синтезу
органических соединений и биополимеров,
должны способствовать тектоническая
деятельность, радиоактивный распад
элементов, перепады температуры и
давления.
Совсем недавно химики выявили еще
одну возможность быстрой эволюции
органических веществ, которая может
реализоваться и в специфических
условиях зндогидросфер. Исследования
академика Н. С. Ениколопова с
сотрудниками, вошедшие в цикл работ,
удостоенных Ленинской премии 1980 года,
привели к выводу, что под высоким
давлением в твердых телах при
сдвиговых деформациях начинается аномально
быстрая полимеризация молекул. Это
значит, что в нижних слоях ледяной
коры Ганимеда, Европы и Каллисто при
разрыве льда тектоническими силами
или же при падении больших
метеоритов могут образоваться сложные
органические соединения. Эти соединения
способны стать строительным
материалом для простейших живых организмов
мантии и пищей для них.
Ледяная кора галилеевых спутников
Юпитера надежно защищает вещество
мантии от жесткой радиации и
космических лучей. Однако оно не полностью
изолировано от воздействия космоса.
В частности, по разломам коры
глубинное вещество может выплеснуться
на поверхность. Особенно часто такое
должно происходить на Европе с ее
тонкой корой. Так вот, чтобы проверить
гипотезу о возможности жизни в эндо-
гидросферах, надо всего-навсего
раздобыть пробы вещества верхних слоев
коры из свежих разломов и поискать
в них органику. А на глубине метр-два,
куда не проникают энергичные частицы
магнитосферы Юпитера, следует искать
остатки живых существ, выброшенных
из мантии на поверхность.
Гипотезу о возможности органической
жизни на Европе недавно опубликовал
американец Р. Хогленд. Однако он
придерживается традиционной точки
зрения, согласно которой жизнь может
зародиться только на поверхности
небесного тела. Он полагает, что
светимость Юпитера когда-то была столь
велика, что могла расплавить ледяную
кору Европы. Этот океан будто бы и
послужил средой для появления жизни.
В нашей же гипотезе речь идет о
возможности зарождения жизни под
поверхностью небесного тела. Если такая
точка зрения справедлива, то в
Солнечной системе по крайней мере шесть
небесных тел могут быть обитаемы.
Водяная мантия может быть и у
Тритона, спутника Нептуна, и у Титана,
спутника Сатурна. Кроме того,
предполагают, что и на Марсе под слоем
поверхностного льда есть большие
бассейны.
Небесные тела с достаточно
большими подповерхностными водоемами,
которые могли бы послужить
колыбелью жизни, вероятно, есть и за
пределами Солнечной системы. И вот что
важно подчеркнуть: условия в эн до-
гидросферах самых разных небесных
тел должны быть весьма схожими, ибо
мало зависят от расстояния до
центральной звезды и ее характеристик. Так не
правильнее ли думать, что жизнь под
поверхностью распространена во
Вселенной не менее, а то и более широко,
чем привычная нам жизнь земного типа,
которая не способна обойтись без
сложной атмосферы и гидросферы,
жизнь, очень чувствительная к
световому и тепловому режиму, жизнь, плохо
защищенная от космических
катаклизмов...
И наконец, еще один немаловажный
вопрос: каков уровень организации
жизни в эндогидросферах?
Из-за того, что ледяная кора
защищает эндогидросферы от космических
воздействий, там почти ничего не
меняется за гигантские промежутки
времени. Там нет сильного мутагена —
космического излучения. На население
эндобиосфер могут влиять лишь слабые
мутагены: перепады давления и
температуры, магнитное поле, изменения,
порожденные падением метеоритов
и тектонической активностью ядра, а
также радиоактивный распад элементов,
растворенных в воде и входящих в
состав взвесей. Слабый мутагенез,
стабильность зндогидросфер не могут не
сдерживать темпы эволюции жизни.
Наиболее вероятно, что в
эндогидросферах обитают простейшие живые
существа, микроорганизмы. Но если там
работают какие-то еще неизвестные нам
факторы эволюции, то почему бы внутри
небесных тел не появиться
полнокровным живым существам?
Л. О. КОЛОКОЛОВА, А. Ф. СТЕКЛОВ,
Главная
астрономическая обсерватория
АН УССР
82
Жук, Мохер
и другие
Доктор медицинских наук
Ю. А. ФУРМАНОВ
НУЖНО ДЕЛАТЬ ХОРОШО...
...— А плохо оно и само сделается,—
говаривал Шеф.
В нехитрой этой сентенции едва ли
не смысл того, что совершается в
хирургических клиниках. Здесь шьют, что-то
соединяют, что-то переставляют,
вставляют, удаляют... Операции длятся по
нескольку часов. Но случается и такое:
прошло шесть-семь суток, глядишь —
соединения распались, образовались
гнойники. И видимая причина как бы
отсутствует. Как говорят
патологоанатомы, «больной умер от прекращения
жизни». Правда, патологоанатомы в
конце концов разбираются в причинах.
Да только поздно.
Окончание. Начало — в № 2.
На этом снимке, как и на фото, помещенных
в предыдущем номере,— пес по кличке Мохер,
много месяцев живший с чужим, пересаженным
легким
Сложна медицина, и не всегда, не на
все хватает у нас знаний. Но как ни
трудно — хотя бы чисто физически —
преодолеть все то, что наделала с
организмом болезнь, надо делать только
хорошо. По крайней мере, насколько
это от нас зависит.
Сегодня в больших хирургических
центрах операции идут на многих столах
одновременно. Пересекают веточки
блуждающего нерва, чтобы создать
благоприятные условия для заживления
язвы желудка, удаляют опухоли, очищают
сосуды от въевшихся в их стенку
тромбов, под микроскопом соединяют
сосуды и нервы пальцев, оторванных на
путях технического прогресса.
Всюду жарко — в прямом и в
переносном смысле. Душно, кондиционеры не
справляются, маски плотные,
многослойные. Хирург должен от всего
отключиться — от разговора, испортившего
настроение перед самой операцией,
от неперевязанных больных, от род-
ственников, ожидающих в вестибюле,
от несделанных домашних дел.
83
Зарплата хирургов не ахти,
обязанностей и обязательств не счесть.
Работают на энтузиазме и часто без выходных.
И все это нужно забыть и делать
хорошо.
Как же, однако, трудно! Ведь не все
таланты, есть и середнячки, и люди,
не умеющие организовать свое время.
А как сложно потом исправлять свои
ошибки, и еще сложнее — чужие. Из-за
этого и мчат по городу
«республиканские консультативные», вылетают днем
и ночью самолеты санавиации. Их путь
туда, где «плохо», где нужно начинать
сначала, если есть еще хоть малый шанс
сделать «хорошо». «Удовлетворительно»
не помогает.
Хирургия не стоит на месте. Оставим
в стороне уникальные вмешательства
на сердце, сосудах, печени, мозге; но
изменяются и общепринятые операции.
Еще несколько лет назад при язве
желудка удаляли значительную его часть
и оставшийся «на развод» сегмент
соединяли с кишкой. Считалось, что язву
нужно иссечь вместе с частью желудка,
а простое ее ушивание считалось среди
специалистов дурным тоном.
Практических хирургов принято было
разделять на две категории: на
делающих и не делающих резекцию
желудка. И вот — новый поворот. Пересекли
веточки блуждающего нерва (кстати,
это совсем не простая, а длительная
операция, требующая от врача четкости
и честности), изменили тем самым
характер желудочной секреции и создали
благоприятные условия для заживления
язвы. Но сколько было споров,
сомнений, взаимных упреков в
ремесленничестве, фельдшеризме...
Потом эта операция ваготомии стала
в некоторых странах общепринятой, да
и сама идея сохранить желудок в
неприкосновенности оказалась достаточно
заманчивой. И те, кто начисто отрицали
ваготомию, стали в конце концов
призывать к ее внедрению. А к тому
времени в Москве, Киеве, Харькове был уже
накоплен не меньший, чем за рубежом,
опыт, разработаны методики,
позволяющие оценить послеоперационный
эффект. Более того, операцию эту (правда,
на свой страх и риск) делали чуть ли не
ежедневно.
Похожая, но, пожалуй, более
печальная судьба постигла и мои протезы
дыхательных путей — те самые, которые на
ходу одобрял Академик. Их, увы, не
применяют, а после удаления даже
значительной части органа стягивают его
концы швами. Потом расхлебывают
осложнения, но зато нет инородного
тела...
Протезы эти были до смешного
просты — две трубки, одна в другой.
Внутренняя — из полиэтилена,
влагонепроницаемая. Наружная — сетчатая,
упругая. Между ними зазор в один
миллиметр. С концами трахеи соединяется
швами наружная, она — протез.
Внутренняя же на рассасывающихся нитях
укрепляется внутри трахеи. Она служит
протектором, на ней созревают,
упрочняются ткани, врастающие в протез. Когда
через четыре месяца внутренная трубка
удаляется, на сетчатом наружном
каркасе остается новая эластичная стенка,
живая стенка трахеи.
По тому же принципу удалось
протезировать даже бифуркацию —
разветвление трахеи на бронхи. Сетчатый
протез — такой же трубчатый, а вот
внутренний протектор формой посложнее.
Он повторяет развилку, только ветви
сведены, чтобы легче было впоследствии
удалить его через протез. Мне казалось
(да и сейчас кажется), что находка была
удачной. Жаль, правда, что два десятка
лет назад среди медиков не было моды
получать свидетельства на изобретения,
а то, наверное, запатентовали бы протез,
как это сейчас принято. Но изменило
бы это разве его судьбу, мою судьбу?
А судьба экспериментатора такова,
что приходится отдавать свое детище
в чужие руки. Хорошо, когда руки чуткие
и умелые, а если — случайные?
И все-таки один раз мой протез
применили. Его поставила безнадежному
больному наш киевский доктор, тогда
еще не профессор. Протезом пришлось
заменить почти всю трахею, больной
после операции пил, ел, говорил, да так
и не узнал, что ему сделали. Все решила
случайная ошибка — во время операции
рядом с протезом оказалась артерия,
которая постепенно перетерлась о его
ткань. Больной погиб внезапно, а с ним
и идея, которой больше никто не
воспользовался.
Так что мало сделать хорошо — нужно
еще и чуточку везенья. А парень мог
бы еще пожить...
ОТСТУПЛЕНИЕ
ОБ ЭКСПЕРИМЕНТАТОРАХ
Я не искал себе легкой
экспериментаторской жизни — она сама меня нашла.
Действительно, что стоят все мои
переживания и раздумья в сравнении
с чувствами хирурга над трупом
больного, погибшего на столе не от рака,
не от сердечной недостаточности, не от
тромбоза, а от технической ошибки
врача? Это — бывает, этого не избежать,
это как сама судьба. Экспериментатору
84
куда как легче. К тому же работа
творческая, есть время подумать, есть время
почитать.
Но случаются и в нашем полку
опасные личности. Конечно, они не губят
людей и не делают роковых ошибок.
А все же...
Знаю такого: ничего не умеет, много
читает, умело компилирует, да и
присочинить может при случае. Это ведь не
очень сложно — облечь чепуховые
результаты в наукообразную форму.
А поскольку хирурги в основной массе
народ простецкий, замотанный и им
легче что-то сделать, чем написать,—
халтурные работы этого человека имеют
успех. Он лепит статьи на грубо
сколоченном материале, выпускает
диссертации, ему ничего не стоит дописать —
вместо десяти тридцать. Кто проверит,
да и когда? И, увы, не все из тех
клиницистов, которым он помогает готовить
диссертации, готовы пожертвовать
целью, убедившись в негодности
средств. На собаках и так сойдет, а в
клинике авось дотянем...
Экспериментаторы немного в стороне
от основной деятельности клиники, они
не лезут в атаку, копаются себе в своем
окопчике, изредка постреливая в белый
свет. Как же халтурщику не
воспользоваться этим? Он натягивает цифры и
вовремя рапортует об успехах. Бывают
у него и тщательно продуманные
неудачи, но процент их невелик, и сама
статистика становится в его руках
могучим средством дезинформации,
которая покоится не на правде, а на
правдоподобии.
Конечно, таких немного, и, может
быть, я несправедлив, но все же я не
очень люблю «чистых»
экспериментаторов, не нюхавших запаха хирургических
операционных. И так радуюсь
приходящим клиницистам. Они редко халтурят:
знают, чем это кончается в большой
хирургии.
Однако моя судьба клинициста
оказалась перечеркнутой. Несмотря даже
на то, что у Мохера появились «братья»
по пересадкам. Трудно, имея за спиной
шестилетний кандидатский стаж и семью,
сидеть на ставке пресловутого эмэнэс.
Трудно, да и стыдно.
Я понимал, что в пересадках достиг
предела, больше ничего сделать не
смогу: жив Мохер, выживают другие
собаки — хорошо, но уровень
некомпетентности достигнут, все, что дальше,—
наука для науки, простое уничтожение
собак без шансов перенести этот опыт
в клинику.
Как раз тогда меня пригласил на
работу приехавший в город Хирург:
— На увольнение три дня. Беру
старшим в сосудистое отделение. Проявишь
себя — будешь завотделом.
И это после младшего без перспектив!
Шеф огорчился, но виду не подал:
— Уходи — там будущее. Настоящая
хирургия. А здесь...
И я ушел.
Были слезы на прощанье. Обещал
приезжать, не забывать, не заноситься,
навещать собачек. Прощай, дорога через
кладбище, здравствуй, новая жизнь...
СМЕРТЬ МОХЕРА
Он умер тихо, может быть, во сне.
Собаки и люди часто умирают ночью.
Никто не видел его последних минут,
никому он не полизал последний раз
руку, не согрел своим влажным, теплым
дыханием. И я не видел его мертвым —
я был далеко.
Не оправдываюсь перед памятью
собаки, прожившей на свете четыре года,
и полтора из них с чужим легким. Я —
приезжал.
Сначала радости Мохера не было
предела. Мы бросались друг на друга, он
лапами пачкал одежду, старался лизнуть
в губы, повизгивал. И я радовался
встрече, сразу выводил его гулять, гладил,
разговаривал, кормил. Но встречи
становились все реже, новая работа
затягивала.
Однажды приехал к Мохеру вместе
с женой. Она сидела в машине, пока
я выводил его, принимая по дороге все
проявления собачьей радости и любви.
Потом подошла, и пса стало не узнать.
Он нахохлился, отвернулся и не желал
даже смотреть в мою сторону.
Спокойно, но без обычной живости погулял
со мной и столь же спокойно дал отвести
себя на место. Так я узнал не только
любовь, но и ревность собаки.
Мохера вскрыли без меня — не могли
дозвониться. Взяли все необходимые
кусочки на исследование и похоронили.
Хорошо, что меня не было при этом.
Помню его здоровым и крепким,
уверенно стоящим на ногах, мысленно все еще
глажу густую шерсть с крупными
завитками. Помню все хорошее, как это и
положено в жизни. Иначе как жить?
СОВРЕМЕННАЯ КЛИНИКА
Не знаю, считать ли удачей, что я застал
на первых порах хирургической работы
клинику старого, немного
патриархального образца. Больные лежали здесь
подолгу, их тщательно обследовали, они
привыкали к палате, врачу, соседям,
знали всех сестер по имени, впитывали
устные легенды заведения. Да и после
операции им, с моей точки зрения,
было легче: все такое знакомое и
привычное.
85
На прогулке с Цезарем, одннм нз тех многих,
кто «...и другие»
Наверное, так не может продолжаться
в век технической революции, в век
жесткой экономии, которая характерна
не только для техники, но и для
медицины.
Это касается в первую голову
хирургических учреждений: здесь слишком
подорожал так называемый койкодень,
чтобы больные могли «вылеживаться»,
особенно до операции. Десять, а то
и пятнадцать рублей тратит государство
в день на больного, да и мест не всегда
хватает.
Поэтому все борются за сокращение
сроков пребывания до и после операции.
Как правило, больной не успевает узнать
своего лечащего врача. Тот в темпе
его обследует, докладывает, а после
операции, дня через два-три, принимает
из рук анестезиологов. У тех, что и
говорить, очень напряженная работа,
множество тяжелых больных; недаром в
отделения реанимации даже лечащих
врачей стараются не допускать, ну в
крайнем случае — заведующих отделениями.
Такой порядок, наверное, оправдан:
меньше инфекции, меньше
вмешательства в святая святых.
Не берусь судить, хорошо это или
плохо. Мне больше нравились старые
порядки, при которых почти всегда
оперировал, а уж всегда выхаживал больных
лечащий врач. Он, по словам
московского глазного хирурга, известного своими
трезвыми мыслями о медицине,
знакомился с больным на входе, оперировал
и лечил, а уж прощались они, как врач
заслужил.
Это не пустяк. По себе знаю, как
отвратительно себя чувствуешь, когда
пациент уезжает, не попрощавшись.
Случается такое, и нередко. И по-разному.
Лежали в палате две молодые
женщины из Севастополя, обе после операции.
И вот одна из них выписалась.
В середине дня захожу в палату,
койка уже пуста.
— А где Лида?
— Ой, у нее билет был на двенадцать,
а вы на операции задержались.
— Так я же утром заходил!
Ужасно — как будто напрашиваюсь
на благодарность. Через силу улыбаюсь
и объясняю:
— Знали бы вы, что чувствует врач,
когда вот так уходит больной... Может,
она обижена за что-то?
— Ну что вы...
Наверное, я и вправду излишне
сентиментален, переживаю без повода.
Ладно, переживу.
Но этот разговор и мое огорчение
были переданы по назначению, и до сего
дня я получаю ко всем праздникам очень
приятные поздравления от Лиды. Вторая
девушка, ее землячка, давно обо мне
позабыла...
В нынешнем больничном
калейдоскопе больные мелькают, появляются и
исчезают с горизонта. Пишут врачам, как
правило, если им становится плохо.
Присылают, конечно, и поздравления, но
не часто, да и сами врачи не всегда
могут вспомнить — от кого письмо,
особенно если больной «прошел»
благополучно.
Ну и пусть. Лишь бы благополучно.
ЧЕМ ШЬЮТ ХИРУРГИ
В современной клинике — тьма
вопросов, которые нужно решать. Тут и новые
методики операций, которых так много,
что и не сосчитать, и новые
медикаменты, быстро становящиеся дефицитными,
несмотря на цену (не отсюда ли такой
дорогой койкодень?). Тут и
хирургические материалы.
Во главу угла неожиданно встал
вопрос — чем шить?
Вот уж что раньше было ясно! Был,
во-первых, нерассасывающийся шелк и,
во-вторых, рассасывающийся кетгут. Оба
материала естественного
происхождения, не синтетика. Один — продукт
шелковичных червей, второй — из тканей
животных.
86
Но шелк намокал в ране, как фитиль,
и проводил инфекцию. А кетгут —
аллерген, как любой чужеродный белок.
Да и производство материалов из такого
капризного сырья не отличается особой
простотой и рентабельностью. И когда
появились полимерные нити, их стали
пробовать хирурги. Сначала капрон,
затем лавсан, полипропилен. Что и
говорить — хорошие материалы, прочные,
очищенные, не слишком дорогие. Но
горе в другом. Не рассасываются они,
подолгу сдавливают ткани, мешают им
нормально срастаться. А операции все
время усложняются, шовного материала
требуется больше и больше, значит, и
следов в тканях остается слишком много.
Лет пятнадцать назад один
французский хирург задал вопрос своим
коллегам:
— Хирурги, какие швы применяете?
Никто не смог назвать один
излюбленный, зарекомендовавший себя во всех
операциях материал. Называли
одновременно шелк, кетгут, найлон.
А большинство отнеслось к этому
далеко не праздному вопросу
безразлично:
— Берем, что под рукой.
И наши бы так ответили.
Но вот в эндоскопических кабинетах
заглянули с помощью световодов в
просвет желудка и кишечника. И увидели,
что причиной многих
послеоперационных осложнений становятся нерассосав-
шиеся швы. На них появлялись камни,
возникали язвы, вокруг омертвевали
ткани. Исправить такие осложнения
зачастую труднее, чем первый раз
оперировать.
И начались поиски лучшего материала
для швов. Но теперь в первую очередь
интересовала не крепость, не
эластичность, не химическая чистота (хотя все
это нужно), а способность рассасываться.
Чтобы не оставалось инородное волокно
на годы. На долгие годы, которые врач
желает больному.
Наконец, первые синтетические
рассасывающиеся нити созданы. Пока не
у нас — за рубежом. Они не вызывают
ни аллергии, ни воспаления в тканях.
А главное — исчезают без следа.
Представляете: даже снаружи, на коже, не
надо снимать швов. Пришел в себя после
операции — и можешь уезжать домой,
швы снимутся потом без всяких ножниц
вместе с повязкой; ведь под кожей шов
рассосался, нить буквально сама
выскальзывает.
Между прочим, койкодень на Западе
подороже нашего. И намного.
Рассасывающиеся нити делают его еще более
дорогим, но экономия в другом — в
числе этих дней.
Вот что пришлось мне искать в новой
клинике: новую нить. Рассасывающуюся,
не вызывающую воспаления,
синтетическую и хорошо бы — дешевую.
Забегаю вперед. Не так давно в
Ростове-на-Дону проходила на редкость
полезная конференция; среди прочего
обсуждался вопрос и о шовных
материалах.
Я рассказал кое-что о наши х
рассасывающихся нитях, и близко "не
лежавших рядом с кетгутом (который здесь
заклеймили). Возразили с упреком:
— Коллега, спуститесь с неба на
землю, нам бы простых материалов
побольше...
Эта реплика задела меня за живое. Не
сдержался:
— Не хочу спускаться! Есть материал
не хуже заграничного, давайте
выпускать!
Прозвучало, пожалуй, слишком
запальчиво, зато было услышано.
НИТЬ СТАНОВИТСЯ НЕВИДИМОЙ
Прошло то время, когда хирурги тайком
выносили с фабрик технические
капроновые сетки и трубки. В сегодняшней
хирургии применяют самые разные
полимеры, общим числом около двух
десятков. Самые распространенные —
капрон и лавсан. Несколько менее —
фторопласт, поливини л хлорид, полиме-
тилметакрилат. Не вдаваясь в
химические подробности, замечу лишь, что
все эти материалы имеют (если смотреть
с моей колокольни) одно общее
свойство: они не рассасываются.
Рассасывающихся полимеров почти
нет. Из тех, что представляют
практический интерес,— разве что окисленная
целлюлоза. Правда, были и другие:
поливиниловый спирт, альгинаты. Но
в медицине начали испытывать именно
целлюлозу. Материал привычный и
дешевый — бумага, волокна для ваты
и марли.
Еще до войны убедились, что после
обработки целлюлозы окислами азота
получается вещество, которое легко
рассасывается в тканях. Описали синтез,
методику окисления, выпустили
монографию. Однако надежную технологию
удалось разработать лишь в
шестидесятые годы — в Харьковском химико-
фармацевтическом институте. Оксицел-
люлозная и оксивискозная марля и ткань
не только хорошо рассасываются, но и
останавливают кровотечение.
Такой материал выпускают и у нас,
и за рубежом. Казалось, что о нем
известно едва ли не все, возможности
исчерпаны. Но никто вроде бы не
пытался получить из оксицеллюлозы рассасы-
87
вающуюся нить. И ясно почему:
материал непрочный, сразу после смачивания
кровью расползается, а к прочности
хирургической нити требования весьма
жесткие.
Попробовали все-таки. На первой же
операции — неудача; сшить ткани
кролика невозможно, нить набухает, плохо
скользит.
Инженерам, которые работают с
волокном, легче — они занимаются своим
делом. Медики же попадают в чужую
для них стихию технических терминов,
химических формул и разрывных машин.
Инженеры знают механику и сопромат,
они испытывают нить на прочность в
узле, линейную прочность, упругость —
и знают при этом, что из чего следует...
Чтобы не блуждать в технических
потемках, связались с текстильщиками.
Хороший пример был перед глазами:
когда хирург с мировым именем М. де
Бекки создавал первые протезы сосудов,
он сотрудничал с Филадельфийским
текстильным институтом. Именно
благодаря этому сотрудничеству были
получены многие сосудистые протезы,
которыми пользуется сейчас весь мир.
Мы заключили тройственный союз —
медики, фармакологи, инженеры. Не
прошло и трех лет, как на свет появилась
первая советская рассасывающаяся нить,
названная карбоцеллом. Как и что —
особая тема, отдельный разговор.
Пока не время.
А самый первый шаг, без чего все
дальнейшее лишено смысла,— найти
общий язык с химиками. Сажусь за
книги, учусь отличать целлюлозу от окси-
целлюлозы, полиамиды от полиэфиров
и полиуретанов. Знания очень
поверхностны, но на первое время и этого
хватает.
Звонят из операционной:
— Слушай, какие протезы мы
применяем?
— Фторлон-лавсановые.
И это специалисты, которые уже лет
пять как вшивают протезы кровеносных
сосудов!
Разговариваю с коллегами из клиники:
— Братцы, шейте рассасывающейся
нитью, нам разрешили.
— А если не удержит?
— Удержит, удержит, смотрите, как
у собачки хорошо,— рубчик ровный,
нитка не видна, слизистая
восстановилась. А вот для контроля капрон — нить
почернела, свисает в просвет кишки,
рубец грубый, неровный, воспаление
вокруг.
— Так то у собаки...
— Да ведь у собаки шить труднее,
бегает она после операции уже на второй
день, не то что ваши больные. А у
кролика и совсем тяжело — не стенка,
а папиросная бумага.
— А диссертация выйдет?
— Конечно, выйдет. Дело новое, вы
будете первыми. Беритесь!
Взялись. Пошло.
В эксперименте испытаны десятки
вариантов швов, почти на всех возможных
тканях. Сшивали отрезки кишечника,
желудок, печень, мышцы, кожу.
К счастью, в Министерстве
здравоохранения заинтересовались новым
материалом, не создавали лишних
формальностей, хотя спрашивали жестко.
Разрешили испытание в клинике.
Тут испытывали более чем осторожно,
с подстраховкой. Не давали себе
увлекаться, хотя казалось, что лучшей нити
и не держали в руках — так хорошо
она вязалась, скользила в тканях, так
четко была видна на фоне раны.
Постепенно смелели, расширяли поле
деятельности. Нить по прочности
уступала капрону, но оказалось, что для
заживления раны это не очень-то существенно.
Когда заживление идет полноценно, то
сами ткани восполняют недостающую
прочность нити, они крепче срастаются.
Чтобы убедиться в этом, и разрывную
машину освоили, и графики строить
научились. А вот как убедить других
хирургов, которые привыкли сразу
проверять нить на разрыв, как золото на
зуб? Только клиническим опытом.
Каждое утро бегу в клинику:
— Как больной? Ну, слава богу...
ЖУК
А в виварии, в первом боксе, жил в то
время славный пес, короткошерстый,
густой черной масти, общий любимец
по кличке Жук. Он носил в себе целый
заряд рассасывающихся нитей — я сшил
ему отрезки толстой и тонкой кишок,
вложил нить в желчный пузырь и ушил
ею стенку пузыря.
Настроение у Жука всегда было
приподнятым, аппетит — превосходным.
Каждого, кто заходил в виварий, он
встречал таким громким, звонким лаем,
что жители окрестных домов писали
жалобы то в санэпидстанцию, то в газету:
собаки лают как заведенные и не дают
спокойно отдыхать.
Жалобы были в известной мере
справедливыми. Мы клятвенно заверяли, что
завтра же обезголосим нарушителя
тишины, а сами тянули до осени, когда
плотно закрываются окна и не так
слышен шум с улицы. Поди заставь его,
бодряка, замолчать.
Прожил Жук в виварии три года, но
и после смерти по-прежнему служил
науке — он подарил нам удивительные
препараты с едва заметными послеопе-
88
рационными рубчиками, с ровной
слизистой оболочкой, препараты, на
которых зону операции можно определить,
лишь обладая некоторой фантазией.
Слайды с них имеют постоянный успех
на всевозможных съездах и
конференциях.
А пока Жук оглашал окрестности
здоровым лаем, хирурги в клинике,
применив новый шовный материал,
прооперировали больше ста больных. Без
осложнений. Чувствовали себя пациенты
лучше, чем обычно, не было воспаления,
нить исчезла бесследно.
Ради этих больных, ради многих
будущих загублены были десятки звериных
жизней. Жили собаки и кролики два-три
года после операций, носили в себе их
следы. А потом давали пищу для
размышлений и выводов. И остались их
имена и номера только на слайдах да
в протоколах операций.
ПАМЯТНИК СОБАКЕ
В Колтушах И. П. Павлов увековечил
признательность экспериментатора
подопытной собаке. А может быть, и более
высокие, чем признательность, чувства.
Говорят, что есть и другие памятники
экспериментальным животным. Но видел
ли кто-нибудь мемориальную доску на
виварии? Слышал ли о таком?..
В экспериментальные отделы гостей
ведут не очень охотно, а
корреспондентов так и вовсе неохотно. Не потому,
что есть что скрывать, а потому, что
чаще всего неудобно показывать.
Клиника всегда берет верх, это
естественно, люди должны лечиться в
наилучших условиях. Но медицина начинается
с эксперимента, если, конечно, его
делают ученые.
Медицина как раздел биологии
поспешает по пути прогресса. Радиоактивные
изотопы, лазерные лучи, аналитические
приборы, электроника — все принято
на вооружение. Загораются в
лабораториях шкалы, кастаньетами щелкают
тумблеры, мигают экраны,
выписываются кривые, регистрируются импульсы.
И этому мощному потоку разрушающей,
соединяющей, анализирующей и
синтезирующей техники первыми
подставляют себя мои пациенты —
четвероногие.
Что думают о нас наши собаки? А ведь
думают, я в это верю. Но узнать это
можно только в том случае, еспи они
видят в человеке не мучителя, не
эксплуататора своего, а по меньшей мере
сочувствующего. Так поглядите им в
глаза! Есть среди них трусы и смельчаки,
безвольные и характерные, тупые и
умницы. Но это надо увидеть, надо
проникнуть в другой мир, заставить животное
довериться тебе.
Вот она, главная наша ошибка: не
заставить довериться, а заслужить
доверие. Если заслужишь, не обманешь —
делай что хочешь. Друг уже не подведет.
Но как же все это увязывается с
работой экспериментатора? Мучителя?
Рабочие в нашем виварии не бьют
животных, собаки уже на второй-третий
день начинают им доверять, крысы —
не кусают. И даже кро л и ки, в и нтел-
лекте которых есть все основания
сомневаться, подставляют свои головы для
ласки — почеши лобик!
Обстановка не идиллическая —
рабочая. Все верят всем. Хотя, разумеется,
нет правил без исключений.
Я уверен, что эксперимент дарит врачу
радость творчества. От нас не уходят
надолго — сделают одну работу,
возвращаются за второй. Да и потом не
забывают.
Но как много еще нужно!
Прежде всего, просто необходимо
всем выполнять известный приказ
министра здравоохранения о гуманном
отношении к животным. В нем сказано
главное: не оперировать животное
дважды, применять наркотические средства,
все манипуляции выполнять при
обезболивании, даже умерщвлять животных
под наркозом. В высшей степени
правильный приказ. Но для его выполнения
нужны соответствующие средства,
лекарства. А их пока мало. И каждый
работает во что горазд.
Приходит комиссия:
— Чисто у вас, это хорошо. А как
выполняете Приказ?
— Соблюдаем.
— Вам нетрудно, клиника под боком.
Небось, побираетесь?
— Да, кое-что получаем.
— Ничего себе — кое-что! Два
наркозных аппарата — это же роскошь.
— Начальство не отказывает. Вот
только ликвидировали ставки медсестер.
Кому работать? Где взять лаборантов?
— А вы по клинике проведите.
Если говорить честно, то мы и сами
понимаем, как провести. Да зачем же
такие нарушения! Зачем, скажите на
милость, терять нервные клетки при
ревизиях? А ведь именно здесь, в
экспериментальных отделениях, нужны
образованные, квалифицированные, умелые,
постоянные работники. Однако «науке»
иметь медсестер — нельзя.
Инструкция...
Давно пора дать экспериментаторам
хорошие наркотические средства для
усыпления животных на расстоянии (как
«В мире животных» по телевидению).
Поставлять прошедших карантин
животных из проверенных хозяйств. Наконец,
строить настоящие виварии не в
последнюю очередь, а в первую, чтоб жилось
в них не по-собачьи.
89
А куда девать животных, отслуживших
длительные эксперименты? Выпускать на
улицу? Так их скоро опять поймают. Да
и отвыкают они в виварии от бурной,
полной приключений жизни городских
свалок. А к людям, напротив, привыкают
всей душой и верят им безгранично.
Я так и не смог смотреть в кино «Би-
ма» — с меня хватает на работе.
Снова вижу их всех — моих собак.
Мысленно устраиваю перекличку:
— Жук!
Короткошерстый черный лупоглазик,
стареющий, верный пес.
— Пушок!
Рыжий, с волнистой шерстью, тоже
поседевший на моих глазах.
— Мохер!
Ну, об этом сказано.
Как хочется, чтобы все, что мне
удалось рассказать здесь, стало памятником
безвестным псам, прожившим трудную
и, что там говорить, несчастливую жизнь,
вкусившим многое от человеческой
судьбы и верно приходящим на мою
невеселую перекличку.
Как легко быть экспериментатором!
Как просто...
Болезни и лекарства
Обыкновенная
желтуха
В. Н. САХАРОВ,
А. Е. МЫШКИН,
Институт химической физики АН СССР
О ЧЕМ РЕЧЬ
Слова «желтый» и «желчь» общего
происхождения, и естественно
предположить, что пожелтение кожи, слизистых
оболочек и белков глаз — синдром,
обозначаемый латинским термином
icterus и русским «желтуха», — каким-то
образом связано с ненормальным
желчевыделением. В старину так и
говорили: разлитие желчи. Но это не совсем
так, а иногда и совсем не так. Ткани
прокрашиваются не желчью как
таковой, а желчным пигментом —
билирубином, когда он накапливается в
организме, и причины этого накопления
могут быть весьма различны. Желтуха,
собственно, не болезнь, а симптом
разных болезней.
Однако здесь у нас пойдет речь об
особом случае, который, вообще-то
говоря, нельзя относить к патологии.
Мы имеем в виду физиологическую
желтуху новорожденных.
Физиологический — значит нормальный, не
так ли? В отличие от «настоящих»
желтух эта не вызывает особой тревоги.
У многих из нас эта желтуха была в
первые дни жизни. Затем она исчезла сама
собой.
Но если говорить серьезно — нам
повезло.
Нам повезло, потому что на самом
деле далеко не всегда эта обыкновенная
желтуха проходит без последствий.
БИЛИРУБИН
В чистом виде билирубин не желтый,
а скорее буро-оранжевый. Источником
его служит красящее вещество крови —
гемоглобин.
Каждую секунду костный мозг
здорового человека продуцирует два с
половиной миллиона эритроцитов, и
примерно столько же эритроцитов каждую
секунду разрушается в клетках
селезенки и печени. Распадается и
гемоглобин. Белковая часть, глобин, идет на
синтез новых белковых молекул;
остается гем.
Молекула гема — маленький шедевр
природы. Взгляните на его изящную
формулу. В центре ион железа, вокруг —
Me
N
Me
Vi
v./
Ч
Me
N-—Fe N.
У
pp
pp
Me
Гем
90
четыре пиррольных кольца,
декорированных боковыми цепочками. Этот
шедевр тоже отправляется на слом.
Четырехпиррольное порфиновое кольцо
надламывается, и в результате
получается интересующее нас вещество.
В своей наиболее устойчивой форме
билирубин имеет компактную
пространственную упаковку с большим
числом внутримолекулярных водородных
связей. Упаковка эта наделяет билирубин
двумя опасными свойствами. Первое:
билирубин нерастворим в воде. Поэтому
в чистом виде он не может быть удален
из организма. И, второе: он легко
растворяется в жироподобных веществах,
проникает сквозь липидные оболочки
и может оседать в тканях, богатых
лили дами. Другими словами, может
накапливаться в мозгу.
Это было бы не страшно, если бы
билирубин был безвреден. Но он
ядовит, и его присутствие в мозговых
клетках грозит человеку необратимым
нарушением функций головного мозга.
РЕБЕНОК
Отсюда видно, что разрушение
эритроцита — это игра с огнем. Однако
образование желчного пигмента есть
нормальный физиологический процесс.
Билирубин циркулирует с кровью,
улавливается печенью, оттуда вместе
с желчью поступает в кишечник. Как
бы ни была совершенна структура гема,
его материал, за исключением крупинки
железа, которое в организме находится
на самом строгом учете, представляется
малоценным: обломки порфинового
кольца попросту выкидываются вон.
Происходит это так: в клетках печени
с помощью фермента глюкуронилтранс-
феразы к молекуле билирубина
прицепляется нечто вроде поплавка —
одна-две молекулы глюкуроновой
кислоты. Громоздкое сооружение, которое
при этом получается, растворимо в
водной среде и в буквальном смысле слова
уплывает с тканевой жидкостью в
желчные каналы. Образование
водорастворимых комплексов — обычный метод
обезвреживания многих ядов в печени.
Me Vi Me P P Me Me Vi
Билирубин
Условием безопасности билирубина,
таким образом, должно быть
безупречное функционирование всех аппаратов,
через которые он проходит. Однако
все мы появляемся на свет не вполне
совершенными существами. Многим
физиологическим системам еще
предстоит дозреть. Незрелой, в частности,
оказывается печень; химическая
лаборатория организма только еще
осваивает производство некоторых важных
веществ. Ее ферменты недостаточно
активны. В этом, собственно, и кроется
причина физиологической желтухи:
кровь плохо очищается от билирубина.
Заметим, что здесь нет единого
стандарта. У одних детей дозревание
происходит быстро (и быстро исчезает
иктерус). У других медленней. Особым
упорством отличается желтуха у
недоношенных детей. Недоношенность —
довольно частое явление, она доходит
в развитых странах до десяти
процентов. При этом у каждого пятого
преждевременно родившегося младенца
уровень билирубина в крови поднимается
до опасных для мозга цифр. Прикиньте,
какое это может быть количество
детей, — и станет ясно, что речь идет
о проблеме общенационального
масштаба.
Приходится принимать меры. Иной
раз врач вынужден даже прибегать
к заменному переливанию крови —
полному замещению всей
циркулирующей крови маленького пациента кровью
донора. К сожалению, заменное
переливание — хлопотная, да и не совсем
91
безопасная процедура. Нет ли чего-
нибудь полегче?
ЭКСКУРС В ФОТОХИМИЮ
Химики знают, что растворы билирубина
надо хранить в темной посуде. Врачу
клинической лаборатории хорошо
известно, что образцы крови для анализа
на желчный пигмент нельзя хранить на
свету. В родильных домах было
замечено, что малыш быстрее справляется
с желтухой, если его кроватка стоит
у окна.
Секрет прост: солнечный свет
разрушает билирубин.
Нельзя сказать, что светохимия
билирубина изучена досконально. До
последнего времени считалось, что все
дело в так называемом
фотодинамическом окислении билирубина при участии
молекулярного кислорода. Но кажется,
билирубин может разрушаться на свету
и без всякого кислорода.
Суть фотодинамического окисления
состоит в том, что молекула билирубина,
поглотив квант света, переходит в
возбужденное триплетное состояние: в ней
появляются два неспаренных электрона.
Длится это всего 9 микросекунд.
За это время билирубин встречается
с молекулой кислорода и передает ей
избыток энергии. Теперь переходит
в возбужденное состояние кислород,
но не триплетное, а синглетное, без
неспаренных электронов. Синглетный
кислород агрессивен, и первой его
жертвой оказывается все тот же билирубин.
Окисляясь, билирубин превращается
в биливердин, имид гематиновой
кислоты, и некоторые другие продукты, в
отличие от билирубина безвредные.
Однако в последнее время был
обнаружен другой важный механизм
действия света на желчный пигмент.
Поглощение фотонов может
сопровождаться и образованием новых изомеров
билирубина. Не станем углубляться в эти
подробности. Важно лишь отметить,
что и продукты фотоокисления, и новые
изомеры билирубина, возникшие в
процессе фотоизомеризации,
водорастворимы и быстро покидают организм.
ЛЕЧЕНИЕ
Вывод, таким образом, напрашивается
сам собой. Свет разрушает билирубин —
почему бы не использовать его для
борьбы с желтухой? Разумеется,
солнечные лучи не могут глубоко
проникнуть в ткани; невозможно осветить
мозг и внутренние органы. Свет
действует только на кожу. Но сосуды кожи —
часть общего кровяного русла. Кровь
проходит через них и постепенно
освобождается из избытка ядовитого
билирубина.
Идея проста. Но «натуральный»
солнечный свет, конечно, нельзя
использовать для светолечения. В солнечном
спектре есть опасные для
новорожденного ультрафиолетовый и
инфракрасный компоненты. Лечебный свет должен
иметь определенный состав и создавать
определенную освещенность кожи.
Лучше всего действует относительно
неяркий свет люминесцентных ламп.
Однако и он будет полезен лишь в том
случае, когда лечение контролируется
компетентным специалистом.
Эти проблемы изучены в Отделе
медицинской биофизики Института
химической физики под руководством
члена-корреспондента АН СССР Л. А. Пи-
рузяна. Сотрудники отдела инженер
В. А. Рогачков и биолог А. И. Фаерман
сконструировали установки, специально
предназначенные для светолечения
желтухи новорожденных. Мощность
светильников всего 60—90 ватт — не больше,
чем у обычной настольной лампы. Эти
светильники с успехом применяются
в родильном отделении 10-й московской
детской больницы. Фотография на
предыдущей странице может дать читателю
некоторое представление о такой
установке. Вообще же не следует забывать,
что чуточку больше дневного света в
послеродовой палате никогда не
помешает ее обитателям.
Мы живем в век необычайного
триумфа (и засилья) лекарственной
терапии. Ампулы и таблетки потеснили
все остальные методы лечения. Но вот
перед нами пример недуга, который
можно успешно врачевать без лекарств.
Вместо химии — фотохимия.
р
►<
Lri
Г Т У Ч
, ,
.
ьЖМ
и
г*
, ,
1 ч
ы
m
Т j
^LJ
В издательстве «Hayна»
готовится и выпуску книга:
Л. А. Остерман. Методы
исследования бепиов и нуклеиновый
кислот. Электрофорез и ультра-
центрифугирование
(практическое пособие).
В книге подробно рассмотрено
современное состояние двух
главных методов исследования
в области биохимии и
молекулярной биологии. Варианты и
модификации обоих методов
подробно разобраны,
проиллюстрированы примерами и
дополнены ссылками на
оригинальные публикации.
Ориентировочная цена
книги 3 р. 50 к.
Книга будет выпущена в
1981 г. вне плана. Заказы иа
высылку книги наложенным
платежом (с обязательством ее
выкупить) следует направлять
по адресу: 117192 Москва,
Мичуринский просп., 12,
магазин № 3 «Книга — почтой»
Академкниги.
92
Короткие заметки
Что добавить к маниоку?
Это для нас с вами клубень маниока — чистая
экзотика, а для жителей некоторых
тропических стран — насущный хлеб. Впрочем,
возможны варианты: где-то в той же роли
выступает сорго, или рис, или саго, или батат,
или еще что-то... Но, заметьте, в любом
случае — пища преимущественно
углеводная, и белковый голод она утоляет лишь
отчасти; а именно нехватка белка составляет
одну из главных проблем развивающихся
стран. Так что же добавить к маниоку, чтобы
дети росли здоровыми?
Французский журнал «Chimie actualites»
A980, № 1664) сообщает, что, по мнению
экспертов, к традиционному питанию надо
добавлять примерно 20 г сухих молочных
дрожжей — и эти скромные граммы могут
оказаться решающими в борьбе с белковым
истощением.
Способ, разработанный фирмой «Bel
Industries», предусматривает выращивание
дрожжей не на самом молоке, а на
субстрате, содержащем лактозу, витамины и
большинство солей, характерных для молока;
по выходе из ферментера дрожжи отделяют
на центрифуге, промывают и сушат
распылением. Получается продукт, содержащий,
помимо белка, полный набор витаминов
группы В, витамин Е, минеральные соли,
а также немного жира и около 30%
углеводов, но не сахарозы, а медленно
всасывающихся глюкоманнана и галактоманнана.
Такой белковый концентрат выпускают в
трех обличьях — в виде тончайшей муки,
мелких хлопьев и чешуек (последние — для
непосредственного употребления, как,
скажем, кукурузные хлопья). Но в общем и
целом его рекомендуют добавлять к
печенью, молоку, фруктовым напиткам, словом,
к продуктам, которые молодежь потребляет
особенно охотно. Или же (и это надежнее) —
к муке, приготовленной из «местного сырья».
Хотя бы из маниока...
А. ГРИНБЕРГ
Укололся —и спать
По некоторым данным, организацией сна и
бодрствования у человека ведает система,
куда входят сетевидная формация ствола
мозга (поддерживает бодрствование),
синхронизирующие аппараты в зрительном бугре
и мозговой коре (обеспечивают так
называемый медленный сон) и ядра варолиева моста
(от них зависит быстрый сон). Исходя из
предположения, что существуют прямые нервно-
рефлекторные связи между этой системой
и кожными рецепторами уха, группа
исследователей Казанского института
усовершенствования врачей попыталась применить
аурикулопунктуру — иглоукалывание с
использованием точек на ушной раковине —
для лечения бессонницы.
С этой целью было отобрано 10 пациентов,
сочувственно относящихся к акупунктуре
(вера в успех важна в любом лечении, а для
подобных методов особенно). Все они
много лет страдали расстройствами сна,
беспорядочно глотали снотворные,
жаловались на нервозность, боязнь не уснуть,
ночные кошмары.
Сделать обследование объективным —
нелегкая задача, когда речь идет о
заболеваниях невротического характера. С помощью
полиграфической записи электрических
потенциалов мозга у испытуемых подсчитывали
общую продолжительность ночного сна,
длительность медленного сна, быстрого сна,
число пробуждений за ночь. Результаты
опубликованы в журнале «Клиническая
медицина» A980, № 10).
После двух сеансов иглотерапии сон
улучшился в той или иной мере у всех десяти
больных. Особенно заметно удлинилась фаза
быстрого сна. Можно, конечно, возразить,
что теоретические основы метода довольно
неопределенны. Неизвестно также, что
получилось бы, если бы иглу вводили не
в мочку уха, а куда-нибудь еще; может
быть, результаты оказались бы не хуже.
Другими словами, опыт может быть вполне
убедителен тогда, когда он сопровожден
многосторонним контролем. И все же
полученные данные заслуживают внимания.
Какой-то мудрец сказал: «Я беру свое добро
всюду, где его нахожу». Медицина поступает
так же.
Когда ягненок виноват
С детских лет мы привыкли жалеть
беззащитного ягненка из знаменитой басни
дедушки Крылова. Ягненок пил из ручья ниже
по течению, чем волк,— и все равно был
наказан жестоким хищником...
А теперь представьте себе, что недалеко
от реки расположен накопитель отходов
химического предприятия. Как и бедный
ягненок, он, казалось бы, ни в чем не может
быть виноват: ближайшая, скважина для
забора питьевой воды расположена от него в
нескольких километрах вверх по течению,
да и воду берет не из того горизонта, с
которым может сообщаться отстойник, а из
нижнего слоя, отделенного непроницаемым
для воды слоем ила.
Но вот что показали исследования
сотрудников ВСЕГИНГЕО, выполненные совместно
с Волго-Донским геологическим
управлением в одном из промышленных районов
(«Бюллетень Московского общества
испытателей природы», отдел геологический,
1980, т. 55, вып. 4, с. 97). Во-первых,
оказалось, что загрязнения свободно
распространяются под землей как вниз по течению
реки, так и вверх (ох, прозорлив был кры-
ловский волк!) со средней скоростью
90—100 метров в год. Во-вторых,
выяснилось, что слой ила — препятствие
весьма условное: под этим слоем вода
лишь немногим чище, чем в слое,
куда попадают грунтовые воды. Во всяком
случае, вода из скважин, дающих воду для
питья, содержала в 3—4 раза больше
промышленных загрязнений, чем это
предусматривается ГОСТом, хотя скважины
находились от отстойника на расстоянии 1,3—
1,5 км. По этой причине ближайшие к
отстойнику водозаборные скважины пришлось
закрыть еще в ходе исследования.
Чтобы исправить положение, пишут
авторы работы, необходимо откачать всю
загрязненную воду из обоих горизонтов. Как
это сделать — неясно, так как взамен
откачанной воды в горизонты тотчас же начнет
поступать вода из реки, которая тоже
сильно загрязнена промышленными стоками.
Кроме того, необходима рекультивация
земель вокруг отстойников, так как даже
после их ликвидации почва сама будет
долгое время поставлять в подземные воды
кое-какие химикалии. И наконец, ничего из
этих мероприятий не выйдет, если вдоль реки
не создать водоохранную зону.
Пишут, что.
...в качестве консерванта сена
можно использовать пропио-
новую кислоту («Feedstuffs»,
1980, т. 52, № 33, с. 22)...
...при температуре 77 К
сульфид кадмия приобретает
магнитные свойства
сверхпроводника («New Scientist»,
1980, т. 87, № 1217, с. 710)...
...некоторые гипофизарные
гормоны способны повышать
умственные способности
людей («Science News», 1980,
т. 118, № 3, с. 41)...
...для накопления энергии на
космических летательных
аппаратах можно использовать
вращающиеся маховики
(«Popular Science», 1980, т. 217,
№ 2, с. 86)...
...к 2000 году с лица Земли
исчезнет большая часть
тропических лесов («New
Scientist», 1980, т. 87, № 1217,
с. 351)...
...облучение зубов светом
лазера предотвращает их
порчу (Киодо Цусин, Сен дай,
25 ноября 1980 г.)...
...по состоянию поверхности
языка можно
диагностировать многие заболевания
внутренних органов
(«Medical News», 1980, т. 12, № 30,
с. 8)...
...внесение жидких
удобрений под картофель
обеспечивает получение повышенных
урожаев при минимальных
дополнительных затратах
(«Farmers Weekly», 1980,
т. 93, № 15, с. 54)...
И фтор не помогает...
Из сотни наугад выбранных людей вряд ли
более одного-двух смогут похвастаться
полным комплектом абсолютно целых зубов.
У подавляющего же большинства зубы
повреждены кариесом, избавление от
которого доставляет немало мучений
бесчисленным пациентам. И уже совсем плохо то, что
кариес часто приводит к потере зубов.
Врачи до сих пор не знают всех причин
возникновения кариеса; можно
предположить, что чем больше человек потребляет
сладкого, тем больше у него шансов иметь
испорченные зубы. Но больных,
естественно, мало интересуют теоретические
дискуссии — им нужен безболезненный и
эффективный метод лечения, а еще лучше —
профилактики. Наконец, как казалось вначале,
эффективное средство профилактики кариеса
найдено: было установлено, что
заболевание можно предотвратить, если в питьевой
воде поддерживать определенную
концентрацию фторид-ионов, не ниже 1 мг/л.
И вот во многих странах принялись
добавлять растворимые фториды в питьевую
воду: так, в Нидерландах воду начали
фторировать еще в 1963 году. Однако уже в
1976 году все станции по фторированию
питьевой воды в этой стране были закрыты.
А затем произошла настоящая цепная
реакция — одна за другой от фторирования
воды отказались Швеция, ФРГ, Австрия,
Бельгия, Дания, Франция, Греция, Италия,
Люксембург, Норвегия, Югославия...
Что же произошло? Период
первоначального энтузиазма сменился сомнениями, так
как более тщательные исследования не
доказали эффективности фторирования. А
затем возникли и опасения, поскольку
статистика показала, что в тех городах США, где
питьевая вода фторируется, пациенты
проводят в зубных кабинетах на 4% больше
времени и тратят на лечение на 11 % больше
денег, чем там, где фторирование воды не
производится. По другим данным, в 10
странах, где фторирование воды наиболее
распространено, затраты на зубоврачебную
помощь выросли с 1958 по 1970 год на 237%,
в то время как в других 10 странах, где
уровень фторирования был минимальным,
эти затраты возросли всего на 214%.
Может быть, дело в том, что люди, надеясь
на фтор, меньше следят за зубами?
Так что пока ученые занимаются
исследованиями, а врачи — лечением, пациентам
по-прежнему можно рекомендовать три
проверенных гигиенических правила:
беречь эмаль, получше чистить зубы и не
увлекаться сладостями...
И. ИЛЬИН
Редакционная коллегия:
в^&Г
я&4*8*+Г-^:*
Н. В- ПУШКАРЕВУ, Витебск: В оксиде железа, тем более
реактивной чистоты, содержание основного вещества не
превышает 70%, понятное дело, не из-за примесей, а просто
потому, что остальное — вода; один час при 700°С — и ее не будет.
А. ГОЛУБЕВУ, гор. Иваново: Опыт показывает, что в
спиртовке этиловый спирт вполне можно заменить изопропиловым,
только горит он чуть хуже.
К- И. КОДРЯНУ, Кишинев: Проявляющих веществ много,
хороших среди них мало, и аскорбиновая кислота, судя по
присланному вами снимку, к хорошим, увы, не относится.
М. И. КАПРАНУ, Ворошиловградская обл.: Использовать
в электрографическом аппарате диазотипную бумагу вместо
обычной писчей по меньшей мере расточительно — такая
бумага намного дороже, да и дефицитнее.
А. И ВЕСНУХОВУ, Ленинград: Пищевой ксилит получают из
растительного сырья — хлопковой шелухи, стержней
кукурузных початкЬв.
С ПЕТРЕНКО, Алма-Ата: Бальзамы в современном понима
нии, то есть крепкие спиртные напитки, настенные на
растениях (в том числе и лекарственных), — и впрямь неплохо
стимулируют аппетит, если, конечно, доза не превышает по
лутора-двух столовых ложек.
Г. МАРЧУКУ, Белая Церковь: Отходы фотоматериалов в виде
золы и шлама принимает (не более одной посылки в год) завод
вторичных драгоценных металлов — 141100 Щелково
Московской обл., Заречная ул., 103а; посылайте, пожалуйста, ценной
бандеролью и не смешивайте отходы, полученные из разных
материалов.
Н. Ф. БРАТКОВОЙ, Киев: Ставший жестким заменитель кожи
попробуйте смазать глицерином (можно и касторкой, но она
хуже пахнет).
Э. КАСЫМОВУ, Ташкент: Магнитофонные головки все же не
оптика, их вполне можно очищать спиртом, как то и
рекомендуется инструкцией.
Я- Т., гор. Львов: Ваши предложения — вроде того, чтобы
получать оксалат аммония из аммиака, игля и кислорода. —
либо розыгрыш, либо, простите, свидетельство печально слабой
химической подготовки...
ШАРОВОЙ, Москва: Кефирный грибок очень чувствителен
к внешним условиям, в том числе и к составу молока, и хотя
питательная ценность кефира остается прежней, сгусток может
получиться гдраздо хуже, чем следовало бы.
П. Н. ФОССУ, Уфа: Никаких канцерогенных свойств за
ванилином не числится, отсутствие его в продаже вызвано
какими-то другими причинами.
Д. Л-СКОМУ, Вильнюс: В статье «Откуда берутся ошибки»
A980. М 12) в итальянском и польском словах действительно
есть ошибки, и даже известно, откуда они взялись — в
типографии набрали неправильно...
И. В. Петрянов-Соколов
(главный редактор),
П. Ф. Баденков,
Н. М. Жаворонков,
В. Е. Жвирблис
(зав. отделом хим. наук),
М. Н. Колосов,
Л. А. Костандов,
В. С. Любаров
(главный художник),
Л. И. Мазур,
В. И. Рабинович
(ответственный секретарь),
М. И. Рохлин
(зам. главного редактора),
Н. Н. Семенов,
В. М. Соболев,
Б. И. Степанов,
A. С. Хохлов,
М. Б. Черненко
(зам. главного редактора),
B. А. Энгельгардт
Редакция:
М
Ю
м
А
. И
АЛ
(худо
А.
О.
Э.
д-
м
и.
(зав.
д.
В.
В.
С.
т.
н.
р.
в.
ф
А.
(зав.
Г.
В.
М.
К.
. Гуревич,
. Зварич,
. Златковский
жественный редактор),
Иорданский,
. Либкин,
Михлин
производством),
Осокина,
Полищук,
Станцо,
Стари кович,
Сулаева
редакцией),
Файбусович,
Черникова
Номер оформили
художники:
А. В. Астрин,
Г. Ш. Басыров,
Р. Г. Бикмухаметовд^
Д. М. Утенков,
А. Г. Шевченко
Корректоры
Н. А. Горелова, Л. С. Зенович
Сдано в набор 14.01.1981
Подписано в печать 26.02.1981
Т03144
Бумага 70X108 1/16.
Печать офсетная.
Усл.-печ. п. 8,4. Уч.-изд. я. 12,0
Бум. л. 3. Тираж 438 340 экз.
Цена 45 коп. Заказ 3308
АДРЕС РЕДАКЦИИ
117333 Москва В-333,
Ленинский проспект, 61.
Телефоны для справок:
135-90-20. 135-52-29
Чеховский полиграфический
комбинат Союэполиграфпрома
Государственного комитета СССР
по делам издательств,
полиграфии и книжной торговли.
г. Чехов Московской обл.
<С) Издательство «Наука»,
«Химия и жизнь», 1981
96
Кто
ВеРховодит
семье Золовок?
Речь здесь не о
««. *алень1° все, д,у,0П0
•ывод*ть ', ** птичках /„ **■ а л*Шь о
нашей I Пте"Чов в „ ' Сс ^—15 , пу*0"°вках „„
<с:/вгер;г -з—-Tc;fi яеД-кГгв;' ^5г
г^вь.яс„.ЛОсь ^°ве«ОА, с^Г^РУ-ек. к^- предло*„л
g-«» me "Г0 ВаГ-- wTot;/-- -нГ„Г0ВС-° Р-
•»T* Пр°с~е и с" «образ!" "Яегь п^нЦОв " В"ав*™
' ~1ал,аш XD_, e и Смелое DPl, Р ительносгь . ' Здесь тсе
г Не-СыГс;роле^скрв?3:т0%пр^° внг°ол: ^е-р°
б°"ьшее .ре" я уА,ЧЫ т°*е от«1 РУбоч«" « ДвгЯм?'У '*««*«■
. «°ГОрый сГар^^вь-. сред^са"цаоТЛИСЬ на "° «о\ ПОкоР««.-и
з^р-илсГ;0ур-^^ ««и?*- -^^<eS
~^г --г^ гр-
^"и "оступои "леча* ^ ~«сгво сеМь*»^ На пуТь
г спр-едло:веогс эго ^тт:\ве^^:ттель^у^
""«"Ровал „I я е Папаш„ у" Казать. что в „„ *х СИ1Уац,,Я1г7
£ лв^. Гд^Г^ ФубоРС "^ом / ,££"***. э££
<0Л:Г,Вать «°-1 слГШеЧн^ пТрГ ПОр- п°«а „еГ^4
*и минут пппй словно лягв пеР*атый ^„^ Не вЬ|6ил рр
УЗНаТЬ друг
/
/
Чаще улыбайтесь
О вкусах не спорят. Одни больше симпатизируют серьезным
и положительным людям, другим нравятся веселые и беззаботные.
И все-таки, кто при прочих равных условиях легче и быстрее
завоевывает людские симпатии?
Сто женщин, выполняя задание психологов, просматривали
сотни мужских портретов, сменявших друг друга на экране. При
этом участницы эксперимента должны были высказать свои
симпатии и антипатии. Кроме того, исследователи с помощью
датчиков записывали движения глаз женщин, чтобы знать, на
каких деталях портрета чаще останавливается взор.
Оказалось, что важны все детали. Внимание участниц
эксперимента довольно равномерно распределялось по
изображению: в среднем 55% времени они изучали лицо, 45% — фигуру,
одежду, позу. Любопытно, что положительные мнения чаше
высказывались о тех, кто был сфотографирован в так называемых
открытых позах: закинув руки за голову, расправив плечи и т. д.
Должно быть, это создает благоприятное первое впечатление —
впечатление доброжелательного, открытого характера. И вот что
еше важно: высшие оиенки, самые большие симпатии завоевали
смеющиеся и улыбающиеся.
Вывод ясен: чаще улыбайтесь.
Издательство « Наука»
«Химия и жизнь» J4 3
1981 г., 96 с.
Индекс 71050
Цена 45 коп.