Текст
ISSN 0130-5972
ХИМИЯИЖИЗНЬ
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ ЖУРНАЛ
АКАДЕМИИ НАУК СССР
1
1981
% 1 vc>V*
W J
lJlVfi
химия и жизнь
Мадмтся с IMS года
Ежемесячный научно-популярный журнал Академии наук СССР
№ 1 январь 1981
Навстречу
XXVI съезду КПСС
Технология н природа
Экономика, производство
Земля и ее обитатели
Проблемы н методы
современной науки
Элемент №,...
Гипотезы
Проблемы и методы
современной науки
Гипотезы
Живые лаборатории
Что мы едим
Вещи и вещества
Архив
Фантастика
В. Батраков. ХОРОШАЯ РАБОТА
Н. Н. Рыкалин, Ю. В. Цветков. ПЛАЗМА ПРЕОБРАЗУЕТ
МЕТАЛЛУРГИЮ
Н. Ф. Реймерс. И. А. Роздин. СТУПЕНИ К БЕЗОТХОДНОМУ
ХОЗЯЙСТВУ
А. Холмская. ДОРОГИ, КОТОРЫЕ МЫ ВЫБИРАЕМ
Г. Воронов, А. Иванов, А. Суханов, В. Черникова.
ПУТЕШЕСТВИЕ ПО ЗЕМЛЕ КАМЧАТКЕ
В. Е. Гомелюк. МОРОЗОУСТОЙЧИВЫЕ РЫБЫ
В. Н. Еловенко. ПОЧЕМУ НЕ МЕРЗНЕТ РОТАН?
Н. И. Афонин, Н. Н. Доронина. ИСКУССТВЕННЫЙ
ЭРИТРОЦИТ
В. И. Кузнецов. ВОДОРОД: ИМЕНИТЫЕ ИЗОТОПЫ
ВОДОРОД: САМОЕ ГЛАВНОЕ, САМОЕ ИНТЕРЕСНОЕ,
САМОЕ НЕОЖИДАННОЕ
Г. С. Воронов. МИР НЕ ПРОСТ...
Е. Д. Свердлов. ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА «ПЕРВИЧНОЙ
СТРУКТУРЫ», ИЛИ КАК ЧИТАЮТ ДНК
А. С. Удовицкий. ЗАЩИТА КАРТОФЕЛЯ
О. Михайлов, Т. Фишкина. КАКТУСЫ
Ю. Танин. К ВОПРОСУ О ВЫБОРЕ КАШИ
Д. Б. Баранова, В. П. Гаркунов. КАКАЯ ПОДОШВА
ЛУЧШЕ?
Г. М. Файбусович. КАЛЕНДАРЬ, 1981
В. Иноходцев. АПТЕКАРСКАЯ ПАЛАТА
Н. Я. Новомбергский. ВРАЧЕБНОЕ СТРОЕНИЕ
В ДОПЕТРОВСКОЙ РУСИ
Ф. Сейберхэген. О МИРЕ И О ЛЮБВИ
2
7
12
18
23
29
30
31
36
41
44
48
56
60
64-
68
78
82
ВЗ
В9
ПОСЛЕДНИЕ ИЗВЕСТИЯ
10
НА ОБЛОЖКЕ -
рисунок Н. Марковой к
статье «Искусственные
эритроциты»
НА ВТОРОЙ СТРАНИЦЕ
ОБЛОЖКИ —
репродукция картины
А. Аладашвили
«Мартеновский цех в
19'Ю-х годах».
О металлургическом
производстве
ближайшего будущего
рассказано в статье
«Плазма преобразует
металлургию»
БАНК ОТХОДОВ
ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ!
ИЗ ПИСЕМ В РЕДАКЦИЮ
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
КОНСУЛЬТАЦИИ
ИНФОРМАЦИЯ
КЛУБ ЮНЫЙ ХИМИК
КОРОТКИЕ ЗАМЕТКИ
ПИШУТ, ЧТО...
ПЕРЕПИСКА
15
15, 22
33, 55, 67
34, 47
66
70
72
94
94
96
Несколько лет назад корреспонденты
«Химии и жизни» побывали на
Рязанском нефтеперерабатывающем заводе
и рассказали читателям об установке
каталитического крекинга, о томг как в
трудных условиях рабочий коллектив
сумел вывести установку на проектную
мощность и добиться от нее стабильной
работы.
Сегодня корреспондент журнала
рассказывает о другой установке того же
завода — установке каталитического
риформинга. Здесь с самого начала не
возникло никаких чрезвычайных
трудностей, здесь была быстро достигнута.
Навстречу XXVI съезду КПСС
Хорошая
работа
О КОЛЛЕКТИВЕ УСТАНОВКИ
КАТАЛИТИЧЕСКОГО РИФОРМИНГА
РЯЗАНСКОГО
НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ЗАВОДА
ИМЕНИ 50-ЛЕТИЯ СССР
Сплошь и рядом коллектив, именуемый
передовым, окружен ореолом славы,
подобно спортсмену, занявшему под
торжественные звуки оркестра высшую
ступеньку пьедестала почета. Но вот
соревнования заканчиваются, утихает
торжественный шум, и рекордсмен,
только что пробежавший дистанцию
быстрее всех на свете, уходит
неторопливым шагом в раздевалку...
Спору нет, рекордные достижения
необходимы в любой области
человеческой деятельности, не только в
спорте,— такие достижения служат
ориентирами для дальнейшего движения
вперед. Однако коль скоро речь идет о
народнохозяйственной деятельности,
то тут рекордные Достижения должны
непременно способствовать
устойчивому повышению средней
производительности труда. Поэтому работа
коллектива, даже не поставившего единичного
рекорда, но добившегося стабильных
результатов выше среднего уровня,
заслуживает самого пристального
изучения.
МАШИНА ПЛОЩАДЬЮ В ГЕКТАР.
Каталитический риформинг — это
процесс, в результате которого из нефти,
точнее, из продукта ее первичной пере-
а затем и значительно превзойдена
проектная производительность
оборудования. Практически с самого пуска и по
сей день установка работает стабильно
и теперь дает продукцию только
отличного качества. А как отмечалось в
постановлении ЦК КПСС «О
социалистическом соревновании за достойную
встречу XXVI съезда КПСС», одна из
важнейших задач заключается в том,
чтобы обеспечить устойчивую работу
народного хозяйства, которая слагается
из устойчивой работы каждого
коллектива многомиллионной армии
трудящихся нашей страны.
работки, бензиновой фракции с
температурой кипения 62—105СС,
производится ценное сырье для
промышленности органического синтеза — бензол
и толуол. А любая нефтехимическая
установка — это как бы машина, в
которой, как на сложной поточной
автоматической линии, заготовки-молекулы
превращаются в молекулы-детали. Однако
машина эта совершенно необычная.
Начнем с того, что установка
раскинулась под открытым небом на площади
почти в целый гектар, а ее башни и
башенки вознеслись вверх на десятки
метров. Почти все части этой машины
совершенно неподвижны, но в ее недрах
ежесекундно штампуется неимоверное
множество изделий, исчисляемое
единицей с двадцатью шестью нулями —
сто миллионов миллиардов
миллиардов штук!
...Когда химик-исследователь
проводит каталитическую реакцию в
лабораторных условиях, все выглядит
сравнительно просто. На его рабочем столе
стоит наклонная цилиндрическая
электропечь, через которую проходит
кварцевая трубка, наполненная
катализатором. Печь, а с ней и катализатор
нагреты до нужной температуры,
поддерживаемой автоматически; в один конец
трубки по каплям поступает реагент, а
из другого конца, соединенного с
холодильником, по каплям стекает продукт
каталитической реакции — катали зат.
Но когда счет ведется не на капли,
а на сотни килограммов, сердце
каталитической установки — реактор —
приобретает и иной вид, и иные
масштабы, да и вся установка работает не так,
как в лаборатории. Здесь нагревается
не катализатор, а само сырье: печь
каталитического риформинга
представляет собой солидное сооружение высотой
со стандартную пятиэтажку, сбоку
которой прилепились три реактора
размером с паровозный котел каждый. Внутри
2
печи ревет голубое пламя газовых
горелок, и сырье, нагретое до пяти сотен
градусов по Цельсию, пропускается
через реакторы, начиненные 24 тоннами
катализатора, где и превращается —
риформируется — в смесь
ароматических углеводородов.
Но разница не только в этом. В
описанной выше лабораторной схеме за
рамками остался долгий и кропотливый
труд исследователя по подготовке
сырья к каталитическому превращению,
а также его труд по разделению
катализа та на компоненты. Не учитываем мы
и того, что в лаборатории и
электроэнергия для нагревания каталитической
печи, и вода для охлаждения катализата
как бы даровые, в то время как любая
промышленная установка находится на
жестком хрзрасчете: столько-то таких-то
продуктов нужно получить из такого-то
количества сырья, затратив при этом
минимум энергии, минимум воды, сведя
до минимума потери как основных, так
и вспомогательных веществ. И так —
изо дня в день, из месяца в месяц, из
года в год.
РАБОЧАЯ НАДЕЖНОСТЬ
Тридцать шесть человек, составляющих
коллектив установки, разделены на
четыре бригады, работающие поочередно
круглые сутки. А какая бригада из
четырех самая лучшая? Ответ следует
немедленный и совершенно
уверенный — конечно, бригада Георгия На-
руцкого. А почему? Да кто его знает —
хорошие ребята, и все тут.
Примерно такой же ответ был
получен и в заводском комитете
комсомола — хорошие ребята, дружные,
надежные. Во всем на них можно
положиться — не подведут. Хотя никаких особых
рекордов и не ставят.
Так, может быть, дело как раз и
заключается в коротком, но емком слове
«надежность»? Ой как нужна эта
надежность и в личной, и в общественной
жизни, а на работе и подавно. Ведь говорим
же мы о надежности машин, даже наука
такая есть — теория надежности. И
плохо, если в цепи машин и механизмов с
вычисленным и гарантированным
уровнем надежности человек оказывается
самым слабым звеном. Ну, заболел —
ладно, этот случай легко
предусматривается, и его вредные последствия легко
предотвращаются. Поставил замену
(благо, в опытном коллективе ее найти
легко), и все. А если просто подвел, не
сделал того, что мог и обязан был
сделать? Не из множества ли вроде бы
мелких и почти незаметных необязательных
поступков, которые невозможно назвать
нарушениями трудовой дисциплины, и
слагается то, что в конечном счете
называется просто плохой работой?
Теория надежности дает ясный ответ
на причину такого, увы,
распространенного явления. В самом деле, надежность
системы равна произведению надежно-
стей ее элементов. И если надежность
одного элемента равна 0,999 (один отказ
на тысячу случаев), а в системе ЮОэле-
Г
3
ментов, то надежность этой системы
будет составлять всего 0,999,flL =0,9 (из
каждых десяти случаев — один отказ)...
В связи с этим, забегая вперед,
расскажу о разговоре с одним из
помощников Наруцкого. Я спросил
собеседника — приходилось ли ему и его
товарищам совершать, что называется,
героические трудовые поступки? В ответ я
услышал следующую, незамысловатую
в общем-то, но поучительную историю.
Однажды на установке шел
очередной капитальный.ремонт. Обычно к
этому моменту стараются приурочить и
всяческие модернизации*оборудбвания,
потребность в которых накопилась за
время двухгодичного межремонтного
пробега. Естественно, всяческие
дополнительные задачи усложняют работу
ремонтников, и на этот раз получилось,
что они не могут уложиться в срок. В
таких случаях на помощь идут хозяева
установки — ведь каждый лишний день
простоя неизбежно скажется на
результатах выполнения годового плана, а за
это им же самим и отвечать»
И вот, продолжал рассказчик, мы с
ребятами занялись реконструкцией
ректификационной колонны. Вообще-то
говоря, по нормам на эту работу надо
около недели, а нам следовало все сделать
дня за три-четыре, иначе пуск
установки задержится. И мы справились.
Подвиг, скажете? Можно сказать —
подвиг. А я скажу, что мы просто честно
вкалывали положенные восемь часов.
Ведь как обычно работают? Час
прошел — и вроде бы надо перекурить.
Но на колонне курить нельзя — опасно,
надо спускаться вниз, в «курилку».
Четверть часа вниз (как-никак высота
приличная), четверть часа вверх, вот полчаса
и потеряли. За смену часа три, почти
полсмены набежит. А мы решили
работать без перекуров. Конечно, курить
хотелось, но оказалось — можно и
потерпеть. Зато работу кончили вовремя,
и пуск не задержался ни на день...
Действительно, формально — рекорд,
подвиг, а на проверку — просто
добросовестная работа. Рекорд — это, по
определению, что-то исключительное,
трудно повторимое, а добросовестная
работа, что называется, не за страх, а
за совесть — долг каждого. Но что же
важнее, что полезнее? И что труднее —
один раз в жизни поставить рекорд или
всю трудовую жизнь «вкалывать» без
перекуров?
ОТВЕТСТВЕННОСТЬ
Установка каталитического риформинга
находится рядом с заводскими
воротами. Бригада Наруцкого, как положено,
собралась здесь за полчаса до начала
вахты, в половине одиннадцатого
вечера, чтобы принять дела от своих
товарищей, начавших работу в три часа дня.
Чтобы проверить оборудование,
просмотреть вахтовый журнал и журнал
распоряжений, справиться о том, как идет
процесс, и потом скрепить передачу
установки традиционными росчерками
в графе «вахту сдал — вахту принял»...
Для постороннего человека смена
вахт происходит еще незаметнее, чем
смена хоккеистов во время матча, когда
скамейка запасных не показывается спе-
циальнсГ~крупным планом. Просто
замечаешь, что народу в операторной на
короткое время немного прибавилось,
а потом все вдруг стало, как и прежде,
и только еще спустя какое-то время
выясняешь, что твой недавний собеседник
куда-то исчез, а на его месте стоит кто-
то еще совсем незнакомый.
Операторы время от времени
медленно обходят приборный щит,
вглядываясь в показания самописцев. Вносят
заметки в вахтовый журнал. Иногда
собираются по двое, по трое и о чем-то
тихо беседуют и иногда после такого
совещания что-то подправляют на
пульте управления установкой.
Однако спокойствие, царящее в
операторной, обманчиво. Такое спокойствие
может продолжаться и день, и неделю,
и месяц — чем дольше, тем лучше. Но
рано или поздно что-нибудь
неожиданное да произойдет — то ли нарушится
режим работы установки, то ли
забарахлит насос, то ли остановится главный
компрессор. Вот тут-то вся бригада как
один человек должна мгновенно
мобилизовать все свои силы и знания, ни
секунды не промедлить, не растеряться
и броситься (в буквальном смысле слова
бегом) налаживать работу химической
машины площадью в гектар. В такие
моменты каждый рабочий должен
предельно точно знать свои обязанности и
без промедления их выполнить, а при
необходимости так же без малейшего
промедления прийти на помощь
товарищу. В подобных критических
ситуациях бригада должна действовать как
слаженный ансамбль
музыкантов-импровизаторов, которые понимают друг друга
не то что с полуслова, а с полумысли —
на всякие размышления и колебания им
отведены доли секунды.
Но ответственность бригады нельзя
сравнить с ответственностью даже
самого заслуженного ансамбля,
выступающего перед самой взыскательной
аудиторией, так как в нефтехимии за
малейшей ошибкой может последовать не
просто позорный провал, а безвозврат-
4
ные потери продукции, порча
оборудования, аварии и даже более серьезные
несчастья. Напомним: на установке,
потребляющей несколько тысяч киловатт
электроэнергии, в непрестанном
верчении находится не одна сотня тонн
горючих жидкостей и газов, тут же
пышут жаром многоэтажные печи, а
невдалеке находятся другие
нефтехимические агрегаты с новыми тысячами тонн
огнеопасных материалов.
Вся бригада — это семь человек, в
основном от двадцати пяти до тридцати
лет. Все имеют специальное
образование. Трое (Наруцкий и два его
подменных) знают всю установку сверху
донизу, вдоль и поперек и могут обеспечить
ее бесперебойную работу; остальные
знают ее настолько хорошо, что в
любой момент могут прийти на помощь
друг Другу и способны Друг друга
замещать. В результате кто бы ни ушел
в отпуск, кто бы ни заболел, у кого бы
ни случилась непредвиденная
необходимость взять отгул, ему всегда
найдется полноценная замена. Высший уровень
взаимозаменяемости операторов
характерен не только для бригады Наруцко-
го — такая же картина наблюдается и в
остальных трех бригадах установки
каталитического риформинга.
А ведь всего шесть лет назад, сразу
же после пуска установки, в каждой
бригаде насчитывалось по 12—14
человек, и казалось, что меньше нельзя. Но
когда пусковая лихорадка прошла, был
взят курс на уменьшение численности
обслуживающего персонала.
Примером послужил щекинский опыт
сокращения числа работающих без
уменьшения выпуска продукции за счет
комплексного обслуживания
оборудования, то есть за счет максимального
повышения квалификации каждого
работника и освоения им смежных
специальностей. Результат налицо: всего
за один год производительность труда
на установке каталитического
риформинга возросла на 17%, в то время как
по заводу в целом рост
производительности труда составил 3,5%. На 14%
выросла и заработная плата операторов.
Отличным результатам работы
способствует непрерывное социалистическое
соревнование, ведущееся между
бригадами, установками и цехами по всем
основным показателям. А готовясь
достойно встретить XXVI съезд КПСС,
рабочие взяли на себя повышенные
обязательства: в 1980 году произвести сверх
плана сотни тонн ароматических
углеводородов.
...Но вернемся снова к рассказу о
ночной вахте. В начале четвертого,
несмотря на выпитую кружку до черноты
заваренного чая, все равно теряешь
ясность мысли. Не сомневаюсь, что
объективные тесты показали бы, что к этому
моменту самочувствие ухудшается и у
привычных операторов. Но внешне все
остаются бодрыми и свежими, как и в
начале смены. Видимо, подстегивает
сознание ответственности.
А в операторной к этому времени
затишье действительно сменяется
энергичным движением. Вновь проверяются
приборы, вносятся записи в журналы.
Кто-то прибирает в «курилке», кто-то
готовится брать пробы продукции на
анализ в прозаические пол-литровые
бутылки с пробками, установленные в
ячейки металлического ящика с ручкой,
похожего на ящик для плотницкого
инструмента,— вскоре должна приехать
машина и забрать пробы в заводскую
лабораторию.
На дворе как-то незаметно и сразу
светлеет. Раннее летнее утро всегда
прекрасно, но такой удивительный рассвет
я видел впервые: кругом, куда ни глянь,
раскинулся фантастический
нефтехимический пейзаж, а вместо тихих
предрассветных звуков, которые слышны
даже в большом городе, со всех сторон
и даже будто из-под земли несется
неумолчный мощный гул.
Вахта сменяет вахту> люди у пульта
меняются, а химическая машина
площадью в гектар продолжает свою
безостановочную работу, переваривая* все
новые и новые тонны веществ и
производя то, что называется материальными
ценностями. Эти материальные
ценности — такие вроде бы неинтересные
бензол и толуол — где-то в другом
месте будут превращены в пластмассы,
красители, лекарства...
ПРОИСХОЖДЕНИЕ РЕЗЕРВОВ
Производительность установки
Рязанского нефтеперерабатывающего завода
примерно на 25% превышает
производительность точно таких же установок,
работающих на других
нефтеперерабатывающих предприятиях страны. Как
удалось этого добиться?
Главное, что определяет
производительность каталитической установки,—
это, конечно, сам катализатор. Каждый
катализатор обеспечивает
определенный выход продукта, обладает строго
определенной активностью,
селективностью и стабильностью. В частности,
установка риформинга проектировалась
в 1970 году в расчете на алюмоплати-
новый катализатор, содержащий 0,64%
драгоценного металла. Но спустя не-
сколько лет после пуска установки
каталитического риформинга на заводе
узнали, что создан новый
полиметаллический катализатор процесса, содержащий
почти вдвое меньше платины и,
естественно, более дешевый, но более
активный, более селективный и стабильный.
Использование нового катализатора
позволило углубить процесс,
превращать в бензол и толуол большую, чем
прежде, часть бензиновой фракции.
Однако простой смены катализатора было
еще недостаточно для того, чтобы
повысить производительность установки
в целом. Дело в том, что ее полная
производительность, как в любой цепи
последовательных процессов,
ограничивается самым «узким» местом. 'И после
смены катализатора таким местом сразу
оказался блок экстракции: прежн ий
экстрагент, диэтиленгликоль, уже не
мог обеспечить полного извлечения
образующейся ароматики и,
следовательно, сводил на нет все достоинства нового
катализатора. Это затруднение можно
было преодолеть, использовав новый
экстрагент, обеспечивающий более
полное извлечение продукта из более
богатой смеси на уже существующем
оборудовании; в качестве такого более
эффективного экстрагента был
использован химический аналог
диэтиленгликоля — триэтиленгликоль.
Разумеется, при этом пришлось
«развязывать» еще немало других узких
мест: увеличивать диаметр некоторых
трубопроводов, повышать
производительность насосов, усиливать подачу и
отбор тепла. Понадобилось изменить
и режим процесса. Однако, несмотря
на столь значительную модернизацию
и повышение производительности на
25%, установка продолжает работать
стабильно, как и в первые годы после
пуска.
А недавно на установке
каталитического риформинга было введено еще
одно усовершенствование, позволившее
добиться идеально стабильного качества
продукции. Все многочисленные
приборы, расположенные в операторной на
щите под мнемосхемой, дают лишь
косвенные сведения о процессе— о
температуре в разных точках установки, о
давлении, расходе жидкости и газа, но
ничего — о химическом составе,
физических свойствах продуктов и
промежуточных веществ. А ведь это-то и есть самое
главное, что должен знать оператор...
Увы, обычно оператор
нефтехимической установки узнает о свойствах (и,
значит, о составе) вырабатываемого ею
продукта лишь после того, как прибудет
лабораторный анализ проб, отобран-
6
ных в конце предыдущей смены. Если
этот анализ оказывается
неудовлетворительным, оператор вносит в режим,
изменения, руководствуясь тем, чему его
в свое время учили, а также
собственным опытом и интуицией. Но о
результатах своих действий он получит
объективную информацию лишь после
очередного анализа, то есть через
несколько часов. И если эти действия оказались
неверными, на протяжении всего этого
времени, да еще и некоторое время
спустя установка будет производить
негодный продукт.
По просьбе завода специальное
конструкторское бюро
научно-производственного объединения «Нефтехим-
автоматика» создало хроматограф,
позволяющий постоянно контролировать
состав ароматических углеводородов.
В результате показатели качества
продукции стали стабильными, превысив
уровень 98% — это значит, что более
98% всех контрольных анализов теперь
не показывают ни малейшего
отклонения от нормы.
Вот мы и подошли к концу рассказа об
одной из установок Рязанского
нефтеперерабатывающего завода. Жизнь
коллектива этой установки течет спокойно
и размеренно. Здесь не ставят
каких-либо неповторимых рекордов, способных
вызвать восторженные овации. Здесь
не совершают героических поступков.
Здесь просто работают, но работают
всегда хорошо.
Пожелаем добиться того же как
можно скорее и другим рабочим
коллективам. В этом залог успеха в достижении
конечной цели, стоящей перед нашим
обществом.
В. БАТРАКОВ,
специальный корреспондент
«Химии и жизни»
Навстречу XXVI съезду КПСС
Плазма
преобразует
металлургию
Академик
Н. Н. РЫКАЛИН,
доктор технических наук
Ю. В. ЦВЕТКОВ
Начнем, пожалуй, с определений:
что есть низкотемпературная плазма
и что есть металлургия.
На первый вопрос ответить легче:
низкотемпературной плазмой называют
не всеобъемлющее «четвертое
состояние вещества», а малоионизированный
газ с температурой выше 2000 и ниже
50 000° С. В такое состояние вещества
переводятся в плазмотронах —
электрических аппаратах, разнообразных по
конструкции, материалам и принципам
действия. В технологические
плазменные установки н ар-яд у с генератором
плазмы обычно входят также системы
ввода сырья и вывода продукта.
С металлургией — определением,
что есть металлургия,— сложнее. С
одной стороны, как все знают,
металлургия — важнейшая отрасль современного
промышленного производства, а с
Другой — наука о преобразовании веществ,
содержащих те или иные металлы, в
сами металлы и их сплавы.
Первоначально этим словом обозначали искусство
(подчеркиваем, искусство!) извлекать
металлы из руд, а сейчас металлургию
часто-определяют просто как химию
высоких температур...
Действительно, температуры
металлургических процессов, как правило,
выше, чем у традиционных процессов
химической технологии: плавка стали
в электрических печах идет, к примеру,
при 1800° С. Но вот вопрос: в должной
ли мере используется энергия,
затрачиваемая в металлургических процессах?
Согласно закону Аррениуса, скорость
химических реакций с ростом
температуры возрастает по экспоненте. В
реальных же условиях скорость
металлургических (химических по сути) процессов
намного меньше, чем скорости
соответствующих реакций. В ванне с расплавом,
помимо химических реакций,
предшествуя им и параллельно им, идут
процессы диффузии, на которые рост
температуры оказывает далеко не столь
сильное воздействие, как на химические
взаимопревращения. Оттого-то
остаются недостижимыми для классической
металлургии теоретически высокие
скорости. Впрочем, примерно то же
наблюдается и в традиционной
химической технологии.
Революционизирующая роль плазмы
и в металлургии, и в химии состоит в
том, что либо с ее промощью
участвующие в процессе вещества быстро
превращаются в гомогенную систему, либо
под ее, плазмы, воздействием
активизируются процессы, идущие на
поверхности раздела фаз, создаются
неравновесные условия. И в том и в другом
случае происходит как бы
раскрепощение участников химического
взаимодействия.
Высокая производительность, малая
инерционность процессов, возможность
безотходного производства и
использования самых разнообразных видов
энергии, в том числе ядерной,— вот
отличительные черты плазменной
металлургии. Плюс миниатюризация,
возможность автоматического управления,
точное воздействие на состав и свойства
получаемых продуктов...
Эти достоинства плазменной
металлургии неоспоримы. Эти же черты
делают плазменную технологию
чрезвычайно современной.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ
Восстановление железа в плазменно-
металлургической установке идет со
скоростью, на восемь порядков
большей, чем в обычной домне. Процесс
происходит за время, измеряемое
миллисекундами. И этот процесс далеко не
единственный: вообще при переходе от
традиционных металлургических
технологий к плазменным выигрыш во
времени — сто- и тысячекратный. К
примеру, удельная суточная
производительность плазменного агрегата научно-
производственного объединения «Тула-
чермет», который отнюдь не следует
считать последним словом плазменно-
металлургической техники, составляет
940 т/м3, а доменной печи—лишь 1,8.
7
Эффективность применения
плазменной техники для восстановления
железных руд определяется не только
интенсификацией самого процесса
восстановления. При этом сокращается
металлургический передел в целом: двухста-
дийный процесс (домна, конвертер)
заменяется одностадийным (прямое
плазменное восстановление). А поскольку
в плазменном агрегате есть
возможность перерабатывать материалы в виде
порошков, отпадает необходимость в
таких трудоемких и времяемких
процессах, как шихтовка и агломерация.
Плазменная металлургия
энергоемка — это неоспоримо. Но поскольку
энергетика развивается быстрее других
отраслей, а энерговооруженность
человечества растет и будет расти,
энергоемкую, но высокоинтенсивную
плазменную металлургию, очевидно, следует
считать прообразом металлургии
будущего.
Не только возможность
интенсифицировать химические превращения делает
холодную плазму перспективнейшим
инструментом в руках металлурга. С
помощью плазмы можно создавать
материалы, отличающиеся от
традиционных по структуре, составу, форме.
И ФОРМА, И СОДЕРЖАНИЕ
Самый простой и потому самый
распространенный пока процесс —
плазменная резка. Он широко используется
на производстве. Плазменные резаки
способны расчленить любой материал.
На плазменных станках с программным
управлением изготовляют
крупногабаритные детали сложной конфигурации.
Процессы плазменной наплавки
помогают получить материалы
сравнительно недорогие, но очень твердые или
жаропрочные, обладающие и иными
чрезвычайно полезными свойствами.
Основой таких материалов служат
традиционные недорогие металлы. На
поверхность же их напыляются
металлические или неметаллические
покрытия, обладающие высочайшей
химической стойкостью или твердостью.
Плазма расплавляет и разгоняет до высоких
скоростей частицы напыляемого
материала и, кроме того, прогревает
поверхность подложки в зоне напыления.
Контролируемый подогрев, во-первых,
регулирует физико-химическое
взаимодействие разнородных материалов и
потому позволяет закрепить покрытие
более прочно; во-вторых, он улучшает
свойства самого покрытия.
Уже сейчас в качестве таких
«плазменных» покрытий используются
жаростойкие рений, молибден и окись алюминия,
некоторые карбиды и
интерметаллические соединения. Материалы со столь
специфическими свойствами
поверхности чрезвычайно перспективны для всех
без исключения областей
машиностроения. Рольганги прокатных станов и пресс-
формы для литья под давлением,
разного рода матрицы и режущий
инструмент, абразивы — все эти чрезвычайно
ответственные изделия можно делать
с помощью плазменного напыления и
тем самым придавать им большую
прочность и долговечность. И очень точно
соблюдать заданные размеры и
параметры. И экономить при этом самые
дефицитные, самые дорогие материалы.
Основой-то остается дешевый,
относительно низкокачественный металл.
Перспективно получение плазменно-
металлургическими методами
композиционных материалов. Методом
прецизионного напыления на каркас из
волокон бора, углерода или металла
наносятся легкие металлы, сплавы или
интерметалл иды. Такие композиции
очень нужны авиации и многим другим
отраслям техники.
ВОКРУГ ПОРОШКА
Что такое порошковая металлургия,
сегодня объяснять вряд ли нужно, но о
том, что многие свойства спеченных
материалов, полученных из
металлических порошков, сильно зависят от
свойств самих порошков, напомнить,
видимо, уместно. Академик Петр
Александрович Ребиндер утверждал, что из
порошков особо дисперсных,
чрезвычайно мелких, компактные материалы
можно получать в более мягких
условиях, в частности при меньших
температурах спекания. Действительно, очень
мелкие металлические порошки имеют
более низкую температуру плавления,
чем те же металлы в виде монолита
или относительно крупного порошка.
Нетрудно понять, что значит
уменьшить температуры плавления и
спекания, если речь идет о тугоплавком
вольфраме. Дело даже не в возможном
уменьшении энергозатрат —
плазмотрон скорее всего съест эту экономию.
Но если изделия из вольфрама мы
сможем получать в более мягких условиях,
то, во-первых, намного повысится
качество изделий — меньше будет брака
из-за так называемого непровара, а во-
вторых, появится возможность получать
высококачественные изделия из
компактного вольфрама в обычных
электропечах, например индукционных, с
контролируемой атмосферой.
Следовательно, появится возможность делать
крупные детали из тугоплавких металлов.
Все это становится реально лишь при
условии чрезвычайно тонкого
измельчения металлического порошка. И, кроме
того, желательно, чтобы крупицы
мельчайшего тугоплавкого порошка были
правильной сферической формы —
для точной упаковки. Эту форму
приобретает вольфрамовый порошок,
прошедший через плазменную струю.
Напомним еще раз, что температура
холодной плазмы, как правило, выше
температур плавления самых жаропрочных
материалов. Сферическую форму
оплавленным в плазмотроне крупицам
придают силы поверхностного
натяжения.
Струйно-плазменные процессы,
протекающие по схеме испарение —
диссоциация (химическая реакция) —
конденсация, позволяют получать
ультрадисперсные порошки правильной
формы.
В предыДущей фразе мы не случайно
упомянули о химической реакции как
об одной из возможных и даже
вероятных стадий струйно-плазменного
процесса. Возможности для таких реакций
есть важно реализовать их с наибольшей
пользой. Пример тому — получение
карбида вольфрама из
плазменного вольфрамового порошка. Дело не
только в том, что такое превращение
возможно (хотя это само по себе
интересно), айв .том, что этим способом
удалось получить сплавы с чрезвычайно
высокой износостойкостью.
ПЕРЕД ВЫБОРОМ
Конечно, сейчас еще рано говорить о
переводе на плазменную технологию
всех или большинства металлургических
производств. Мы пока не так богаты
энергией, как хотелось бы, и, значит,
нужно выбирать и отбирать —с тем,
чтобы польза была наибольшей.
Уже сейчас плазменный синтез
оправдан для получения' некоторых оксидов,
нитридов, карбидов, боридов.
Помимо струйно-плазменных
процессов осваиваются процессы с жидкой
ванной, когда плазменная струя реагирует
с расплавленным металлом или
оксидом. По сути, это процессы
плазменной электрометаллургии, для которых
характерна очень высокая концентрация
энергии в пятне дуги.
Для такой разновидности
плазменной металлургии больше всего, на наш
взгляд, подходит восстановительная
плавка соединений группы железа, а
также сложных окисных систем. Важно,
что этим способом можно
перерабатывать сложные руды, исключив при
комплексной переработке какие-либо
вредные выбросы. Так что плазменная
металлургия способна разрешить и
некоторые экологические проблемы.
При внедрении плазмы в большую
металлургию, при выработке стратегии
выбора следует, по нашему мнению,
отдавать предпочтение тем процессам
и производствам, нынешнее состояние
которых не отвечает современным
требованиям. Можно, конечно, латать дыры
несовременных металлургических
производств постепенно, по принципу
печально известного тришкина кафтана.
Но рациональнее именно эти
производства революционизировать плазмой.
Переводить на плазму нужно прежде
всего производства материалов и
сплавов с особыми свойствами, получать
которые иными способами чрезвычайно
сложно. Хорошо, если можно выделить
в отдельную стадию основную
операцию, например восстановление. Таково,
в частности, водородное восстановление
тугоплавких металлов — вольфрама,
рения и молибдена — из их оксидов.
Сейчас этот процесс двухстадийный,
идет в громоздких и
малопроизводительных трубчатых печах.
Плазменная металлургия способна
помочь решению многих насущных
проблем новой пятилетки — улучшить
качество многих видов продукции и
повысить эффективность их производства.
Еще о плазме
Для генерации струй
низкотемпературной плазмы
в нашей стране созданы
мощные плазмотроны. Во
ВНИИЭТО созданы
плазменные печи емкостью до 30 т.
Промышленность СССР уже
освоила плазменную
технологию получения
тугоплавких металлов — вольфрама
и молибдена в виде
монокристаллов весом до 10 кг.
Технология разработана в
Институте металлургии
имени А. А. Байкова АН СССР.
Плазменная технология
получения порошков
вольфрама и молибдена
разработана и внедряется в
производство Институтом
металлургии имени А. А.
Байкова совместно с Чирчикским
филиалом ВНИИ твердых
сплавов.
Синтез карбида титана в
водородной плазме успешно
проходит укрупненные
испытания на одном из
предприятий нашей страны.
Институт электросварки
имени Е. О. Патона АН УССР
разработал и внедрил
технологию азотирования
стали из плазмы. В
плазменных печах,
разработанных в этом институте,
рафинируют нержавеющие,
жаропрочные,
шарикоподшипниковые стали.
9
последние известия
Бычок
по кличке
Замороженный
Во Всесоюзном институте
животноводства
произведена удвчная пересадка
замороженного и звтем от-
твявшего эмбриона.
Родившийся от пересадки теленок
получил кличку
Замороженный.
От коровы-донор а на
восьмой день после
осеменения были получены
два эмбриона: бластоциста
без оболочки и поздняя
бластоциста в оболочке
(примерно такие, как на
фото)
Пересадка эмбрионов применительно к животноводству
широко обсуждается не только в научной, но и в популярной
литературе. Дело выглядит очень заманчивым: изъяв
зародыш у коровы (или овцы, или свиньи) экстракласса,
партнер которой тоже был элитных кровей, можно пересадить
эмбрион заурядной буренке. И она родит не своего,
кровного, зато на зависть всем коровам теленка...
Многие специалисты склонны считать, что такая
процедура окажется со временем тривиальной,— конечно, когда
будут отработаны научные основы и накоплен достаточный
опыт. И пересадка станет в животноводстве такой же
привычной процедурой, какой стало сейчас искусственное
осеменение. Но для этого необходимо прежде создать некий
банк эмбрионов, чтобы расходовать материал для
трансплантации по мере надобности. А это, в свою очередь,
требует надежных методов низкотемпературной
консервации ранних эмбрионов. Что же до способов их изъятия
у благородных животных и пересадки не очень
благородным, то эта техника вроде бы достаточно отработана.
Теперь о том, что было сделано в ВИЖе, то есть во
Всесоюзном институте животноводства. Об этом сообщили в
журнале «Вестник сельскохозяйственной науки» A980, № 7)
авторы работы И. И. Сергеев и И. Я. Шахов. А сделали
они вкратце вот что: пересадили хирургическим путем
эмбрион, извлеченный на восьмой день стельности,
замороженный по специальной программе с помощью крио-
протектора и затем, три дня спустя, по программе же
оттаянный.
12 марта 1980 года родился тот самый бычок,
Замороженный, весом 45 килограмм. Он перед вами на снимке.
А слева — увеличенные в 200 раз эмбрионы, извлеченные
на стадии бластоцисты. Примерно такую же бластоцисту и
пересадили после замораживания безвестной
телке-реципиенту за номером 2086 из опытного хозяйства «Щапово»
Московской области. Фотографией приемной матери мы,
к сожалению, не располагаем.
Теперь некоторые подробности. Корову-донора
обрабатывали, как принято, гонадотропными препаратами, чтобы
стимулировать созревание яйцеклеток, и осеменяли
замороженной спермой. Вымытые на восьмой день зародыши
(их диаметр около 0,2 мм) помещали в фосфатно-буфер-
ный раствор с добавкой альбумина, бычьей сыворотки и
пенициллина. В качестве криопротектора использовали
диметилсульфоксид. Консервацию проводили в
программном замораживателе, сделанном в харьковском
Институте проблем криобиологии и криомедицины АН УССР.
Пробирки с эмбрионами охлаждали до —7°С по градусу в
минуту, потом вносили затравку льда и далее замораживали
до —60—80°С уже втрое медленнее. И наконец,— жидкий
азот.
Столь же медленно и аккуратно вели оттаивание — на
спиртовой бане до —50°С, потом на воздухе до —10°С
и на водяной бане до комнатной температуры. Затем
следовали растворы диметилсульфоксида убывающей
концентрации, чтобы полностью удалить криопротектор, и на
заключительном этапе — чистый буферный раствор. Слов
нет, процедура не из скорых, но за скоростью в данном
случае никто и не гонится.
Были перепробованы пересадки зародышей разного
возраста, с замораживанием и без него, на разных стадиях
полового цикла телки-реципиента. Замороженный, тот, что
на снимке, оказался первой удачей. Когда он был еще
эмбрионом, его пересадили, размороженного, в правый
рог матки на стороне желтого тела. По стадии полового
цикла реципиент на день опережал корову-донора — и это,
10
последние известия
Один эмбрион был
пересажен незамедлительно,
и в положенный срок
родилась телочка весом
37 кг
(верхний снимок).
Другой эмбрион пересадили
три дня спустя, после
заморозки и оттаивания.
Бычок по кличке
Замороженный —
на нижнем снимке
шн&п
видимо, оказалось очень кстати, ибо день понадобился для
того, чтобы размороженный эмбрион восстановил былую
способность к развитию. А он ее восстановил и, судя по
внешнему виду бычка, а также по состоянию его здоровья,
восстановил практически полностью...
Говорят, что лиха беда начало. Начало же выглядит
многообещающим. Во всяком случае, авторы заканчивают свою
публикацию не обтекаемыми фразами, а твердым
уверением, что накоплен и продолжает накапливаться новый
экспериментальный материал, достойный опубликования
в скором времени.
Что ж, если и дальше так пойдет, то и до практики
недолго.
Г. БОРОДИН
11
Технология и природа
Ступени
к безотходному
хозяйству
Доктор биологических наук
Н. Ф. РЕЙМЕРС,
кандидат химических наук
И. А. РОЗДИН
Совсем еще недавно считалось, что
большой город неотделим от дымовых
туч, от смога, отравленных выбросами
рек. Все это принималось как
неизбежность, издержки урбанизации. Опыт
нашей столицы перечеркнул подобные
мрачные представления. В Москве,
помимо многочисленных полей орошения,
работают 470 очистительных комплексов
на предприятиях и очистительные
установки в 180 автохозяйствах. Москва —
один из самых зеленых и чистых
городов мира с многомиллионным
населением. И пример нашей столицы не
единственный.
В книге «Земля только одна»,
выпущенной в 1972 году перед
Стокгольмской конференцией ООН по проблемам
охраны окружающей среды, Б. Уорд
и Р. Дюбо с тревогой писали: «Не
получится ли так, что человек достигнет
планеты Марс, стоя по колено в мусоре
на планете Земля?». Обращаясь к
примерам из классической литературы,
авторы цитировали «Холодный дом»
Ч. Диккенса: «Туман везде. Туман в
верховьях Темзы, где он плывет над
зелеными островами и лугами, туман в
низовьях Темзы, где он, утратив свою
чистоту, клубится между лесом мачт и
прибрежными отбросами большого и
грязного города... Туман слепит глаза и
мешает дышать престарелым
гринвичским пенсионерам, посапывающим у
каминов». Такова была Англия,
которую нередко называли черной.
После печально известной трагедии
лондонского смога 1952 года власти
Большого Лондона приняли
решительные меры по снижению задымленное™
британской столицы. Ныне содержание
пылевых частиц в городском воздухе
снизилось более чем в 15 раз, на 50%
увеличилось число солнечных дней.
Лондонские смоги ушли в прошлое.
В Черной Темзе развелись лососи и
другие рыбы — всего около ста видов.
Этот результат достигнут главным
образом благодаря замене угля нефтью
и газом, созданию бездымных зон,
очистке отходящих газов и достаточно
полному (на 90%) обезвреживанию
сточных вод.
Преображение туманного Лондона и
образцовая чистота советской столицы
могут навести на мысль о простоте
решения подобных проблем. На самом
деле все неимоверно сложно, ведь
загрязнения — это любые химические
вещества, попадающие в окружающую среду
не в том месте, где это должно быть
в естественных природных условиях, не
в том количестве и не в то время. В роли
своеобразного загрязнителя может
выступать даже чистая вода, и поступление
чужеродных агентов в природную
среду в принципе связано с ведением
любого хозяйства. С ростом населения
Земли и расширением
производственной базы нашей цивилизации
закономерно должен увеличиваться объем
отходов, а следовательно, и общее
количество химических загрязнителей
природной среды. Более того, к
сожалению, загрязнение планеты — процесс
значительно более быстрый, нежели
рост народонаселения.
Рост населения планеты все больше
лишает нас надежды обеспечить себя
необходимыми вещами из природных
материалов — хлопковой, шерстяной,
кожаной одеждой, деревянной мебелью
и т. д. Б. Коммонер в широко известной
у нас книге «Замыкающийся круг»
пытался доказать, что переход к
синтетическим материалам не был продиктован
исключительно ростом населения и его
потребностей. Действительно,
пропорциональных соотношений здесь не
наблюдается. Однако население
увеличилось настолько, что в какой-то момент
уже стало непросто обеспечивать его
потребности естественными благами;
грубо говоря, не всем желающим
хватило недорогих дубленок. Этот рубеж
был мало заметен, как и любые
пороговые величины, поэтому
математические оценки тут почти ничего не дают.
Однако экономические законы столь
же объективны, как и любые другие.
12
Они и заставили мир перейти на
синтетику. Они же, хотели мы того или не
хотели, неотвратимо повели к
массовому применению пестицидов и
химических удобрений.
Был ли другой путь? Теоретически,
вероятно, да. Но практически, исходя
из имевшихся и имеющихся в наши дни
технологических возможностей, другой
дороги человечество избрать не могло.
Подобное положение сложилось в
энергетике. Не исключено, что со
временем будет найден экономически
приемлемый способ получения «чистой»
энергии, наиболее вероятно — более
полное использование энергии Солнца.
Это единственный, приемлемый по
экологическим соображениям путь. Все
остальные приводят к разогреву нижних
слоев атмосферы" сверх естественного
уровня — чрезвычайно опасному
физическому загрязнению. Только
утилизация солнечной энергии в размерах, не
превышающих или лишь незначительно
превышающих естественные для
энергообмена планеты балансовые величины,
не поведет к термодинамическому
разладу биосферы. По некоторым
прогнозам, в 2000 году до 30% всей энергии
человечество будет получать от Солнца.
Однако это вовсе не означает, что
количество энергии, получаемой из
традиционных источников (тепловые и
атомные электростанции), будет
уменьшаться. Энергии не хватает. В самом
деле, с начала века по наши дни в
развитых странах энергетические затраты
на килограмм зерна, хлопка, картофеля
десятикратно возросли. За это время в
промышленности энергозатраты на
единицу продукции возросли еще
больше — в 10—12, даже в 15 раз.
Очевидно, падение энергетической
эффективности хозяйства —
закономерность. Она, кстати, прослеживается в
течение всей человеческой истории.
Можно предположить, что к концу XX века
потребление энергии удвоится, а то и
утроится, хотя объем продукции
возрастет не столь стремительно. Так что,
топки не погаснут, а, наоборот,
разгорятся еще жарче.
Вероятно, больше всего будут
сжигать угля. О достоинствах этого топлива
сейчас очень много пишут. Но
ожидаются и недостатки. Согласно
исследованиям американской корпорации
«Ресурсы для будущего», выработка 2
триллионов киловатт-часов энергии
(примерно столько сейчас вырабатывают в США)
на угольном топливе сулит
человечеству попутно весьма сомнительные
блага: тысячи смертных случаев, вызванных
отравлением городским смогом,
связанных с производственным травматизмом
и профессиональными заболеваниями
(в том числе силикозом у шахтеров);
миллионы случаев острых и
хронических респираторных заболеваний и
приступов астмы; потеря от 40 до 80 тысяч
га пригодной для сельского хозяйства
земли; выброс в атмосферу 1,6
миллиарда тонн С02, что в свою очередь
приведет к нагреву приземного слоя
атмосферы на одну тысячную градуса.
Это еще не все. Энергия тепловых
электростанций будет передаваться по
высоковольтным ЛЭП, влияние которых на
природу еще недостаточно ясно. На
линии электропередач падает
подозрение в воздействии на магнитное поле
Земли, их считают одной из причин ак-
селерационных процессов, польза
которых по меньшей мере сомнительна.
Интуитивно понимая опасность, люди
всегда стремились любыми путями
избавиться от отходов. Отходы
выбрасывали за пределы жилища — в реки,
озера, на свалки и даже прямо на
городские улицы. Высокотоксичные вещества
закачивали и продолжают закачивать
глубоко под землю.
Методы переработки отходов
определялись главным образом уровнем
технического прогресса. И если в эпоху
мануфактурного производства
практиковались самые примитивные методы,
вроде выметания отходов за ворота,
то современные предприятия уже
вынуждены их перерабатывать, отделяя
самые вредные компоненты. Остальное
более или менее равномерно
рассеивается в окружающей среде:
газообразные вещества улетают через высокие
дымовые трубы, жидкости, пройдя все
стадии обработки, сливаются в водоемы.
Твердые отходы покоятся в специально
отведенных местах — на свалках или
полигонах.
Разумеется, долго так продолжаться
не может. В конце концов собираемые
год за годом в одном месте (или в
близких местах) вещества накопятся в
количестве, превышающем пороговые
значения. Начнется необратимая
деградация среды.
Возникает и другая опасность,
связанная не с сосредоточением
промышленных отходов, а, наоборот, с их
дисперсией. Рассеяние приводит к
повышению концентрации вредного начала в
воде и воздухе. Извлекаемые из земной
коры тяжелые металлы и другие
элементы после переработки руд или
сжигания топлива рассеиваются по
поверхности Земли — с отходящими газами,
в результате износа металлических уз-
13
лов, коррозии и т. д. Чем интенсивнее
хозяйство, тем больше рассеивается
вредных веществ и тем значительней их
концентрация в среде обитания.
Принципиально возможны два выхода
из сложившейся ситуации. Принято
считать, что один из них заключается в
замене сегодняшнего сырья новым, менее
опасным для окружающей среды.
Иными словами, сырье должно иметь более
высокий порог биологического
воздействия. Однако следует помнить, что
простая замена сырья без изменения
принципиального отношения к
технологическим процессам, в которых
образуются отходы (или, точнее говоря, не
могут не образовываться), только
отодвигает на время необратимые
изменения в природе.
Другой путь, с нашей точки зрения,
значительно более целесообразный,
связан с глубокой переработкой
отходов. Такая переработка потребуется и в
том случае, если отходы станут служить
технологическим сырьем и,
следовательно, будут полностью
трансформироваться в производственном процессе.
В этом случае они становятся
вторичными материальными ресурсами. Глубокая
рациональная переработка отходов, а
точнее, в идеале — комплексная
переработка сырья вообще без отходов —
и должна стать основой безотходной
технологии, о которой столько говорят
сегодня.
Передачу отходов одного
предприятия другому без какой-либо
предварительной переработки никак нельзя
отнести к безотходной технологии,
поскольку ни состав, ни количество этих
веществ при такой передаче не
изменяется. Если отходы обладают
неблагоприятным биологическим действием, то
опасность отнюдь не устраняется, с ней
лишь сталкиваются в другом месте.
Например, растворы хлоридов, которые
остаются после получения тетрахлорида
титана, можно, по некоторым
рекомендациям, использовать в
радиопромышленности — для травления плат
печатных схем, в коммунальном хозяйстве —
для очистки сточных вод и
обеззараживания осадков, в промышленности
строительных материалов — для
изготовления цементов, минеральной ваты и т. п.
Наверное, более или менее
целесообразно использовать хлоридные
растворы в коммунальном хозяйстве для
обеззараживания одних отходов другими.
Что же касается утилизации их в
строительной индустрии, этот вопрос более
чем спорен.
Строительная индустрия в принципе
может и должна стать крупным
потребителем промышленных отходов. Шлаки и
шламы цветной металлургии — а они
накапливаются в гигантских количествах,
до 300 миллионов кубометров в год —
повышают качество многих
стройматериалов. Казалось бы, выход найден —
мы полностью используем всю массу
отходов цветной металлургии. К
сожалению, такое использование отходов
допустимо лишь временно, да и то в
ограниченном масштабе. Причины три:
экологическая, экономическая (они
здесь главные) и еще дополнительная —
техническая.
Тяжелые металлы, которые содержатся
в отходах цветной металлургии,—
кадмий, никель и другие — биологически
активны, среди них немало
канцерогенов и аллергенов. Естественно, что
стройматериалы с таким содержимым
недопустимы в жилищном строительстве
(впрочем, и в промышленном
строительстве они отнюдь не благо!).
Экономические причины. В конечном
счете, дело не только и не столько в
потере (практически безвозвратной)
ценных ингредиентов, сколько в том, что
псевдобезотходность тормозит
технологический прогресс. Действительно,
отрасль, наработавшая горы отходов и
счастливо сбагрившая их в чужие руки,
выступает уже не в качестве
загрязнителя среды, отравителя природы, а в
благородной роли производителя и
поставщика ценного сырья, получая за
него соответствующие экономические
блага. Потребители же отходов
заинтересованы, чтобы сырье поступало
регулярно, чтобы состав и свойства его заметно
не менялись. Статус-кво устраивает всех.
Так создается порочный круг, в основе
которого лежит неверно понятый
принцип безотходности.
Наконец, последняя причина,
техническая, ограничивающая как передачу
отходов одного предприятия другому, так
и вообще сам принцип безотходности,
заключается в том, что любая
переработка любых веществ требует создания
новых хозяйственных звеньев и
значительного количества энергии и, что
особенно важно, при этом появляются
свои отходы, которые порой бывают
еще более токсичными, чем выбросы
основных промышленных отраслей.
Напомним, что в энергетике при сжигании
отходов получается дополнительный,
исключительно опасный букет выбросов.
Нам кажется, что употреблять термины
«безотходная технология»,
«безотходные технологические процессы» следует
14
с особой осторожностью. Иначе недолго
дискредитировать сам принцип безот-
ходности, жизненно важный в
сложившейся экологической ситуации принцип.
Наверное, пока нам следует быть
несколько скромнее в своих ближайших
целях и оперировать более
умеренными понятиями — «малоотходная
технология», «экологически оптимальные
технологические процессы»'.
Необходимо целеустремленней
искать экономически оптимальные
условия и режимы переработки отходов,
такие технологические процессы, в
которых наносимый природе ущерб будет
минимальным. Примером такого
подхода может служить получение так
называемого биогаза.
В некоторых развивающихся странах
сложилось очень тяжелое положение
с топливом. Уголь и нефть для
большинства жителей этих стран недоступная
роскошь, дров катастрофически не
хватает. Уничтожаются остатки леса и кус-
Тарника, нарушается водообмен,
истощаются почвы. Возникает угроза полной
деградации земель.
Предложение получать горючий газ
(в основном метан) путем брожения
животноводческих и бытовых отходов
оказалось буквально спасительным.
Газом обогревают дома, на нем готовят
пищу, а перебродившие отходы, кстати,
заметно очищенные от болезнетворных
бактерий, идут на удобрение полей и
огородов.
Сейчас работают миллионы весьма
дешевых установок для получения
биогаза, так что- это уже не эксперимент.
Безотходная технология — не просто
красивый миф. Безотходная технология
возможна, она необходима
человечеству. Но к йей ведет крутая
лестница научных, технических и
промышленных решений, которую нам, ступень
за ступенью, еще предстоит
преодолеть.
Технологи,
онимание!
Затравка,
коагулянт,
утяжелитель
Несколько лет назад
«Химия и жизнь» A976, № 2)
рассказывала о новом
методе переработки сточных вод,
образующихся при
травлении стали на
металлургических и
металлообрабатывающих заводах. Суть его — в
получении при
нейтрализации не гидроокиси железа,
как обычно, а более
плотного осадка — магнетита
(Fe304).
В лабораторных условиях
этот процесс идет легко,
осадок хорошо
отстаивается и обезвоживается. Но, к
сожалению, в заводских
условиях получить магнетит
не всегда удается.
Выяснилось, что примеси
некоторых металлов, например
цинка, настолько тормозят
реакцию гидрозакиси и
гидроокиси, что она идет
только при нагревании. Это
обстоятельство' оказалось
серьезным препятствием
для практического
применения метода, но затем был
найден выход: получать
магнетит не из сточных вод
сразу после нейтрализации,
а уже из осажденной
гидроокиси, объем которой,
естественно, меньше.
Поэтому меньше и затраты на
получение магнетита.
Полученная смесь магнетита
и гипса отделяется от воды
значительно легче, чем
обычный осадок. Магнети-
то-гипсовую смесь можно
использовать в качестве
осад и те л я гидрозакиси
железа и других плохо
осаждающихся
высокодисперсных загрязнений. Магнетит
(благодаря своей высокой
поверхностной активности
и плотности) обладает
свойствами коагулянта и
утяжелителя, поэтому очистка от
взвесей при его
добавлении в отстойник происходит
быстрее, а полученный
осадок оказывается более
плотным и занимает
меньший объем, чем обычный.
Смесь магнетита и гипса
действует и как затравка
кристаллизации:
находящийся в ней гипс знач ительно
ускоряет высаживание
растворенного сульфата
кальция, предотвращая
образование плотных отложений
на оборудовании и в
коммуникациях. Таким образом
устраняется главная причи-
15
на, мешающая создать
оборотное водоснабжение
травильных цехов и
отделений.
Этим не исчерпываются
преимущества нового
метода очистки
железосодержащих сточных вод. При
нейтрализации вместе с
гидрозакисью практически
всегда осаждаются и
основные соли, которые потом
со временем гидролизуют-
ся и подкисляют среду, так
что вода над шламом
всегда загрязнена соединениями
железа и других тяжелых
металлов. Поэтому даже
специальные накопители, в
которые сбрасывают
нейтрализованные шлемы,
оказываются источником
загрязнения. Обезвоженный
или даже просто сгущенный
магнетит в отвалах
практически не загрязняет
окружающую среду, так как он
почти не растворим даже
в слабых кислотах, не
говоря уже о дождевой
воде. А примеси тяжелых
металлов (например, цинка)
при образовании магнетика
включаются в его
кристаллическую решетку. Поэтому
уменьшается загрязнение
водоемов не только
соединениями железа, но и
других металлов.
Новый метод очистки
сточных вод внедрен на
Магнитогорском
метизно-металлургическом, Верх-Исетском
металлургическом и
Магнитогорском калибровочном
заводах и в настоящее
время осваивается еще на де-
сятке других предприятий.
Получение уплотненного
осадка позволило
сэкономить сотни тысяч рублей в
год на эксплуатационных
затратах и миллионы на
капитальных, а самое главное —
прекратить сброс в
водоемы сточных вод и
загрязнение среды
соединениями тяжелых металлов.
И. А. ВАЙИШТЕЙИ
Как сэкономить
этанол
В лабораториях, где
работают с щелочными
металлами, категорически запре-
затравна седнментант
| CajOH); -■-
щается накапливать их ос-
татк и общей массой более
двух граммов. Отходы
растворяют в этаноле,
растворы этилатов сливают в
канализацию.
Однако можно обойтись
и без этанола, а отходы
натрия и калия ликвидировать
с помощью реакции с водой
под слоем бен з ина. Для
этого в круглодонную
или грушевидную колбу
(емкостью 500—750 мл)
поместите без всякой
предварительной обработки
отходы металлов, залейте их
бензином так, чтобы слой
жидкости над верхними
кусками был не менее 10 мм,
и соедините колбу с
обратным водяным
холодильником. В колбу по каплям
через холодильник вводите
чистую воду. Под слоем
бензина в отсутствие
кислорода щелочные металлы
реагируют с водой
довольно спокойно (калий —
даже менее активно, чем
натрий).
Процесс совершенно
безопасен, температура в
реакционном сосуде не
поднимается выше комнатной
даже тогда, когда в
системе явный избыток воды —
кусочки металлов лишь на
мгновенье касаются
водного слоя, а затем всплывают
в бензине, окруженные
пузырьками водорода.
Поэтому можно заполнять колбу
отходами по крайней мере
на четверть по высоте,
причем размер кусков прак-
Схема очистки
железосодержащих сточных вод
с помощью магнетито-гипсового
осадителя. В реакторе-
нейтрализаторе образуется
сульфат кальция
и нерастворимаи гидрозакись
железа, а иа затравке
высаживается малорастворимын
гипс: FeS04 + Ca(OH)j->
-*-Fe(OHJ+CaS04 . aq,
H2S04 + Ca(OHJ—^
—*-CaS04 • aq,
-►CaSO, • aq—»-F,aS04 - 2H20.
В аэраторе и затем в
баке-дозревателе происходит
окисление части
гидрозакиси железа
и образование магнетита:
2Fe(OH), 02-г2Н.О—►-
—^2Fe(OH)„ Fe(OH)
f 2Fe(OHh-^Fe304 h 4HO
тически не играет роли,
большие куски даже
предпочтительнее.
Назначение
холодильника — возвращать в
систему легкокипящие фракции
бензина, иначе бензин
из-за потери этих фракций
и частично вследствие
гидрирования водородом
быстро густеет, маленькие
кусочки металлов зависают
в нем, не касаясь воды.
Можно поступать еще
проще: уничтожать
обрезки натрия и калия прямо в
банках, где они прежде
хранились под керосином.
Для этого нужно наклонить
сосуд (для надежного
контакта воды и металла) и
приливать воду по каплям.
16
Щелочной и керосиновый
слои можно потом
разделить в делительной воронке
и использовать для любых
целей.
Кандидат технических наук
А. С. СЕМЕНОВ
Серебряные
часы
Во Франции изготовлен
опытный образец
электролитического дисплея для
часов, которые
предназначены для приборной
панели пассажирского
самолета. Между двумя
стеклянными пластинками, на
которые нанесены прозрачные
электроды, залит
электролит, содержащий иодид
серебра. При подаче тока на
определенные участки
электрода на них
осаждается серебро — осадок
«вычерчивает» часы и минуты.
Импульсы противоположной
полярности стирают
показания часов.
Электролитический циферблат не
чувствителен к ультрафиолету, не
нуждается в
непрерывном электрическом питании,
работает в более широком
интервале температур, чем
дисплей на жидких
кристаллах, да и цифры
получаются более яркими и четкими.
А это очень важно в полете.
«Aviation Week
and Space Technology»,
1980, № 17
Плодородные
пески
В Швейцарии синтезирован
препарат агролид для
обработки сухой песчаной
почвы. После внесения аг-
ролида песок как губка
впитывает влагу и долго ее
удерживает. При обработке
почвы новым препаратом
размягчается твердый
поверхностный слой,
улучшается аэрация корней
растений. Агролид испытан в
песках Саудовской Аравии.
Выживаемость посевов
почти удвоилась, экономия
воды на орошение составила
50—80%.
«Newsweek», 1980, № 1
Гипсовый остров
У побережья Швеции
строится остров площадью
38 га. Он будет сложен из
гипса, образующегося в
качестве отхода
производства фосфорной кислоты.
Когда свыше двух
миллионов тонн отходов, которые
прежде просто
сваливались в море, насып ят на
грунтовое основание,
поверхность искусственного
острова покроют
плодородной почвой, засеют траву,
посадят деревья.
«Sciences et avenir»,
1980, № 396
Что можно
прочитать
в свежих
журналах
О получении аммиачной
селитры одностадийным
(безупарочным) методом
(«Химическая
промышленность», 1980, № 8, с. 23).
О применении нового
реагента — сульфата тетрами-
на меди — для борьбы с
биологическим обрастанием
в оборотных системах
водоснабжения (с<
Водоснабжение и санитарная техника»,
1980, № 4, с. 22).
Обзор «Методы обработки
коксового газа и сточных
вод в Японии» («Кокс и
химия», 1980, № 3, с. 56).
Об очистке воды,
содержащей масло, в производстве
силикагеля («Химическая
технология», 1980, № 7,
с. 59).
Об улучшении качества
асфальтобетона введением
кубовых остатков алкил-
аминов («Автомобильные
дороги», 1980, № 6, с. 7).
О влиянии добавок на
вулканизацию бутилкаучука
(«Каучук и резина», 1980,
№ 7, с. 17).
О технологии суспензионной
полимеризации стирола
(«Пластические массы»,
1980, № 6, с. 11).
О снижении потребления
воды в производстве
вискозных волокон
(«Химические волокна», 1980, № 4,
с. 38).
О композиционных рези-
стивных материалах на
основе силицидов тугоплавких
металлов («Порошковая
металлургия», 1980, № 7,
с. 45).
О хроматографическом
определении первичных
аминогрупп и активного
водорода («Заводская
лаборатория», 1 980, № 7, с. 594).
Об ультразвуковой чистке
часовых механизмов и
медицинского инструмента
(БТА, 15 августа 1980 г.).
Об- очистке каменного угля
в магнитном поле
(«Chemical Engineer ing», 1 980,
№ 10, с. 85).
О беспилотных самолетах
для распыления
удобрений и ядохимикатов
(«Spectrum», 1980, № 168, с. 14).
Об автомобильном зеркале,
в котором серебряный
отражающий слой
используется также в качестве
электронагревательного
элемента («Newsweek», 1980, № 18,
с. 4).
О проектировании
современных бытовых
электроутюгов («Техническая
эстетика», 1980, № 7, с. 10).
О непрерывном
производстве брынзы («Работническо
дело», 1980,, № 212, с. 4).
О методе повышения
урожайности дыни
(«Agricultural Research», 1980, № 9,
с. 14).
17
-•* t
«Дороги по праву называют
жизненными артериями страны. Еще интенсивнее
развивать автодорожную сеть, упучшать
эксплуатацию действующих
магистралей — значит внести весомый вклад в
дальнейший подъем народного
хозяйства, укрепление экономического
потенциала нашей Родины»,— писала
«Правда» в передовой статье «Быстрее
строить дороги» A1 сентября 1980 г.).
Недавно ЦК КПСС и Совет Министров
СССР приняли постановление «О мерах
по улучшению строительства, ремонта
и содержания автомобильных дорог в
стране». В этом постановлении намечен
Экономика, производство
Дороги,
которые
мы выбираем
ОГРАНИЧЕННЫЙ ВЫБОР
Выбор материалов для дорог всегда был
весьма ограниченным. «Начаша мосты
мостити по грязевым местам»,—
сказано в «Слове о полку Игореве». Это
первый отечественный источник по
дорожному строительству. Во времена
создания «Слова» дороги, понятное дело,
были грунтовыми, а мосты «по грязевым
местам» мостили из бревен. При Петре
Тверскую (ныне улица Горького) в
Москве замостили камнем и начали строить
каменную Нарвскую дорогу. В 1834 году
в России появилась первая магистраль
с твердым покрытием: Петербург —
Москва. О ней и писал Пушкин: «Катясь
по гладкому шоссе в спокойном
экипаже, не заботясь ни о его прочности, ни
о прогонах, ни о лошадях, я вспомнил
о последнем своем путешествии в
Петербург по старой дороге... Целые
шесть дней тащился я по несносной
дороге и приехал в Петербург
полумертвый».
И все же грунт и бревна оставались
главными на Руси дорожными
материалами. Поэтому-то и писал Вяземский:
«Свободна русская езда
В двух только случаях: когда
Зима свершит, треща от гнева.
Опустошительный набег,
Путь окует чугуном льдистым,
И запорошит ранний снег
план строительства новых магистралей,
реконструкции действующих. Сегодня
протяженность наших автомобильных
дорог составляет около полутора
миллионов километров. В XI пятилетке
намечено построить еще 80 тысяч
километров автомагистралей, в том числе
11,5 тысяч общесоюзного и
республиканского значения.
Современным дорогам необходимы
современные дорожные покрытия —
прочные, надежные, долговечные. Им и
посвящена статья, которую мы
предлагаем вниманию читателей.
Следы ее песком пушистым,
Или когда поля проймет
Такая знойная засуха.
Что через лужу может вброд
Пройти, глаза зажмуря, муха».
Есть и сейчас грунтовые дороги. На
вечной мерзлоте — к нефтяным и
газовым промыслам Севера — тянутся
бревенчатые магистрали. Но в нашей стране
уже на полтора миллиона километров
протянулись автомобильные трассы с
твердым покрытием.
Современная дорога — сложное,
многослойное сооружение. Верхний
слой — покрытие воспринимает
нагрузки непосредственно от колес
автомобилей* Здесь возникают наибольшие
вертикальные напряжения и
горизонтальные сдвигающие силы. Основание
распределяет нагрузки по подстилающему
слою, а он равномерно передает
усилия на грунт земляного полотна.
Укладывают подстилающий слой из песка,
гравия или шлака — материалов
морозостойких, хорошо фильтрующих влагу.
Твердое покрытие — это асфальтобетон
или цементобетон, в редких случаях
железобетонные плиты. Выбор, как
видите, тоже ограничен.
КОРОТКИЙ ВЕК ВЕЧНОГО КАМНЯ
Технический камень — асфальтобетон
получается при уплотнении смеси,
которая состоит из мелкого щебня,
минерального наполнителя и вяжущего —
битума. Смесь готовят и укладывают
горячей A 20°С), теплой (80°С) или
холодной A0°С). От ее температуры во
многом зависит кинетика структурообразо-
вания асфальтобетона. Структура
дорожного полотна закладывается при
смешивании минеральных материалов
и битума. А формируется она при уп-
19
лотнении, причем не только под
тяжелым катком, который движется по све-
жеуложенной смеси, но и под колесами
автомобилей, которые проносятся по
уже застывшему асфальту. Обратите
внимание: на резервной зоне широких
городских магистралей трещин больше,
чем на проезжей части.
Хотя «асфалос» по-гречески означает
«вечный», расчетный срок службы
асфальтобетонного покрытия всего 15—
20 лет. Через 7—10 лет после укладки
дорога покрывается трещинами,
полотно выкрашивается, шоссе становится
опасным для езды, даже при скромной
скорости 60 км/час.
Особенно сильно покрытие
выкрашивается весной, когда активизируется
первый его враг — вода. Самое
уязвимое место асфальтобетона — граница
раздела битума с каменным
материалом. Вода проникает под битумную
пленку, разрывает ее и, следовательно,
не позволяет связующему выполнить
свою миссию — связать в единое целое
твердые компоненты асфальтобетона.
Многие десятилетия асфальтобетон
был беззащитен перед водой. Лишь в
последние годы найдено средство,
позволяющее продлить жизнь «вечного
камня». Это поверхностно-активные
вещества, которые обладают свойством
концентрироваться на границе раздела
двух фаз. Активной своей частью
молекулы ПАВ обращены к минеральной
частице, а неактивная часть создает
барьер, препятствующий диффузии
молекул воды в битум. Наиболее
эффективными для дорожного строительства
оказались катионные ПАВ типа аминов
и диаминов. С 1975 г. в Бердянске
выпускают катионактивное вещество БП-3 —
продукт конденсации полиэтилен
полиамина и синтетических жирных кислот.
БП-3 применяли в качестве добавки в
битум A %) для строительства
асфальтобетонных дорог на Крайнем Севере.
Добавка улучшила сцепление
минеральных материалов с вяжущим, повысила
водостойкость и морозостойкость
асфальтобетона, позволила сократить
расход битума на 10—15% и снизить
стоимость строительства одного километра
асфальтовой дороги на 3000 рублей.
Большую экономию битума дает
другая добавка в асфальтобетон — ПАВ-ка-
мид, разработанный Всесоюзным
научно-исследовательским институтом
поверхностно-активных веществ и
Московским автомобильно-дорожным
институтом. Эта добавка, которую получают
из кубовых кислот, технического
моноэтанол амина и смеси его с диэтанол-
ам и ном, вдвое увеличивает прочность
асфальтобетона на сжатие, а его
морозостойкость и долговечность — втрое-
вчетверо.
Сотрудники СоюздорНИИ под
руководством доктора технических наук
А. С. Колбановской предложили вводить
в асфальтобетон дивинилстирольные
термоэластопласты (ДСТ) — полимеры,
сочетающие высокую прочность
термопластов и эластичность резин. Так был
получен новый дорожный материал —
битумполимерное вяжущее (БПВ).
Изготовленный на его основе
асфальтобетон (он содержит 2—2,5% ДСТ)
исключительно стоек к воде. Поэтому
даже в районах с самым суровым
климатом дороги, устланные таким
покрытием, служат значительно дольше
обычных. Пока ДСТ слишком дорог и
выпускает его лишь одно предприятие —
Воронежский завод синтетических кау-
чуков. И применяют БПВ только в
особых случаях. Например, при
сооружении в Киеве подвесного моста через
Днепр конструкторы и строители не
решились применить покрытие из
обычного асфальтобетона: опоры могли не
выдержать тяжести. Чтобы уменьшить
вес подвесной плиты, ее застелили
асфальтобетонным полотном на основе
БПВ. Тонкий слой нового дорожного
материала оказался достаточно легким и
прочным. Когда мост был построен,
обнаружилось еще одно достоинство
легкого асфальтобетона. У него отличные
фрикционные свойства. А на мостах, где
гололед бывает чаще, чем на обычных
участках дороги, зто особенно важно.
Вообще же коэффициент сцепления
автомобильной шины с дорожным
полотном — одна из важнейших
характеристик дороги. На чистом и сухом
асфальтобетонном шоссе этот
коэффициент равен 0,7. Если же он
уменьшается до 0,4, дорожные происшествия
случаются в 20 раз чаще. Как улучшить
сцепление шины с дорогой?
Конструкторы автомобильных
покрышек применяют новые сорта каучука,
создают специальные протекторы, а
дорожники стараются сделать полотно как
можно более шероховатым. Например,
добавка в асфальтобетон всего лишь
3% резинового порошка (из старых
покрышек) улучшает фрикционные
свойства покрытия на 20—40%. Полотно
становится шероховатым при введении
в смесь в небольших количествах
эпоксидных смол. Наконец, есть старый
проверенный способ: посыпать неостывший
асфальт щебнем и после этого
укатывать полотно. Правда, приготовленная
таким способом дорога изрядно
изнашивает шины...
20
СЕРОЕ ПОЛОТНО
На современных автострадах покрытие
в тоннелях, на мостах и эстакадах, как
правило, светло-серого цвета, это цвет
цементобетона.
Цементобетон — смесь щебня или
гравия с песком, монолитно
скрепленная затвердевшим минеральным
вяжущим. В дорожном строительстве в
качестве связующего чаще всего
применяют портландцемент, который
твердеет и на воздухе, и в воде.
В начале тридцатых годов были
построены первые в Советском Союзе
дороги с цементобетонным покрытием:.
Минск — Могилев и Минск — Борисов;
в 1936 г. открыли для движения
крупнейшую цементобетонную
автомагистраль Москва — Минск. На этом
строительство таких дорог пришлось
прекратить — из-за острой нехватки
цемента.
Уже в IX пятилетке СССР вышел на
первое место в мире по производству
цемента— 120 миллионов тонн в год.
Однако при гигантском объеме
строительства в нашей стране цемент
по-прежнему остается дефицитным
материалом.
Один из путей экономии цемента в
дорожном строительстве — замена
обычного клинкера на доменный шлак.
В десятой пятилетке шлакопортландце-
менты составили 20% цементного
производства. Если в цемент ввести от 30
до 70% шлака, то материал по
прочности не уступает обычному
портландцементу. Однако расход цемента на
кубометр бетона снижается при этом втрое:
с 350—500 до 120—150 кг.
Для дорожного строительства нужна
особая бетонная смесь — с низкой
вязкостью, легко перемешивающаяся.
Такую смесь можно равномерно
разливать по поверхности проезжей части,
чтобы дорога скатертью стелилась под
колесами автомобилей. Казалось бы,
простейший способ — разводить бетон
до необходимой консистенции водой.
Но тогда неизбежно в смеси останутся
излишки влаги.
Избыточная вода постепенно
испаряется, покрытие становится пористым;
в порах скапливаются грунтовая влага,
дождевая и талая вода. Замерзая, она
увеличивается в объеме на 10%,
создавая в материале внутреннее давление до
2000 кг/см2, самый прочный
цементобетон не выдерживает и покрывается
трещинами. Значит, вода для
разбавления бетонной смеси не годится.
В последние годы необходимую
консистенцию жидкой бетонной смеси
получают с помощью специальных
пластифицирующих добавок. Самая
распространенная из них —
сульфитно-дрожжевая бражка, отход целлюлозной
промышленности. Применяют ее в
сочетании с микропенообразователемг
например абиетатом натрия. Эта гидро-
фобизирующая добавка при
перемешивании вовлекает в бетонную смесь
пузырьки воздуха, образует микропену,
и, когда бетон твердеет, в нем остаются
замкнутые лабиринты тончайших пор.
Если пустоты для цементобетона
смертельно опасны, зачем вводить
специальные порообразующие добавки?
Все дело в размерах пор. Крупные
раковины ослабляют бетон, поры
диаметром до 0,3 мм, напротив, придают
ему прочность. Эти поры играют роль
резервной емкости, в них
устремляется, расширяясь, замерзающая вода. Не
будь их, лед, образовавшийся в
тончайших капиллярах цементобетона,
разорвал бы дорожное полотно. Это и бывает
нередко, если у цемента слишком
плотная структура. Пористые покрытия
легко переносят суровые зимы, резкие
колебания температуры.
Очень эффективны для уменьшения
расхода воды и образования плотной
структуры бетона кремнийорганические
полимеры, особенно полигидросилок-
санового типа (ГКЖ^94). Они в 1,5—
2 раза повышают пластичность цементо-
бетонной смеси. Достаточно
эффективными оказались комбинированные
добавки, состоящие из
сульфитно-дрожжевой бражки и нитрит-нитрат-хлорида
кальция с мочевиной. Введение их в
смесь снижает расход цемента на 12—
20%. Действие этой комбинированной
добавки не ограничивается
пластификацией смеси. Цементобетон приобретает
способность твердеть при
отрицательных температурах. Смесь нитрит-нитрат-
хлорида кальция понижает температуру
замерзания воды, и взаимодействие
между цементом и водой
продолжается вплоть до минус 25—30°С. А это
значит, что дороги теперь можно строить
круглый год. Но это еще'не все. Проти-
воморозные добавки повышают
долговечность бетона. Некоторые из них
переводят наиболее растворимую фазу
цементного камня — гидроокись
кальция — в труднорастворимые
карбонаты, которые не вымываются водой.
Это чрезвычайно важно, так как
выщелачивание 30% извести уменьшает
прочность бетона вдвое.
Над созданием различных добавок
в цементобетон работают многие
исследовательские лаборатории,
институты. Недавно, например,
Научно-исследовательский институт основной химии
в Харькове совместно с кафедрой химии
21
МАДИ и Академией коммунального
хозяйства им. К. Д. Памфилова
разработал новый реагент, который
содержит хлористый кальций, ингибирован-
ный фосфатами. Дело в том, что нитрит-
нитрат-хлорид кальция — прекрасное
противогололедное средство, но, увы,
весьма агрессивное, вызывающее
активную коррозию дорожного покрытия.
Фосфаты замедляют коррозию — це-
ментобетонная дорога становится
долговечной.
КАКУЮ ДОРОГУ ВЫБРАТЬ!
Естественно, что речь идет не о
кратчайшем и самом удобном расстоянии
между двумя пунктами, а о выборе
покрытия для проектируемых
автомобильных дорог. Выбор, как уже говорилось,
невелик — «вечный» камень
асфальтобетон и серый цементобетон. На чем
остановиться, принимая во внимание,
что стоимость обоих покрытий
примерно одинакова?
Цементобетонная дорога может
прослужить полвека без ремонта, а асфальт
через десять лет надо чинить. 33 года
прослужило цементобетонное шоссе
Москва — Минск, а потом его
перестелили асфальтом. И на Ленинском
проспекте столицы цементобетон тоже
заменили. Почему?
На цементобетонных шоссе
выкрашиваются кромки температурных швов,
покрытие становится неровным,
появляются дополнительные динамические
нагрузки, действующие на колеса
автомобилей. Технология цементобетона
довольно сложна. Бетон должен
несколько суток твердеть, и это время
дорога закрыта для проезда.
Монолитные цементобетонные покрытия
трудно вскрывать для ремонта
городских подземных коммуникаций.
Поэтому-то и перестелили в свое время
Ленинский проспект. Асфальтобетон
свободен от всех этих недостатков. Его
легко вскрывать и ремонтировать, его
можно усиливать, наращивая новые слои
по мере роста интенсивности движения.
По нему можно ездить сразу после
укладки.
Зато у цементобетона прекрасное
сцепление с шинами, и видимость на
светло-сером полотне лучше, чем на
темно-сером асфальтовом. Зато
цементобетонное покрытие практически
не реагирует на изменение
температуры, а «вечный» камень в жару
размягчается, покрывается мелкими волнами.
Но зато асфальтобетон приглушает
шум транспорта, а цементобетон
«грохочет» под колесами...
Перечень преимуществ и
недостатков обоих конкурирующих на дорогах
материалов можно продолжить.
Однако и без того ясно, что все «за» и
«против» более или менее
уравновешены. Ясно, что цементобетон — не для
городских улиц, хотя и сейчас его
порою используют и в городах, но не
монолитный цементобетон, а
железобетонные плиты, которые можно при
необходимости поднять, чтобы
приступить к ремонту труб или электрических
сетей. Ясно, что асфальт уступает
цементобетону на особо напряженных
участках магистралей — на мостах,
эстакадах, в туннелях.
В остальных случаях проектировщики
и строители дорог каждый раз должны
придирчиво взвешивать все «за» и
«против». И, по-видимому, так будет
и впредь. Потому что технологии обоих
дорожных камней не стоят на
месте, и многие сегодняшние их
недостатки в скором времени непременно
отпадут.
А. ХОЛМСКАЯ
Технологи,
они- <,нг~'
Лыжные
крепления,
прекрасные
во всех
отношениях
22
В Норвегии выпускаются
лыжные крепления из
высокопрочного полиамида.
Фирма, которая их
производит, утверждает, что
новинка позволяет
лыжнику-гонщику выносить ногу
вперед с максимальной
скоростью, исключает
соскальзывание ботинка с -лыжи и
налипание снега на подошву.
Кроме того, крепление из
пластика не царапает
соседнюю лыжу и ботинок,
как обычные металлические.
Словом, это крепления,
прекрасные во всех
отношениях. Такую оценку
полностью разделяет шведский
гонщик Томас Вассберг,
которому новинка помогла
завоевать золотую медаль
в Лейк-Плэсиде.
Du Pont Information
Service,
15 августа 1980 г.
не вышел на звук мотора. Только
собаки яростно заливались лаем на берегу.
Оказалось, что нас не ждали
(телеграмма, посланная перед отплытием из
Петропавловска, достигла станции лишь на
следующий день после нашего
прибытия). Почти все сотрудники были в это
время километрах в двенадцати, на
озере Азабачьем, куда пришла на нерест
нерка.
Но все устроилось быстро и хорошо,
потому что, как было рассказано в
предыдущем очерке*, относятся к гостям
на Камчатке на редкость радушно.
Завхоз Володя истопил баню и проводил в
столовую, где нас быстро и вкусно
накормили, хотя время было внеурочное.
Столовая на «Радуге» не только
место, где едят. Это одновременно и клуб
с камином и радиолой, и лекционная
аудитория. Время от времени по
вечерам сюда приносят доску и мел, и
какой-нибудь приезжий биолог или иной
специалист рассказывает научные
новости. На «Радугу» приезжают
поработать научные сотрудники не только из
Владивостока, но и из Москвы, Киева,
Ленинграда, Новосибирска. И в летние
месяцы здесь необычайно
многолюдно: тридцать — сорок человек. Но
приходит осень, гости уезжают, и долгую
зиму проводят на «Радуге» всего две
семьи, пять человек да две собаки.
*См. «Химию и жизиь», 1980, № 12.
Путешествие
по земле Камчатке
Далекая «Радуга»
Биостанция «Радуга» принадлежит
Институту биологии моря ДВНЦ АН СССР.
Своим названием она обязана притоку
реки Камчатки — Радуге. Островок
цивилизации в окружающем безлюдном
пространстве. До ближайшего
населенного пункта, Усть-Камчатска, почти
70 километров по единственному
пути — реке Камчатке. По реке мы и
прибыли сюда на водометном катере в
жаркий солнечный день.
Станцию не сразу разглядишь с
реки — так вписалась она, как бы вросла
в окружающий ландшафт. Несколько
одноэтажных деревянных домов
утопают до подоконников в траве. Это не
просто густая и высокая трава, это
трава-гигант (гигантизм растений вообще
характерен для этих мест). Тропинки,
проложенные в траве, узкими
коридорами соединяют строения: жилые
дома, лаборатории, столовую, домик с
электрогенератором.
Станция казалась безлюдной, никто
23
Рассказывая о «Радуге», можно,
конечно, углубиться в описание местного
житья-бытья и внешних атрибутов
работы станции. Тогда невольно возникают
ассоциации с «Улиткой на склоне»
Стругацких: там сообщество ученых
исследует тайны непонятной и очень чуждой
жизни окружающего Леса, а здесь, на
«Радуге», немногие энтузиасты
пытаются понять не менее загадочную, хотя и
вовсе не чуждую жизнь обитателей
камчатских вод — лососей. Но такое
описание будет очень поверхностным. Ведь
большая часть айсберга — под водой.
Нам хочется рассказать именно о
подводной части айсберга, то есть о
научных проблемах, глубоких и логически
стройных, которые одни только и могут
заставить людей отказаться от
притяжения благоустроенной городской жизни
и поселиться в глуши.
Важность научных задач легче всего
доказать, апеллируя к практической
пользе. Это не требует углубления в
научное существо дела и убедительно
само по себе. С обсуждения проблем
сугубо практических начиналась и наша
беседа с основателем «Радуги»
доктором биологических наук С. М.
Коноваловым, автором широко известной
монографии «Популяционная биология
лососей».
Самыми ценными среди рыб считаются
осетры. Но в сравнении с лососями их
немного, обитают они в нашей стране в
основном в районе Каспия. Поэтому по
сочетанию численности с ценностью на
первое место, несомненно, выходят
лососи. В довоенные годы из полутора-
двух миллионов тонн выловленной рыбы
на лососей приходилось около
350 000 тонн (сейчас — лишь около 1 %).
А 1000 тонн добытого лосося дают
свыше миллиона рублей прибыли.
Лососи — хорошая статья экспорта, и, кроме
того, на них неограниченный спрос в
стране. Подсчитано, что самый
выгодный вид рыбы для искусственного
разведения — опять-таки лосось. Это
объясняется тем, что кормят рыбу в
пресноводном водоеме только некоторое
время, а основной вес она нагуливает в
океане. Например, мальки кижуча
скатываются в море весом 10—15 г, а
через год нагуливают там вес до 3—4 кг.
Пресноводный цикл кижуча от икры до
мальков, который в обычных условиях
длится почти два года, удается
сократить до одного года при инкубировании
в подогретой воде. Процесс легко
механизируется и не требует большого
обслуживающего персонала. Поэтому у
лососей при искусственном разведении
нет конкурентов. Карпа надо пять-шесть
лет выкармливать в прудах, чтобы он
приобрел вес, который кижуч
нагуливает за год в море и без всякой помощи
человека.
Если же говорить о Камчатке, то
лосось для нее — все: шестьдесят —
семьдесят, если не восемьдесят процентов
всей рыбной продукции области. Здесь
есть все виды тихоокеанских лососей
(кроме симы): кета, горбуша, нерка,
чавыча, кижуч.
Неконтролируемый в течение
долгого времени лов рыбы (в основном здесь
вина японцев) привел некоторые виды,
в частности нерку, на край гибели.
Сейчас с введением 200-мильной
экономической зоны положение изменилось.
Пришло время выработать строгий
научный подход к проблеме: где, когда и
сколько ловить рыбы без ущерба для
ее воспроизводства.
Для того чтобы стали яснее принципы
этого научного подхода,— говорил нам
Коновалов,— проделаем мысленный
эксперимент. Вообразим, что планета
Земля — объект наблюдения некой
космической цивилизации. Пришельцы
быстро поймут, что разумная жизнь
здесь представлена одним видом —
человеком. Оценив природные ресурсы,
они придут к выводу, что на планете,
пожалуй, есть все для процветания
человечества. И вдруг пришельцы
обнаруживают, что обширные районы Земли
охвачены голодом, что
продолжительность жизни в разных частях планеты
совсем неодинакова, что уровень
благосостояния разных групп людей сильно
различен. Гости в недоумении: так
много всего для всех и так по-разному все
живут. Но нам-то известно объяснение.
Дело в исторически сложившейся
организации человеческого общества. Мало
что смогут понять инопланетяне, пока
не выяснят, что человечество разделено
на страны с разными экономическими
системами, пока не уяснят себе роль
городов,- деревень, и так далее, и тому
подобное.
Биологи, изучающие рыб, могут
оказаться в положении тех самых
пришельцев, если не учтут, что для
большинства видов животных также характерна
многоуровневая организация.
Вот, например, нерка. Это один
биологический вид, так же как и человек.
Но нерка подразделяется
приблизительно на 130 крупных популяций, или
пространственно разделенных изоля-
тов-государств (для сравнения: членов
ООН насчитывается около 150). Каждая
неркина страна-изолят обычно владеет
24
численности вида могут превосходить
размеры одного изолята. Ловить,
конечно же, удобней в одном месте, пока-там
есть рыба. Так последовательно, изолят
за изолятом, может быть уничтожен
весь вид.
Биологи, работающие на другой
биостанции — на юге Камчатки, на
Курильском озере, рассказывали нам, что
японские рыбаки вылавливали в море, там,
где проходят пути миграции курильской
нерки, до 90% стада этой рыбы.
Сложись внезапно неблагоприятная
ситуация — и все стадо оказалось бы
уничтоженным. Несколько лет назад удалось
достигнуть договоренности об
ограничении лова нерки в данном районе
океана. Это сразу сказалось на
численности стада — год от года оно
увеличивается.
Итак, вывод о делении нерки (и
других лососевых) на независимые изоля-
ты-государства не только научно
обоснован, но используется на практике.
Распространяется ли аналогия в
социальной организации рыб и дальше?
Ведь внутри страны люди
распределены отнюдь не равномерно, а
сконцентрированы в населенных пунктах. Так вот,
оказалось, что населенные пункты есть
и у лосося — зто отдельные
нерестилища, где обитают субпопуляции.
своим озером. В нем и в относящихся
к нему речках и ручьях происходит
нерест. Исследованиями советских и
американских ученых установлено, что
рыбы одного изолята практически никогда
не переходят в другой. Несмотря на то,
что значительную часть жизни рыбы
проводят в море, где нет никаких
естественных границ. Как же отличать их
ихтиологу?
Коновалов и его сотрудники показали,
что особи каждого изолята несут как бы
специфическую метку: для каждого
характерны свои паразиты, свои
особенности в строении чешуи: Выловив
рыбину в океане и определив
паразитирующие в ней организмы, можно сразу
сказать, из какого она изолята. Оказалось,
например, что места нагула нерки
некоторых аляскинских популяций
находятся дальше от берегов Аляски, чем это
предполагалось. Узнав об этом, США
отодвинули границу запретного ра.йона
еще на 600 миль и таким образом
резко ограничили вылов Японией
американской нерки.
Считается, что отлов 20% популяции
не наносит ущерба воспроизводству
рыбы. Если не знать о существовании изо-
лятов-государств и рассматривать ту
же нерку как однородный вид, то легко
упустить из виду, что эти 20% от общей
25
Летом 1968 г. несколько сотрудников
Института биологии моря проделали
долгий путь по реке Камчатке — они
прошли ее от верховьев до устья.
Искали место, где можно было основать
биостанцию. Озеро Азабачье с его
многочисленными нерестилищами показалось
идеальным местом для изучения
следующего уровня структурной
организации нерки — субпопуляций.
Надо сказать, что пространственно
изолированные нерестилища внутри
изолята рыб были известны уже давно.
Но этот факт сам по себе еще не
доказывает, что субпопуляции на самом
деле существуют. Ведь отдельные особи
и их потомки могут свободно
мигрировать между нерестилищами — какие же
основания говорить об их
привязанности к определенным «населенным
пунктам»?
Проблему пришлось решать
экспериментально. Рыбу, пришедшую
нереститься, вывозили далеко от
нерестилища и, пометив, выпускали на волю.
Результат: 97% рыб возвращались именно
на свое нерестилище. Это
замечательное явление природы носит название
«хоминг» (от английского home — дом,
очаг). Хоминг характерен не только для
нерки или вообще лососей, но в той или
иной степени для всех видов, включая
человека.
На «Радуге» и сейчас продолжают
метить нерку. Мы видели, как это
делается. Для этого служит специальное
устройство, похожее на игрушечный
пистолет, нажал пальцем — и яркая
пластмассовая метка прочно прикрепляется к
спинному плавнику рыбы. (Нас тоже
пометили, прострелив воротники курток
легкими красными стрелками. «Чтобы
определить процент возврата»,—
пошутили хозяева.)
Если считать доказанным, что изолят
делится на субпопуляции, то надо
искать ответы на множество вопросов.
Отличается ли одна субпопуляция от
другой чем-нибудь, кроме места
нерестилища, и если да, то в чем эти отличия —
во внешнем виде, в физиологии, в
поведении? Передаются ли они по
наследству? И общий вопрос: а каков смысл
той иерархии, которая существует в
пределах одного биологического вида?
Требовалось место, где можно было
бы в эксперименте искать ответы на эти
и другие вопросы. Таким местом и
стала биостанция «Радуга».
Первая группа биологов прибыла на
озеро Азабачье в 1969 г. Это были
Александр Шевляков, Владимир Ильин и
Станислав Коновалов. Потом
присоединился к ним Николай Романов. В 1970 году
начали строить станцию. Там, на
протоке, стояли уже два рыбводовских
дома. Купили один дом, обосновались.
Другой дом разобрали на бревна в Ниж-
не-Камчатске, перевезли на плотах и
построили жилье и маленькую
лабораторию — так началась «Радуга». На
следующий год был создан
Дальневосточный научный центр Академии наук
(ДВНЦ), появились деньги на
дальнейшее строительство. Представили
документацию и организовали небольшой
отряд — полтора десятка научных
сотрудников. Завезли 250 кубометров
леса, доски, и стройка закипела.
Темпы были высоки. Например, дом
площадью пятьдесят квадратных метров
сложили за неделю. Причем строили на
совесть. Полы стянули так, что спичку и
даже иголку между досками до сих пор
не засунешь. Все делали сами. За
полтора месяца выстроили столовую,
лабораторию площадью 250 квадратных
метров, баню, электростанцию, еще два
жилых дома. Вот только никак не могли
правильно прикинуть, сколько нужно
гвоздей — их все время не хватало.
От научной работы, естественно, их
никто не освобождал. В летнюю пору
ночи короткие — работали по 14 часов
в день.
И вот биостанция создана. Какие задачи
решаются здесь сейчас? Если
попытаться назвать проблему коротко, то больше
всего подойдет слово «мониторинг», то
есть наблюдение за совокупностью
явлений. В данном случае наблюдают все
происходящее с неркой. Конкретнее это
означает, что регистрируют
характеристики рыб на протяжении многих
поколений. Пионером в этой области стала в
нашей стране доктор биологических
наук Ф. В. К'рогиус, которая работала на
озере Дальнем около Петропавловска-
Камчатского. Она наблюдала за целым
изолятом нерки.
Но, как мы уже знаем, изолят-госу-
дарство подразделяется на населенные
пункты — субизоляты, то есть
отдельные нерестилища. Многие
закономерности просто ускользают, если не
учитывать существования субизолятов. На
одном только озере Азабачьем и его
притоках насчитывается около 50
субизолятов. Из них наблюдают за двадцатью
пятью, поскольку остальные
труднодоступны.
Большую часть жизни (три-четыре
года) нерка проводит в море, но именно
пресноводный период для нее
определяющий. Дело в том, что в море
условия для всех рыб одинаковы и все отли-
26
срмл ^/улл&у'%££.
чия особей разных субизолятов
определяются условиями пресноводного
периода, и в первую очередь условиями
нереста. Отсюда задача «Радуги» —
исследование факторов, управляющих
численностью субпопуляций. Это имеет
очевидное практическое значение.
Действительно, если знать, что
ограничивает численность, можно попытаться
искусственно устранить или изменить эти
лимитирующие условия.
Те отличия в морфологии, физиологии,
поведении, которые выявились у нерки,
принадлежащей к разным субизолятам,
объясняются действием естественного
отбора. Субпопуляция вынуждена
приспосабливаться к среде обитания, в
первую очередь к условиям нерестилища.
В этом приспособлении неожиданно
важную роль играет разделение живых
существ на два пола.
Собственно, можно задаться
вопросом — а зачем вообще нужны природе
два пола? Ведь размножение в
принципе могло бы быть и бесполым, и такие
случаи известны. Сотрудник Института
биологии развития АН СССР В. А. Геода-
кян утверждает, что в двуполости есть
глубокий функциональный смысл*.
Любая система, например вид
животных, более устойчива и легче
приспосабливается к изменяющимся условиям,
если она содержит одновременно и
консервативные, и быстро реагирующие
элементы. Некоторой аналогией могут
служить рукоятки грубой и тонкой на-
*0 работах В. А. Геодакяна см. статью Ю.
Медведева в «Химии и жизни», 1980, № 3.
стройки радиоприемника. Удобство
такой двухуровневой настройки очевидно.
Так вот, самцы — это грубая настройка
(переменный элемент) популяции.
А самки — тонкая настройка
(консервативный элемент).
У самцов нерки гораздо более
широкий набор признаков, чем у самок.
Зачем это нужно? Если меняются
условия, то первыми гибнут самцы — те из
них, которые не соответствуют этим
условиям. Самцы принимают удар на
себя, защищая тем самым самок с их
более узким набором признаков. А
погибая, самцы уносят с собой те
признаки, которые не нужны популяции в
данных условиях. Потомство оставляют
только те самцы, у которых комбинации
признаков соответствуют новым
условиям. В результате генетического
сдвига популяция способна очень быстро
приспосабливаться к изменению
условий жизни.
Свойство нерки (и других видов
тихоокеанских лососей) — нереститься
только один раз и потом гибнуть —
позволяет очень эффективно использовать
разделение функций у полов для
выживания всей популяции. Это значит, что
самая главная адаптация — это
адаптация к условиям размножения. Именно
поэтому нерестилища играют столь
большую роль в разделении целого
изолята на отдельные части —■- субизо-
ляты. Их обособленность основана на
уже упоминавшемся эффекте
«возвращения домой», или хоминга.
Каков же механизм хоминга? Что дает
возможность рыбе, скатившейся в море
27
*|/ (Jo 6. Ь Ic*u*t3tyJ
1^
r-+
IU-M.
-~ "г*»-*
Ш/<ш* /*#**
f
•i fW
и живущей там один-два года, потом
вернуться на то самое нерестилище, на
которое шли многие поколения ее
предков?
Сейчас можно определенно
утверждать, что рыба запоминает
характеристики водоема. При этом в узнавании
нерестилища решающее значение имеет
обоняние. Выяснили это так. Рыб
помещали в воду, взятую либо из ее родного,
либо из чужого нерестилища, и
записывали электроэнцефалограмму. «Своя»
вода вызывала такую частоту пиков, что
не возникало никакого сомнения —
рыба ее узнает!
Исследуя явление хоминга, сотрудники
«Радуги» открыли чрезвычайно
интересное явление. Вы берете рыб и
перевозите их в другой водоем. Так поступают
не только в научных целях. Это бывает
необходимо и при искусственном
разведении. Рыба бьется, стремится
вырваться из ловушки, зачастую тяжело
ранит себя — работает могучий инстинкт
хоминга. Но вот что интересно. Стоит
рыбе прийти на нерест и начать копать
гнездо, как хоминг выключается.
Стоящую на гнездах рыбу можно брать и
совершенно спокойно перевозить в
другое место, там она и отнерестится.
Это открытие имеет большое
практическое значение, так как делает
возможным пополнять субпопуляции с
подорванной численностью.
В ближайшем будущем предстоит
понять, как регулируется возрастная
структура нерки. Нерка доживает
только до нереста, но на нерест она идет в
возрасте от четырех до семи лет.
Продолжительность жизни, несомненно,
определяется наследственными
особенностями. Замечено, что при ухудшении
условий окружающей среды популяция
омолаживается. Становится больше
самцов с малой продолжительностью
жизни, они мельче размером и хорошо
переносят неблагоприятные условия.
Природа едина. Судьба нерки
неразрывно связана с другими видами
животных. Многие, наверное, видели
кинокадры, где медведи лакомятся
рыбой, идущей на нерест. Кажется, что уж
медведи никак не могут подорвать
численность лосося. Но не будем спешить
с выводами. Вот факты, установленные
на «Радуге». Только на одной из
отмелей озера Азабачье медведи взяли
600 нерок из 800 пришедших на нерест.
Поедают они, конечно, в первую
очередь крупные экземпляры. Происходит
генетический сдвиг — к меньшим
размерам рыбы. Биологи придумали
удобный способ количественно оценивать
деятельность медведей. Поедая рыбу,
звери оставляют нетронутой одну из
костей челюсти, так называемую
дентальную кость. Сотрудники станции
провели специальное исследование, в
котором установили корреляцию размеров
этой кости с возрастом рыб, с их
размером. Удалось показать, что
медведи — один из важных факторов
естественного отбора, который никак нельзя
игнорировать.
Изучая нерку, биологи «Радуги»
выяснили немало интересного в
социальной организации медведей. Эти
животные — большие индивидуалисты. Каж-
28
дый владеет своей территорией,
примыкающей к определенным
нерестилищам. На эту территорию'другим
медведям вход воспрещен. Поэтому когда
медведь спасается бегством, например
завидя человека, то он не бежит вдоль
берега, а уходит в горы — лишь бы не
попасть на чужую территорию.
Для нас, городских жителей,
удивительное это зрелище — нетронутая
природа. Камчатские травы выше
человеческого роста. Безлюдные речные
отмели и озерные берега. Огромные
красные рыбины, которые по двое ходят
кругами в полуметре от берега,— это
нерки выкапывают хвостами в
прибрежной гальке ямки, куда предстоит
отложить икру. За немногие часы, проведен-
Земля и ее обитатели
Морозоустойчивые
рыбы
Зима — трудная пора не только для
наземных обитателей. Реки, пруды и озера сковал
лед, у которого, как известно еще из
школьной физики, плотность меньше, чем у воды,
а потому лед не тонет и защищает
основную массу воды от промерзания. Ну а если
в суровую зиму такое все же случится?
Увы, большинство рыб погибнет, однако
караси и обитающая на Чукотке даллия, или
черная рыба, вмерзнув в лед, впадут в
анабиоз, а весной оттают как ни в чем не
бывало. Однажды собака проглотила такую
замерзшую даллию и вскоре отрыгнула ее,
ожившую в желудке.
Главное для рыб — чтобы не промерзли
полостные жидкости, внутренности и жабры.
Если температура среды не падает ниже
—0,2—0,3°С — ничего страшного. Впрочем,
вода-то замерзает уже при 0°С.
Противоречие? Отнюдь нет: вспомните гололед,
нерадивых дворников, поваренную соль и
испорченную обувь. А в полостных
жидкостях рыб солей столько, что рыбы иногда
целиком не замерзают при минус 4,В°.
Промерзание водоема до дна — явление
хоть и не столь уж редкое, но не типичное.
Обычно же сильно остывают лишь самые
верхние, соприкасающиеся со льдом слои
воды, а ниже царит положительная
температура.
В соленых морях и океанах картина иная.
Когда температура воды в Арктике и
Антарктике опускается до полутора градусов,
многие тресковые рыбы, например навага
и сайка, не только не впадают в анабиоз,
а начинают размножаться. Морская
лисичка ульцина вообще считает такую
температуру самой приятной, а ее ближайшая
родные на озере Азабачьем, мы увидели
не только нерку, но и ондатру, и семью
орланов, и даже медведя. «Хозяин», как
его здесь называют, обратил свое
внимание на шум моторной лодки лишь
тогда, когда мы были уже в метрах
пятидесяти. Он присел, потом привстал,
совсем как потревоженный человек,
посмотрел на нас недовольно и не спеша
удалился в заросли кустов. Биологи
«Радуги», знающие всех медведей в
округе, как говорится, в лицо, тут же
определили, что зверь новый, и по традиции
дали ему имя. Порфирий был
семьдесят первым медведем в окрестностях
биостанции...
Г. ВОРОНОВ, В. ИВАНОВ,
А. СУХАНОВ, В. ЧЕРНИКОВА
ственница — лисичка перцис — резвится при
минус 0,5—1,0°С.
Но рекорды морозоустойчивости не у них,
а у рыб из всем теперь известного
семейства нототениевых. Эти обитатели
антарктических морей спокойно плавают в воде,
температура которой близка к точке
замерзания— минус 1,9°С. Вот как описывает свою
встречу с мальками нототениевых рыб
известный подводник М. В. Пропп: «Лед
превратился в пористую, пропитанную водой
губку, которая кишела крошечными
рыбьими мальками. Они заметно подрастали с
каждым днем и иногда плавали прямо в
воде, ненадолго выбираясь из своих ледяных
убежищ».
Когда морская вода близка к замерзанию,
в ней появляется масса микроскопических
ледяных кристалликов, опасных для жабр,
а на дне вырастают иглистые кусты донного
льда. В этих суровых условиях рыбью жизнь
спасает высокая концентрация антифризов
в крови— гликопротеиды, которые снижают
температуру ее замерзания до минус 1,98°С
(рыба пестряк) и даже до — 2,01° С
(полосатик). А у большого широколобика, чьих
мальков, прятавшихся в ледяной каше,
видел М. В. Пропп, самая низкая из
известных у рыб температура замерзания
крови — минус 2,07°С!
Однако одной устойчивости к
замерзанию маловато — у рыб выработалась и
особая система ферментов, работающих при
низких температурах. Так что обмен веществ
у них вполне нормальный. Обладая такими
приспособлениями, можно позволить себе и
вольности: так, мальки черноперки
присасываются брюшными плавниками к ледяным
стенам айсберга и, не утруждая себя,
раскатывают вместе с ледяной горой, охотясь
за рачками.
Пожалуй, трудно найти человека, который
бы не знал, что с понижением температуры
растворимость солей понижается, а
растворимость газов, наоборот, возрастает. Рыбы
использовали и это. В студеных водах
Антарктики обитает уникальное семейство —
белокровные рыбы, кровь которых почти
лишена эритроцитов и гемоглобина и потому
29
бесцветна, как вода. Тело их голое,
полупрозрачное, светло-кремовой окраски,
голова огромная, с длинным рылом и
зубастыми челюстями, а величина — 60—70 см.
Точные анализы свидетельствуют, что в
крови крокодиловой белокровки железа,
составной части гемоглобина, в 25 раз
меньше, чем у обычных рыб; кислорода, раство-
•ренного в крови, тоже очень мало.
Зато сердце у крокодиловой белокровки
втрое больше, чем у родственных красно-
кровных нототениевых рыб,
соответственно возрастает и объем прокачиваемой
крови. Дышит же бело к ров к а в основном не
жабрами, а кожей, густо пронизанной
капиллярными сосудами. Общая их
поверхность втрое больше, чем дыхательная
поверхность жабр. У кергеленской
белокровки поверхность кожных капилляров даже
вдвое превышает всю поверхность тела.
Не следует думать, будто белокровки —
это обиженные природой создания, во
всяком случае мясо их довольно вкусное. И
хотя такого белокровия нет больше ни у
одной из групп позвоночных животных,
эволюция белокровных рыб большой загадки не
представляет. И у их ближайших
родственников, нототениевых рыб, несмотря на
красную кровь, тоже мало эритроцитов —
в пять раз меньше, чем у прочих рыб, и
вчетверо меньше гемоглобина. Это
оправданно: в холодной воде можно позволить
себе быть анемичным. Белокровки же в
этом эксперименте пошли еще дальше,
рискнули — и выиграли. По крайней мере
до тех пор, пока Антарктика не потеплеет...
Ну а карась? Ему белокровие ни к чему,
ему ведь летом придется жить в теплой
воде. Так что карась зимой обходится
одним антифризом.
В. Б. ГОМЕЛЮК
Почему
не мерзнет ротан?
Коротко охарактеризовать
ротана можно так: самый
древний представитель
бычков, который ест все, что
шевелите я. Сотням и тысяч
лет проживал ротан, он же
головешка и бычок, в
теплых широтах. Не знал
холодов и забот о зимовке.
Однако не дали ему спокойно
почивать в родных
водоемах, где все мило и дорого.
Кто-то в начале века привез
его в Европу, поиграл и
выпустил в пруд, когда
наскучил экзотический (кстати, не
очень-то симпатичный) вид
тропической рыбки.
Дескать, живи как знаешь.
В новых местах ротан
почувствовал себя прекрасно,
размножился и
оккупировал водоемы, пожалуй,
всей Европейской части
нашей страны. И что
удивительно — лучше
аборигенов перезимовывает.
Вокруг вмерзшего в лед
рота на всю з иму ост аетс я
полость, наполненная
жидкостью с довольно высоким
содержанием солей.
Полость словно подушка
защищает его от
механических травм и от мороза.
Есть противоморозное
приспособление и внутри
рыбки — ротана выручает
коллаген, состоящий из
аминокислот пролина,
глицина и их производных.
У прочих рыб этот белок
хранится в так называемых
миокомматах —
прослойках между мышечными
волокнами, хрящами и
костями, а у ротана еще и внутри
лобного выроста. До сих
пор эти ротань и рога сч и-
тали либо складом запасных
питательных веществ, либо
орудием устрашения
противника в пору
размножения. А это и то, и другое,
и еще третье — нечто
вроде палочки-выручалочки на
случай мороза и жары.
Так или иначе, но на
холоду в крови ротана
сильно растет концентрация
глюкозы и глицина
(соответственно гликогена в
печени и коллагена в рогах
и соединительной ткани
становится меньше). Глюкоза
и глицин связывают
свободную воду в мышцах и
тканях и тем самым
понижают температуру
кристаллизации на десятки
градусов. Теоретически же
коллаген может снизить ее на
50°. Кроме того, при
участии ферментов между
молекулами глицина и
глюкозы может идти
полимеризация, тоже связывающая
много воды.
И вот что любопытно:
устойчивость ротана к
холоду тем больше, чем больше
в коллагене глицина, а к
жаре—пролина. У ротана
их запасы столь велики,
что он безболезненно
может существовать при всех
встречающихся в природных
водоемах температурах.
Разве лишь в кипящем
гейзере его не найдешь —
сварится.
Биохимические
приспособления ротана к зимовке,
вероятно, появились в
эпоху Великих оледенений,
когда он, будучи озерной
рыбой, не смог отступить к
югу. На всей территории
земного шара, где он
обитал, ротан погиб,
погребенный подо льдом — лишь
в горах Маньчжурии
сохранилась часть популяции. Во
всяком случае, сейчас центр
естественного
распространения ротана именно там.
В годы оледенений ротан
как вид был молод и
пластичен (как и вся молодежь),
и приспособиться к
неожиданным морозам,
свалившимся на мир, ему
оказалось проще, чем другим
рыбам.
А вообще-то предки рыб,
обитающих ныне в нашей
стране, в эпоху тяжких
испытаний хитрили как могли.
При наступлении ледника
либо отступали на юг, как
карповые, либо привыкали
к холоду, как лососевые.
Карповые так и не научились
хорошо переносить морозы,
а лососевые, наоборот,
предпочли жить только в
холодной воде, но в лед
не вмерзают.
Так ли было дело или
иначе — можно лишь гадать, но
сведен и я о в ыда ющейс я
биохимической
морозоустойчивости ротана
могут оказаться полезными
не только для ихтиологов,
но и для специалистов
пищевой и м икробиологиче-
ской промышленности.
В. Н. ЕПОВЕНКО
30
<
Проблемы и методы
современной науки
Искусственный
эритроцит
Кандидат медицинских наук
Н. И. АФОНИН
кандидат биологических наук
Н. Н. ДОРОНИНА
Первое удачное переливание крови от
человека человеку было произведено в
начале девятнадцатого столетия. После
1914 года переливание крови вошло в
медицинскую практику, а лет пятьдесят
назад появились кровезаменители.
Когда-то это слово звучало дико. Но
теперь мы ко многому привыкли.
Искусственная почка, искусственные
кровеносные сосуды, протезы суставных
сочленений из металла и пластика, даже
искусственные клапаны сердца... Почему
бы не создать искусственную кровь?
Разберемся, однако, о чем конкретно
здесь может идти речь.
Можно перелить больному (или
раненому) нативную, то есть цельную,
кровь донора. Можно перелить
отдельный компонент крови, например
жидкую часть — плазму. Или сыворотку —
плазму, освобожденную от фибрина.
Или отдельно эритроцитную массу. Или
взвесь других клеточных элементов
крови — лейкоцитов, тромбоцитов.
Наконец, можно воспользоваться
искусственными кровезамещающими
жидкостями: солевыми растворами,
комбинациями аминокислот, гидролизином, по-
лиглюкином, поливинилпирролидоном.
Перечислять их нет надобности. Важно
иметь в виду два обстоятельства. Во-
первых, в отличие от искусственных
органов заменитель крови функционирует
лишь очень короткое время; это
понятно уже из того, что кровь в живом
организме постоянно обновляется.
Во-вторых, «протезируется» только жидкая
часть крови. По крайней мере так было
до сих пор.
Но зачем вообще нужны эрзацы, когда
есть настоящая, полноценная и
прекрасно сохраняемая кровь? Ведь все
натуральное лучше искусственного, не так
ли? Нет, не так. И дело не в том, что
сроки хранения крови ограничены, что
кровь бывает разных групп и не
каждая группа подходит каждому
больному, что даже огромной, многотысячной
армии благородных доноров мало,
чтобы покрыть нужды современной
лечебной медицины.
«Кровь — сок особенного
свойства»,— говорит у Гёте Мефистофель.
Особенность крови та, что она
выполняет десятки разнообразных функций.
Кровь снабжает ткани питательными
веществами — глюкозой, аминокислотами,
жирными кислотами, минеральными
солями — и уносит конечные продукты
обмена, которые выводятся через
почки. Кровь регулирует водно-солевой
обмен и щелочно-кислотное
равновесие. Кровь транспортирует гормоны.
Кровь содержит защитные антитела и
антитоксины. И, кроме всего прочего,
кровь осуществляет дыхательную
функцию — переносит кислород и
углекислоту.
Лечебные свойства натуральной
крови незаменимы. Тем не менее далеко
не во всех случаях требуется
компенсация всех без исключения свойств и
функций крови. Иногда лечебный
эффект может быть достигнут
применением отдельных компонентов крови:
например, при остром малокровии
целесообразно ввести эритроцитную массу,
а при нарушениях свертываемости —
взвесь тромбоцитов. Иногда нужен
какой-нибудь изолированный белок
плазмы: альбумин, фибриноген, тромбин,
гамма-глобулин. Неудивительно, что
основная масса заготовляемой крови
используется не для непосредственного
переливания пациентам, а идет на
поделки — на производство лечебных
препаратов. Высококонцентрированные
препараты обладают строго
целенаправленным действием и свободны от
побочных эффектов, которыми, к
сожалению, подчас сопровождается введение
цельной крови.
Но если с помощью заменителей
удается более или менее успешно
компенсировать обменные или какие-нибудь
иные функции крови, то как быть с
газообменом? Возможно ли воспроизвести
в организме дыхательную функцию
крови при помощи каких-либо природных
или синтетических агентов, вводимых
извне? Проблема осложнена тем, что у
человека и высших животных в отличие
31
от некоторых беспозвоночных вещество,
доставляющее кислород тканям и
освобождающее их от углекислоты, не
растворено в крови, а сосредоточено в
эритроцитах. Это гемоглобин.
Вот слово, которое наверняка
известно всем читателям. Гемоглобин — то,
что прежде всего определяют при
обычном клиническом анализе крови.
Первая половинка этого термина
происходит от греческого слова «гайма»
(кровь) и обозначает небелковую часть
молекулы; с гемом соединен белок
глобин.
Два слова о теме. Он представляет
собой комплексное соединение,
построенное из четырех пиррольных колец.
В центре находится атом железа. В нем,
в этом атоме, и заключен весь секрет.
Координационное число атома железа
равно шести. Пять из шести «вакансий»
в молекуле гемоглобина заняты, а
шестое может замещаться кислородом.
Именно это происходит в легочных
пузырьках (альвеолах), где эритроциты
крови вступают через полупроницаемые
стенки капилляров в соприкосновение с
атмосферным воздухом.
Один грамм гемоглобина способен
связать (и затем отдать) 1,34 мл
кислорода. Цикл связывания и
высвобождения кислорода может повторяться
много раз — молекула гемоглобина
воспроизводит его, не меняя своей структуры.
В природе нет другого вещества,
которое могло бы соперничать в этом
отношении с гемоглобином.
Проблема, таким образом, сводится к
тому, чтобы изобрести это вещество.
Точнее — сводилась.
В апреле 1978 г. в медицинском центре
Фукушима в Японии 65-летнему
пациенту, оперированному по поводу рака
предстательной железы, было
произведено переливание-кровезаменителя под
названием «флюосол ДА». Больной
потерял много крови. В больнице не
оказалось нужного количества цельной
донорской крови или эритроцитной массы
требуемой группы. Особенность «флю-
осола» состояла в том, что он должен
был возместить не дефицит крови
вообще, но именно недостающие
эритроциты. В течение часа — пока в
урологическое отделение не была доставлена эри-
троцитная масса — литр введенного в
вену заменителя обеспечивал
снабжение мозга и внутренних органов
кислородом и освобождение их от
углекислоты.
Препарат был создан
исследовательской группой под руководством
профессора Риоичи Наито; первым, кто
испытал его на себе, был сам Наито. После
этого «флюосол» был перелит еще
восьми японским пациентам и одному
американцу. В организме взрослого
человека циркулирует около 5 литров крови.
Американец, перенесший массивную
кровопотерю, но отказавшийся от
переливания донорской крови по
религиозным убеждениям, получил три литра
нового кровезаменителя. И вроде бы
все обошлось.
Жидкость, заменившая незаменимый
гемоглобин, представляла собой
водную эмульсию перфтордекалина и пер-
фтортрипропиламина — двух веществ,
содержащих фтор и углерод.
В природе фторуглероды не
обнаружены. Они созданы человеком по образцу
углеводородов: атомы С замещены
атомами F. Фторуглероды обладают
любопытными свойствами. Они химически
инертны — не меняют своего состава
даже в присутствии сильных
окислителей. Физически фторуглероды
представляют собой тяжелые, бесцветные,
не смешивающиеся с водой жидкости,
способные растворять большие
количества кислорода (до 50—60% по объему).
Впрыскивание в вену любой не
растворимой в воде жидкости чрезвычайно
опасно; может произойти закупорка
кровеносного сосуда (эмболия).
Следовательно, нужно превратить фторугле-
род в эмульсию с достаточно малым
(не более 0,2 микрона) диаметром
частиц. Водная эмульсия фторуглерода
готовится в специальных приборах —
гомогенизаторах, а для того, чтобы
сделать ее устойчивой, к эмульсии
нужно добавить стабилизатор —
поверхностно-активное вещество.
В лаборатории биологически-активных
эмульсий Центрального института
гематологии и переливания крови
Министерства здравоохранения СССР, где работы
по изысканию кровезаменителей —
переносчиков кислорода ведутся уже
несколько лет,. создано несколько фтор-
углеродных эмульсий, пригодных для
введения в живой организм. Капелька
фтору глерода, несущая растворенный
кислород, есть рукотворная модель
эритроцита. Тончайшая оболочка из
стабилизатора предохраняет ее от слияния
с другими частичками. С другой
стороны, эта оболочка не настолько
непроницаема, чтобы воспрепятствовать фтор-
углероду отдать свой кислород клеткам
периферических тканей и насытиться
углекислотой, которая там скопилась.
Если уж подражать природе, то до
конца: искусственные кровяные шарики
должны быть взвешены в соответствую-
32
щей жидкой среде. Другими словами,
нужна искусственная плазма. Но это
уже проще. В лаборатории была
разработана рецептура: реополиглюкин
(или какой-нибудь другой из известных
заменителей кровяной плазмы), раствор
электролитов, аналогичных
электролитам крови, глюкоза, некоторые
второстепенные компоненты. В итоге
получился «сок особенного свойства», ближе,
чем какой-либо иной из искусственных
кровезамещающих препаратов,
моделирующий естественную кровь.
Один из опытов в длинной серии
испытаний нового кровезаменителя состоял
в том, чтобы полностью заместить кровь
подопытного животного фторуглерод-
ным препаратом. Разумеется, состояние
тотальной кровопотери в клинической
практике не встречается. Но зато такой
опыт устраняет любые сомнения
относительно пригодности (или
непригодности) кровезаменителя. Что касается
допустимости подобных манипуляций
с ни в чем не повинными живыми
тварями, то тут, к сожалению, ничего не
поделаешь: приходится рисковать
животными, если мы хотим спасать людей.
К тому же следующий после зверя
«объект» эксперимента — сам
экспериментатор.
Кошки, у которых практически вся
циркулирующая кровь была заменена
фтору глеродным (перфтортрибутил-
аминовым) препаратом, жили с ним семь-
восемь часов. После этого часть
животных погибла, а остальных вывели из
опыта — перелили им натуральную кровь.
Этот опыт показал, что дыхательная
функция крови может быть успешно
компенсирована не просто при
содействии кровезаменителя, но
исключительно им одним. Исследование было
продолжено на белых крысах, которые
прожили после замены крови заменителем
около года. Правда, уже через две
недели у них произошло почти полное
восстановление собственной крови. Но
одновременно выяснились и некоторые
непредвиденные последствия
пребывания фторуглерода в организме. Капли
эмульсии постепенно оседали в печени
и селезенке. Таким образом, они и
в этом отношении вели себя подобно
эритроцитам. Но если эритроциты, в
норме завершающие свой жизненный
цикл в селезенке (которую так и
называют — кладбище эритроцитов), не
причиняют ей никакого вреда, то фторугле-
род оставил в селезенке и печени
губительные следы.
Это открытие было для нас тяжелым
ударом. Вся долгая работа — и наша,
и наших зарубежных коллег — по
созданию газотранспортного
кровезаменителя должна была, казалось, пойти
насмарку. И лаборатория занялась
поисками новых путей, новых фторуглеродов,
которые не застревали бы в организме.
Такое вещество было найдено: это пер-
фтордекалин. Он выводится с воздухом,
через потовые железы и с мочой. Но
эмульсии фторуглеродов, как мы уже
знаем, неустойчивы. Пришлось для
нового кандидата в гемоглобин искать
новый стабилизатор. Снова долгие дни
поисков и проб...
В настоящее время в нашем
распоряжении имеется весьма перспективный фтор-
углеродный кровезаменитель,
компенсирующий дыхательную функцию
крови в течение одной-двух недель без
вреда для подопытного животного. Его
можно комбинировать с другими
препаратами — противошоковыми,
антитоксическими. Однако все это еще
предстоит уточнять. Главное сделано, но
точку ставить рано. Искусственный
эритроцит должен быть испытан в клинике.
Из писем
в редакцию
Все зависит
от времени
рождения
В десятом номере «Химии и
жизни» за прошлый год я
прочитал заметку
«Жаворонки», а не «совы», в которой
говорится о суточных ритмах
«полуночников» — людей
поздно засыпающих и поздно
просыпающихся, и тех, кто,
наоборот, все важные дела
выполняет с утра пораньше.
Однако в заметке ничего не
сказано, почему все-таки
люди делятся на «жаворонков»
и «сов». После некоторого
размышления я позволил себе
предположить, что время
наибольшей активности человека
зависит от времени его
рождения. Если человек
родился до 13—15 часов, то
он склонен к решительным
действиям в утреннее время,
а рожденный после обеда —
бодр и деятелен вечером.
Я выяснил время рождения
всех членов моей семьи и
некоторых знакомых; их
ответы подтвердили мое
предположение.
Н. В. ЗАРВА,
Харьков
2 «Химия и жизнь» № 1
зз
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
КРИОН-2
Новые ядра р ождаютс я из
старых, это известно, но чтобы
слились ядро-мишень и ядро-
снаряд, последнему нужно
придать огромную энергию.
Впрочем, еще до того нужно
получить это самое ядро,
сорвать с атома электронные
оболочки, если не все, то по
крайней мере большую часть.
В Лаборатории высоких
энергий Объединенного института
ядерных исследований уже
несколько лет успешно
работает криогенный
электронно-лучевой ионизатор
«КРИОН». уЭто из него в
синхрофазотрон направляются
пучки голых ядер углерода,
азота, кислорода и неона.
А недавно в Дубне начал
работать новый ионно-ядерный
источник «КРИОН-2». С его
помощью уже удалось
получить ядра аргона и ионы
криптона, у которых из 36
электронов удалены 34. Там же
получены nvuwM ксенона
Хе48+ — из 54 электронов
осталось лишь 6. Полагают,
что подобным же методом
удастся «раздеть» ядра всех
элементов вплоть до урана
и тем самым существенно
расширить арсенал ядерной
артиллерии.
АДРЕС ГЕНА
Строение гена, ответственного
за синтез инсулина в
организме человека, известно
давно. Однако до сих пор
оставалось невыясненным его
местоположение на
генетической карте. Недавно
группе американских ученых
удалось установить адрес этого
гена: эксперименты с
использованием метода
гибридизации соматических клеток
показали, что он локализован
на 11-й хромосоме («Nature»,
т. 2В6, № 5768). Авторы
работы высказывают надежду, что
дальнейшее изучение
структуры этой хромосомы сделает
возможным раннее
Прогнозирование вероятности
заболевания человека диабетом,
а может быть, и лечение этой
болезни на генном уровне.
КОЕ-ЧТО СВИНСКОЕ...
Английская газета «The
Financial Times» A980,
№ 28075) сообщила о
создании установки, которая
превращает городские стоки в
полноценный корм для скота.
Утверждали, что с помощью
этой установки только иа
импорте кормов можно будет
сэкономить более 100 млн.
фунтов стерлингов, не говоря
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
уже о решении проблемы
очистки сто ко в... Од на ко вс ко ре
журнал «Feedstuffs» A980,
т. 52, № 8) опубликовал
результаты исследований,
проведенных во Флоридском
университете. Опыты п'оказали,
что добавки отстоя сточных
вод в рацион свиней отри-
цател ь но с ка зы ваютс я и на
пл о до в и то с ти жи во тны х, и на
развитии потомства. Видно,
такая «свинская» пища ие по
вкусу даже свиньям.
СЛАБОЕ МЕСТО
ЗУБНОЙ ЭМАЛИ
Как будто предвидя
страдания, которые причиняет
человеку зубная боль, природа
защитила наши зубы
прочной броней — эмалью: это
самый твердый из всех
материалов, из которых
построено человеческое твло.
Почему же все-таки эта броня
часто— чаще, чем нам бы
хотелось,— оказывается
уязвимой? Биофизики из
Университета им. Э. Карделя в
Любляне (Югославия) пришли к
выводу, что все дело в
микрокристаллической структуре
эмали. Исследовав ее с
помощью метода электронно-
спинового резонанса, о ни
показали, что устойчивость
зубов к кариесу зависит от
того, насколько правильно
расположены в эмали
микрокристаллики ее главного
неорганического компонента —
гидроксилапатита («Nature»,
т. 286, № 5771). Степень
упорядоченности структуры
эмали у каждого человека
индивидуальна — это и
определяет, как часто ему придется
наведываться к стоматологам.
Является ли это свойство
врожденным или зависит от
внешних факторов —
например, от особенностей
питания,— еще предстоит
выяснить.
ГОРЮЧЕЕ ИЗ СВЕКЛЫ
В поисках подходящего
природного источника жидкого
горючего наука, иа конец-то.
всерьез обратила внимание
на сахарную свеклу,
обильное и дешевое сырье,
производство из которого
пищевого эти л ово го спи рта д авн ым-
давно и повсеместно освоено
промышленностью.
Подсчитано, что гектар свеклы
может дать (при
условии 90% -но го превращения
сахара в спирт) 4600 литров
этанола —это гораздо больше,
чем дает картофель C0Q0
л/га), кукуруза B700 л/га),
пшеница G70 л/га). Еще
лучше перегонять на
горючее свеклу кормо-
34
/
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
вую. Сахара в ней на
40% меньше, зато биомасса
корнеплодов вдвое бо л ьш е,
так что с гектара можно снять
целых 5360 л этанола. Вкус
у него, конечно, не тот, но
для горючего это неважно...
СЛЕПИМ ИЗ ПВА!
В США недавно взят патент
(№ 4 172054) на
«формовочную композицию для
изготовления произведений
искусства». Вот так: не больше и
не меньше! А основа
композиции — широко известный
полимер пол ив и ни л ацетат
(ПВА). Латекс ный клей ПВА
продается в хозяйственных и
писчебумажных магазинах.
Если замешать на этом клею
хлебные крошки, тонкий песок
или порошок мела, добавить
квасцы, буру и немного
глицерина, то получается
пластичная и податливая масса,
пригодная для лепки.
Застывает она достаточно быстро,
поверхность полученных
статуэток можно раскрасить.
БЛИЖЕ К ПРИРОДЕ
О кормовом белке,
получаемом с помощью
микроорганизмов из нормальных
парафинов нефти, «Химия и жизнь»
рассказывала не раз (см.,
например, № 10 за 1980 г.,
с. 42). Но та же самая
биомасса в виде светло-желтого
порошка, содержащего более
50% протеинов, может быть
полезна в производстве
синтетических волокон и тканей.
Если добавить ее в раствор
полимера перед прядением,
волокна получаются более
мягкими. Повышается также
гигроскопичность и
электропроводность ткани, комплекс
ее свойств еще более
приближается к натуральной
шерсти. О новом применении
белка из нефти сообщил
журнал «Текстильная
промышленность» A980, № 1).
ОДНОЗВУЧНО ГРЕМИТ
колокольчик...
Хотя садовый колокольчик и
носит название
«крупноцветкового», по размерам он все
же уступает даже маленьким
поддужным колокольцам.
Впрочем, есть надежда, что
скоро он подрастет. Как
сообщил журнал
«Цветоводство» A980, № 8), при
облучении семян колокольчика
гамма-лучами увеличиваются
стебли растения, число
цветков и их размеры. Кроме того,
меняется окраска и форУла
цветка. Важно, что эти мутант-
ные признаки сохраняются
при вегетативном
размножении растения. Так что, быть
может, в наших цветниках
появятся не колокольчики, а
прямо-таки колокола?
Кстати, на сцене театра
имени В. В. Маяковского в
Москве и в знаменитом БДТ
в Ленинграде идет пьеса
В. Зин дера «Влияние гамма-
лучей на бледно-желтые
ноготки». На наши
бледно-лиловые колокольчики гамма-лучи
тоже влияют и, как видим, при
разумной дозировке влияют
хорошо.
СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ
НОЧЬЮ
Для работы солнечных
батарей, как следует и из их
названия, нужно солнце. А если
нужно, чтобы они работали
ночью? Оказывается, энергию
солнечного света можно
превращать в электричество
и в темное время суток —
если прибегнуть к посредству
Земли, которая, поглощая
эту энергию днем, отдает
ее ночью в виде
инфракрасного теплового излучения.
Разработанный
американскими физиками
термоэлемент на теллуриде висмута
превращает в электричество
ночное тепловое излучение
планеты в диапазоне от 8 до
14 нм. Мощность такой
«ночной солнечной батареи»,
конечно, невелика: даже если
в электричество
превращается 95%теплового излучения,
она может дать не больше
140 ватт с квадратного метра
термоэлемента В прочем, в
ночное время и на том спаси-
бо...
ШАМПИНЬОНЫ
НА СИНТЕТИКЕ
Японские специалисты
предложили недавно новую
питательную среду для
выращивания съедобных грибов.
Берут смесь рисовых отрубей
с гликолем, диизоцианатом и
обычными катализаторами,
используемыми при синтезе
полиуретанов. Эту смесь
вспенивают фреоном и, от-
верждая, получают готовые
грядки метровой длины.
Грядку из пенополиуретана
засевают обычными грибными
спорами. Через положенный
срок с каждой такой грядки
получают до килограмма
первосортных шампиньонов.
2*
35
Многие читатели «Химии и жизни»
неоднократно просипи возобновить
публикацию в журнале цикла статей «Элемент
№...» — обо всех химических элементах.
Полагаем, что после выхода
«Популярной библиотеки химических элементов»
(«Наука», 1971—1974 гг. I издание;
1977 г.— 11 издание) повторение старых
наших публикаций нецелесообразно.
Однако, начиная с этого номера, в
журнале будут более регулярно
публиковаться статьи по проблемам, связанным
с тем или иным химическим элементом.
Все эти публикации мы, идя навстречу
пожеланиям читателей, будем
сопровождать краткой сводкой основных
сведений о том или ином элементе. Первая
такая подборка — «Водород: самое
главное, самое интересное, самое
неожиданное» — напечатана вслед за
статьей «Водород: именитые изотопы».
О том, когда и каким тиражом будет
издано третье, исправленное и
дополненное издание «Популярной
библиотеки химических элементов», мы сообщим
читателям заблаговременно.
_j ST **
А
Л.нм
Элемент №.
Водород:
именитые изотопы
В. И. КУЗНЕЦОВ
В 1895 году Герберт Уэллс в романе
«Машина времени» описал картину
эволюции Солнца так, будто видел ее
своими глазами. Строки из романа: «Я
продолжал передвигаться по времени...,
наблюдая в состоянии какого-то гипноза,
как в западной части неба Солнце
становится все огромнее и тусклее... Наконец,
больше чем через тридцать миллионов
лет громадный красный солнечный
купол заслонил собой десятую часть
потемневших небес...»
В то время законы бытия и развития
звезд еще не были известны ни ученым,
ни тем более писателям-фантастам.
И все же Уэллс угадал: именно так, по
современным представлениям, будет
меняться облик нашего светила по мере
выгорания в его чреве важнейшего из
элементов Вселенной — водорода.
СИНТЕЗ
Солнечный водород расходуется во
многих процессах. Главный из них — протон-
протонная реакция — начинается
синтезом ядра изотопа водорода с массовым
числом два. Такое ядро называют
дейтроном, а атомную конструкцию из
одного протона, одного нейтрона и
одного электрона вокруг ядра — атомом
дейтерия. Атом как атом. Ядро как ядро,
рожденное в ходе термоядерного
синтеза, стабильное, не испускающее каких-
либо излучений. Но вот вопрос: откуда
берется в нем нейтрон? Ведь дейтрон
рождается в протонной среде.
В разогретой до миллионов градусов
сердцевине Солнца много быстрых
протонов, способных преодолеть взаимное
отталкивание и соприкоснуться друг с
другом. Но почти всегда после
столкновения протоны просто разлетаются в
стороны, не связываясь друг с другом. Лишь
в редких случаях в миг такого
столкновения один из протонов (р) становится
нейтроном (п), и тогда две частицы могут
слиться. Из слитка мгновенно вылетает
нейтрино (v), и рождается нейтрон-
протонная гантель—дейтрон (d).
Внешне все просто. Однако ни в одной
земной лаборатории никто не пытался
36
получить дейтерий подобным,
естественным в общем-то путем.
Исключительно изящный и точный квантовомеха-
нический расчет убеждает в
бессмысленности такого занятия. Даже в солнечном
веществе, где протоны очень часто
сталкиваются между собой, только раз за
десятки миллиардов лет у каждого из
них возникает реальный шанс
превратиться в дейтерий.
Лишь потому, что недра Солнца
насыщены водородом, а масса светила
огромна, протон-протонная реакция
протекает на Солнце достаточно интенсивно.
Тем не менее концентрация дейтерия в
солнечном веществе мизерна. В
условиях Солнца дейтрон живет недолго. Всего
через несколько секунд после
появления он гибнет, перестает быть
дейтроном, заглотив близкий протон и
превратившись в ядро гелия.
Невелика доля дейтерия и в земном
водороде. Именно по этой причине
тяжелый изотоп водорода открыт
сравнительно недавно и обнаружен не
совсем обычным способом.
БЫВАЮТ ЖЕ СОВПАДЕНИЯ!
В ноябре 1919 г. был завернут последний
болт и тело нового
масс-спектрометра — точнейших атомных
электромагнитных «весов». Новый прибор не
обманул надежд его создателя —
английского физика Ф. Астона: методом
масс-спектрометрии было доказано
существование изотопов стабильных
элементов. В первые же дни опытов
Астон подтвердил наличие
обнаруженных Томсоном двух форм неона с
атомными весами 20 и 22, а спустя две
недели установил изотопный состав хлора
и ртути. На основе полученных данных
было сформулировано правило:
величины атомных масс элементов должны
быть близки к целым числам. А
нецелочисленные величины атомных масс,
определенные химиками, — это
результат усреднения целочисленных атомных
весов различных изотопов одного
элемента.
Массовые числа изотопов водорода
должны быть по правилу целых чисел
равны одному, двум, трем... Но мы-то
знаем: атомная масса водорода —
1,00794. Это современные данные,
а тогда, в двадцатые годы, на
усовершенствованном масс-спектрометре было
получено число 1,00777, прекрасно,
кстати, совпадавшее с прецизионными
определениями атомной массы
водорода химическими методами — 1,00778.
Но, позвольте, скажет читатель,
знакомый с азами масс-спектрометрии,
на масс-спектрометре измеряют массу
одного изотопа, а химическим способом
находят среднюю массу их естественной
смеси. Если для водорода цифры,
полученные физиками и химиками,
практически совпадали, то, значитг
у этого элемента только один изотоп.
Все верно: данные совпадали, и Ас тон
счел водород моноизотопным, простым
элементом. Но мы-то знаем, что,' это
не так...
В 1929 г. были открыты тяжелые
изотопы кислорода ,70 и '^Q До того
предполагалось, что и кислород мо-
ноизотопен, что он нацело состоит из
изотопа '^О В масс-спектрометрических
измерениях эталоном массы служил
атом кислорода, именно с ним
сравнивали массу других атомов, в том числе
легчайшего — водородного. И вот что
интересно: примеси тяжелых изотопов
и у кислорода, и у водорода очень
малы. Данные физиков и химиков
практически совпали, потому что первые
определяли массу протия (легкого
водорода-1), сравнивая ее с массой
легкого же кислорода-16. Химики же
природную смесь изотопов водорода
сравнивали с природной смесью
изотопов кислорода. Легкий изотоп
«взвешивали» легкой гирей, а более тяжелую
изотопную смесь — тяжелой. Вот и
получилось, что взвешивания с разными
эталонами массы совпали с точностью
до пятого знака!
Ошибка была обнаружена в 1931 году.
Американцы Р. Берджи и Д. Менцель,
всюду опираясь на один эталон — '^Q
сравнили значения масс водорода,
полученные на масс-спектрометре и в
химических определениях. Получилось
1,00778 для изотопа 'Н и 1,00799 для
природного водорода. Разница —
большая, чем считали прежде. Берджи
и Менцель предположили, что в
природном водороде содержится и
незначительное количество изотопа с массовым
числом 2. Вычислить его долю, которая
бы устраняла противоречие между
цифрами, полученными в результате
физических и химических исследований,
не составило труда. Эта доля
первоначально была определена как 1/4500.
По нынешним данным она меньше —
1/6800.
СДВИГ ЧЕТЫРЕХ ЛИНИИ
В статье Берджи и Менцеля указывалось,
что найти тяжелый водород в природе
можно, видимо, не только ставшим уже
традиционным масс-спектрометричес-
ким методом, но и с помощью
оптических спектров. Американский физик
Гарольд Юри решил изучить возмож-
37
ные изменения в атомных спектрах
водорода, вызываемые присутствием
тяжелых изотопов.
Атомные спектры водорода
получаются, если перед щелью спектроскопа
поставить колбу с водородом,
светящимся под действием электрического
разряда. В видимой области
обнаруживаются спектральные линии с длинами
волн 656,3; 486,1; 434,0; 410,2 нанометра.
Еще в 1885 г. И. Бальмер из
Швейцарии подобрал формулу, по которой
можно рассчитать длины волн
характерных для водородного атома линий.
Формула отличалась необычайной
точностью и очень помогла Нильсу Бору в
создании квантовой теории атома. В
современном виде формула Бальмера
записывается так:
где п1 и п2 — значения главного
квантового числа для уровней энергий,
между которыми происходит квантовый
переход, "к — длина волны, a R —
постоянная Ридберга.
Величина R зависит от массы электрона
и в гораздо меньшей степени от массы
атомного ядра. Линии бальмеровской
серии дейтерия по отношению к
линиям легкого водорода должны быть
сдвинуты на 1—2 ангстрема. Такой сдвиг
уверенно фиксируется приборами. На
него и рассчитывал Гарольд Юри,
готовя свой эксперимент.
Первые попытки обнаружить
смещенную серию Бальмера в спектре
природной воды оказались неубедительными —
не хватило чувствительности
спектрографа. Получить более четкие линии можно
было бы после обогащения водорода
дейтерием, но как это сделать? Юри
решил использовать фракционную
перегонку жидкого водорода. Упругость
паров И2 в этом процессе должна быть
выше, чем у молекул состава HD или
D2. Поэтому при испарении жидкого
водорода тяжелые молекулы должны
переходить в газовую фазу несколько
медленнее, и можно надеяться, что жидкий
остаток будет обогащаться дейтерием.
Чтобы получить пробу водорода,
обогащенного дейтерием, пробу
объемом всего в один кубический сантиметр,
Юри испарял от 4 до 6 литров жидкого
водорода. Опыты были повторены на
этих обогащенных еще не открытым
дейтерием пробах. На спектрограммах
рядом с обычными бальмеровскими
линиями четко проявились линии, слегка
сдвинутые в сторону более коротких
волн. Увеличив плотность тока в
разрядной трубке и применив для
фотографирования спектров более чувствительные
фотопластинки, спектры дейтерия
сумели позже обнаружить и в естественном
водороде. Так по спектральным линиям,
подобно рубидию, цезию, индию и
таллию, был открыт дейтерий.
ОТКУДА ДЕЙТЕРИИ!
Чтобы познакомиться с ним поближе,
пришлось создавать эффективные
способы разделения изотопов водорода.
Началось с того, что Э. В. Уошборн и
Г. Юри, исследовав старую воду из
ванны промышленного электролизера,
убедились, что в ней дейтерия больше, чем
в обычной воде. Объяснение было
найдено быстро: в процессе разложения
воды на кислород и водород
преимущественно выделяется легкий изотоп протий,
дейтерий же соединен с кислородом
более прочно. Так уже на первом этапе
познания этого необычного изотопа
было замечено одно из его важных
химических отличий от водорода обычного.
Электролитический метод разделения
изотопов водорода стал основным в
годы, предшествовавшие второй
мировой войне.
Сейчас с помощью этого метода
получают воду, содержащую 99,9%
дейтерия. Тяжелую воду D2O получают путем
постепенного или, правильнее, поступен-
ного разделения протиевой и дейтери-
евой воды. Ступеней обычно 5—7.
Еще в 1934 г. завод норвежской фирмы
«Норск Гидро» ежедневно выпускал
около десяти литров тяжелой воды.
Спустя девять лет в оккупированной
фашистами Норвегии это производство,
а с ним и 1300 кг тяжелой воды были
уничтожены героями Сопротивления.
Бомбардировщики союзников лишь
завершили дело. К тому времени уже
стала известна роль тяжелой воды в
создании атомного оружия. Дейтрон в отличие
от протона слабо поглощает нейтроны,
но хорошо замедляет их. Тяжелая
вода — идеальный замедлитель нейтронов
в атомных реакторах...
В военное время важно было
разработать дешевые, не слишком энергоемкие
способы производства дейтерия.
Наиболее рациональными оказались методы
получения тяжелой воды, основанные
на реакциях изотопного обмена. Так, при
равновесии между водой и
газообразным водородом в жидкости почти втрое
больше дейтерия, чем в газовой фазе.
Правда, равновесие устанавливается
слишком медленно. В производстве
больших количеств дейтерия проблему
решает специальный катализатор. Через
заполненную им башню движутся два
встречных потока: вверх — смесь водо-
38
рода и водяного пара, вниз — воды.
Газовая фаза, пар, обогащается
дейтерием, затем конденсируется и уносится
потоком воды. Из основания башни
вытекает вода, обогащенная дейтерием.
Каскад из нескольких таких башен дает
достаточно концентрированную
тяжелую воду.
Эффективна для получения дейтерия
и реакция изотопного обмена между
водой и сернистым водородом.
РАЗНИЦА В СВОЙСТВАХ
Открытие дейтерия изменило
представления о полной идентичности
химических свойств у изотопов одного элемента.
Не будь этих различий, изотопы нельзя
было бы разделять химическими
методами. Скорости некоторых реакций, в
которых участвуют соединения протия
и дейтерия, различаются в 5—10 раз.
На тяжелую воду — окись дейтерия
заметно реагируют живые организмы.
Еще в начале тридцатых годов была
надежно установлена токсичность
концентрированной (80—100% D2Q тяжелой
воды, хотя, как рассказывают, Г. Юри в
свое время выпил полный стакан
концентрированной тяжелой воды, и на нем
это никак не отразилось. По-видимому,
разовая доза окиси дейтерия
сравнительно безвредна. Различия в
физических свойствах протия и дейтерия,
обычной и тяжелой воды также довольно
значительны. Температура кипения протия
20,39 К, дейтерия — 23,57 К, трития (о
нем речь впереди) — 24,90 К. Тяжелая
вода замерзает при 3,82° С, кипит — при
101,42° С.
«Heavy water is the best moderator» —
так, почти стихами рекламировали
тяжелую воду американские фирмы.
Действительно, она оказалась лучшим
«модератором» —'- дословно
«посредником», замедлителем, усреднителем,
если угодно...
Прекрасные замедляющие свойства
тяжелой воды полностью определяются
ядерными характеристиками дейтерия.
Медленные нейтроны почти не
поглощаются дейтронами, а быстрые в
среднем на одном столкновении с ним
теряют 52% своей кинетической энергии.
Всего 25 столкновений с атомами
дейтерия, и нейтрон, освободившийся при
делении тяжелого ядра (ядра урана,
например), становится тепловым. Для
графита аналогичное число
столкновений равно 114. В обычной воде нужное
замедление достигается уже после 18
столкновений, но протий в 700 раз
сильнее дейтерия поглощает тепловые
нейтроны.
Чтобы ядерная реакция пошла на
обычной, скажем, колодезной воде,
нужен уран, сильно обогащенный ура-
ном-235.
ДЕЙТЕРИИ
В ЯДЕРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
Почти в любом учебнике ядерной
физики вы найдете отдельную главу,
посвященную дейтрону, потому что это
ядро — единственное связанное состояние
двух нуклонов. Это идеальный объект
для изучения ядерной материи, для
познания сил, действующих в ядре. Нейтрон-
но-протонная гантель — квантовомеха-
ническая система всего двух тел. Такая
система в отличие от систем со многими
частицами хорошо поддается расчету
и служит единственным в своем роде
субмикроскопическим полигоном для
сравнения теоретических представлений
и экспериментально обнаруженных
фактов.
Изучение дейтрона оказалось
исключительно плодотворным. Из его
ядерных характеристик извлечены
фундаментальные выводы о характере ядерных
сил —о малом радиусе их действия,
о зависимости характера
взаимодействия частиц от взаимной ориентации
их спинов.
Дейтрон — слабо связанная система.
Если дейтроновую мишень облучать
достаточно энергичными
гамма-квантами, гантель под действием кванта
разваливается на протон и нейтрон. Именно
этим путем впервые была измерена
связь протона с нейтроном в дейтерии.
Она оказалась небольшой — всего
2,23 МэВ. В более сложных ядрах
частицы скреплены примерно в семь раз
крепче.
Благодаря слабой связи нуклонов,
расщепляя дейтерий, получали (и
получают) моноэнергетические потоки
нейтронов с энергиями от 0,1 до 1 МэВ. Если
же бомбардировать дейтронами,
ускоренными в электростатической трубке,
мишень из соединений того же самого
дейтерия, летят нейтроны с энергией от
2 до 6 МэВ. И те и другие — важный
инструмент нейтронной физики. Именно
этими нейтронами пользовались во
многих исследованиях первого этапа
атомной энергетики. Именно с их помощью
измерены многие важные ядерные
константы.
Из-за малой связи между нуклонами
дейтрон в некоторых процессах ведет
себя как относительно свободная
комбинация нейтрона и протона. Приближаясь
к ядру-мишени, протон отталкивается
электрическими силами от ядра. На
нейтрон же электрическое поле не дей-
39
Схема масс-спектрографа. Из источника через
щели Si и S.. ионы анализируемого элемента
попадают в электромагнитное поле.
Его характеристики подобраны так, что из щели
S ноны вылетают с одинаковой скоростью.
Эти ионы попадают в магнитное поле (МП).
Группы частиц с одинаковой массой М
будут здесь двигаться по одним и тем же
траекториям и дадут линию на фотопластинке.
Радиус траектории пропорционален массе иона,
поэтому она легко определяется по положению
линий на пластинке
ствует. В результате на малых
расстояниях от мишени дейтрон раскалывается
на протон и нейтрон. Протон отлетает
от бомбардируемого ядра, а нейтрон
вливается в него, подхваченный
ядерными силами. Пример такой реакции —
образование изотопа водорода с массовым
числом 3 — трития, обычно
обозначаемого символом Т:
fc+?D-^T+;H.
В этой реакции тритий был открыт
Э. Резерфордом, М. Олифантом и
П. Хартеком в 1934 г. при
бомбардировке соединений, содержащих дейтерий,
ускоренными дейтронами. Ученым
удалось зарегистрировать появление частиц
с зарядом, равным единице, и малым
пробегом в воздухе. Из этих данных
следовало, что масса частицы равна
примерно трем. В дальнейшем по энергиям
продуктов реакций и атомным массам
известных изотопов водорода атомную
массу трития удалось вычислить
достаточно точно.
40
Взвешивание разных атомов разными «гирями»
ПОДРОБНЕЕ О ТРИТИИ
Предпринятые на первых порах попытки
обнаружить тритий в природе оказались
безуспешными. Только после изучения
его свойств (а тритий в отличие от про-
тия и дейтерия радиоактивен, он
испускает мягкие бета-лучи с периодом
полураспада 12,262 года и превращается
в гелий-3) по характерным бета-частицам
удалось зарегистрировать присутствие
трития в природной воде, обогащенной
этим изотопом в 10 000 раз. В обычной
воде один атом трития приходится на
10'8 атомов протия. Это значит, что во
всех земных водоемах, включая
Мировой океан, радиоактивного водорода не
больше 100 кг.
Земной тритий — космического
происхождения. Он образуется в
атмосфере двумя путями: быстрые космические
нейтроны расщепляют азот на два
фрагмента — углерод-12 и тритий, а протоны
высоких энергий и мезоны способны
порождать тритий при взаимодействии
с ядрами любых элементов,
составляющих атмосферу.
Даже столь ничтожные количества
природного трития оказались способны
принести пользу науке. Так, по
содержанию трития в дождевой воде удалось
измерить время жизни облаков.
В ТЕРМОЯДЕРНОМ СИНТЕЗЕ
И все же главное назначение дейтерия
и трития — служить ядерным топливом
будущей большой энергетики.
Ч Ч 'нр 2нр
Линии водорода На и Н^ и дейтерия 2Н,„ И^
Расстояние между бальмеровскими линиями
Н,( и Н 1701 А, изотопическое смещение
'Ни D — порядка I A
Иногда в популярных книгах приводят
расчеты: сколько дейтерия в океанской
воде и сколько миллиардов
киловатт-часов скрыто в ядрах дейтерия. Получается
очень много и киловатт-часов, и
килокалорий. Впрочем, еще больше их
получится, если, скажем, превратить в
энергию вещество и эквивалентное
количество антивещества. Правда, пока мы не
знаем, как и откуда взять последнее.
О реакциях термоядерного синтеза
известно гораздо больше.
Рассматривают две основных реакции слияния ядер
d+d-^t+p+ДМэВ и t+d-^cc+n +
+ 17,6 МэВ (здесь t — тритон, ядро
трития, как d — дейтрон, ядро дейтерия).
При прочих равных условиях чисто
дейтериевая реакция d+d требует
гораздо больших температур и дает
значительно меньше энергии, чем реакция
t+d. Во всяком случае, в обозримом
будущем надежд на создание
управляемого термоядерного реактора, в
котором бы шла реакция d+d,— немного.
Реальнее реакция t + d. Условия
протекания такой реакции гораздо
благоприятнее, но и здесь сложностей более чем
достаточно (известные проблемы
концентраций, температур, методов
удержания плазмы)*. Менее известна
наисложнейшая проблема воспроизводства
трития.
Тритий — очень дорогой изотоп,
настолько дорогой, что стоимостью дейте-
Подробнее об этом см. «Химию и жизнь»,
1976, № 10. с. 14—22.
рия по сравнению с ним можно
пренебречь. А в значительных количествах
тритий получают пока лишь в
нейтронных потоках ядерных реакторов.
Облучают природную смесь изотопов лития.
Ядро легкого лития-6, захватив тепловой
нейтрон, превращается в сильно
возбужденное ядро лития-7, которое сразу же
распадается на альфа-частицу и тритон:
jLi+Jn-^Li-^He+fr
Итак, не считая ядра лития, на атом Т
расходуется нейтрон, а это уже
серьезно. Если нейтрон пустить на
производство 233U или плутония из «балластных»
тория и урана-238, то получится топливо,
дающее на каждый атом 160 МэВ
энергии — почти в десять раз больше, чем
при слиянии трития и дейтерия. Почему
же тогда столько сил и энергии
вкладывают в «термояд»? Да потому что в
реакции t+d рождается новый нейтрон! И
если эти новые нейтроны использовать
на все 100%(или хотя бы чуть меньше),
термоядерная реакция окажется
экономичной.
Как это сделать? Замедлить быстрый
нейтрон, полученный в реакции t + d,
и направить его на ядро лития? Хорошо
бы, но как показывает расчет, потери
нейтронов в этом случае окажутся
недопустимо большими.
Есть другой путь: минуя замедление,
бомбардировать литий сразу. У
быстрого нейтрона хватает энергии, чтобы
кроме трития в реакции образовывался
дополнительный нейтрон:
я1-1 +дп—*^Не + JT +^п.
Таким путем тритий получается без
потери нейтрона.... Остается
преодолеть «технические трудности»...
ИМЯ СОБСТВЕННОЕ
«У каждого из нас своя фамилия...»,—
так начинаются известные стихи. Евг.
Евтушенко.
Право на имя собственное есть у
городов, железнодорожных станций,
химических элементов. А вот у изотопов,
как у разъездов и полустанков, обычно—
лишь номера, обозначающие, правда,
не расстояния, а атомные массы.
Исключений из этого правила немного: имена
собственные есть лишь у некоторых
изотопов радиоактивных элементов, но в
последнее время их все чаще
обозначают, как полустанки. Не часто мы
вспоминаем и о том, что обычный легкий
водород-1 называется протием...
И лишь дейтерий и тритий —
действительно именитые изотопы. По заслугам!
41
Водород:
самое главное,
самое интересное,
самое
неожиданное
КОНСТАНТЫ И СВОЙСТВА
Атомный номер — 1
Атомная масса—1,00797
Органолептические
свойства — при нормальных
условиях газ без вкуса,
запаха и цвета
Число известных (на 1.01.80)
изотопов — 4
Массовые числа
изотопов — _1_, Т, _3, 4
(подчеркнуты природные изотопы,
двумя чертами — самый
распространенный)
Молекула — Н2
Плотность при нормальных
условиях — 0,0899 г/л
Температура кипения
(ожижения) — минус 252,6°С
Температура плавления
(твердения) — минус
259,1 °С
Критическая температура —
минус 240°С
Степени окисления — 1 +,
1 —
Электронное строение
атома — Is1
Энергия связи электрона с
ядром — 13,595 эВ
ОТКРЫТИЕ ВОДОРОДА
Дата открытия водорода —
1766 г., когда английский
естествоиспытатель Генри
Кавендиш A731 — 1810)
собрал и исследовал
«горючий воздух», выделяющийся
при взаимодействии кислот
с металлами. Кавендиш
полагал, что он открыл и
выделил в чистом виде
флогистон.
Самостоятельным
химическим элементом этот
«горючий воздух» был
признан после того, как Антуан
Лоран Лавуазье в 1787 г.
разложил воду на
составляющие, а затем вновь
синтезировал ее. Лавуазье же
предложил назвать новый
элемент гидро геном, т. е.
«рождающим воду», отсюда
и русское название
элемента № 1 — водо-род.
«НА ЗЕМЛЕ,
В НЕБЕСАХ
И НА МОРЕ...»
Распространенность
водорода... Одним словом, одной
цифрой о ней не скажешь.
Во Вселенной водород,
безусловно, самый
распространенный элемент. В виде
плазмы он составляет
около половины массы Солнца
и большинства звезд. Из
водорода в основном
состоят газы межзвездной
среды и газовые туманности.
Корпускулярное излучение
Солнца и космические лучи
в значительной мере
состоят из протонов — ядер
атомов водорода.
Содержание водорода в
земной коре — 1 % по
массе и 16% по числу атомов.
Практически весь земной
водород связан в
соединения. Очень редко в
минимальных количествах
встречается свободный водород в
вулканических и других
природных газах. Крайне
незначительно его содержание и в
атмосфере Земли @,0001 %
по числу атомов, если не
считать, конечно, водорода
водяных паров).
В составе воды — самого
распространенного на Земле
вещества — водорода
11,19% по массе, а
сколько по числу атомов, вы
сами знаете.
КОРОТКО О СВОЙСТВАХ
Водород — самое легкое из
всех веществ. Он в 14,4
раза легче воздуха.
Чрезвычайно легок и жидкий
водород — 0,0708 г/см3 при
минус 253СС.
Водород обладает
наибольшей среди всех газов
теплопроводностью.
В воде он растворяется
плохо — 0,0182 мл/г при
нормальных условиях. Но
зато очень хорошо — во
многих металлах, лучше
всего — в палладии
(850 объемных частей
водорода на одну часть
металла). Чрезвычайно
подвижный водород
диффундирует сквозь многие
металлы и сплавы — отсюда
сложности его хранения.
Иногда диффузия
сопровождаете я х им ич еск им
взаимодействием водорода
с теми или иными
компонентами сплава. Отсюда —
широко известная
инженерам водородная
хрупкость. В стали под действием
водорода происходит
декарбонизация, обеднение
ее углеродом.
В соединениях водород
обычно проявляет степень
окисления (валентность)
+ 1, т. е. ведет себя
подобно щелочным металлам.
Однако в гидридах —
соединениях водорода с
металлами — ион водорода
отрицательно одновалентен
A—). Этим объясняется
двойственное положение
водорода в таблице
элементов : его помещают
одновременно ив I и в VII
группу.
Водород обладает ярко
выраженными
восстановительными свойствами, но
при обычных условиях
химическая активность
молекулярного водорода в
отличие от щелочных
металлов вполне умеренна. Без
нагрева он реагирует лишь
с фтором (даже в темноте)
и с хлором (на свету).
Реакция синтеза воды (водород
плюс кислород) при
нормальных условиях идет
очень медленно.
Нагревание, естественно, ускоряет
ее. При температуре выше
550°С она носит характер
взрыва.
Вообще, как прав ило, с
неметаллами водород
взаимодействует активнее,
чем с металлами. Из
последних предпочитает
химически активные —
щелочные и
щелочноземельные. В этих реакциях
образуются гидриды.
О ГИДРИДАХ
Далеко не все соединения
водорода с металлами
построены так просто, как
гидриды щелочных и
щелочноземельных металлов:
валентность водорода —1,
металла — +1 или + 2
состав соединений
соответственно МеН или МеН2- Эти
гидриды — их называют
солеобразными —
образованы классическими
ионными связями. Они хорошо
изучены и довольно
широко применяются в практике.
Гидрид кальция, например,
СаН2 используют в
порошковой металлургии, с его
помощью получают титан,
тантал, ниобий, цирконий.
42
Чтобы удалить с металла
окисную пленку, иногда
применяют слабый, 1,5—2 %-
ный раствор гидрида натрия
в едком натре. Этот же
гидрид (и гидрид лития)
используют, получая
боров од ороды.
Но вот строение борово-
дородов — тоже
гидридов! — в рамки
классических представлений о
валентности не укладывается.
Какова валентность бора в
таких соединениях: B2H6f
В4Н,0, В5Н9 и т. д.? Эти
гидриды, так же как гидриды
гелия и элементов IV, V,
VI и VII групп (главных
подгрупп), называют
летучими гидридами. Химическая
связь в них — ковалентная
или полярная. Между
прочим, все многообразие
углеводородов — лишь
частный случай летучих
гидридов.
А еще есть гидриды
металлические
(металлообразные). Как прав ило, это
твердые растворы
водорода в металле. По свойствам
и характеру химической
связи эти гидриды сходны с
металлами. К гидридам
этой группы относится, в
частности, двойной гидрид
переменного состава TiFeXx
его применяют в
экспериментальных автомобильных
двигателях, для которых
горючим служит выделенный
из гидрида водород.'
ВОДОРОДНАЯ СВЯЗЬ
Так называется один из
самых своеобразных видов
химической связи,
возникающей во многих водородсо-
держащих молекулах,
начиная с воды и кончая белками
и ферментами. В
образовании этих связей участвуют
атомы водорода, уже ко-
валентно связанные с
другими атомами. Водородные
связи слабые, примерно в
20 раз слабее обычных, но
значение их велико. Ими,
в частности, объясняются во
многом аномальные
свойства обыкновенной воды
(например, намного большие,
чем «положено»,
температуры кипения). Причиной
тому — многочисленные
межмолекулярные водородные
связи. А возникают они
оттого, что ион водорода —
положительно заряженный
протон, хорошо
притягивается к отрицательно
заряженным электронным
оболочкам других атомов, не
испытывая при этом (заряд-
то минимальный) сильного
отталкивания ядер.
рН — ВОДОРОДНЫЙ
ПОКАЗАТЕЛЬ
Так называется
традиционная численная
характеристика кислотности (или
щелочности) раствора. Величина
рН — десятичный логарифм
активности ионов водорода
Н*(в грамм-ионах на литр),
взятый со знаком минус. Для
нейтральных водных
растворов рН равен 7,0, для
щелочных — от 7 до 14,
для кислых — от 0 до 7.
Но для чистой воды рН=7
лишь при комнатной
температуре. С повышением
температуры диссоциация
водных молекул увеличивается,
и при 100°С величина рН
нейтрального водного
раствора чистой воды — около
6, а при температуре ниже
20°С — выше 7.
ВОДОРОД В ФИЗИКЕ
Заслуги элемента № 1 перед
этой наукой, особенно
ядерной физикой, очень велики.
Постулаты Бора,
объяснившие строение атома на
основе представлений
квантовой механики, были быстро
признаны прежде всего
потому, что спектр водорода,
вычисленный Бором по его
теории, совпал с реально
наблюдаемым.
Важным инструментом
познания микромира стали
водородные пузырьковые
камеры.
Протон — ядро
водорода — легчайший из атомных
«снарядов», используемых
при ядерном синтезе.
ОРТО И ПАРА
На заре квантовой механики
В. Гейзенберг и Ф. Гунд
предск азал и, что молекула
водорода Н2 должна
существовать в двух состояниях,
которые по аналогии с
органическими соединениями
назвали орто- и параводо-
родом. В молекулах параво-
дорода ядерные спины ан-
типараллельны, в ортово-
дороде — параллельны. Это
предсказание сбылось.
Экспериментально доказан
факт существования двух
разновидностей
водородных молекул, свойства
которых (температуры
плавления, теплоемкости,
теплопроводности и др.)
незначительно отличаются. При
нормальной температуре
примерно 75% водородных
молекул находятся в ортопо-
пожении. С уменьшением
температуры растет доля
параводорода. А на грани
перехода в жидкое
состояние практически все
водородные молекулы — это
параводород.
ВОДОРОД В ХИМИИ
В химической
промышленности большая часть
водорода используется для
синтеза аммиака. Из водорода
и СО получают метанол и
другие спирты, а из них, в
свою очередь, широчайшую
гамму разнообразных
органических продуктов.
Гидрогенизация —
обогащение водородом
природных горючих ископаемых
(углей, сланцев) и продуктов
их переработки
(каменноугольной смолы, мазута) —
позволяет получить ценные
жидкие продукты —
топлива, масла и т. д.
Гидроочистка —
облагораживание с помощью того
же водорода моторных топ-
лив нефтяного
происхождения, в частности
авиационного керосина.
Кроме того, водород в
химии, естественно,
используется и как восстановитель.
ЧТО ЕЩЕ ЧИТАТЬ
В «ХИМИИ И ЖИЗНИ»
О ВОДОРбДЕ
И ЕГО СОЕДИНЕНИЯХ
В. Е. Ж в и р 6 л и с.
Водород.— 1969, № 9, стр. 30—38.
В. 3 я 6 л о в. Нечто плюс
водород.— 1979, № 5, стр. 20—
24.
В. 3 я 6 л о в. Слабость и
могущество водородной
связи.—1979, № 2, стр. 14—18.
И. В. П е т р я н о в. Самое
необыкновенное вещество.
(Вода) — 1965, № 3, стр. 2—
14.
М. Б. Черненко. Водород:
может быть, элемент № 1
энергетики будущего.—
1977, № 9, стр. 19—21.
В. А. Цукерман.
Автомобиль и водород.— 1977,
№ 9, стр. 21—26.
43
*@£La
Tbrs
, >r
Гипотезы
Мир не прост...
Кандидат физико-математических наук
Г. С. ВОРОНОВ
Согласно принятым на сегодня
представлениям, Вселенная устроена
довольно просто.
Только на небольших расстояних от
Земли, в пределах каких-нибудь сотен
тысяч световых лет, космос поражает
своим разнообразием. Здесь и
отдельные звезды, и звездные скопления, и
пылевые облака, и туманности, и
галактики... По мере удаления от Земли, на
расстояниях в миллионы и миллиарды
световых лет, картина упрощается.
Мелкие объекты уже не видны, различимы
лишь галактики или скопления
галактик — их число в единице объема
становится постоянным. Небосвод в любом
направлении представляется земному
наблюдателю довольно однообразным.
Движение галактик, казавшееся
хаотическим на близких расстояниях, с
удалением принимает все более
организованный характер. Все достаточно
далекие галактики убегают от нас, причем,
чем дальше находится галактика, тем
с большей скоростью она убегает. На
расстоянии миллиардов световых лет
скорость этого убегания достигает
десятков тысяч километров в секунду, и
по сравнению с ней собственные
хаотические движения галактики со
скоростью дес ятк и ил и сотн и к ил ометров
в секунду становятся ничтожно малой
величиной.
Наконец, на самом большом
расстоянии, доступном сейчас наблюдениям,
скорость разбегания галактик
становится сравнимой со скоростью света. При
этом плотность галактик и скорость их
убегания одинаковы в любом
направлении. Так что в целом наблюдаемая
Вселенная представляет собой шар,
равномерно заполненный галактиками.
Радиус этого шара непрерывно
увеличивается почти со скоростью света.
Такая картина мироздания
соответствует космологической модели
«большого взрыва». Согласно этой модели,
около 15—17 миллиардов лет назад в
нашей Вселенной произошел
грандиозный взрыв, разметавший вещество со
страшной силой. Последствия этого
взрыва мы и наблюдаем в виде
разлетающихся галактик. Еще одно
подтверждение модели — сохранившиеся до сих
пор остатки грандиозной вспышки,
которая сопровождала большой взрыв. Речь
идет об остаточном или, как его принято
называть, реликтовом излучении. Это
излучение существует сейчас в виде
радиоволн, заполняющих всю
Вселенную. Его интенсивность соответствует
температуре 3 градуса Кельвина. Исходя
из этой температуры, можно
рассчитать, сколько времени потребовалось,
чтобы с момента взрыва Вселенная
успела так сильно остыть. Получается, что
для этого необходимо около 15—1 7
миллиардов лет.
Можно проделать еще один расчет.
Измерив скорость разбегания галактик
и расстояния до них, вычислить время,
которое они провели в полете, начиная
с момента взрыва. Получаются те же
15—17 миллиардов лет.
Казалось бы, все так просто и ясно,
и все концы сходятся. Но остаются все-
таки некоторые сомнения.
Наши представления о структуре
Вселенной основаны на наблюдательных
данных. А интерпретация этих данных
строится на предположении о
прямолинейном распространении света.
Любой небесный объект, который мы
наблюдаем, невольно располагается нашим
воображением на прямой,
продолжающей луч света, попавший в наш глаз.
Этот психологический эффект
абсолютно закономерен. В земных условиях
правильность такой интерпретации
проверена тысячекратно опытом и древних
охотников, и современных стрелков.
При составлении звездных и
галактических каталогов, суммирующих наши
знания о Вселенной, заносятся в
качестве координат объекта углы поворота
трубы телескопа, фиксирующие, как
принято считать, направление на объект.
Но ведь на самом деле направление
трубы телескопа фиксирует
направление лучей света только на самом
последнем участке их долгого полета к
Земле. Альберт Эйнштейн предположил
в свое время, что вблизи больших масс
вещества путь световых лучей может
искривляться, и это предсказание было
доказано прямыми наблюдениями.
Естественно, возникает опасение, что наша
прямолинейная экстраполяция резуль-
45
татов наблюдений на расстояния в
миллиарды световых лет может оказаться,
мягко выражаясь, не совсем правильной.
Несколько лет назад советские физики
Д. Д. Соколов и В. Ф. Шварцман
высказали предложение, что структура
Вселенной куда сложнее, чем это принято
думать (см. «Химию и жизнь», 1976,
№ 4). В частности, мир может быть
изогнут в четвертом измерении таким
образом, что часть мира,
расположенная прямо перед нами, и часть мира,
находящаяся позади нас, постепенно
изгибаясь, где-то сходятся, образуя
замкнутый «склеенный» мир. В таком
мире лучи света могут попадать к нам
не только прямо от объекта, но и
двигаясь вокруг мира, через склеенную
границу. Свет может обежать вокруг
мира несколько раз, и тогда мы увидим
цепочку из одинаковых объектов, все
более удаленных от нас. (Наверное,
каждый видел нечто подобное и в
повседневной жизни — например, в
парикмахерской, где два расположенных
напротив друг друга зеркала
воспроизводят одно и то же изображение
многократно.)
Только одно, ближайшее к нам
изображение небесного объекта будет
соответствовать реальному. Там, где
расположены остальные, на самом деле
ничего нет. Поэтому дополнительные,
«нереальные» изображения были
названы духами.
Соколов и Шварцман предложили
для проверки своей гипотезы искать
на небе цепочки одинаковых объектов.
Они сами попытались найти их с
помощью звездных каталогов. Но это
оказалось весьма трудным делом.
Достаточно подробные каталоги составлены
только для северной половины неба.
Кроме того, часть небосвода вообще
закрыта от наблюдений пылевыми
облаками и темными туманностями. Так
что возможности для поиска одинаковых
объектов в настоящее время сильно
ограничены отсутствием нужных данных.
Результаты же ограниченного поиска
можно сформулировать так: на
расстоянии до 30 миллионов световых лет духов
нет.
Этот результат вовсе не означает, что
наш мир не склеенный. Он позволяет
утверждать только, что если наш мир
склеенный, то радиус его кривизны
никак не меньше 30 миллионов световых
лет.
Но ведь радиус наблюдаемой части
Вселенной в 500 раз больше! Что же
там дальше? Может быть, духи удастся
обнаружить на большем удалении?
Не так давно для таких размышлений
появилась новая пища. В журнале
«Nature» A979, т. 279, № 5712) было
опубликовано сообщение о двух квазарах.
Эти квазары были открыты в 1979 году
в обсерватории Кит Пик с помощью
оптического телескопа и занесены в
каталоги под номерами 0957 + 561 А и В.
Квазары — удивительные и во
многом еще таинственные небесные
объекты. К настоящему времени их открыто
уже несколько сотен. Они расположены
на разных расстояниях от Земли, но все
очень далеко — до нескольких
миллиардов световых лет.
Название «квазары» или
«квазизвездные объекты» связано с тем, что при
разглядывании в телескоп они, как и
звезды, имеют вид точки. Но на таких
расстояниях звезды нельзя увидеть
вообще. Видны только галактики. Так
что яркость квазаров сравнима с
яркостью целой галактики, а иногда и во
много раз больше. Но вместе с тем
размеры квазаров значительно меньше
размеров галактик, так как галактики на тех
же расстояниях кажутся не точками, а
небольшими пятнышками.
Квазары 0957 + 561 А и В видны как
звездочки семнадцатой величины. Это
довольно яркие объекты — они
в 600 раз ярче самых слабых звезд,
которые еще можно различить с помощью
крупнейших оптических телескопов.
В то же время длина волн всех
спектральных линий в их излучении
увеличена в 2,4 раза, то есть смещение в
красную сторону очень велико. Величина
красного смещения свидетельствует о
скорости, с которой объекты удаляются
от нас. В данном случае эта скорость
составляет 0,58 скорости света. Как уже
говорилось, по современным
представлениям, скорость убегания растет с
увеличением расстояния до объекта.
Такой скорости убегания соответствует
расстояние около 10,5 миллиардов
световых лет — вот настолько удалены от
нас эти квазары.
Квазары, о которых идет речь,
поражают удивительным совпадением всех
своих характеристик. У них одинаковая
яркость, одно и то же красное
смещение. И даже спектры излучения,
характеризующие состав вещества на их
поверхности, полностью совпадают.
Ну просто квазары-близнецы!
Единственное отличие — чуть разные (на 5,7
секунды дуги) координаты на небесной
сфере. На расстоянии 10,5 миллиардов
световых лет углу 5,7" соответствует
расстояние в 200 тысяч световых лет.
Очень трудно представить себе, как
46
среди многих сотен разнообразных
квазаров могли возникнуть два до такой
степени одинаковых. Невольно
напрашивается предположение: а не духи
ли это?
Действительно, если предположить,
что один объект настоящий, а другой —
его изображение, то одинаковость
красных смещений и даже химического
состава становится понятной. Правда,
кажется несколько странным то, что
яркость объекта и его изображения тоже
совпадает. Но можно допустить, что
космос на пути лучей был идеально
прозрачен, а разница в длине оптического
пути, проделанного светом от объекта
и от его изображения, невелика, отсюда
и одинаковая яркость.
Значит, вот она — долгожданная
находка? Обнаружены духи, которые
безуспешно искали Соколов и Шварцман?
Как ни заманчиво думать именно так,
приходится, по-видимому, признать, что
здесь мы столкнулись с чем-то другим.
Если бы это был дух, образовавшийся
при пересечении лучом света склеенной
границы мира, то оба изображения
отстояли бы от нас на разных
расстояниях — как изображения в двух зеркалах,
расположенных напротив друг друга.
Два изображения, расположенные
рядом, на одном и том же расстоянии от
нас, в картину склеенного мира не
вписываются.
Тогда что же это?
Выдвигаются разные гипотезы.
Наиболее вероятным признано пока
предположение, что квазары-близнецы есть,
по-видимому, результат действия
гравитационной линзы! искривляющей
траектории лучей света.
Представим себе, что на расстоянии
10,5 миллиардов световых лет от Земли
находится квазар (один!) со всеми
наблюдаемыми характеристиками. А где-то
между ним и Землей на пути световых
лучей расположена галактика. В
центральных областяч галактик обычно
конденсируются громадные облака
пылевидной материи, непрозрачной для
света. Поэтому лучи света от квазара
могут пройти к нам только выше или
ниже галактики. Траектория лучей
оказывается искривленной полем тяготения
галактики, и лучи снова пересекаются
в трубе телескопа на Земле.
Мы же, не подозревая о таком казусе,
экстраполируем каждый из лучей по
прямой и получаем два изображения
одного и того же квазара, естественно,
с одними и теми же характеристиками.
Расчет показывает, что такой эффект
может быть вызван галактикой, масса
которой примерно равна 10'2 масс
Солнца, что несколько больше нашей
Галактики. Однако на снимке, где
обнаружены квазары, никакой галактики
не видно вообще! Правда, для
рассматриваемой гипотезы это не страшно.
Может быть, она просто расположена
дальше, чем 1,8 миллиарда световых лет от
Земли, и поэтому ее яркости
недостаточно, чтобы оставить след на
фотопластинке.
Некоторые сомнения вызывает,
правда, странное совпадение — галактика с
поразительной точностью оказалась на
пути лучей света, следующих от квазара
к Земле. Плотность галактик в
пространстве такова, что вероятность такого
совпадения оценивается в одну
стотысячную. Но это не так уж и мало. И если
среди примерно тысячи квазаров
нашелся один, которому так повезло, то
что же здесь странного? Во всяком
случае, это не более удивительно, чем
угадать шесть номеров в спортлото.
А ведь, говорят, бывает — угадывают!
НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ НОВОСТИ ОТОВСЮДУ
МИКРОТРОН
И МИКРОПРИМЕСИ
Сколько в образце серебра?
Ответить с точностью до
миллионных долей процента
можно лишь после активаци-
онного анализа, да и то не
всегда. Пять лет назад
академик Г. Н. Флеров с
сотрудниками предложил
использовать для радиоактивацион-
ного анализа элементов
микротрон — циклотрон в
миниатюре, малогабаритный
циклический ускоритель
электронов. О микропримеси
серебра раньше судили по
характерной гамма-линии
изотопа "°Ад( который
образуется из природного 109Ад под
действием тепловых
нейтронов. Недавно два вьетнамских
физика, работающих в Дубне,
Во Да к Банг и Чыонг Тхи Ан
вместе с советским ученым
Ю. С. Замятниным
предложили новый метод определения
микропримесей серебра с
помощью микротрона.
Природное серебро состоит из
двух изотопов — ,0^Ад и '°7Ад.
Последний в микротроне
превращается в
радиоактивный изотоп другого
драгоценного металла —палладия,
в рентгеновском спектре
которого есть очень
характерная линия. Чувствительно сть
нового метода по меньшей
мере на порядок выше, чем
у применявшихся до
сих пор.
47
\.*.
/:
y\
\ъ&1
щ
^
-^г^
JL
n.
Проблемы и методы
современной науки
Первичная
структура
«первичной
структуры»,
или как читают ДНК
Кандидат химических наук
Е. Д. СВЕРДЛОВ
I. ВВЕДЕНИЕ,
ВОЗМОЖНО, НЕОБЯЗАТЕЛЬНОЕ
Нельзя объять необъятное. Но каждый
автор научно-популярной статьи
пробует сделать это. Почему бы не
попытаться и мне? Тем более, что предыдущие
авторы уже немало порассказали
читателям «Химии и жизни» о ДНК, дезокси-
рибонуклеиновой кислоте. Поэтому, я
думаю, мне не надо объяснять
подробно, что:
а) первичной структурой полимеров
называют порядок следования
мономерных звеньев друг за другом в
полимерной цепи. Иначе говоря, первичная
структура и есть последовательность.
б) ДНК, о которой пойдет речь в
данной статье,— это высокомолекулярное
соединение, обычно состоящее из двух
цепей, связанных друг с другом
водородными связями. Цепи построены из
мономерных звеньев четырех типов:
дезоксиаденозина (А), дезоксигуанози-
на (Г), дезоксицитидина (Ц) и тимиди-
на (Т). Каждый А одной цепи связан
водородными связями с Т в другой,
образуя комплементарную пару А—Т.
Аналогично связаны Ц и Г, образуя пару
Ц—Г. У двух цепей, следовательно,
имеются взаимозависимые
комплементарные последовательности, так что, зная
последовательность одной цепи,
нельзя не знать последовательность другой.
(Кстати, слово комплементарность
означает взаимодополняемость.
Комплементарные цепи дополняют друг друга до
полной двухцепочечной структуры ДНК.)
Кроме того, я надеюсь, мой читатель
знает, что:
1) ДНК программирует синтез РНК из
рибонуклеозидтрифосфатов. Синтез
ведет фермент РНК-полимераза.
Синтезированная РНК комплементарна одной
из цепей ДНК, то есть ее
последовательность одинакова с последовательностью
другой цепи ДНК.
2) ДНК программирует синтез ДНК из
дезоксинуклеозидтрифосфатов. Синтез
ведут ферменты ДНК-полимеразы.
Синтезированная ДНК комплементарна той
цепи исходной ДНК, которая
программирует синтез. Как при синтезе РНК,
так и при синтезе ДНК исходную ДНК
называют матрицей.
3) Существует множество ферментов,
гидролизующих (разрушающих) ДНК.
Я приношу извинения за то, что
объясняю некоторые вещи, которые,
возможно, многим известны. Например, то, что
каждая цепь ДНК имеет два конца
(если, конечно, ДНК линейна, поскольку
бывают и циклические ДНК, у которых,
естественно, нет концов). Но в отличие
от палки о двух концах концы у ДНК
различны: один называется 5' -концом,
а другой — 3'-концом (рис. 1).
Различие определяется типом связи
между мономерными звеньями в цепи
ДНК. Дезоксирибозы двух соседних ну-
клеозидов связаны между собой
остатками фосфорной кислоты так, что у
одного из соседей в связи участвует
3' -гидроксильная группа (углеродные
атомы рибозы или дезоксирибозы
принято нумеровать так, как показано на
рис. 1), а у другого — 5'-гидроксильная
группа. Если концевое звено
соединяется с остальной цепью 3' -гидроксилом,
то 5'-гидроксильная группа у него
свободна, и его называют 5'-концом ДНК.
Наоборот, то звено, у которого в связи
занят 5'-гидроксил, называется 3'
-концом. Из сказанного явствует, что цепь
ДНК полярна, концы ее химически
неодинаковы.
Если мы записываем
последовательность так: АТЦ... Т, то это значит, что
на 5' -конце находится аденозин, к его
3' -гидроксилу присоединена
фосфатная группа, следом идет тимидин и т. д.,
а на 3' -конце находится тимидин со
свободной 3' -гидроксильной группой.
Запись, показанная на рис. 2, принята
для двухцепочечных последовательно-
49
5'-ненец
ь о
НО СН,/иЧ. А
о = р
1
Полярность цепей ДНК
\
5- А-А-Г-Ц-Т-Т з-
з- Т-Т-Ц-Г-А-А 5'
t
Двухцепочечная последовательность,
узнаваемая и расщепляемая ферментом
рестриктазой. Стрелками указаны места
расщепления
стей. В ней указаны концы каждой цепи.
Обычно сверху располагается цепь,
у которой 5'-конец расположен слева.
Обратите внимание: две цепи ДНК
направлены в противоположные стороны,
3' -конец одной цепи соседствует с
5'-концом другой.
Соединяться друг с другом могут
не только цепи ДНК, но и ДНК — с
комплементарной цепью РНК, в этом случае
полярности цепей также
противоположны.
Еще для дальнейшего нам нужно
вспомнить о радиоактивном изотопе
фосфора 32Р. Его период полураспада
Т|/ 2 = 14,3 дня. Вылетающие из его ядра
Р-частицы могут быть зарегистрированы
по способности засвечивать
фотопленку. Капните на лист бумаги раствором,
содержащим 32Р, и приложите в
темноте к этому листу фотопленку. На
проявленной пленке появится темное пятно
в том месте, где на бумагу попал
раствор. Фосфор оставил на пленке свой
автограф. Такой метод регистрации
называется радиоавтографией.
Радиоавтографию широко применяют для
выявления меченых соединений на хро-
матограммах, после электрофореза
и т. д. А фосфор радиоавтографирует-
ся особенно легко, много лучше
радиоактивного углерода ' 4С и трития 3Н.
Итак, в отличие от хорошего
драматурга, который вешает на стену одно
ружье с тем, чтобы оно позднее
выстрелило, я повесил много ружей. Все они
будут стрелять, если у вас хватит
терпения слушать их грохот.
II. ВТОРОЕ ВВЕДЕНИЕ,
ПО ЗАМЫСЛУ МЕНЕЕ СКУЧНОЕ
И ОБЪЯСНЯЮЩЕЕ, НАКОНЕЦ,
ЦЕЛИ ВСЕГО РАССКАЗА
Простая, понятная и одновременно
сложная и загадочная, определяющая
особенности клетки, передающая
признаки, фиксирующая наследственные
изменения этих признаков, ДНК
вызывает желание назвать ее первичной
структурой жизни. (Я предвижу,
сколько возражений может вызвать такая
терминология. Но я хотел бы выделить
только то обстоятельство, что ДНК
программирует изначальные события в
процессе развития клеток.)
Гигантские полимерные молекулы
ДНК несут в себе огромную
информацию. Вот элементарный случай, и я еще
более упрощаю его: размножение
бактериофага, то есть вируса,
паразитирующего на бактериях. Бактериофаг
представляет собой комплекс, составленный
в простейшем случае из ДНК и белков.
ДНК спрятана внутри белковой
оболочки. Когда бактериофаг заражает
бактерию, то происходит следующее.
1) В клетку (бактерия — это отдельная
клетка) впрыскивается ДНК фага.
2) Фермент РНК-пол имераза, который
находится в бактерии и занимается
синтезом бактериальных РНК, очень
быстро узнает участок (или участки) на
фаговой ДНК, называемый промотором,
и начинает в этом месте или в
непосредственной близости от него синтез
фаговых РНК. На другом участке ДНК —
терминаторе — фермент получит сигнал,
что нужно закончить синтез РНК. 3) На
синтезированной РНК (прямо в процессе
синтеза) собирается белок, который
либо сам является фаговым ферментом
РНК-полимеразо.й, либо может
изменить клеточную РНК-полимеразу. В том
и в другом случае новая РНК-полимера-
50
за узнает новые промоторы, не
узнаваемые клеточным ферментом, и
начнет синтез новых фаговых РНК. 4) На
новых РНК синтезируются фаговые белки,
которые узнают на ДНК определенный
участок и инициируют в этом участке
репликацию ДНК. И так далее. И вся
эта программа действий зафиксирована
в молекуле ДНК.
Очень много вирусов. Очень много
вариантов их развития. Их ДНК
сравнительно просты. Куда сложнее дело
обстоит с бактериальными ДНК, и даже
трудно представить себе программы,
зашифрованные в ДНК человека или
даже дрожжей. И вся эта информация
записывается способом чередования
четырех букв: А, Г, Ц и Т, то есть
определяется первичной структурой
молекулы. Если узнать эту структуру, то можно
понять законы шифра и, может быть,
использовать их для исправления
некоторых ошибок природы.
III. КАК ВЫВОДИТСЯ
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПОЛИМЕРА
Первичная структура биологического
полимера была впервые
расшифрована в 1953 году Фредом Сэнджером.
Это имя хорошо известно всем, кто
занимается структурами биополимеров.
Сэнджер прочел структуру довольно
короткого белка — инсулина. Но это
была огромная победа, отмеченная
позднее Нобелевской премией. И эта
работа определила весь дальнейший
ход исследований первичной структуры
биополимеров. Ее принципы отражены
в схеме на рис. 3.
Это очень простая схема.
Предположим, есть биополимер, о котором мы
знаем только то, что он состоит из
мономерных звеньев. Мы не можем
определить последовательность звеньев
в длинном полимере. Но есть метод
определения последовательности
коротких цепочек. Кроме того, мы умеем
расщеплять длинную цепь на фрагменты,
но не произвольно, а в определенных
местах, например там, где находится
буква а или р. При расщеплении эти
звенья остаются на правых концах
фрагментов.
Разорвем часть полимера по звеньям р,
а другую часть — по звеньям а.
В обоих случаях получаются более
короткие фрагменты. Установим их
последовательность тем методом,
которым владеем, и будем сравнивать
структуры фрагментов. Сравнивать и искать
совпадающие последовательности.
Посмотрите на рис. 3, и вы увидите,
как выводится последовательность
исходного полимера. Это простая
логическая задача. Метод, описанный здесь,
называется методом перекрывающихся
блоков. Перекрываются, то есть
частично совпадают, последовательности
фрагментов, полученных разными
способами. Но помимо общей фрагменты
содержат и разные последовательности,
и это позволяет наращивать
информацию об исходной цепи. Нужно лишь
уметь расщеплять цепь в определенном
месте.
Расщеплять молекулы белков на
нужные части можно и химическими
методами, и ферментами. РНК
расщепляются на отдельные звенья с помощью ри-
бонуклеаз. А вот для ДНК таких
специфических способов никак не могли
найти, и это послужило одной из причин
сильного отставания в исследованиях
структуры ДНК. Кроме того, не умели
анализировать короткие фрагменты,
даже если их получали. Надо иметь в
виду при этом, что самые короткие ДНК
почти в сто раз длиннее, чем молекула
транспортной РНК, которую удалось
расшифровать первой из нуклеиновых
кислот. Значит, установить полную
структуру ДНК очень сложно. Выяснить
хотя бы структуру наиболее важных
участков — промоторов, терминаторов...
Но для этого надо их выделить. А как?
Вот проблемы, которые стояли перед
исследователями структуры ДНК в
начале 70-х годов.
Не удивительно, что первые
структурные исследования ДНК шли в колее,
проложенной в работах с белками и
РНК. Искали ферменты, способные
расщеплять ДНК по определенным связям
так, чтобы получались короткие
фрагменты. Искали м-етоды анализа
последовательности этих коротких
кусочков... И надо сказать, искали успешно.
3
Так можно установить структуру
биополимера
fc~
И 1 Н
лервичналструктура
пер уктур
внчнаястр а
первична
яструктура
51
Настолько успешно, что казалось —
ничего другого и не надо. Что поиски
других подходов — это просто
баловство. Так думали многие. А между тем
это был путь в тупик.
Молекулы ДНК слишком велики,
слишком сложны. Нужны были способы
совершенно новые, нетрадиционные.
И наконец-то идея появилась:
справиться со сложностью ДНК предлагалось
с помощью самой этой сложности,
используя многочисленные функции
молекулы и те ферменты, которые
воплощают эти функции. Путь к этому выводу
был вроде бы недолгим —
молекулярная биология развивается быстро. Он
был насыщен событиями, находками,
открытиями, о которых здесь
невозможно рассказать. Однако я не могу не
упомянуть о двух работах, в которых,
может быть, впервые были использованы
огромные возможности ДНК.
IV. КАК ВПЕРВЫЕ РАСШИФРОВАЛИ
КУСОЧЕК ДНК
С ПОМОЩЬЮ РНК-ПОЛИМЕРАЗЫ
Escherichia coli — кишечная палочка —
излюбленный объект молекулярной
биологии. На ее примере пытаются
понять основы жизнедеятельности или,
может быть, точнее — элементарных
актов жизнедеятельности. Ну хотя бы,
например, то, как клетка питается.
Оказалось, что Е. col t может жить, получая
в качестве источника углерода
какой-либо сахар. Вообще-то клетка любит
глюкозу, но вполне может обойтись и без
нее, если ей давать лактозу. Тогда Е. со-
М включит специальную систему
усвоения лактозы, которая в ней обычно
выключена. Выключателем служит
специальный белок, лак-репрессор,
который в отсутствие лактозы прочно связан
с определенным участком ДНК, лак-
оператором, и не разрешает
синтезировать белки, необходимые для
усвоения лактозы. Но в присутствии лактозы
репрессор «слезает» с ДНК, и тогда
синтез этих веществ начинается.
Белок лак-репрессор был выделен,
и оказалось, что он может образовывать
прочные комплексы с ДНК, в составе
которой есть лак-оператор. А с
другими ДНК у него прочных комплексов
не возникает. Более того, комплексы
образуются только с тем участком ДНК,
который и есть, собственно, оператор.
Именно этим обстоятельством и
воспользовались в 1973 г. Уолтер Гилберт
и Аллан Максам из Гарвардского
университета (США), чтобы выделить из
ДНК определенный участок,
лак-оператор.
Для работы был выбран
бактериофаг L , довольно хорошо изученный
вирус, которым охотно пользуются
генетики. В этот бактериофаг специальными
генетическими приемами встроили
большой участок ДНК кишечной палочки.
Участок содержал гены, в которых
записана программа усвоения лактозы, и еще
в нем был оператор.
Пересадка генов потребовалась,
чтобы получить как можно больше
лак-оператора для исследований. Дело в том,
что фаговую ДНК гораздо легче
получить и она значительно короче, чем у
Е. coli. Молекулярный вес ДНК
гибридного фага 32106, а молекулярный вес
ДНК Е. coli больше Ю-9. И в той и в
другой молекуле содержится по одному
лак-оператору. Значит, если брать одну
и ту же массу ДНК, то в фаговой ДНК
содержание лак-оператора примерно
в 100 раз выше.
Белок-репрессор получить также
довольно легко. Когда ДНК этого фага
и репрессор смешивают, они образуют
прочный комплекс (рис. 4). Но с репрес-
сором связан только тот участок ДНК,
который содержит оператор, остальная
ДНК свободна. Если такой комплекс
обработать ферментом дезоксирибону-
клеазой — ДНКазой, который
расщепляет ДНК на мелкие кусочки, то он
расщепит всю ДНК, кроме той ее части,
которая связана с репрессором.
Оператор защищен от действия ДНКазы
связанным с ним репрессором. Так,
используя функциональные особенности
ДНК, Гилберт и Максам выделили лак-
оператор. Он оказался двухцепочеч-
ным фрагментом, состоящим примерно
из 25 комплементарных пар оснований.
Но как установить их
последовательность? Напоминаем, что все это
происходило в 1973 году, и техники анализа
ДНК тогда еще не существовало. Было
решено использовать одну из основных
функций ДНК в клетке. ДНК служит
матрицей для синтеза РНК (смотри
необязательное введение). Значит, можно
с помощью РНК-полимеразы
синтезировать рибонуклеиновую копию
изучаемой ДНК и анализировать ее
известными, хорошо освоенными методами
анализа РНК? Нет, не так все просто.
РНК-полимераза начинает и
оканчивает синтез РНК в строго определенных
местах и прочитывает не все участки
ДНК. Правда, фермент можно обмануть
и заставить его потерять специфичность
считывания, если денатурировать ДНК,
то есть разрушить ее двухцепочечную
структуру. Это можно проделать,
нагрев раствор ДНК до 100° С и быстро
охладив его. Тогда цепи ДНК расходят-
52
ся и существуют порознь. На такой ДНК
фермент копирует обе цепи, начиная
и оканчивая синтез РНК в произвольных
местах. Получается смесь РНК с
разными начальными и конечными
структурами. И ее практически невозможно
анализировать.
К счастью, фермент можно
обманывать и дальше. При очень низких
концентрациях рибонуклеозидтрифосфа-
тов фермент не способен
синтезировать РНК. Точнее, он не в состоянии
начать синтез. Если ему помочь вначале,
то продолжить он сумеет. Так
локомотив не может сдвинуть с места тяжелый
состав, но подтолкните как-нибудь —
и он повезет. Можно помочь и РНК-по-
лимеразе. Добавьте к смеси рибоолиго-
нуклеотид, комплементарный одной
из цепей денатурированной ДНК. Он
образует с ДНК комплекс,
соединившись с комплементарным ему участком,
как это показано на рис. 5.
Теперь РНК-полимераза сможет
пристраивать к 3' -концу этого олигону-
клеотида последовательно одно за
Другим звенья, комплементарные
соответствующим нуклеотидам в ДНК-матрице.
Будет расти цепь РНК, комплементарная
ДНК. Эта цепь содержит на 5'-конце
использованный в качестве инициатора
олигонуклеотид.
Знаете, что происходит, если в
пересыщенный раствор соли бросить
маленький кристаллик? Начинается бурная
кристаллизация. Кристаллик называют
затравкой. Олигонуклеотид, который
инициирует синтез РНК, тоже называют
затравкой. Такая затравка позволяет
начать синтез РНК в строго
определенном месте даже на денатурированной
ДНК.
4
Выделение оператора лак-оперона Е. coli
5
Синтез РНК, комплементарной ДНК,
с помощью олигонуклеотида-затравки
53
Так и поступили Гилберт с Макса-
мом. Они смогли получить РНК-копии
обеих цепей оператора и установить их
структуру. Снова были использованы
возможности, скрытые в ДНК. Правда,
задача свелась к анализу РНК. Но в этой
РНК можно было радиоактивно метить
любой тип звеньев, и это давало
большие преимущества в анализе, о
которых, наверное, не стоит рассказывать.
Мне только хотелось бы еще раз
напомнить, что в этой работе впервые и для
выделения фрагмента, и для его
анализа были использованы функциональные
возможности ДНК. Это был очень
важный шаг вперед.
V. А МОЖНО ПОЙТИ И ДРУГИМ ПУТЕМ:
ВОСПОЛЬЗОВАТЬСЯ ДНК-ПОЛИМЕРАЗОЙ
Гилберт и Максам непосредственно
выделили нужный для анализа фрагмент
ДНК. А знаменитый исследователь
первичных структур Ф. Сэнджер в
английском Кембридже шел другим путем.
Он исследовал ДНК маленького
бактериофага, паразитирующего на Е. coli.
Это бактериофаг fl. Вы помните, в
первом введении я говорил, что ДНК
обычно двухцепочечны? Обычно — не
значит всегда. У бактериофагов
встречаются и одноцепочечные ДНК. Именно
таков фаг f 1.
Когда фаг f1 вводит в клетку свою
ДНК, она быстро становится двухцепо-
чечной, циклической и ковалентно-замк-
нутой. В этой циклической ДНК
запрограммирован синтез РНК, которая в
свою очередь программирует
производство фаговых белков. Структуры
нескольких таких белков известны, и из
них можно вывести структуры
небольших кусочков фаговых ДНК, пользуясь
генетическим кодом. Далее на основе
выведенных структур можно
химически синтезировать олигонуклеотиды,
комплементарные фаговой ДНК, и
использовать их в качестве затравки для
другого фермента — ДНК-полимеразы.
В отличие от РНК-полимеразы этот
фермент не способен сам инициировать
синтез полимера. Он может только
присоединять нуклеотиды к 3'-концу
затравки, синтезируя ДНК,
комплементарную исходной ДНК фага. Таким
образом может быть синтезирован участок
ДНК, соседний с участком,
комплементарным затравке. Чем короче время
синтеза, тем короче получаемая цепь.
Это дает возможность синтезировать
нужный фрагмент ДНК, а не выделять
его. Нужно только иметь подходящую
затравку.
Это принципиально иной путь
получения нужного фрагмента, хотя он тоже
использует возможности, скрытые
в ДНК.
Но как быть дальше? Ведь нужно было
еще как-то расщеплять
синтезированную ДНК. Гилберту с Максамом
пришлось свести эту проблему к синтезу
РНК. Группа Сэнджера поступила иначе.
Она воспользовалась давно известной
особенностью ДНК-полимеразы.
Обычно фермент ведет синтез ДНК в
присутствии ионов магния. Но синтез идет
также неплохо, если вместо магния
взять марганец. Правда, при этом
фермент частично теряет специфичность
и может вместо дезоксинуклеозидтри-
фосфатов использовать риботрифосфа-
ты. Отклонение от нормы может
пригодиться в структурном анализе. Таков
и был замысел Сэнджера. Он давал
ДНК-полимеразе три дезоксинуклео-
зидтрифосфата и один цитидинтрифос-
фат и вел синтез в присутствии
марганца. Из-за этого в синтезируемую цепь
вместо дезоксирибоцитидина
встраивался цитидин. По этому цитидиновому
звену и предполагалось расщеплять
ДНК с помощью рибонуклеазы,
которая обычную цепь ДНК разрушить не
может. Значит, возможность
специфического расщепления ДНК была
запрограммирована в процессе копирования,
и это важное преимущество метода
Сэнджера.
Итак, наметились два подхода к
анализу структуры ДНК — прямой подход
и способ копирования. Дело сдвинулось
с мертвой точки. Но для настоящего
продвижения вперед нужно было в
обоих случаях решить еще две
методологические проблемы: разработать
универсальный метод получения фрагментов
и затравок и создать
высокоскоростные методы анализа фрагментов или
их копий.
Сказка была еще впереди.
54
I Из писем
в редакцию
Еще раз
о бензине
и металлической
таре
В рубрике «Консультации»
A979, № 12) «Химия и жизнь»
дает по существу правильный,
но неполный ответ на вопрос
читателя, можно ли хранить
бензин в металлической,
неокрашенной и эмалированной
емкости более трех мес яцев.
Хранить бензин в такой
емкости действительно можно,
но в условиях теплого и
жаркого климата трехмесячный
срок нежелателен. В тексте
консультации вызывает
возражение и ссылка на дважды
(в 1970 и 1976 годах)
пересмотренный ГОСТ 1510-60.
Об изменении требований
стандарта можно судить по
следующей таблице:
Год
введения
стандарта
Материал бидона
черный
листовой
металл
белая
жесть,
оцинкованный
металл
пластмасса
1960
1970
1976 + — —
Разрешенный способ
хранения отмечен знаком «-|- ».
Замечу, кстати, что, вопреки
мнению консультанта, ГОСТ
1510-60 разрешал хранить
бензин в полиэтиленовой таре.
Стандарт 1976 года
разрешает хранение бензина
только в емкостях иэ черного
листового металла, о чем
свидетельствуют выдержки из
этого документа: «П.1.1.4.
Стальные бочки и
металлические бидоны должны иметь'
внутреннее
маелобенэостойкое и паростойкое защитное
покрытие, удовлетворяющее
требованиям
электростатической безопасности.
Допускается до 01.01.1981
применять стальные бочки и
металлические бидоны,
находящиеся в эксплуатации,
без указанного покрытия».
Однако пусть не
беспокоятся читатели, у которых есть
емкости без покрытия.
Никаких изменений в технологии
или компонентном со ставе,
ухудшающих стабильность
бензинов, не произошло,
поэтому их, как и раньше,
можно хранить в бидонах из
черного металла без
покрытий. В п.1.1.5 ГОСТа 1510-76
сказано: «Допускается по
согласованию с потребителем
упаковывание
нефтепродуктов в тару беэ внутреннего
защитного покрытия».
Кстати, хочу напомнить
читателям об опасности
накопления статического
электричества и в стальной таре.
Например, в книге В. В. Захар-
ченко и др. «Электризация
жидкостей и ее
предотвращение» (М., изд-во «Химия»,
1975, с. 12) сообщается о
случаях, когда нефтепродукты
загорались в закрытой
металлической таре,
поставленной на заземленный
металлический лист. Причина таких
явлений — искровые разряды
с рук человека на эту
емкость. Следовательно, при
обращении с
легковоспламеняющимися жидкостями не
надевайте одежду из
синтетических материалов.
Воспламенение паров в закрытой
емкости происходит не часто,
так как состав газовой фазы,
как правило, находится вне
концентрационных пределов
воспламенения. Совет
автолюбителям: не спешите
открывать канистру с бензином,
хранящуюся в багажнике
автомобиля. Сначала поставьте
ее на землю.
А. Ф- ГОРЕНКОВ,
Москва
0 степени
электролитической
диссоциации
В школьном учебнике химии
для 9-го класса степень
электролитической диссоциации
определяется так: «Степень
диссоциации *х — это
отношение числа молекул,
распавшихся на ио ны, к общему
числу растворенных молекул».
Но что следует понимать под
числом растворенных
молекул? По всей вероятности,
сколько их находится в
растворе в момент измерения.
Возьмем простейший
случай — водный раствор одного
электролита. Сколько же
молекул остается в растворе
после установления
равновесия? Даже для
электролита средней силы эта
величина намного меньше числа
молекул, добавленных в воду
, при приготовлении раствора,
а у сильного электролита
нераспавшихся молекул,
можно считать, вовсе нет..
По-видимому, определение
должно быть следующим:
«Степень электролитической
диссоциации О. — это
отношение числа молекул,
распавшихся на ионы, к
исходному числу молекул данного
электролита».
В. А. ВОЙТОВИЧ,
гор. Горький
Об удалении
сетки
В третьем номере «Химии и
жизни» за 1977 г. (с. 66) было
рассказано об удалении сетки
с миллиметровой бумаги. К
сожалению, этот метод
непригоден для миллиметровки на
белой подложке, так как
ацетон не растворяет краситель.
Я предлагаю удалять сетку
с помощью растворителя
647, который продается в
магазинах бытовой химии.
Чертежи на миллиметровой бумаге
оранжевого цвета с
подложкой надо держать в жидкости
около 4 часов, а чертежи на
миллиметровке с прозрачной
подложкой — от 1 до 3 минут.
Сетка исчезает полностью.
Ю. Л. БЕГУНОВ,
Житомир
i
55
Гипотезы
Защита картофеля
Одним из основных препятствий для
разведения картофеля считается
вырождение этой культуры из-за болезней,
которые вызывают у растений
скручивание листьев, мозаики, готичность (мало-
стебельность), карликовость и другие
уродства. У вырожденного картофеля
резко снижается урожайность,
ухудшаются товарные и семенные свойства
клубней. Растения не реагируют на
обильную подкормку и орошение.
Подсчитано, что по вине болезней
вырождения в мире ежегодно теряется более
тридцати миллионов тонн клубней, или
13% мирового урожая.
Вылечить эти болезни еще никому не
удавалось; обычно сорта оздоравлива-
ют через семеноводство — разными
способами пытаются получить более
или менее здоровый посадочный
материал. Мы (сотрудники Кустанайской
государственной областной
сельскохозяйственной опытной станции) выдвинули
новую гипотезу о происхождении
вырождения в надежде, что она позволит
успешнее справиться с бедой. Но
прежде чем рассказать о нашей гипотезе,
изложим традиционные точки зрения
на эту проблему.
ВИРУСЫ, КЛИМАТ, СТАРЕНИЕ
Большинство ученых считает, что
вырождение картофеля вызывают в
основном вирусы. Их известно более 30.
В клетки здоровых растений вирусы
попадают при соприкосновении с
больными или с помощью
насекомых-переносчиков: тлей, клопов, цикад, трипсов.
Передаются вирусы и через почву:
переносят их споры грибов и нематоды.
Описаны также случаи переноса
вирусов воздушными потоками.
Сторонники другой концепции видят
причину вырождения в экологических
факторах, не подходящих для
нормального развития картофеля, например
в жарком лете, нехватке влаги.
Механизм экологического вырождения
никем не объяснен, но, исходя из этих
представлений, ученые предлагают i
выращивать картофель на семена в
местах, которые более соответствуют
биологическим особенностям растений,
скажем, в горах или умеренной зоне,
где обильнее осадки и прохладнее
воздух. А на юге рекомендуется применять
агротехнические приемы, уменьшающие
вредное воздействие высоких летних
температур на клубни и растения. К
таким приемам относится посадка летом
свежеубранных клубней, то есть
получение за сезон двух урожаев. Второй
урожай зреет в более холодное время.
Правда, клубни в таких условиях
получаются недозрелыми и для еды не очень
хороши. Но зато как семена они вполне
пригодны и даже лучше, чем клубни
от весенних посадок: дольше
сохраняются зимой и менее подвержены
болезням. й
К сожалению, эти меры не дают
стопроцентной гарантии — растения
болеют и в горах, и на полях умеренной
зоны. Сторонники экологической
теории объясняют это так: в умеренной
зоне якобы основные причины
дегенерации картофеля — не температурный
и водный режимы, а недостаток тех или
иных питательных веществ. В некоторых
Эти два клубня поражены одной
болезнью — так называемой «ведьминой
метлой», но справа клубень картофеля,
выращенный на безвирусной основе, он
абсолютно неиммунен и потому страдает
от болезни куда сильнее, чем обычный
картофель, который вы видите слева
56
работах описаны случаи вырождения
из-за нехватки в почве серы и других
макро- и микроэлементов.
Кроме вирусной и экологической
теорий, более 200 лет существует также
теория естественного старения сортов,
выдвинутая французом А. Пармантье.
Хотя сейчас она не пользуется большой
популярностью, сторонники этой теории
есть и у нас, и за рубежом.
Ботаники различают большой и малый
циклы развития. Все периоды большого
цикла — ювенильный, генеративный и
старение — нагляднее всего у дерева,
потому что дерево — одна особь. С
картофелем разобраться сложнее. Каждый
год вся ботва у куста отмирает, а почки
возобновления оказываются на
изолированных друг от друга клубнях. Малый
цикл и есть ежегодное развитие куста
из клубня. А большой цикл включает
жизнь растения от семени до
естественной смерти всего вегетативного
потомства. Так вот, довольно быстрое
старение этой культуры объясняют тем,
что клубни образуются не из
материнского растения, а из пазушных почек
на стебле.
Факт естественного старения сортов
подтвержден экспериментально нашим
современником, советским ученым
Ю. Г. Тринклером. Он доказал также,
что в процессе старения усиливается
вырождение. Хотя у этой теории есть
много противников, метод
оздоровления картофеля, предложенный одним
из ее последователей, советским
растениеводом. Г. Н. Линником, до сих
пор в ходу. Линник считал, что
дозревание клубней под кустом ускоряет
их старение, а значит, и вырождение
сорта. Поэтому убирать клубни на
семена следует при зеленой ботве.
Этот метод применяют приверженцы
разных теорий, но его успех объясняют
по-разному. Например, вирусологи
считают, что при уборке недозрелого
картофеля вирусы не успевают
проникнуть из стебля в клубень; кроме того,
такая уборка предотвращает
распространение вирусной инфекции
насекомыми, потому что опережает их массовый
вылет.
Итак, общепризнанной теории нет.
Тем не менее существует целый набор
мер, к которым с большим или
меньшим успехом прибегают, чтобы
уменьшить ущерб, наносимый вырождением.
МЕРЫ
Кром8( двухурожайной культуры, возде-
лывани'я семенного картофеля в местах
с прохладным климатом и сбора
недозрелых (точнее физиологически
молодых) клубней, о чем уже говорилось,
в семеноводческих хозяйствах
применяют и другие способы оздоровления
картофеля. Сажают семенные клубни
на самых плодородных землях, по
пласту многолетних трав, обогащают почву
минеральными и органическими
удобрениями, особенно навозом; загущают
посевы, глубоко заделывают клубни.
Селекционеры постоянно выводят
новые сорта картофеля, более
устойчивые к болезням.
Перед посадкой для освобождения
от вирусов клубни прогревают
(термотерапия), опрыскивают тиоурацилом,
гетероауксином, антибиотиками и
другими препаратами. Некоторые
исследователи предлагают облучать клубни
рентгеновскими лучами, помещать в
поле коронного электрического разряда.
Практикуется и метод полного
освобождения от вирусов. Делается это так.
Из ростка картофеля под микроскопом
выделяют несколько только что
образовавшихся клеток, так называемую
апикальную меристему. Считается, что
до нее вирус еще не успел добраться.
Тем не менее на всякий случай клетки
меристемы тоже прогревают. Из этих
клеток в пробирке на специальной
питательной среде выращивают
растеньице. Полученные от него клубеньки и
становятся источником посадочного
материала. Это сложная и хлопотная
технология; в частности, для проверки и
отбора растений, чистых от вирусов,
необходимо проделать немало тонких
вирусологических анализов.
Большинство перечисленных мер
требует еще длительной проверки, тем
более что некоторые из них явно
противоречат друг другу.
ПАРАДОКСЫ И ПРОТИВОРЕЧИЯ
Инкубация клубней при 35° С в течение
56 дней или при 36е С в течение 39 дней
действительно освобождает их от
вирусов скручивания листьев (ВС Л К) и от
У-вируса, вызывающего полосчатую
мозаику, очень тяжелое заболевание.
Термотерапию, кстати, применяют и для
оздоровления плодово-ягодных
культур, цитрусовых, винограда, сахарного
тростника.
Но ведь воздействие высоких летних
температур на клубни в естественных
условиях — это, по сути дела, та же
термотерапия (в Индии, например,
картофель, зараженный ВСЛК, избавляют
от вирусов хранением в жару просто
под навесом). И в то же время
повышенными температурами объясняют
57
экологическое вырождение. Где же
логика?
Возникает еще один любопытный
вопрос — о насекомых-переносчиках
вирусных болезней. Казалось бы,
должна быть прямая связь: чем больше виро-
форных насекомых, тем сильнее
распространены вирусные болезни. Но
известно, что сухой воздух, высокие
температуры, а в некоторых местах
(например, в Казахстане) и постоянно дующие
ветры неблагоприятны для массового
размножения и лета насекомых. Тогда
почему же в таких районах широко
распространены скручивание листьев, го-
тичность, полосчатая мозаика,
инфекционные агенты которых передаются
главным образом насекомыми? С точки
зрения вирусологов, в этих районах
действуют два противовирусных
фактора: высокие температуры и отсутствие
насекомых. И тем не менее...
Теперь о безвирусном картофеле.
Специалисты хорошо знают, сколько
усилий надо приложить, чтобы из
крошечного кусочка меристемы (чем
меньше, тем лучше) вырастить в пробирке
растение, которое еще долго заставит
ухаживать за собой, пока, наконец,
после множества хитроумных
операций не даст маленькие клубеньки, осно-
Справа — здоровый картофель,
а слева — куст, пораженный
полосчатой мозаикой
ву первичного безвирусного
семеноводства. Понятно, что ценятся они на
вес золота. Но беда и в том, что
размножить их в полевых условиях очень
трудно. Нам, например, на полях Куста-
найской ГОСХОС так и не удалось
добиться успеха. В первый же год
оздоровленные сорта Шортандинский и Прие-
кульский ранний дали такие хилые
растения, которых нам вообще не
приходилось видеть у обычного картофеля
этих же сортов.
К тому же безвирусный картофель
нуждается в стерильном фоне, то есть
в полном отсутствии вирусов в почве
и на орудиях производства, потому что
он абсолютно неиммунен и ему
страшны все вирусы. Но возможна ли полная
стерилизация сельскохозяйственных
угодий, инвентаря, хранилищ? Кстати,
черниговские вирусологи не так давно
обнаружили на меристемном
картофеле новый, еще более опасный, так
называемый бацилловидный вирус. А в
журнале «Картофель и овощи» A978, № 4)
сообщалось, что безвирусный картофель
сильнее, чем обычный, поражается фи-
тофторозом, одним из самых тяжелых
грибных заболеваний, из-за которого
можно вообще остаться без картошки.
Культивирование меристемного
картофеля предполагает также частую
смену семенного материала. Но и это
невыполнимо, ведь и обычных семян
картофеля наши научные учреждения
выращивают очень мало.
Ш
%jr V
иЩ,
^./
1 .'•-!.<
% Ф
&
-<*
ki?v-:
А •»
58
ПОЛЬЗА МИРНОГО
СОСУЩЕСТВОВАНИЯ
В 1976 году мы выдвинули гипотезу о
том, что настоящие виновники
вырождения — не вирусы и не экологические
условия. Дело в ослаблении или
полной потере растениями иммунитета.
Иммунитет же к вирусам возникает
именно потому, что они в растениях
есть. Так что в растительных
биоценозах вирусы играют не только вредную,
но и положительную роль.
Мы давно обратили внимание на тот
удивительный факт, что в покоящихся
клубнях картофеля очень трудно
обнаружить болезнетворные вирусы. Многие
исследователи знают об этом, но тем
не менее пускаются на всевозможные
ухищрения, чтобы все-таки найти там
вирусы, и, очевидно, считают, что
причина неудач — несовершенство
методов поиска. Другое дело, если
картофель прорастить. В ростках вирус
обнаружить несложно. Как это объяснить?
В покоящихся клубнях есть очень
активные ингибиторы (кофейная кислота,
скополетин, фито алексины и другие
соединения), подавляющие
жизнедеятельность вирусов, но особым образом,
без, так сказать, смертоубийства.
Вирусы от этого подавления не страдают,
так как находятся в защищенном,
неинфекционном состоянии. (Вот почему их
не могут найти в соке из покоящихся
клубней, ведь о присутствии вируса
судят по его инфекционному действию
на растения-индикаторы.) А когда
клубни прорастают, ингибиторы
разрушаются и вирусы активизируются.
Иными словами, между растением в
состоянии покоя и вирусом возникает
одна из разновидностей симбиоза —
аменсализм, когда сожители не
доставляют друг другу неприятностей и
мирно сосуществуют. Это своеобразный
способ защиты растений (а может, и
вирусов), созданный природой,
физиологический антивирусный иммунитет.
Вот почему распространение фитопато-
генных вирусов в природе следует
считать нормальным явлением, а
инфекционное вырождение растений,
возникающее при паразитической
разновидности симбиоза,— исключением из
правил.
С антивирусным иммунитетом связана
устойчивость многих диких растений
и некоторых культурных сортов к
вырождению. Например, большинство
сортов картофеля с более длительным
периодом покоя меньше подвержено
вырождению и экологически
пластичнее, чем сорта с коротким периодом
покоя. Как правило, это среднепоздние
и поздние сорта типа Лорх. А скажем,
сорт Приекульский ранний
вырождается быстро. Становится также понятной
причина активного вырождения
картофеля на юге. Тепло сокращает период
покоя у клубней.
Теперь можно объяснить и успех двух-
у рожай ной культуры. Второй урожай
формируется в более холодной земле,
поэтому у клубней дольше период
покоя. По той же причине менее
подвержен вырождению и картофель,
выросший в северных областях и в горах.
Оздоровление картофеля уборкой при
зеленой ботве тоже легко истолковать
с помощью нашей гипотезы. Молодым
клубням требуется дополнительное
время для дозревания, и период покоя
у них длиннее, чем у клубней,
созревших под кустом. Вообще всякое
нарушение этой необходимой для растений
стадии, в том числе и во время
хранения, вызывает вырождение. У больных
и вырожденных растений период покоя
короче обычного.
Исходя из сказанного, наиболее
перспективны в борьбе с дегенерацией
растений те приемы, которые
препятствуют преждевременному выходу
клубней из состояния покоя. К таким
приемам относятся уборка картофеля при
зеленой ботве и хранение клубней в
условиях, не позволяющих им прорасти
раньше времени. Кроме того, наиболее
здоровые и полноценные сеянцы
вырастают из семян, прошедших, как
правило, период покоя в течение двух-трех
лет. Дело в том, что антивирусные
ингибиторы есть и в семенах. А вот
термотерапия может принести картофелю
больше вреда, чем пользы: она
сокращает период покоя и губительна для
ингибиторов клубней.
Но главный упор, как нам кажется,
надо сделать на поиски способов
синтеза ингибирующих вирусы веществ или
извлечения их из растения, чтобы
обрабатывать этими веществами клубни
перед посадкой и даже целиком все
посевы. А в более отдаленном будущем
речь может идти и о создании
искусственного иммунитета у растений к
разным вирусным заболеваниям. Первые
шаги в этом направлении уже сделаны:
сотрудник Био лого-почвенного
института ДВНЦ В. Г. Рейфман получил
первую вакцину для картофеля из
слабопатогенных штаммов вирусов,
выделенных из природных популяций.
Кандидат сельскохозяйственных наук
А. С УДОВИЦНИЙ,
Кустанайская ГОСХОС
59
Живые лаборатории
Кактусы
РАЗНООБРАЗНОЕ СЕМЕЙСТВО
«—...Какое правление в Турции?
— Известно какое... Турецкое...»
Если вам предложат коротко ответить
на вопрос, что такое кактус,— можете
смело отвечать наподобие чеховского
чиновника: «Кактус — растение из
семейства кактусовых». Ни одно другое
семейство среди семенных растений,
пожалуй, не дает такого
неисчерпаемого разнообразия форм, зачастую не
имеющих между собой на первый
взгляд ничего общего. Есть среди них
настоящие гиганты высотой больше
10 м, есть и карлики, которые
помещаются в столовой ложке; причисляют
к этому семейству такие растения, кото-
"*£<
*&*•
рые и на кактус ничуть не похожи, а
с другой стороны, есть растения,
внешне весьма напоминающие кактусы, но
относящиеся совсем к другим
семействам.
Чтобы как-то разобраться в этом
громадном разнообразии, ботаники делят
почти три тысячи видов кактусов на
три больших подсемейства.
Представители первого из них — перескии
(Peres kia) — имеют правильные,
полностью развитые листья и скорее
напоминают кустики или деревца с
невысокой кроной. Такие кактусы, однако,
редкость — их всего-навсего 26 видов.
Куда многочисленнее второе
подсемейство — опунции (Opuntia): их
насчитывается 400 видов.
Отличительный признак опунций — рассеянные по
стеблю пучки тонких, мягких щетинок.
Держатся они на растении крайне
слабо и при малейшем прикосновении
легко от него отделяются, норовя
вонзиться в руку,— а этого следует по воз-
60
можности избегать: хоть на вид они
очень мягкие, но, поранив кожу,
вызывают сильное раздражение. (Об этом
их неприятном свойстве речь еще
впереди.)
Ну а все остальное кактусовое
хозяйство принадлежит к обширному
подсемейству цереусов (Cereus). У них нет
ни листьев, ни щетинок на стебле. Что
до колючек, без которых, по мнению
многих, и кактус — не кактус, то они
могут быть, а могут и отсутствовать.
Тем не менее при всем разнообразии
внешнего вида у всех кактусов есть и
обязательные общие признаки. Прежде
всего, все они — суккуленты, то есть
растения, способные запасать в своем
организме влагу на черный день и
прочно ее удерживать. Впрочем,
суккуленты есть и в других семействах. И не это
самый важный признак, позволяющий
отличить кактус от всех прочих
растений. Таким признаком служит наличие
ареол — особых органов, которые
присущи только кактусам и
соответствуют побегам и одновременно пазушным
почкам лиственных растений. Верхняя
часть ареолы — это то место, где
появляются бутоны (или, у ветвящихся видов,
новые ветви); из нижней же ее части
растут колючки.
Интересно отметить, что ареолы
располагаются на теле кактуса не как
попало, а строго по виткам
логарифмической спирали. Более того, при
ближайшем рассмотрении можно увидеть, что
большая часть колючек сидит на
спиралях, закручивающихся по часовой
стрелке, а меньшая — на спиралях, идущих
в противоположном направлении.
Отношение числа тех и других всегда
постоянно и составляет 0,617647, что очень
близко к знаменитому «золотому сече-
.v/5-l
нию» i——=0,618034), которое
издавна считается неким критерием
гармоничности и совершенства как в
математике, так и в искусстве...
Кстати, о колючках. Если взглянуть
на одну из них под микроскопом,
поражает исключительная точность ее
«обработки»: кончик стальной швейной
иглы рядом с ней напоминает корявую
дубину.
Цветут кактусы очень красиво — и
тоже в высшей степени разнообразно.
Цветки их обычно окрашены в теплые
тона — ни голубых, ни зеленых среди
них не бывает. Размеры цветков
колеблются в широких пределах — от
нескольких миллиметров до 15—20 см.
Продолжается цветение обычно
недолго, не больше суток; правда, некоторые
виды цветут до 10—12 дней, но чаще
всего в естественных условиях цветки
распускаются на одну ночь, а с
наступлением дневной жары вянут.
ОТ ПУСТЫНЬ
ДО ТРОПИЧЕСКИХ ЛЕСОВ
У большинства людей представление
о кактусах прочно связано с
безжизненным пейзажем пустыни.
Действительно, в знойных песчаных и
каменистых пустынях можно найти больше
всего представителей этого семейства.
Именно здесь растут самые крупные
Кактус с хорошо развитыми
листьями — переския
Кактус из подсемейства
опунций
Плодоносящие цереусы
в оранжерее
кактусы — например, браунинги я
(Brauningia candelabris),
напоминающая гигантский канделябр.
Пустынные кактусы — бесценные для
путников вместилища живительной
влаги, которую они запасают в своих
мясистых стеблях, а иногда и в реповид-
ных утолщениях корней. В особо
засушливые периоды, когда и эти запасы
иссякают, некоторые кактусы впадают
в состояние, подобное анабиозу, и не
подают никаких признаков жизни. Но
стоит только спрыснуть их водой, и
растение оживает на глазах, меняя даже
окраску: из серо-фиолетового оно
становится ярко-красным, за что эта
группа кактусов получила название пирокак-
тусов (буквально — «огненный кактус»).
У других кактусов надземная часть
в самое сухое время втягивается под
землю. Так некоторые кактусы и
зимуют: так теплее. А когда прольются
первые весенние дожди, их колючие серо-
зеленые шары покидают свое укрытие
и вылезают на белый свет.
Знойными пустынями сфера
обитания кактусов, однако, не
ограничивается. Их можно встретить и среди саванн,
и в горах, и на морском берегу, и даже
во влажных тропических лесах.
Живущие там кактусы зачастую похожи на
лианы. Лазящие кактусы — это ли не
поразительный пример способности
растений приспосабливаться к необычным
условиям жизни?
Если составить карту
распространения кактусов на земном шаре, то
окажется, что практически все они
обитают в Центральной и Южной Америке,
лишь изредка попадаясь в других ча-
Кактус мамиллярия ланата; ареолы, из
которых растут пучки колючек,
располагаются по виткам логарифмической
спирали
стях света. Ни в Сахаре, ни в наших
Каракумах, ни в пустыне Гоби их не
найти, хотя солнечного света там вроде
бы ничуть не меньше, а влаги не
больше, чем в Мексике. Почему так
получилось, пока еще не вполне ясно. Может
быть, кактусы появились на нашей
планете довольно поздно—уже тогда,
когда материки первичного единого
суперконтинента уже расползались по
своим нынешним местам,— и, заняв
пустынные районы Америки, не смогли
распространиться на другие материки?
Впрочем, в сравнительно недавнее
время кактусы — с помощью
человека — доказали, что вполне успешно
могут осваивать и новые для себя места.
В 20-х годах нынешнего столетия кто-то
привез кактусы в Австралию.
Пришельцы начали быстро расселяться по
континенту и вскоре превратились в
серьезного конкурента растений-аборигенов,
занимая все новые и новые
плодородные угодья. Но это было еще полбеды.
Кактусы пришлись по вкусу
австралийскому рогатому скоту, который с охотой
их поедал. А потом животные погибали
в страшных мучениях: так
понравившийся им кактус принадлежал к
подсемейству опунций, и его мельчайшие
щетинки, проглоченные заодно с
вкусной мякотью, вызывали сильнейшее
раздражение стенок желудка и
кишечника. Чего только ни делали фермеры,
чтобы избавиться от этой напасти!
Пробовали выжигать заросли кактусов, но
они не горели. Пробовали корчевать —
и тоже безрезультатно: корни кактусов
уходят в землю на несколько метров.
Трудно сказать, чем кончилось бы
дело, не приди кому-то в голову счаст-
Слева — колючка кактуса лобивия
хертрихиана; справа — кончик
стальной швейной игры
62
ливая мысль. На континент завезли
злейшего врага кактусов — бабочку из
семейства огневок. И за какие-нибудь
пять-шесть лет это скромное
насекомое полностью искоренило незваных
гостей на австралийской земле, после
чего тихо и незаметно сошло со сцены.
В ознаменование чудесного спасения
страны от кактусового нашествия
благодарные австралийцы даже воздвигли
бабочке памятник.
Подобные неприятные истории,
связанные с непредвиденным расселением
кактусов,— не такая уж редкость. Нечто
в этом роде произошло, например,
недавно на Гавайских островах — и здесь
все началось с одного-единственного
растения, и тоже опунции...
О ПОЛЬЗЕ КАКТУСОВ
Рассказанные только что истории,
впрочем, не означают, что кактусы
причиняют человеку только одни хлопоты.
Скорее наоборот. Они занимали и
занимают до сих пор важное место в жизни
обитателей Центральной и Южной
Америки.
Многие виды кактусов дают
съедобные плоды — настолько крупные,
сочные и ароматные, что их собирают и
варят варенье, компоты, желе, а
недозрелые тушат с мясом примерно так же,
как мы — кабачки, перец или
баклажаны. Стебли кактуса неовердерманнии
(Neowerdermannia weingartia),
вареные и печеные, так полюбились жителям
Парагвая и Боливии, что этот вид даже
оказался на грани уничтожения.
Нередко кактусы используют для
изготовления различных лекарств. К
примеру, вытяжки из корней многих
опунций обладают мочегонным действием,
слизистый же их сок помогает при
болезнях печени. Многие кактусы
содержат алкалоиды, которые могут найти
применение при различных
заболеваниях. Чемпионом по этой части
является растущий в Северной Америке
кактус лофофора (Lophophora wiliiamsii),
или пейотль, содержащий добрый
десяток алкалоидов. Местные племена
издавна лечили им укусы змей и
скорпионов, невралгические боли и раны,
кишечные, кожные заболевания,
простуду... Но главное свое применение
пейотль нашел в религиозных церемониях
ацтеков: благодаря содержащемуся
в нем алкалоиду мескалину он
способен вызывать зрительные и слуховые
галлюцинации. В государстве ацтеков
сбор и потребление лофофоры были
объявлены привилегией жрецов, и
простой смертный, отведавший ее,
расплачивался головой. А во времена
испанского владычества знакомство с лофо-
форой грозило не только
неприятностями на земле, но и адскими муками
в загробном мире. Исповедуя
новообращенного христианина, католические
миссионеры спрашивали его: «Не ел
ли ты мяса человека? Не ел ли ты пейот-
ля?» (по всей видимости, оба этих греха
считались равноценными). Кактус
лофофора и сейчас объявлен вне закона
в США: его нельзя сеять, собирать,
покупать и продавать. И тут уже дело не
в религиозных предрассудках, а в
ужасающих масштабах распространения в
стране наркомании.
Различные цереусы с их мощными
колючками в латиноамериканских странах
издавна применяют как прекрасный
материал для заборов и живых изгородей.
К сожалению, этих гигантских кактусов
остается в природе все меньше и
меньше: слишком много их вырубают.
Кактусы — неплохой корм для скота,
если только принимать меры, чтобы
не повторилась та история с опунцией,
которую мы рассказали выше. Впрочем,
местные, латиноамериканские мулы и
ослы, давно знакомые с опунцией,
прекрасно умеют обивать копытом
колючки, чтобы без помех насладиться
мякотью кактуса.
Ну и, конечно, нельзя не вспомнить
здесь и об использовании кактусов в
декоративных целях, о коллекциях этих
причудливых растений, которыми
украшает свои подоконники
многочисленное племя кактусоводов на всех
континентах Земли, от экватора до Арктики.
Но это уже совсем другая история.
О. МИХАЙЛОВ,
Т. ФИШКИНА
ЧТО ЧИТАТЬ О КАКТУСАХ
1. В. М. Дьяконов. Н. И. К у р н а к о в.
Кактусы и их культура в комнатных условиях.
Л., 1953.
2. И. А. 3 а л е т а е в а. Книга о кактусах.
М.( «Колос», 1974.
3. Ф. П а ж о у т, 3. В а л и ч е к, Р. Ш у б и к.
Кактусы. Пер. с чешского. Прага, 1963
4. Ф. П а т у р и. Растения — гениальные
инженеры природы. М., «Прогресс», 1979.
63
Что мы едим
К вопросу
о выборе каши
Мы считаем, что ассортимент
доступных нам каш чрезвычайно широк.
Манная и рисовая, пшенная и гречневая,
перловая и овсяная. А есть к тому же
еще гороховая, тыквенная. На самом
деле список этот выглядит довольно
жалким, если учесть, что в Ботсване
только из трех злаков — кукурузы,
сорго и просо — с добавками
бесчисленных растительных специй готовят
более полутораста непохожих друг на
друга каш.
Сегодня в мире известно около
5000 употребляемых в пищу растений.
В Судане, например, по данным
журнала «Ecology of Food and Nutrition»
A979, № 8), едят около семи десятков
овощей, свыше пяти десятков фруктов;
растения 27 видов используются для
приготовления соусов, да еще 52
растения находят применение в
народной медицине. Да что там Судан,
Ботсвана, Филиппины и Новая Гвинея!
И в наших куда более суровых,
северных краях легко насчитать многие
десятки растении, которые могут или
могли бы украсить стол.
«Могли бы» — потому что с каждым
годом человечество понемногу теряет
бесценный опыт, накопленный в эпоху
примитивного собирательства и
последующие тысячелетия. Достаточно
одного примера: еще в начале века жители
Северной Америки употребляли в
пищу 25 различных лиственных растений,
а в 1937 году — уже всего пять.
Почему это происходит?
Причин много. И среди них, как это
ни парадоксально, видное место
занимают те, что связаны с явно
прогрессивными тенденциями развития
человечества: культурное оседлое
земледелие, развитие агротехники,
механизация' сельского хозяйства. После
освоения плуга филиппинские крестьяне
утратили в рационе три четверти
известных им прежде дикорастущих овощей,
фруктов и злаков. Человек удал ился
от леса, от дикой природы, да и
лесов стало значительно меньше.
Немалую роль играют и моральные факторы.
Молодежь развивающихся стран
считает использование диких растений
признаком отсталости, примитивного
образа жизни.
Между тем Всемирная Организация
Здравоохранения бьет тревогу:
питание людей, особенно в развивающихся
странах, становится все более
однообразным. А с этим обстоятельством
связаны различные авитаминозы, многие
заболевания, например бери-бери,
пеллагра.
Наверное, не надо нам стесняться
своего примитивного прошлого, а
стоит поучиться у далеких и не очень
далеких предков кулинарному
мастерству, умению разнообразить стол.
Короче: даешь полтораста каш!
Ю. ГАНИН
Приглашение
к столу
Заметку, которая
заканчивается категорическим
призывом «Даешь полтораста
каш!», имеет смысл
дополнить хотя бы несколькими
кулинарными советами.
Поскольку у большинства
читателей вряд пи найдутся
под рукой экзотические
овощи и крупы, предлагаем
канонические каши.
РИС ПО-ВЬЕТНАМСКИ
Промывать стакан риса,
пока вода не станет совсем
прозрачной. Дать слегка
подсохнуть, залить водой,
подсолить и варить 5 мин.
при сильном кипении.
Положить неразрезанную
луковицу, убавить огонь и
варить, пока не выкипит во-
да. Закрыть кастрюлю
крышкой, дать постоять еще
четверть часа. Заправить
сливочным маслом и (по
желанию) мускатным
орехом.
ОВСЯНКА
ПО-АНГЛИЙСКИ,
ЕЩЕ ОДИН
ВАРИАНТ
Засыпать овсяные хлопья
в горячую подсоленную
воду, довести до кипения
и добавить немного
зелени — той, что обычно
кладут в суп. Когда каша
сварится, вылить ее на подогрет
тую тарелку, добавить
сливки и сахарный песок (или
полить сгущенным молоком).
КАША, КОТОРУЮ
НЕ НАДО ВАРИТЬ
Это блюдо тоже из овсяных
хлопьев. Залейте их
теплым молоком. Добавьте
меда, или изюма, или кураги —
как говорится, по вкусу.
И ешьте на здоровье. А
каша это или не каша —
вопрос чисто
терминологический.
ГРЕЧНЕВАЯ КАША
ЗА ПЯТНАДЦАТЬ МИНУТ
Стакан гречневой крупы
перебрать, промыть,
положить в кастрюлю, добавить
соли на кончике ножа (чем
меньше, тем лучше). На
крупу положить столовую
ложку сливочного масла и
залить двумя стаканами
крутого кипятка. Сразу же
накрыть крышкой и варить
на слабом огне не более
15 мин. Подавать на стол
сразу. Масло в тарелки
добавлять не следует — во
всяком случае, если вы не
стремитесь поправиться.
КАША
ИЗ ЗЕЛЕНОЙ РЖИ
ИЛИ ПШЕНИЦЫ
(из рецептов Е. Мопоховец)
Когда рожь или пшеница
нальется, но еще не дозреет,
сжать снопы, опустить
колосья в кипящую воду на
несколько минут, потом
высушить их в печи, смолоть,
как каждые крупы, и варить
на воде или молоке,
положив соли и масла.
1^ -
3 «Химия и жизнь» № 1
КЗ
МАСЛО ДЛЯ КАРТОФЕЛЯ
На пакетиках с хрустящим
картофелем написано, что
помтики обжарены в
растительном масле. Скажите,
пожалуйста, что это за масло —
просто подсолнечное!
А. Кузьмина,
Московская обл.
Иногда подсолнечное, но
гораздо чаще —хлопковое.
Тому есть две причины.
Первая заключается в том, что
хрустящий картофель в
ломтиках, так называемый «чипе»,
начали приготовлять в тех
странах, где подсолнечное
масло не в ходу, зато
хлопковым пользуются широко.
Но главное все же в том, что
подсолнечное масло излишне
склонно к прогорканию.
Хлопковое же, благодаря
присутствию естественных
антиокислителей, портится не так
быстро.
Когда картофельные
ломтики обжаривают в
хлопковом масле, срок их хранения,
согласно стандарту,
составляет тридцать дней. Если же
взято подсолнечное масло
или его смесь с хлопковым,
то срок хранения картофеля
уменьшается, что,
естественно, затрудняет реализацию
это го л ро д у кта - П о э то му, ка к
правило, используют
хлопковое масло, а на пакете
всегда указан допустимый срок
хранения.
И еще одно замечание.
Целлофановый пакет, в который
упакованы ломтики,
практически непроницаем для
воздуха, но жир, хотя и
медленно, все же окисляется (как,
например, в герметически
закрытой банке с майонезом).
На свету окисление
существенно ускоряется. Поэтому
не пренебрегайте
предупреждением: «хранить в сухом,
прохладном, затемненном
месте». И если вы не сразу
съели купленные помтики,
спрячьте их на всякий случай
в холодильник или хотя бы
в кухонный шкаф.
УКСУСНАЯ КИСЛОТА
Недавно я прочитала, что за
последние годы для
маринования грибов все больше
применяют лимонную
кислоту, которая предохраняет
грибы от порчи и не влияет
отрицательно на работу
желудочно-кишечного тракта
и печени. Пожалуйста,
ответьте, правда ли, что
уксусная кислота более
вредна, нежели лимонная.
А.Кияновская,
Львов
Действительно, для
маринования грибов иногда
применяют лимонную кислоту, но
из этого не следует, будто
уксусная кислота вредна.
Все вещества, используемые
в производстве продуктов
питания, разрешены
Министерством здравоохранения
СССР, а уксусная кислота
и поныне остается
основной кислотой для
изготовления маринадов.
Если автор сообщения имел
в виду различную
способность этих кислот к
диссоциации, то следует заметить,
что дозировка их в
маринадах подбираете я так, чтобы
концентрация водородных
ионов тормозила развитие
анаэробных микробов.
Если речь шла о том, что
лимонная кислота более
привычна нашему
организму, то напомним: уксусная
кислота также участвует в
нормальных обменных
процессах. Например, в
«Биологической химии» Б. И. Збар-
ского, И. И. Иванова и
С. Р. Мардашева (М.. изд-во
«Медицина», 1965); на с. 404,
сказано: «...можно считать,
что жирные кислоты
синтезируются в организме путем
конденсации нескольких
молекул уксусной кислоты.
Уксусная кислота, вернее,
ацетилкоэнзим А, ...играющий
активную роль в этих
превращениях, образуется в
результате окислительного де-
карбоксилирования пиро-
виноградной кислоты в
животных тканях, а пировино-
градная кислота... является
нормальным продуктом
обмена углеводов». Так что и
уксусная кислота для
нашего организма не
чужеродна.
КАК ОСВЕТИТЬ АКВАРИУМ
У меня есть аквариум с
красивыми рыбками, однако
растения растут в нем плохо.
Мне сказали, что это
происходит из-за недостатка света.
Сообщите, пожалуйста, какое
освещение предпочтительнее
для аквариума (в частности,
для правильного развития
растений).
А. Ф. Наседкин,
Николаев
Сейчас аквариумисты почти
не пользуются естественным
освещением и применяют
либо Смешанное (искусственное
и естественное), либо только
искус ственное. Оно, кстати,
самое удобное, так как
позволяет поставить аквариум
в любое место. Рыбы и
растения наиболее красивы в
отраженном свете, поэтому
лампы надо расположить
ближе к передней стенке
аквариума — сверху или сбоку.
Большинство растений
предпочитают вер хний свет (пгга-
вающие — только верхний!)
Однако если плавающих
растений много, нижняя
часть аквариума будет
освещена слабо, и тогда
потребуются две лампы —
сверху и сбоку.
Источником света могут
быть лампы накаливания и
лампы дневного света. Лампы
накаливания дают красивое
освещение и одновременно
обогревают аквариум. Для
этого их надо поместить
в рефлектор (его можно
купить или самому сделать из
жести). Лампу располагают
ниже уровня воды, иначе
стекло лопнет. Лампы дневного
света несколько искажают
естественную окраску рыб и
растений, однако в три раза
экономичнее ламп
накаливания и благодаря своей
длине равномерно освещают
большую площадь.
Для маленьких аквариумов с
небольшим количеством
растений мощность ламп
накаливания выбирают из расчета
1 вт на 1 л; мощность ламп
дневного света должна быть
в три раза меньше. Для
больших аквариумов (где есть
плавающие растения)
рекомендуется увеличить
мощность освещения в полтора-
два раза. Лампы должны
гореть по 10—12 часов в сутки.
О степени освещения
аквариума можно судить по
низшим водорослям. Если
света слишком много, на
стеклах и растениях бурно
разрастаются зеленые
водоросли, при недостатке света на
стеклах появляются бурые
водоросли
Эти рекоменда ции пр игод-
ны для большинства
обитателей аквариума, хотя,
конечно, потребность в свете у
разных видов растений
неодинакова. Стрелолист, валиснерия,
гигрофила хорошо растут в
школьных аквариумах при
умеренном световом режиме.
Эти растения можно посадить
в наименее освещенных
углах. Эхинодорусы, к рипто
Корины, апоногетоны,
мелколиственные и плавающие
растения любят свет, поэтому их
следует поместить в светлой
части аквариума.
66
Из писем
в редакцию
Слайдер,
или круг
для катанья с
гор
Слайдер — сравнительно
новый спортивный снаряд (от
английского slide —
скольжение) для катанья по
заснеженным склонам. Он прост,
хорошо скользит при любой
температуре на любом снегу
и льду. И что особенно
важно, он безопасней лыж и
санок: при спуске с горы на
слайдере центр тяжести
человека расположен
практически на поверхности склона.
Снаряд напоминает тарелку
с двумя небольшими ручками.
Диаметр диска от 55 до 80 см.
Лучший материал для
слайдера — органическое стекло
Нужно вырезать из листа
оргстекла (толщиной 10—15 мм)
круглую заготовку,
равномерно прогреть ее до
температуры, при которой
материал становится пластичным,
и положить нагретую
заготовку в заранее приготовленную
форму. Когда оргстекло
затвердеет, останется только
приделать к тарелке ручки
из металлического прутка
(диаметр 6—12 мм) или
трубки (как крепить ручки,
показано на рисунке). Чтобы
холодный металл не обжигал
на морозе руки, на пруток
не мешает натянуть кусок
резинового шланга или по-
ливинилхлоридной трубки, а
то просто обмотать
изоляционной лентой.
Может показаться, что
слайдер неуправляем. Это не
так. Перемещая центр
тяжести тела, можно прекрасно
управлять снарядом. Причем
первые навыки, позволяющие
менять направление и
скорость движения слайдера,
приобретаются обычно после
6—10 спусков с горы. Однако
для овладения всей техникой
катания на слайдере
необходимо хорошо развитое
чувство равновесия и быстрая
реакция.
Для первых спусков надо
выбр а ть по л о ги й заснеженный
склон без ям, деревьев, пней
и других препятствий. Уса-
живатья в круг следует таким
образом, чтобы обращенная
к склону сторона снаряда
была чуть приподнята. Только
в гаком положении трение
о снег будет минимальным,
следовательно, скорость —
наибольшей. Сложенные
вместе и слегка согнутые в
коленях ноги должны быть
приподняты примерно на
полметра. Держась за ручки,
охватывая вытянутые ноги,
слегка откиньтесь назад —
чтобы сместить центр тяжести.
Слайдер заскользит вниз.
Если склон слишком
пологий, для разгона в начале
движения надо несколько раз
оттолкнуться ногами. Даже
на свежем, рыхлом снегу
снаряд разгоняется быстро.
Если он начинает вращаться
вокруг своей оси, нужно
плавно переместить центр тяжести
тела. Во время спуска ноги
остаются в стартовом
положении — сложенными и
слегка приподнятыми. Для
торможения достаточно их
опустить и перенести центр
тяжести вперед, чтобы передняя
кромка снаряда зарылась в
снег. В аварийных ситуациях
скорость можно погасить
практически мгновенно. Вся
эта нехитрая техника легко
усваивается после
нескольких спусков по пологому
склону.
На крутых заледенелых
горках можно развить очень
высокую, чуть ли не
горнолыжную скорость, можно
заставить снаряд вращаться, делать
лихие виражи и резкие
повороты. Но для этого нужна
уже совсем другая техника,
искусное владение телом, опыт
и изрядная смелость. Если
все это есть, простенький
спортивный снаряд может
доставить много
удовольствия любителям острых
ощущений.
Ю. ПОЗДНЯКОВ,
гор. Львов
3*
67
Какая
подошва
лучше?
Вы никогда не прикидывали, сколько раз в
год вам приходится пользоваться услугами
сапожной мастерской? Даже аккуратный
человек в конце каждого сезона просит
мастера приклеить заплату на
прохудившуюся подошву или прибить набойки на сте-
савшиеся каблуки. Особенно достается
обуви любителей дальних прогулок; они в
сапожных мастерских частые гости. В туфлях,
сапогах, ботинках, кедах, босоножках
путешествуем мы по асфальту,
утрамбованному снегу, булыжным мостовым, просто по
земле, а иной раз и под дождь попадаем.
Так что на долю каблуков и подошв
выпадают серьезные испытания, не всякий
материал их может выдержать. Кожаная
подметка, например, изнашивается за 100 дней,
резиновая — за 200, подошва из
микропористой резины служит 250—300 дней, а
самые прочные подметки и каблуки из по-
ливинилхлорида и полиуретана — больше
года.
ПЛЮСЫ И МИНУСЫ КОЖИ
Современная мода предпочитает
натуральные материалы: хлопок, шерсть, лен, кожу;
одежда и обувь должна быть не только
красивой, но и удобной. И если все же нам,
несмотря на все старания модельеров,
иногда приходится терпеть во имя моды,
например носить такие узкие джинсы, в
которых и согнуться трудно, то для обуви
удобство —=- первое и непременное
требование. В тесных ботинках на жесткой
подошве к концу дня свет не мил кажется.
Человечество пока не придумало для
обуви лучшего материала, нежели кожа. И
действительно, кожаная подошва, как мы уже
говорили, служит без ремонта больше трех
месяцев, в туфлях на кожаной подошве
можно пройти путь длиной в десять
километров и не почувствовать усталости,
толстые кожаные подошвы прекрасно
защищают ноги от холода в морозное время.
Впрочем, туфли обязаны быть не только
удобными, но и гигиеничными. А это в
большой степени зависит от материала подошвы:
он должен и пропускать водяные пары, и
поглощать их. Особенно важно для обуви
последнее свойство. Дело в том, что стопа
68
человека выделяет в час от 3 до 15 мл
влаги, и внутри туфли или ботинка создается
относительная влажность 70—80%. Если
этот показатель превысит 90%, ноги будут
сырыми. Так вот, 50—70% этой влаги
прекрасно поглощает кожаная подметка, в этом
отношении равных ей материалов пока нет.
Итак, достоинства кожи несомненны:
модна, практична, удобна, гигиенична. И тем
не менее сейчас все больше и больше
поступает в продажу обуви с подошвой из
Синтетических материалов. Чем это можно
объяснить? Ну, во-первых, спрос на
натуральные материалы породил их дефицит.
А во-вторых, у кожи, кроме перечисленных
достоинств, есть и свои недостатки.
Попробуем в них разобраться.
Основу кожи составляет коллаген —
высокомолекулярное вещество, содержащее
о-аминокислоты: глицин, пролин, оксипро-
лин и оксилицин. Аминокислотные остатки
в цепях коллагена, соединенные пептидной
—СО—NH-связью, определяют его свойства.
Так, например, в местах пептидной цепи,
где есть пролин и оксипролин, образуется
прочная — СО—Ы<С-связь; именно
благодаря ей кожа прочна и упруга.
В состав кожи входят также жиры,—
естественные, перешедшие в материал из шкур
животных и попавшие в кожу в процессе ее
выделки. От количества жиров зависит
важнейшее свойство кожи — влагопроницае-
мость. Не случайно новые сапоги или
уличные туфли рекомендуют смазать несколько
раз теплым касторовым маслом. Тогда им
никакая вода не страшна.
Минеральные вещества — соли натрия,
кальция, магния, аммония и хрома —
поступают в кожу во время ее консервации и
выделки. Иногда на обуви появляются
белесые разводы: под действием воды соли
проникают из толщи материала на его
поверхность. Миграция эта крайне нежелательна;
кожа садится, а уж про внешний вид обуви
и говорить не приходится.
Свет, влага, грязь в первую очередь
разрушают подошвы и каблуки. Под
действием этих факторов (так называемой свето-
погоды) в коже происходят
фотохимические реакции, вызывающие окисление
белков (стало быть, и порчу материала), а под
действием воды белки гидролизуются, что
также пагубным образом сказывается на
прочности обуви. Особенно трудно устоять
кожаной обуви в тех краях, где часто идет
дождь.
Вот эта чувствительность кожи к светопо-
годе (и, разумеется, ее дефицитность)
заставила обувную промышленность
обратиться к синтетическим материалам.
ПОДОШВЫ ИЗ СИНТЕТИКИ
Нынешняя обувная промышленность почти
50% всей обуви подбивает резиной,
преимущественно пористой. Этот материал
долго носится, удобен, и теплопроводность у
него невысока — значит ноги, обутые в
сапоги на микропористой резине, зимой не
замерзнут. На изготовление обувной
резины в основном идут вулканизированные кау-
чуки — бутадиеновый, бутадиен-стирольный,
хлоропреновый. Под действием озона и
кислорода воздуха резина стареет:
истирается, выкрашивается, на ее поверхности
появляются трещины. И сейчас отечественная
и зарубежная обувная промышленность все
больше внимания уделяет другим
полимерным материалам: поливинил хлориду,
капрону, полиэтилену и полиуретану. Эти
материалы красивы, прочны, из них легко
сделать каблуки и подошвы самых сложных
фасонов.
Мы не будем подробно рассказывать о
названных соединениях, полагая, что
читатели «Химии и жизни» знакомы с ними.
Ограничимся лишь краткой
характеристикой наиболее популярных материалов —
поливинилхлорида и полиуретана.
По физико-механическим свойствам и
прочности поливинилхлорид превосходит
обувную резину. Правда, на морозе
подошвы из ПВХ трескаются, поэтому в основ-
ном он идет на изготовление домашней и
летней обуви: тапочек, босоножек, сан да-
лий и т. д. Не удивляйтесь, если на таких
подошвах вдруг появились темные пятна
под действием тепла и света от
макромолекулы поливинилхлорида отщепляются
молекулы хлороводорода и образуются тем-
ноокрашенные хромофоры.
До недавнего времени пластмассовые
каблуки обтягивали натуральной или
искусственной кожей. Казалось бы красиво, да
не совсем практично; чинить такие каблуки
приходилось часто. Сейчас их целиком
делают из пластмассы, окрашенной под цвет
верха туфель или сапог. Сломанный или
сносившийся каблук и ремонтировать не
надо: его просто заменяют новым.
Обувь на полиуретановой подошве вроде
бы всем хороша: легкая, гибкая, прочная,
почти не пропускает влагу. Однако и у нее
есть свои недостатки. Под действием
мороза и воды полиуретан разрушается, и
подошва приходит в негодность.
Итак, универсальный заменитель кожаной
подошве пока не найден. Поэтому
однозначно ответить на вопрос — какая
подошва лучше? — пока невозможно.
Модельерам обувной промышленности приходится
учитывать и погодные условия, и время года,
и назначение обуви, и, конечно же, моду.
Ну а мы закончим рассказ несколькими
рекомендациями: зимой покупайте сапоги
на подошве из микропористой резины,
летом носите босоножки, туфли и сандалии на
кожаной, поливинилхлоридной и
полиуретановой подошвах. А в проливной дождь
надевайте сапоги на литой резине — никогда
не промокнете.
Д. Б. БАРАНОВА,
В. П. ГАРКУНОВ
69
НАУЧНЫЕ ВСТРЕЧИ
Март
Совещание по
люминесценции, посвященное 90-петию со
дня рождения академика
С. И. Вавилова. Ленинград-
Научный совет АН СССР по
проблеме «Люминесценция и
развитие ее применений в
народном хозяйстве» A17924
ГСП Москва, Ленинский просп.,
53. ФИАН), Государственный
оптический институт.
II конференция по
исследованию и разработке
конструкционных материалов для
реакторов термоядерного
синтеза. Суздаль. Институт
металлургии им. А. А. Байкова
АН СССР A17911 ГСП-1
Москва, Ленинский просп., 49),
Институт атомной энергии
им. И. В. Курчатова.
X совещание «Получение,
структура, физические
свойства и применение
монокристаллов тугоплавких и редких
металлов». Москва. Институт
металлургии им. А. А. Байкова
АН СССР A17911 ГСП-1
Москва, Ленинский просп., 49),
Научный совет АН СССР по
проблеме
«Физико-химические основы получения новых
жаростойких неорганических
материалов». Научный совет
ГКНТ СССР по проблеме
«Применение редки*
металлов в народном хозяйстве».
V конференция по химии ди-
карбонипьных соединений.
Рига. Рижский
политехнический институт B26355 Рига,
ул. Ленина, 1), Институт
органического синтеза АН
Латв.ССР, Латвийское
республиканское правление ВХО
им. Д. И. Менделеева.
Конференция «Приборное
оснащение и автоматизация
научных исследований в
биологии». Кишинев. Центр
автоматизации научных исспедо-
ваний и метрологии АН
Молд.ССР B77028 Кишинев,
Академическая ул., 3), Совет
АН СССР по автоматизации
научных исследований, Совет
АН СССР по научному
приборостроению,
Республиканское правление НТО «При-
борпром».
II симпозиум по
использованию магнитного резонанса в
биологии и медицине.
Звенигород. Институт химической
физики АН СССР A17977
ГСП-1 Москва, Воробьев-
ское ш., 2-6).
Совещание «Теория и
практика установления кондиций на
твердые полезные
ископаемые». Москва. Институт
проблем комплексного освоения
недр АН СССР A11020
Москва, Крюковский туп., 4).
II экономико-географическая
конференция «Проблемы
перспективного
народнохозяйственного планирования»
(к 60-летию Госплана СССР
и плана ГОЭЛРО). Москва.
Московский филиал
Географического общества СССР
A03012 Москва, ул. 25-го
Октября, 8/1), Институт
географии АН СССР.
Апрель
Конференция по
инерционному управляемому
термоядерному синтезу (лазерному
и электронному). Звенигород.
Физический институт АН СССР,
Научный совет АН СССР по
комплексной проблеме
«Физика плазмы» A17924 ГСП-1
Москва, Ленинский просп.,
53).
X Рижская конференция по
магнитной гидродинамике.
Рига. Научный совет АН СССР
по комплексной проблеме
«Методы прямого
преобразования тепловой энергии в
электрическую». Институт
физики АН Латв.ССР B29021
Рижский р-н, пос. Саласпилс).
XI Гагаринские чтения,
посвященные 20-летию попета
Ю. А. Гагарина в космос.
Москва. Институт проблем
механики АН СССР A17526
Москва, просп. Вернадского, 101),
Московский авиационный
институт, Военно-воздушная
академия им. Ю. А. Гагарина,
Центральный дом авиации и
космонавтики, Центр
подготовки ко с мо на вто в.
VII семинар по оптическим и
эпектро оптическим методам
и средствам передачи,
преобразования, переработки и
хранения информации.
Москва. Институт проблем
управления (автоматики и
телемеханики) Минприбора СССР и
АН СССР A17342 ГСП-7
Москва, Профсоюзная ул., 65),
Научный совет АН СССР по
проблемам электрических
измерений и измерительных
информационных систем.
Симпозиум по кибернетике.
Тбилиси. Институт
кибернетики АН Груз.ССР C80086
Тбилиси, ул. С. Эули, 5),
Научный совет АН СССР по
комплексной проблеме
«Кибернетика».
III симпозиум «Гетерогенный
катализ в химии
гетероциклических соединений». Рига.
Институт органического синтеза
АН Латв.ССР B26006 Рига,
Айзкрауклес, 21), Научный
совет АН СССР по катализу.
VII совещание по химии ни-
тросоединений. Москва.
Институт органической химии
АН СССР A17913 ГСП-1
Москва, Ленинский просп., 47).
Ill симпозиум по
органическому синтезу. Москва.
Научный совет АН СССР по
тонкому органическому синтезу
A17913 ГСП-1 Москва,
Ленинский просп., 47),
Научно-исследовательский институт
органических полупродуктов и
красителей МХП СССР.
Симпозиум по исследованию
начальных стадий окисления
и коррозии металлов. Звени-
город. Институт физической
химии АН СССР A17312 ГСП
Москва, Ленинский просп.,
31), Научный совет.АН СССР
«Физика, химия и механика
поверхности».
V конференция
«Физико-химические исследования
фосфатов». Ленинград.
Ленинградский государственный
институт основной химической
промышленности МХП СССР
A91194 Ленинград, ул.
Воинова, 36), Институт химии
силикатов АН СССР, Научный совет
АН СССР по проблеме
«Физико-химические основы
получения новых жаростойких
неорганических материалов».
Совещание «Новые материалы
и методы их обрвботки,
повышающие надежность и
долговечность машин и
механизмов». Киев. Научный совет
АН СССР по проблеме «Новые
процессы получения и
обработки металлических
материалов», Институт
электросварки им. Е. О. Па то на
АН УССР B52650 Киев 5 ГСП,
ул. Горького, 69).
Совещание «Управляемое
культивирование клеток».
Пущине Институт
биопогической физики АН СССР A42292
Пущи но Моск. обл.).
Совещание по биохимии
защиты урожая от потерь при
хранении. Москва. Институт
биохимии АН СССР A17071
Москва, Ленинский просп., 33).
Семинар «Изотопы в
гидросфере». Таллин. Институт
геологии АН Эст.ССР B00101
Таллин, бульвар Эстония, 7).
Семинар «Методы
эффективного извлечения нефти и
газа». Новосибирск.
Вычислительный центр СО АН СССР,
СКБ прикладной геофизики
СО АН СССР F30090
Новосибирск, просп. Науки, 6),
Институт геологии и геофизики
СО АН СССР, Институт горного
дела СО АН СССР, Институт
химии нефти СО АН СССР, СКБ
гидроимпульсной техники
СО АН СССР.
Симпозиум «Скарны и руды».
Новосибирск. Институт
геологии и геофизики СО АН СССР
F30090 Новосибирск,
Университетский просп., 3).
70
Совещание по
проектированию подводных роботов и
методике их применения при
решении научных и
народнохозяйственных задач. Геленджик.
Южное отделение Института
океанологии АН СССР C53470
Геленджик Краснодарского
края, Голубая бухта),
Комиссия АН СССР по проблемам
Мирового океана.
Совещание
«Почвенно-мелиоративная оценка и прогнозы
орошаемых и перспективных
под орошение территорий».
Пущине Институт агрохимии
и почвоведения АН СССР
A42292 Пущино Моск. обл.)-
Сроки и места проведения
научных встреч могут быть
изменены. Подробную
информацию можно получить в
оргкомитетах, адреса которых
указаны в скобках.
НОВЫЕ НАУЧНЫЕ
УЧРЕЖДЕНИЯ
Президиум Академии наук
СССР постановил
организовать в составе Института
биохимии и физиологии
микроорганизмов АН СССР
Всесоюзную коллекцию
микроорганизмов и утвердил
Положение о ней.
На базе биологической
станции Института биологии АН
Киргизской ССР организован
Отдел экологии и охраны
природы Иссык-Купя АН
Киргизской ССР.
НАЗНАЧЕНИЯ
Заместителем главного
ученого секретаря Президиума
АН СССР по выставкам
назначен член - корреспондент
АН СССР А. П. КАПИЦА.
Заместителем председателя
Президиума Башкирского
филиала АН СССР утвержден
доктор химических наук
Г. А. ТОЛСТИКОВ.
Главным ученым секретарем
Дальневосточного научного
центра АН СССР утвержден
кандидат химических наук
В. Ю. ГЛУЩЕНКО.
Директором Института эле-
мен то органических
соединений им. А. Н. Несмеянова
АН СССР назначен академик
А. В. ФОКИН.
Директором Библиотеки
Академии наук СССР
назначен доктор биологических
наук В. А. ФИЛОВ.
Готовится к печати
«ЖУРНАЛ
ВСЕСОЮЗНОГО ХИМИЧЕСКОГО
ОБЩЕСТВА
им. Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА»
1981, № 2,
посвященный высшему химическому
и химико-технологическому образованию
В статьях номера рассматриваются проблемы
современной высшей школы: структура учебных планов и программ,
методика преподавания, пути активизации учебной работы,
применение в учебном процессе технических средств
обучения, научно-исследовательская работа студентов и т. д.
Цена номера 2 руб.
Журнал в розничную продажу не поступает. Отдельные
номера можно заказывать в редакции, выслав почтовым
(не телеграфным!) переводом стоимость номера.
Заказы на № 2 принимаются до 1 марта 1981 г.
АДРЕС РЕДАКЦИИ: 101000 Москаа, Кривоколенный пер., 12.
Научно-производственное объединение
«БИОХИМРЕ АКТИВ»
ПРЕДЛАГАЕТ
АВТОЛИЗАТ ДРОЖЖЕВОЙ для приготовления питательных
сред (выпускается в соответствии с ТУ 6-09-3979-75).
Аморфный порошок желтовато-коричневого цвета; содержание
аминного азота — 2,5%, воды — 10%, потери при
высушивании — 9%.
Цена — 110 руб. за килограмм.
ЭКСТРАКТ ДРОЖЖЕВОЙ для приготовления питательных
сред (ТУ 6-09-3462-73). Содержание аминного азота — не
менее 1,5%; содержание воды — не более 9%.
Цена — 125 руб. за 1 кг.
ПОЛИСОРБ-1 для применения в газо-жидкостной и газовой
хроматографии (анализ перманентных газов, определение
содержания воды в растворителях, анализ спиртов,
гликолем, летучих соединений серы) в качестве носителя (ТУ
6-09-3602-74). Содержание основной фракции @,25—0,50) —
не менее 90%; насыпной вес — в пределах 0,21—0,30 г/см3;
коэффициент разделения метилового и этилового спирта —
не менее 1,0.
Цена — 350 руб. за 1 кг.
Обращаться по адресу: 229014 гор. Олайне Латвийской
ССР, НПО «Биохимреактив». Расчетный счет № 324402 в
Ленинском отд. Госбанка гор. Риги.
ВНИМАНИЮ ЧИТАТЕЛЕЙ
Если вы получили экземпляр «Химии и жизни» с
типографским браком (пропуск страниц, неправильная
брошюровка, неровная обрезка и т. д.),— этот
экземпляр нужно выспать дпя замены на Чеховский поп игр аф-
комбинат по адресу: 142300 гор. Чехов Московской
области.
71
г
J~^fl Устав клуба
_Я__5 Где работают
аналитики 1
Как в заводской
лаборатории
А мы добыли
золото...
Холодильник
и свинцовая
башня
Устав клуба
Пункт первый. Членом клуба может быть каждый школьник.
Пункт второй. Членом клуба становится тот, кто задаст интересный
вопрос, или найдет интересный ответ, или пришлет заметку, фотографию,
рисунок, или просто расскажет о своих полезных делах.
Сообщаем читателям очередные итоги заочного конкурса Клуба Юный химик. На этот
раз победителями стали:
Александр ЛЕВЧЕНКО, десятиклассник из Краснодара, приславший заметку «Как сделать
рубин» (№ 9, 1980 год).
Юрий БЕРЕЖНОЙ, ученик школы № 19, Липецк; его заметка о выращивании бабочек в
домашних условиях напечатана в № 7 за прошлый год.
Поздравляем победителей и напоминаем юным химикам: конкурс продолжается!
ХИМИЧЕСКИЕ ПРОФЕССИИ
Где работают
аналитики
Взрослые химики вырастают из юных.
Получается это быстро: многие из
сегодняшних членов Клуба Юный химик
приступят к серьезной, взрослой работе
еще в нынешней пятилетке. Химию они
любят и профессии, видимо, хотят
избрать химические. Вопрос в том, четко
ли они представляют себе эти будущие
профессии.
Заметка члена-корреспондента
Академии наук СССР Ю. А. ЗОЛОТОВА
рассказывает об одном из важнейших
направлений современной химии.
Редакция надеется, что эта заметка
поможет тем, кто раздумывает о своей
будущей работе.
Каждый год на химическом факультете
Московского университета вывешивают
сведения о заявках на молодых
специалистов. Куда только не приглашают но-
.воиспеченных химиков! Их зовут в
институты Академии наук, в научные
учреждения промышленности, в разные
вузы и техникумы — преподавать.
Среди заказчиков — и крупные заводы, и
медицинские учреждения, и
лаборатории, призванные следить за
окружающей средой.
Университет готовит специалистов
широкого профиля, но студенты
все-таки специализируются по отдельным
направлениям химической науки, по раз-
72
ным кафедрам. И в заявках обычно
указывают, выпускника какой кафедры
хотела бы получить организация. На
каких же химиков наибольший спрос?
Каждый год заказчики требуют одно
и то же: дайте химиков-аналитиков!
Нарасхват идут не только
университетские аналитики. Например, в
столице высоко ценят лаборантов,
окончивших аналитическое отделение
Московского химического политехникума
им. В. И. Ленина. К важным делам в
институтах и на предприятиях
привлекаются и выпускники ПТУ
химико-аналитического профиля.
Спрос на таких специалистов далеко
не случаен. Роль аналитической химии,
значение химического анализа за
последние годы сильно возросли, и
причин тому несколько.
Без химического анализа невозможно
развитие многих областей науки.
Например, геохимия — наука, без которой
невозможна успешная разведка
полезных ископаемых,— делает почти все
свои выводы на основе результатов
анализа. Исследования Луны, Венеры,
Марса в значительной мере представляют
собой изучение химического состава
горных пород или атмосферы этих
небесных тел. Биохимия и близкие к ней
биоорганическая химия, молекулярная
биология тоже опираются на сведения
о химическом составе и строении
компонентов живой клетки. Быстрый и
точный анализ крови, мочи и других
жидкостей или тканей организма необходим
для медицины. Даже некоторые науки,
по традиции числящиеся
гуманитарными, не обходятся без химических
анализов. Например, археология: по
результатам анализа определяется место
и время изготовления древних
предметов.
Не менее важен анализ для
промышленности, сельского хозяйства, службы
охраны природы. Ведь, например,
сведения о характере и степени
загрязнения воздуха городов — это результат
его химического анализа. Урожай
сельскохозяйственных культур в немалой
степени зависит от того, как налажена
агрохимическая служба. Кислая в
данном районе почва или, скажем,
засоленная; каких важных элементов в ней не
хватает — на такие вопросы тоже
отвечает только химический анализ.
О промышленности можно было бы
сказать многое. Известно, что самая
современная технология
сталеварения — это плавка металла не в
мартеновских печах, а в крупных
конверторах. Но внедрить эту технологию
удалось только после того, как научились
быстро анализировать сталь по ходу
плавки. А делать это нужно очсень
быстро: ведь в конверторе весь процесс
длится около получаса. А не 4—5 часов,
как в мартене.
И уж совсем немыслимы без анализов
химические производства, переработка
нефти. Контроль состава сырья,
качества промежуточных технологических
продуктов, готовой продукции — это же
и есть анализ! А такой контроль
проводится в огромных масштабах. То же
можно сказать и об электронной
технике, только там анализ куда тоньше и
73
сложнее: электроника имеет дело с
веществами особой чистоты. Содержание
примесей в них—на уровне
миллионных, а то и миллиардных долей
процента. Это очень нелегко — обнаружить
и измерить такую примесь.
Все, что сказано о применении
анализа, еще не характеризует
аналитическую химию как научную дисциплину.
Ее задачи несколько иные: создавать
методы анализа. Это наука о принципах
и методах анализа, о способах
распознания веществ, их идентификации.
Конечно, отделить химический анализ
как службу от аналитической химии как
науки нелегко. Это все равно что
разделить медицину на науку (разработка
методов диагностики и лечения;
изучение хода болезней) и практическую
службу, к услугам которой мы
прибегаем, когда заболеем. Но все же такое
разделение труда существует — и
среди медиков, и среди аналитиков.
Я занимаюсь аналитической химией
больше 25 лет и могу доверительно
сообщить юным читателям, что это
благодарная и увлекательная область
знания.
Разве не интересно, например, искать
способы анализа, которые не
производят никакого видимого воздействия на
вещество, изделие или материал? Это —
так называемый неразрушающий
анализ. Он необходим в криминалистике:
предмет, который должен служить
вещественным доказательством, уликой,
разрушать, растворять или сплавлять
нельзя. Сейчас умеют делать
неразрушающий анализ, например, облучая
предмет нейтронами и измеряя
радиоактивность образующихся короткожи-
вущих изотопов. После полного
распада этих радиоизотопов — а это
происходит довольно скоро — предмет
остается во всех отношениях таким, каким
был до облучения.
Есть и другие методы химического
анализа без разрушения образца, но их
пока мало и они не всегда отличаются
простотой. Нужны новые методы, а для
этого требуется изобретательность,
интуиция и, конечно же, знания
молодых исследователей. Молодых —
потому, что они менее обременены грузом
привычных схем, стереотипных
подходов и традиции.
Другая проблема, требующая
привлечения свежих творческих сил,— это
разработка способов анализа на
расстоянии. На большом и на малом.
Большое расстояние — до дна океанов или
до космических объектов; малое — до
химического реактора с токсичными или
радиоактивными веществами, к
которым лучше не подходить. В этом
направлении тоже есть определенные успехи.
Так, сообщения о том, что где-то в
космическом пространстве обнаружены
молекулы этилового спирта или
формальдегида,— это пример могущества
современных методов дистанционного
анализа. Но все же методов такого
анализа пока мало, и возможности их
оставляют желать лучшего.
Или еще задача: как анализировать
микроскопические кусочки образца или
отдельные его участки, размер
которых — несколько микрометров.
Геологам, например, часто бывает нужно
найти микроскопические включения
минералов в обычные горные породы.
Значит, нужен анализ, направленный
строго в заданную точку, локальный.
Делать его аналитики тоже умеют, но не
всегда достаточно легко и скоро.
Педагоги считают, что изучение
аналитической химии очень важно в
подготовке химика любой специализации.
Ведь знакомясь с этой областью науки,
мы узнаем многое не о веществах
вообще, а об особенностях конкретных
соединений. А это чрезвычайно важно для
развития «чувства вещества», без
которого нет истинного химика. И что еще
важно — сейчас аналитическая химия
пользуется не только химическими
приемами. Даже из приведенных выше
примеров ясно, что на вооружении
современного аналитика — многие
физические методы и технические решения.
В современной аналитической
лаборатории— как в исследовательской, так
и в заводской — не только колбы и
пипетки, но и лазеры, нейтронные
генераторы, мини-ЭВМ и многое другое.
А это обещает богатую пищу для ума
тем из вас, для кого аналитическая
химия станет профессией.
74
Клуб Юный химик
ЗАДАЧИ
Как в заводской
лаборатории
Задачи, как две капли воды похожие
на школьные, нередко приходится
решать и взрослым людям. Например,
тем, кто работает в заводских
лабораториях. И пусть методы анализа сплавов
применяются в наши дни другие, более
скорые,— расчеты остались
прежними. Такими же, как в предлагаемых
ниже задачах на сплавы. Вот и
попробуйте, каждый ли из вас справится с
работой лаборанта.
Решая задачи, следует считать все
реакции количественными и идущими
до конца.
1. 6,74 г сплава, содержащего свинец,
алюминий, медь и цинк, растворили
в 50%-ной азотной кислоте. При
добавлении раствора серной кислоты выпал
осадок А, масса которого 3,03 г. В
оставшийся раствор пропустили сероводород.
Выпавший осадок прокалили на воздухе
и получили 3,2 г вещества Б.
Раствор прокипятили и охладили.
Добавили избыток аммиака. Выпал
аморфный осадок В. Вес после
прокаливания — 1,53 г.
Определить количественный состав
сплава.
2. 10 г сплава алюминия, меди,
марганца и магния растворили в 50%-ной
азотной кислоте. Добавили серную кислоту
и пропустили сероводород. Выпавший
осадок А отделили и прокалили.
Масса — 0,6 г.
В фильтрат добавили хлорид
аммония и пропустили избыток аммиака.
После прокаливания полученного осадка Б
оказалось, что масса его — 17,945 г.
В оставшийся раствор прилили раствор
гидрофосфата натрия и получили 0,251 г
осадка В.
Определить процентный состав
сплава. Указать его название и область
применения.
3. 10 г сплава растворили в избытке
щелочи, причем выделилось 12,9349 дм3
газа (условия нормальные). Такая же
навеска сплава растворяется в соляной
кислоте не полностью, выделяя
10,6949 дм3 того же газа. Солянокислый
раствор окрашивает пламя горелки
в желтый цвет, а всего
окрашивающего металла в сплаве 0,01 г.
Определить процентный состав
сплава. Как он называется и где
применяется?
(Решения — на стр. 77J
ВОЗМОЖНЫ ВАРИАНТЫ
Л мы добыли
золото...
Сообщают Алексей
Румянцев и Александр
Ильченко из Ленинграда.
Девять лет назад в нашем
журнале рассказывалось,
как получить для опытов
немного солей золота из
разбитых тарелок или
блюдец. А Алексей с
Александром открыли
«золотую жилу»
побогаче. Вот что они пишут.
В некоторых
радиолампах золотят сетки.
Делается это для уменьшения
термоэлектронной
эмиссии. Так вот, если взять
лампу марки 6ПЗС,
6Ж9П, 6Ж32П или 6В1П
Клуб Юный химик
75
(содержат ли сетки
золото, можно узнать из
паспорта лампы), которая
разбилась или просто
отработала свой срок, то
золото добыть не так уж
трудно. Старую лампу с
целым корпусом нужно
разбить, завернув в
тряпку или газету и
осторожно ударив молотком.
Разбитую лампу — разобрать
на части.
Внешнюю оболочку из
листового черненого
никеля надо отделить от
вертикальных столбиков,
на которые намотана
тонкая вольфрамовая или
молибденовая
проволочка. Никель, кстати, тоже
может пригодиться для
опытов, но сейчас нам
нужны проволочки. Одна
из сеток (а проволочки,
намотанные на
столбики,— это и есть сетки)
желтая, на нее-то и
нанесена позолота.
Осторожно отделив эту сетку,
Холодильник
и свинцовая
башня
нужно состричь
проволоку со столбика и положить
ее в пробирку. Если
затем прибавить в нее
несколько капель царской
водки (смесь
концентрированных азотной и
соляной кислот 1:3), а затем
быстро слить раствор, то
с царской водкой
прореагирует в основном
золотое покрытие. Так
получается золотоносный
раствор, в котором ценного
металла побольше, чем в
растворе, добытом из
битой посуды.
От редакции. Видимо, не
всем юным химикам
удастся раздобыть 8-й номер
нашего журнала за 1972 год,
в котором была
опубликована заметка Г. Койдана
«Опыты с золотом» (ее
упоминают авторы письма).
Поэтому повторяем
описание одного из самых
интересных опытов, который
можно проделать с золото-
хлористоводородной кис-
Всем юным химикам
известно, как нелегко
бывает раздобыть для
домашней лаборатории водяной
холодильник. Вот я и
придумал, как сделать
его из подручных
материалов. Идею вычитал из
одного
приключенческого романа. Героя этой
книги сажают в
свинцовую башню, где летом
стоит невероятная жара,
а зимой — жуткий холод.
Вы спросите, при чем тут
холодильник. А вот при
чем. Герой романа
страдал из-за высокой
теплопроводности металла, а
теплопроводность — это
то самое, что надо для
холодильника.
Взял я стеклянную
трубку, а на нее намотал
трубку из мягкого
металла, выломанную из
старого холодильного агрегата.
лотом Н[АиС14] — тем
самым раствором, что
образуется после обработки
золота царской водкой.
Несколько капель царской
водки, в которой растворено
золото, поместите в
пробирку, хорошо промытую
дистиллированной водой.
Дистиллированной же водой
долейте жидкость в
пробирке до объема 5 мл.
0,5 г хлорида
двухвалентного олова растворите в
50 мл дистиллированной
воды. Несколько капель этого
прозрачного раствора
влейте в пробирку с
бледно-желтым раствором Н[АиС!4].
При этом золото
восстановится, и смесь станет
сначала желто-коричневой, а
позднее — красной,
розовой или красно-фиолетовой.
Это окраска кассиевого
пурпура, коллоидного раствора,
традиционно используемого
для окрашивания стекла или
фарфора. Цвет кассиевого
пурпура зависит от
размера образовавшихся
коллоидных частиц, который может
меняться в пределах
1—6 нм.
У нас по дворам валяется
немало старых бытовых
холодильников, вот и
пристроил я часть
хитроумного электрического
холодильника к простому,
водяному. Чтобы змеевик
не съезжал со
стеклянной трубки, я залил его
смолой, оставив
открытыми только концы трубок.
Присоединил
металлическую трубку к
водопроводу. Холодильник работает
прекрасно — делал с ним
опыты по перегонке
жидкостей.
А если под руками не
окажется старого
холодильного агрегата,
можно добыть свинцовую
трубку от обрезка
электрического кабеля.
Виктор ПЕТРОВ, 9-й класс,
гор. Лыткарино
Московской обл.
76
Решения задач
(См. стр. 75)
1. При растворении указанных в условии
задачи металлов в азотной кислоте
образуются нитраты РЬ (II), Си (II),
Zn (II) и Al (III). Вещество А,
выпадающее при добавлении серной кислоты,—
это сульфат свинца:
Rb(N03J + H2S04-^ 2HN03+PbS04 J
,л, DUC0 3,03-207
3,03 г PbSU4 содержат mPb= -—— =
= 2,07 г свинца. При прокаливании на
воздухе сульфид меди, осаждаемый
после пропускания сероводорода,
окисляется, превращаясь в оксид. Это и есть
вещество Б. В • заданном количестве
оксида меди содержатся
mCu=-
3,2 - 64
80
= 2,56 г меди;
(молекулярная масса оксида 80,
атомная масса меди — 64). После подще-
лачивания раствора аммиаком
осаждается гидроксид алюминия (гидроксид
аммония — слишком слабое основание
для того, чтобы растворить это амфо-
терное соединение):
АКыОзЫ-ЗЫН.ОН^
-^3NH4NO, + AI(OH),|.
После прокаливания гидроксид
алюминия превращается в оксид, вещество В:
2А1(ОНK-^ЗН20 + А1203;
102
1,53
ПА1 =
54
102
= 0,81 г алюминия.
Массу цинка можно установить по
разности:
mZn=6,74—<2,07 + 2,56 + 0,81) = 1,3 г.
2. Металл, осаждаемый
сероводородом,— это снова медь. 0,6 г ее сульфида
/ а , • 0.6 - 64 л л
(осадок А) содержат —— =0,4 г меди,
У6
что составляет 4% общей массы сплава.
Осаждение и прокаливание алюминия,
как и в предыдущей задаче, приводит
к образованию его оксида. Только здесь
он обозначен как осадок Б.
17,945 - 54
mAI =
9,5
и аммония (осадок В):
MgClo + Na-.HPCX+NI-lOH -
—*-2NaCI + H.>0 + MgNH:PO {.
0,251 -24 пплл
m«9=-^!37—=0'044 г-
Значит, магния в составе сплава 0,44%.
Марганца же — 100—D +95 -|-0.44) =
= 0,56%. Сплав называется дуралюми-
ном, или дюралем. Он широко
применяется в авиастроении и других
областях техники.
3. Сплав содержит 0.1 % натрия —
именно соли натрия окрашивают пламя в
желтый цвет. Найдем объем водорода.
который восстановлен натрием:
0,01 - 11,2 ллл п
== =0,0049 дм , потому что
атомная масса натрия 23, а моль
натрия вытесняет 0,5 моля, или 11,2 дм
водорода.
Объем водорода, восстановленного
вторым растворимым в кислоте
металлом, равен 10,6949—0,0049=10,69 дм .
Третий же компонент сплава,
нерастворимый в кислоте, но растворимый в
щелочи,— это кремний, на долю которого
приходится 12,9349—10,6949 = 2,24 л
вытесненного водорода. Следовательно, в
составе сплава кремния было 0,05 моль
(моль кремния восстанавливает 2 моля
водорода, а 2,24 л — это 0,1 моль).
0,05 моль кремния — это 1,4 г.
Следовательно, в составе сплава его 14%.
Металл, растворяющийся с
выделением водорода и в щелочи, и в
кислоте,— это алюминий. Его содержание в
сплаве можно рассчитать, зная объем
выделенного им водорода, но можно
и определить по разности. И в том и в
другом случае получится, что масса
алюминия 8,59 г, а его процентное
содержание в сплаве составляет 85,9%.
Сплав называется силумин. Его
применяют в авиастроении, судостроении и
в других отраслях промышленности.
М. И. ГОЛЬДЕНЬЕРГ
102
95% в составе сплава.
В присутствии NHdOH гидрофосфат
натрия осаждает смешанный фосфат магния
77
Календарь, 1981
ПАМЯТНЫЕ ДАТЫ, НАУЧНЫЕ ОТКРЫТИЯ
1581 В Москве учреждена «Аптекарская палата» — первое фармацевтическое учреждение
в России.
1611 Галилео Галилей A564—1642) демонстрирует членам Академии Рысьеглазых открытые
им «медицейские звезды» — спутники Юпитера.
1661 В Лондоне вышла в свет книга Роберта Бойля A627—1691) «Химик-скептик»,
положившая начало научной химии.
1661 Марчелло Мальпиги A628—1694) открыл капиллярное кровообращение, доказав
правильность представлений о кругообороте крови в организме.
1671 Исаак Ньютон A643—1727) в мемуаре «Метод флюксий и бесконечных рядов...»
изложил основы изобретенного им дифференциального исчисления.
1701 Во Франции основан «Журнал Треву» («Записки по истории наук и изящных
искусств») — одно из первых в Европе естественнонаучных и научно-просветительных
периодических изданий.
1701 Указом Петра I в Москве создана Математико-навигационная школа — первое научно-
техническое учебное заведение в России.
1731 Основана первая в стране кафедра химии при Петербургской академии наук.
1761 Леопольд Ауэнбруггер A722—1809) в Вене сообщил об изобретенном им методе
перкуссии — исследовании больных с помощью выстукивания.
1841 Чарлз Джексон A805—1880) открыл обезболивающее действие этилового эфира.
Начало эры наркоза.
1851 Людвиг Траубе A818—1876) в Берлине ввел измерение температуры у больных.
1861 Александр Михайлович Бутлеров A828—1886) на Съезде немецких
естествоиспытателей и врачей в Шпейере изложил основные положения теории химического строения.
1881 Альберт Абрахам Майкельсон A852—1931) в опыте с построенным им
интерферометром открыл независимость скорости света от направления движения Земли на орбите. Один
из главных экспериментальных фактов, положенных в основу теории относительности.
1901 Гуго де Фриз A848—1935) опубликовал теорию мутаций.
1901 Петр Николаевич Лебедев A866—1912) открыл давление света на твердые тела.
1901 Открытие групп крови и феномена склеивания эритроцитов под действием антител
плазмы при переливании несовместимой крови (Карл Ландштейнер, 1868—1943).
1911 Эрнест Резерфорд A871—1937) открыл атомное ядро и построил планетарную модель
атома.
1911 Первый Сольвеевский конгресс физиков, посвященный «теории излучения и квантам».
В числе участников дискуссии были Г. Лоренц, М. Планк, А. Пуанкаре, А. Эйнштейн,
Э. Резерфорд, М. Кюри, В. Нернст.
1921 Альбер Кальметт A863—1933) создал (в сотрудничестве с Ш. Гереном)
профилактическую вакцину против туберкулеза — БЦЖ.
1931 Поль Адриен Морис Дирак (род. 1902) предсказал существование позитрона —
первой античастицы.
1931 Владимир Кузьмич Зворыкин (род. 1 В89) создал в Принстоне первую передающую
телевизионную трубку (иконоскоп).
78
1941 Лев Давидович Ландау A908—1968) сформулировал феноменологическую теорию
сверхтекучести, обобщив экспериментальные исследования П. Л. Капицы.
1971 В СССР синтезированы соединения семивалентного нептуния и плутония,
двухвалентного калифорния, эйнштейния и фермия, одновалентного менделевия.
1971 Ватикан отменил приговор Галилею.
годовщины
2450 лет со дня рождения Сократа (ум. 399 до н. э.), древнегреческого философа,
родоначальника философской диалектики как метода отыскания истины путем вскрытия
противоречий в суждениях оппонента.
2080 лет со дня рождения Тита Лукреция Кара (ум. ок. 55 г. до н. э.), римского поэта и
философа-материалиста, автора натурфилософской поэмы «О природе вещей», в которой
он изложил и развил атомистическое учение Эпикура.
1700 лет со дня рождения Ко Хунга (ум. 361), даосского монаха, крупнейшего
представителя древнекитайской алхимии. Описал множество лекарственных средств и способы
получения различных химических веществ.
850 лет со дня смерти Омара Хайяма (род. ок. 1048), персидского поэта и математика.
Дал решение уравнений первых трех степеней, предложил оригинальную теорию
параллельных.
580 лет со дня рождения Николая Кузанского (Николая Кребса, ум. 1464),
немецко-итальянского философа, богослова, математика, механика и астронома, одного из
предшественников Коперника. Оказал большое влияние на развитие естественнонаучной мысли эпохи
Возрождения.
4 января 20 лет со дня смерти Эрвина Шрёдингера (род. 1887), австрийского физика.
8 1925—1926 гг. сформулировал постулаты волновой механики. Установил ее физическую
тождественность с матричной механикой В. Гейзенберга, М. Борна и П. Йордана. Вывел
основное уравнение нерелятивистской квантовой механики.
13 января 130 лет со дня рождения Василия Парменовича Образцова (ум. 1920), русского
врача, создателя методов физикального исследования . органов брюшной полости.
17 января 275 лет со дня рождения Бенджамина Франклина (ум. 1790), американского
ученого и просветителя. Доказал электрическую природу молнии, изобрел громоотвод,
объяснил принцип действия лейденской банки. Изучил и нанес на карту Гольфстрим.
22 янввря 420 лет со дня рождения Фрэнсиса Бэкона (ум. 1626), английского философа-
материалиста, глашатая и теоретика экспериментальной науки нового времени, творца
опытно-индуктивного метода познания природы.
31 января 100 лет со дня рождения Ирвинга Ленгмюра (ум. 1957), американского физика и
фихикохимика. Внес крупный вклад в изучение поверхностных явлений, изобрел вакуумный
насос, получил атомарный водород.
6 февраля 120 лет со дня рождения Николая Дмитриевича Зелинского (ум. 1953),
советского химика-органика. Заложил основы современного учения об органическом катализе,
внес крупный вклад в химию углеводородов. Создатель угольного противогаза.
10 февраля 80 лет со дня смерти Макса Петтенкофера (род. 1818), немецкого врача и
гигиениста, основателя экспериментальной гигиены. Дал опытное обоснование практическим
мероприятиям по оздоровлению окружающей среды.
12 февраля 125 лет со дня смерти Николая Ивановича Лобачевского (род. 1792), русского
математика. В 1826 г. сформулировал гиперболическую неевклидову геометрию.
15 февраля 120 лет со дня рождения Альфреда Норта Уайтхеда (ум. 1947), английского
математика, логика и философа, автора «Начал математики» A910—1913 гг., совместно с
Б. Расселом), определивших развитие математической логики в XX веке.
17 февраля 200 лет со дня рождения Ренэ Теофиля Ясента Лаэннека (ум. 1826),
французского врача и анатома, основоположника клинико-анатомического метода. Описал
туберкулез и крупозную пневмонию. Изобрел стетоскоп.
19 февраля 65 лет со дня смерти Эрнста Маха (род. 1838), австрийского физика и
физиолога. Внес крупный вклад в изучение слуха и зрения. Открыл и исследовал волновой
процесс, впоследствии названный ударной волной. Предложил «принцип Маха», согласно
которому инертная масса тела есть следствие его гравитационного взаимодействия со всем
веществом вселенной.
27 февраля 45 лет со дня смерти Ивана Петровича Павлова (род. 1849), советского
физиолога. Один из основоположников физиологии пищеварения. Открыл условный рефлекс,
создал учение об условнорефлекторной нервной деятельности и анализаторах.
1 марта 135 лет со дня рождения Василия Васильевича Докучаева (ум. 1903), русского
естествоиспытателя, основателя современного учения о почвах и зональной агрономии.
8 книге «Русский чернозем» A883 г.) заложил основы научного генетического
почвоведения.
1 марта 70 лет со дня смерти Якоба Генрика Вант-Гоффа (род. 1852), голландского физи-
кохимика, основоположника стереохимии. Создал учение о подвижном химическом
равновесии и химической кинетике.
9 марта 130 лет со дня смерти Ганса Кристиана Эрстеда (род. 1771), датского физика и
химика. В опытах с отклонением магнитной стрелки под действием проводника с током
установил связь между электричеством и магнетизмом. Получил алюминий.
15 марта 160 лет со дня рождения Йозефа Лошмидта (ум. 1895), австрийского физика.
Исходя из кинетической теории газов, определил число молекул в единице объема газа.
79
17 марта 60 лет со дня смерти Николая Егоровича Жуковского (род. 1847), русского физика,
механика, основоположника современной экспериментальной и теоретической
аэродинамики, непосредственно связанной с прогрессом самолетостроения.
19 марта 40 лет со дня смерти Николая Семеновича Курнакова (род. 1860), советского
физикохимика, автора основополагающих работ по физико-химическому анализу.
24 марта 90 лет со дня рождения Сергея Ивановича Вавилова (ум. 1951 )f советского физика.
Внес существенный вклад в физическую оптику, развил теорию люминесценции.
29 марта 110 лет со дня рождения Алексея Евгеньевича Чичибабина (ум. 1945), русского
химика-органика, автора классических работ об азотсодержащих гетероциклах.
31 марта 170 лет со дня рождения Роберта Вильгельма Бунзена (ум. 1899), немецкогО(
химика. Положил начало спектральному анализу. Открыл цезий и рубидий. Заложил
основы фотохимии.
1 апреля 80 лет со дня смерти Франсуа Мари Рауля (род. 1830), французского химика и
физика. Открыл законы, применяемые для определения молекулярных масс веществ в
растворенном состоянии.
15 апреля 85 лет со дня рождения Николая Николаевича Семенова, советского химика,
одного из основателей химической физики, автора теории разветвленных цепей.
19 апреля 75 лет со дня смерти Пьера Кюри (род. 1859), французского физика. 8 1898 г.
открыл (совместно с М. Склодовской-Кюри) полоний и радий.
30 апреля 65 лет со дня рождения Клода Элвуда Шеннона, американского ученого и
инженера, одного из создателей математической теории информации.
6 мая 110 лет со дня рождения Франсуа Огюста Виктора Гриньяра (ум. 1935),
французского химика-органика. Открыл метод синтеза органических веществ с помощью смешанных
магний-галогенорганических соединений.
18 мая 80 лет со дня рождения Винсента де Виньо, американского биохимика. Установил
строение инсулина, синтезировал гормоны задней доли гипофиза.
4 июня 75 лет со дня рождения Ивана Людвиговича Кнунянца, советского химика-органика.
Внес крупный вклад в исследование фторорганических соединений.
8 июня 110 лет со дня смерти Юлия Федоровича Фрицше (род. 1808), русского химика и
ботаника. Внес крупный вклад в химию углеводородов.
13 июня 150 лет со дня рождения Джеймса Клерка Максвелла (ум. 1872), английского
физика. Творец классической электродинамики и один из основоположников статистической
физики. Сформулировал (в виде системы дифференциальных уравнений) законы
электромагнитного поля.
19 июня 75 лет со дня рождения Эрнеста Бориса Чейна, английского биохимика. Возглавил
работы по выделению пенициллина и установил его строение.
1 июля 100 лет со дня смерти Анри Этьена Сент-Клера Девиля (род. 1818), французского
химика. Создал промышленный способ получения алюминия, получил платино-иридиевый
сплав, из которого изготовлены международные эталоны метра и килограмма.
2 июля 65 лет со дня смерти Ильи Ильича Мечникова (род. 1845), русского биолога и
микробиолога. Один из основоположников эволюционной эмбриологии. Открыл фагоцитоз
и создал клеточную теорию невосприимчивости к инфекционным болезням.
9 июля 125 лет со дня смерти Амедео Авогадро ди Кваренья (род. 1776), итальянского
физика и химика. Предположил, что молекулы простых газов состоят из одного или
нескольких атомов, дал формулировку одного из основных законов идеальных газов.
11 июля 270 лет со дня рождения Георга Вильгельма Рихмана (ум. 1753), немецкого
физика, работавшего в Петербурге. Автор исследований по калориметрии, один из основателей
учения о теплоте. Пионер изучения электрических явлений в России; погиб от удара
молнии во время опытов с незаземленной «громовой машиной».
13 июля 85 лет со дня смерти Августа Фридриха Кекуле (род. 1829), немецкого химика-
органика. Предложил формулу строения бензола, один из создателей теории строения.
14 июля 180 лет со дня рождения Иоганнеса Петера Мюллера (ум. 1858), немецкого
естествоиспытателя, одного из создателей анатомии и физиологии мозга и органов чувств.
15 июля 75 лет со дня рождения Адольфа Павловича Юшкевича, советского историка науки,
переводчика и интерпретатора классиков европейского естествознания.
26 июля 40 лет со дня смерти Анри Лебега (род. 1875), французского математика.
Сформулировал современную теорию функций действительного переменного, дал важнейшее
обобщение понятия интеграла (интеграл Лебега).
27 июля 100 лет со дня рождения Ганса Эйгена Фишера (ум. 1945), немецкого
химика-органика и биохимика. Установил состав гемоглобина и хлорофилла.
6 августа 100 лет со дня рождения Александра Флеминга (ум. 1955), английского
микробиолога. Открыл пенициллин и лизоцим.
12 августа 160 лет со дня рождения Германа Людвига Фердинанда фон Гельмгольца (ум.
1894), немецкого физика и физиолога. Дал математическое обоснование закона сохранения
энергии. Заложил основы физиологии зрения и слуха, изобрел офтальмоскоп.
19 августа 125 лет со дня смерти Шарля Фредерика Жерара (род. 1816), французского
химика. Разграничил понятия молекулы, эквивалента и атома; предложил таблицу атомных
весов.
28 августа 175 лет со дня смерти Шарля Огюстена Кулона (род. 1736), французского
физика. Открыл закон взаимодействия электрических зарядов и магнитных полюсов,
подготовил создание теории электромагнитных явлений.
80
5 сентября 75 лет со дня смерти Людвика Больцмана (род. 1844), австрийского физика и
математика. Дал статистическое обоснование второму началу термодинамики; один из
основоположников статистической физики и физической кинетики.
8 сентября 270 лет со дня рождения Михаила Васильевича Ломоносова (ум. 1765), русского
химика, физика, астронома, филолога, поэта, художника, поборника просвещения и развития
отечественной науки и техники. Углубил представления об атомно-молекулярном строении
вещества, выдвинул молекулярно-кинетическую теорию теплоты, сформулировал принцип
сохранения материи и движения, заложил основы физической химии. Изучал атмосферное
электричество, земное тяготение, открыл атмосферу на Венере.
9 сентября 80 лет со дня смерти Александра Онуфриевича Ковалевского (род. 1840),
русского биолога-эволюциониста. Показал общность закономерностей развития позвоночных
и беспозвоночных животных, доказал эволюционное родство этих групп.
22 сентября 190 лет со дня рождения Майкла Фарадея (ум. 1867), английского физика и
химика. Открыл электромагнитную индукцию A831), ввел в физику понятие поля, заложил
основы электрохимии. Открыл бензол, получил ряд газов в сжиженном состоянии.
22 сентября 25 лет со дня смерти Фредерика Содди (род. 1877), английского радиохимика.
Предложил (вместе с Резерфордом) теорию радиоактивного распада — исходный пункт
развития учения об атоме и атомной энергии. Доказал, что радий образуется из урана.
24 сентября 440 лет со дня смерти Парацельса (Филиппа Ауреола Теофраста Бомбаста фон
Гогенгейма, род. 1493), немецкого врача и естествоиспытателя, реформатора средневековой
медицины и родоначальника научной фармакологии.
24 сентября 480 лет со дня рождения Джироламо Кардано (ум. 1576), итальянского
естествоиспытателя, натурфилософа, математика, механика, врача. Внес крупный вклад в развитие
алгебры, изобрел карданный механизм.
29 сентября 80 лет со дня рождения Энрико Ферми (ум. 1954), итальянского физика.
Заложил основы физики нейтронов. Осуществил ядерную цепную реакцию.
10 октября 250 лет со дня рождения Генри Кавендиша (ум. 1810), английского физика и
химика. Получил водород и углекислый газ, определил состав воздуха и воды; ввел понятие
электрического потенциала, сформулировал понятие теплоемкости.
13 октября 160 лет со дня рождения Рудольфа Людвига Карла Вирхова (ум. 1902),
немецкого врача и патолога, основоположника современной патологической анатомии и
создателя учения о клетке как основе жизни.
18 октября 50 лет со дня смерти Томаса Альвы Эдисона (род. 1847), американского
инженера и предпринимателя. Изобрел фонограф, создал первый в мире проект электростанции
постоянного тока, сконструировал железнодорожный тормоз, усовершенствовал
кинокамеру, лампу накаливания, телефон и построил телефонную станцию.
24 октября 380 лет со дня смерти Тихо Браге (род. 1546), датского астронома. Основал
Ураниборг — обсерваторию на острове Вен близ Копенгагена. На основании наблюдений
Тихо Браге Кеплер вывел законы движения планет.
26 октября 170 лет со дня рождения Эвариста Галуа, французского математика, одного из
величайших представителей математической мысли. Создатель теории конечных полей и
теории групп — фундамента современной теоретической физики. Убит на дуэли в 1832 г. в
возрасте двадцати с половиной лет.
18 ноября 40 лет со дня смерти Вальтера Фридриха Германа Нернста (род. 1864),
немецкого физика. Установил, что, если температура тела стремится к нулю, его энтропия также
стремится к нулю (третье начало термодинамики). Один из основателей физической химии.
23 ноября 760 лет со дня рождения Альфонса X Звездочета (ум. 1 284 г.), испанского поэта
и астронома, короля Кастилии и Леона. Руководил коллективом ученых, составивших
Альфонсинские астрономические таблицы.
5 декабря 100 лет со дня смерти Николая Ивановича Пирогова (род. 1810), русского врача
и анатома, одного из основоположников хирургии как научной медицинской дисциплины и
создателей военно-полевой хирургии.
5 декабря 150 лет со дня рождения Ганса Генриха Ландольта (ум. 1910), немецкого физи-
кохимика. Автор широко известного справочника «Физико-химические таблицы»,
составленного им вместе с Р. Бёрнштейном.
5 декабря 80 лет со дня рождения Вернера Карла Гейзенберга, немецкого физика, одного
из создателей квантовой механики. Сформулировал соотношение неопределенностей,
выражающее связь между импульсом и координатой микрочастицы (правило,
устанавливающее двойственную природу частиц).
10 декабря 85 лет со дня смерти Альфреда Бернгарда Нобеля, (род. 1833), шведского
инженера-химика, изобретателя динамита. Согласно завещанию Нобеля, его капитал
составил фонд для присуждения ежегодных международных премий за важнейшие достижения
в области естественных наук, литературные произведения и деятельность в защиту мира.
18 декабря 125 лет со дня рождения Джозефа Джона Томсона (ум. 1940), английского
физика. Открыл электрон. Открыл (вместе со своим учеником Ф. Астоном) стабильные
изотопы. Совместно с Ч. Вильсоном изобрел камеру Вильсона — основной инструмент
экспериментальной физики микромира.
26 декабря 85 лет со дня смерти Эмиля Дюбуа-Реймона (род. 1818), немецкого физиолога,
одного из основоположников электрофизиологии и создателя электрофизиологической
аппаратуры. Составил Г. М. ФАЙБУСОВИЧ
81
Архив
Аптекарская
палата
Минуло четыре века с тех пор, как в
Москве по приказу Ивана Грозного была
открыта «аптекарская палата» —
первая в России аптека. Некоторые
историки считают поэтому, что возраст
фармации и химии в нашей стране нужно
отсчитывать именно с 1581 года. Мнение
это не бесспорно: и лекарственные, и,
выражаясь' по-современному,
химические промыслы, разумеется, водились
на Руси куда раньше. Но все же о
первой аптеке тоже стоит вспомнить, тем
более что ее открытие было отнюдь не
случайностью, а совершенно
закономерным событием среди прочих
важных перемен в жизни бурно
разраставшегося Московского царства.
Почти все, кто изучает то время,
ссылаются на одну и ту же, ставшую ныне
редкостной, книгу, изданную в 1907
году в Томске,— «Врачебное строение в
допетровской Руси». Автором книги
был профессор местного университета
Н. Я. Новомбергский, а издание
1907 года, к сожалению,— первым и
последним. Не так уж часто встретишь
строго научное, полностью
документированное сочинение, которое
читается с не меньшим интересом, чем иной
роман.
Книга Новомбергского, едва выйдя
в свет, удостоилась высокой оценки:
Академия наук отметила ее премией
имени графа Уварова. И была своя
ирония судьбы в том, что премия, по
традиции названная именем махрового
мракобеса, выдвинувшего при
Николае I печально известную доктрину
«самодержавия, православия и
народности», досталась автору сочинения,
направленного против самодержавия.
Чтобы читатель мог составить по
возможности полное представление о книге
Новомбергского, для настоящей
публикации подготовлен не какой-то
отдельный ее фрагмент, а выдержки из
разных глав, смонтированные так, чтобы
получился связный рассказ. Некоторые
имена и старинные термины снабжены
пояснениями; написание имен оставлено
без изменений, хотя оно и не всегда
соответствует современному.
Об «алхимистах», упоминаемых в
приводимых здесь отрывках, следует
сказать особо. Судя по их немалой
численности, а также по скромному
положению в царской аптеке, это были вовсе не
искатели «философского камня», а
помощники аптекаря, делавшие вполне
земные и реальные лекарства с
помощью «алхимических» процедур —
82
дистилляции, осаждения и т. п. «Алхи-
мистами», следовательно, названы
здесь истинные химики-лаборанты.
Это не значит, что алхимия в
общепринятом смысле слова вовсе миновала
Россию: известно, что многие из
медиков, работавших при дворе Федора Ио-
анновича, а затем Бориса Годунова,
«по совместительству» искали и
философский камень, в чем встречали
полную поддержку со стороны
коронованных пациентов. И все же корней в
российской почве алхимия пустить так
и не сумела, а вот традиции
рациональной химии и фармацевтики со времен
«аптекарской палаты» уже не
пресекались.
За годы, прошедшие со времен
издания книги Новомбергского, историки
и археологи узнали немало новых
подробностей о старинной медицине и
аптекарском деле (см., например, П. Е. За-
блудовс^кий, «История медицины и
здравоохранения», М., 1966), но, несмотря
на" это, книга томского профессора и по
сей день остается одним из самых ярких
и авторитетных сочинений по истории
отечественной науки.
В. ИНОХОДЦЕВ
Врачебное строение
в допетровской Руси
Н. Я. НОВОМБЕРГСКИЙ
Первая русская аптека учреждена в Москве в 1581 году английским аптекарем
Джемсом Френшаном, присланным в Россию королевой Елизаветой по просьбе
Иоанна IV. Нужно думать, что ранее этого времени у нас не было аптек и
аптекарей как специальных учреждений и лиц. Правда, в источниках упоминается еще
в 1554 году о каком-то «Матюшке-аптекаре», но нет никаких указаний на его
профессиональные знания и практику. Упоминается также о голландском аптекаре
Аренде Клаузинде, прожившем в России 40 лет, и об аптекаре Николае Броуне,
но о деятельности их также не сохранилось сведений, так что первым аптекарем,
открывшим аптеку, приходится все-таки считать Джемса Френшана.
Аптека, устроенная Френшаном, имела очень ограниченный круг операций: она
была предназначена только для нужд царского двора, за пределами которого
продолжительное время не имела влияния. Это была в строгом смысле закрытая
придворная аптека. Медикаменты для ее первоначального снабжения были
вывезены из Англии. Впоследствии она пополнялась различными путями. Некоторые
материалы приобретались в московских торговых рядах. Что касается западного
ввоза, то он поддерживался первоначально иноземными врачами, привозившими с
собой «аптекарские всякие лекарства и снасти балберские» (хирургические
инструменты). Привоз этот настолько считался для врачей обычным и обязательным,
что в 1599 году посольскому дьяку Василию Щелкалову показалось очень
подозрительным отсутствие «трав лечебных» у новоприезжего английского
доктора Вилиса, которому поэтому даже было отказано в приеме на царскую службу.
В XVI веке врачи находились в непосредственном общении с царем, но к концу
века, когда специалистов врачебного знания стало несколько, они были
подчинены особому боярину, который, по свидетельству Маржерета*, побывавшего
в Москве в 1600—1601 г., назывался аптекарским боярином. Вокруг этого боярина
собиралось то первое в России управление по медицинской части, которое
известно под именем Аптекарского Приказа. Возникновение приказного управления
вообще нужно отнести к концу XV столетия. Тогда же появились в Москве
иноземные врачи, которые при повальной боязни ведовских дел, лихого зелья, порчи
и т. п. не могли не привлекать к себе особого наблюдения.
'Французский офицер, в разное время командовавший наемниками и в России, и в
Польше, и в Германии. Появляется как эпизодический персонаж в «Борисе Годунове»
Пушкина.
83
Вполне достоверные сведения имеются о прибытии в Москву в 1485 г.
немецкого врача Антона, а в 1490 г.— доктора Леона из итальянских евреев. О
первом летописец рассказывает: «Врач некий немчин Онтон приеха к великому
князю, его же в велицей чести держа велики князь; врачева же Каракучю
царевича Даньярова да умори его смертным зелием за посмех. Князь же велики выда
его сыну Каракучеву, он же мучив его, хоте дати на откуп; князь же велики не
повеле, но веле его убити; они же сведше его на реку на Москву под мост,
да зареза его ножом, яко овцу».
Не лучше была судьба другого врача, который лечил Ивана Ивановича,
старшего сына великого князя Ивана Васильевича*. «А болел он камчугом в ногах —
говорит летописец об Иване Ивановиче — и видев лекарь жидовин мистр Леон,
похвалялся рече великому князю Ивану Васильевичу, отцу его: яз излечу сына
твоего от тоя болезни; а не излечу яз, и ты мене вели казнити смертною
казнью. И кн. вел. няв тому веру, веле ему лечити сына своего... Лекарь же дасть
ему зелие пити и жещи нача стькляницами по телу, вливая горячую воду; и от
того ему бысть тягчае и умре. И того лекаря мистра Леона велел вел. кн. поима-
ти и после сорочин сына своего повеле головы ссещи».
Эта жестокая расправа с первыми медиками была прямым следствием
тогдашних понятий о могуществе сил, которыми управлял знахарь-врач и которыми он
будто бы не хотел в данном случае воспользоваться на благо пациента.
В двадцатых годах XVI века при Василии Иоанновиче в Москве с успехом
занимался практикой лекарь Марк из греков. Кроме Марка, были еще Николай Луев
и Феофил. Оба эти врача лечили Василия Ивановича в 1534 году. После
продолжительных, но безуспешных стараний со стороны врачей вел. кн. призвал к
себе Луева и, напоминая ему о всех оказанных милостях, попросил «масть или
иное что, чтобы на облегчение болезни». Луев с отчаянием сознался в своем
бессилии: «А можно ли мне мертвого жива сотворити? За не же мне, Государь,
богом не быти». Замечательно, что врач, сознавшийся в несостоятельности своего
искусства, не подвергся трагической участи первых своих собратьев и удержал за
собой прежнее положение при дворе.
Со смертью Василия Ивановича, давшего высокий пример гуманного отношения
к придворным медикам, начинается новое направление во всем врачебном деле
на Руси. В царствование его преемника Иоанна Грозного было приглашено немало
врачей из Западной Европы.
Большая часть медиков того времени была прислана английской королевой
Марией и королем Филиппом, с которыми с 1553 года завязываются оживленные
сношения через Архангельск. В 1557 г. в' Россию прибыли с послом
Антоном Дженкинсоном доктор Стэндиш и лекарь Ричард Эльмес. В это время в
Москве был уже известен доктор Арнульф Линзей, которому, по свидетельству
Курбского, государь «великую любовь всегда показывавше, обаче лекарства от
него никакого приймаше». Доктор Линзей умер при сожжении Москвы крымским
ханом Девлет Гиреем в 1571 г.
Известен еще доктор Елисей Бомелий, привезенный из Англии нашим
посланником Савиным. «Честолюбивый, бесчестный и своекорыстный,— пишет о нем
профессор Цветаев,— он старался поддерживать свое значение, действуя на
суеверие и болезненную подозрительность Иоанна». Говорят, что Бомелий готовил
для Грозного яды, от которых намеченные жертвы умирали в назначенную
минуту. Жертвами его адского искусства пали Григорий Грязной, князь Иван
Гвоздев-Ростовский и много других бояр. В Псковской летописи под 1570 г.
записано: «...к царю немцы прислали немчина лютого волхва нарицаемого Елисея и
бысть ему любим и в приближении». Уличенный в тайных сношениях со
Стефаном Баторием, Бомелий был в 1580 г. публично сожжен в Москве.
При Борисе Годунове сношения с Западной Европой еще более усилились
благодаря неустанным заботам его о просвещении России. Борис, привлекая к себе
на службу иностранных художников и мастеров, старался в особенности о том,
чтобы иметь хороших и надежных врачей... Все врачи Годунова были изгнаны из
Москвы по смерти Лжедмитрия I, за исключением одного Давида Васмера,
оставшегося в качестве лейб-медика ^аря Василия Ивановича Шуйского.
Боярин Аптекарского Приказа внимательно следил за врачами, за тем, «у всех
ли у них меж себя совет и любовь и нет ли меж их какова несогласия».
Составление лекарства «про великово государя» было обставлено большими стро-
* Леон лечил сына Ивана III.
84
гостями и стеснениями. Самые материалы находились «особо в казенке за дьячьею
печатью, и без дьяка в тое казенку нихто не ходить, да и лекарство то в той
казенке... стоит в скляницах и в ящиках за печатями-ж, а входят де е тое
казенку времянем только имать по рецептам лекарства з дьяком».
Составленное при подобных предосторожностях лекарство передавалось самым
надежным боярам, которые относили его к государю. Бояре не только подносили
царю лекарства, но еще их и «надкушивали».
Московские цари не ограничивались тем, что поили приближенных бояр
лекарствами. Последним иногда приходилось пускать себе кровь вместе с больным
государем.
Если цари пользовались врачебной помощью так широко, то царский терем,
кажется, упорно и долго избегал соприкосновения с рациональной медициной.
Главной причиной этого нужно считать сильное религиозное настроение
женской половины царского семейства. Заздравные молитвы, заздравные милостыни
были самым обыкновенным явлением. К молитве присоединялись еще
традиционные средства теремного знахарства боярынь и комнатных баб, которые
принадлежали к четвертой степени царицыных чинов наряду с постельницами. С
течением времени терем растворился для иноземных врачей. Особенным
гостеприимством пользовались врачи в случаях применения излюбленных русских средств,
как, например, кровопускание. Первоначально при лечении цариц врачи были
стеснены строгостями восточного этикета, создававшими условия, мало благоприятные
для врачебных манипуляций. Любопытное в этом отношении сообщение находим
у А. Мейерберга*: «Раз, когда царица лежала в постели, она пожелала принять
приглашенного врача в своей спальне, сумрачной по случаю занавешенных окон,
чтоб ему было не видать ее, и подала ему для исследования правую руку,
покрыв сначала жилу у ней самой тонкой тканью, а то обнаженную он мог бы
осквернить своим прикосновением».
Услугами всех лиц медицинского персонала первоначально пользовались только
царь и его семейство. Первые шаги вне дворцовой ограды приходилось
иноземным врачам делать в боевом строю, отвоевывая каждую пядь позиции.
Случалось даже, что милостивая заботливость царя о каком-нибудь больном сановнике
вызывала челобитную «пожаловать царской милостью, не велеть ему лечиться у
заморского дохтура», но время сделало свое дело, и Олеарий**, обращаясь от
эпохи Иоанна Грозного к своему времени, вынужден был заметить: «Многое из
того, что писалось прежде о русских, в настоящее время уже не существует...
в простом народе самым лучшим лекарством, даже в горячке, считается водка и
чеснок; знатные же бояре начинают уже теперь обращаться за советами к
немецким врачам... и употреблять прописываемые ими лекарства».
По свидетельству того же Олеария и других писателей, знатные вельможи в
случае необходимости воспользоваться помощью придворного медика или
медикаментами придворной аптеки должны были подавать челобитные об этом,
и только по именным ответам государя на эти челобитные медики
могли заняться лечением, а аптекари отпускать лекарство. Медики и аптекари
обязывались исполнять подобное требование под страхом наказания.
Весьма вероятно, что порядок этот сложился отчасти вследствие того, что
опасались занесения медиками прилипчивых болезней во дворец государя, а отчасти
вследствие политических соображений о том, что медики, изолированные от
влияния боярства, не могли сделаться грозным оружием боярской крамолы.
Аптекарскому Приказу были подчинены все лица, имевшие какое-либо
отношение к врачебному делу: доктора, лекари, окулисты, цырюльники, рудометы***,
гортанные мастера, костоправы, аптекари, алхимисты, лекарские и аптекарские
ученики, а также травники. Кроме того, для делопроизводства были назначаемы
дьяки, переписчики и переводчики. Случайно, кажется, в ведомство этого приказа
были отнесены часовых дел мастера, знаменщики и брюкмейстеры.
Докторами в то время назывались лица, получившие высшее медицинское
образование в заграничных университетах и лечившие всякие внутренние болезни. От
* Путешественник и дипломат, посланный им п. Леопольдом I ко двору Алексея
Михаиловича.
* 'Немецкий ученый Адам Эльшлегер пос етил Россию в 1633—1634 гг и составил ее
описание.
"'Специалисты по кровопусканиям.
85
докторов строго отличались лекари, которые занимались исключительно
хирургическими операциями и лечением наружных болезней.
Вообще тогда делили «лекарственную мудрость» на три статьи — «дохтуром
и обтекарем и лекарем, потому что дохтур совет свой дает и приказывает, а сам
тому неискусен; а лекарь прикладывает и лекарством лечит и сам ненаучен, а об-
текарь у них у обеих повар».
Еще в начале XV11 века в Аптекарском Приказе установился довольно
сложный бюрократический порядок делопроизводства. Каждый акт врачебной
деятельности иноземных докторов и аптекарей заносился на бумагу, в протокол.
Прописывался рецепт, и дьяки должны были занести его, в переводе на русский язык,
в особые записные книги.
В этих книгах обозначалось, кстати, от каких болезней врачует данное лекарство.
Что касается до материальной обеспеченности иноземных докторов, она прямо
кажется баснословной. Так, Венделинус Сибелист, известный врач-дипломат
Михаила Федоровича, получал 250 руб. годового жалованья да 72 рубля месячного
корма — всего 1114 руб. в год. А рубль первой половины XVII века был почти в
14 раз ценнее современного*.
Оклады докторов далеко превосходили размер жалованья и месячного корма
всех выдающихся современных им русских государственных деятелей. Кроме
того, врачи и другие специалисты получали еще дополнительное вознаграждение
по разным случаям. Так, в 1660 г. царю Алексею Михайловичу «отворили
жильную», и по этому поводу были даны: доктору Андрею Энгельгардту «кубок
серебряный с кровлею позолочен весу 2 гривенки 41 золотник, бархату червчато-
го 10 аршин, камки куфтерю 10 аршин, 40 Соболев в 100 рублев». Особые
награды выдавались даже за кровопускание придворной челяди. Так, в 1661
и 1662 году лекарь Симон получил по сукну за то, что «отворил жильную кровь
комнатным и иным людям».
Заезжие медики приобретали в России не одно богатство: некоторым из них
удавалось получить высшие ученые степени. Первый подобный случай имел место
в 1601 году, когда Борис Годунов дал докторский диплом Христофору Ритлинге-
ру. Олеарий передает и другой случай возведения в докторскую степень при
том же Борисе Годунове. Однажды, когда какой-то врач этого царя бил челом
об отпуске в немецкий университет для получения докторской степени, царь
спросил его: «Что это значит сделаться доктором и как получается звание?» Узнав,
что звание это дается медицинским факультетом лицам, успешно выдержавшим
испытание в науке, он сказал врачу: «Поездку ты можешь отложить и сохранить
путевые издержки: я сам испытал твое искусство и хочу произвести тебя в
доктора, я дам тебе такую большую грамоту, какой за границей не получишь».
Пользуясь многочисленными привилегиями, московские врачи проводили
время в привольном безделии. Они обязаны были являться ежедневно в Аптекарский
Приказ «с поклоном к боярину» и вопросом, «нет ли дела». Обычные занятия
врачей состояли в осмотрах больных сановников, лечении кого-нибудь из них по
указу царя, а главное — в лечении царской фамилии, которая к тому же
прибегала к услугам медиков в последней крайности. Тем не менее приказные
медики маскировали свое безделье и неизменно докладывали, что они проводят время
в изучении книг, «чтобы лучше охранять здоровье его царского величества».
Можно утверждать, что во второй половине XVII века произошел крупный
переворот во всей постановке врачебно-аптечного дела в Московской Руси:
придворная медицина отделилась от общей; кроме царской аптеки, возникла другая,
с вольною продажею медикаментов; была создана первая школа для обучения
врачебному искусству; появились постоянные военно-полковые врачи,
вольно-практикующие и русские лекари, костоправы, алхимисты и т. п.
С первой половины XVII века Аптекарский Приказ организовал собирание
многих лекарственных трав и кореньев в разных местах России. В качестве
посредников между царской аптекой как центром заграничного врачебного знания и
народным знахарством явились особые специалисты, так называемые помясы, или
травники.
От помясов требовалась большая добросовестность во время сбора трав,
приготовления их и отправки в приказ. В этом отношении все было регламентировано
до мелочей. Приказным людям наказывалось: «...и над травниками и над кресть-
яны смотреть на крепко, чтобы они ягоды и травы и коренье и цвет збирали с
* Оценка заимствована автором из исследования крупнейшего историка В. О. Ключевского
«Русский рубль XVI—XVIII веков в его отношении к нынешнему» A884 г.).
86
великим радением, а буде травники учнут травы и цветы и коренья збирать
сплошно, и ты-б чинил наказанье: бил батогом».
i За недобор наказывали тюрьмой, а также правежом. Растения, собиравшиеся
травниками, служили для приготовления лекарств, настоек и духов. Производство
настоек и духов представляло особую отрасль. Вот почему Аптекарский Приказ
постоянно требовал присылки романеи* из Приказа Большого Дворца. Так, в
1672 году 20 мая было затребовано «5 ведр романеи доброй делать из тое
романеи дух из сосновых вершин»; 28 мая снова «5 ведр романеи доброй делать
из тое романеи дух из буквицы белой», 30 июня выписано «в водки и в духи
3 ведра романеи доброй» и т. п.
Затруднения, связанные с собиранием трав в отдаленных углах России,
недобросовестность сборщиков, частые неурожаи трав, нередкие порчи их при
пересылках на большие расстояния навели Московское правительство на мысль о
разведении нужных растений в самой Москве. С этой целью устраивались аптекарские
сады и огороды.
Впоследствии число садов и огородов значительно увеличилось. Культура
аптекарских растений в них была настолько удачна, что многие травы были
вычеркнуты из списков, по которым работали травники в провинции.
Царская аптека, щедро снабжаемая медикаментами иностранного привоза
и отечественного сбора, с обилием материалов соединяла необычайную
роскошь внешней обстановки.
Роскошь аптеки вполне соответствовала великолепию приказного помещения и
его внутреннего убранства. Стены в приказном здании обивались лучшим
английским сукном. О мебели дает некоторое представление известие, что, например,
в 1676 г. были посланы в Аптекарский Приказ «из Посольского Приказу кресла
костяные да стулец, покрыт бархатом красным». В том же году «взяты
с Казенного Двора в Аптекарский Приказ часы столовые цена пятьдесят рублев,
два зеркала хрустальных по пяти рублев зеркало».
Конечно, внешнее великолепие придворной аптеки имело некоторое
политическое значение. Здесь служили иноземцы, в московское правительство всемерно
старалось распускать слухи за морем «про великое жалованье к докторам и к
лекарем и к ученым людям». Между тем будни аптекарской работы были
неутешительны и далеко не гармонировали с наружным блеском убранства.
Аптекари обязаны были ежедневно находиться в аптеке «со второго часу утра
до вечера». За каждый пропущенный день вычитался из их кормовых денег
двухмесячный оклад. В случае же болезни кого-либо из царской семьи указывалось
«по очереди дневать и ночевать».
Вся работа протекала под тяжким гнетом подозрительного недоверия.
Внутренний смысл подобного режима прекрасно объясняет Забелин**:
«Самовластная идея,— пишет он,— в самовластной же олигархической среде и не могла
существовать иначе, как охраняя себя самою зоркою и мелочною
подозрительностью. Ее друзья были еще очень слабы и потому очень изменчивы, а враги
были очень сильны, сильны были всеобщим нравственным растлением, криводу-
, шием, коварством, изменою, предательством».
XVII век в то же время развертывает перед нами потрясающую картину
ведовских процессов. Окрепшая центральная власть вступает в единоборство с
знахарством. Борьба с ним становится государственным делом, монополией. Московская
Русь в борьбе с ведунами пережила и повальный терроризирующий сыск, и
пытки, и публичное сожжение обвиненных в чародействе. Побывать в тюрьме и
вынести пытки приходилось всякому независимо от наказания, назначенного в конце
сыска.
В 1606 г. встречаем дело по жалобам о порче будто бы людей посредством
икоты. Из царской грамоты по этому делу узнаем, что приговоренного «на
пытке пытали и огнем жгли, и на пытке три встряски были, и вкинули в тюрьму, и
ныне де сидит в тюрьме». В 1632 г. псковским воеводам о литовских лазутчиках
сообщается, будто бы в литовских городах «баба ведунья наговаривает на хмеле,
который из Литвы в наши города возят, чтобы тем хмелем на люди навесть
моровое поветрие», а потому воспрещается под страхом смертной казни покупать
и продавать литовский хмель.
В 1654 г. была посажена в тюрьму вдова Матренка по доносу «гулящего чело-
Романеей называли сладкую настойку на иноземных, видимо, крепленых винах.
И. Е. Забелин A820—1908) — известный русский историк и археолог.
87
века» Исачки. Этот последний проживал в Москве, «могилы копал и мертвых
носил». Как-то он познакомился на кузнечном дворе с таким же малодушным к
вину, как и он, Василием Чеглоковым, который пригласил своего нового приятеля к
себе на квартиру. Живя у Василия, он непрерывно с ним пьянствовал.
Результаты не замедлили сказаться. Как-то лег Исачко в подклеть и «почало де в
подклети быть светло и после того темно, что мгла, и с избы драницы почало драть,
и он де Исачко... из подклети вышел в конюшню и около де конюшни почал
быть шум, и показался де ему лес великий и дубравы большие и люди
многие земли толкут и сеют, а кажется, де, что на Девичьем поле... и он де
Исачко из конюшни пришел в подклеть и лег на лавке, и почело ему видеться, что
та женка Матренка показала себе правую руку и на персты дунула и в
подклети почали быть луна и светлость, и виделось де ему, что многие косматые
и сеют муку и землю».
Как ни очевиден был бред пьяного, тем не менее начался сыск, потому что гал-
люцинант, допившийся «до косматого», нашел, что ему «учинялось такое
привидение от тое вдовы Матренки и от ея плутовства».
Бывало и так, что, трезво понимая невыгоды конкуренции, один кабатчик
обвинял другого в колдовстве. Например, в 1636 г. кабацкий откупщик Сенька Иванов
заявил на кабацкого откупщика Петрушку Митрофанова: «Привез де тот Петрушка
с поля коренье, неведомо какое, а сказал де тот Петрушка, от того де коренья
будет у меня много пьяных людей». Немедленно коренье было перенесено в
съезжую избу, а Митрофанов посажен в тюрьму.
Челобитчик обычно «слался» на определенных личностей, указывая на
определенные факты, наконец, вообще ссылался на репутацию ответчика. Ответчик в
свою очередь «слался» на то же самое. При «обыске» слались на всех, «на
мала и на велика», при этом допрашивались «на посаде и в уезде игумны и
православные попы, и всяких чинов служилые и жилецкие люди».
По делу «бабы ворожейки татарки» в 1630 г. к процессу было привлечено
36 человек; по делу Тимошки Афанасьева с сыном Ларькой в 1647 г.— 47
человек; в 1648 г. по делу Первушки Петрова — 98 чел.; в том же году по делу
женки Дарьицы — 142 чел.; в 1649 г. по делу женки Анютки Ивановой —
402 чел.; по делу Умая Пиамордина в 1664 г. было допрошено 1452 сумских
жителя!
С таким же беспощадным отношением к колдунам встречаемся и в
последующее время. Уже в Воинских артикулах, изданных в 1717 г. при Петре Великом,
воспрещаются разные виды колдовства под угрозою тяжких наказаний. А по
закону Анны Иоанновны от 25 мая 1731 г. сожжению придан характер общей
меры как для колдунов, так и обращающихся к ним за помощью. Девятнадцатому
столетию чуждо судебное преследование колдунов, но в недрах народных
время от времени и теперь совершаются кровавые расправы. Эти последние
представляют прискорбную дань невежеству, которое упорно оберегает старинное
изуверство.
Беспощадной жестокостью веет от затронутого нами времени, но если вникнуть
в текущую действительность с расстрелами сотен людей без суда и следствия,
то... предпочтение нужно отдать XV11 столетию. В самом деле, каким именем
назвать кровавые подвиги современных карателей, если вспомнить, что
в 1647 г. воевода Григорий Семенович Хитрово, имея под рукой не исполненный
указ на имя своего предшественника о сожжении «мужика Терешки с женкой
Агафьицей», не решился сжечь людей и попросил нового указа. Что можно
вообще сказать о наших днях, когда местными сатрапами отвергаются кассационные
жалобы, и ходатайства о высочайшем смягчении участи осужденных к смертной
казни даже не доводятся до Государя, между тем как в 1668 г. Алексею
Михайловичу была подана челобитная на то, что женщина «без государева указа и
без розыску пытана».
88
Керр проглотил таблетку и заворочался в кресле, пытаясь устроиться поудобнее,
несмотря на боль, которая то и дело пронизывала его, предвещая близкую агонию.
Потом настроил радиопередатчик и сказал висевшему в пустоте бродячему
космолету :
— Я безоружен. Я иду с миром. Хочу вести с тобой переговоры.
Он подождал. В рубке маленького одноместного корабля была тишина.
Локатор уведомлял: до объекта столько-то световых секунд. На обращенные к
нему слова космолет никак не реагировал, но Керр не сомневался, что его услышали.
Где-то очень далеко осталась звезда, которую он называл Солнцем, позади
была и его родная планета — земная колония, основанная лет сто назад. Одинокое
поселение у самого края Галактики. До сих пор война, которую вели против всего
живого машины-берсеркеры, представлялась здесь всего лишь далеким ужасом
89
из последних известий. Единственный боевой космический корабль, которым
располагала колония, был послан на соединение с прикрывавшей подступы к Земле
эскадрой Карлсена, когда стало известно, что берсеркеры устремились туда. А
теперь враг появился здесь, и обитатели планеты, где жил Керр, в лихорадочной
спешке готовили еще два корабля. Но вряд ли они смогут устоять против
берсеркера. А пока...
Приблизившись к противнику на миллион миль, Керр констатировал, что
берсеркер остановился; он как будто выжидал, вися в пустоте на орбите лишенного
атмосферы планетоида, до поверхности которого было всего несколько дней полета.
— Я безоружен,— снова радировал Керр.— Я хочу вести с тобой переговоры,
а не причинить тебе вред. Если бы здесь были те, кто тебя построил, я бы
попробовал поговорить с ними о мире и о любви. Ты меня слышишь?
Он был уверен, что машина понимает его слова. Все машины-берсеркеры знали
универсальный космический язык — научились от попавших в плен людей или друг
от друга. И он не лгал, говоря, что хотел бы побеседовать о любви с
неведомыми Строителями. Злоба, месть, старые распри — все это казалось
умирающему Керру мелочами, не стоящими внимания. Но Строителей не могло быть на
борту машины: берсеркеры были построены, быть может, в те времена, когда
люди на Земле еще охотились на мамонтов. Строители давно исчезли, затерялись
в пространстве и времени вместе с теми, кто некогда был их врагом.
Внезапно машина ответила:
— Маленький корабль, подойди ко мне, не меняя скорости и курса. Когда
скомандую, остановишься.
— Да,— сказал Керр.
Голос изменил ему, хоть он и ждал ответа. Его потряс этот ответ — неровное,
механическое воспроизведение заимствованных у кого-то слов. Должно быть,
могучие средства уничтожения, способные истребить все живое на целой планете,
теперь нацелены на него. Но смерть еще не самое страшное, что может его
ожидать, если хотя бы десятая доля всех рассказов о людях, попавших в плен
к берсеркерам, соответствует истине. Керр заставил себя не думать об этом.
— Остановись. Жди на месте.
Керр мгновенно повиновался. На экране показалась движущаяся точка —
нечто размером с его собственный корабль отделилось от гигантской
крепости, висящей на черном занавесе неба.
Даже на таком расстоянии ему были видны шрамы и вмятины на теле
берсеркера. Все эти древние машины за время своих долгих бессмысленных
галактических странствований получили немало повреждений. Но такая развалина даже
среди них выглядела исключением.
Ракета, высланная берсеркером, притормозила рядом с его кораблем.
— Открой! — прохрипело радио.— Мне надо тебя обыскать.
— А после ты меня выслушаешь?
— После выслушаю.
Он открыл шлюз и отстранился, пропуская гостей — несколько роботов. Они
казались такими же старыми, как их хозяин. Кое у кого, правда,
поблескивали новые детали. Они обыскали Керр а, обшарили всю рубку; при этом один
из механизмов отказал, и собратьям пришлось утащить его чуть не волоком.
В рубке остался еще один робот — неуклюжее сооружение, снабженное двумя
руками, как у человека. Едва только шлюз за остальными захлопнулся, он
плюхнулся в пилотское кресло и повел корабль по направлению к берсеркеру.
— Стойте! — кричал Керр.— Я же не пленный!
Его слова остались без ответа. В ужасе Керр вцепился в робота-пилота, пытаясь
стащить его с кресла. Но тот, медленно подняв металлическую длань, уперся
Керру в грудь. Он потерял равновесие и, увлекаемый искусственной силой
тяжести, грохнулся навзничь, стукнувшись головой о переборку.
— Потерпи пару минут. Сейчас мы начнем говорить о любви и мире,—
сказал радиоголос.
Керр взглянул в иллюминатор и увидел, что корабль приближается к громаде
берсеркера. Казалось, корпус гиганта был весь в язвах, целые квадратные мили
занимали вмятины, вздутия, застывшие потеки оплавленного металла.
90
Немного времени спустя в корпусе открылся люк, и корабль Керра устремился
следом за вспомогательной ракетой в темную глубину.
Теперь за стеклом иллюминатора не видно было ни зги. Керр почувствовал
легкий толчок, как при швартовке. Робот-пилот выключил двигатель, повернулся к
Керру и со скрежетом стал подниматься с кресла.
И тут внутри у него что-то случилось. Вместо того чтобы спокойно встать,
пилот резко выпрямился, вскинул руки, как бы желая сохранить равновесие, и
тяжело рухнул на палубу. Еще с полминуты одна его рука беспорядочно
двигалась, после чего он застыл в нелепой позе.
Наступила тишина, и Керр подумал было, что счастливая случайность снова
сделала его хозяином своей рубки. Что предпринять?
— Выходи,— произнес спокойный скрипучий голос.— К твоему шлюзу
пристыкован туннель, заполненный воздухом. По туннелю перейдешь в... ну, короче, в
помещение, где мы будем говорить о мире и любви.
Керр отыскал глазами кнопку с надписью: «Ц-форсаж».
Кнопкой не разрешалось пользоваться в окрестностях Солнца. И даже
близость куда меньшей массы берсеркера превращала Ц-форсаж в чудовищное
оружие.
Керр не боялся внезапной катастрофы; по крайней мере думал, что не боится.
Куда реальней была другая смерть — медленная и мучительная. Ему снова
припомнились жуткие истории, которые он слышал. Нельзя было и помыслить о том,
чтобы выйти наружу. Нет, уж лучше... Он перешагнул через поверженного
робота и протянул руку к пульту.
— Я могу говорить с тобой отсюда,— сказал он, изо всех сил стараясь
сохранить спокойствие.
Прошло десять секунд и берсеркер ответил:
— Твой Ц-форсажный двигатель снабжен предохранительной блокировкой.
Ничего не выйдет. Ты не сможешь взорвать меня вместе с собой.
— Может быть, ты и прав,— возразил Керр.— Но если автоматика сработает,
корабль будет отброшен от центра твоей массы и пробьет обшивку. А она у
тебя и без того в плохом состоянии. Лишние повреждения тебе ни к чему.
— Ты погибнешь!
— Да?— сказал Керр.— Может быть. Рано или поздно я все равно помру. Но я
пришел к тебе не для того, чтобы умирать или сражаться. Я пришел говорить с
тобой, мы должны попытаться прийти к соглашению.
— К какому соглашению?
Глубоко вздохнув, Керр потер лоб и начал излагать свои доводы, которые
он столько раз повторял про себя. Пальцы Керра повисли над пусковой кнопкой,
а глаза неотрывно следили за приборами, которые в обычных условиях
регистрировали приближение метеоритов.
— Я думаю,— начал он,— я уверен... что военные действия против
человечества — результат какой-то ужасной ошибки. Скажи: что плохого мы причинили
тебе и таким, как ты?
— Мой противник — жизнь,— сказал берсеркер.— Жизнь есть зло.
Пауза.
Керр овладел собой и спокойно продолжал:
— С нашей точки зрения, зло — это ты. Мы хотим, чтобы ты стал хорошей
машиной, полезной машиной, такой, которая помогает людям, а не убивает их.
Разве созидание — не более высокая цель, чем разрушение?
Снова наступила пауза.
— А чем ты докажешь,— спросила машина,— что мне необходимо изменить
мою цель?
— Прежде всего, помогать нам выгодней тебе самому. Никто не станет
сопротивляться, не будет причинять тебе повреждений.
— А не все ли равно — сопротивляетесь вы или нет?
Керр предпринял новую попытку.
— Видишь ли, живое по своей природе выше, чем неживое. А человек —
высшая форма жизни.
— Как ты это докажешь?
— Как докажу? Да очень просто. Человек наделен душой.
— Слыхал я это,— проворчал берсеркер.— Все вы так считаете. Но разве вы
не определяете душу как нечто недоступное пониманию любой машины? И разве
нет таких людей, которые вовсе отрицают существование души?
— Да, именно таково определение души. И такие люди есть.
— Тогда я не принимаю этот довод.
Г
91
Керр вытащил болеутоляющую таблетку и украдкой проглотил ее.
— И все-таки,— сказал он,— ты не можешь доказать, что души не существует.
Ты должен по меньшей мере допустить, что это не исключено.
— Согласен.
— Но оставим пока душу в стороне. Поговорим о физической и химической
организации живого. Имеешь ли ты представление о том, как тонко и сложно
организована даже одна-единственная живая клетка? Вот видишь. А у нас в мозгу
их миллиарды. Ты не можешь не признать, что мы, люди, снабжены
удивительными по своему совершенству компьютерами, которые вдобавок умещаются в очень
небольшом объеме.
— Не знаю,— возразил скрипучий голос,— мне не приходилось демонтировать
пленников. Хотя кое-какими сведениями я располагаю. Однако ты не станешь
отрицать, что присущая вам форма организации — не что иное как следствие
непреложных законов физики и химии?
— А тебе не приходило в голову, что, может быть, эти законы имеют
определенную цель? Что они для того и существуют, чтобы когда-нибудь появился мозг,
способный мыслить, чувствовать и... любить?
На этот раз молчание затянулось. Керр почувствовал, что у него пересохло в
горле, словно диспут длился уже много часов.
— К такой гипотезе я не прибегал,— внезапно отозвался голос.— Но если
устройство разумного живого существа на самом деле так сложно, так тесно
связано с существованием именно таких, а не иных физических законов,— то,
возможно, да, возможно, что служение жизни есть высшая цель машины.
— Ты можешь быть уверен,— подхватил Керр,— что наше физическое
устройство чрезвычайно сложно.
Он не совсем улавливал ход мыслей машины, но это не имело значения —
лишь бы выиграть эту шахматную партию. Одержать победу в игре за Жизнь!
Пальцы его по-прежнему лежали на кнопке Ц-форсажа.
Голос сказал:
— Если бы я мог исследовать несколько живых клеток...
Керр вздрогнул, и вместе с ним задрожала стрелка регистратора метеоритов.
Что-то приближалось к корпусу его корабля.
— Прекрати! — крикнул он.— Ни с места! Или я тебя уничтожу!
Голос машины был по-прежнему невозмутим и спокоен.
— Не паникуй. Это случайность. Я тут ни при чем. Я поврежден... мои
механизмы ненадежны. Я хотел бы совершить посадку на этот приближающийся
планетоид, чтобы добыть металл .и заняться ремонтом.
Стрелка регистратора мало-помалу успокоилась.
Берсер кер изрек:
— Если бы я мог исследовать несколько живых клеток, принадлежащих
разумному существу, то, вероятно, смог бы получить необходимые аргументы в пользу
твоего предположения... или против него. Ты можешь мне предоставить такие
клетки?
Теперь молчал Керр. Наконец, он ответил:
— Единственные клетки человека, какие есть на моем корабле,— мои
собственные. Пожалуй,— он кашлянул,— я мог бы с тобой поделиться.
— Мне будет достаточно половины кубического сантиметра; насколько я знаю,
для тебя это не опасно. Я не требую частицы твоего мозга. Кроме того, как я
понимаю, ты хотел бы избежать ощущения, называемого болью. Я готов тебе
помочь... если смогу.
Не собирается ли берсеркер прибегнуть к какому-нибудь
одурманивающему средству? Нет, это было бы слишком просто. Побуждения машин
иррациональны. Их коварство непредсказуемо.
Керр продолжал игру, не подавая виду, что он заподозрил неладное.
— У меня есть все необходимое. Кстати: хочу тебя предупредить, что это
отнюдь не отвлечет меня от панели управления.
Он достал набор хирургических инструментов, принял еще две болеутоляющие
таблетки и принялся осторожно орудовать стерильным скальпелем. Когда-то он
немного занимался биологией.
Когда разрез был зашит и перевязан, Керр промыл образец ткани и поместил
его на донышко пробирки. Затем, стараясь ни на мгновение не ослабить
бдительности, он оттащил лежащего на полу робота в шлюз и оставил его там вместе
с пробиркой. Некоторое время спустя он услышал, как что-то вошло в шлюз и
снова вышло.
Керр принял возбуждающую таблетку. Боль, вероятно, возобновится, но надо
быть начеку.
92
Прошло два часа. Керр заставил себя съесть часть неприкосновенного запаса
продуктов и ждал, не сводя глаз с панели.
Кажется, он задремал. Когда жесткий неживой голос заговорил снова, Керр
даже подскочил от неожиданности: минуло почти шесть часов.
— Можешь возвращаться,— проскрипел голос.— Сообщи живым существам,
которые руководят вашей планетой, что после ремонта я буду их союзником. Я
изучил твои клетки. Ты прав. Человеческий организм — в самом деле высшее
достижение во Вселенной, и мое предназначение — помогать вам. Я выразился
достаточно ясно?
Керра охватило какое-то оцепенение.
— Да,— пробормотал он.— Да. Да.
Что-то огромное мягко подтолкнуло его корабль. В иллюминаторе он увидел
звезды и понял, что гигантский люк, впустивший его, мало-помалу раскрывается.
В последний раз, когда Керр видел берсеркера, он двигался по направлению к
планетоиду, как будто и в самом деле собирался совершить посадку. Керра он не
преследовал.
Керр оторвался от экрана и взглянул на внутренний люк шлюза. Ему как
будто не верилось. Он повернул рукоятку, в шлюз со свистом устремился воздух.
Керр вошел в шлюз. Робот исчез, пробирка с тканью тоже. Керр облегченно
вздохнул, закрыл шлюз и долго стоял у иллюминатора, созерцая звезды.
Через сутки он начал торможение. До дома было еще далеко. Он ел, спал,
взвешивался, принимал таблетки, разглядывал себя в зеркале. Потом снова,
с большим интересом, словно видел что-то давно забытое, разглядывал звезды.
Двумя днями позже сила тяготения перевела корабль на эллиптический
курс, огибавший его родную планету. Когда ее громоздящаяся масса загородила
корабль от планетоида, где пришвартовался берсеркер, Керр включил
радиопередатчик.
— Эй там, на Земле! — Он помолчал.— Хорошие новости!
— Мы следили за тобой, Керр. Что произошло?
Он рассказал о встрече с берсеркером.
— Вот пока и вся история,— закончил он.— Я думаю, эта машина действительно
нуждается в ремонте. Она сильно повреждена. Сейчас два боевых корабля легко
с ней управятся.
— Вот как?
Из динамика донеслись обрывки возбужденного спора, затем голос с Земли
заговорил снова, и в нем слышалось беспокойство.
— Керр... Ты все еще не заходишь на посадку, значит, ты, наверно, сам
понимаешь... Мы должны быть осторожны. Машина могла тебя обмануть.
— Да, я знаю. И даже эта поломка робота-пилота могла быть инсценировкой.
Я полагаю, что берсеркер слишком потрепан и не рискует вступить в бой —
поэтому он попробовал действовать иначе. Наверное, он впустил эту штуку мне в
воздух перед тем, как меня освободить. А может быть, оставил в шлюзе...
— О чем ты говоришь? Какую штуку?
— Ту самую, которая вас беспокоит,— сказал Керр.— Яд, которым он хотел нас
всех уничтожить. Наверное, это какой-нибудь новый вирус-мутант, выведенный
против ткани, которую я ему дал. Он рассчитывал, что я помчусь домой, успею
приземлиться, прежде чем заболею, и разнесу здесь заразу. Он, наверное,
думает, что первым изобрел биологическое оружие, использовал жизнь против жизни,
как мы используем машины против машин. Но ему нужен был этот образец
ткани, чтобы вывести вирус. Он ничего не знал о нашей биохимии.
— Ты думаешь, это вирус? \Л как он на тебя действует? Ты чувствуешь боль —
я хочу сказать, сильнее, чем раньше?
Керр повернулся в своем кресле и взглянул на график. Он вычерчивал его
все эти дни. График показывал, что больной начал прибавлять в весе. Керр
сорвал повязку. Рана находилась посреди обширного участка, обезображенного
болезнью. Но площадь поражения была теперь меньше, чем раньше, а кое-где
виднелась розовая, здоровая кожа.
— Ты не ответил, Керр! Как эта штука на тебя действует?
Керр улыбнулся и в первый раз осмелился высказать вслух надежду, которая
теплилась в его душе.
— По-моему, она уничтожает мой рак.
Перевел с английского
А. ИОРДАНСКИЙ
{?
93
Пределы наших дней
Сегодня продолжительность жизни в
развитых странах перевалила за 70 лет.
Долгожители доживают до 120, а то и до 140.
Ну а каков предел? Сколько лет вообще
отпущено нам природой? По этому поводу,
видимо, у каждого есть свое мнение, но в
прошлом году была предпринята попытка
оценить предельную длительность
человеческой жизни на основе некоего уравнения.
Предложившие это уравнение советские
исследователи А. В. Жирмунский и В. И.
Кузьмин («Доклады АН СССР», 1980, т. 254,
вып. 1, с. 251) полагают, что развитие
организма проходит через несколько
критических, переломных моментов. Например,
когда начинается половое созревание,
изменяется соотношение между размерами
частей тела. Такого же рода изменения —
их называют аллометрическими —
начинаются и с такого переломного момента, как
рождение человека на свет. Так вот,
интервал между двумя последовательными
переломами, по мнению авторов,— величина
не случайная. В соответствии с их
уравнением, он должен превышать аналогичный
предыдущий интервал в ее раз (е — основание
натуральных логарифмов).
Если на этот коэффициент разделить
266 — среднее число дней, проходящих
между зачатием и рождением, то
получится 18. Восемнадцатые же сутки и в самом
деле считаются переломным моментом в
развитии эмбриона, когда завершается
стадия создания гаструлы.
Если же 266 суток на ее умножить, то
получится 1 1 лет — возраст, когда
начинается половое созревание (по крайней мере
у мальчиков). А вот шагнув дальше и снова
умножив 11 лет на ее, авторы получили
167 лет — величину, которая, как они
полагают, и соответствует пределу наших
дней.
Это число мало отличается от оценок,
давным-давно высказанных классиками
медицины и биологии (И. И. Мечников — 120—
130, П. П. Лазарев — 150—180, А. А.
Богомолец — 125—150 лет). Впрочем, если
учесть, что 266 суток — это только средняя
продолжительность беременности, которая
вообще-то может тянуться от 224 дней до
целого года, а половое созревание
мальчиков может начинаться в пределах от 9,3 до
15 лет, то умножение на магический
коэффициент даст не какое-то определенное
число, а лишь диапазон от 140 до 229 лет.
Ну а в этот диапазон вписывается
большинство старых оценок, сделанных без всяких
уравнений, даже самых оптимистических.
В. ЗЯБЛОВ
Пишут, что.
Сколько отдыхать?
...присутствие незнакомого
самца предотвращает
имплантацию оплодотворенных
яйцеклеток у самок мышей,
а иногда даже приводит к
прерыванию беременности
(«Nature», 1980, т. 287,
№ 5782. с. 570)...
...длительное применение
на животноводческих
фермах воды, обработанной
магнитными полями
напряженностью 130, 500—600 и
5000 эрстед, не вызывает
у животных изменений
водно-солевого обмена
(«Гигиенические аспекты охраны
окружающей среды в связи
с интенсивным развитием
основных отраслей
народного хозяйства», М., 1980,
с. 57)...
...неустойчивая походка,
помутнение зрения и потеря
слуха у пожилых людей могут
быть результатом действия
алкоголя, а не возрастных
изменений («Medical Tribune»,
1980, т. 21, № 21, с. 24)...
...кормление детей грудью
предохраняет их от многих
заболеваний («Science
Digest», 1980, т. 87, № 4, с. 79)..
...лунотрясения вызываются
гравитационными силами
Земли (Киодо Цусин, Токио, 16
октября 1980 г.)-..
...на пожилых людей
лекарства оказывают побочное
действие в 7 раз чаще, чем на
молодых («Neue Zuricher
Zeitung», 1980, № 111, с 66)...
...во время сна супруги
получают друг от друга
дополнительную дозу
гамма-излучения от распада калия-40.
которая больше дозы радиации
от работающей неподалеку
АЭС («Ядерная энергетика»,
М.( «Знание». 1980, с. 28)...
Если отдыха отпустить мало, человек потом
не сможет трудиться с полной отдачей.
Если же досуг чересчур затянется, есть
шанс, что счастливчик растеряет свою
квалификацию. В принципе это ясно каждому,
а вот как быть с количественной стороной
дела?
Количественная сторона была недавно
изучена на примере людей, работа которых
требует особой мобилизованности и
точнейшей координации движений,— летчиков
(«Военно-медицинский журнал», 1980, вып.
9, с. 54).
Обследуемых разделили на две группы —
опытных летчиков 1—2-го класса и
новичков, имеющих 3-й класс или вовсе не
выслуживших никакого класса. И те и другие
выбирались только из людей, признанных
абсолютно годными для полетов.
Работоспособность оценивалась по скорости
реагирования на предъявляемую летную ситуацию
(слайд с изображением приборной доски
самолета), а также по времени, которое
летчик затрачивал для выполнения на
тренажере всех процедур, связанных с
посадкой машины. Параллельно измерялись
частота дыхания, пульс и другие
характеристики состояния организма.
Выводимая из всех этих данных
интегральная оценка работоспособности оставалась
сравнительно низкой в течение двух дней
после полета. Это понятно: работа у
пилотов не из легких, а два дня отдыха нынче
положены всем. Интересно другое, если
отдых затягивался дольше 7 дней,
работоспособность снова* начинала падать.
Особенно чувствовалось это в группе
молодежи. Начиная с шестого дня отдыха,
молодые летчики начинали запариваться, у
них возрастала частота сердцебиения. И с
заданиями они справлялись медленнее.
Более опытные держались в полной форме
целую неделю, а потом тоже начинали
сдавать.
Интересно, сколько дней отдыха
требуется представителям других профессий?
Однозначно тут не ответишь — нужны опыты.
Летчикам, скажем, хватает недели, а
другим, может, потребуется и побольше.
Конечно, не у всех работа такая сложная, как
у пилотов,— но ведь и здоровье у многих
послабее.
К. БУШ
95
Редакционная коллегия:
^HSRWM^;--=rs
А. БОГОРОДИЦКОМУ, Ленинград: Оротат калия соль
вполне реальной оротовой F-урацилкарбоновой) кислоты.
Т В. СУРИНОИ. Москва: Удалить с золота тонкую пленку
амальгамы вряд ли можно механическим путем, но если
ртути было мало, то она и сама испарится — раньше, чем
этот ответ дойдет до вас.
С. ПОЛЯКОВУ, Хабаровский край: Не так уж устойчив
алмаз к нагреванию - на воздухе он начинает окисляться уже
при 850е С. а кристаллы с дефектами и при более низкой
температуре.
Г БОИЦОВУ, Московская область: При озвучивании к
кинопленке вовсе не приклеивают магнитную ленту, а
наносят отдельную дорожку из ферромагнитной эмульсии;
гораздо доступнее независимое озвучивание с использованием
синхронизаторов — они продаются.
Н Д. ШИТОВУ, Свердловская обл.: Раньше лезвия делали
из инструментальной стали, которая хотя и медленно, но
растворяется в уксусной кислоте; сейчас же — из особо
твердой легированной стали, для растворения которой
нужны кислоты покрепче.
A. А. КЛЮЕВОЙ, Томск: Если раствор дрожжей и повышает
урожай овощей, то скорее всего потому, что в дрожжах
много азота; но переводить их на удобрение..
Л. ВЕРШИНИНУ, Нижний Тагил: Смочив грязную стену
водным раствором неионогенного поверхностно-активного
вещества (например. 2°/{)-ным раствором ОП-7). можно
красить водоэмульсионной краской и по грязной стене.
Г. К- ПРОХОРОВОЙ Ульяновск: Органосиликатная краска
ОСМ- 3. согласно инструкции. - для наружных работ,
блестящей пленки она не образует, это все же не эмаль.
B. Г. НИКОЛАЕВУ, Новочеркасск: Когда делают
быстрорастворимый сахар, то кусочки прессуют при невысоком
давлении и сушат быстро, минуты вместо часов; вот он и
получается рыхлым.
Г. Д. МАКСИМОВУ, Одесса: РТУ УССР за номером 1469-7Н
гласят, что искусственный мед получают путем инверсии
сахарного сиропа с добавлением натурального меда,
крахмальной патоки и медовой эссенции.
В. ЗАБОРИНУ, Углич: Таких сигарет, чтобы раз покурить
и навек почувствовать отвращение к табаку, пока не при
думали, но случается и обратное - долго-долго куришь
и вдруг начинаешь чувствовать отвращени •
А. А ШКУРОВУ, гор. Киров: Возьмите кусочек фетра,
нанесите на него пасту ГОИ и кусочек масла — и трите часовое
стекло, пока не исчезнут царапины.
А. М-ву, Москва: Если когда-нибудь вам опять совершенно
случайно попадет в руки бутылка с непонятной этикеткой и
неизвестным содержимым, поставьте ее туда, откуда взяли,
и дело с концом.
И. В. Петрянов-Соколов
(главный редактор),
П. Ф. Баденков,
Н. М. Жаворонков,
I 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. А. Гуревич,
1 Ю. И. Зварич,
М. М. Златковский
(художественный редактор),
A. Д. Иорданский,
О. М. Либкин,
Э. И. Михлин
1 (зав. производством),
Д. Н. Осокина,
B. Р. Полищук,
B. В. Станцо,
C. Ф. Старикович,
Т. А. Сулаева
(зав. редакцией),
Г. М. Файбусович,
В. К. Черникова
Номер оформили
художники:
А. В. Астрин,
Г. Ш. Басыров,
Р. Г. Бикмухаметова,
Н. В. Маркова
Корректоры
Н. А. Горелова, Л. С. Зенович
Сдано в набор 12 10 1980 г.
Подписано в печать М 12.1980 г.
Т 21804.
Заказ 2797.
Бумага 70X Ю8
Печать офсетная.
Усл.-печ. л 8,4. Уч.-изд л. 12,4
Бум, л. 3,0. Тираж 438 000.
АДРЕС РЕДАКЦИИ
117333 Москва. В-333.
Ленинский проспект, 61.
Телефоны для справок:
135-90-20, 135-52-29
Чеховский полиграфический
комбинат Союзполиграфпрома
Государственного комитета СССР
по делам издательств,
полиграфии и книжной торговли
г Чехов Московской обл.
j. Издательство «Наука».
Химия и жизнь», 1981
96
Что медведи делают зимой?
Ну и вопрос — удивятся иные читатели,— у ребенка такое зааорно
спрашивать, а не то что у взрослых И вправду, кто*не энает^что топтыгины
на зила у заваливаются в берлоги и мирно почивают» Но безмятежно ли их
зимнее времяпрепровождение?
У медведиц, например, хлопот полон рот: на свет, вернее, на берложью
тьму появляются крохотные медвежата. А с ними не только не
соскучишься, а порой и горюшка хлебнешь. Так, вспугнутая людьми медведица
стремглав покидает берлогу (не старается ли она отвлечь охотников от
своих детенышей?). Увы, оставшись без матери, медвежата через 1 5—20
минут засыпают навечно. Да и как им не окоченеть на морозе: весу-то в них
в январе месяце с килограмм, шерстка так себе...
Но не будем предаваться мрачным мыслям, давайте поговорим о
другом. Представьте, что в заснеженной берлоге, непременно головой к
выходу, спит могучий зверь. Правда, в оттепели у него не сон, а нечто
вроде вялой дремоты. В Карпатах в первую половину зимы, если она
теплая, медведи даже вылезают из берлог, чтобы ^оразмяться и поживиться
чем бог послал. Зато в мороз они похрапывают на славу. И не только
храпят, а и лапу сосут. Раньше думали, будто медведи лапу сосут с голоду.
Но ведь обсасывая лапу, не наешься ни во сне, ни наяву. Тогда зоологи,
поразмышляв, решили, что медведи зимой сосут передние лапы потому,
что на них меняется кожа и, вероятно, обсасывание лапы умеряет зуд.
Но такое объяснение отнюдь не исчерпывающе. Вот, например, мнение
знатока очень важной вещи — роли запахов в жизни братьев наших
меньших С. А. Корытина: «Почему медведь в берлоге сосет свою лапу? Никто
не знает, зачем он это делает. Но его подошва имеет железы, выделяющие
пахучий секрет. Не здесь ли лежит разгадка?.. Может быть, зверям нужны
секреты собственных желез для регуляции каких-то процессов в
организме?»
Так или иначе, но сосание лапы для медведя — дело серьезное, иначе
он бы этим не занимался во сне.
\
"V
Все стало вокруг голубым и зеленым...
Далеко не новость, что человек, настраивая себя на тот или иной лад,
может регулировать процессы в своем организме. Стоит, например,
расслабиться, принять удобную позу, представить нечто успокаивающее —
рыбалку на реке, лыжную прогулку, вечер хорошей музыки — и успокаивается
учащенный пульс, ровнее и глубже становится дыхание. Освоив методы
аутогенной тренировки, многие могут изменять электрическое
сопротивление своей кожи, артериальное давление и даже частоту и характер
потенциалов мозга.
Особенно эффективно можно влиять на собственные физиологические
процессы, если видишь результаты своих усилий. Перед испытуемым
прибор, регистрирующий пульс или давление. Человек, задавшийся целью
уменьшить частоту сокращений своего сердца, замечает отклонение
стрелки в нужную ему сторону, возникает биологическая обратная связь,
способствующая решению поставленной задачи, облегчающая дальнейшее
замедление пульса. В психофизиологии даже появилось недавно новое
инструментальное направление (получившее название биофидбек),
представители которого создают специальные приборы для такой
биологической обратной связи. Вот два из них.
Электрическая мостовая схема, одно из плечей которой — участок кожи
испытуемого. Человек настраивает себя на работу, требующую
эмоционального подъема; сопротивление кожи при этом уменьшается, приводя
в равновесие разбалансированную схему.
Цветной дисплей, установленный на выходе электроэнцефалографа.
Прибор отрегулирован таким образом, что потенциалы тревоги ( р -ритмы)
окрашивают экран в тревожные цвета — красный, оранжевый, а
потенциалы покоя (ц-ритмы) синтезируют спокойную сине-зеленую гамму.
Сидя перед таким дисплеем, можно одним лишь усилием воображения
давать настоящие цветовые (а при усовершенствовании прибора и цвето-
музыкальные) концерты. Подумал о приятном, успокоился — и, как поется
в песне, все стало вокруг голубым и зеленым...
Издательство «Наука»
«Химия и жизнь», № 1,
1981 г., 96 с.
Индекс 71050
Цена 45 коп.