клетках живых организмов с участием металлофер-ментов. В живой клетке протекают самые разнообразные многоэтапные процессы: окисление и восстановление, синтез н распад, перенос радикалов, гидролиз и т. д. Одни виды микробов могут осуществлять разложение органического вещества до образования С02 и Н20, другие — только до образования промежуточных продуктов, что сходно с действием окислителей, применяющихся для очистки сточных вод. Поэтому при биологической очистке следует пользоваться комплексом организмов, а не отдельной культурой.

Для большинства микробов промышленные выбросы и отходы сельскохозяйственных производств не токсичны и могут служить им питательной средой. При этом все необходимые для роста и жизнедеятельности вещества микроорганизмы получают из очищаемой сточной жидкости. Поэтому состав воды, природа загрязняющих веществ и их концентрация, количество растворенного кислорода, рН, температура имеют очень большое значение при применении для очистки производственных сточных вод биохимического метода.

Вещества, у которых есть функциональные группы, более склонны к биологическому окислению, чем вещества, у которых имеются разветвленные углеводородные цепи [49]. Углеводороды предельного ряда окисляются по следующей схеме [119]: предельные углеводороды—»- непредельные углеводороды •—> спирты —>• кетосоединения —»? жирные кислоты —> двуокись углерода.

Наличие двойной связи облегчает биологическое окисление. Одно-, двух-, трехатомные спирты и органические кислоты легко окисляются микробами. Труднее разрушаются ди- и три-этиленгликоли. Альдегиды окисляются легче, чем кетоны [120]. Органические кислоты часто используются как источник энергии, повышая скорость биологического окисления других веществ, которые расходуются на прирост биомассы и энергетический обмен [121]. Циклические углеводороды разрушаются с большим трудом, а такие, как циклогексан и циклогексен, остаются практически неизменными.

В работе [119] приводится обширная сводная таблица по влиянию микроорганизмов на различные классы соединений, из которой видно, что многие органические вещества микроорганизмами не окисляются. В частности, практически не разрушаются такие характерные для химической промышленности соединения, как нитробензол, третичные алкилбензолы, сульфо-наты, диэтиловый эфир, циклогексан, гидрохинон и др.

47

Кроме того, некоторые вещества, присутствующие в производственных сточных водах, могут нарушать в той или иной степени нормальную жизнедеятельность микробов, ведущих процесс очистки, а иногда оказывать на них токсическое действие. Это — фенол и формалин, образующие прочные комплексы с белками; производные хлора, окисляющие компоненты протоплазмы; эфиры, спирты, ацетон и другие вещества, разрушающие липидную оболочку клетки.

В связи с этим рационально использовать сочетание химических и биологических методов очистки. На первой стадии проводится полное или частичное окисление исходных трудно-окисляемых или токсичных веществ с помощью таких окислителей, как озон, перекись водорода или кислород, на второй — микробиологическое доокисление промежуточных веществ. Такой комплексный подход уже применяется для очистки феноль-лых сточных вод и, в принципе, перспективен для очистки от ?большого числа загрязняющих органических веществ (гидрохинона, пирогаллола, пестицидов и гербицидов, СПАВ и др.).

Подводя итог обзору экологических проблем и вопросов химического воздействия на экологию, приходим к следующим заключениям, определяющим характер и направленность дальнейшего изложения материала. Как указывалось в § 1, в деле защиты природной среды большую роль призвана сыграть экологическая химия. Особенно важна её роль в решении наиболее острой на сегодняшний день «проблемы мира» [122] — проблемы качества воды. Мы не будем касаться технических и организационных аспектов этой проблемы, они достаточно хорошо известны [123]. Внимание сконцентрируем на разработке фундаментальных основ гомогенного окислительно-восстановительного катализа с участием кислорода и_ перекиси водорода как дешевых и экологически «чистых» окислителей в присутствии ионов и комплексов переходных металлов.

Фактически речь идет о разработке нового, кинетического подхода к решению многих проблем экологической химии. -Это выработка рекомендаций по модификации некоторых технологических процессов с заменой экологически вредных окислителей, используемых в стадии окисления, на кислород и перекись водорода; определение перспектив использования Ог и Н2О2 для очистки сточных вод; разработка методологии прогнозирования химической самоочищающей способности природной воды. Открываются также перспективы для решения других задач прикладного характера, связанных с вопросами жизнеобеспечения и экологии, например, увеличение сроков хранения и улучшения качества некоторых видов водорастворимых продуктов (в частности вина), установление физико-химических требований к новым типам удобрений и ядохимикатов, рекомендуемых к широкому использованию, и др.

Глава II

ОБЩИЕ ПОДХОДЫ К