Cтраница 3
Совершенно очевидно, что азотистые соединения имеют биогенное происхождение. Весьма вероятно, что порфирииовые группировки создавались еще живыми организмами и перешли в нефть в качестве унаследованного продукта. С другой стороны, источником азотистых соединений могли быть белковые в ещества, потому что белки содержат до 15 - 19 % азота. Так как белки характерны главным образом для животных организмов, именно эти последние рассматривались как исходный материал нефти. В результате распада белков образуются различные аминокислоты с одной или двумя карбоксильными группами, если распад белков происходил в анаэробных условиях. В случае аэробного разложения белков азот выделяется в виде аммиака. Анаэробное разложение белков дает кроме аминокислот некоторые циклические сэединения, содержащие пироллоновые или пирролидоновые циклы. Если исходный материал нефти содержал полисахариды, возможна реакция их альдегидной группы с аминогруппой аминокислот. При этом образуются темные продукты конденсации. Этой реакции приписывается большая роль при образовании углей из смешанного целлюлозно-лигнинового материала. Продукты конденсации аминокислот с целлюлозным материалом, так называемые меланоидины, возможно, могли бы дать циклические азотистые соединения, по своему строению достаточно далекие от исходных форм. Однако все эти предположения требуют еще прямых доказательств. [31]
Мы уже знаем, что биологическое разложение органических веществ, находящихся в сточных водах, может происходить двумя путями, в зависимости от участия в процессе кислорода. Количество сточных вод, образующихся в одном здании, незначительно по сравнению с общим объемом сточных вод населенного пункта, и в этом случае целесообразной является биологическая обработка методом анаэробного сбраживания. Процесс сбраживания осуществляется естественным путем при выдерживании сточных вод в достаточно большой по размерам яме ( септике) в течение нескольких месяцев. Процесс протекает при активном участии анаэробных бактерий, которые могут существовать в сточных водах при отсутствии в них кислорода воздуха. При этом процесс разложения органических загрязнений подчиняется закономерностям, указанным в предыдущей главе. Недостатком процесса сбраживания в сравнении с аэробным разложением, происходящим в присутствии кислорода, является очень медленное разложение органических веществ, сопровождающееся образованием газов, которые имеют неприятный запах. Отсутствие кислорода в септике, где происходит загнивание его содержимого, также является недостатком при отводе сточных вод в водоемы, так как для совершающихся в водоемах процессов самоочищения требуется большое количество кислорода. [32]
Конечным продуктом этих процессов распада являются простые органические и минеральные вещества. Водные растения превращают эти простые вещества вновь в высшие соединения. Этот синтез выполняется растениями, которые используют солнечный свет в качестве источника энергии. Таким образом, процессы распада и синтеза определяют круговорот органических веществ в природе. Эти биологические процессы распада имеют большое значение, так как именно они лежат в основе процессов очистки загрязненных органическими веществами сточных вод. Разложение высокомолекулярных веществ происходит двумя путями. В первом случае в распаде на каждой его стадии участвует кислород воздуха. Этот процесс называют также аэробным разложением. [33]
Концентрация цинка до 1 мг / л заметно стимулирует нитрификацию; концентрация свыше 10мг 1л причиняет уже сильный вред. При концентрации свыше 20 мг 1л появляются симптомы отравления. Дело доходит до задержки биологических процессов в воде, заметной по уменьшению кислородного дыхания и по сильному влиянию на обмен азота. Концентрация цинка до 0 1 % сухого вещества стимулирует загнивание шлама как в растворенной, так и в нерастворенной форме. Концентрация от 0 3 до 1 % причиняет вред организмам, вызывающим разложение или живущим в симбиозе: простейшие организмы задерживаются в своем развитии, бактерии развиваются быстрее. Начиная с 1 % - ной концентрации цинка в сухом веществе шлама практически прекращается выделение газа и разложение жира. При анаэробных процессах самоочистки концентрация солей цинка 10 - 20 мг / л Zn является токсичной. При аэробном разложении сточных вод концентрации свыше 3 мг / л Zn тормозят процесс очистки. В процессе очистки цинк накапливается в биологической пленке биофильтра. Поэтому не концентрация цинка в сточных водах является определяющим фактором для возможного вредного действия, а количество цинка, накапливающегося в сухом веществе биологической пленки. Количество цинка, равное 1 % и больше, в сухом веществе пленки парализует организмы ( Vorticella) и мешает процессам очистки. [34]
В противоположность только что описанным процессам существует другой путь распада крупных молекул органических веществ на более мелкие частицы - анаэробное разложение. Он происходит лишь в отсутствии кислорода воздуха. Этот процесс известен также под названием гниения. В нем принимают участие живые организмы. Однако, в то время как в процессе аэробного разложения участвуют многие виды организмов, процессы гниения осуществляются лишь некоторыми видами бактерий. При поступлении воздуха в достаточном количестве бактерии гниения подавляются другими организмами, поглощающими кислород. Лишь когда эти организмы из-за недостатка кислорода погибают, могут размножаться анаэробные бактерии. Конечные продукты процессов гниения не похожи на продукты, образующиеся при аэробном разложении, так как при гниении кислород имеется лишь в таких количествах, в каких он уже имелся в исходных веществах. Напомним здесь еще раз о том, что при гниении не происходит окисления. Так, органически связанный азот не окисляется в нитрат, а появляется в конце процесса гниения в виде аммиака. Но в конце концов образующиеся вследствие анаэробного разложения частицы высокомолекулярных органических соединений вновь используются для синтеза новых белков, углеводов и жиров с помощью растений. [35]
Компостирование отходов производится двумя способами - аэробным или анаэробным - согласно биохимическому характеру соответственных бактериологических процессов. При аэробном воздействии бактерии используют кислород для питания органическим веществом отходов и производят из имеющегося углерода, азота и фосфора собственную клеточную протоплазму. Большинство углеродистого вещества превращается в СС, а значительная часть остатка переходит в более простые соединения, чрезвычайно полезные для роста растений. Аэробное брожение происходит в природе в широких масштабах и является единственным способом, которым отходы с полей и лесов превращаются в перегной. При анаэробном брожении процесс разложения происходит без кислорода; углерод, присутствующий в ферментирующих материалах, превращается не в СС2, как при аэробном брожении, а в метан. В природе этот процесс происходит на дне болот. Сера, окисляясь, дает не серную кислоту, как при аэробном брожении, а дур-нопахнущий меркаптан. Анаэробное брожение продуцирует гораздо меньше тепла, чем аэробное. При анаэробном разложении углеводородов выделяется 5 % тепла по сравнению с аэробным разложением того же количества углеводородов. Большое количество тепла, возникающего при аэробном брожении, убивает многие вредные организмы, при анаэробном брожении этого не происходит. Аэробное брожение не дает неприятного запаха, а при анаэробном такой запах возникает. [36]
Конечным продуктом этих процессов распада являются простые органические и минеральные вещества. Водные растения превращают эти простые вещества вновь в высшие соединения. Этот синтез выполняется растениями, которые используют солнечный свет в качестве источника энергии. Таким образом, процессы распада и синтеза определяют круговорот органических веществ в природе. Эти биологические процессы распада имеют большое значение, так как именно они лежат в основе процессов очистки загрязненных органическими веществами сточных вод. Разложение высокомолекулярных веществ происходит двумя путями. В первом случае в распаде на каждой его стадии участвует кислород воздуха. Этот процесс называют также аэробным разложением. Они имеют решающее значение для обмена веществ, происходящего у всех живых организмов. Их присутствие значительно ускоряет химические преобразования и способствует скорейшему установлению состояния равновесия. Существует целый ряд ферментов, активно участвующих в процессах разложения высокомолекулярных органических соединений, какими, например, являются белки, жиры и углеводы. При аэробном процессе распада происходит присоединение кислорода к продуктам распада. Этот процесс называют также окислением. При аэробном разложении постоянно потребляется кислород. [37]