Органические соединения в воде. Вода природная органические примеси. Растворенные минœеральные соли

Многие виды сточных вод содержат подверженные гниению вещества, если не учитывать некоторые промышленные сточные воды, состоящие преимущественно из химически токсичных компонентов. Способное к гние­нию вещество, например мясо или кровь, имеет органическую природу и подвержено всеобщему закону природы - декомпозиции, ведущей в конечном счете к минерализации. Поскольку, как и в случае описанного выше гниения мяса, процесс разложения стимулируется и поддерживается автолитическими ферментами, многое из вышесказанного справедливо как в отношении сточ­ных вод, так и в отношении мяса. Различие, которое необходимо отметить уже ввиду неодинаковой концентрации подверженного гниению вещества - в первом случае компактное мясо, а во втором - эмульсия п т. д., не относится к характеру процесса декомпозиции, даже если последние происходят в сточных водах утилизационных предприятий там, где прежде всего проводится термическая обработка физическим воздействием перегретого пара (разложение с помощью разваривания) . Часть спорообразующих микроорганизмов выживает в ходе стерилизации и тоже включается в процесс разложения. При этом происходит процентное уменьшение биохимической потребности в кислороде.

В противоположность усилиям, которые прилагаются в определенный момент времени для того, чтобы прервать процесс декомпозиции сырья утилизационных предприятий с целью консервирования кормового средства, все усилия по обработке сточных вод направлены на то, чтобы достичь с помощью подачи кислорода быстрой и полной минерализации органических компонентов. Если процесс минерализации тормозится, например при повышенном содержании жира в сточной воде, следует особенно настойчиво противодействовать этому нежелательному напоминающему консервацию действию (Рандольф, 1977).

Очистка сточных вод представляет собой в сущности -седиментацию с образованием гнилостного шлама, а также разлагающую деятельность микроорганизмов при аэробиозе (активный ил). Гнилостный шлам при анаэробиозе, подвергаясь действию микроорганизмов," обезвоживается, в то время как хлопья активного ила поддерживают все биологические процессы очистки сточных вод. Если для создания анаэробиоза, т. е. бескислородной среды, в которой могут профилировать клостридии и другие анаэробы, не требуется никаких усилий со стороны человека (метантенк,седиментация, эмшерский колодец), то для поддержания аэробиоза в течение длительного времени, напротив, необходимы сложные технические сооружения (биофильтры, окислительные пруды, активирующие контуры, каскады).

Подача кислорода служит важной предпосылкой для размножения микробов, расщепляющих содержа­щиеся в сточных водах органические вещества. Причем количество микробов уменьшается (стремление к анаэробиозу), если использованный кислород постоянно и регулярно не заменяется новым (бактерии и грибы являются С-гетеротрофными). В этом состоит основа их способности расщеплять органические вещества. В этой функции микробов заключается важная часть экологической системы, в рамках которой следует рассматривать сточные воды и их очистку, а также биологическую самоочистку рек и озер. Бактерии естественных водоемов и сточных вод «довольствуются» незначительными концентрациями питательных веществ. 39 семейств бактерий из 47 имеют своих представителей в микрофлоре водоемов и стоков (Райнхаймер, 1975). Здесь же встречаются и грибы, которые также поглощают органические вещества, так как являются С-гетеротрофными. Большинству грибов тоже необходим свободный кислород. Грибы отличаются большой толерантностью в отношении величины рН и нередко относительно большим диапазоном температур, при которых они могут существовать (рН 3,2-9,6; температура 1-33°С). Грибы расщепляют белок, сахар, жир, крахмал, пектины, гемицеллюлозу, целлюлозу, хитин и лигнин. Количество сапрофитов по отношению к общему числу микробов в сильно загрязненных стоками водоприемниках составляет от 1:5 до 1:100, в то время какволиготроф-ных водоемах этот показатель варьирует между 1:100 и 1:1000. Температура сточной воды и насыщенность ее белками оказывает сильное влияние на период регенерации гетеротрофных бактерий и на состав микробной флоры. Сначала в сточной воде появляются сапрофиты,затем микробы-расщепители целлюлозы, и наконец нитрифицирующие бактерии, которые представлены в наибольшем количестве. Каждый миллилитр бытовой сточной воды может содержать от 3 до 16 млн. бактерий, в том числе десятки или даже сотни тысяч коли-бактерий. В такой сточной воде широко представлены Enterobacteriacetae. Загрязненная сточная вода, богатая органическими веществами, легко обогащается хлами-добактериями,особенно Sphaerotilus natans, что может впоследствии привести к явлению, именуемому выгонкойгрибов. Сапрофитыотличаются от патогенных микробов, в частности, тем, что первые расщепляют только неживые органические вещества, а вторые - такжеи живые ткани. В этом случае возбудители заболевания подготавливают поле деятельности для сапрофитов, разрушая живые ткани полностью или частично. Биохимической потребностью в кислороде (ВПК) называют количество кислорода, которое необходимо микроорганизмам упомянутого вида для расщепления вредных органических веществ сточных вод как утилизационных,так и других предприятий. Понятно, что повышенная потребность микроорганизмов в кислороде указывает на загрязненность сточной воды. Путем измерения биохимической потребности в кислороде за пятидневный период (БПКб)можно определить или приблизительно оценить как степень загрязненности сточных водвредными органическими веществами, так и качество функционирования самой системы их очистки. Дан­ные, полученные таким путем, могут быть дополнены определением химической потребности веществ в кислороде, данными о количестве осаждаемых веществ, способности их к гниению. Целесообразно всегда определять значение рН, а при необходимости также количество и вид наиболее широко представленных бактерий (см. стр. 193 и далее).

Органические вещества. В воде источников водоснабжения обнаружено несколько тысяч органических веществ разных химических классов и групп. Органические соединения природного происхождения - гуминовые вещества, различные амины и др. - способны изменять органолептические свойства воды, и по этой причине мала вероятность проявления их токсических свойств в питьевой воде централизованных систем питьевого водоснабжения, так как они должны быть удалены в процессе водоподготовки.

Несомненно, что органические вещества техногенного происхождения при поступлении их с питьевой водой могут неблагоприятно действовать на организм. Аналитический контроль их содержания в питьевой воде затруднен не только ввиду громадного их числа, но и вследствие того, что многие из них весьма неустойчивы и в воде происходит их непрерывная трансформация. Поэтому при аналитическом контроле невозможно идентифицировать все органические соединения, присутствующие в питьевой воде. Однако многие органические вещества обладают выраженными органолептическими свойствами (запахом, вкусом, цветом, способностью к пенообразованию), что позволяет их выявить и ограничить их содержание в питьевой воде. Примерами таких веществ являются: синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ), в незначительных (нетоксических) концентрациях образующие пену; фенолы, придающие воде специфический запах; многие фосфорорганические соединения. В природной воде водоемов всегда присутствуют органические вещества. Их концентрации могут быть иногда очень малы (например, в родниковых и талых водах). Природными источниками органических веществ являются разрушающиеся останки организмов растительного и животного происхождения, как живших в воде, так и попавших в водоем с листвы, по воздуху, с берегов и т.п. Кроме природных, существуют также техногенные источники органических веществ: транспортные предприятия (нефтепродукты), целлюлознобумажные и лесоперерабатывающие комбинаты (лигнины), мясокомбинаты (белковые соединения), сельскохозяйственные и фекальные стоки и т.д. Органические загрязнения попадают в водоем разными путями, главным образом со сточными водами и дождевыми поверхностными смывами с почвы. Содержание органических веществ оценивается показателям БПК и ХПК. Биохимическое и химическое потребление кислорода - БПК и ХПК - принятые в гигиене, гидрохимии и экологии, интегральные показатели, характеризующие содержание в воде нестабильных (неконсервативных) органических веществ, трансформирующихся в воде путем гидролиза, окисления и других процессов. Содержание таких веществ выражается через количество кислорода, необходимое для их окисления в резко кислой среде перманганатом (БПК) или бихроматом (ХПК). К таким веществам относят алифатические кислоты, некоторые эфиры, амины, спирты. Таким образом, аналитический контроль питьевой воды должен быть направлен на определение достаточно стабильных (консервативных) веществ, не обладающих выраженными органолептическими свойствами, но представляющих высокую опасность для здоровья в силу выраженной токсичности, кумулятивности или способности вызывать отдаленные эффекты, неблагоприятные для здоровья индивидуума или последующих поколений (мутагенные - изменяющие наследственные структуры, канцерогенные, эмбриотоксические, гонадотоксические). Среди таких соединений большое гигиеническое значение имеют следующие группы: сельскохозяйственные пестициды, полиароматические углеводороды, тригалометаны. Последнее время в литературе широко обсуждается гигиеническое значение диоксинов, дибензофуранов и бифенилов - техногенных продуктов.

В естественных условиях находящиеся в воде органические вещества разрушаются бактериями, претерпевая аэробное биохимическое окисление с образованием двуокиси углерода. При этом на окисление потребляется растворенный в воде кислород. В водоемах с большим содержанием органических веществ большая часть РК потребляется на биохимическое окисление, лишая, таким образом, кислорода другие организмы. Поэтому увеличивается количество организмов, более устойчивых к низкому содержанию РК, исчезают кислородолюбивые виды и появляются виды, терпимые к дефициту кислорода. Таким образом, в процессе биохимического окисления органических веществ в воде происходит уменьшение концентрации РК, и эта убыль косвенно является мерой содержания в воде органических веществ. Соответствующий показатель качества воды, характеризующий суммарное содержание в воде органических веществ, называется биохимическим потреблением кислорода (БПК).

БПК - это количество кислорода в (мг), требуемое для окисления находящихся в 1 л воды органических вещества в аэробных условиях, без доступа света, при 20 °С, за определенный период в результате протекающих в воде биохимических процессов. Определение БПК основано на измерении концентрации РК в пробе воды непосредственно после отбора, а также после инкубации пробы. Инкубацию пробы проводят без доступа воздуха в кислородной склянке (т.е. в той же посуде, где определяется значение РК) в течение времени, необходимого для протекания реакции биохимического окисления. Так как скорость биохимической реакции зависит от температуры, инкубацию проводят в режиме постоянной температуры (20±1) °С, причем от точности поддержания значения температуры зависит точность выполнения анализа на БПК. Обычно определяют БПК за 5 суток инкубации (БПК5). Может определяться также БПК10 за 10 суток и БПКполн за 20 суток (при этом окисляется около 90 и 99 % органических веществ соответственно). Ориентировочно принимают, что БПК5 составляет около 70 % БПКПОЛН., но может составлять от 10 до 90 % в зависимости от окисляющегося вещества. Погрешность в определении БПК может внести также освещение пробы, влияющее на жизнедеятельность микроорганизмов и способное в некоторых случаях вызывать фотохимическое окисление. Поэтому инкубацию пробы проводят без доступа света (в темном месте).

Особенностью биохимического окисления органических веществ в воде является сопутствующий ему процесс нитрификации, искажающий характер потребления РК. В то время как, и природные, и хозяйственно-бытовые сточные воды содержат большое количество микроорганизмов, способных развиваться за счет содержащихся в воде органических веществ, многие виды промышленных сточных вод стерильны, или содержат микроорганизмы, которые не способны к аэробной переработке органических веществ. Однанако микробы можно адаптировать (приспособить) к присутствию различных соединений, в том числе токсичных. Поэтому при анализе таких сточных вод (для них характерно, как правило, повышенное содержание органических веществ) обычно применяют разбавление водой, насыщенной кислородом и содержащей добавки адаптированных микроорганизмов.При определении БПКПОЛН промышленных сточных вод предварительная адаптация микрофлоры имеет решающее значение для получения правильных результатов анализа, т.к. в состав таких вод часто входят вещества, которые сильно замедляют процесс биохимического окисления, а иногда оказывают токсическое действие на бактериальную микрофлору.

Вредное воздействие органических веществ на водный объект могут оказывать:

1. Индивидуальные органические вещества вследствие их токсичности;

2. Вся совокупность органических веществ, присутствующих в водном объекте. Это последнее влияние может быть двояким:

2.1. Органические вещества не обязательно токсичны. Многие из них, если присутствуют в небольших концентрациях, могут считаться полезными, т.к. служат пищей для микроорганизмов. Однако чаще мы встречаемся с вредным влиянием органических веществ. Аэробные микроорганизмы, в питании которых используются органические вещества, потребляют кислород, растворенный в воде. Если это потребление превышает пополнение свежим кислородом за счет фотосинтеза или поглощения из воздуха на поверхности водоема (реаэрация), наступают губительные для аэробных живых организмов условия. Но если загрязнение органическими веществами и связанное с этим потребление кислорода не переходит умеренных границ, т.е. сохраняются аэробные микроорганизмы, то органические примеси частично окисляются последними (диссимиляция), частично используются для создания биомассы (ассимиляция) и постепенно удаляются из воды.

2.2. Кроме того, органические загрязняющие вещества в своей совокупности могут оказывать и другое разнообразное отрицательное действие. Их присутствие отражается на цвете и прозрачности воды; часто под их влиянием неспецифические запахи и привкусы становятся более заметными; при подготовке питьевой воды путем хлорирования или озонирования увеличивается расход окислителя, что приводит к ухудшению вкуса питьевой воды.

Из сказанного следует, что в первую очередь представляют интерес те органические загрязнения, которые подвергаются быстрому окислению микроорганизмами, далее уделяется внимание всем остальным органическим примесям, поскольку в любом случае их присутствие в воде нежелательно.

При анализе вод прежде всего определяют суммарное содержание органических примесей. Цель такого определения может быть различной. Так анализ родниковых и грунтовых вод с низким содержанием органических загрязнителей должен подтвердить возможность их использования в качестве питьевых; анализ поверхностных вод позволяет выяснить пути поддержания их кислородного бюджета, а также возможность их использования; при исследовании сильно загрязненных бытовых и сточных вод решается вопрос о возможности загрязнения ими отстойника или о методах их очистки.

Издавна известны простые методы определения суммарного содержания органических веществ, не дающие, однако, полных и точных сведений, например, определение потери при прокаливании. Потеря при прокаливании показывает массу органических и неорганических веществ, улетучивающихся или разлагающихся при прокаливании (600 о С) с образованием летучих продуктов.

Цветность природных вод связана с содержанием органических веществ – фульвокислот, придающих воде окраску.

К интегральным методам контроля относится оценка содержания органических загрязнений по суммарному углероду.

Общий органический углерод (С орг.)

Определение органического углерода основано на определении выделившегося при его окислении СО 2 .Окисление органического углерода можно проводить одним из двух способов:

1. Сухое сжигание органических веществ в токе кислорода над катализатором (окись меди) при 900 о С.

2. Мокрое окисление, например, бихроматом калия K 2 Cr 2 O 7 в кислой среде или персульфатом K 2 S 2 O 8 с использованием катализатора.

Оба способа обеспечивают интенсивное окисление и получение сравнимых результатов при анализе вод различных типов.

Процесс мокрого окисления протекает по схеме:

2 Cr 2 O 7 2- + 14 H + + 6 = 2 Cr 3+ + 7 H 2 O

3 C o – 4 +2 H 2 O = CO 2 + 4 H ___________

2 Cr 2 O 7 2- + 16 H + + 3 C o = 4 Cr 3+ + 3 CO 2 + 8 H 2 O

Для ускорения реакции «мокрого» окисления в качестве катализатора используют Ag 2 SO 4 .

Определению мешают неорганический связанный углерод, находящийся в карбонатах, и растворенная СО 2 . Их удаляют при сухом сжигании продуванием смеси при рН 4,6 – 4,8 током кислорода или при мокром окислении выстаиванием пробы с кислым раствором K 2 Cr 2 O 7 без нагревания. При этом окисляются все неогранические соединения, а СО 2 удаляется током воздуха.

Углекислый газ, образовавшийся при разложении органических веществ, определяют методом ИК-спектроскопии или, после каталитического гидрирования на Ni-катализаторе до метана, определяют хроматографически с пламенно-ионизационным детектором.

Определение выделившегося CO 2 можно производить и химически: гравиметрически после поглощения аскаритом (асбест, пропитанный NaOH) или титриметрически после поглощения KOH или Ba(OH) 2:

CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3 ; H 2 CO 3 + KOH = KHCO 3 + H 2 O

Образовавшийся HCO 3 - титруют кислотой до рН 4,3.

Ba(OH) 2 + CO 2 = BaCO 3 + H 2 O

BaCO 3 титруют кислотой по фенолфталеину.

Существуют и автоматические анализаторы, непрерывно регистрирующие содержание органического углерода в потоке воды. Принцип работы их в следующем: проба воды выпаривается и сжигается при t = 1000 о С в токе воздуха в присутствии катализатора. Для определения образующейся СО 2 используют разные методы, например, изменение теплопроводности газа, но чаще всего определение заканчивают ИКС методом в упрощенном приборе, т.к. измеряют только пик образующейся СО 2 .

Описанными методами определяется только углерод органических веществ, а водород и др. элементы не определяются. Поэтому получение количественных данных о содержании органических веществ возможно лишь, если известен их элементный состав.

Если качественный состав органической части пробы воды мало изменяется, то легко найти соотношение между средней молярной массой этих веществ и содержанием органического углерода, и таким образом получить коэффициент для пересчета содержания органического углерода на количество органических веществ, выраженное в мг/л. Для сточных вод пищевой промышленности, бытовых сточных вод и других, в которых органические вещества представлены в основном углеводами, белками и продуктами их распада, этот коэффициент можно принять равным 2,4 – 2,5. Для сточных вод, прошедших биохимическую очистку, для сточных вод химических и др. промышленных производств эти коэффициенты могут сильно различаться. Поэтому их определяют индивидуально для каждого типа вод.

Кроме того, по значению общего органического углерода нельзя получить точных сведений о предполагаемом потреблении кислорода на их полное окисление, т.к. для этого нужно еще иметь данные о содержании водорода в органических веществах, который тоже будет окисляться, и о кислороде, который входит в состав молекул этих веществ.

Растворенный кислород

Растворенный кислород находится в природной воде в виде молекул O 2 . На его содержание в воде влияют две группы противоположно направленных процессов: одни увеличивают концентрацию кислорода, другие уменьшают ее. К первой группе процессов, обогащающих воду кислородом, следует отнести:

• процесс поглощения кислорода из атмосферы; скорость этого процесса повышается с понижением температуры, с повышением давления и понижением минерализации;
• выделение кислорода водной растительностью в процессе фотосинтеза, который протекает тем сильнее, чем выше температура воды, интенсивность солнечного освещения и больше биогенных веществ (P, N и др.) в воде;
• поступление в водоемы с дождевыми и снеговыми водами, которые обычно пересыщены кислородом.

К группе процессов, уменьшающих содержание кислорода в воде, относятся реакции потребления его на окисление органических веществ: биологическое (дыхание организмов), биохимическое (дыхание бактерий, расход кислорода на разложение органических веществ) и химическое (окисление Fe 2+ , Mn 2+ , NO 2 - , NH 4 + , CH 4 , H 2 S). Скорость потребления кислорода увеличивается с повышением температуры, количества бактерий и других водных организмов и веществ, подвергающихся химическому и биохимическому окислению. Кроме того, уменьшение содержания кислорода в воде может происходить вследствие выделения его в атмосферу из поверхностных слоев и только в том случае, если вода при данных температуре и давлении окажется пересыщенной кислородом.

В поверхностных водах содержание растворенного кислорода варьирует в широких пределах - от 0 до 14 мг/л - и подвержено сезонным и суточным колебаниям. Последние зависят от интенсивности процессов его продуцирования и потребления, поэтому пробу на кислород отбирают до 12 часов дня, пока содержание кислорода за счет фотосинтеза не достигло больших значений (при осуществлении мониторинга стараются зафиксировать наихудшие условия). Дефицит кислорода чаще наблюдается в водных объектах с высокими концентрациями загрязняющих органических веществ и в эвтрофированных водоемах, содержащих большое количество биогенных и гумусовых веществ.

Концентрация кислорода определяет величину окислительно-восстановительного потенциала и в значительной мере направление и скорость процессов химического и биохимического окисления органических и неорганических соединений. Кислородный режим оказывает глубокое влияние на жизнь водоема. Минимальное содержание растворенного кислорода, обеспечивающее нормальное развитие рыб, составляет около 5 мг/л. Понижение его до 2 мг/л вызывает массовую гибель (замор) рыбы. Неблагоприятно сказывается на состоянии водного населения и пересыщение воды кислородом в результате процессов фотосинтеза при недостаточно интенсивном перемешивании слоев воды.

Определение кислорода в поверхностных водах включено в программы наблюдений с целью оценки условий обитания гидробионтов, в том числе рыб, а также как косвенная характеристика оценки качества поверхностных вод и регулирования процесса самоочищения. Содержание растворенного кислорода существенно для аэробного дыхания и является индикатором биологической активности (т.е. фотосинтеза) в водоеме. Однако, поскольку содержание растворенного кислорода является следствием различных процессов, однозначной связи между содержанием растворенного кислорода и органических веществ в воде нет. Поэтому были разработаны лабораторные методы оценки потребности в кислороде на окисление присутствующих в воде органических веществ, или показатели окисляемости.

Окисляемость

Окисляемость является косвенным показателем содержания органических веществ в воде, т.к. характеризует не концентрацию органических веществ, а свойство воды расходовать растворенный кислород на окисление присутствующих в ней органических веществ.

Итак, в зависимости от степени загрязнения вода содержит большее или меньшее количество восстановителей (в первую очередь, органических веществ), окисляющихся сильными окислителями: перманганатом, бихроматом и т.д. Количество кислорода, эквивалентное количеству окислителя, расходуемого на окисление содержащихся в 1 л воды восстановителей, называется окисляемостью. Она определяется в мг кислорода на 1 литр воды (мг О/л).

Состав органических веществ в природных водах формируется под влиянием многих факторов. К числу важнейших относятся внутриводоемные биохимические процессы продуцирования и трансформации, поступления из других водных объектов, с поверхностными и подземными стоками, с атмосферными осадками, с промышленными и хозяйственно-бытовыми сточными водами. Образующиеся в водоеме и поступающие в него извне органические вещества весьма разнообразны по своей природе и химическим свойствам, в том числе по устойчивости к действию разных окислителей. Соотношение содержащихся в воде легко- и трудноокисляемых веществ в значительной мере влияет на окисляемость воды в условиях того или иного метода ее определения.

Величины окисляемости природных вод изменяются в пределах от долей миллиграммов до десятков миллиграммов в литре в зависимости от общей биологической продуктивности водоемов, степени загрязненности органическими веществами, а также от влияния органических веществ естественного происхождения, поступающих из болот, торфяников и т.п. Поверхностные воды имеют более высокую окисляемость по сравнению с подземными (десятые и сотые доли миллиграмма на 1 л), исключение составляют воды нефтяных месторождений и грунтовые воды, питающиеся за счет болот. Горные реки и озера характеризуются окисляемостью 2-3 мг О/л, реки равнинные - 5-12 мг О/л, реки с болотным питанием - десятки миллиграммов на 1 л.

В водоемах и водотоках, подверженных сильному воздействию хозяйственной деятельности человека, изменение окисляемости выступает как характеристика, отражающая режим поступления сточных вод. Для природных малозагрязненных вод рекомендовано определять перманганатную окисляемость; в более загрязненных водах определяют, как правило, бихроматную окисляемость (ХПК).

Итак, в зависимости от применяемого окислителя различают перманганатную окисляемость (перманганатный индекс) и бихроматную окисляемость (ХПК – химическое потребление кислорода). Результаты определения окисляемости одной и той же пробы воды, но с применением различных окислителей, обычно различаются, вследствие неодинаковой степени окисления этими окислителями различных веществ в анализируемой воде. Это зависит не только от свойств окислителя, но и от его концентрации, температуры, рН и т.д. Поэтому все методы определения окисляемости условны, а получаемые результаты сравнимы, только если точно соблюдаются все условия проведения определения.

Сопоставим различные методы измерения концентрации органических веществ (рис.1):

Рис.1. Сравнительная характеристика методов определения

Наиболее очевидным показателем концентрации органических веществ в воде (характеризует их содержание на 100%) является теоретическая потребность в кислороде (ТПК, или теоретическая ХПК), которая соответствует потребности в кислороде для окисления органических веществ, определенной на основе стехиометрического уравнения реакции окисления.

Теоретическая потребность в кислороде – это количество кислорода (или окислителя в расчете на кислород), в мг/л, необходимое для полного окисления содержащихся в пробе органических веществ, при котором углерод, водород, сера, фосфор и другие элементы, кроме азота, если они присутствуют в органическом веществе, окисляются до своих высших оксидов:

а азот превращается в аммиак или аммонийную соль:

N ® NH 3 (NH 4 +).

При этом кислород, входивший в состав окисляемых органических веществ, участвует в процессе окисления, а водород этих соединений отдает по три атома на каждый атом азота при образовании аммиака (NH 3) или по два атома на каждый атом кислорода при образовании воды (H 2 O).

Примеры расчета удельной ТПК:

1. Щавелевая кислота

H 2 C 2 O 4 + O = 2 CO 2 + H 2 O

1 мг - ТПК уд.

ТПК уд. = мг О/мг щавелевой кислоты.

2. Глюкоза

С 6 Н 12 О 6 + 12 О = 6 СО 2 + 6 Н 2 О

М=180г - 12×16г

1 мг - ТПК уд.

ТПК уд. = мг О/мг глюкозы

3. Уксусная кислота

С 2 Н 4 О 2 + 4 О = CO 2 + H 2 O

М=60г - 4×16г

1 мг - ТПК уд.

ТПК уд. = мг О/мг уксусной кислоты

С 3 H 7 NO 2 + 6 O = 3 CO 2 + 2 H 2 O + NH 3

M= 89г - 6×16г

1 мг - ТПК уд.

ТПК уд. = мг О/мг анилина

Для некоторых индивидуальных компонентов бытовых и аналогичных им по составу производственных сточных вод удельные ТПК равны:

Сахароза 1,12

Пептон 1,20

Альбумин 1,32

Казеин 1,39

Если органическое вещество бытовых сточных вод, состоящее преимущественно из остатков белковых молекул и углеводов, представить как (СН 2 О) n , то теоретически окисляемость должна быть равна:

(СН 2 О) n + 2n O = n CO 2 + n H 2 O

1 мг - ТПК уд.

ТПК уд. = мг О/мг органического в-ва бытовых сточных вод.

Лабораторная оценка теоретической потребности в кислороде осуществляется путем окисления бихроматом калия в сильнокислой среде в присутствии катализатора Ag 2 SO 4 . Количество кислорода, эквивалентное количеству пошедшего на окисление органических веществ бихромата называется бихроматной окисляемостью или ХПК (химическое потребление кислорода).

Процесс протекает по схеме:

2 Cr 2 O 7 2- + 16 H + + 3 C o = 4 Cr 3+ + 3 CO 2 + 8 H 2 O,

полностью идентичной схеме протекания мокрого окисления при определении общего органического углерода С орг. . Окисление ускоряется и охватывает даже такие трудно окисляемые вещества, как уксусная кислота и аминокислоты, если реакцию проводить в присутствии катализатора Ag 2 SO 4 .

Схема катализа:

В реакцию вводят строго определенное количество бихромата калия. После окисления избыток Cr 2 O 7 2- оттитровывают солью Мора Fe 2 (NH 4) 2 (SO 4) в присутствии индикатора (ферроина или фенилантраниловой кислоты):

Cr 2 O 7 2- + 6 Fe 2+ + 14 H + = 6 Fe 3+ + 2 Cr 3+ + 7H 2 O

Результат выражают в мг О/л с учетом того, что 1 молекула Cr 2 O 7 2- эквивалентна трем атомам кислорода.

Несмотря на то, что бихромат является сильным окислителем и окисляет практически все органические вещества, результат определения ХПК составляет 95-98% от теоретического ХПК (или ТПК). Потеря 2-5% объясняется, главным образом, образованием летучих, устойчивых к окислению продуктов распада (СО, СН 4). В обычных условиях проведения процесса не окисляются только пиридин и некоторые другие азотсодержащие гетероциклы (пиррол, пирролидин, никотиновая кислота), а также малорастворимые в воде углеводороды, такие как бензол и его гомологи, парафин и нафталин. Если анализируемая проба содержит неорганические восстановители, то количество их, определенное отдельно, должно быть вычтено (в пересчете на кислород) из результата определения ХПК.

В программах мониторинга ХПК используется в качестве меры содержания органического вещества в пробе, которое подвержено окислению сильным химическим окислителем. ХПК применяют для характеристики состояния водотоков и водоемов, поступления бытовых и промышленных сточных вод (в том числе, и степени их очистки), а также поверхностного стока. Этот метод является основным при анализе сточных и загрязненных вод, окисляемость которых > 100 мг О/л. Его можно использовать и для анализа вод с окисляемостью 5 – 100 мг О/л, но воспроизводимость будет хуже (±10%). Для более чистых вод метод не применим, т.к. дает неточные результаты: малое количество окислителя, затраченного в реакции, определяется как разность двух больших величин – количества K 2 Cr 2 O 7 до окисления и оставшегося количества K 2 Cr 2 O 7 после окисления.

Однако значение ХПК чистых вод, используемых в качестве питьевых, представляет особый интерес. Поскольку органические загрязнители реагируют с K 2 Cr 2 O 7 практически полностью, следовательно ХПК является более достоверной мерой окисляемости (чем ПО, где окисление происходит лишь на 40 – 60%), по которой можно судить о требуемом количестве озона или хлора, используемого при водоподготовке.

В этой связи особый интерес представляют автоматические приборы для измерения ХПК. В одном из таких приборов пробу воды выпаривают в токе азота, затем сжигают в точно отмеренном количестве кислорода под действием катализатора при высокой температуре и потенциометрическим методом определяют остаточное количество кислорода.

Нормативы на ХПК для воды водоемов хозяйственно-питьевого водопользования – 15 мг О/л, культурно-бытового – 30 мг О/л.

Значение ХПК хотя и служит мерой общего содержания в воде органических загрязнений, все же (как и С орг.) оно недостаточно для количественного расчета загрязнений, если неизвестен элементный состав этих органических примесей. Фактор пересчета (1 мг загрязнителя = 1,2 мг О/л ХПК) изменяется в зависимости от содержания O и N в органических веществах.

В настоящее время уделяется повышенное внимание определению отношения ХПК/С орг. в поверхностных и сточных водах. Естественно, что при анализе сравнительно чистых вод эту величину находят со значительными ошибками, как вследствие разброса в результатах ХПК, так и потому, что С орг. определяется как малая разность двух больших величин: содержания общего и неорганического углерода.

Это отношение для всех углеводов (глюкозы, сахарозы, полисахаридов) имеет одно и то же значение, равное 2,67. Это же значение получится для уксусной и молочной кислот. Для белков, приняв их средний состав: С – 53%, Н – 7%, О – 23%, N – 17%, S – 0,25%, получим величину 2,8. Если для гуминовых кислот среднее соотношение С:Н:О:N = 16:17:8:1, то для них ХПК/С орг. = 2,6.

Таким образом, для основных органических веществ природного происхождения отношение ХПК/С орг. = 2,6 – 2,8. Это же можно сказать и об органических веществах в сточных водах пищевой промышленности и бытовых сточных водах, не загрязненных промышленными стоками.

Проверим сказанное расчетным путем на примере сахарозы:

С 12 Н 22 О 11 + 24О = 12 СО 2 + 11 Н 2 О

М=342 г - 24×16 г

1 мг - ТПК уд.

ТПК уд. = мг О/мг сахарозы;

С 12 Н 22 О 11 - 12 С

М=342 г - 12×12 г

1 мг - С орг,уд.

С орг,уд. = мг С/мг сахарозы

Возьмем отношение: ТПК уд. /С орг.,уд. =1,12/0,42 = 2,67.

Отношение ХПК/С орг. удобнее, чем ХПК и С орг. отдельно. Величина ХПК отражает не только содержание органического углерода в пробе, но и содержание кислорода, водорода в молекулах окисляемых органических веществ. Водород требует соответствующего количества кислорода на превращение его в воду; чем больше водорода в молекуле, тем выше ХПК. С другой стороны, кислород, входящий в состав молекулы окисляющегося вещества, участвует в образовании молекул СО 2 и Н 2 О и, следовательно, чем его больше, тем меньше ХПК.

ХПК и С орг. в отдельности не могут характеризовать ни природу органического загрязнителя, ни его количество, если не известен элементный состав. При вычислении отношения ХПК/С орг. молярная масса органического вещества сокращается:

ХПК/С орг. (для сахарозы) =

и отношение характеризует количество кислорода (в мг), необходимое на окисление 1 мг углерода, имеющегося в молекуле загрязнителя.

Поскольку в большинстве органических веществ природного происхождения соотношение Н:О = 2:1, т.е. как в молекуле воды, или, иными словами, формальная степень окисления углерода равна 0, то кислород окислителя расходуется лишь на окисление углерода до СО 2 . Поэтому для природных органических веществ отношение ХПК/С орг. характеризуется столь стабильной величиной, равной 2,67:

С о + 2О = СО 2

М=12 г - 2×16 х = ХПК/С орг. =

Для веществ с более высоким содержанием углерода и водорода, т.е. когда формальная степень окисления углерода < 0, на окисление каждого атома углерода до СО 2 требуется больше кислорода, а следовательно ХПК/С орг. > 2,67.

Следовательно, если ХПК/С орг. > 3, то это сигнал о том, что вода загрязнена веществами с относительно длинными углеводородными цепями в молекулах (предположительно продуктами химических производств или нефтепродуктами). Воду тогда более подробно анализируют. Можно определить в ней содержание нефтепродуктов, вычесть отвечающие ему величины ХПК и С орг. соответственно из числителя и знаменателя дроби ХПК/С орг. и получить новое значение этого показателя, по которому можно судить о присутствии в воде других загрязняющих ее веществ с длинной углеводородной цепью в молекуле.

Примеры таких веществ:

Если формальная степень окисления углерода в органической молекуле > 0, то ХПК/С орг. < 2,67. Самое маленькое значение этого отношения у щавелевой кислоты: ХПК/С орг. = 0,67.

Таким образом, этот показатель является характеристикой загрязненности вод промышленными сточными водами. Отражая соотношения между количеством С, Н, N и О в молекулах органических соединений, он дает полезную информацию о природе этих соединений.

III. III. Внереализационные доходы и расходы (показатели 12, 13, 14,15, 16)

III. Порядок хранения, содержания и ремонта Боевого знамени

Органический углерод. Органический углерод является наиболее надежным показателем суммарного содержания органических веществ в природных водах, на него приходится в среднем около 50 % массы органических веществ.

Состав и содержание органических веществ в природных водах определяется совокупностью многих различных по своей природе и скорости процессов: посмертных и прижизненных выделений гидробионтов; поступления с атмосферными осадками, с поверхностным стоком в результате взаимодействия атмосферных вод с почвами и растительным покровом на поверхности водосбора; поступления из других водных объектов, из болот, торфяников; поступления с хозяйственно-бытовыми и промышленными сточными водами.

Концентрация органического углерода подвержена сезонным колебаниям, характер которых определяется гидрологическим режимом водных объектов и связанными с ним сезонными вариациями химического состава, временными изменениями интенсивности биологических процессов. В придонных слоях водоемов и поверхностной пленке содержание органического углерода может значительно отличаться от его содержания в остальной массе воды.

Органические вещества находятся в воде в растворенном, коллоидном и взвешенном состояниях, образующих некоторую динамическую систему, в общем неравновесную, в которой под воздействием физических, химических и биологических факторов непрерывно осуществляются переходы из одного состояния в другое.

Наименьшая концентрация углерода растворенных органических веществ в незагрязненных природных водах составляет около 1 мг/дм 3 , наибольшая обычно не превышает 10–20 мг/дм 3 , однако в болотных водах может достигать нескольких сотен мг/дм 3 .

Углеводороды (нефтепродукты и ароматические углеводороды). В настоящее время поверхность Мирового океана на огромных площадях оказалась покрытой углеводородной пленкой. Причинами этого считают:

§ сброс отходов нефтеперегонных заводов (например, только один завод средней мощности дает 400 т отходов сут. –1);

§ сброс балласта и промывка танков нефтевозов после транспортировки (количество нефти, попадающей при этом в воду, в среднем, составляет 1 % от перевозимого груза, т. е. 1–2 Мт год -1);

§ большое число аварий с нефтеналивными судами (только за период с 1967 по 1974 г. произошла 161 авария (Эрхард, 1984), с 1960 по 1970 – около 500 (Рамад, 1981)).

На рисунке 12.1 приведены доли разных антропогенных источников в загрязнении океана нефтепродуктами. Но, необходимо учитывать и то, что нефть – природное вещество и попадает в морскую воду не только в результате техногенной активности, но и с естественными выходами (по разным оценкам от 20 кт до 2 Мт год -1).

Рис. 12.1. Антропогенное поступление нефтепродуктов в океаны
(Frid, 2002)

Нефтепродукты относятся к числу наиболее распространенных и опасных веществ, загрязняющих поверхностные воды. Нефть и продукты ее переработки представляют собой чрезвычайно сложную, непостоянную и разнообразную смесь веществ (низко- и высокомолекулярные предельные, непредельные алифатические, нафтеновые, ароматические углеводороды, кислородные, азотистые, сернистые соединения, а также ненасыщенные гетероциклические соединения типа смол, асфальтенов, ангидридов, асфальтеновых кислот). Понятие "нефтепродукты" в гидрохимии условно ограничивается только углеводородной фракцией (алифатические, ароматические, алициклические углеводороды).

Большие количества нефтепродуктов поступают в поверхностные воды при перевозке нефти водным путем, со сточными водами предприятий нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, химической, металлургической и других отраслей промышленности, с хозяйственно-бытовыми водами. Некоторые количества углеводородов поступают в воду в результате прижизненных выделений растительными и животными организмами, а также в результате их посмертного разложения.

В результате протекающих в водоеме процессов испарения, сорбции, биохимического и химического окисления концентрация нефтепродуктов может существенно снижаться, при этом значительным изменениям может подвергаться их химический состав. Наиболее устойчивы ароматические углеводороды, наименее – н-алканы.

В незагрязненных нефтепродуктами водных объектах концентрация естественных углеводородов может колебаться в морских водах от 0,01 до 0,10 мг/дм 3 и выше, в речных и озерных водах от 0,01 до 0,20 мг/дм 3 , иногда достигая 1–1,5 мг/дм 3 . Содержание естественных углеводородов определяется трофическим статусом водоема и в значительной мере зависит от биологической ситуации в водоеме.

Неблагоприятное воздействие нефтепродуктов сказывается различными способами на организме человека, животном мире, водной растительности, физическом, химическом и биологическом состоянии водоема. Входящие в состав нефтепродуктов низкомолекулярные алифатические, нафтеновые и особенно ароматические углеводороды оказывают токсическое и, в некоторой степени, наркотическое воздействие на организм, поражая сердечно-сосудистую и нервную системы. Наибольшую опасность представляют полициклические конденсированные углеводороды типа 3,4-бензапирена, обладающие канцерогенными свойствами. Нефтепродукты обволакивают оперение птиц, поверхность тела и органы других гидробионтов, вызывая заболевания и гибель.

Отрицательное влияние нефтепродуктов, особенно в концентрациях 0,001–10 мг/дм 3 , и присутствие их в виде пленки сказывается и на развитии высшей водной растительности и микрофитов.

В присутствии нефтепродуктов вода приобретает специфический вкус и запах, изменяется ее цвет, рН, ухудшается газообмен с атмосферой.

ПДК в нефтепродуктов составляет 0,3 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – органолептический), ПДК вр – 0,05 мг/дм 3 (лимитирующий показатель вредности – рыбохозяйственный). Присутствие канцерогенных углеводородов в воде недопустимо.

ПАУ. В настоящее время загрязнение полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ) носит глобальный характер. Их присутствие обнаружено во всех элементах природной среды (воздух, почва, вода, биота) от Арктики до Антарктиды.

ПАУ, обладающие выраженными токсическими, мутагенными и канцерогенными свойствами, многочисленны. Их количество достигает 200. Вместе с тем, ПАУ, распространенных повсеместно в биосфере не более нескольких десятков. Это антрацен, флуорантрен, пирен, хризен и некоторые другие.

Наиболее характерным и наиболее распространенным в ряду ПАУ является бенз(а)пирен (БП):

БП хорошо растворим в органических растворителях, тогда как в воде он растворим чрезвычайно мало. Минимальная действующая концентрация бенз(а)пирена мала. БП трансформируется под действием оксигеназ. Продукты трансформации БП являются конечными канцерогенами.

Доля БП в общем количестве наблюдаемых ПАУ невелика (1–20 %). Его делают значимым:

§ Активная циркуляция в биосфере

§ Высокая молекулярная устойчивость

§ Значительная проканцерогенная активность.

С 1977 г. БП на международном уровне считается индикаторным соединением, по содержанию которого оценивается степень загрязненности среды канцерогенными ПАУ.

В формировании природного фона бенз(а)пирена участвуют различные абиотические и биотические источники.

Геологические и астрономические источники. Поскольку ПАУ синтезируются при термических превращениях простых органических структур, БП обнаруживается в:

§ материале метеоритов;

§ магматических породах;

§ гидротермальных образованиях (1–4 мкг кг -1);

§ Вулканических пеплах (до 6 мкг кг -1). Глобальный поток вулканического БП достигает 1,2 т год -1 (Израэль, 1989).

Абиотический синтез БП возможен при сгорании органических материалов во время природных пожаров. При горении леса, травяного покрова, торфа образуется до 5 т год -1 . Биотический синтез БП обнаружен для целого ряда анаэробных бактерий, способных синтезировать БП из природных липидов в донных отложениях. Показана возможность синтеза БП и хлореллой.

В современных условиях рост концентрации бенз(а)пирена связан с антропогенным происхождением. Главными источниками БП являются: бытовые, промышленные сбросы, смывы, транспорт, аварии, дальний перенос. Антропогенный поток БП составляет примерно 30 т год -1 .

Кроме того, важный источник поступления БП в водную среду – транспортировка нефти. При этом в воду попадает около 10 т год -1 .

Наибольшее загрязнение БП характерно для бухт, заливов, замкнутых и полузамкнутых морских бассейнов, подверженных антропогенному воздействию (табл. 12.4). Самые высокие уровни загрязнения БП в настоящее время отмечены для Северного, Каспийского, Средиземного и Балтийского морей.

Бенз(а)пирен в донных отложениях

Поступление ПАУ в морскую среду в количестве, превышающем возможности их растворения, влечет за собой сорбцию этих соединений на частицах взвесей. Взвеси оседают на дно и, следовательно, БП накапливаются в донных осадках. При этом основной зоной накопления ПАУ является слой 1–5 см.

Зачастую ПАУ осадков имеют природное происхождение. В этих случаях они приурочены к тектоническим зонам, участкам глубинного термического воздействия, ареалам рассеяния газонефтяных скоплений.

Тем не менее, наиболее высокие концентрации БП обнаруживаются в зонах антропогенного влияния.

ПАУ не только сорбируются на поверхности организмов, но и концентрируются внутриклеточно. Для планктонных организмов характерен высокий уровень накопления ПАУ.

Содержание БП в планктоне может варьировать от нескольких мкг кг -1 до мг кг -1 сухой массы. Наиболее обычное содержание (2–5) 10 2 мкг кг -1 сухой массы. Для Берингова моря коэффициенты накопления (отношение концентрации в организмах к концентрации в воде) в планктоне (Сп/Св) колеблются от 1,6 10 до 1,5 10 4 , коэффициенты накопления в нейстоне (Сн/Св) колеблются от 3,5 10 2 до 3,6 10 3 (Израэль, 1989).

Поскольку большинству бентосных организмов основой питания служит взвешенное органическое вещество и детрит грунтов, зачастую содержащие ПАУ в концентрациях выше, чем в воде, бентонты часто накапливают БП в значительных концентрациях (табл. 12.1). Известно накопление ПАУ полихетами, моллюсками, ракообразными, макрофитами.

Поскольку ПАУ – вещества, встречающиеся в природе, естественно, что существуют микроорганизмы, способные их разрушать. Так, в экспериментах в Северной Атлантике БП-окисляющие бактерии разрушали от 10–67 % внесенного БП. В опытах в Тихом океане была показана способность микрофлоры разрушать 8–30 % внесенного БП. В Беринговом море микроорганизмы разрушали 17–66 % внесенного БП, в Балтийском море – 35–87 %.

Да, именно так: вода есть органическое вещество и в этом смысле - основа всего живого на Земле. Говоря более афористично, вода - это и есть жизнь, притом не переносном, а в буквальном смысле слова.

Начну с простого утверждения: наука говорит нам, что весь органический мир включая как растения, так и животных, на 80-90% состоят из воды, и все процессы них происходят опять же при непосредственном участии той же воды. Один лишь это факт как бы подсказывает нам, что и сама вода должна быть органическим веществом В этой связи сразу же особо выделю тот чрезвычайно важный и одновременн столь же простой и признаваемый всеми без исключения факт, что рождение все организмов нашей планеты неразрывно связано с водой. Я бы даже сказал так: жизн — это особым образом преобразованная и организованная вода.

В самом деле, не нужно быть семи пядей во лбу, чтобы видеть, что для любог живого организма вода является не только непременным, но и главным составны компонентом. Количество ее в живых организмах, за исключением разве что спо колеблется от 70 до 99,7 % по весу. Только из одного этого факта, не говоря о други еще более значимых, очевидно, что вода играет не просто большую рол жизнедеятельности организмов, как это признают все без исключения, а рол решающую, определяющую, основополагающую. Но чтобы играть такую роль, вод сама должна быть органическим веществом.

Странная, однако, получается штука: в принципе, никто не оспаривае первейшую роль воды в жизни всех без исключения живых существ, и, тем не менее вопиющем противоречии к такой ее роли стоит тоже признаваемый всеми химически состав воды, выраженный формулой H2O. Но тем самым, вольно или невольн признается совершенно абсурдный факт, а именно, что вода — эта безусловная основ всей органической жизни, — сама есть вещество неорганическое, иными словами - мертвая субстанция

Отсюда с самого же начала напрашивается жесткая альтернатива: либ ошибочно представление о воде как основе всего живого, либо ошибочн существующие ныне представления о химическом составе воды. Первое «либо» м сразу же отбрасываем как не имеющее под собой никакой почвы. Остается второ «либо», а именно, что формула воды H2O ошибочна. Никакого третьего вариант данном случае не дано, да и его не может быть в принципе. И здесь уже априорно, т.е до всякого опыта, есть все основания утверждать, что вода сама является веществ органическим. Именно это (и только это!) качество способно делать ее основой всег живого. И какие бы доводы против этого ни выдвигала нынешняя сытая расслабленная наука, доводы эти тоже априорно, то есть заведомо, являютс ошибочными. Только так может стоять вопрос Прежде чем перейти к этому главному вопросу, хотел бы обратить внимани еще на один примечательный во всех отношениях факт, который, как мы увиди дальше, имеет прямое отношение к воде. Факт этот таков: в химическом отношени основу любого живого вещества, без всякого притом исключения, составляю углеводородные соединения. Известно, что живой организм состоит из сочетани достаточно ограниченного числа химических элементов. Так, скажем, 96% масс человеческого тела составляют такие распространенные элементы, как углерод (С) водород (Н), азот (N) и кислород (О) Итак, для начала запомним: помимо воды, другой основой всех органически соединений на Земле являются углеводы. Они представляют собой просты соединения, состоящие, повторяю, из углерода (С), водорода (Н) и кислорода (О) разных отношениях, и обычно выражаются общей формулой СnН2nОn. На этот момен я обращаю специальное внимание. Сопоставляя два эти момента, можно уже априорно то есть до всякого опыта, притом со стопроцентной долей уверенности утверждат что и вода, как основа жизни, также должна представлять собой углеводородно соединение. И в своей книге «Извечные загадки науки (глазами дилетанта)» , опираяс на имеющиеся в науке данные, я последовательно доказываю, что вода и в самом дел имеет формулу не H2O, а CH2O, или, другими словами, является углеводородны соединением, а тем самым веществом органическим. Только в этом качестве, и ни каком другом, она может служить основой всего живого на Земле.

Теперь что касается белков. Они также представляют собой исключительн сложные органические соединения, состоящие всѐ из тех же знакомых нам элементов именно: углерода, кислорода и водорода. Другими словами, можно с полны основанием утверждать, что всѐ живое состоит из различных сочетаний тех ж элементов, из каких состоит сама вода, если, разумеется, исходить из ее формул CH2O. Этот факт ставит всѐ на свои места без всяких натяжек и массы дополнительны искусственных построений и подпорок, служащих лишь тому, чтобы как-то связат несвязуемое. Итак, дело за малым: доказать, что вода действительно представляе собой органическое вещество. К этому и приступим.

Не нужно доказывать, что вода есть не только главный, но и единственны абсолютно необходимый субстрат всего живого. Однако всѐ дело опять же в том, чт для того, чтобы вода могла играть такую роль, она сама должна быть органически веществом. Тут-то и лежит вся загвоздка, поскольку современная наука, а вслед за не и все люди, слепо верящие в ее выводы, продолжают считать, что вода являетс веществом неорганическим всѐ с той же, хорошо знакомой каждому школяр формулой H2O Вот об эту формулу и бьется лбом вся мировая наука уже более двухсот ле того времени, как французский химик Лавуазье поведал миру, что вода состоит из дву элементов — водорода и кислорода, из чего естественно следовало, что та ест вещество неорганическое. С той поры не только весь ненаучный, но, что само удивительное, и весь научный мир безоговорочно поверил в это (и, более того, верит п сию пору), о чем, в частности, свидетельствует огромное количество разноречивы самых фантастических гипотез и теорий относительно происхождения жизни. Что опрокинуть эту «блаженную» веру, здесь требуется прорыв, подобный тому, которы совершил в свое время Коперник, выдвинув свою гелиоцентрическую систему взаме птолемеевой геоцентрической гипотезы В самом деле, подумайте сами: не только удивительным, но и прямо-так обескураживающим фактом является то, что никому в голову не приходит простейшая мысль, а именно: если вода составляет до 90% массы всех живых организмов, если без воды всѐ живое чахнет и гибнет, то не следует ли из этого с полной очевидностью, что вода и есть основа жизни, притом не в каком-то фигуральном, символическом смысле, а в смысле самом что ни есть прямом. Другими словами, в качестве главной посылки необходимо признать, что сама вода есть органическое вещество и, как таковое, она является не просто главной, а единственной основой всего живого на Земле. Нет воды ― нет (и не может быть!) никакой жизни.

Итак, повторю еще раз: вода по своей природе есть органическое вещество и ее формула не H2O, а CH2O, и в этом качестве она и в самом деле (а не фигурально) есть основа всего живого на Земле. Скажу больше: химическое вещество, получившее в химии название азот (N), есть на самом деле тоже органическое вещество (точнее, всѐ та же углеводородная группа CH2, что и будет показано ниже)*. Два этих вывода дают основание совершенно по-новому взглянуть на происхождение жизни. Жизнь возникла не в какие-то стародавние времена при каких-то исключительных условиях, как это по сию пору считает ученый мир. Нет, она возникает непрерывно и буквально на наших глазах, потому что сохраняется ее основа — вода. Повторю еще раз: во всех живых системах 98% массы приходится на следующие четыре элемента: водород, углерод, кислород, азот. Из этих же элементов главным образом состоят и белки, нуклеиновые кислоты, короче, — всѐ живое. Вот этот момент и следует взять за отправную точку. Формула белка в своем общем виде выглядит так: CnH2nOn, или в самом простом варианте — CH2O. И здесь прошу внимания! Как уверяют нас ученые, белки и нуклеиновые кислоты составляют до 98% вещества каждого живого организма. Но в то же время те же ученые утверждают, что и вода составляет до 90% того же живого организма. Выходит, что белки и вода суммарно составляют около 200% вещества живых организмов. Но этого не может быть: невозможно, чтобы один и тот же организм состоял из ста процентов одного вещества и ста процентов другого вещества. Выход из этого затруднительного, если не сказать, щекотливого положения только один, а именно: признать, что сама вода есть органическое вещество и в этом качестве она же — основа белковых тел. В этом случае всѐ становится на свои места. Здесь возникает принципиально важный вопрос: существует ли на Земле в свободном состоянии и в объемах, отвечающих общей массе живых тел, такое вещество, которое само состоит из сочетания водорода, углерода, кислорода и азота? Ответив на него, мы ответим не только на вопрос о происхождении жизни, но и на вопрос, что является еѐ основой, постоянным еѐ фундаментом, позволяющим ей не только существовать, но и постоянно воспроизводить себя. Так вот: этим веществом является вода и ее формула - не H2O, а CH2O. Отсюда естественным образом следует, что именно вода (и ничто другое!) есть то вещество, которое содержит в себе все означенные выше компоненты жизни: водород, кислород, углерод и азот (о том, что на самом деле представляет азот, будет сказано ниже). В этом смысле вода не просто принадлежит к группе углеводов — она составляет еѐ основу, еѐ главную массу, и в этом качестве представляет единственный, притом фактически неисчерпаемый источник всего живого на Земле. Тем самым устраняется вопиющее противоречие между содержанием в живых организмах воды и белков, о котором говорилось выше, потому что в предлагаемой здесь формуле сама вода составляет естественную основу как белков, так и нуклеиновых кислот.

Однако вся интрига здесь в том, что на пути такого признания мощной и до сих пор непреодолимой преградой встала формула воды Лавуазье — H2O. Сохраняющаяся до сей поры вера в еѐ истинность породила, в свою очередь, массу разнообразных, порой самых фантастических теорий и гипотез относительно происхождения жизни, которыми переполнена история наук.