о практически без выхода свободных радикалов за пределы макромолекулярного клубка, содержащего несколько десятков связанных ионов меди (локальная концентрация достигает 0,1 М). Для этого комплекса отмечается также кинетическая неоднородность активных центров и роль конформационных переходов макромолекулярного лиганда в кинетике восстановления иона Сп2+. Циклический механизм действия комплекса Си2+ПВП оказывается во многом сходным с механизмом действия фермента аскорбато-ксидазы [419].

По-видимому, дальнейшее развитие исследований в области металл-полимерного катализа, особенно с применением сетчатых (сшитых) полимеров, приведет к появлению новых типов высокоэффективных катализаторов окисления субстратов кислородом и перекисью водорода. В частности, с помощью металл-полимерных катализаторов возможно моделирование гидрофобного окружения активного центра металлофермента, а также активация 02 и Н202 с образованием «изолированных» частиц типа МО^, МО+.

Заканчивая обзор технологических аспектов о.-в. превращений кислорода и перекиси водорода следует констатировать, что, несмотря на богатые потенциальные возможности этих окислителей, использование их на практике, как и уровень интерпретации лабораторных опытов, пока что остаются неудовлетворительными. Конечно, в каждой конкретной системе имеются присущие ей трудности экспериментального характера, но в принципе эти трудности преодолимы. По-видимому, в ближайшем будущем мы будем свидетелями разработки не только новых способов химической очистки водных стоков с использованием кислорода и перекиси водорода, но и разработки новых технологий на базе этих окислителей.

204

Глава VII

ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА, КАТАЛИЗ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ*

В технологических процессах применение кислорода и перекиси водорода в качестве окислителей только начинается, однако природа уже «давно» пользуется этими окислителями и не только при дыхании живых клеток или порче пищевых продуктов, но и в процессах самоочищения от загрязнений в «борьбе» с антропогенными воздействиями на окружающую среду.

Проблема загрязнения окружающей среды освещена в главе I. В последующих главах были рассмотрены возможные пути технологического использования Ог, НгОг с целью уменьшения уровня антропогенных загрязнений. И все же в обозримом будущем загрязнение окружающей среды будет продолжаться. В связи с этим по мере накопления знаний в области химических и физических процессов в природных условиях на первое место встает вопрос о прогнозировании и контроле уровня загрязнения окружающей среды. Важное значение приобретают исследования путей миграции и химических превращений загрязняющих веществ.

В данной главе мы попытаемся осветить роль химической кинетики и катализа в превращениях загрязняющих веществ в природных средах, взаимосвязь фундаментальных кинетических исследований с дальнейшим развитием методов прогнозирования уровня загрязнения окружающей среды.

Ниже мы не будем затрагивать химические процессы, происходящие в атмосфере и рассмотрим лишь превращения сельскохозяйственных химикатов, вносимых в почву и попадающих в виде неорганизованных стоков в водные объекты (реки, каналы, пруды, озера, водохранилища и моря). Самоочищающие химические процессы, происходящие в водной фазе, наиболее существенны. Проводимое ниже рассмотрение! касающееся главным образом миграции и превращений пестицидов, носит общий характер и применимо к любым дру-гим антропогенным загрязнениям.

§ 1. Физико-математические недели миграции и превращений химииатов в объектах окружающей среды

В общем виде задача по прогнозированию поведения химикатов в окружающей среде очень сложна и включает взаимодействие всех трех сред обитания жизни — воды, почвы, атмосферы. Из-за многообразия физико-химических свойств пестицидов и условий внешней среды (метеорологических, гидрологических, почвенных) и в силу ограниченных возможностей полевых экспериментов, практически невозможны чисто эмпирические подходы к прогнозу, основанные на мониторинге средних уровней конкретных загрязняющих веществ. В связи с этим возникает необходимость построения физико-математических моделей процессов, протекающих в окружающей среде, с разумным числом параметров, поддающихся экспериментальному определению [420].

Естественна попытка разделить всю совокупность процессов на отдельные блоки. Именно по такому пути и пошли создатели различных физико-математических прогностических моделей. Не вдаваясь в математические детали этих моделей, рассмотрим общие принципы.

Процессы миграции химиката в природной среде могут быть условно разделены на физические процессы массопереноса и химические (включая биохимические) превращения. В свою очередь, физические процессы могут быть поделены на две группы. В первую группу входят процессы, протекающие на границах раздела фаз: улетучивание химикатов с границы раздела почва—атмосфера, испарение с границы раздела жидкость—атмосфера, процессы сорбции—десорбции растворенных веществ. Сюда же мо