В настоящей монографии представлено современное состояние исследований деструкции многокомпонентного органического вещества в водной среде. Анализ механизмов и кинетики деструкции проводится на примере лигнина, составляющего до трети массы древесины и выделяющегося в окружающую среду при разложении древесных остатков. Дается подробная характеристика структуры лигнина как типичного представителя широкого класса биополимеров с хаотически организованными макромолекулами. Описывается молекулярная и топологическая структура, анализируется статистика связей и функциональных групп, выявляются доминирующие связи и группы, оцениваются размеры макромолекул и особенности молекулярно-массового распределения, рассматриваются характеристики фрактальной структуры макромолекул. Вскрываются механизмы деструкции под действием ферментных систем грибов --- основных деструкторов стойкого органического вещества. Разрабатывается математическая модель кинетики деструкции веществ из класса хаотических биополимеров, учитывающая фрактальную структуру макромолекул и их распределенность по размерам и реакционной способности. В монографии представлены новые теоретические результаты, показывающие, что кинетика деструкции органического вещества существенно нелинейна и что при определенных условиях снижение концентрации органического вещества описывается степенной зависимостью от времени. Найденные закономерности используются для анализа обширных литературных экспериментальных данных по биодеградации органического вещества в водной среде.
Книга представляет интерес для научных сотрудников, специализирующихся по геохимии, гидрохимии, экологической химии, химии переработки древесины и смежным естественно-научным и инженерным направлениям, а также для всех интересующихся применением методов математического моделирования в указанных областях науки.
V nastoyashchey monografii predstavleno sovremennoe sostoyanie issledovaniy destruktsii mnogokomponentnogo organicheskogo veshchestva v vodnoy srede. Analiz mekhanizmov i kinetiki destruktsii provoditsya na primere lignina, sostavlyayushchego do treti massy drevesiny i vydelyayushchegosya v okruzhayushchuyu sredu pri razlozhenii drevesnykh ostatkov. Daetsya podrobnaya kharakteristika struktury lignina kak tipichnogo predstavitelya shirokogo klassa biopolimerov s khaoticheski organizovannymi makromolekulami. Opisyvaetsya molekulyarnaya i topologicheskaya struktura, analiziruetsya statistika svyazey i funktsionalnykh grupp, vyyavlyayutsya dominiruyushchie svyazi i gruppy, otsenivayutsya razmery makromolekul i osobennosti molekulyarno-massovogo raspredeleniya, rassmatrivayutsya kharakteristiki fraktalnoy struktury makromolekul. Vskryvayutsya mekhanizmy destruktsii pod deystviem fermentnykh sistem gribov --- osnovnykh destruktorov stoykogo organicheskogo veshchestva. Razrabatyvaetsya matematicheskaya model kinetiki destruktsii veshchestv iz klassa khaoticheskikh biopolimerov, uchityvayushchaya fraktalnuyu strukturu makromolekul i ikh raspredelennost po razmeram i reaktsionnoy sposobnosti. V monografii predstavleny novye teoreticheskie rezultaty, pokazyvayushchie, chto kinetika destruktsii organicheskogo veshchestva sushchestvenno nelineyna i chto pri opredelennykh usloviyakh snizhenie kontsentratsii organicheskogo veshchestva opisyvaetsya stepennoy zavisimostyu ot vremeni. Naydennye zakonomernosti ispolzuyutsya dlya analiza obshirnykh literaturnykh eksperimentalnykh dannykh po biodegradatsii organicheskogo veshchestva v vodnoy srede. Kniga predstavlyaet interes dlya nauchnykh sotrudnikov, spetsializiruyushchikhsya po geokhimii, gidrokhimii, ekologicheskoy khimii, khimii pererabotki drevesiny i smezhnym estestvenno-nauchnym i inzhenernym napravleniyam, a takzhe dlya vsekh interesuyushchikhsya primeneniem metodov matematicheskogo modelirovaniya v ukazannykh oblastyakh nauki.
This monograph presents the current status of research of degradation of multicomponent organic matter in the aquatic environment. Analysis of the mechanisms and kinetics of degradation is carried out on the example of lignin, amounting to a third of the weight of the wood and released into the environment during decomposition of wood residues. There is a detailed description of the structure of lignin as a typical representative of a wide class of biopolymers with randomly organized macromolecules. Describes the molecular and topological structure, we analyze the statistics of bonds and functional groups, identifies dominant communication and the group, estimated size of macromolecules and especially of molecular weight distribution, discusses the characteristics of the fractal structure of macromolecules. Reveal the degradation mechanisms under the action of enzymatic systems of fungi --- the main decomposers of persistent organic substances. Developed a mathematical model of the kinetics of degradation of the substances from the class of chaotic biopolymers, taking into account the fractal structure of macromolecules and their distribution by size and reactivity. The monograph presents new theoretical results, showing that the kinetics of degradation of organic matter is significantly nonlinear and that under certain conditions the decrease in concentration of organic matter is described by a power-law dependence on time. Found regularities are used to analyze an extensive literature of experimental data on the biodegradation of organic substances in the aquatic environment.
The book is intended for scientists specializing in Geochemistry, hydrochemistry, environmental chemistry, chemistry of wood processing and related scientific and engineering areas, as well as for anyone interested in the application of mathematical modeling methods in the areas mentioned above.
