Реферат
ВВЕДЕНИЕ 4
1. Обзор литературы 5
1.1. Системы жизнеобеспечения 5
1.2. Виды систем жизнеобеспечения по способу регенерации среды 6
1.3. Проекты замкнутых биологических систем обеспечения 7
1.4. Методы очистки газовой среды 9
2. Материалы и методы 11
2.1. Метод «мокрого сжигания» 11
2.2. Система глубокой очистки газа 12
2.3. Оценка газового состава 15
2.4. Тест объект - высшие растения 16
2.5. Методы 17
2.6. Приборы 17
2.7. Методика выращивания растений 17
2.8. Определение минерального состава 20
3. Результаты и обсуждения 22
3.1. Состав газа 22
3.2. Средние массы и фото салата «Московский парниковый» 24
3.3. Газообмен 27
3.4. Минеральный и биохимический состав 31
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 36
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 37
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 38
Идея создания в космической ракете замкнутой системы кругооборота всех необходимых для жизни веществ, принадлежит К. Э. Циолковскому.
На космическом корабле должны быть воспроизведены в миниатюре все основные процессы превращения веществ, которые совершаются в земной биосфере.
С этой целью Циолковский предложил на сравнительно небольших космических кораблях создавать искусственную атмосферу, занимая определённую площадь под оранжереи, используя для этой цели высшие растения, выращивая их на жидких питательных средах, используя. метод, ГИДРОПОНИКА. При этом методе растения выращиваются без почвы и получают все питательные вещества, необходимые для роста, из растворов. В дальнейшем этот метод развивал К. А. Тимирязев, однако длительное время исследования по гидропонике проводили только с различными солевыми питательными растворами.
До настоящего времени жизнь в космических полетах поддерживалась сухими основным продуктами питания или формулами питания, поставляемыми с Земли, потому что производство свежих продуктов в космических условиях остается проблемой из-за ряда ограничений и отсутствия знаний о физиологии растений в таких условиях.
Обеспечение длительного пребывания человека на будущих космических станциях тесно связано с адекватной средой обитания. Поэтому исследование научных принципов создания среды, пригодной для длительного пребывания человека вне биосферы, приобретает все большую актуальность.
Необходимо создание такой системы жизнеобеспечения (СЖО), которая будет являться для человека источником пищи, обеспечивать круговорот воды и кислорода и регенерацию среды [1].
Наиболее приемлемым СЖО являются системы, в которых кислород, пищу и воду для экипажа обеспечивают высшие растения. Главной задачей при этом является организация круговорота вещества между людьми и растениями таким образом, чтобы отходы экипажа и растительного звена могли быть переработаны в минеральные удобрения [2]. Высшие растений, являясь источником углеводов, растительных белков, жиров и витаминов, способны удовлетворить потребности человека в растительной пище [3]. Поэтому исследования в области выращивания растений в условиях искусственных экосистем представляются актуальными.
Метод мокрого сжигания в среде перекиси водорода, разработанный в лаборатории управления биосинтезом фототрофов Института биофизики Сибирского Отделения Российской Академии Наук, является одним из экологически безопасным и наиболее перспективным методов переработки органических отходов. Это уникальная физико-химическая технология переработки отходов человека, при которой отходы жизнедеятельности минерализируются и превращаются в питательные вещества для растений - неорганические вещества и минеральные растворы.
Проведенные раннее эксперименты с использование минерального раствора в работе с разными растениями, в лаборатории биосинтеза фототрофов ИБ СО РАО показали хорошие результаты.
Помимо раствора необходимо включать выделяющийся при переработке отходов газ в массообмен системы через фототрофное звено. Установлено, что этот газ содержит в себе ряд токсичных органических соединений, при этом наибольшее их выделение наблюдалось при утилизации экзометаболитов человека.
Данные соединения могут быть практически полностью окислены до CO2 и H2O на платиновом катализаторе, разогретом до температуры 1000 °C.
Данная работа посвящена изучению возможности внесения переработанного газа в фототрофное звено.
Цель настоящей работы: оценить воздействия продуктов глубокого окисления предполагаемых газовых сред БТСЖО на растения салата.
Для этого необходимо решить следующие задачи:
1. Получить хроматограмму органических летучих соединений газовой компоненты продуктов «мокрого» сжигания метаболитов человека до и после глубокой каталитической очистки
2. Подобрать приемлемые температуру и освещенность для выращивания растений салата «Московского парникового» в условиях интенсивной светокультуры.
3. Используя растения салата провести биотестирование газообразных продуктов окисления, возникающих при переработки экометаболитов человека путем метода мокрого сжигания.
По итогам проделанной работы можно сделать следующие выводы:
1. Установка глубокой очистки газов удаляет летучие органические соединения из состава атмосферы вегетационной камеры, оставляет следы окислов азота.
2. Биохимический состав и минеральное питание растений не нарушено при очистке газов с помощью установки глубокой очистки.
3. Происходит угнетение растений при подаче газа из реактора мокрого сжигания, не очищенного с помощью установки глубокой очистки воздуха: снижаются сухая масса растения и содержание углеводов.
Полученные результаты в ходе проведенных экспериментов по выращиванию салата на ППС под светодиодными лампами подтверждают гипотезу о негативном влиянии образовывавшегося газа из реактора мокрого сжигания и положительном характере влияния установки глубокой очистки воздуха на растения салата.
В дальнейшем необходимо провести экспериментальное подтверждение для растений салата, выращенного на керамзите под светодиодными лампами.
