Минерализация органических отходов в среде перекиси водорода для повышения замкнутости биолого-технических систем жизнеобеспечения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.02, кандидат биологических наук Трифонов, Сергей Викторович

• Трифонов, Сергей Викторович
• кандидат биологических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Трифонов, Сергей Викторович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ РАБОТ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ И РАЗРАБОТКАМ МЕТОДОВ РЕГЕНЕРАЦИИ СРЕДЫ И СЖО (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ).

1.1. Физико-химические методы регенерации среды.

1.2. Биологические методы регенерации среды.

1.3. Существующие прототипы биолого-технических систем жизнеобеспечения

1.4. Влияние физико-химических методов регенерации среды на звено высших растений в интегрированных БТСЖО.

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ МИНЕРАЛИЗАЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ.

2.1. Окисление органических отходов в реакторах «мокрого» сжигания лабораторного и полупромышленного типа.

2.1.1. Окисление экзометаболитов человека.

2.1.2. Окисление несъедобной растительной биомассы.

2.1.3. Определение состава растворов из реактора «мокрого сжигания».

2.1.4. Анализ состава газа из реактора «мокрого» сжигания.

2.2. Методика эксперимента по выращиванию растений с использованием продуктов реактора «мокрого» сжигания.

2.2.1. Схема эксперимента.

2.2.2. Принципы использования продуктов реактора «мокрого» сжигания для выращивания растений редиса.

2.2.3. Условия выращивания растений редиса.

2.2.4. Контроль состава атмосферы вегетационной камеры.

2.2.5. Определение основных пигментов фотосинтетического аппарата растений редиса.

2.2.6. Определение минерального и биохимического состава растений редиса

ГЛАВА 3. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОТЕКАНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ОКИСЛЕНИЯ ОРГАНИКИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАЗМЕРА РЕАКТОРА И ПАРАМЕТРОВ СРЕДЫ.

3.1. Окисление экзометаболитов человека.

3.1.1. Динамика реакции и ее энергетические характеристики.

3.1.2. Химический состав продуктов реакции.

3.2. Особенности реакций окисления несъедобной растительной биомассы

3.2.1. Энергетические характеристики и динамика реакции окисления модельной смеси несъедобной растительной биомассы.

3.2.2. Химический состав продуктов реакции окисления модельной смеси несъедобной растительной биомассы.

3.2.3. Окисление рабочей смеси несъедобной растительной биомассы.

3.3. Включение реактора «мокрого» сжигание в массообменные процессы системы «Биос-3».

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Минерализация органических отходов в среде перекиси водорода для повышения замкнутости биолого-технических систем жизнеобеспечения»

Ключевым условием возможности осуществления космических миссий с человеком на борту является наличие системы жизнеобеспечения (СЖО), обеспечивающей регенерацию среды обитания человека и делающей возможным его существование во внеземных условиях. Подходы к разработке систем жизнеобеспечения пилотируемых космических аппаратов начиналась еще задолго до космической эпохи. Было очевидным, что для осуществления непродолжительных полетов такие системы могут функционировать на запасе всех необходимых веществ, однако для проведения более длительных космических экспедиций необходимо создание такой СЖО, которая была бы способна воспроизводить необходимые вещества из уже отработанных продуктов, таким образом, осуществляя замкнутый круговорот вещества внутри системы, подобно биосфере Земли.

По способу регенерации среды в общем случае СЖО подразделяются на физико-химические и биологические. Естественно, что, по крайней мере, на данный момент лучше всего с ролью регенерации среды справляются биологические, так как они представляют собой нечто вроде уменьшенной копии биосферы Земли, с потоками вещества между продуцентами, консументами и редуцентами. Однако, наряду с возможностью более полного восстановления среды, данные системы имеют недостатком большие времена оборота вещества, в частности «узким» местом в цикле материи является поток вещества от редуцентов к консумен-там. Из-за больших времен, превышающих время существования системы, преобразования элементов в форму доступную для продуцентов, такие системы фактически получаются разомкнутыми, при том, что они обладают потенциалом на 100 %-е замыкание.

Возможности физико-химических систем ограничены в способности производства пищи, так как неизвестны технологии производства полноценного искусственного синтетического питания. В то же время такие системы имеют гораздо более быстрые времена оборота веществ, в сравнении с биолого-техническими СЖО. Они вполне успешно справляются с функциями регенерации воды и кислорода, что оказывается вполне достаточным для осуществления непродолжительных (порядка 2-3 месяцев) космических полетов. На данный момент именно такие системы используются на современных орбитальных станциях и пилотируемых космических аппаратах, так как они способны в достаточной мере удовлетворить потребности экипажа в кислороде и воде.

Как биолого-техническая, так и физико-химическая системы обладают рядом достоинств и недостатков в сравнении друг с другом, при этом ни одна из них не способна обеспечить полное 100 %-е замыкание по круговороту вещества. Тем не менее, для создания марсианских станций, исключающих быстрое возвращение экипажа на Землю в случае аварии, требуются СЖО способные поддержать нормальную деятельность человека в течение времени от года и выше. Очевидно, что этому условию соответствуют системы, сочетающие в себе биолого-технические и физико-химические методы регенерации вещества. Такими системами являются интегрированные биолого-технические системы жизнеобеспечения (БТСЖО), по сути являющиеся гибридными.

Принцип функционирования таких систем основан на том, что средообра-зующая роль отведена растительному звену, а утилизация отходов в значительной степени осуществляется физико-химическим методом.

В настоящее время одной из наиболее важных проблем в создании таких типов СЖО является разработка экологически безопасного физико-химического метода переработки органических отходов, способного достаточно быстро и без больших энергозатрат преобразовать отработанный органический материал в форму приемлемую для дальнейшего поступления в звено высших растений. Работы в данном направлении идут в различных странах, развивающих космическую отрасль. Одним из успешных вариантов является метод «мокрого» сжигания, разработанный в лаборатории управления биосинтезом фототрофов Института биофизики СО РАН. Суть данного метода заключается в окислении органических отходов в среде перекиси водорода под действием переменного электрического поля.

Работы по совершенствованию и оптимизации этого метода ведутся на протяжении нескольких лет. В основе этих исследований лежит представление о БТСЖО, как о системе, состоящей из трех основных звеньев: фототрофное звено —> человек (звено-задатчик) —> звено переработки органических отходов (продукты переработки данного звена возвращаются в фототрофное звено, замыкая, таким образом, в массообменный процесс). В такой физической модели БТСЖО присутствие человека задано параметрически: учитываются только соотношение и количество плотных и жидких отходов, поступающих в звено переработки, газообмен между человеком и двумя другими звеньями рассматривается только качественно. Задача здесь состоит в том, чтобы вещества, поступающие в фототрофное звено, могли быть в полной мере ассимилированы высшими растениями без какого-либо негативного влияния на их продукционную деятельность.

В многочисленных экспериментах (ТлкЬопигоу & а1., 2003, 2008; 2оЫикЫп & а1., 2005) было установлено, что используя минерализованные растворы органических отходов, полученные данным методом «мокрого» сжигания, можно выращивать приемлемые урожаи культурных растений. Тем не менее, до сих пор неизвестен состав газообразных продуктов реакции и их влияние на высшие растения. Кроме того, реакция минерализации в лабораторных условиях всегда протекала в небольшом объеме, и не было известно, будет ли процесс идти также успешно в больших объемах, необходимых для утилизации суточной нормы экзо-метаболитов экипажа. Так, например, переработка экзометаболитов экипажа из двух человек, который участвовал в третьем этапе эксперимента в комплексе «Биос-3» (Замкнутая система: человек - высшие растения, 1979), позволила бы повысить степень замкнутости этой системы.

Данная диссертационная работа является продолжением многолетних исследований в области развития такого физико-химического метода, и ее тема является частью проблемы разработки физико-химического метода утилизации органических отходов для замкнутых систем жизнеобеспечения.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Оценка возможности повышения степени замыкания БТСЖО путем минерализации органических отходов в среде перекиси водорода, активированной переменным электрическим полем.

ЗАДАЧИ:

1. Оценить процесс минерализации различных типов органических отходов, протекающий в объеме, соответствующем требованию БТСЖО с экипажем из двух человек, по таким параметрам, как: химический состав получаемых растворов, затраченные энергия и время.

2. Изучить химический состав газовой компоненты продуктов физико-химического окисления различных типов органических отходов и рассмотреть возможность его вовлечения в массообменные процессы БТСЖО.

3. Провести биотестирование жидких и газообразных продуктов физико-химического окисления, возникающих при минерализации органических отходов, используя растения редиса, как тест-объект.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

Были изучены основные параметры (энергопотребление, продолжительность, динамика силы тока) протекания реакции окисления органических отходов, характерных для БТСЖО, перекисью водорода под действием переменного электрического тока. Как установлено, процесс окисления протекает с повышением электропроводности растворов, кроме того наблюдается тенденция к снижению удельного энергопотребления (Вт-ч/л) и времени реакции при увеличении объема реакционной смеси.

Выяснен химический состав как газовых, так и жидких продуктов минерализации органических отходов растительного и животного происхождения в реакторе «мокрого» сжигания. В состав растворов входят преимущественно неорганические соли и основания, с небольшим содержанием органического вещества. Газообразные продукты состоят в основном из водорода, кислорода, углекислого газа и аммиака, имеются следовые количества органических соединений (преимущественно органические кислоты и ароматические соединения), молекулярный азот не обнаружен.

Изучено влияние жидких и газообразных продуктов реактора «мокрого» сжигания, возникающих при минерализации органических отходов, на структуру и формирование урожая редиса, как тест-объекта. Установлено, что никакого отрицательного воздействия на растения редиса продуктами реакции оказано не было.

Экспериментально доказана возможность полного включения в круговорот-ный процесс продуктов минерализации из реактора «мокрого» сжигания, без какого-либо существенного нарушения работы фототрофного звена (на примере редиса).

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ

Выявлен ряд ключевых параметров (величины тока и напряжения, эффективность использования перекиси водорода и др.) кинетики протекания реакции минерализации органических отходов, которые необходимо учесть в случае проектирования для БТСЖО реактора «мокрого» сжигания рассматриваемого типа.

Формирование урожая редиса, при включении в массообменный процесс продуктов минерализации органических отходов практически не отличается от контрольного варианта, где в качестве питательных растворов используются классические химические растворы для гидропоники. Это позволяет рекомендовать использование изучаемого метода утилизации органических отходов в будущих БТСЖО.

ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. Газ, выделяющийся в процессе минерализации органических отходов, после пропускания через кислотный раствор и каталитического доокисления может быть использован как компонент атмосферы при выращивании высших растений без какого-либо существенного влияния на формирование урожая.

2. Продукты процесса минерализации органических отходов в среде перекиси водорода под действием переменного электрического поля не оказывают токсического воздействия на растения и могут быть включены в массообмен замкнутой БТСЖО.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Основные результаты работы были доложены и обсуждены: на 38-й и 39-й научных конференциях COSPAR (Бремен, 2010); на Всероссийской, с международным участием, конференции молодых ученых, посвященной 90-летию Уральского государственного университета им. A.M. Горького «Биология будущего: традиции и инновации» (Екатеринбург, 2010); на VII Съезде Общества физиологов растений России «Физиология растений - фундаментальная основа экологии и инновационных технологий» (Нижний Новгород, 2011); на международной научно-практической конференции «Наука и образование: опыт, проблемы, перспективы развития» (Красноярск, 2012).

Работа выполнена при финансовой поддержке интеграционного проекта № 5 (блок № 4: «Компактное устройство для физико-химической утилизации отходов жизнедеятельности человека в замкнутых экосистемах») СО РАН.

ПУБЛИКАЦИИ. Результаты диссертационной работы изложены в двух журналах из перечня ВАК для кандидатской диссертаций («Химия в интересах устойчивого развития», «Доклады Академии наук. Биохимия, биофизика, молекулярная биология»), в иностранном рецензируемом журнале «Advances in Space Research», а также в сборниках материалов конференций:

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА. Автором лично выполнены эксперименты по минерализации органических отходов, выращиванию растений редиса и анализу их физиологических характеристик, а также обработка и анализ полученных результатов, подготовка публикаций.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов, заключения и списка литературы. Она содержит 135 страниц, включая 34 рисунка и 19 таблиц. Список литературы включает 134 ссылки на работы отечественных и иностранных авторов.

Заключение диссертации по теме «Биофизика», Трифонов, Сергей Викторович

ВЫВОДЫ

По итогам выполненной работы были получены следующие общие выводы:

1. Увеличение объема реакционной зоны реактора приводит к уменьшению энергопотребления и времени реакции, то есть к повышению эффективности процесса минерализации органических отходов.

2. Показано, что достигнутая степень минерализации растворов органических отходов, характеризующаяся значением ХПК 2 г/л для экзометаболитов и ~ 0,7 г/л для растительной биомассы), является приемлемой для использования данных растворов в высокозамкнутых массообменных процессах БТСЖО.

3. Установлено, что в состав выделяющегося газа за счет его пропускания через раствор азотной кислоты и последующего каталитического доокисления на платиновом катализаторе остается практически только 02 (91 — 93 % для экзометаболитов и 78 - 83 % для растительной биомассы) и С02 (6 - 9 % для экзометаболитов и 17 — 22 % для растительной биомассы).

4. Использование как жидких, так и газообразных продуктов процесса окисления органических отходов не оказывает отрицательного воздействия на фотосинтетическую продуктивность высших растений (на примере редиса).

5. Включение звена минерализации органических отходов с массообмен-ными характеристиками, соответствующими реактору «мокрого» сжигания полупромышленного типа, в перспективе позволит повысить степень замыкания системы с 80 до 90 % при переработке экзометаболитов человека и до 95 % при переработке как растительных отходов, так и экзометаболитов человека (на примере III этапа эксперимента по замыканию системы Биос-3 с экипажем из 2-х человек).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исходя из результатов экспериментов, описанных в настоящей работе, можно полагать, что метод «мокрого» сжигания органических отходов в среде перекиси водорода является перспективным для использования в замкнутых БТСЖО. Продукты окисления, после соответствующей переработки, являются экологически чистыми и могут быть использованы для выращивания высших растений без снижения фотосинтетической продуктивности. Возможность вовлечения таким способом в массобмен системы органических отходов позволит увеличить ее замкнутость, что может быть использовано для долговременного автономного существования планетарных станций вне Земли (в первую очередь на Луне и Марсе). Помимо экологической безопасности получаемых продуктов рассмотренный метод окисления органических отходов, в сравнении с другими способами (Tsuga et al., 2007; Huesler, 1971; Wydeven, 1988). не требует использование высоких температур и давления. Кроме того, процесс окисления отходов в среде перекиси водорода в переменном электрическом поле имеет невысокое энергопотребление и малые времена переработки отходов.

Перекись водорода, необходимую для осуществления процесса, можно получать внутри системы, используя, например, для этого известный метод катодного восстановления кислорода (Berl, 1939; Шамб и др., 1958) с энергопотреблением 7,5 кВт-ч на 1 кг Н202 (в расчете на 100 %-ную Н202). Возможно также использование метода получения перекиси водорода в электрическом разряде, что было разработано Доуси (Patent 2022650 (З.ХИ 1935) USA, 1935) и изучено концерном "I. G. Farbenindustrie" в Леверкузене (Германия) (Шамб и др., 1958), энергопотребление при этом составляет 40 кВт-ч на 1 кг Н202. Выбор того или иного метода зависит от скорости потребления перекиси системой (во втором случае ее синтез протекает быстрее) (Шамб и др., 1958).

В перспективе возможно увеличить КПД использования перекиси водорода за счет дозированного добавления Н202 в реактор в процессе минерализации. В данной работе перекись приливалась к органическим отходам единовременно в необходимом количестве, однако, добавляя Н202 постепенно, по мере окисления органики, можно добиться повышения КПД использования перекиси водорода. При этом за степенью минерализации отходов, во время протекания окислительного процесса, возможно следить по скорости изменения проводимости раствора, например, постоянная сила тока или слишком медленное ее повышение может быть сигналом о том, что процесс минерализации практически прекратился вследствие полного разложения перекиси водорода.

Помимо этого, как уже говорилось в работе, затраты перекиси водорода могут быть снижены, если отказаться от повторной минерализации в случае изменения условий ферментативного разложения. Возможно и применение не ферментативного, а физико-химического метода разложения карбамида в растворах, например на платиновых электродах, как это делалось в американской разработке по утилизации урины (Putnam, 1971).

Еще одним путем сокращения расходов Н202 может быть совместное использование в системе реактора «мокрого» сжигания и какого-либо биологического метода утилизации органических отходов, например, почвоподобного субстрата для утилизации несъедобной растительной биомассы (Manukovsky, Kova-lev, 2009).

Отсутствие молекулярного азота в выделяющемся газе является безусловным преимуществом данного метода, так как исключается потеря элемента в виде тупикового продукта, требующего довольно сложной переработки для возвращения в массообменные процессы БТСЖО. Аммиак, образующийся в процессе окисления, в данном эксперименте фиксировался в растворе азотной кислоты. В БТСЖО NH3 может быть конвертирован в нитратную или нитритную форму азота, используя либо физико-химический (Сутормина и др., 2011; Тихомиров и др., 2011), либо биологический метод, как это предложено делать в европейской замкнутой экологической системе MELiSSA (Poughon et. al, 2009). В этом случае повышается замкнутость системы по азоту. К тому же, получаемая нитратная форма азота позволила бы выщелачивать дополнительное количество металлов из горной породы планеты, на которой будет разворачиваться БТСЖО, для корректировки питательных растворов.

Таким образом, полученный в данной работе материал может послужить научной основой для дальнейшего технического совершенствования данного метода переработки органических отходов, которое улучшит такие показатели, как степень минерализации отходов и энергопотребление, что открывает большие перспективы для использования метода «мокрого» сжигания в будущих БТСЖО космического назначения.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Трифонов, Сергей Викторович, 2012 год

1. Беркович Ю.А. Космические оранжереи: настоящее и будущее / Ю.А. Берко-вич, Н.М. Кривобок, С.О. Смолянина, А.Н. Ерохин М: Слово, 2005. - С. 214 -217.

2. Большая медицинская энциклопедия: в 30-ти томах / АМН СССР. / главный редактор Петровский Б.В. 3-е изд., т. 10, - М: Советская энциклопедия, 1979.-С. 26-34.

3. Большая медицинская энциклопедия: в 30-ти томах / АМН СССР. / главный редактор Петровский Б.В. 3-е изд., т. 15, - М: Советская энциклопедия, 1981.-С. 481-495.

4. Большая советская энциклопедия. Т. 45. / 2-е изд. гл. редактор Введенский Б.А. — М.: Большая советская энциклопедия, 1956. С. 209 - 210.

5. Гавриленко В.Ф. Большой практикум по физиологии растений / В.Ф. Гаври-ленко, М.Е. Ладыгина, Л.М. Хандобина М.: Высш. шк., 1975. - 392 с.

6. ГОСТ 26570-95. Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения кальция. Введ. 1997-01-01. - Минск, 2003. 16 с.

7. ГОСТ 30502-97. Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Атомно-абсорбционный метод определения содержания магния. Введ. 1999-01-01. -Минск, 1999. 8 с.

8. ГОСТ 30503-97. Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Пламенно-фотометрический метод определения содержания натрия. — Введ. 1999—01— 01.-Минск, 1999. 8 с.

9. ГОСТ 30504-97. Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Пламенно-фотометрический метод определения содержания калия. Введ. 1999-01-01. -Минск, 1999. Юс.

10. ГОСТ 30692-2000. Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Атомно-абсорбционный метод определения содержания меди, свинца, цинка и кадмия. Введ. 2002-01-01. - Минск, 2002. 11 с

11. Громыко В.А. Электроокисление мочевины на гладком платиновом электроде. И. / В.А. Громыко, Т.Б. Цыганкова, В.Б. Гайдадымов, Ю.Б. Васильев, B.C. Багоцкий // Электрохимия, 10,1974. С. 57 61.

12. Громыко В.А. Влияние pH раствора на скорость процессов выделения кислорода и окисления мочевины на гладком платиновом электроде / В.А. Громыко, Т.Б. Цыганкова, В.Б. Гайдадымов, Ю.Б. Васильев // Электрохимия, Т. 3, 1975. С. 491-495.

13. ИСО 8288-1986. Качество воды. Определение содержания кобальта, никеля, меди, цинка, кадмия и свинца. Пламенные атомно-абсорбционные спектрометрические методы. Введ. 2007-12-01. - Ереван, 1986. 13 с.

14. Кисленко В.Н. Кинетика и механизм окисления органических веществ перок-сидом водорода / В.Н. Кисленко, Ад.А. Берлин // Успехи химии, т. 60, 5, 1991. С. 949-981.

15. Коваль С.Ф. Растение в опыте: Монография / С.Ф. Коваль, В.П. Шаманин — Омск: ИЦиГ СО РАН, ОмГАУ, 1999. 204 с.

16. Космонавтика. Энциклопедия. / главный редактор Глушко В.П. М.: Советская энциклопедия, 1985. - 528 с.

17. Краткая химическая энциклопедия. Т. 5. / отв. ред. Кнунянц И.Л. — М.: Советская энциклопедия, 1967. С. 1030 - 1032.

18. Кузнецов В.И. Усовершенствованные методы определения серы в растительных объектах по Шенигеру / В.И. Кузнецов, H.H. Басаргин, Л.Г. Мясищева // Агрохимия, 1968, № 3. С. 134 137.

19. Кузнецов В.В. Физиология растений / В.В. Кузнецов, Г.А. Дмитриева М.: Высш. шк., 2006. - 742 с.

20. Курзина И.А. Глубокое окисление метана на платиновых и палладиевых катализаторах, нанесенных на нитрид кремния / И.А. Курзина // Известия Томского политехнического университета, 308, № 4, 2005. С. 104 109.

21. Малоземов В.В. Системы жизнеобеспечения экипажей летательных аппаратов / В.В. Малоземов М.: Машиностроение, 1986. - 523 с.

22. Николаевский B.C. Биологические основы газоустойчивости растений / B.C. Николаевский Новосибирск: Наука, 1979.-278 с.

23. Осетрова Н.В. Анодное окисление мочевины в нейтральных растворах / Н.В. Осетрова, A.M. Скундин // Электрохимия, 30, 1994. С. 1257 1259.

24. Печуркин Н.С. Экологическая биофизика. Том 3. Экология и биофизика: время интеграции. / Н.С. Печуркин, A.B. Брильков, Е.В. Морозова, Т.Н. Письман и др. -М.: Логос, 2002. 304 с.

25. Плешков Б.П. Практикум по биохимии растений / Б.П. Плешков — изд. 2-е, доп. и перераб. -М.: Колос, 1976. 256 с.

26. Плохинский H.A. Биометрия / H.A. Плохинский М.: Издательство Московского университета, 1970. - 368 с.

27. ПНД Ф 14.1:2.100-97. Методика выполнения измерений химического потребления кислорода в пробах природных и очищенных сточных вод титримит-рическим методом. Утвержден 1997-03-21. - Москва, 2004. 17 с.

28. Починок Х.Н. Методы биохимического анализа растений / Х.Н. Починок -Киев: Наукова думка. 1976. 334 с.

29. Проблемы космической биологии. Т. 28: экспериментальные экологические системы, включающие человека. / под ред. академика Черниговского В.Н. — М.: Наука, 1975.-312 с.

30. Проблемы создания биолого-технических систем жизнеобеспечения человека / Под ред. Гительзона И.И. Новосибирск: Наука, 1975. - С. 68 - 146.

31. РД 52.24.387-2006. Массовая концентрация фосфора общего в водах. Методика выполнения измерений фотометрическим методом после окисления персульфатом калия. -Введ. 2006-04-01. -Ростов-на-дону, 2006.14 с.

32. РД 52.24.391-2008. Массовая концентрация натрия и калия в водах. Методика выполнения измерений пламенно-фотометрическим методом. — Введ. 2008— 07-20. Ростов-на-дону, 2008. 28 с.

33. РД 52.24.406-2006, 2006. Массовая концентрация сульфатов в водах. Методика выполнения измерений титриметрическим методом с хлоридом бария. -Введ. 2006-10-01. Ростов-на-дону, 2006. 13 с.

34. РД 52.24.407-2006. Массовая концентрация хлоридов в водах. Методика выполнения измерений аргентометрическим методом. Введ. 2006-07-01. -Ростов-на-дону, 2006. 12 с.

35. Семенов H.H. Цепные реакции / H.H. Семенов 2-е изд., испр. и доп. - М.: Наука, 1986.-535 с.

36. Скорчеллетти В.В. Теоретическая электрохимия / В.В. Скорчеллетти изд. 4-е, испр. и доп. - Д.: Химия, 1974. - 568 с.

37. Тихомиров A.A. Влияние светового режима на продуктивность и качество урожаяредиса / A.A. Тихомиров, И.Г. Золотухин, Ф.Я. Сидько // Физиология растений, 23 (3), 1976. С. 502 505.

38. Тихомиров A.A. Светокультура растений / A.A. Тихомиров, В.П. Шарупич, Г.М. Лисовский Новосибирск: СО РАН, 2000. - 202 с.

39. Токин Б. П. Фитонциды / Б. П. Токин 2-е изд. - М.: АМН СССР, 1951. -237 с.

40. Ушакова С.А. Возможные пути включения экзометаболитов человека в мас-сообмен БСЖО / С.А. Ушакова, Н.А. Тихомирова, Ю.А. Куденко, О.В. Ани-щенко // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2009. Т. 43. №2. С. 61 -63.

41. Шамб У. Перекись водорода / У. Шамб, Ч. Сеттерфилд, Р. Вентворс М.: Издательство иностранной литературы, 1958. - 579 с.

42. Шемякин М.М. Химия антибиотических веществ / М.М. Шемякин, А.С. Хохлов 2-е изд. - M.-JL: Госхимиздат, 1953. - 653 с.

43. Шульгин И.А. Растения и солнце / И.А. Шульгин Ленинград: Гидрометио-издат. 1973.-252 с.

44. Эммануэль Н.М. Цепные реакции окисления углеводородов в жидкой фазе / Н.М. Эммануэль, Е.Т. Денисов, З.К. Майзус -М.: Наука, 1965. 376 с.

45. Application of a Closed Experemental System to Modeling of 14C Transfer in the Environment / edited by Tako Y., Tani Т., Arai R., Nozoe S., Nakamura Y. Japan, Institute for Environmental Sciences, 2007. - P. 103 - 224 p.

46. Berkovich Y.A. Vegetable production facility as a part of a closed life support system in a Russian Martian space fight scenario / Y.A. Berkovich, S.O. Smolyanina, N.M. Krivobok et al.// Advances in Space Research, Vol. 44, 2009. P. 170 176.

47. Berl E. // Trans. Electrochem. Soc., V. 76, 1939. P. 359.

48. Bingham G.E. Lada: The ISS plant substrate microgravity testbed / Bingham G.E., Shane T.T., Mulholland J.M., Podolsky I.G. 2002. SAE Technical paper. 200201-2388.

49. Cornet J.F. Simulation, design, and model based predictive control of photobiore-actors / Cornet J.F., Dussap C.G, Leclercq J.J. // In Focus on biotechnology, vol 4, engineering and manufacturing for biotechnology, 2001. P. 227 — 238.

50. Creus N. Connection between different compartments of the MELISSA biological Life Support System. / N. Creus, F. Cabello, J. Perez, et al.// 31st International Conference on Environmental Systems, 2001, doi: 10.4271/2001-01-2132.

51. DIN EN ISO 7980-2000. Качество воды. Определение содержания кальция и магния. Спектрометрический метод атомной абсорбции. Введ. 2000-07-01. - Германия, 2000. 9 с.

52. Gitelson J.I. Manmade Closed Ecological Systems / J.I. Gitelson, G.M. Lisovsky, R. MacElroy Taylor & Francis Inc., 2003. - 400 p.

53. Hashimoto S. Space agriculture for manned mars mission / S. Hashimoto, M. Ya-mashita, N. Katayama // Application of a Closed Experimental System Modeling of ,4C Transfer in the Environment. Japan, Institute for Environmental Sciences, 2007.-P. 208-214.

54. Helicobacter pylori: Physiology and Genetics. / edited by Mobley H., Mendz G., Hazell S. // ASM Press, 2001. — 626 p.

55. Huesler H. Zimpro process. Moist air oxidation of industrial sludges / H. Huesler // Abwassertechnik, 22, 1971. P. 3 -4.

56. International Space Station Электронный ресурс.: Environmental Control and Life Support System / , NASA [USA, Huntsville, 2008]. URL: http://www.nasa.gOv/centers/marshall/pdf/l 04840maineclss.pdf (дата обращения 09.03.2012).

57. Kudenko Yu. A. Mineralization of wastes of human vital activity and plants to be used in a life support system / Yu. A. Kudenko, I. A. Gribovskaya, R. A. Pavlenko // Acta Astronáutica. 1997. Vol. 41, No. 3. P. 193-196.

58. Kudenko Yu.A. Physical-chemical treatment of wastes: a way to close turnover of elements in LSS / Yu.A. Kudenko, I.A. Gribovskaya, I.G. Zolotukchin // Acta Astronáutica. 2000. Vol. 46. P. 585 589.

59. Labak L.J. Dry incineration of wastes for aerospace waste management systems / L.J. Labak, G.A. Remus, J. Shapira // Paper 72-ENAV-2, Environmental Control and Life Support Systems Conference, San Francisco, CA. Warrendale, PA: SAE International; 1972.

60. Lasseur Ch. Overview of Life Support Activities in ESA / Ch. Lasseur, G. Tan // Closed Habitation Experiments and Material Circulation Technology, 2004. P. 149-163.

61. Life into Space. Space life Sciences Experiments. Ames Research Center. Kennedy Research Center. 1991 1998. / edited by Souza K., Etheridge G., Callahan P.X. -NASA Ames Research Center, 2000. - 556 p.

62. Ling T. Gas exchange between humans and autotrophic organisms in bioregenerative life support system / T. Ling, L. Hong, L. Ming, H. Enzhu, H. Wenting // 17th IAA Humans in Space Symposium. Moskow, 2009. — P. 136.

63. Manukovsky N.S. Waste bioregeneration in life support CES: development of soil organic substrate / N.S. Manukovsky, V.S. Kovalev, V.Ye. Rygalov, I.G. Zolo-tukhin//Adv. Space Res. 1997. V. 10. P. 1827-1832.

64. Manukovsky N.S. Modeling Conversion of Organic Matter for Resource Recovery in a Bioregenerative Life Support System. / N.S. Manukovsky, V.S. Kovalev // 17th IAA Humans in Space Symposium, 2009. P. 83.

65. Marshall B.J. Unidentified curved bacilli on gastric epithelium in active chronic gastritis. / BJ. Marshall // Lancet 1 (8336), 1983. P. 1273 — 1275.

66. MELISSA. Final Report for 1995 Activity. Memorandum of Understanding ECT/FG/CB/95.205. / edited by Lasseur Ch. ESA, 1996. 88 p.

67. MELISSA. Yearly Report for 2004 Activity. Memorandum of Understanding TOS-MCT/2002/3161/In/CL. / edited by Vieira da Silva L., Lasseur Ch. ESA, 2004. 245 p.

68. Ming L. Culture of chlorella vulgaris with human urine for 02 regeneration. / L. Ming, L. Hong // 17th IAA Humans in Space Symposium, 2009. P. 79.

69. Morist A. Recovery and treatment of Spirulina platensis cells cultured in a continuous photobioreactor to be used as food. / A. Morist, J.L. Montesinos, J.A. Cu-sidö, F. Gödia// Process Biochemistry, V. 37 (5), 2001. P. 535 547.

70. Nitta K., Tako Ya., Abe K., et al. // Life Support and Biosphere Science, vol. 3, 1996. P. 149-158.

71. Nozoe S. Food processing and safety management in closed habitation experiments (2) / S. Nozoe, O. Komatsubar., Y. Aibe, Y. Tako, K. Nitta // Application of a Closed Experimental System Modeling of 14C Transfer in the Environment, 2007. P. 175-184.

72. Ohkusa T. Helicobacter pylori infection induces duodenitis and superficial duodenal ulcer in Mongolian gerbils / T. Ohkusa, I. Okayasu, H. Miwa, K. Ohtaka, S. Endo, N. Sato // Int. J. Gastroenterology Hepathology, 52, 2003. P. 797 803

73. Ohnishi M. R&D of environmental control and life support system in JAXA / M. Ohnishi, M. Sacurai, M. Oguchi, S. Yoshihara // Application of a Closed Experimental System Modeling of 14C Transfer in the Environment, 2007. P. 112-117.

74. Patent 2022650 (3.XII 1935) USA / Dawsey L.H.

75. Pietroiusti A. Helicobacter pylori duodenal colonization is a strong risk factor for the development of duodenal ulcer / A. Pietroiusti, I. Luzzi, M.J. Gomez, et al. // PubMed. Alimentary pharmacology & therapeutics, 2005. PMID 15801926.

76. Polonsky V.l. Utilization of NaCl in Bioregenerative Life Support System / V.l. Polonsky, I.I. Gribovskaya // 17th IAA Humans in Space Symposium, 2009. P. 101 -102.

77. Polonsky V.l. Net production of wheat crop under high PAR irradiance with artificial light / V.l. Polonsky, G.M. Lisovsky // Photosyntetica, vol. 14, № 2, 1980. P. 177-181.

78. Poughon L. Simulation of the MELiSSA closed loop system as a tool to define its integration strategy / L. Poughon, B. Farges, C.G. Dussap, et al. // Adv. Space Res., vol. 44, 2009. P. 1392 1403.

79. Poynter J. BIOSPHRE 2: A Closed Bioregenerative Life Support System, an Analog for Long Duration Space Missions / J. Poynter, D. Bearden // Plant Production in Closed Ecosystems, 1997. P. 263 277.

80. Proshkin V.Ju. Urine electrolysis on-board manned space stations: development prospects and research directions / V.Ju. Proshkin, E.A. Kurmazenko, A.A. Ko-chenkov, et al. // 17th IAA Humans in Space Symposium, 2009. P. 103.

81. Putin S.B. Regenerable absorptive canister for carbon dioxide and harmful substance removal form the space suit / S.B. Putin, V.N. Shubina, S.I. Simanenkov, et al. // 17th IAA Humans in Space Symposium, 2009. P. 104 105.

82. Putnam D.F. Composition and Concentrative Properties of Human Urine. / D.F. Putnam // NASA contract report, 1971. 107 p.

83. Shunan W. Design and implementation of system for dietary management in space permanent base / W. Shunan, H. Enzhu, H. Dawei, Z. Ming // 17th IAA Humans in Space Symposium, 2009. P. 143.

84. SP-1264: The HUMEX Report. / Edited by Harris R.A. The Netherlands: European Space Agency, 2003. 192 p.

85. The enzymes / edited by Boyer P.D. V.4, N.Y., 1960. p. 247.

86. Tikhomirov A.A. Mass exchange in an experimental new-generation life support system model based on biological regeneration of environment / A.A. Tikhomirov, S.A. Ushakova, N.S. Manukovsky, et al. // Adv. Space Res., Vol. 31, 2003. P. 1711-1720.

87. Tikhomirov A.A. Synthesis of biomass and utilization of plants wastes in a physical model of biological life-support system / A.A. Tikhomirov, S.A. Ushakova, N.S. Manukovsky, et al. // Acta Astronáutica. 2003. Vol. 53. P. 249 257.

88. Tikhomirov A.A. Evaluation of the possibility of using human and plant wastes in Bioregenerative Life Support Systems / A.A. Tikhomirov, S.A. Ushakova, Yu.A. Kudenko, et al. // Techn. Paper 05ICES-94, 2005.

89. Tikhomirov A.A. Operation characteristics of the "SLS-higher plants" complex in the bioregenerative life support systems' structure / A.A. Tikhomirov, S.A. Ushakova, V.V. Velichko // 17th IAA Humans in Space Symposium, 2009. P. 140.

90. Tikhomirova N.A. Possibility of Salicornia europaea use for the human liquid wastes inclusion into BLSS intrasystem mass exchange / N.A. Tikhomirova, S.A. Ushakova, A.A. Tikhomirov, et al. // Acta Astronaut., 63, 2008. P. 1106 1110.

91. Tikhomirova N.A. Salicornia Europaea Use for NaCl Involvment in the BLSS Intrasystem Mass Transfer / N.A. Tikhomirova, S.A. Ushakova, A.A. Tikhomirov, et al. // 17th IAA Humans in Space Symposium, 2009. P. 133 134.

92. URL: http://www.imbp.ru/webpages/winl251/Science/Stend/GEK.html (дата обращения 25.08.2012).

93. URL: http://www.mosecom.ru/air/air-normativ/ (дата обращения 16.06.2012).

94. URL: http://www.nasa.gov/directorates/heo/reports/issreports/index.html (дата обращения 10.08.2012).

95. URL: http://www.vector-best.ru/ (дата обращения 16.06.2012).

96. Ushakova S.A. Some Methods for Human Liquid and Solid Waste Utilization in Bioregenerative Life-Support Systems / S.A. Ushakova, I.G. Zolotukhin, A.A. Tikhomirov, et al. // Appl. Biochem. Biotechnol., vol. 151, 2008. P. 676 685.

97. Verbitskaya O. The Giant Snail Achatina fulica as a Candidate Species for Advanced Bioregenerative Life Support Systems / O. Verbitskaya, N. Manukovsky,

98. V. Kovalev // 38th COSPAR Scientific Assembly, Symposium F, session 42, 2010.-P. F42-0014-10.

99. Wenting F. Effects of Soil-Like Substrate Made from Rice and Wheat Straw on the Growth, Yield and Quality of Wheat / F. Wenting, Y. Min, L. Hong // 17th IAA Humans in Space Symposium, 2009. P. 43.

100. Wenting F. Allelopathic effect of rice-wheat soil-like substrate on several plants / F. Wenting, Y. Min, H. Wenting, L. Hong // 17th IAA Humans in Space Symposium, 2009. P. 42.

101. Wenting H. A technique for preparing soil-like substrate for bioregenerative life support system / H. Wenting, X. Yidong, L. Hong // 17th IAA Humans in Space Symposium, 2009. P. 53.

102. Wydeven T. A survey of some regenerative physico-chemical life support technology / T. Wydeven // NASA Technical Memorandum 101004, NASA/Ames Research Center, Moffet Field, CA, 1988.

103. Xiaohui Y. Nutrient composition and respiration characteristics of silkworms in the bioregenerative life support system / Y. Xiaohui, T. Ling, L. Hong // 17th IAA Humans in Space Symposium, 2009. P. 136.

104. Xu C.X. Crop candidates for the bioregenerative life support systems in China / C.X. Xu, H. Liu // Acta Astronautica, vol. 7, №. 10, 2008. P. 1076 1080.

105. Yuming F. The effect of plants on microbial burden and community structure within the space cabin module simulator system / F. Yuming, L. Hong // 17th IAA Humans in Space Symposium, 2009. P. 43.

106. Zemanian T. Regenerable solid aminated nanostructured sorbents for carbon dioxthide capture / T. Zemanian, K. Rappe, N. Lafemina, G. Fryxell //17 IAA Humans in Space Symposium, 2009. P. 147.