Є.С. Бурксер і становлення програми наукових досліджень з аерохімії

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Є.С. Бурксер і становлення програми наукових досліджень з аерохімії

Друга половина ХІХ ст. - початок ХХ ст. ознаменовані цілою низкою видатних відкриттів, що сприяли загальному розвитку природознавчих наук. Зокрема, відкриття німецькими вченими Р. Бунзеном і Г. Кірхгофом спектрального аналізу (1859 р.) і відкриття в 1869 р. періодичного закону хімічних елементів Д. І. Менделєєвим стали підґрунтям для виділення геохімії у самостійну дисципліну. Початок формування геохімії як науки припадає на перші десятиріччя ХХ ст. і пов'язаний з іменами таких видатних учених, як В. І. Вернадський, В. М. Гольдшміт, О. Є. Ферсман і Ф. У. Кларк.

Суттєвий вплив на становлення і розвиток геохімічних досліджень в Україні мали науково-дослідні роботи Є. С. Бурксера. Постать Євгена Самойловича Бурксера (1887-1965 р. р.) посідає чільне місце серед вчених-природознавців. Наукову діяльність Є. С. Бурксер розпочав в Одесі, де заснував першу в Російській Імперії Радіологічну лабораторію і першим розпочав систематичні дослідження з радіоактивності природних ресурсів країни (1909 р.). Під впливом ідей В. І. Вернадського Є. С. Бурксер обрав геохімічний напрям наукових досліджень. У подальшому вчений-геохімік, член-кореспондент Української академії наук (з 1925 р.) зробив істотний внесок у розвиток природничих наук в Україні: геохімії, радіогеохімії, гідрогеохімії, технології рідкісних елементів, бальнеології,та заклав основи нового розділу геохімії - аерохімії, про що відзначено у збірнику «Історія АН УРСР» [12].

Предметом проведеного дослідження було обрано історію становлення програми наукових досліджень Є. С. Бурксера з агрохімії, метою - висвітлення одного з напрямів наукової діяльності Є. С. Бурксера з вивчення хімічного складу повітря.

Історія перших досліджень хімічного складу повітря пов'язана з іменами таких великих вчених, як Карл Шеєле, Джозеф Прістлі, Антуан Лавуазьє, Генрі Кавендіш, Вільям Рамзай.

Наприкінці XVIII століття, у ході експериментальних робіт, Антуан Лоран Лавуазьє встановив, що повітря являє собою суміш газів - кисню, «придатного для дихання», і азоту, «неживого газу», в пропорціях 1/5 і 4/5 об'єму відповідно. Таким чином, А. Лавуазьє першим встановив азотно-кисневий склад атмосфери.

Наступний крок було зроблено у 1785 р. Г. Кавендішем, який в ході експериментальних робіт дійшов висновку, що не більше 1/120 атмосферного повітря складається з газів, відмінних від кисню та азоту. Але через недосконалість методів аналізу і приладів Г. Кавендіш не зміг визначити, що це за гази. Лише через понад 100 років Вільям Рамзай, відтворюючи експерименти Кавендіша, винайшов у складі повітря інертні гази (1904 р.).

Зазначимо, ці дослідження торкалися лише винайдення основних складників повітря. З часом стало зрозуміло, що велике значення мають і ті складники повітря, наявність яких залежить від зовнішніх факторів і які складають незначну його частину - оксиди азоту, аміак, пари йоду, інші компоненти. Так, наприклад, атмосферне повітря, до складу якого входять оксиди азоту, вуглекислий газ, - відіграє дуже важливу роль у процесах вивітрювання гірничих порід. Перенесення атмосферним повітрям морських солей у глиб материка суттєво впливає на процеси соленакопичення в ґрунтах і поверхневих водах. Перенесення йоду, брому та деяких інших мікроелементів може впливати на життя тварин і рослин.

У середині ХІХ ст. - на початку ХХ ст. у Західній Європі виконуються численні дослідження повітря на визначення вмісту йоду. Така вибірковість проведених досліджень повітря пояснюється підвищеною увагою науковців до проблеми зобних епідемій, що вирували на той час у Європі. Так роботи, проведені у 1850-1876 рр. А. Шатеном (1813-1901 рр.), з визначення вмісту йоду в повітрі, охопили майже всю Західну Європу, а також Антильські острови та Гвіану. Численні дослідження, присвячені вивченню геохімії йоду, були проведені у Швейцарії Т. Фелленбергом. Починаючи з 1928 р. Т. Фелленберг опублікував роботи, в яких описав розроблені ним методи уловлювання та визначення малих кількостей йоду, також результати визначення йоду у повітрі, воді, гірських породах та харчових продуктах [10, арк. 20-22]. Суттєво удосконалив методики визначення йоду в повітрі Х. Кауер (1899-1962 р.р.), який у 1933 р. опублікував монографію, присвячену дослідженню йоду в повітрі [10, арк. 25]. На кінець ХІХ ст. припадають і перші дослідження з визначення вмісту хлору в солях,завислих у повітрі, які проводилися А. Готьє на морському узбережжі Бретані, у Франці [1].

В Європі систематичне вивчення мікроскладових повітря розпочалося у ХІХ ст., у Радянському ж союзі лише на початку ХХ ст. мали місце поодинокі дослідження хімічного складу повітря - у 1930-1932 рр. Ігнатович визначав вміст іону хлору в повітрі на курорті Саки [10, арк. 7].

Саме на вивчення мікрокомпонентів повітря і були спрямовані аерохімічні дослідження Є. С. Бурксера. За визначенням ученого, аерохімія - це галузь науки, що виникла як один із наукових напрямів геохімії і «займається детальним вивченням хімічного складу повітря і атмосферних опадів» [1]. Основну задачу аерохімічних досліджень Є. С. Бурксер бачив у глибокому та детальному вивченні хімізму атмосфери різних місцевостей і на різних висотах, тобто визначенням не лише вмісту основних газоподібних складових, а й визначенням мікрокомпонентів (озону, радону, оксидів азоту, аміаку, сірководню, йоду у газоподібному стані, пари різних органічних сполук фітогенного походження) [1].

На думку Є. С. Бурксера, детальне вивчення хімізму повітря становить великий інтерес для геологів, ґрунтознавців, агрономів, а також для лікарів і біологів, оскільки мікроскладові повітря неодмінно впливають на організм людини і тварин [1].

Систематичні і планомірні дослідження з аерохімії Є. С. Бурксер розпочав у 1930-ті роки, хоч ця проблема цікавила Євгена Самойловича набагато раніше. Ще у 1915-1916 рр. він проводив дослідження радіоактивності повітря, як на узбережжі Чорного та Азовського морів, так і в Астраханській губернії, а також на північних схилах Ельбрусу, з боку ущелини Бітюк-Тюбе-Су [9, арк. 18]. Для вивчення радіоактивності повітря користувалися методом Ю. Елстера й Г Гей- теля, які встановили, що негативно заряджені провідники у повітрі набувають тимчасової радіоактивності. За цим методом у повітрі, на відкритому місці, на надійних ізоляторах підвішувалася мідна проволока, за допомогою машини Вим- шерста проволоці надавали негативний потенціал близько 14000 В; після активування проволоки протягом 1,5 години проводили вимірювання розсіювання заряду, викликаного радіоактивністю проволоки в іонізаційній камері. В ході цих досліджень Є. С. Бурксер отримав порівняльну характеристику радіоактивності повітря залежно від метеорологічних факторів. Було зареєстровано підвищення радіоактивності повітря для високогірних місцевостей (перші дослідження в Росії), а також зменшення радіоактивності повітря в безвітряні дні або у разі південно-західних, південних і південно-східних вітрів, що дмуть з моря [3]. Тобто можна говорити про те, що ці дослідження поклали початок новій програмі Є. С. Бурксера - аерогеохімічним дослідженням в Радянському Союзі.

У 1931 р. Є. С. Бурксер повертається до питання вивчення геохімії повітря, і дослідження, розпочаті у 1915 р., набувають розвитку. Вчений проводить досліди, в ході яких визначає вміст іону хлору в повітрі Куяльницького курорту [10, арк. 7]. Подальші експерименти проводять у 1934-1935 рр. в Одесі, на території Лер- монтовського курорту, де вивчають вміст брому, йоду та іонів хлору у повітрі [1].

Наступні аерохімічні дослідження проводилися влітку 1935 р. на курорті Осипенко (Бердянськ) з метою визначити вміст йоду в повітрі та з'ясувати взаємозв'язок між віддаленістю від моря та вмістом хлору у повітрі. Дослідження виявили, що вітри з моря приносять більше солей, ніж вітри, що дмуть з материка. Також показано, що підвищення вологості повітря та збільшення висоти приводять до зниження вмісту хлору, і навпаки. У 1940-1941 рр. проведено повторні дослідження, але результати було частково загублено [1].

Влітку 1936 р. під керівництвом Є. С. Бурксера було проведено кількісні дослідження вмісту брому в повітрі безпосередньо поблизу морської води в Одесі, а також визначено вміст йоду та іонів хлору в повітрі. За результатами роботи з'ясовано, що галоїди виносяться з нижньої частини узбережжя на верхню. Також встановлено, що концентрація брому в повітрі нижча, ніж концентрація йоду, крім того їхні концентрації можуть змінюватися залежно від швидкості та напрямку вітру [1].Слід зазначити, що Х. Кауер теж досліджував вміст брому в повітрі, але обмежувався тільки якісними визначеннями. На відміну від нього Є. С. Бурксер розробив методику і першим став проводити кількісні дослідження з визначення вмісту брому в повітрі.

У цьому ж 1936 р. виконувалися дослідження повітря в Кирилівці, під час яких було проаналізовано дані про вміст йоду й іонів хлору залежно від відстані до моря, а також часу відбору проби, температури повітря, температури води, температури піску, абсолютної та відносної вологості, атмосферного тиску, напрямку та швидкості вітру. З'ясовано, що в Кирилівці спостерігається висока концентрація йоду в літні місяці, і вона не пов'язана з вмістом хлору в повітрі. Джерелом йоду є лимани, море і солончаки. [1; 4].

У серпні 1937 р., в Євпаторії вивчали вплив швидкості і напрямку вітру, часу і місця відбору проби, вологості повітря на вміст хлору, брому і йоду в повітрі. Через невелику кількість проб будь-якої закономірності виявлено не було[2].

Спостереження над вмістом іону хлору в повітрі, проведені на узбережжі Чорного та Азовського морів, показали, що його концентрація може досягати 2-15 мг/м³, що відповідає концентрації іонів хлору в морській воді.

З весни по осінь 1938 р. проводилися визначення вмісту іонів хлору, йоду і брому в повітрі степової зони «Холодна Балка». Було установлено залежність між вмістом іонів хлору й напрямком вітру: північні вітри несуть із собою солі лиманів. З'ясовано, що джерелом йоду й брому в повітрі «Холодної Балки» є солончаки, які її обступають, а також ґрунт, що прилягає до лиману [6].

В 1937 і в 1938 рр. проводилися експерименти з визначення вмісту терпенів і озону в повітрі старого й молодого соснового лісу на курорті «Сосновка», поблизу Черкас. Також визначався вміст хлору, йоду і брому в повітрі. Підсумки спостережень такі: вміст хлору в молодому лісі вищий, ніж у старому лісі, вміст йоду в старому і молодому лісі однаковий, брому не було знайдено ні в страму, ні в молодому лісі. У результаті визначення вмісту скипидару з'ясували, що в молодому лісі концентрація скипидару вища, ніж у старому, підвищення температури призводить до підвищення концентрації як в молодому, так і в старому лісі [5].

У наступному 1939 р. проводилися дослідження в Качанівці, що знаходиться близько 500 км від Чорного моря, де також визначали вміст іонів хлору, йоду і брому в повітрі. За результатами експериментів дійшли висновку,що йод і іони хлору, віднайдені в повітрі, мають морське походження [1].

Роботи з аерохімії, що виконувалися Є. С. Бурксером протягом 1934-1938 рр., відбувалися за планом Українського науково-дослідного інституту курортології (м. Одеса), а починаючи з 1939 р. - Інституту геологічних наук АН УССР [11, арк. 84].У період Великої Вітчизняної війни наукова діяльність Є. С. Бурксера була пов'язана з проведенням гідрохімічних та бальнеологічних робіт.

До аерохімічних досліджень науковець повернувся лише влітку 1949 р. Ці роботи були пов'язані зі з'ясуванням причин засолення ґрунтів і штучних водоймищ на Півдні Української РСР і проводилися в плані комплексної експедиції задля розробки заходів щодо боротьби із посухою. Дослідження були спрямовані на вивчення міграції морських солей через атмосферу і продовжувалися протягом липня в Баштанському районі Миколаївської області, а також в околицях Асканії-Нови і селища Сергіївка на березі західного Сивашу. Також застосовувався метод маршрутних досліджень: велися роботи за маршрутами Сергіївка - Ново-Троїцьке, Генічеськ, Генічеськ - Акимівка, на території курорту Кирилівка по трасі колгосп «Азов» - Осипенко. Для виконання поставленої задачі вчені під керівництвом Є. С. Бурксера розробили методики отримання розчинів солей, завислих у повітрі, та визначення у них вмісту іону хлору, сульфатного іону, іонів кальцію та магнію. Кількісні аналізи розчинної у воді частини завислих у повітрі речовин встановили наявність хлористого натрію, сірчанокислого натрію, карбонатів магнію, кальцію і сульфатів кальцію. Вивчення співвідношення між кількістю іонів хлору й сірчаної кислоти у повітрі різних пунктів Баш- танки, Присиваш'я й Приазов'я показало, що це співвідношення значно вище, ніж подібне співвідношення для морських солей, що пояснюється процесом метаморфізації морських солей у повітрі [1]. Хоча результати аналізів не мали великої точності, проте вони дозволи встановити наявність в повітрі основних компонентів морських солей. Проведені дослідження показали важливу роль атмосфери у перенесені солей: встановлено, що морські та соляно-озерні солі переносяться вітром в глиб материка.

З 1951 по 1953 р. були проведені аерохімічні дослідження з метою з'ясувати джерела засолення ґрунтів Півдня УРСР. В ході їх проведення Є. С. Бурксер зі своїми співробітниками розробляли спеціальні методи добору проб і спеціальні аналітичні методи дослідження повітря в природних умовах [11, арк. 84].

Таким чином, роботи з аерогеохімії спочатку були спрямовані на вивчення міграції через атмосферу галоїдів (хлору, брому, йоду), визначення вмісту озону в повітрі приморських місцевостей та соснових лісів, вивчення ефірних масел в повітрі соснових лісів, а пізніше - на вивчення переносу морських солей. У процесі аерохімічних досліджень було розроблено методику застосування мерку- риметричного методу для визначення об'ємним шляхом досить малої кількості іонів хлору, методику кількісного визначення вмісту брому у повітрі, а також методи мікрохімічних визначень йоду, озону, терпенів і завислих солей. Завдяки дослідженням, проведеним Є. С. Бурксером, було отримано систематизовані кількісні дані про вміст у повітрі таких характерних елементів морського походження, як йод, бром, іони хлору. Таким чином, Є. С. Бурксер став першим у Радянському Союзі дослідником, який розпочав систематичне, детальне вивчення малих складових частин повітря.

На підставі проведених досліджень Є. С. Бурксер вважав, що програма подальших досліджень з аерохімії повинна складатися:

• з проведення досліджень високогірних місцевостей (Карпат), Середньоазіатських республік, Заполяр'я;

• більш глибокого вивчення окиснювачів, що є в повітрі;

• більш детального вивчення якісного та кількісного вмісту оксидів азоту та аміаку;

• вивчення природи речовин, у вигляді яких в повітрі знаходиться бром, хлор;

• детального вивчення складу слідів органічних речовин в повітрі лісів, степів, гірських місцевостей [1].

Роботи з аерогеохімії, розпочаті на Україні під керівництвом Є. С. Бурксера, викликали великий інтерес учених. У подальшому аналогічні дослідження було проведено в Москві, в Біогеохімічній лабораторії імені В. І. Вернадсько- го (Л. С. Селіванов і П. Н. Палей у 1938-1940 рр.) та Центральному інституті курортології в 1935 р. (К. С. Звєрєв), а в 1939-1940 рр. - В. Л. Хухія в районі Поті-Батумі [11, арк. 84]. У ході цих робіт було визначено середній вміст галоїдів, сірки, озону та інших компонентів у повітрі Москви та інших місцевостей Союзу, з'ясовано добову і сезонну періодичність у зміні їх концентрації [8].

Аерогеохімічні дослідження привернули також увагу В. І. Вернадського, у щоденнику він відзначав: «Биогеохимической лабораторией было собрано совещание по аэрохимии в связи с анализом воздуха города Москвы. Я очень интересовался этой работой, которая началась у нас в связи с постройкой Дворца Советов. Уже давно организовали эту работу (и оставляли в стороне), которую поставил нам Строительный ком[итет] Москвы, но элементы мы, по моему настоянию, исследовали в трех пунктах, еще галоиды Cl, Br, I, F (хлор, бром, йод, фтор).

Очень интересно. Я к моему великому сожалению, не мог быть в этих заседаниях по болезни» [7].

Хоча науковці з зацікавленістю поставилися до аерохімічних досліджень, проте спочатку ця наукова програма значного розвитку не набула. Але невдовзі, у 60-ті роки ХХ ст., геохімія почала стрімко розвиватися, що можна пояснити прогресом науки і технологій. В останні десятиріччя геохімія атмосфери тісно зрослася з екологією, що обумовлено інтенсивним антропогенним забрудненням. Особливу актуальність аерохімічні дослідження набувають у зв'язку з так званим «парниковим ефектом» та проблемою озонових дір.

На сьогодні геохімія атмосфери, як розділ геохімії, продовжує вивчення будови і хімічного складу наземної атмосфери, досліджує роль озонового екрана, визначає ядерні процеси, що відбуваються в іоносфері,вивчає походження й еволюцію атмосфери. Вчені проводять дослідження хімічного складу підземної атмосфери.

Таким чином, можна сказати, що програма аерохімічних досліджень, яку започаткував Є. С. Бурксером, не тільки продовжує розвиватися, а й з кожним роком стає актуальнішою і набуває все більшого значення в умовах зростання впливу на навколишнє середовище перетворювальної діяльності людини. Також слід відзначити, що дослідження вченого, проведені згідно з аерохімічною програмою, мали суттєве значення для розвитку курортології і лікарської справи, а також для сільського господарства країни.

Бібліографічні посилання

1. Бурксер Е. С. Аэрохимические исследования на Украине / Е. С. Бурксер В. Бурксер // К.: Вид-во АН УРСР. - 1951. - 128 с.

2. Бурксер Е. С. Спроба аерохімічного здіймання Євпаторійського і Мой- накського курортів / Е. С. Бурксер, Е. В. Гернет // Геологічний журнал. - 1939. -Т 6, вип. 3.

3. Бурксер Е. С. Исследование радиоактивности воздуха в лечебных местностях побережья Черного и Азовского морей / Е. С. Бурксер, В. В. Бурксер // Журн. науч.-исслед. кафедр в Одессе. - 1924.- Т 1, № 8-9. - С. 1-7.

4. Бурксер Е. С. Определение йода и брома в атмосферном воздухе при их совместном присутствии / Е. С. Бурксер // Журн. прикл. химии. - 1937. - № 12. -2152-2161.

5. Бурксер Е. С. Опыт определения содержания скипидара и озона в воздухе соснового леса / Е. С. Бурксер // Вопр. курортологии. - 1940. - № 4. - С. 36-43.

6. Бурксер Е. С. Аэрогеохимические исследования в степных и лесостепных районах Украинской ССР / Е. С. Бурксер // Укр. хим. журн. - 1951.- Т 17, вып. 4. - С. 472-476.

7. Вернадский В. И. Дневники 1935-1941. В 2 кн. Кн. 2, 1939. - 1941 / В. И. Вернадский - М.: Наука, 2006. - 318 с.

8. Хроника // «Вестн/ АН СССР» - 1941. - № 1 - С. 106

9. Державний архів Одеської області. - ф. 1220, оп. 2, спр. 518.

10. Інститут архівознавства НБУВ. - ф. 27, оп. 1, спр. 40.

11. Інститут архівознавства НБУВ. - ф. 27, оп. 1, спр. 194.

12. Історія АН УРСР. - 1967. - Т 2. - С. 505.

Размещено на Allbest.ru