Деградация что это такое простыми словами: Деградация — что это такое и что может деградировать

Содержание

Что Это Такое? (11 Важнейших Признаков)

Этот термин встречается довольно часто, в научных статьях и в обыденных разговорах, тем не менее деградация – что это такое простыми словами, знают не все. Чаще всего его применяют по отношению к людям, страдающим зависимостью: алкогольной, игровой, наркотической.

Человек деградирует, когда теряет связь с реальностью и становится жертвой асоциального образа жизни. Люди, оставшиеся на улице, без жилья и средств к существованию тоже подвержены этому процессу. Маргиналы, психически нездоровые люди и те, кто сознательно разрушают свою личность наркотиками и алкоголем – закономерно деградируют. Впрочем, это случается и с нормальными людьми. Например, при старческой деменции, рассеянном склерозе и некоторых других психических заболеваниях.

Деградация бывает частичной, когда человек теряет некоторые ориентиры – духовные, моральные. Как ни странно, причиной такого явления может стать власть и наличие крупного капитала. Индивидуум получает больше возможностей и считает, что общественные рамки для него не существуют.

Он с лёгкостью нарушает законы, и совершает преступления разной тяжести. Таким образом, можно сказать, что причиной деградации становятся как очень большие возможности, так и слишком маленькие. Полная деградация наступает, если личность исчезает, и индивидуум переходит в состояние двуногого животного или же под гнётом болезни утрачивает связь с реальностью, впадает в детство или в прострацию.

Краткое содержание:

Что такое деградация?

Принято считать, что деградация человека — это постепенное разрушение личности. Мы существа социальные и нуждаемся в поддержке себе подобных. Вместе с тем, для роста и развития личности, нужны новые знания, впечатления, события. Если у нас пропадает возможность узнавать что-то новое, мы оказываемся в ограниченном мире, и наши потребности постепенно сужаются до самых примитивных. А чаяния и стремления превращаются в набор низменных инстинктов.

Личность – это то, что отличает нас от животных и когда она исчезает, человек становится хищником, примитивным млекопитающим. Он озабочен только тем, где добыть еду, но чаще дозу, и выясняет отношения на зверином уровне.

Это же относится к спариванию, секс становится беспорядочным, а партнёры – случайными. Утрачивается контроль над действиями, грань между добром и злом стирается. Человек становится способен на убийство даже без причины.

Критическое мышление исчезает, ощущение ответственности за свои поступки – тоже. Деградирующий человек может быть опасен для окружающих.

Иногда деградация подкрадывается незаметно и случиться это может с каждым. Так уж устроено природой, что получение новых знаний и навыков формирует и новые нейронные связи в мозгу, что способствует его эффективной работе. Если утрачен интерес к жизни, в следствии апатии, депрессии или по другой причине – появляется риск стать деградантом. Конечно, не таким, как запойные алкоголики и наркоманы, в гораздо меньшей мере.

Замечено, что даже женщины, долгое время «сидящие» в отпуске по уходу за детьми, начинают деградировать. Их интересы сужаются до семейного круга, а новая информация касается исключительно одной сферы. Если нет разнообразия – мы частично деградируем как профессионалы в своей области, утрачиваем ценные знания и навыки. С пенсионерами происходит примерно то же самое. Уход с работы означает неожиданную свободу и время, которое нужно чем-то занять. На смену производственных задач приходят сериалы и алкоголь.

В преклонном возрасте и так мозг утрачивает часть своих функций, а подобный «досуг» провоцирует его постепенное угасание. Замечено, что люди, которые занимаются творчеством и наукой (художники, конструкторы, архитекторы, учёные), даже в глубокой старости сохраняют ясность ума до конца жизни и продолжают развиваться, хотя по законам природы должно происходить иначе. «Деградация» в буквальном смысле означает движение назад. Не существует точки равновесия. Мы либо движемся вперёд и развиваемся, либо отступаем и деградируем.

Причины деградации личности

Причины, отчего человек деградирует, бывают разные:

✔️ Утрата близких людей и вынужденное одиночество. Регресс настигает чаще всего людей одиноких. Возможная причина, которая служит спусковым крючком движения назад – это отсутствие друзей и родственников из-за разлада в отношениях или из-за их смерти. Человек не имеет возможности «излить душу» и поделиться своими переживаниями, впечатлениями, мыслями, рассуждениями. Он ощущает свою бесполезность, которая перерастает в безразличие. На фоне одинокого существования появляются суицидальные мысли и депрессивные состояния.

✔️ Причины деградации человека кроются и в вынужденной изоляции от общества. Утрата работы, сокращение, выход на пенсию, лишение свободы. Выключенный из социума человек ощущает себя лишним, выпавшим из активной жизни. Повседневные привычки утрачивают актуальность – нет нужды вставать, умываться, идти на работу, выполнять задачи, общаться с коллегами. Жизнь коллектива создаёт ощущение наполненности, а одиночество рождает впечатление потерянности. Нет цели, нет стимула к развитию.

✔️ Апатия и инертность. Порой регресс происходит из-за особенностей характера. Человек, склонный к лени и апатии не хочет напрягаться и прилагать усилия. Самоустранение и нежелание брать ответственность – короткий путь к регрессу. Внимания лентяя недостойно всё, что требует приложения усилий – уборка, готовка, мелкий ремонт, гигиенические процедуры. Праздное проведение времени приводит к деградации. Такие люди нередко набирают лишний вес, становятся тучными и их круг интересов сужается до дивана с бутылкой пива. Расслабление, которое полезно для психики и тела в разумных количествах, становится зависимостью и превращается в дурную привычку.

✔️ Заниженная самооценка, ощущение вины могут стать причиной деградации. Бывает, что неудачи на работе и в личной жизни значительно подрывают ощущение собственной ценности. Одни люди способны противостоять невзгодам и поражение для них служит трамплином, другие могут лишь сдаться и упиваться чувством вины и никчемности. Это приводит к постепенному разрушению личности.

Признаки деградации человека

По мнению специалистов, существуют первые признаки деградации личности:

1. Нежелание брать ответственность за себя, за свои поступки и за собственную жизнь. Так называемая психология «пешки».

2. Нет необходимости заниматься духовным ростом и развитием интеллекта. Потребности ограничены физическими нуждами.

3. Мир у такого человека делится строго на чёрное и белое, люди – на плохих и хороших, своих и чужих.

4. Обострённое ощущение вины. Болезненная самокритика и чрезмерное чувство вины могут быть признаком регресса.

5. Жёсткий набор жизненных правил, выход за которые не представляется возможным. (Часто наблюдается у заключённых и тех, кто причисляет себя к АУЕ – сообществу).

Как выглядит личностная деградация по внешним признакам:

6. Неопрятный внешний вид. Грязные волосы, давно немытое тело, сильный запах пота и грязи, нестираная и рваная одежда – признаки конечно стадии. Человек может слоняться по улицам в пьяном виде, спать на дороге, не стыдясь своего вида и отталкивающего поведения.

7. Потеря интереса к жизни. Потребности сужаются до приёма еды, питья и алкоголя (наркотиков). Взгляд на мир сужается до размеров замочной скважины, ничто не вызывает эмоций. Окружающее становится несущественным, призрачным и незаметным.

8. Словарный запас уменьшается до нескольких междометий, глаголов и нецензурной брани.

9. Утрачиваются стыд и брезгливость. Еда из помойки становится нормой, а взгляды окружающих, как и сами окружающие – не существуют.

10. Ухудшение памяти, интеллекта. Примитивность рассуждений.

11. Психическая нестабильность. Раздражительность, агрессия, легкомысленность, слезливость и другие проявления нездоровых психологических реакций.

Как происходит деградация личности?

Процесс деградации личности происходит не сразу. На это требуется время, иногда годы, а иногда считанные месяцы, в зависимости от условий жизни и наличия заболевания. Исключением являются те случаи, когда вследствие механической травмы человек лишается части головного мозга. Тогда деградация личности может произойти одномоментно, вместе с потерей памяти и утратой некоторых мыслительных функций. В данной статье речь об этих случаях не идёт, мы рассматриваем постепенную утрату человеческого облика по разным причинам.

Виды деградации человека принято делить на три вида:

  • Духовная деградация;
  • Нравственная;
  • Психический регресс личности.

Духовная деградация личности

Духовно деградирующая личность, это необязательно монах, ушедший из монастыря, хотя некоторые думают именно так. Духовный мир человека должен быть богат и разнообразен. Для одних опорой в жизни становится религия, для других наука. В любом случае они наполняют жизнь переживаниями, впечатлениями и провоцируют развитие. Даже книги, кино и спорт наполняют духовный мир людей. Любое увлечение, направленное на получение новых знаний, способствует прогрессу.

Когда человек пренебрегает наполнением внутреннего мира, он скудеет и начинается постепенный процесс движения назад – к примитивному существованию. Отсутствие увлечений, хобби, нежелание думать, неумение занимать себя чем-то кроме удовлетворения низменных потребностей, ведёт к распаду личности. Она становится примитивной, мышление – плоским, интерес к жизни утрачивается.

Нравственная деградация личности

Болезнь всего человечества во все века – деградация в нравственном смысле. Падение нравов, распущенность, затрагивают общество в целом и каждого человека в отдельности. Когда индивидуум переступает границу дозволенного, он вступает на шаткий мост, ведущий к животному миру и даже ниже.

У зверей нет моральных норм и правил, там работает один закон – желание выжить. У людей существуют определённые моральные устои и правила, позволяющие существовать человеческой цивилизации. Часть из них изложена в каменных скрижалях, религиозных талмудах и других источниках. Всё остальное собрано в конституции любой страны.

В быту нравственная деградация проявляется распущенным поведением, беспорядочными половыми связями, пренебрежением к чувствам других. В крупном масштабе она носит более изощрённый характер – люди, обладающие властью, приравнивают себя к богам и легко переступают законы морали.

Хотя внешне они выглядят вполне презентабельно и вызывают зависть у обывателей, механизм деградации уже запущен у многих из них. Власть развращает так же, как и большие деньги, если нет внутреннего стержня.

Психическая деградация личности

Происходит, когда человек утрачивает психическую стабильность. Сначала угасают профессиональные навыки, потом страдает творчество, и в конце пути происходит асоциализация и утрата жизненной активности.

Раздражительность, утрата концентрации на определённой задаче, частичная потеря памяти могут быть тревожными сигналами наступающей деградации.

Одновременно усиливается безволие, беспечность и разного рода зависимость. Этому недугу подвержены люди разного возраста и социального положения.

Коррупция, как фактор деградации личности

Организованная преступность, скрывающаяся под ликом чиновников, является мощным фактором искажения личности. Она влияет как на тех, кто даёт взятки, так и на тех, кто их принимает. Негласные правила, существующие параллельно официальному законодательству, порождают двойные стандарты и создают иллюзию беззакония, ведь любой вопрос можно решить с помощью денег и «правильных» связей.

От такого положения вещей страдают моральные устои и происходит социальная деградация. Люди, дающие взятки, постепенно утрачивают ощущение границ дозволенного, а принимающие подобные вознаграждения за услуги, впадают в зависимость. Это своего рода допинг, который влияет на распад личности так же, как игромания, алкоголь и наркомания.

Деградация личности при алкоголизме и наркомании

Алкогольная деградация личности – самая распространённая форма регресса. Начинается с «безобидного» увлечения любимым спиртным напитком, вкус которого вызывает удовольствие. Потом появляется всё больше поводов выпить, в том числе незначительные, абсурдные и выдуманные. С течением времени зависимость усиливается и приобретает хроническую форму.

Деградация личности при наркомании развивается в виде следующих проявлений:

▪️Снижение самоконтроля;

▪️Усиление раздражительности, агрессии;

▪️Доминирует поверхностное мышление;

▪️Нарушается мелкая и крупная моторика движений;

▪️Человек утрачивает социальные связи с былым окружением;

▪️Происходит полная деградация личности.

Деградация личности: примеры из жизни

✔️ Примеры деградации личности можно наблюдать довольно часто и один из них – мой сосед через стенку. В своё время это был мальчик из не самой благополучной, но всё же полной семьи, которая жила обычной жизнью. Любознательный и добрый ребёнок стремился к знаниям и пытался учиться, развиваться. В юношеском возрасте он попал под влияние старшего брата, который недавно освободился из заключения.

С этого момента приговор о деградации был подписан, если можно так выразиться. Он утратил интерес к учёбе, стремился брать пример с авторитетов преступного мира. Родители умерли, они жили вдвоём с братом. В результате юноша получил первый срок в 19 лет, а по возвращении домой, спустя полгода закрылся от всего мира. Старший получил новый срок, а этот юноша оказался без средств, без электричества, воды, но в собственной квартире.

Он оборвал контакты с оставшимися родственниками и знакомыми, любую попытку помочь встречает агрессией. Прогоняет девушку, которая его ждала и любила. Питается с помойки и ненавидит весь мир. При этом не делает ни одной попытки улучшить свою жизнь, хотя ему всего 20 лет. Буквально за пару лет он утратил человеческий облик и превратился в примитивного примата, от которого шарахаются прохожие.

✔️ Ещё один пример – знакомый пенсионер, который всегда отличался обострённым чувством ответственности. Специалист в своём деле, работал на износ и находился в постоянном напряжении. После работы для расслабления принимал баночку-другую пива. Так происходило несколько лет. После того как он решил выйти на отдых, жизнь утратила смысл.

Ни внуки, ни дети, ни домашние дела не вызывали прилив адреналина, всё кроме зависимости потеряло значение и смысл. Отсутствие былой ответственности привело к тому, что дозы алкоголя стали увеличиваться. И он начал постепенно опускаться. Бытовой алкоголизм пагубно повлиял на его личность. От полной деградации мужчину спасла тяжёлая болезнь. Ему пришлось резко пресечь пагубную привычку, что тоже плохо отразилось на здоровье. Теперь он восстанавливается как личность, но здоровье подорвано бесповоротно.

Как остановить деградацию личности?

Чтобы остановить процесс, нужно осознать, что он начался. Мозг стремится оптимизировать свои процессы ради экономии энергии и поэтому мы с возрастом выбираем всё более простые и привычные дела. Рутина и привычка затягивает своей накатанной колеёй. Исчезает любознательность, и желание узнавать что-то новое.

Развитие – это формирование новых нейронных связей и особенно интенсивно это происходит в детстве и юности. Чтобы остановить регресс, нужно «протаптывать новые дорожки», делать усилия и стремиться к новым знаниям и умениям. Новые книги, новые фильмы, продукты, которые ранее не пробовали, музыка, что раньше игнорировалась – всё это входит в рецепт от возрастной деградации.

В каждом из нас заложено много способностей и их нужно развивать. За свою жизнь можно успеть: научиться петь, освоить какое-то ремесло, попробовать разные виды деятельности, завести новые знакомства, побывать в тех местах, где раньше не были. Рождение детей, появление питомца, смена работы – все эти изменения помогают развиваться. Такие действия помогут дожить до старости и сохранить свежесть восприятия обычного человека.

Любознательность способна преодолеть регресс. Перечислять социальные инструменты можно до бесконечности, главное условие – не останавливаться в развитии и избегать пагубных привычек, которые разрушают мозг на химическом и физическом уровне.

Алкоголь и наркотики не просто влияют на психику, они нарушают жизненные процессы, становясь неотъемлемой частью обмена веществ. Остановить деградацию другого человека крайне сложно, особенно если он сам этого не желает. Помочь в этом могут специалисты, но без его стремления к развитию все усилия будут бесполезны.

📽 Видео о том, как деградирует наше общество

Об авторе: Привет! Я — Каролина Кораблёва. Живу в Подмосковье, в городе Одинцово. Люблю жизнь и людей. Стараюсь быть реалистом и оптимистом по жизни.
В людях ценю умение себя вести. Увлекаюсь психологией, в частности — конфликтологией. Закончила РГСУ, факультет «Психология труда и специальная психология».

Что значит ДЕГРАДИРОВАТЬ?

Человек не только по-умному активничает по жизни и в интернете, например: в Тик Токе, в ВК, Инстаграме, других соцсетях, он еще и деградирует, становясь «занозой» в мыслях других людей.

Определение простыми словами

Деградировать – делаться хуже, двигаться в развитии назад, регрессировать.

Применение слова «ДЕГРАДИРОВАТЬ» у молодежи

В интернет-общении данный глагол используется не в прямом смысле, а в ироничной форме для описания низко-интеллектуального отдыха:

  • валяния на диване с телефоном;
  • просмотра мемов, глупых видеороликов и сериалов;
  • бесцельного листания социальных сетей и других подобных развлечений.

Что значит «ДЕГРАДИРОВАТЬ, КАК ЛИЧНОСТЬ»?

У личности происходят следующие изменения:

  1. Понижение характеристик интеллекта.
  2. Регресс развития активности из-за нежелания и лени.
  3. Постепенная утрата нейропластичности мозга с возрастом.
  4. Нарушение психологической деятельности в результате дистимии.
  5. Депрессивное рекуррентное расстройство.

Фразы (цитаты) ПРО ДЕГРАДАЦИЮ

Деградация – это тоже развитие, только в обратном направлении.

Зачем мне ходить в школу, наша жизнь и так уже меня деградировала.

Демократия деградировала потому, что в нашем мире нас отучают думать.

Если мы опустимся, мы станем четвероногими деградантами.

Наше тело вянет вместе с деградацией ума.

Как понять, когда последняя стадия ДЕГРАДАЦИИ?

Когда ты стареешь:

  • Перестаешь нормально видеть.
  • Перестаешь нормально слышать.
  • Не интересуешься, что происходит вокруг.
  • Начинаешь больше спать, чем бодрствовать.
  • Начинаешь не узнавать друзей, знакомых, родственников.

И конечный пункт деградации: смерть и разложение того, что жило.

Что означает фраза «ДЕГРАДАЦИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ»?

Это процессы, под влиянием которых, окружающая среда обитания, для живущих на ней живых существ, становится непригодной. Это причина исчезновения многих живых организмов, от животных популяций до растительных видов.

Секвенирование ДНК — все статьи и новости

Секвенирование (от англ. sequence — «последовательность») — это общее название методов, которые позволяют установить последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК.

Существуют два основных метода секвенирования ДНК: химический и ферментативный.

Химический метод, или метод химической деградации по Максаму — Гилберту, был разработан в 1976 году Алланом Максамом и Уолтером Гилбертом. В основе метода лежит расщепление меченых участков ДНК под химическим воздействием. Мечение идет только по одному концу (3′ или 5′). Концентрация и длительность воздействия реагента подбираются так, что модифицируются нуклеотиды только одного типа (Ц; Ц+Т; Г; Г+А). Разделение по меченым участкам происходит с помощью электрофореза в агарозном геле.

Ферментативный метод (также метод обрыва цепи или дидезоксисеквенирование) был разработан Фредериком Сэнгером в 1977 году. Суть заключается в синтезе изучаемой цепи ДНК с остановкой синтеза на заданном основании путем присоединения дидезоксинуклеотида. Идет в несколько этапов:

  1. Гибридизация участка ДНК с праймером — искусственно созданной последовательностью, комплементарной некоторому участку исходной ДНК;
  2. Ферментативный синтез ДНК;
  3. Денатурация, в результате которой образуются олигонуклеотидные последовательности разной длины, содержащие праймер;
  4. Электрофорез в полиакриламидном геле.

Последние 20 лет доминирует автоматизированное секвенирование по методу Сэнгера. Развитие секвенирования в медицине начало эру персональной медицины, учитывающей индивидуальные различия пациентов и позволяющей улучшить качество медицинской помощи.

В настоящее время также существуют так называемые методы секвенирования ДНК нового поколения. Все подобные технологии основываются на секвенировании ДНК-чипов во время интерактивных циклических ферментативных реакций с дальнейшим сбором полученной информации в виде иллюстраций. С помощью полученных данных и восстанавливается последовательность ДНК. Преимущество этих методов заключается в том, что они могут одновременно читать несколько участков ДНК.

Фото: National Cancer Institute/Wikimedia Commons

Факты о пустынях и опустынивании

Пустыни являются малонаселенными засушливыми землями с суровым климатом. Однако многие виды флоры и фауны в процессе эволюции смогли удивительным образом адаптироваться к этим непростым условиям жизни.

Обитающие в пустынях жабы зарываются в песок и пребывают в спячке в течение многих месяцев до тех пор, пока не пойдут дожди. Тогда они пробуждаются, начинают питаться, метать икру и выводить потомство. У некоторых обитающих в пустыне животных в результате эволюции удлинились уши или появились какие-либо другие особенности, помогающие им охлаждать организм. Другие животные полностью удовлетворяют свои потребности в воде за счет потребляемой ими пищи. В Намибии растение вельвечия удивительная (Welwitschia mirabilis) извлекает влагу из туманов, которые ежедневно опускаются на пустыню Намиб.

Всилу своего крайне специфичного характера обитающие в пустынях виды в наибольшей степени страдают от разрушения привычной среды обитания. Как это ни удивительно, но о биологических, экологических и культурных свойствах пустынь чрезвычайно мало сведений и материалов. Различные пустыни мира являются уникальными с точки зрения своего происхождения, истории эволюции и климата. Они нуждаются в рациональном использовании и стратегиях, обеспечивающих их защиту.

Засушливые земли характеризуются малым количеством осадков и высоким уровнем испарения влаги. Они занимают 41 процент земной суши и служат средой обитания для более чем 2 млрд. человек. Почти половина людей, обитающих на засушливых территориях, живут в условиях нищеты. Удовлетворение основных потребностей этих людей в огромной степени зависит от окружающей их среды.

Обитающие на засушливых землях люди, 90 процентов из которых живут в развивающихся странах, отстают от остального населения мира по уровню своего благосостояния и показателям в области развития. В развивающихся странах коэффициент младенческой смертности в засушливых районах в среднем составляет 54 ребенка на 1000 живорождений, в два раза превышая показатель для остальных районов и в 10 раз — общий коэффициент младенческой смертности в развитых странах.

В Конвенции Организации Объединенных Наций по борьбе с опустыниванием опустынивание определяется как «деградация земель в засушливых, полузасушливых и сухих субгумидных районах в результате действия различных факторов, включая изменение климата и деятельность человека». Деградация земель в засушливых районах определяется как снижение или потеря биологической или экономической продуктивности засушливых земель. Деградации подвергается треть поверхности Земли, что, соответственно, влияет на жизнь более 1 млрд. человек.

Последствиями опустынивания и засухи являются отсутствие продовольственной безопасности, голод и нищета. Связанная с этим социальная, экономическая и политическая напряженность может приводить к возникновению конфликтов, дальнейшему обнищанию и усилению деградации земель. Рост масштабов опустынивания во всем мире угрожает на миллионы увеличить число бедняков, вынужденных искать новое пристанище и средства к существованию.

От 10 до 20 процентов засушливых территорий уже подверглись деградации. Наиболее остро эта проблема стоит в развивающихся странах. Общая площадь земли, пострадавшей от опустынивания, по оценкам, составляет от 6 млн. до 12 млн. кв. км. Для сравнения: площадь таких стран, как Бразилия, Канада и Китай, составляет от 8 млн. до 10 млн. кв. км.

На засушливые районы приходится до 43 процентов возделываемых земель в мире. Деградация земель приводит к потерям сельскохозяйственной продукции на сумму примерно в 42 млрд. долл. США в год. Около трети всех возделываемых земель в мире в последние 40 лет были заброшены по причине утраты своей продуктивности в результате эрозии почвы. Ежегодно еще 20 млн. гектаров сельскохозяйственной земли настолько деградируют, что перестают использоваться для выращивания сельскохозяйственной продукции либо поглощаются городами вследствие ускорения темпов урбанизации.

В течение последних трех десятилетий необходимость увеличения объемов сельскохозяйственного производства, для того чтобы прокормить растущее население Земли, оказывала все большее давление на земельные и водные ресурсы. По сравнению с 1970 годами в настоящее время прокормить необходимо на 2,2 млрд. человек больше. До сих пор темпы производства продовольствия не отставали от темпов роста численности населения, однако продолжающееся его увеличение означает, что в ближайшие 30 лет нам может потребоваться на 60 процентов больше продовольствия. Эта растущая потребность в сельскохозяйственных площадях является причиной обезлесения 60–80 процентов земель на нашей планете.

В той или иной степени опустынивание имеет место на 30 процентах искусственно орошаемых земель, 47 процентах увлажняемых природными осадками сельскохозяйственных угодий и на 73 процентах пастбищных угодий. По оценкам, ежегодно от 1,5 млн. до 2,5 млн. гектаров орошаемых земель, от 3,5 млн. до 4 млн. гектаров сельскохозяйственных угодий, увлажняемых природными осадками, и около 35 млн. гектаров пастбищных угодий полностью или частично утрачивают продуктивность вследствие деградации земель.

Восстановление почв, утраченных в результате эрозии, — процесс крайне медленный. Для формирования почвенного слоя толщиной 2,5 см может потребоваться около 500 лет. Во многих районах все более серьезной проблемой становятся пыльные бури, которые как в эпицентре, так и на значительном расстоянии от него влияют на здоровье людей и состояние экосистемы. Сильные бури, зарождающиеся в пустыне Гоби, поражают обширные территории Китая, Кореи и Японии и в засушливые сезоны у многих людей вызывают приступы лихорадки, кашля и покраснение глаз. Пыль, которая ветром переносится из пустыни Сахары, вызывает проблемы с дыханием даже у жителей Северной Америки и разрушает коралловые рифы в Карибском бассейне. Генеральная Ассамблея ООН провозгласила 2006 год Международным годом пустынь и опустынивания.

2006 год также знаменует десятую годовщину принятия Конвенции Организации Объединенных Наций по борьбе с опустыниванием в тех странах, которые испытывают серьезную засуху и/или опустынивание, особенно в Африке. Данная Конвенция полностью поддерживается 191 страной, то есть почти всеми государствами — членами Организации Объединенных Наций.

Последствия опустынивания включают:

  • сокращение объемов производства продовольствия, снижение плодородия почвы и природной способности земли к восстановлению;
  • усиление паводков в низовьях рек, ухудшение качества воды, осадкообразование в реках и озерах, заиление водоемов и судоходных каналов;
  • ухудшение здоровья людей из-за приносимой ветром пыли, включая глазные, респираторные и аллергические заболевания и психологический стресс;
  • нарушение привычного образа жизни пострадавшего населения, вынужденного мигрировать в другие районы.

Для засушливых территорий по-прежнему характерна нищета, так как:

  • бедняки, живущие в этих районах, и прежде всего женщины, редко участвуют в политической жизни и часто не имеют доступа к основным услугам, таким как здравоохранение, получение сельскохозяйственной информации и образования; при этом женщины систематически подвергаются дискриминации, проявляющейся в лишении их права на владение землей;
  • население засушливых районов часто не имеет сельскохозяйственных предметов первой необходимости, таких как орудия труда, удобрения, вода, пестициды и семена, оно лишено надлежащего доступа к рынку, а производимую им продукцию из-за низкого качества редко удается продать по разумной цене;
  • местные общины часто оказываются не в состоянии извлечь выгоду из местных ресурсов, таких как полезные ископаемые или дикая природа и другие достопримечательности, привлекающие туристов;
  • доступ к воде и реализация прав на пользование этим ресурсом часто затруднены, а управление водными ресурсами, как правило, осуществляется неэффективно, что приводит к их чрезмерному использованию и засолению;
  • земля нередко подвергается чрезмерной обработке и перевыпасу, что приводит к снижению ее продуктивности;
  • общины, проживающие в засушливых районах, наиболее сильно страдают от засухи; они в основном занимаются разведением домашнего скота и подсобным хозяйством и не имеют резервов продовольствия, денег, страховки или иных форм социальной защиты, которые помогли бы им пережить неурожайные годы.

Борьба с нищетой в засушливых районах требует одновременного решения всех этих проблем.

В рамках проведенной по инициативе ООН Оценки экосистем на пороге тысячелетия отмечается, что предотвратить опустынивание гораздо легче, нежели обратить его вспять. Главной причиной опустынивания являются нагрузка популяций на среду и неэффективные методы управления земельными ресурсами. Помочь в решении вышеуказанных проблем могут более эффективное землепользование, более бережные методы орошения и стратегии создания не связанных с сельским хозяйством рабочих мест для жителей засушливых территорий.  

Полезные ссылки

 

Популярная музыка на самом деле деградирует / Хабр

Многие из нас либо слышали, либо сами высказывались о деградации современной музыки. Треки из топ-чартов с каждым годом становятся все менее выразительными и более похожими друг на друга, а интернет заполонили бесконечные «кадиллаки» и «фенди худи». Оказалось, что это не ретроградное заблуждение, а относительно давно подтвержденный наукой факт.

Богатство

Ученые из НИИ искусственного интеллекта в Барселоне еще в 2012 году провели масштабное исследование, проанализировав изменения в популярной западной музыке с 1955 по 2010 годы. Они использовали базу данных «Миллион песен», прогнав почти 500 тысяч треков через статистические алгоритмы. Основными параметрами для исследования выбрали гармоническую сложность, тембральное разнообразие и громкость. 

Тембральное разнообразие складывается из количества используемых инструментов и вокального диапазона. Если совсем просто, то оно характеризует «глубину» и «богатство» произведения. Оказалось, что за последние десятилетия тембральное разнообразие в популярной музыке заметно снизилось.

График сравнения тембрального разнообразия

Оригинальность

Снижение оригинальности также доказали статистически. Большинство современных треков построены практически на одной и той же комбинации клавиш, драм-машины и сэмплера. Особый интерес у ученых вызвал так называемый «крик миллениала». Сотни артистов используют один и тот же переход от пятой ступени мажорной гаммы к третьей и обратно к пятой. Чаще всего это комбинацию сопровождают словами: «Wow, wow».

Нотная транскрипция «Крика миллениала»

Этот прием — одна из самых простых форм так называемых hooks (крюки). Это музыкальные и вокальные алгоритмы, которые призваны зацепить и заставить снова прослушивать композицию. Крюки можно условно разделить на негативные и позитивные.

Позитивные чаще всего характеризуются заметным, но не резким отличием от основной гармонии, оригинальностью и точно выверенными таймингами повторения. Примерами позитивных хуков можно назвать проигрыш в песне In my time of dying Led Zeppelin или слово Yesterday в одноименной композиции Пола Маккартни.

Негативные крюки отличаются как можно большим количеством неуместных повторений и примитивной структурой. Чаще всего они приобретают форму, для которой придумали термин earworm или brainworm — ушные или мозговые черви. В первый раз такие названия использовали в новелле Десмонда Бэгли 1978 года «Свободные». Песня, насыщенная такими «червями» остается в голове надолго, за короткий срок становится знакомой и заставляет снова и снова слушать композицию. Мозг устроен так, что он в большинстве случаев не любит все новое, потому что для его восприятия и усвоения необходимо намного больше ресурсов, чем для тех же действий со знакомыми явлениям.

За последние десятилетия количество негативных крюков в популярной музыке многократно выросло. Это связано с изменением технологий доступа. Раньше использовали аналоговые носители, люди более обстоятельно подходили к прослушиванию и борьба за внимание между лейблами не была такой острой. Сейчас у людей есть мгновенный доступ к миллионам песен, и производителям необходимо мгновенно и максимально эффективно захватить внимание, чтобы потребитель как можно дольше не перелистывал вперед, а в идеале возвращался снова. Эта тенденция в больших значениях также привела к примитивизации и усилению схожести огромного количества популярных треков.

Тексты

Разнообразие поэзии аналогично снизилось. Исследователи применили к текстам популярных песен, написанных с 2005 по 2014 год индекс удобочитаемости Флэша-Кинкейда. Алгоритм показывает сложность произведения для восприятия и измеряет литературное мастерство. За выбранный период значение индекса упало на полпункта, количество повторений одних и тех же слов увеличилось, а сами тексты стали короче.

График сравнения текстов с помощью индекса Флэша Кинкида

Одна из причин ー авторство большинства мировых хитов последних двадцати лет принадлежит двум людям ー Максу Мартину и Лукашу Готвальду. Они писали для Бритни Спирс, Тейлор Свифт, Джастина Бибера, Кэти Перри и многих других.

Громкость

За последние десятилетия в звукозаписи стали очень часто использовать простой и очень эффективный прием ー усиление громкости с помощью компрессии, то есть снижения разницы между самыми громкими и самыми тихими звуками. Этот метод позволяет дольше удержать внимание слушателя, но всю композицию делает менее выразительной. Барабанные партии меньше выделяются, а разница тембров сглаживается. 

Причины

Как же так вышло? Конечно, никто не хотел снизить качество музыки для отупления населения. Причины деградации в основном рыночные. Мировая девальвация привела к удорожанию любых проектов, в том числе в сфере медиа. Вслед за стоимостью выросли и риски. Крупные лейблы тратят огромное количество человеко-часов и ресурсов на создание максимально усредненного продукта, который понравится абсолютному большинству людей, а проверенные методы используют снова и снова. Отсюда и бесконечные повторения, снижение глубины и выразительности. Но это вовсе не значит, что вся музыка деградирует. Речь идет лишь о коммерческих проектах. Благодаря интернету сфера независимой музыки получила мощный рывок, который позволил многим талантливым музыкантам показать свое творчество миллионам людей — что еще 15 лет назад для большинства из них было невозможно.

Так что отчаиваться не стоит.

Что это — деградация человека: понятие, причины и признаки

Деградация – это антоним слова «прогресс». ОхДанный термин применяется в различных областях, не исключение и психология. Что такое деградация человека, личности? По каким причинам она происходит?

Деградация – это…

Термин «деградация» признают далеко не все психологи и психиатры. Обычно он используется для обозначения заметных ухудшений качества объекта. Употребляя данное понятие относительно человека, можно выделить интеллектуальную, социальную, профессиональную, духовную деградацию, а также некоторые прочие разновидности регресса.

Деградация – синоним слова «ухудшение». Если человек стал хуже справляться со своей работой – он деградирует. Деградацией можно назвать и потерю интереса к жизни в целом. В нормальном психическом состоянии каждый из нас должен быть жизнерадостен и активен. При деградации человек чувствует себя совсем иначе. Данное состояние может быть симптомом или осложнением целого ряда психических заболеваний. Как же проявляется деградация?

Признаки деградации

Понять, что человек деградирует, совсем несложно, просто пообщавшись с ним. Если ситуация не совсем критична, заметить симптомы данного процесса можно и у себя. Один из наиболее тревожных сигналов – снижение умственных способностей. Это то самое состояние, когда думать тяжело и даже решение простых задач требует серьезного напряжения. Нередко также наблюдается замедление мыслительных процессов и потеря способности мыслить критически.

Что такое деградация человека, и как понять, что ваш знакомый деградирует? Нарушения памяти, сложности с концентрацией внимания и восприятием нового материала – это также признаки негативных изменений. Потеря трудоспособности, снижение интереса к социальной и личной жизни – подобные симптомы могут являться проявлением деградации. Тревожным признаком также является обеднение эмоциональной сферы, наплевательское отношение к родственникам и друзьям. При деградации положительные качества личности проявляются все реже, заменяются развитием негативных. Меняется даже манера говорить. Деградирующий человек использует сленг, слова-паразиты, ненормативную лексику, словарный запас же значительно беднеет.

Наиболее яркие признаки деградации – заметное ухудшение внешнего вида, индивидуум перестает следить за собой. Неопрятность, пренебрежение элементарными правилами личной гигиены, нежелание ухаживать за собой является признаком подавленного морального состояния. На фоне деградации у многих людей появляются вредные привычки, тяга к азартным играм и прочие психологические зависимости. Если вы обнаружили у исследуемого объекта хотя бы 1-2 из перечисленных признаков, самое время задуматься об оказании ему помощи.

Причины деградации личности

Одна из наиболее распространенных причин деградации в современном мире – это одиночество. Что любопытно, одиноким может быть даже человек, окруженный заботливыми родственниками и приятелями. При дефиците продуктивного общения и положительных эмоций, не имея единомышленников, каждый из нас чувствует себя никому не нужным. Подобное состояние – идеальная почва для деградации.

Потеря интереса к жизни является также причиной деградации. Сильные эмоциональные потрясения, затянувшаяся депрессия или значительные негативные перемены в жизни могут стать отправной частью начала регресса личности. Не менее распространенные причины деградации: алкоголизм, наркомания, тяга к азартным играм и прочие виды зависимостей. Деградировать порой начинают и вполне успешные люди, зачастую это начинается в момент достижения «абсолютного» успеха. Продолжать развитие сложно, не имея целей и правильных мотиваций. Симптомы деградации наблюдаются во время возрастных кризисов, а также при изменении ритма жизни, например у молодых мам в декрете или пожилых людей при выходе на пенсию.

Как понять, что человек деградирует?

Многие из перечисленных выше симптомов заметны даже при поверхностном общении. Если вы хотите убедиться в деградации человека, просто поговорите с ним. Помните о том, что при подобном состоянии люди негативно относятся к вмешательствам извне. Проявление участия и желание помочь может быть воспринято крайне негативно. Заметив у себя симптомы деградации, следует постараться рационально оценить степень проблемы. Полезно составить свой собственный список симптомов. Этот перечень поможет вам выявить наиболее проблемные аспекты и составить качественный план реабилитации.

Самолечение или профессиональная помощь?

«А не деградирую ли я?» — если вы задумались об этом, ситуация не совсем безнадежна. Внимательно перечитайте список симптомов, предложенный выше и выявите наиболее явные для себя. Лучшие и единственно действующие лекарства от деградации – это саморазвитие и самовоспитание. Если вы хотите стать лучше и не допустить регресса собственной личности, работать над собой следует постоянно. Процесс деградации обычно протекает со снижением интереса к жизни, потерей активности и полным упадком сил. Именно по этой причине победить деградацию в одиночестве бывает не всегда просто.

Постарайтесь чаще общаться с успешными и активными людьми, можно записаться на какой-то тренинг саморазвития. Если вы считаете, что происходит духовная деградация человека, можно подумать об обращении за помощью в церковь. Неверующим людям обрести веру в собственные силы могут помочь философские практики. Когда кажется, что самостоятельно вернуться к полноценной жизни невозможно, следует задуматься над обращением к психологу.

Как действовать, если деградирует кто-то из ваших близких? На открытые предложения помощи человек в подобном состоянии может отреагировать негативно. При условии, что ситуация не кажется вам критической, можно попробовать помочь ненавязчивыми способами. Старайтесь заинтересовать заболевшего жизнью: предлагайте почитать новые книги, приглашайте на разнообразные мероприятия и прогулки.

Ваш ум нуждается в тренировках!

Деградация общества наблюдается сегодня во многих странах. Изменить ситуацию можно, начав с собственной жизни. Старайтесь больше думать и двигаться – ведь это и есть лучшая профилактика деградации. Постарайтесь избавиться от бессмысленных развлечений. Ограничьте время на просмотр сериалов, чтение желтой прессы и прочей сомнительной литературы. Помните о том, что ваш ум, как и мышцы, нуждается в постоянных тренировках. Попробуйте решать логические задачи, регулярно разгадывайте кроссворды и головоломки.

Почему люди деградируют, ведь образование сегодня доступно, как никогда ранее? Имея круглосуточный доступ к энциклопедическим знаниям, многим из нас действительно неинтересно учиться. А ведь именно получение новой информации и процесс ее запоминания является отличной зарядкой для ума. Старайтесь больше читать, и осознанно запоминать прочитанное. При чтении художественной литературы полезно вдумываться в сюжет, оценивать личности героев и пытаться предугадать события или придумывать альтернативные концовки. Такие незамысловатые интеллектуальные тренировки приносят невероятную пользу!

Движение – это жизнь!

Если вы не хотите на личном примере узнать, что такое деградация человека, старайтесь быть активны всегда. Регулярные прогулки, занятия спортом – все это заставит вашу жизнь сиять новыми красками. Вспомните, быть может, вы давно хотели попробовать какой-то необычный вид фитнеса или заняться танцами? Не отказывайте себе в этом удовольствии! Особенно позитивны и жизнерадостны бывают люди, легкие на подъем. Приучите себя соглашаться на все интересные спонтанные приглашения. Старайтесь чаще бывать на природе, в городских парках, а также посещать культурные и развлекательные места.

Деградация – синоним слов регресс и ухудшение. Для того чтобы предотвратить ее, необходимо постоянно развиваться. Ходите в театр или кино, на выставки и прочие мероприятия. Открывайте для себя новые жанры и направления искусства.

Забота о себе и окружающих

Сложно быть счастливым и довольным собственной жизнью, если вы не привыкли любить себя. Регулярно ухаживайте за собой и радуйте себя приятными мелочами. Деградация общества в современном мире наглядно проявляется в неопрятности людей, наплевательском их отношении к себе и окружающим. Если вам не нравится тратить время на сложные косметические процедуры – не заставляйте себя. Но соблюдение элементарных правил личной гигиены должно стать вашей привычкой. Следите за собственным настроением и состоянием. Старайтесь оптимально распределять умственные и физические нагрузки, не допуская перенапряжения. Положительные эмоции и чувство собственной значимости дарит забота об окружающих. Вы можете заняться благотворительностью, позаботиться о соседке-старушке или друге, попавшем в затруднительную жизненную ситуацию.

Секрет счастливой жизни – правильная мотивация

Зачем мы живем? Этот вопрос волнует человечество с незапамятных времен. Не стремитесь ответить на него за всех, но постарайтесь найти смысл в собственной жизни. Определяйте для себя цели и стройте планы. Желательно, чтобы ваши стремления были разнообразными и разноплановыми. Неразумно желать только материального успеха, выражаемого в приобретении каких-то ценных вещей. Стремитесь к получению новых знаний и навыков, достижению профессиональных высот.

Полезно также составлять планы на каждый день. Это поможет организовать себя. Вы никогда не узнаете, что такое деградация человека, если будете с нетерпением ждать новый интересный день.

9 проблем машинного обучения | Блог Касперского

Искусственный интеллект врывается в нашу жизнь. В будущем, наверное, все будет классно, но пока возникают кое-какие вопросы, и все чаще эти вопросы затрагивают аспекты морали и этики. Какие сюрпризы преподносит нам машинное обучение уже сейчас? Можно ли обмануть машинное обучение, а если да, то насколько это сложно? И не закончится ли все это Скайнетом и восстанием машин? Давайте разберемся.

Разновидности искусственного интеллекта: Сильный и Слабый ИИ

Для начала стоит определиться с понятиями. Есть две разные вещи: Сильный и Слабый ИИ. Сильный ИИ (true, general, настоящий) — это гипотетическая машина, способная мыслить и осознавать себя, решать не только узкоспециализированные задачи, но еще и учиться чему-то новому.

Слабый ИИ (narrow, поверхностный) — это уже существующие программы для решения вполне определенных задач: распознавания изображений, управления автомобилем, игры в Го и так далее. Чтобы не путаться и никого не вводить в заблуждение, Слабый ИИ обычно называют «машинным обучением» (machine learning).

Про Сильный ИИ еще неизвестно, будет ли он вообще изобретен. Судя по результатам опроса экспертов, ждать еще лет 45. Правда, прогнозы на десятки лет вперед — дело неблагодарное. Это по сути означает «когда-нибудь». Например, рентабельную энергию термоядерного синтеза тоже прогнозируют через 40 лет — и точно такой же прогноз давали и 50 лет назад, когда ее только начали изучать.

Машинное обучение: что может пойти не так?

Если Сильного ИИ ждать еще непонятно сколько, то Слабый ИИ уже с нами и вовсю работает во многих областях народного хозяйства.

И таких областей с каждым годом становится все больше и больше. Машинное обучение позволяет решать практические задачи без явного программирования, а путем обучения по прецедентам. Подробнее вы можете почитать в статье «Простыми словами: как работает машинное обучение«.

Поскольку мы учим машину решать конкретную задачу, то полученная математическая модель — так называется «обученный» алгоритм — не может внезапно захотеть поработить (или спасти) человечество. Так что со Слабым ИИ никакие Скайнеты, по идее, нам не грозят: алгоритм будет прилежно делать то, о чем его попросили, а ничего другого он все равно не умеет. Но все-таки кое-что может пойти не так.

1. Плохие намерения

Начать с того, что сама решаемая задача может быть недостаточно этичной. Например, если мы при помощи машинного обучения учим армию дронов убивать людей, результаты могут быть несколько неожиданными.

Как раз недавно по этому поводу разгорелся небольшой скандал. Компания Google разрабатывает программное обеспечение, используемое для пилотного военного проекта Project Maven по управлению дронами. Предположительно, в будущем это может привести к созданию полностью автономного оружия.

Так вот, минимум 12 сотрудников Google уволились в знак протеста, еще 4000 подписали петицию с просьбой отказаться от контракта с военными. Более 1000 видных ученых в области ИИ, этики и информационных технологий написали открытое письмо с просьбой к Google прекратить работы над проектом и поддержать международный договор по запрету автономного оружия.

2. Предвзятость разработчиков алгоритма

Даже если авторы алгоритма машинного обучения не хотят приносить вред, чаще всего они все-таки хотят извлечь выгоду. Иными словами, далеко не все алгоритмы работают на благо общества, очень многие работают на благо своих создателей. Это часто можно наблюдать в области медицины — важнее не вылечить, а порекомендовать лечение подороже.

На самом деле иногда и само общество не заинтересовано в том, чтобы полученный алгоритм был образцом морали. Например, есть компромисс между скоростью движения транспорта и смертностью на дорогах. Можно запрограммировать беспилотные автомобили так, чтобы они ездили со скоростью не более 20 км/ч. Это позволило бы практически гарантированно свести количество смертей к нулю, но жить в больших городах стало бы затруднительно.

3. Параметры системы могут не включать этику

По умолчанию компьютеры не имеют никакого представления о том, что такое этика. Представьте, что мы просим алгоритм сверстать бюджет страны с целью «максимизировать ВВП / производительность труда / продолжительность жизни» и забыли заложить в модель этические ограничения. Алгоритм может прийти к выводу, что выделять деньги на детские дома / хосписы / защиту окружающей среды совершенно незачем, ведь это не увеличит ВВП — по крайней мере, прямо.

И хорошо, если алгоритму поручили только составление бюджета. Потому что при более широкой постановке задачи может выйти, что самый выгодный способ повысить среднюю производительность труда — это избавиться от всего неработоспособного населения.

Выходит, что этические вопросы должны быть среди целей системы изначально.

4. Этику сложно описать формально

С этикой одна проблема — ее сложно формализовать. Во-первых, этика довольно быстро меняется со временем. Например, по таким вопросам, как права ЛГБТ и межрасовые / межкастовые браки, мнение может существенно измениться за десятилетия.

Во-вторых, этика отнюдь не универсальна: она отличается даже в разных группах населения одной страны, не говоря уже о разных странах. Например, в Китае контроль за перемещением граждан при помощи камер наружного наблюдения и распознавания лиц считается нормой. В других странах отношение к этому вопросу может быть иным и зависеть от обстановки.

Также этика может зависеть от политического климата. Например, борьба с терроризмом заметно изменила во многих странах представление о том, что этично, а что не очень — и произошло это невероятно быстро.

5. Машинное обучение влияет на людей

Представьте систему на базе машинного обучения, которая советует вам, какой фильм посмотреть. На основе ваших оценок другим фильмам и путем сопоставления ваших вкусов со вкусами других пользователей система может довольно надежно порекомендовать фильм, который вам очень понравится.

Но при этом система будет со временем менять ваши вкусы и делать их более узкими. Без системы вы бы время от времени смотрели и плохие фильмы, и фильмы непривычных жанров. А так, что ни фильм — то в точку. В итоге вы перестаете быть «экспертами по фильмам», а становитесь только потребителем того, что дают.

Интересно еще и то, что мы даже не замечаем, как алгоритмы нами манипулируют. Пример с фильмами не очень страшный, но попробуйте подставить в него слова «новости» и «пропаганда»…

6. Ложные корреляции

Ложная корреляция — это когда не зависящие друг от друга вещи ведут себя очень похоже, из-за чего может возникнуть впечатление, что они как-то связаны. Например, потребление маргарина в США явно зависит от количества разводов в штате Мэн, не может же статистика ошибаться, правда?

Конечно, живые люди на основе своего богатого жизненного опыта подозревают, что маргарин и разводы вряд ли связаны напрямую. А вот математической модели об этом знать неоткуда, она просто заучивает и обобщает данные.

Известный пример: программа, которая расставляла больных в очередь по срочности оказания помощи, пришла к выводу, что астматикам с пневмонией помощь нужна меньше, чем людям с пневмонией без астмы. Программа посмотрела на статистику и пришла к выводу, что астматики не умирают, поэтому приоритет им незачем. А на самом деле такие больные не умирали потому, что тут же получали лучшую помощь в медицинских учреждениях в связи с очень большим риском.

7. Петли обратной связи

Хуже ложных корреляций только петли обратной связи. Это когда решения алгоритма влияют на реальность, что, в свою очередь, еще больше убеждает алгоритм в его точке зрения.

Например, программа предупреждения преступности в Калифорнии предлагала отправлять больше полицейских в черные кварталы, основываясь на уровне преступности — количестве зафиксированных преступлений. А чем больше полицейских машин в квартале, тем чаще жители сообщают о преступлениях (просто есть кому сообщить), чаще сами полицейские замечают правонарушения, больше составляется протоколов и отчетов, — в итоге формально уровень преступности возрастает. Значит, надо отправить еще больше полицейских, и далее по нарастающей.

8. «Грязные» и «отравленные» исходные данные

Результат обучения алгоритма сильно зависит от исходных данных, на основе которых ведется обучение. Данные могут оказаться плохими, искаженными — это может происходить как случайно, так и по злому умыслу (в последнем случае это обычно называют «отравлением»).

Вот пример неумышленных проблем с исходными данными: если в качестве обучающей выборки для алгоритма по найму сотрудников использовать данные, полученные из компании с расистскими практиками набора персонала, то алгоритм тоже будет с расистским уклоном.

В Microsoft однажды учили чат-бота общаться в Twitter’е, для чего предоставили возможность побеседовать с ним всем желающим. Лавочку пришлось прикрыть менее чем через сутки, потому что набежали добрые интернет-пользователи и быстро обучили бота материться и цитировать «Майн Кампф».

«Tay» went from «humans are super cool» to full nazi in <24 hrs and I’m not at all concerned about the future of AI pic.twitter.com/xuGi1u9S1A

— gerry (@geraldmellor) March 24, 2016

Пример умышленного отравления машинного обучения: в лаборатории по анализу компьютерных вирусов математическая модель ежедневно обрабатывает в среднем около миллиона файлов, как чистых, так и вредоносных. Ландшафт угроз постоянно меняется, поэтому изменения в модели в виде обновлений антивирусных баз доставляются в антивирусные продукты на стороне пользователей.

Злоумышленник может постоянно генерировать вредоносные файлы, очень похожие на какой-то чистый, и отправлять их в лабораторию. Граница между чистыми и вредоносными файлами будет постепенно стираться, модель будет «деградировать». И в итоге модель может признать оригинальный чистый файл зловредом — получится ложное срабатывание.

Поэтому в «Лаборатории Касперского» многоуровневый подход к защите: мы не полагаемся только на машинное обучение, живые люди — антивирусные эксперты — обязательно присматривают за тем, что делает машина.

9. Взлом машинного обучения

Отравление — это воздействие на процесс обучения. Но обмануть можно и уже готовую, исправно работающую математическую модель, если знать, как она устроена. Например, группе исследователей удалось научиться обманывать алгоритм распознавания лиц с помощью специальных очков, вносящих минимальные изменения в картинку и тем самым кардинально меняющих результат.

Надев специально раскрашенные очки, исследователи смогли обманывать алгоритм распознавания лиц и выдавать себя за других людей

Даже там, где, казалось бы, нет ничего сложного, машину легко обмануть неведомым для непосвященного способом.

Первые три знака распознаются как «Ограничение скорости 45», а последний — как знак «STOP»

Причем для того, чтобы математическая модель машинного обучения признала капитуляцию, необязательно вносить существенные изменения — достаточно минимальных, невидимых человеку правок.

Если к панде слева добавить минимальный специальный шум, то получим гиббона с потрясающей уверенностью

Пока человек умнее большинства алгоритмов, он может обманывать их. Представьте себе, что в недалеком будущем машинное обучение будет анализировать рентгеновские снимки чемоданов в аэропорту и искать оружие. Умный террорист сможет положить рядом с пистолетом фигуру особенной формы и тем самым «нейтрализовать» пистолет.

Кто виноват и что делать

В 2016 году Рабочая группа по технологиям больших данных при администрации Обамы выпустила отчет, предупреждающий о том, что в алгоритмы, принимающие автоматизированные решения на программном уровне, может быть заложена дискриминация. Также в отчете содержался призыв создавать алгоритмы, следующие принципу равных возможностей.

Но сказать-то легко, а что же делать? С этим не все так просто.

Во-первых, математические модели машинного обучения тяжело тестировать и подправлять. Если обычные программы мы читаем по шагам и научились их тестировать, то в случае машинного обучения все зависит от размера контрольной выборки, и она не может быть бесконечной.

К примеру, приложение Google Photo распознавало и помечало людей с черным цветом кожи как горилл. И как быть? За три года Google не смогли придумать ничего лучше, чем запретить помечать вообще любые объекты на фотографиях как гориллу, шимпанзе и обезьяну, чтобы не допускать повторения ошибки.

Во-вторых, нам сложно понять и объяснить решения машинного обучения. Например, нейронная сеть как-то расставила внутри себя весовые коэффициенты, чтобы получались правильные ответы. А почему они получаются именно такими и что сделать, чтобы ответ поменялся?

Исследование 2015 года показало, что женщины гораздо реже, чем мужчины, видят рекламу высокооплачиваемых должностей, которую показывает Google AdSense. Сервис доставки в тот же день от Amazon зачастую недоступен в черных кварталах. В обоих случаях представители компаний затруднились объяснить такие решения алгоритмов.

Винить вроде бы некого, остается принимать законы и постулировать «этические законы робототехники». В Германии как раз недавно, в мае 2018 года, сделали первый шаг в этом направлении и выпустили свод этических правил для беспилотных автомобилей. Среди прочего, в нем есть такие пункты:

  • Безопасность людей — наивысший приоритет по сравнению с уроном животным или собственности.
  • В случае неизбежной аварии не должно быть никакой дискриминации, ни по каким факторам недопустимо различать людей.

Но что особенно важно в нашем контексте:

  • Автоматические системы вождения становятся этическим императивом, если системы вызывают меньше аварий, чем водители-люди.

Очевидно, что мы будем все больше и больше полагаться на машинное обучение — просто потому, что оно в целом будет справляться со многими задачами лучше людей. Поэтому важно помнить о недостатках и возможных проблемах, стараться все предусмотреть на этапе разработки систем — и не забывать присматривать за результатом работы алгоритмов на случай, если что-то все же пойдет не так.

деградация — определение и значение

  • Распад белка является основной причиной старения и может быть результатом атак на белки других молекул.

    1 апреля 2007 г.

  • Сначала считалось, что контролируемая деградация белка используется только для разрушения дефектных белков, которые в противном случае могут повредить клетку.

    Нобелевская премия по химии 2004 г. — презентационная речь

  • Периодическая деградация белка является важным общим механизмом контроля клеточного цикла.

    Физиология и медицина на 2001 год — пресс-релиз

  • Периодическая деградация белка является важным механизмом контроля клеточного цикла.

    Нобелевская премия по физиологии и медицине 2001 г.

  • Уровни дофамина и серотонина повышаются в ЦНС и сердце, потому что их деградация также происходит медленно. 1

    Ингибиторы монаминоксидазы

  • Не присоединяйтесь к свите человека, которого вы можете считать основной причиной того, что вы называете деградацией , с неприятными ощущениями.

    Джордж Вашингтон

  • Не присоединяйтесь к свите человека, которого вы можете считать основной причиной того, что вы называете деградацией , с неприятными ощущениями.

    Вашингтон и Американская Республика, Vol. 3.

  • Рабочие Англии и США вели настоящую битву, чтобы защитить себя от того, что они называли деградацией , угнетением и насилием индустриальной капиталистической системы, которая не только дегуманизировала их, но даже радикально снижала их интеллектуальный уровень. .

    Признаки времени

  • Рабочие Англии и США вели настоящую битву, чтобы защитить себя от того, что они называли деградацией , угнетением и насилием индустриальной капиталистической системы, которая не только дегуманизировала их, но даже радикально снижала их интеллектуальный уровень. .

    Признаки времени

  • Есть ли у вас какие-либо представления о степени экологической деградации промышленной сои, пшеницы, риса, листовой зелени и других пищевых продуктов неживотного происхождения?

    Кафе Tilikum Place: Сиэтл, давай «PubliCola

  • определение, этимология и использование, примеры и родственные слова

    • WordNet 3.6

      • n деградация, переходящая в более низкое состояние (менее уважаемое состояние)
      • n деградация, низкое или подавленное состояние «каждое признание приводило ее в состояние унижения» — Х. Л. Менчкен «
      • ***

    Пересмотренный полный словарь Вебстера

    • Канада объявила национальные конкурсы красоты отмененными с 1992 года, заявив, что они унизительны для женщин.
      • Деградация (Геол) Постепенное истощение или истощение, как камней, так и берегов, под действием воды, холода и т. Д.
      • Деградация (Физиол) Задержка развития или дегенерация любого органа или тела как весь.
      • Деградация Уменьшение или снижение силы, эффективности или ценности; перерождение; ухудшение. «Прослеживается развитие и деградация алфавитных форм.»
      • Унижение Акт понижения ранга, характера или репутации, или унижение; понижение своего положения или ранга в должности или обществе; принижение; как, деградация пэра, рыцаря, генерала или епископ. «Он видел много отстранений и унижений во всех других должностях, которыми он занимался».
      • Унижение Состояние понижения ранга, характера или репутации, подлости, морального, физического или интеллектуального упадка, позора; унижение; унижение.«… Деградация нуждающегося литератора» «Прискорбно деградация нашей природы» «Часто должны быть моменты, когда грешник чувствует деградацию своего состояния».
      • Деградация (Biol) Состояние или состояние вида или группы, которые проявляют деградированные формы; перерождение. «В некоторых его разновидностях наблюдается деградация видового человека».
      • ***

    Словарь и циклопедия века

      • n деградация A понижение в звании; лишение кого-либо степени чести, достоинства или звания; смещение, отстранение или отстранение от должности или звания: как унижение генерала.В частности: в экклезе, закон — акт лишения священнослужителя его приказов или привилегий, или того и другого. Римско-католическая церковь признает два метода деградации. Простым или словесным унижением обвиняемый лишается всех своих приказов и бенефисов. В результате торжественной или реальной деградации он с великой церемонией лишается церковных облачений и украшений и публично упрекается епископом, лишается его орденов и бенефисов, как при простой деградации, и его различных привилегий.Однако он остается священником и может в особых случаях освящать и прислуживать причастия. К деградации сейчас прибегают только в крайних случаях. В ранней церкви виновник деградировал путем перевода с более высокой должности на более низкую. См. Депривация, 4.
      • n degradation Состояние понижения с более высокого до более низкого уровня силы, характера или оценки; вырождение; унижение.
      • n degradation Акт опускания на более низкий уровень в пространстве.
      • n degradation Уменьшение или уменьшение в зависимости от силы, стоимости, высоты или величины.
      • n degradation. В живописи. Уменьшение и затемнение удаленных объектов в пейзаже для создания эффекта расстояния.
      • n деградация. В геологии сокращение или износ возвышенностей, горных пород, пластов и т. Д. Под действием воды или других причин.
      • n degradation В биологии — абортивное структурное развитие; ретроградные метаморфозы, подобные тому, который наблюдается у многих паразитов в результате их паразитизма.
      • n деградация. В ботанике изменение, состоящее в абстракции, потере, прерывании или отсутствии развития обычных органов.
      • n деградация В геральдике то же, что и снижение.
      • n разложение. В органической химии — разделение молекулы соединения на другие вещества с меньшей молекулярной массой. Он означает систематическое удаление одного атома углерода за другим из соединения, посредством чего мы шаг за шагом передаем гомологический ряд от более сложного к менее сложному.
      • ***

    Словарь Чемберса двадцатого века

      • n Позор деградации: дегенерация: неудачное структурное развитие: понижение достоинства
      • ***

    Пересмотренный полный словарь Вебстера

    LL.degradatio, от degradare: ср. F. деградация ,. См. Деградацию

    Словарь Чемберса двадцатого века

    Пт. разгрузчик —L. de , вниз и gradus , ступенька. См. , класс .

    В литературе:

    В ближайшие несколько лет нация коснется самого низкого уровня грязи своей деградации.

    «Член клана» Томаса Диксона

    Чувства могут улучшиться, а интеллект может ухудшиться.

    «Картина Дориана Грея» Оскара Уайльда

    И все же нет ни одной из этих способностей, способностей и сил, которые были бы бесполезны, или сами по себе были бы злыми или унижающими достоинство.

    «Новый аватар и судьба души» Джира Д. Бак

    Есть женщины, которые случайно оказались более деградированными физически.

    «Современные женщины и что о них говорят» Аноним

    Если бы они не были раскрыты, его унизительное занятие, конечно, прекратилось бы.

    «Select Temperance Tracts» от Американского общества трактатов

    Его могли преследовать, запугивать, даже обмануть, но он тоже не чувствовал себя униженным.

    «Смена в деревне» (он же Джордж Борн) Джорджа Стерта

    Вера в переселение душ подразумевается, и это используется для того, чтобы держать женщину в наиболее униженном состоянии.

    «История образования» Леви Сили

    Плен может удержать и сделать льва более жестоким, но не разложить его.

    «Свободные копья» Мэйн Рид

    Изолированная семья ответственна за большую долю женского невежества и унижения.

    «История женского избирательного права, том I»

    Я нашел район очень деградированным.

    «История Джона Г. Пэйтона» Джеймса Пэйтона

    ***

    В стихах:

    Я видел рэйв южных участников,
    И на их местах клянутся,
    Потому что какой-то бедный, деградированный раб
    Помолился им!

    «Я видел» Бенджамина Катлера Кларка

    Еще хуже, моральная деградация
    Убаюкивание таким образом портит расу;
    Среди подрастающего поколения
    Жажда резни нарастает быстрыми темпами.

    «Птичий бойня» Джона Лоусона Стоддарда

    В то время как более чистые духи унесены прочь
    От душевных страданий угасло,
    ‘Twas их держать путь без шипов,
    С деградированными сердцами и умами.

    «Станцы». Автор: Элиза Актон,

    Вы, честные, будьте осторожны судьбой Долли,
    Кто, вместо того, чтобы быть женатым,
    Был обречен на деградированное состояние —
    Там, где она родилась, похоронили.

    «Любовник» Уильяма Хаттона

    «Ты прав, — скромно ответил он, —
    ». Как юноша должна красться служанка;
    «Как и ты, свято слово твое;
    Любовь — это ненависть, если она деградирует.

    «Лита Нила» Ричарда Доддриджа Блэкмора

    Он поднялся на холм деградации,
    Двести пятьдесят лет;
    И над израильскими ручьями,
    Он пробирался сквозь душевные боли и слезы.

    «Аякс к столетию. 1897» Фрэнка Барбура Гроб


    В новостях:

    Некоторые из новейших высокомощных ВЧ-транзисторов имеют высокие показатели прочности, что позволяет им работать в условиях серьезного несоответствия нагрузки на полной мощности без повреждений или даже снижения производительности.

    Двухреакторная электростанция остановлена ​​с января из-за быстрой деградации труб в четырех запасных парогенераторах.

    За один-пять лет разлагается на компост из биомассы.

    Согласно недавнему исследованию Гринпис, крупные мировые модные лейблы используют токсичные химические вещества при производстве своей одежды, что происходит в основном в Китае, что приводит к ухудшению состояния окружающей среды.

    Независимый школьный округ Порт-Нечес-Гровс (Техас) подал в суд на компанию, которая укладывала газон на его футбольное поле, утверждая, что покрытие начало деградировать и изнашиваться уже после двух лет использования.

    Библиотека и музей Джона Кеннеди в Бостоне пытаются спасти свою коллекцию входящих писем Хемингуэя от плесени, мышей и влаги от различных видов повреждений, которые ухудшали качество партии по мере ее старения.

    Засуха не только снизила эффективность гербицидов, остающихся в почве, но и отсутствие осадков также замедлило скорость разложения гербицидов.

    Кажется более христианским почитать выборы, чем принижать их.

    В настоящее время он содержится в унизительных и бесчеловечных условиях, которые являются незаконными и аморальными.

    Разнообразие важно, но предоставление кому-либо преимущества, выходящего за рамки его опыта, унижает соискателя и нанимателя.

    Район Медоулендс, который когда-то состоял из свиноферм и болот, стал свалкой в ​​1960-х годах, что привело к загрязнению и ухудшению состояния окружающей среды.

    Старайтесь избегать причин ухудшения сигнала, если вы планируете установить точки беспроводного доступа снаружи дома.

    ) Радужная оболочка также может потерять цвет при ухудшении пигмента стромы.

    Однако при пренебрежительном обращении древесина станет мягче и ухудшится.

    Есть главы, посвященные смазочным материалам с твердой пленкой, мониторингу состояния промышленного оборудования, а также разложению и анализу отработанного масла в процессе эксплуатации — темам, которые не охвачены в Руководстве инженера по смазочным материалам.

    ***

    В науке:

    Это сводит к минимуму радиоактивный фон, а также потери энергии в пассивных элементах, которые ухудшают энергетическое разрешение.

    Детектор на мерцающих кристаллах CsI (Tl) для исследования низкоэнергетических нейтринных взаимодействий

    Относительно легко удалить клеточные стенки из мозаики Вороного, что позволяет нам количественно исследовать, как присутствие частично открытых ячеек ухудшает жесткость пены.

    Модули упругости модельных случайных трехмерных ячеистых тел с замкнутыми ячейками

    Показатель BER через инвертированную среду равен показателю той же системы с вакуумной средой, а деградация составляет менее 0,1 дБ.

    О сверхсветовом распространении и скорости информации

    Деградация BER вакуумной системы в этом примере по сравнению с идеальной системой составляет около 3 дБ.

    О сверхсветовом распространении и скорости информации

    Световоды из CsI не вызывают заметной деградации.

    Исследования прототипа кристаллических сцинтилляторов CsI (Tl) для экспериментов с низкоэнергетическим нейтрино

    ***

    Деградация почвы — обзор

    2 Реабилитация с использованием технических и продовольственных культур

    В глобальном масштабе деградация почвы является важной проблемой из-за ее воздействия на мировую продовольственную безопасность и качество окружающей среды, препятствуя правильному выполнению функций почвы и выполнению экосистемных услуг .Хотя потенциально токсичные элементы существуют в естественных условиях в почвах с различными концентрациями в результате химического состава и выветривания материнских пород горных пород и почвенных процессов, некоторые виды антропогенной деятельности привели к увеличению этих концентраций (Kabata-Pendias, 2011).

    Восстановление земель имеет важное значение для минимизации воздействия на окружающую среду, связанного с здоровьем человека и животных, и восстановления экосистемных услуг для обеспечения нового и устойчивого землепользования (Lal, 2015; Santos et al., 2018а). Включение междисциплинарных вопросов (экологических, законодательных и экономических) в стратегию реабилитации важно и зависит от каждой области, региона и / или страны (Santos et al., 2018a).

    Восстановление земель с помощью фитотехнологий приносит много экологических, материальных и нематериальных социально-экономических выгод, но из-за его сложности точная оценка очень трудна. Методы фиторемедиации для восстановления почв, загрязненных металлами (оидами), такие как фитостабилизация и фитоэкстракция, имеют низкую стоимость внедрения по сравнению с традиционными инженерными методами (Bech et al., 2014; Khan et al., 2004), но в настоящее время следует рассмотреть другие подходы для монетизации реабилитации.

    Независимо от экофизиологических параметров, связанных с выбранными растениями (например, поведение накопления, устойчивость к стрессовым факторам из загрязненных территорий, а также рост и производство биомассы), наличие и характеристики металлов (лоидов) в почве играют важную роль. в эффективности фиторемедиации и, следовательно, в социально-экономической перспективе реабилитации загрязненных территорий.Кроме того, следует учитывать потенциальный риск для здоровья человека и / или животных из-за употребления в пищу всего растения или отдельных частей растения и использования продуктов растительного происхождения. Фактически, эта проблема является большим недостатком при использовании некоторых видов растений.

    В общем, стратегия фитоэкстракции включает повторное выращивание растений на загрязненных почвах до тех пор, пока в почве не будут достигнуты желаемые количества элементов. В соответствии с ограничениями, связанными с этой фитотехнологией, ее экономическая целесообразность может быть реальностью только в том случае, если извлеченный элемент имеет высокую рыночную цену и годовой урожай на единицу площади велик (van der Ent et al., 2015), а также технология извлечения элементов из завода высокоэффективна.

    Фитостабилизация с использованием технических и продовольственных культур может предложить различные варианты, которые являются экономически жизнеспособными (Licht and Isebrands, 2005). Использование земли для выпаса домашних животных, производства волокон и декоративных растений, древесины или других древесных продуктов, а также производство биомассы для извлечения эфирных масел и / или соединений для фармацевтических и косметических целей являются некоторыми экономическими возможностями для компаний и / или местного населения. (Аран и др., 2017; Macías et al., 2011; Прасад, 2016; Santos et al., 2016b, 2017, 2018b). Однако оценка риска для окружающей среды и общественной безопасности, связанного с этими продуктами, в каждом сценарии с загрязненными почвами имеет важное значение, особенно для продовольственных культур.

    Культурное кормовое растение Rumex K-1, выращенное на загрязненной почве, показало низкие концентрации Cu, Cd, Pb и Zn в побегах, но было высокое накопление Pb и Zn в корнях (Zhuang et al., 2009), поэтому следует оценить его потребление домашними животными.В естественных условиях некоторые виды рода Cistus , произрастающие в горнодобывающих районах, обладают низкой токсичностью для домашних животных из-за низкого накопления элементов в побегах (Abreu et al., 2012; Arenas-Lago et al., 2017; Santos et al. ., 2012, 2016в).

    В загрязненных почвах, к которым применялись техносоли, разработанные для решения каждой конкретной экологической проблемы, были достигнуты высокие уровни растительного покрова в качестве кормов (например, пшеницы, ячменя и рапса) (Macías et al., 2011). Кроме того, эксперименты с микрокосмом подтвердили потенциальную рекультивацию сульфидных хвостов, реабилитированных с помощью спроектированных техносолей пастбищами ( Trifolium pratense L.и Lollium perenne L.) и ароматических видов растений, таких как C. ladanifer L., Rosmarinus officinalis L. и L. pedunculata (Arán et al., 2017; Santos et al., 2018b, 2019 ). Более того, экстракты, полученные из этих ароматических растений, представляют собой различные соединения, представляющие интерес для косметической и / или фармацевтической промышленности, и аналогичный органический состав по сравнению с другими экстрактами, полученными из растений, растущих на незагрязненных территориях (Santos et al., 2018b).Аналогичные результаты были получены для различных экстрактов, полученных из нескольких видов ароматических растений, произрастающих, спонтанно или культивируемых, в почвах с многоэлементным загрязнением (Affholder et al., 2013; Santos et al., 2016b, 2017; Желязков и др., 2006; Желязков и др.) Нильсен, 1996).

    По мнению ряда авторов, концентрации элементов в субстратах и ​​растениях не влияют на состав и количество органических соединений в экстрактах. Фактически, в некоторых случаях сообщалось о повышении концентрации некоторых органических соединений, как это было в случае различных экстрактов розмарина, каменной розы и лаванды, произрастающих на загрязненных почвах (Affholder et al., 2013; Santos et al., 2016b, 2017). Когда Mentha crispa L. и M. piperita L. подвергались воздействию различных металлов, также сообщалось о сходном или даже более высоком выходе эфирного масла (Prasad et al., 2010 ). Тем не менее, у M. arvensis L., M. citrata L. и других растений, таких как базилик, ромашка, укроп и шалфей, выход эфирного масла снижался, когда они росли в условиях загрязнения металлами (Prasad et al. , 2010; Желязков и др., 2008).Хотя в нескольких исследованиях (Santos et al., 2017; Zheljazkov et al., 2006, 2008; Zheljazkov and Nielsen, 1996) сообщается, что эфирные масла / экстракты растений, произрастающих на загрязненных почвах, не представляют опасности для здоровья человека, поскольку очень небольшие количества элементы переносятся из биомассы в экстракт, важно проводить химические оценки в каждом случае.

    Что касается пищевых культур, одним из важных факторов является тщательное обращение с ними в загрязненных почвах во избежание загрязнения пищевой цепи (Mahar et al., 2016). Из-за их прямого потребления человеком оценка должна быть осторожной, поскольку концентрации элементов в съедобных частях могут сильно различаться в зависимости от вида или даже разновидности растений и / или эдафоклиматических условий. Например, G. max представляет потенциал для извлечения Co, Pb и Zn (Murakami and Ae, 2009), тогда как B. napus L. продемонстрировал естественную способность накапливать Zn, Cd, Pb и Se (Brewer et al. al., 1999; Sheng et al., 2008; Sheng, Xia, 2006). Другие исследования показали накопление Zn и Cu в зерне Zea mays L., Triticum aestivum L. и Trititcum turgidum L. var. durum (Hart et al., 2002; Xiaomei et al., 2005).

    В сельскохозяйственных почвах вблизи бывшего уранового рудника концентрации U в съедобных частях салата, зеленой фасоли и клубнях картофеля сильно различались, достигая самых высоких значений в листьях салата (Neves and Abreu, 2009). Тем не менее, согласно тому же исследованию, нет потенциально неблагоприятных рисков для здоровья взрослых и детей в течение всей жизни. В другом исследовании Solanum tuberosum L.выращивание на аналогичных почвах показало накопление Al, U, Mn и 226 Ra в клубнях, но шелушение удалило большую часть этих элементов из картофеля (Carvalho et al., 2009; Neves et al., 2012).

    Petroselinum crispum Милл. рост в микрокосмосе с загрязненной почвой As показал замедленное развитие даже под влиянием почвенных поправок, что уменьшило доступность As. В этих условиях растение переместило As на побеги, хотя при употреблении в пищу не представляло серьезного риска для здоровья (Madeira et al., 2012). В огородах и территориях, близких к различным заброшенным рудникам Иберийского пиритового пояса (IPB), потенциальный риск для здоровья человека зависел от ароматических веществ и элементов (Alvarenga et al., 2014; Gonzalez-Fernandez et al., 2011; Rossini- Oliva et al., 2019). Потребление настоев, полученных из L. pedunculata , произрастающего в естественных условиях на руднике Сан-Домингуш (IPB), также не связано с риском для человека (Santos et al., 2016b).

    В шахтных стерильных свалках, восстановленных с помощью разработанного Aluandic Technosol (рудник Туро, Испания), экономическая ценность была достигнута за счет плантации Eucalyptus globulus L., для древесины и источника биомассы для бумажной массы, урожайность которой в 1,2–1,5 раза выше, чем на естественных почвах (Macías et al., 2011). Кроме того, первичные и вторичные продукты из других древесных пород с высоким уровнем производства биомассы и быстрым ростом (например, тополь и ива) рассматриваются как экономические возможности (Licht and Isebrands, 2005; Prasad, 2016).

    Экстракция волокон из Cannabis sativa L., произведенных в загрязненных почвах, также может быть осуществимым вариантом, поскольку на качество волокон не влияло присутствие Cd, Ni и Pb, и большая часть накопления элементов находилась в листьях. (Лингер и др., 2002).

    Деградация почвы — обзор

    9.3 Деградация почвы: воздействие на климат и общество

    Деградация почвы — это потеря внутренних физических, химических и / или биологических качеств почвы в результате естественных или антропных процессов, что приводит к уменьшение или уничтожение важных функций экосистемы. Основными причинами деградации почвы и, следовательно, основными угрозами ее экологическим функциям являются эрозия, уменьшение содержания органического вещества, потеря биоразнообразия, уплотнение, герметизация, точечное и диффузное загрязнение, загрязнение и засоление (рис.9.14) (Montanarella, 2007).

    Рисунок 9.14. Участок с заделкой и засолением почвы. Муниципалитет Бом-Жезуш-да-Лапа, Баия, Бразилия

    Серьезность деградации почвы и ландшафта зависит от исходного состояния земли, величины факторов, оказывающих давление на землю, реакции земельной системы и воздействия обратной связи из этих ответов о земельных ресурсах (Juntti and Wilson, 2005).

    Индикаторы деградации почвы могут быть визуальными, физическими, химическими, биологическими и интегральными (Ribeiro et al., 2009). Визуальные индикаторы могут быть получены в результате полевых наблюдений или анализа спутниковых изображений, радиолокационных или аэрофотоснимков. Наблюдения включают, например, изменение цвета почвы и площади лесов, наличие оврагов и оврагов (рис. 9.15), присутствие видов сорняков, мониторинг развития растений и отложения наносов.

    Рисунок 9.15. Участок дороги с развитой эрозией. Муниципалитет Энтре-Риос, Баия, Бразилия

    Физические показатели можно измерить, анализируя расположение твердых фракций (крупных и мелких) почвы (Ribeiro et al., 2009). Они проявляются, например, в ограничении роста растений, толщине горизонта, градиенте текстуры, проницаемости, пористости, плотности, сопротивлении проникновению, агрегативной устойчивости, инфильтрации, поверхностному стоку, уплотнению, захвату, температуре и плазменно-скелетному разъединению почвы ( Рис. 9.16).

    Рисунок 9.16. Фотография слева указывает на осаждение глинистого материала в подповерхностном горизонте (1 и 2) в результате разделения плазмоскелетного разрыва поверхностного горизонта.Стрелка 2 указывает расположение деталей, показанных на фотографии справа

    Химические индикаторы могут быть измерены путем мониторинга pH почвы, засоленности (рис. 9.17), содержания органических веществ, катионо- и анионообменной способности, круговорота питательных веществ и наличия токсичных или радиоактивных элементов, в то время как биологические индикаторы могут включать показатели присутствия макро- и микроорганизмов, а также их активности и побочных продуктов.

    Рисунок 9.17. Район с засоленной почвой в Татио, горный хребет Анд, Чили

    Интеграционные индикаторы, также называемые ключевыми индикаторами, используются для оценки качества и деградации почвы.Интегративный или ключевой индикатор должен собирать основную информацию о составе, структуре и функциях почвенной системы. Цель состоит в том, чтобы отразить взаимодействия между различными биотическими и абиотическими процессами, которые выражают пространственно-временные преобразования в почвенной системе, такие как ферментативная активность и агрегация (Ribeiro et al., 2009).

    Важно отметить, что измерение каждого индикатора должно выражать направление (положительное, отрицательное, увеличение или уменьшение и т. Д.)) и величину (в процентах по отношению к контрольному значению) вариации, а также интенсивность, продолжительность и распространение вариации (Ribeiro et al., 2009), чтобы можно было измерить стадию деградации почвы.

    По мнению нескольких авторов, среди них (Snakin et al., 1996), существуют разные стадии деградации почв, а именно недеградированные, слабо деградированные, умеренно деградированные, сильно деградированные и чрезвычайно деградированные. Эти категории были получены из экспериментальных показателей продуктивности и экспертных оценок (таблица 9.5).

    Таблица 9.5. Индикаторы деградации почвы

    л 904 ; 10 41–80 904
    Индикатор Возрастающая степень деградации
    ND WD MD HD ED
    10–20 30–50 60–100 & gt; 100
    Толщина слоя наплавки (см) <1 1–3 4–10 11–20 & gt; 20
    Снижение содержания питательных веществ NPK ( x ) & lt; 1.2 1,2–1,5 1,6–2,0 2,1–5,0 & gt; 5
    Увеличение содержания растворимой соли (%) & lt; 10 10–20 21–40 & gt; 80
    Увеличение содержания обменного Na (% da CTC) & lt; 5 5-10 11-25 26-50 & gt; 50
    Снижение активной микробной биомассы (%) & lt; 5 5–10 11–50 51–100 & gt; 100
    Увеличение плотности почвы ( x ) ; 1.10 1,10–1,20 1,21–1,30 1,31–1,40 & gt; 1,40

    Степень разложения: ND , без деградации; WD , слабо деградированный; MD , умеренно деградированный; HD , сильно деградированный; ED , очень деградированный. X = количество раз.

    По материалам Снакина В.В., Кречетова П.П., Кузовникова Т.А., Алябина И.О., Гуров А.Ф., Степичев А.В., 1996. Система оценки деградации почв.Soil Technol. 8, 331–343. https://doi.org/10.1016/0933-3630(95)00028-3.

    Другие индикаторы деградации почвы также могут быть выделены, особенно те, которые связаны с наличием органических и неорганических загрязнителей, таких как присутствие патогенных веществ или тяжелых и радиоактивных металлов, которые превышают допустимые пределы, согласно представительным организациям, таким как Всемирная организация здравоохранения. и Агентства по охране окружающей среды США или федеральными законами.

    Опустынивание — яркий пример воздействия деградации почв на климат и общество (рис.9.18). Согласно Конвенции Организации Объединенных Наций по борьбе с опустыниванием, опустынивание — это деградация земель в засушливых, полузасушливых и засушливых субгумидных регионах в результате различных факторов, начиная от естественных причин, таких как климатические колебания, и заканчивая деятельностью человека, например чрезмерным выпасом пастбищ, обезлесением и неустойчивостью. сельскохозяйственная деятельность (ЕС, 2018).

    Рисунок 9.18. Подвергающиеся опустыниванию районы Вадо-дель-Рио-Путана (A) и Сан-Педро-де-Атакама (B), Чили

    Опустынивание было описано как явление естественного и социально-экономического ухудшения за счет постепенного сокращения биомассы, уменьшения количества осадков и т. Д. повышение средней температуры, бесплодие почвы, усиление эрозионных процессов, снижение естественной устойчивости земель, снижение качества воды, сокращение поставок продовольствия, рост недоедания и голода, экономический застой и исход из сельских районов (ЕС, 2018 ; Geist, Lambin, 2004).

    Воздействие опустынивания на общество связано с ухудшением способности почвы выполнять свои экосистемные функции. Ухудшение состояния почвы, вызванное уплотнением, заделкой, эрозией, загрязнением, засолением, утратой биоразнообразия или сокращением содержания органических веществ, оказывает прямое и косвенное негативное воздействие на функции регулирования и / или поддержки; обеспечение; информация, культура и религия, как показано в таблицах 9.6 и 9.7.

    Таблица 9.6. Воздействие деградации на почву Функции регулирования и / или поддержки

    Функции регулирования и / или поддержки Примеры негативных воздействий
    Пополнение водоносных горизонтов, контроль и хранение воды Уплотнение, уплотнение, повышенный поверхностный сток и эрозия почвы уменьшают инфильтрацию воды для перекомпоновки водоносных горизонтов.
    Очистка воды, ассимиляция и переработка загрязняющих веществ Уменьшение инфильтрации воды и потери коллоидных фракций почвы снижает ее адсорбционную способность, ставя под угрозу потенциальную ассимиляцию и переработку питательных веществ и загрязняющих веществ.
    Регулирование паводков Уплотнение и герметизация почвы уменьшают инфильтрацию и увеличивают поверхностный сток, что способствует образованию затопленных территорий. Кроме того, эрозия почвы и заиление русел рек способствуют формированию наводнений во время плювиальных эпизодов
    Обеспечивают убежище, питомники и среду обитания для организмов Эрозия и загрязнение ставят под угрозу использование почвы в качестве убежища, питомника и естественной среды обитания. живые организмы, такие как муравьи, дождевые черви, броненосцы и совы.Кроме того, уплотнение и герметизация почвы изменяют поверхностную и подземную гидродинамику, доступность воды и температуру, что затрудняет использование почвы некоторыми живыми организмами. инженерных работ, таких как дома, здания и дороги. При определенных обстоятельствах почва может резко разрушиться, что поставит под угрозу не только инженерные работы, но и человеческие жизни. неприменимо для использования в качестве питательной среды для развития бактерий для производства антибиотиков
    Поддержка животноводства Обостренная потеря почвы из-за эрозии может поставить под угрозу использование площади для выращивания скота из-за появления оврагов и овраги или приставление зданий к домашним животным.
    Круговорот питательных веществ Потеря микро- и макроорганизмов, а также коллоидных фракций снижает способность почвы к круговороту питательных веществ.
    Регулирование климата Потеря почвы и ее микро- и макрофлоры на местном уровне снижает возможность эвапотранспирации; аэрозоли, которые действуют как облачники и ядра конденсации, изменяют альбедо и могут способствовать повышению температуры. Например, на водно-болотных угодьях и прибрежных равнинах органические почвы в процессе деградации могут выделять в атмосферу такие газы, как метан и углекислый газ, нарушая равновесие климата.

    Таблица 9.7. Воздействие деградации на почву Функции обеспечения и информации, культуры, досуга и религии

    Функции обеспечения и информации, культуры, досуга и религии Примеры негативного воздействия
    Естественное производство пищевых волокон и лекарств; производство пищевых волокон, лекарств и энергетических ресурсов на возделываемых площадях Уплотнение, герметизация, выщелачивание, засоление, эрозия и потеря коллоидных фракций снижают плодородие почвы, что приводит к сокращению или стагнации естественного производства и урожайности сельскохозяйственных культур.
    Материалы для украшений, ремесел, бытовая утварь и разное строительство Активная эксплуатация почвенных материалов может истощить источник материалов, вызывая серьезные эрозионные процессы, такие как овраги, заиление водотоков и загрязнение.
    Генетические ресурсы и материалы для фармацевтики и косметики Утрата или уменьшение биоразнообразия почвы, а также ее засоление или загрязнение могут быть использованы для получения генетических, фармацевтических и косметических ресурсов, таких как грибы, бактерии, глина соединения, соли и другие функциональные группы органического вещества недопустимы.
    Информация о палеоэкологии и культурном наследии Поверхностная эрозия и геохимия могут уничтожить экологические данные, важные для понимания палеосценариев, динамики ландшафта и истории человечества.
    Отдых / досуг, образовательная деятельность и религиозные ритуалы Потеря почвы из-за эрозии, наводнения и / или загрязнения уменьшает площади, которые были бы полезны для образовательной, развлекательной и религиозной деятельности.Кроме того, могут перестать существовать определенные места, считающиеся священными, что полностью устранило бы антропологические связи.

    Предполагается, что каждый год около 20 000 км2 2 плодородных земель будут уничтожаться опустыниванием (оценки Программы Организации Объединенных Наций по окружающей среде — ЮНЕП) и что пустыня Сахара на некоторых участках расширилась на более до 100 км. Однако также важно подчеркнуть сокращение площади опустыненных территорий в различных областях, что усложняет глобальную оценку (Conti, 2002).

    Деградация почв и их чувствительность к опустыниванию, по-видимому, усилились в последние десятилетия в различных частях мира. Имеются оценки, предполагающие потенциальное глобальное усиление эрозии почв, вызванное расширением сельскохозяйственных угодий (Borrelli et al., 2017), что приведет к возникновению неоднородных пространственных структур, определяемых взаимодействием таких факторов, как климат, изменения в использовании почвы и антропные факторы. давления. Возрастающие уровни деградации почв и их чувствительности к опустыниванию отражаются во все более сложных (и нелинейных) отношениях между экологическими и социально-экономическими переменными (Salvati et al., 2015).

    Ввиду сложности и масштабности процессов деградации почв и опустынивания важно принять адекватные методики оценки. Различные авторы применяли аналитические стратегии и статистические методологии, позволяющие приблизиться и количественно оценить пространственно-временную эволюцию территорий с деградированными и / или восприимчивыми почвами (Nicholson, 2005; Prince, 2012; Prince et al., 1998; Salvati et al., 2015).

    Николсон (2005) использовал индекс растительности для изучения опустынивания в Сахеле в период с 1981 по 2005 год и наблюдал пульсирующий растительный покров в течение сезонов.Автор подчеркнул, что размещение данных о росте растений рядом с данными об осадках является хорошим методом определения того, становится ли продуктивная территория пустынной, потому что в нормальных условиях рост растений увеличивается или уменьшается синхронно с осадками.

    Однако важно проявлять осторожность, потому что использование индекса растительности может также отражать мелководные почвы, обнажения горных пород и поля, которые больше не обрабатываются. Для дальнейшего уточнения требуются полевые работы и спутниковые снимки с более высоким пространственным разрешением, но индекс растительности, безусловно, помогает выбрать места, где следует провести более подробные исследования (Anyamba, Tucker, 2005; Nicholson, 2005; Prince, 2012, стр.201).

    Salvati et al. (2015) использовали новый и многообещающий подход к изучению деградации почв, который комплексно учитывает биофизические и социально-экономические аспекты — подход сложных адаптивных систем (CAS). CAS — это особые случаи сложных систем, состоящих из многогранных компонентов, которые адаптируются к изменяющейся среде (Holland, 2006).

    CAS сложны и моделируют нелинейные отношения между их компонентами, характеризующиеся механизмами положительной и отрицательной обратной связи.Они адаптивны, потому что акторы системы самоорганизуются в соответствии с внешними и внутренними входами, которые одновременно являются детерминантами и продуктами функции системы (Salvati and Zitti, 2008). Считается, что благодаря этим характеристикам CAS могут лучше моделировать динамику сложных систем, таких как грунт.

    Исследование, разработанное Salvati et al. (2015) подробно оценили изменения в уровне деградации почв и чувствительности земель к опустыниванию для 773 сельскохозяйственных районов Италии за период 1960–2010 годов.Они пришли к выводу, что «быстрые» и «медленные» факторы были определены как основные факторы деградации почвы и земли в соответствии со скоростью изменения, оцененной для каждого из изученных показателей.

    Исследования, например, проведенные Salvati et al. (2015), Николсон (2005) и Аньямба и Такер (2005) раскрывают важные стратегии выявления, понимания и измерения деградации почв и земель, которые являются этапами, предшествующими формулированию планов действий по смягчению последствий.

    Равномерная и ускоренная деградация чистого железа с рисунком из платиновых дисковых массивов

  • Colombo, A.И Карвуни, Э. Биоразлагаемые стенты, «выполняющие миссию и уходящие». Тираж 102, 371–373 (2000).

    CAS PubMed Google ученый

  • Хермаван, Д. Дубэ и Мантовани Д. Разлагаемые металлические биоматериалы: проектирование и разработка сплавов Fe – Mn для стентов. Журнал исследований биомедицинских материалов, часть A 93, 1–11 (2010).

    PubMed Google ученый

  • Лю Б.И Чжэн Ю. Влияние легирующих элементов (Mn, Co, Al, W, Sn, B, C и S) на биоразлагаемость и in vitro биосовместимость чистого железа. Acta biomaterialia 7, 1407–1420 (2011).

    CAS PubMed Google ученый

  • Obayi, C. S. et al. Влияние поперечной прокатки на микротекстуру и биоразложение чистого железа как биоразлагаемого материала для медицинских имплантатов. Acta biomaterialia 17, 68–77 (2015).

    CAS PubMed Google ученый

  • Хермаван, Х.И Мантовани Д. Процесс создания прототипов коронарных стентов из биоразлагаемых сплавов Fe – Mn. Acta biomaterialia 9, 8585–8592 (2013).

    CAS PubMed Google ученый

  • О’Брайен, Б. и Кэрролл, В. Эволюция материалов и поверхностей сердечно-сосудистых стентов в ответ на клинические факторы: обзор. Acta biomaterialia 5, 945–958 (2009).

    PubMed Google ученый

  • Гарг, С.& Serruys, P. W. Коронарные стенты: с нетерпением ждем. Журнал Американского кардиологического колледжа 56, S43 – S78 (2010).

    CAS PubMed Google ученый

  • Папаниколау Г. и Пантопулос К. Метаболизм и токсичность железа. Toxicol Appl Pharmacol 202, 199–211, DOI: 10.1016 / j.taap.2004.06.021 (2005).

    Артикул CAS PubMed Google ученый

  • Пестер, М.и другие. Долговременная биосовместимость корродируемого стента из периферического железа в нисходящей аорте свиньи. Биоматериалы 27, 4955–4962, DOI: 10.1016 / j.biomaterials.2006.05.029 (2006).

    Артикул CAS PubMed Google ученый

  • Сонг, М.-М. и другие. Цитотоксичность и клеточное поглощение нанопроволок железа. Биоматериалы 31, 1509–1517 (2010).

    CAS Google ученый

  • Пестер, М.и другие. Новый подход к временному стентированию: разлагаемые сердечно-сосудистые стенты, изготовленные из корродирующего металла — результат через 6–18 месяцев после имплантации новозеландским белым кроликам. Сердце 86, 563–569 (2001).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • Мюллер П. П., Мэй Т., Перц А., Хаузер Х. и Пейстер М. Контроль пролиферации гладкомышечных клеток с помощью двухвалентного железа. Биоматериалы 27, 2193–2200 (2006).

    CAS PubMed Google ученый

  • Zhu, S. et al. Биосовместимость чистого железа: In vitro оценка кинетики разложения и цитотоксичности для эндотелиальных клеток. Материаловедение и инженерия: C 29, 1589–1592 (2009).

    CAS Google ученый

  • Kraus, T. et al. Биоразлагаемые сплавы на основе железа для использования в остеосинтезе — результат исследования in vivo через 52 недели.Acta biomaterialia 10, 3346–3353 (2014).

    CAS PubMed Google ученый

  • Waksman, R. et al. Краткосрочные эффекты биокоррозионных железных стентов на коронарные артерии свиней. Журнал интервенционной кардиологии 21, 15–20 (2008).

    PubMed Google ученый

  • Wu, C. et al. Краткосрочная безопасность и эффективность биоразлагаемого железного стента в коронарных артериях миниатюрных свиней.Китайский медицинский журнал 126, 4752–4757 (2012).

    Google ученый

  • Хермаван, Х., Пурнама, А., Дубе, Д., Куэ, Дж. И Мантовани, Д. Сплавы Fe – Mn для металлических биоразлагаемых стентов: исследования деградации и жизнеспособности клеток. Acta biomaterialia 6, 1852–1860 (2010).

    CAS PubMed Google ученый

  • Ван, В. К., Ван, Дж. И Ци, М. In Advanced Materials Research.1200–1206 (Trans Tech Publ).

  • Сэндулаче, Ф., Станчу, С., Кимпоесу, Р., Ратой, М., Кимпоесу, Н., Прикладная механика и материалы. 566–571 (Trans Tech Publ).

  • Nie, F., Zheng, Y., Wei, S., Hu, C. & Yang, G. In vitro Коррозия, цитотоксичность и гемосовместимость объемного нанокристаллического чистого железа. Биомедицинские материалы 5, 065015 (2010).

    ADS CAS PubMed Google ученый

  • Моравей, М., Purnama, A., Fiset, M., Couet, J. & Mantovani, D. Электроформованное чистое железо как новый биоматериал для разлагаемых стентов: Деградация in vitro и предварительные исследования жизнеспособности клеток. Acta biomaterialia 6, 1843–1851 (2010).

    CAS PubMed Google ученый

  • Моравей М., Прима Ф., Фисет М. и Мантовани Д. Электроформованное железо как новый биоматериал для разлагаемых стентов: процесс разработки и взаимосвязь структура-свойства.Acta biomaterialia 6, 1726–1735 (2010).

    CAS PubMed Google ученый

  • Cheng, J. & Zheng, Y. Исследование in vitro недавно разработанных биоразлагаемых композитов Fe-X (X = W, CNT), полученных методом искрового плазменного спекания. Журнал исследований биомедицинских материалов, часть B: прикладные биоматериалы 101B, 485–497 (2013).

    CAS Google ученый

  • Чжу, С.и другие. Биосовместимость пленок Fe – O, синтезированных плазменной иммерсионной ионной имплантацией и осаждением. Технология поверхностей и покрытий 203, 1523–1529 (2009).

    CAS Google ученый

  • Чен, Х., Чжан, Э. и Ян, К. Микроструктура, коррозионные свойства и биосовместимость покрытия из фосфата кальция и цинка на чистом железе для биомедицинского применения. Материаловедение и инженерия: C 34, 201–206 (2014).

    Google ученый

  • Чжу, С., Huang, N., Shu, H., Wu, Y. & Xu, L. Устойчивость к коррозии и совместимость с кровью иона лантана, имплантированного чистым железом с помощью MEVVA. Прикладная наука о поверхности 256, 99–104 (2009).

    ADS CAS Google ученый

  • Chen, C.-Z. и другие. Микроструктура и свойства технического чистого железа, модифицированного плазменным азотированием. Ионика твердого тела 179, 971–974 (2008).

    CAS Google ученый

  • Эль-Али, Дж., Соргер, П. К. и Дженсен, К. Ф. Клетки на чипах. Nature 442, 403–411 (2006).

    ADS CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • Фолч, А. и Тонер, М. Клеточные микрорельефы на биосовместимых материалах. Прогресс биотехнологии 14, 388–392 (1998).

    CAS PubMed Google ученый

  • Фальконнет, Д., Чукс, Г., Грандин, Х. М. и Текстор, М.Подходы инженерии поверхности к микроповерхностям для клеточных анализов. Биоматериалы 27, 3044–3063 (2006).

    CAS PubMed Google ученый

  • Веннерберг А. и Альбректссон Т. Влияние топографии поверхности титана на интеграцию кости: систематический обзор. Клинические исследования оральных имплантатов 20, 172–184 (2009).

    PubMed Google ученый

  • Кастрюля, Z.и другие. Контроль формы ядра клетки с помощью микропиллярных паттернов. Биоматериалы 33, 1730–1735 (2012).

    CAS PubMed Google ученый

  • Huang, T., Cheng, J. & Zheng, Y. In vitro разложение и биосовместимость композитов Fe – Pd и Fe – Pt, изготовленных методом искрового плазменного спекания. Материаловедение и инженерия: C 35, 43–53 (2014).

    Google ученый

  • ASTM F.F756-08, Стандартная практика оценки гемолитических свойств материалов, ASTM International, West Conshohocken, PA. Книга стандартов ASTM (2013).

  • Cheng, J., Liu, B., Wu, Y. & Zheng, Y. Comparative in vitro Исследование чистых металлов (Fe, Mn, Mg, Zn и W) как биоразлагаемых металлов. Журнал материаловедения и технологий (2013).

  • Cheng, J., Huang, T. и Zheng, Y. Микроструктура, механические свойства, поведение при биоразложении и биосовместимость биоразлагаемых композитов Fe – Fe2O3.Журнал исследований биомедицинских материалов, часть A 102, 2277–2287 (2014).

    CAS PubMed Google ученый

  • Шинхаммер, М., Ханци, А. К., Лёффлер, Дж. Ф. и Угговитцер, П. Дж. Стратегия разработки биоразлагаемых сплавов на основе железа для медицинского применения. Acta biomaterialia 6, 1705–1713 (2010).

    CAS PubMed Google ученый

  • Vanýsek, P. В CRC Handbook of Chemistry and Physics Vol.8 (редактор Дэвид Р. Лайд) 20–29 (CRC Press, 2005).

  • Цао, К. Принцип электрохимии коррозии (третье издание). Коррозионная наука и технология защиты 3, 026 (2008).

    Google ученый

  • Хуанг Т., Ченг Дж., Биан Д. и Чжэн Ю. Композиты Fe – Au и Fe – Ag в качестве кандидатов на биоразлагаемые материалы для стентов. Журнал исследований биомедицинских материалов, часть B: прикладные биоматериалы (2015).

  • Вегенер, Б.и другие. Микроструктура, цитотоксичность и коррозия сплавов железа порошковой металлургии для биоразлагаемых материалов для замены кости. Материаловедение и инженерия: B 176, 1789–1796 (2011).

    CAS Google ученый

  • Гу, X., Zheng, Y., Cheng, Y., Zhong, S. & Xi, T. In vitro Коррозия и биосовместимость бинарных магниевых сплавов. Биоматериалы 30, 484–498 (2009).

    CAS PubMed Google ученый

  • Biesiekierski, A., Wang, J., Abdel-Hady Gepreel, M. & Wen, C. Новый взгляд на биомедицинские сплавы с памятью формы на основе Ti. Acta biomaterialia 8, 1661–1669 (2012).

    CAS PubMed Google ученый

  • Шаффер, Дж. Э., Науман, Э. А. и Станчу, Л. А. Холоднотянутые биорассасывающиеся проволоки из черных и железных композитов: оценка in vitro сосудистой цитосовместимости. Acta biomaterialia 9, 8574–8584 (2012).

    PubMed Google ученый

  • Чжан, Х.-ИКС. и другие. In vivo Распределение антисмысловых олигодезоксинуклеотидов c-myc, локально доставляемых через покрытые желатином платино-иридиевые стенты у кроликов, и его влияние на апоптоз. Китайский медицинский журнал 117, 258–263 (2004).

    CAS PubMed Google ученый

  • Xinxia, ​​Z., Changcong, C. и Meng, M. Различная конструкция платин-иридиевого стента влияет на сосудистый ответ в нормальных сонных артериях кролика. Журнал Сианьского медицинского университета (китайский) 2, 004 (2001).

    Google ученый

  • Куреши, С.А., Зубжицка, М., Бжезинска-Райшис, Г., Кошеза, А. и Ксиазик, Дж. Использование покрытых стентов Cheatham-Platinum при коарктации и повторной коарктации аорты. Кардиология в молодости 14, 50–54 (2004).

    PubMed Google ученый

  • Stone, G. W. et al. Проспективная рандомизированная оценка нового коронарного стента с эверолимусом: PLATINUM (проспективное, рандомизированное, многоцентровое испытание для оценки системы коронарного стента с эверолимусом [элемент PROMUS] для лечения до двух поражений коронарной артерии de Novo) испытание.Журнал Американского кардиологического колледжа 57, 1700–1708 (2011).

    ADS CAS PubMed Google ученый

  • Takami, Y. et al. Адсорбция белка на керамических поверхностях. Журнал исследований биомедицинских материалов 40, 24–30 (1998).

    CAS PubMed Google ученый

  • Kulik, E. & Ikada, Y. In vitro адгезия тромбоцитов к неионогенным и ионным гидрогелям с различным содержанием воды.Журнал исследований биомедицинских материалов 30, 295–304 (1996).

    CAS PubMed Google ученый

  • Lasz, E. et al. Пептид 217–230, производный от β 3 интегрина, ингибирует связывание фибриногена и агрегацию тромбоцитов: значение последовательностей RGD и Aα-цепи фибриногена. Сообщения о биохимических и биофизических исследованиях 190, 118–124 (1993).

    CAS PubMed Google ученый

  • Амиджи, М., Park, H. & Park, K. Исследование предотвращения поверхностно-индуцированной активации тромбоцитов альбуминовым покрытием. Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition 3, 375–388 (1992).

    CAS Google ученый

  • Norde, W. и Lyklema, J. Адсорбция альбумина плазмы человека и рибонуклеазы поджелудочной железы крупного рогатого скота на отрицательно заряженных поверхностях полистирола. III. Электрофорез. Journal of Colloid and Interface Science 66, 277–284 (1978).

    ADS CAS Google ученый

  • Кувахара, Х., Аль-Абдуллат, Й., Мазаки, Н., Цуцуми, С. и Айзава, Т. Осаждение апатита магния на чистой магниевой поверхности во время погружения в раствор Хэнка. Материалы Транзакции (Япония) 42, 1317–1321 (2001).

    CAS Google ученый

  • ASTM G102-89, Стандартная практика для расчета скорости коррозии и сопутствующая информация по электрохимическим измерениям.Книга стандартов ASTM (1999).

  • ASTM G. G 31–72, Стандартная практика лабораторных испытаний металлов на коррозионную коррозию погружением. Книга стандартов ASTM (2004 г.).

  • ISO, E. 10993-12: 2008 – Биологическая оценка медицинских изделий – Часть 12: Подготовка проб и стандартные материалы (ISO 10993-12: 2007). Немецкая версия: DIN EN ISO , 10993–10912 (2008).

  • ISO, E. 10993-5: Биологическая оценка медицинских изделий. Тесты на цитотоксичность in vitro (2009).

  • Микробное разложение нефтяных углеводородных загрязнителей: обзор

    Одной из основных экологических проблем сегодня является загрязнение углеводородами в результате деятельности, связанной с нефтехимической промышленностью. Особую опасность для окружающей среды вызывают аварийные выбросы нефтепродуктов. Известно, что углеводородные компоненты принадлежат к семейству канцерогенов и нейротоксичных органических загрязнителей. Принятые в настоящее время методы сжигания или захоронения на небезопасных свалках могут стать чрезмерно дорогими при большом количестве загрязнителей.Механические и химические методы, обычно используемые для удаления углеводородов с загрязненных участков, имеют ограниченную эффективность и могут быть дорогостоящими. Биоремедиация является многообещающей технологией для обработки этих загрязненных участков, поскольку она рентабельна и приведет к полной минерализации. Биоремедиация в основном связана с биодеградацией, которая может относиться к полной минерализации органических загрязнителей в углекислый газ, воду, неорганические соединения и клеточный белок или к преобразованию сложных органических загрязнителей в другие более простые органические соединения биологическими агентами, такими как микроорганизмы.Многие местные микроорганизмы в воде и почве способны разлагать углеводородные загрязнители. В этой статье представлен обновленный обзор разложения нефтяных углеводородов микроорганизмами в различных экосистемах.

    1. Введение

    Продукты на нефтяной основе являются основным источником энергии для промышленности и повседневной жизни. Утечки и случайные разливы происходят регулярно во время разведки, добычи, переработки, транспортировки и хранения нефти и нефтепродуктов.Объем естественного просачивания сырой нефти оценивается в 600 000 метрических тонн в год с диапазоном неопределенности 200 000 метрических тонн в год [1]. Выбросы углеводородов в окружающую среду случайно или в результате деятельности человека являются основной причиной загрязнения воды и почвы [2]. Загрязнение почвы углеводородами вызывает обширный ущерб местной системе, поскольку накопление загрязняющих веществ в тканях животных и растений может привести к гибели или мутации [3]. Технология, обычно используемая для восстановления почвы, включает механическую обработку, закапывание, испарение, диспергирование и промывку.Однако эти технологии дороги и могут привести к неполному разложению загрязняющих веществ.

    Процесс биоремедиации, определяемый как использование микроорганизмов для детоксикации или удаления загрязнителей из-за их разнообразных метаболических возможностей, является развивающимся методом удаления и разложения многих загрязнителей окружающей среды, включая продукты нефтяной промышленности [4]. Кроме того, технология биоремедиации считается неинвазивной и относительно рентабельной [5].Биодеградация естественными популяциями микроорганизмов представляет собой один из основных механизмов, с помощью которого нефть и другие углеводородные загрязнители могут быть удалены из окружающей среды [6] и дешевле, чем другие технологии восстановления [7].

    Успех биоремедиации разливов нефти зависит от способности человека создавать и поддерживать условия, способствующие увеличению скорости биоразложения нефти в загрязненной окружающей среде. В многочисленных научных обзорных статьях рассматриваются различные факторы, влияющие на скорость биодеградации нефти [7–12].Одним из важных требований является наличие микроорганизмов с соответствующими метаболическими возможностями. Если эти микроорганизмы присутствуют, то оптимальные темпы роста и биоразложения углеводородов могут поддерживаться за счет обеспечения адекватных концентраций питательных веществ и кислорода и pH от 6 до 9. Физические и химические характеристики нефти и площади поверхности нефти. также являются важными детерминантами успеха биоремедиации. Существует два основных подхода к биоремедиации разливов нефти: (а) биоаугментация, при которой известные разлагающие нефть бактерии добавляются для дополнения существующей микробной популяции, и (б) биостимуляция, при которой рост местных разлагателей нефти стимулируется добавление питательных веществ или других ограничивающих рост косубстратов.

    Успех усилий по биоремедиации при очистке нефтяного танкера Exxon Valdez, разлившегося в 1989 году [13] в проливе Принца Уильяма и в заливе Аляска, вызвал огромный интерес к потенциалу технологий биодеградации и биоремедиации. Большинство существующих исследований сосредоточено на оценке факторов, влияющих на биоремедиацию нефти, или тестировании предпочтительных продуктов и методов посредством лабораторных исследований [14]. Только ограниченное количество пилотных и полевых испытаний предоставило наиболее убедительные демонстрации этой технологии, о которых сообщалось в рецензируемой литературе [15–18].Объем нынешнего понимания биоремедиации нефти также ограничен, потому что акцент в большинстве этих полевых исследований и обзоров был сделан на оценке технологии биоремедиации для борьбы с крупномасштабными разливами нефти на морских берегах.

    В этом документе представлена ​​обновленная информация о микробной деградации нефтяных углеводородных загрязнителей для лучшего понимания проблем биоремедиации.

    2. Микробное разложение углеводородов нефти

    Биоразложение углеводородов нефти — сложный процесс, который зависит от природы и количества присутствующих углеводородов.Нефтяные углеводороды можно разделить на четыре класса: насыщенные, ароматические, асфальтены (фенолы, жирные кислоты, кетоны, сложные эфиры и порфирины) и смолы (пиридины, хинолины, карбазолы, сульфоксиды и амиды) [19]. Куни и др. Сообщили о различных факторах, влияющих на разложение углеводородов. [20]. Одним из важных факторов, ограничивающих биоразложение нефтяных загрязнителей в окружающей среде, является их ограниченная доступность для микроорганизмов. Нефтяные углеводородные соединения связываются с компонентами почвы, и их трудно удалить или разложить [21].Углеводороды различаются по своей восприимчивости к микробной атаке. Подверженность углеводородов микробной деградации в целом можно классифицировать следующим образом: линейные алканы, разветвленные алканы, небольшие ароматические соединения, циклические алканы [6, 22]. Некоторые соединения, такие как высокомолекулярные полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), могут вообще не разлагаться [23].

    Микробная деградация является основным и окончательным естественным механизмом, с помощью которого можно очистить окружающую среду от нефтяных углеводородов, загрязняющих окружающую среду [24–26].Об обнаружении биоразлагаемых ароматических углеводородов нефтяного происхождения в морских отложениях сообщили Jones et al. [27]. Они изучили обширное биоразложение алкилароматических углеводородов в морских отложениях, которое происходило до детектируемого биоразложения профиля н-алкана сырой нефти, и были обнаружены микроорганизмы, а именно, Arthrobacter, Burkholderia, Mycobacterium, Pseudomonas, Sphingomonas и Rhodococcus . участвует в разложении алкилароматических соединений. Adebusoye et al. Сообщили о микробной деградации нефтяных углеводородов в загрязненном тропическом ручье в Лагосе, Нигерия.[28]. Девять бактериальных штаммов, а именно, Pseudomonas fluorescens , P. aeruginosa, Bacillus subtilis, Bacillus sp ., Alcaligenes sp., Acinetobacter lwoffi, Flavobacterium sp., Microcococcus roseus и Corynebacterium . были изолированы от загрязненного потока, который мог разрушить сырую нефть.

    Углеводороды в окружающей среде разлагаются в основном бактериями, дрожжами и грибами. Сообщенная эффективность биодеградации колеблется от 6% [29] до 82% [30] для почвенных грибов, 0.От 13% [29] до 50% [30] для почвенных бактерий и от 0,003% [31] до 100% [32] для морских бактерий. Многие ученые сообщили, что для разложения сложных смесей углеводородов, таких как сырая нефть в почве [33], пресная вода [34] и морская среда [35, 36], требуются смешанные популяции с общими широкими ферментативными способностями.

    Бактерии являются наиболее активными агентами разложения нефти и действуют как первичные разлагатели разлитой нефти в окружающей среде [37, 38]. Известно даже, что некоторые бактерии питаются исключительно углеводородами [39].Фладгейт [36] перечислил 25 родов бактерий, разлагающих углеводороды, и 25 родов грибов, разлагающих углеводороды, которые были изолированы из морской среды. Подобный сборник Барта и Боссерта [33] включал 22 рода бактерий и 31 род грибов. Раньше степень участия бактерий, дрожжей и мицелиальных грибов в биоразложении углеводородов нефти была предметом ограниченных исследований, но, по-видимому, зависела от экосистемы и местных условий окружающей среды [7].О сырой нефти из загрязненной нефтью почвы в Северо-Восточной Индии сообщили Дас и Мукерджи [40]. Acinetobacter sp. была обнаружена способность использовать н-алканы с длиной цепи C 10 –C 40 в качестве единственного источника углерода [41]. Бактериальные роды, а именно: Gordonia , Brevibacterium , Aeromicrobium, Dietzia , Burkholderia, и Mycobacterium , выделенные из почвы, загрязненной нефтью, оказались потенциальными организмами для разложения углеводородов [42].О разложении полиароматических углеводородов под действием Sphingomonas сообщили Даугулис и Мак-Кракен [43].

    Грибные роды, а именно Amorphoteca , Neosartorya , Talaromyces, и Graphium и роды дрожжей, а именно: Candida , Yarrowia, и Pichia , загрязненные нефтью, были изолированы от нефти и загрязнены нефтью. потенциальные организмы для разложения углеводородов [42]. Сингх [44] также сообщил о группе наземных грибов, а именно, Aspergillus , Cephalosporium, и Pencillium , которые также оказались потенциальными разрушителями углеводородов сырой нефти.Было отмечено, что виды дрожжей, а именно Candida lipolytica , Rhodotorula mucilaginosa, Geotrichum sp и Trichosporon mucoides , выделенные из загрязненной воды, разлагают нефтяные соединения [45].

    Хотя водоросли и простейшие являются важными членами микробного сообщества как в водных, так и в наземных экосистемах, сообщений об их участии в биодеградации углеводородов очень мало. Уокер и др. [51] выделили водоросль Prototheca zopfi , которая была способна утилизировать сырую нефть и смешанный углеводородный субстрат и продемонстрировала обширную деградацию н-алканов и изоалканов, а также ароматических углеводородов.Cerniglia et al. [52] наблюдали, что девять цианобактерий, пять зеленых водорослей, одна красная водоросль, одна коричневая водоросль и две диатомовые водоросли могут окислять нафталин. Для простейших, напротив, не было показано, что они используют углеводороды.

    3. Факторы, влияющие на деградацию углеводородов нефти

    Было признано, что ряд ограничивающих факторов влияет на биоразложение углеводородов нефти, многие из которых обсуждались Брюссо [53]. Состав и присущая биоразлагаемость нефтяного углеводородного загрязнителя является первым и наиболее важным соображением при оценке пригодности подхода к восстановлению.Среди физических факторов, температура играет важную роль в биоразложении углеводородов, напрямую влияя на химический состав загрязняющих веществ, а также влияя на физиологию и разнообразие микробной флоры. Атлас [54] обнаружил, что при низких температурах вязкость нефти увеличивается, а летучесть токсичных низкомолекулярных углеводородов снижается, что задерживает начало биоразложения.

    Температура также влияет на растворимость углеводородов [62]. Хотя биоразложение углеводородов может происходить в широком диапазоне температур, скорость биоразложения обычно снижается с понижением температуры.Рисунок 1 показывает, что самые высокие скорости разложения, которые обычно имеют место в диапазоне 30–40 ° C в почвенной среде, 20–30 ° C в некоторых пресноводных средах и 15–20 ° C в морской среде [33, 34]. Venosa и Zhu [63] сообщили, что температура окружающей среды влияет как на свойства разлитой нефти, так и на активность микроорганизмов. Сообщалось о значительном биоразложении углеводородов в психрофильных средах в регионах с умеренным климатом [64, 65].


    Питательные вещества являются очень важными ингредиентами для успешного биоразложения углеводородных загрязнителей, особенно азота, фосфора и в некоторых случаях железа [34].Некоторые из этих питательных веществ могут стать ограничивающим фактором, влияя на процессы биоразложения. Атлас [35] сообщил, что, когда крупный разлив нефти произошел в морской и пресноводной среде, запас углерода значительно увеличился, а доступность азота и фосфора в целом стала ограничивающим фактором деградации нефти. В морской среде это было более выражено из-за низкого уровня азота и фосфора в морской воде [36]. Считается, что пресноводные водно-болотные угодья испытывают дефицит питательных веществ из-за высокой потребности растений в питательных веществах [66].Следовательно, добавление питательных веществ было необходимо для усиления биодеградации нефтяного загрязнителя [67, 68]. С другой стороны, чрезмерные концентрации питательных веществ также могут подавлять активность биодеградации [69]. Несколько авторов сообщили о негативном влиянии высоких уровней NPK на биоразложение углеводородов [70, 71], особенно на ароматические соединения [72]. Эффективность удобрений для биоремедиации сырой нефти в субарктических приливных отложениях была изучена Pelletier et al. [64]. Сообщалось также об использовании птичьего помета в качестве органического удобрения в загрязненной почве [73], и было обнаружено, что биоразложение усиливается в присутствии одного птичьего помета.Маки и др., . [74] сообщил, что фотоокисление увеличивает способность нефтяного углеводорода к биологическому разложению за счет увеличения его биодоступности и, таким образом, усиления микробной активности.

    4. Механизм разложения углеводородов нефти

    Наиболее быстрое и полное разложение большинства органических загрязнителей происходит в аэробных условиях. На рис. 2 показан основной принцип аэробной деградации углеводородов [75]. Первоначальная внутриклеточная атака органических загрязнителей является окислительным процессом, а активация, а также включение кислорода является ключевой ферментативной реакцией, катализируемой оксигеназами и пероксидазами.Пути периферической деградации превращают органические загрязнители шаг за шагом в промежуточные продукты центрального промежуточного метаболизма, например, в цикл трикарбоновых кислот. Биосинтез клеточной биомассы происходит из центральных метаболитов-предшественников, например, ацетил-КоА, сукцината, пирувата. Сахара, необходимые для различного биосинтеза и роста, синтезируются путем глюконеогенеза.


    Разложение нефтяных углеводородов может быть опосредовано специфической ферментной системой. На рис. 3 показана начальная атака оксигеназами ксенобиотиков [75].Другие задействованные механизмы включают (1) прикрепление микробных клеток к субстратам и (2) производство биосурфактантов [76]. Механизм захвата, связанный с прикреплением клетки к капле масла, до сих пор неизвестен, но производство биосурфактантов хорошо изучено.


    5. Ферменты, участвующие в деградации углеводородов

    Алкангидроксилазы цитохрома P450 составляют суперсемейство повсеместно распространенных гем-тиолатмонооксигеназ, которые играют важную роль в микробном разложении масла, хлорированных углеводородов, топливных добавок и многих других соединений. [77].В зависимости от длины цепи необходимы ферментные системы для введения кислорода в субстрат для инициации биодеградации (таблица 1). Высшие эукариоты обычно содержат несколько различных семейств P450, которые состоят из большого количества индивидуальных форм P450, которые могут вносить вклад в качестве набора изоформ в метаболическое превращение данного субстрата. У микроорганизмов такая множественность P450 может быть обнаружена лишь у нескольких видов [78]. Было обнаружено, что ферментные системы цитохрома P450 участвуют в биодеградации нефтяных углеводородов (таблица 1).Способность некоторых видов дрожжей использовать н-алканы и другие алифатические углеводороды в качестве единственного источника углерода и энергии опосредована существованием множества микросомальных форм цитохрома P450. Эти ферменты цитохрома P450 были выделены из таких видов дрожжей, как Candida maltosa , Candida tropicalis и Candida apicola [79]. Разнообразие систем алканоксигеназы у прокариот и эукариот, которые активно участвуют в деградации алканов в аэробных условиях, таких как ферменты цитохрома P450, интегральные мембранные ди-железоалкангидроксилазы (например,g., alkB ), растворимые ди-железные метанмонооксигеназы и мембраносвязанные медьсодержащие монооксигеназы метана обсуждались Ван Бейленом и Фанхоффом [80].

    910

    Ферменты Субстраты Микроорганизмы Ссылки

    911 Растворимый метан метан 910 910 Растворимый метан Methylococcus
    Methylosinus
    Methylocystis McDonald et al.[46]
    Methylomonas
    Methylocella

    Твердые частицы метана

    9104 910 904 910 910 метан в твердых частицах

    Methylobacter
    Methylococcus, McDonald et al. [46]
    Methylocystis

    Связанные с AlkB
    Алканы
    Гидроксилазы
    C 5 910зен-C бензиновые кислоты, алкилсодержащие бензины и т.д. Pseudomonas
    Burkholderia Jan et al.[47]
    Rhodococcus,
    Mycobacterium

    Эукариотические P450
    Candida P450

    90
    Candida P450 9118 C C 910 910 C C
    Candida tropicalis Iida et al. [48] ​​
    Yarrowia lipolytica

    Бактериальная P450
    оксигеназная система
    C 5 –C 16

    91 алкан Caulobacter
    Ван Бейлен и др.[49]
    Mycobacterium

    Диоксигеназы C 10 –C 30 алканы Acin. Maeng et al. [50]

    6. Поглощение углеводородов биосурфактантами

    Биосурфактанты представляют собой гетерогенную группу поверхностно-активных химических соединений, продуцируемых множеством микроорганизмов [57, 58, 60, 81–83 ].Поверхностно-активные вещества усиливают солюбилизацию и удаление загрязняющих веществ [84, 85]. Биодеградация также усиливается поверхностно-активными веществами из-за повышенной биодоступности загрязняющих веществ [86]. О биологической очистке нефтешламов с использованием биосурфактантов сообщили Камеотра и Сингх [87]. В этом исследовании использовался микробный консорциум, состоящий из двух изолятов Pseudomonas aeruginosa и одного изолята Rhodococcus erythropolis из почвы, загрязненной маслянистым илом. Консорциум смог разложить 90% углеводородов в жидкой культуре за 6 недель.Способность консорциума разлагать углеводороды шлама была проверена в двух отдельных полевых испытаниях. Кроме того, было оценено влияние двух добавок (питательной смеси и неочищенного препарата биосурфактанта на эффективность процесса. Используемое биоповерхностно-активное вещество было произведено членом консорциума и было идентифицировано как смесь из 11 конгенеров рамнолипидов. Консорциум деградировал 91% содержания углеводородов в почве, загрязненной 1% (об. / об.) нефтешлама, за 5 недель. Отдельное использование любой одной добавки вместе с консорциумом привело к истощению содержания углеводородов на 91–95% за 4 недели. при этом неочищенный препарат биосурфактанта является более эффективным усилителем разложения.Однако, когда обе добавки были добавлены вместе с консорциумом, было получено истощение углеводородов более чем на 98%. Полученные данные подтверждают использование неочищенного биоповерхностно-активного вещества для восстановления углеводородов.

    Псевдомонады — наиболее известные бактерии, способные использовать углеводороды в качестве источников углерода и энергии и производить биосурфактанты [37, 87–89]. Среди псевдомонад , P. aeruginosa широко изучается для получения биосурфактантов гликолипидного типа.Однако о биосурфактантах гликолипидного типа также сообщается от некоторых других видов, таких как P. putida и P. chlororaphis . Биосурфактанты увеличивают площадь поверхности масла, и это количество масла фактически доступно бактериям для его утилизации [90]. В таблице 2 приведены последние отчеты о производстве биоповерхностно-активных веществ различными микроорганизмами. Биосурфактанты могут действовать как эмульгаторы, уменьшая поверхностное натяжение и образуя мицеллы. Микрокапли, инкапсулированные на поверхности гидрофобных микробных клеток, попадают внутрь и разрушаются.Рисунок 4 демонстрирует участие биосурфактанта (рамнолипидов), продуцируемого Pseudomonas sp . и механизм образования мицелл при поглощении углеводородов [75].


    Биосурфактанты Микроорганизмы

    Софоролипиды Candshida bombicola Candshida bombicola aeruginosa (Kumar et al.[56])
    Липоманнан Candida tropicalis (Muthuswamy et al. [57])
    Рамнолипиды Pseudomonas fluorescens (94209) Bacillus subtilis (Youssef et al. [59])
    Гликолипид Aeromonas sp. (Илори и др. [60])
    Гликолипид Bacillus sp .(Табатабаи и др. [61])


    7. Биодеградация нефтяных углеводородов иммобилизованными клетками

    Иммобилизованные клетки использовались и изучались для многочисленных токсичных химикатов. Иммобилизация не только упрощает разделение и извлечение иммобилизованных клеток, но также делает приложение многоразовым, что снижает общую стоимость. Wilsey и Bradely [91] использовали свободную суспензию и иммобилизовали Pseudomonas sp.разлагать бензин в водной системе. Исследование показало, что иммобилизация привела к комбинации усиленного контакта между клеткой и каплями углеводородов и повышенного уровня продукции рамнолипидов. Рамнолипиды вызывали большую дисперсию нерастворимых в воде н-алканов в водной фазе из-за их амфипатических свойств, а молекулы, состоящие из гидрофильных и гидрофобных частей, снижали межфазное натяжение систем масло-вода. Это привело к более высокому взаимодействию клеток с каплями солюбилизированных углеводородов, намного меньшими, чем клетки, и быстрому поглощению углеводорода клетками.Diaz et al. [92] сообщили, что иммобилизация бактериальных клеток увеличивает скорость биоразложения сырой нефти по сравнению со свободными живыми клетками в широком диапазоне солености культур. Иммобилизация может производиться как в периодическом, так и в непрерывном режиме. Реакторы с уплотненным слоем обычно используются в непрерывном режиме для разложения углеводородов. Каннингем и др. [93] использовали криогелирование поливинилового спирта (ПВС) в качестве улавливающей матрицы и местных микроорганизмов. Они создали лабораторные биопакеты, чтобы сравнить иммобилизованную биоаугментацию с биоаугментацией жидкой культурой и биостимуляцией.Установлено, что иммобилизованные системы являются наиболее успешными с точки зрения процентного удаления дизельного топлива через 32 дня.

    Рахман и др. [94] провели эксперимент по изучению способности иммобилизованных бактерий в альгинатных гранулах разлагать углеводороды. Результаты показали, что не было снижения активности биодеградации микробного консорциума при повторном использовании. Был сделан вывод, что иммобилизация клеток является многообещающим применением в биоремедиации участков, загрязненных углеводородами.

    8. Коммерчески доступные биоремедиационные агенты

    Микробиологические культуры, ферментные или питательные добавки, которые значительно увеличивают скорость биодеградации для смягчения последствий выделений, были признаны агентами биоремедиации Агентством по охране окружающей среды США [95]. Агенты биоремедиации классифицируются как агенты биоаугментации и агенты биостимуляции на основании двух основных подходов к биоремедиации разливов нефти. Их продавцы предлагают и продвигают множество продуктов для биоремедиации, особенно в начале 1990-х годов, когда биоремедиация была популяризирована как «окончательное решение» разливов нефти [96].

    Агентство по охране окружающей среды США составило список из 15 средств биологической очистки [95, 97] как часть Национального плана действий по предотвращению загрязнения нефтью и опасными веществами (NCP), который требовался Законом о чистой воде, Законом о загрязнении нефтью. 1990 г. и Национальный план действий в чрезвычайных ситуациях (NCP), как показано в таблице 3. Но список был изменен, и количество агентов биоремедиации было сокращено до девяти.

    83 Oppenheimer FORMULA 83 , Inc., Остин, Техас ET 20.

    Название или торговая марка Тип продукта Производство

    BET BIOPETRO
  • 9 BET BIOPETRO
  • MC MC NA International Environmental Products, LLC, Коншохокен, Пенсильвания.
    INIPOL EAP 22 NA Societe, CECA SA, Франция
    LAND AND SEA NA Land and Sea Restoration LLC, Сан-Антонио, Техас
    REST MC Verde Environmental, Inc., Хьюстон, Техас
    OIL SPILL EATER II NA / EA Oil Spill Eater International, Corporation, Dallas, TX
    OPPENHEIMER FORMULA
    PRISTINE SEA II MC Marine Systems, Baton Rouge, LA
    STEP ONE MC B&S Research, Inc., Embarrass, MN SYSTEM
    MC Quantum Environmental Technologies, Inc (QET), La Jolla, CA
    VB591TMWATER, VB997TMSOIL И BINUTRIX NA BioNutraTech, Inc., Houston, TX 904MI MC WMI International, Inc

    Сокращения типа продукта:
    MC: Микробная культура
    EA: Ферментная добавка
    NA: Питательная добавка.

    Исследования показали, что продукты биоремедиации могут быть эффективны в лабораторных условиях, но значительно менее эффективны в полевых условиях [14, 17, 18, 98]. Это связано с тем, что лабораторные исследования не всегда могут моделировать сложные условия реального мира, такие как пространственная неоднородность, биологические взаимодействия, климатические эффекты и ограничения переноса массы питательных веществ. Таким образом, полевые исследования и практические применения — это окончательные испытания или наиболее убедительная демонстрация эффективности продуктов биоремедиации.

    По сравнению с микробными продуктами, было разработано и продается очень мало питательных добавок специально в качестве коммерческих биоремедиационных агентов для очистки разливов нефти. Вероятно, это связано с тем, что обычные удобрения недороги, легко доступны и доказали свою эффективность при правильном использовании. Однако из-за ограничений обычных удобрений (например, они быстро вымываются из-за приливов и волн), некоторые органические питательные продукты, такие как олеофильные питательные продукты, недавно были оценены и проданы на рынок как биоремедиационные агенты.Четыре агента, а именно Inipol EAP22, Oil Spill Eater II (OSE II), BIOREN 1 и BIOREN 2, перечисленные в Перечне продуктов NCP, также были включены в эту категорию.

    Inipol EAP22 (Societe, CECA S.A., Франция) внесен в Перечень продуктов NCP как питательная добавка и, вероятно, наиболее известное средство для биоремедиации при ликвидации разливов нефти благодаря его использованию в проливе Принца Уильяма, Аляска. Этот питательный продукт представляет собой микроэмульсию, содержащую мочевину в качестве источника азота, лауретфосфат натрия в качестве источника фосфора, 2-бутокси-1-этанол в качестве поверхностно-активного вещества и олеиновую кислоту, придающую материалу гидрофобность.Заявленные преимущества Inipol EAP22 включают (1) предотвращение образования эмульсий вода-в-масле за счет снижения вязкости масла и межфазного натяжения; (2) обеспечение контролируемого высвобождения азота и фосфора для биодеградации нефти; (3) отсутствие токсичности для флоры и фауны и хорошая биоразлагаемость [99].

    Oil Spill Eater II (Oil Spill Eater International, Corp.) — еще один питательный продукт, внесенный в Список NCP ​​[97]. Этот продукт внесен в список питательных / ферментных добавок и состоит из «азота, фосфора, легкодоступного углерода и витаминов для быстрой колонизации естественных бактерий».Полевая демонстрация была проведена на участке биовентиляции в Центре наземных боевых действий морской пехоты (MCAGCC) в Калифорнии, чтобы исследовать эффективность OSEII для усиления биоразложения углеводородов в загрязненной топливом зоне вадозы [106].

    Исследователи из европейской программы EUREKA BIOREN провели полевые испытания в эстуарии, чтобы оценить эффективность двух продуктов биоремедиации (BIOREN 1 и 2) [114, 115]. Эти два питательных продукта были получены из рыбной муки в гранулированной форме с мочевиной и суперфосфатом в качестве источников азота и фосфора и белковым материалом в качестве источника углерода.Основное различие между двумя составами заключалось в том, что BIOREN 1 содержал биоповерхностно-активное вещество. Результаты показали, что присутствие биоповерхностно-активного вещества в BIOREN 1 было наиболее активным ингредиентом, который способствовал увеличению скорости разложения масла, тогда как BIOREN 2 (без биоповерхностно-активного вещества) не был эффективным в этом отношении. Биоповерхностно-активное вещество могло способствовать большей биодоступности углеводородов для микробной атаки.

    9. Фиторемедиация

    Фиторемедиация — это новая технология, в которой растения используются для решения широкого круга проблем загрязнения окружающей среды, включая очистку почв и грунтовых вод, загрязненных углеводородами и другими опасными веществами.Различные механизмы, а именно гидравлический контроль, фитовулатилизация, ризоремедиация и фитотрансформация. может использоваться для очистки от самых разных загрязняющих веществ.

    Фиторемедиация может быть рентабельной (а) для больших участков с небольшими остаточными уровнями загрязнения органическими, питательными или металлическими загрязнителями, где загрязнение не представляет непосредственной опасности и требуется только «полировочная обработка»; (b) когда растительность используется в качестве финального покрытия и закрытия участка [116].

    Преимущества использования фиторемедиации включают рентабельность, эстетические преимущества и долгосрочную применимость (Таблица 4). Кроме того, использование фиторемедиации в качестве вторичного или полирующего этапа обработки in situ сводит к минимуму нарушение почвы и исключает расходы на транспортировку и ответственность, связанные с обработкой и удалением за пределами площадки.

    904 механизмы удаления 15

    Преимущества Недостатки

    Относительно низкая стоимость Внедрение Более длительное время реабилитации Более длительное время реабилитации Воздействие на пищевую сеть может быть неизвестно
    Экологически чистое Конечная судьба загрязнителя может быть неизвестна
    Эстетично Результаты различны
    Уменьшает количество вывозимых на свалку отходов
  • 9 растительный материал

  • Исследования и применение фиторемедиации для обработки нефтяного углеводородного загрязнения за последние пятнадцать лет предоставили много полезной информации д., которые можно использовать для разработки эффективных систем восстановления и стимулирования дальнейших улучшений и инноваций.Фиторемедиация может применяться для восстановления многих загрязненных участков. Однако мало что известно о судьбе загрязняющих веществ и путях трансформации, включая идентичность метаболитов (Таблица 4). Существует мало данных о скорости удаления загрязняющих веществ и эффективности, напрямую связанной с растениями в полевых условиях.

    Было изучено возможное использование фиторемедиации на участке, загрязненном углеводородами. Департамент управления окружающей средой Алабамы предоставил участок, на котором было около 1500 кубических ярдов почвы, из которых 70% исходных проб содержали более 100 частей на миллион общих нефтяных углеводородов (TPH).После 1 года растительного покрова было обнаружено, что примерно 83% проб содержат менее 10 ppm TPH. Также было исследовано удаление общего количества нефтяных углеводородов (TPH) на нескольких участках месторождения, загрязненных сырой нефтью, дизельным топливом или отходами нефтепереработки, при начальных концентрациях TPH от 1700 до 16000 мг / кг [117, 118]. Было обнаружено, что рост растений варьируется в зависимости от вида. Присутствие некоторых видов приводило к большему исчезновению ТПГ, чем у других видов или в нерастущей почве.Среди тропических растений, испытанных для использования на островах Тихого океана, три прибрежных дерева, коу ( Cordia subcordata ), milo ( Thespesia populnea, ) и киаве ( Prosopis pallida ), а также естественный кустарник пляжа наупака переносили полевые условия и облегчили уборку. загрязненных дизельным топливом почв [119]. Травы часто высаживались деревьями на участках с органическими загрязнителями в качестве основного метода восстановления. Было обнаружено, что огромное количество тонких корней в поверхностном слое почвы эффективно связывает и трансформирует гидрофобные загрязнители, такие как TPH, BTEX и PAH.Между рядами деревьев часто высаживали травы, чтобы обеспечить стабилизацию почвы и защиту от переносимой ветром пыли, которая могла выносить загрязнители за пределы участка. Бобовые, такие как люцерна ( Medicago sativa ), также клевер ( Trifolium hybridum ) и горох ( Pisum sp .), Могут быть использованы для восстановления азота в бедных почвах. Овсяница ( Vulpia myuros ), рожь ( Elymus sp. ), клевер ( Trifolium sp.) И тростник канареечный ( Phalaris arundinacea ) успешно использовались на нескольких участках, особенно загрязненных нефтехимическими отходами.После сбора травы можно было выбросить в компост или сжечь.

    Микробная деградация в ризосфере может быть наиболее важным механизмом удаления органических веществ дизельного топлива из загрязненных растительностью почв [120]. Это происходит потому, что загрязнители, такие как ПАУ, очень гидрофобны, и их сорбция в почве снижает их биодоступность для поглощения растениями и фитотрансформации.

    10. Генетически модифицированные бактерии

    Приложениям для генно-инженерных микроорганизмов (GEM) в биоремедиации уделяется большое внимание улучшению разложения опасных отходов в лабораторных условиях.Имеются сообщения о разложении загрязнителей окружающей среды различными бактериями. В таблице 5 показаны некоторые примеры соответствующего использования технологии генной инженерии для улучшения биоремедиации углеводородных загрязнителей с помощью бактерий. Генно-инженерные бактерии показали более высокую способность к разложению. Однако экологические и экологические проблемы и нормативные ограничения являются основными препятствиями для тестирования GEM в полевых условиях. Эти проблемы необходимо решить, прежде чем GEM сможет обеспечить эффективный процесс очистки с меньшими затратами.


    Микроорганизмы Модификация Загрязняющие вещества Ссылка

    Pseud putida путь 4-этилбензоат Ramos et al. [100]
    P. putida KT2442 путь толуол / бензоат Панке и Санчезромеро [101]
    Pseudomonas sp.FRI путь хлор-, метилбензоаты Rojo et al. [102]
    Comamonas. testosteroni
    VP44
    субстратная специфичность o -, p -монохлорбифенилы Hrywna et al. [103]
    Pseudomonas sp . LB400 субстратная специфичность PCB Erickson and Mondello [104]
    P. pseudoalcaligenes
    KF707-D2
    субстратная специфичность TCE бензол, толуама и др. [105]

    Использование генно-инженерных бактерий применялось для мониторинга процесса биоремедиации, мониторинга штаммов, реакции на стресс, анализа конечных точек и оценки токсичности. Примеры этих применений перечислены в Таблице 6. Диапазон протестированных загрязнителей включал хлорированные соединения, ароматические углеводороды и неполярные токсичные вещества. Сочетание микробиологических и экологических знаний, биохимических механизмов и инженерных разработок на местах являются важными элементами для успешной биоремедиации in situ с использованием генетически модифицированных бактерий.

    Masson et al. [110]

    Микроорганизмы Применение Загрязняющие вещества Ссылка


    A2 eutro . [107]
    P. putida TVA8 мониторинг процесса TCE, BTEX Applegate et al. [108]
    П.fluorescens HK44 мониторинг процесса нафталин, антрацен Sayler and Ripp [109]
    B. cepacia BRI6001L мониторинг штамма 2,4-D
    P. fluorescens 10586s / pUCD607 стрессовая реакция BTEX Sousa et al. [111]
    Pseudomonas штамм Shk1 оценка токсичности 2,4-динитрофенол гидрохинон Kelly et al.[112]
    A. eutrophus 2050 анализ конечной точки неполярные наркотики Layton et al. [113]

    11. Заключение

    Очистка недр от нефтяных углеводородов является реальной мировой проблемой. Лучшее понимание механизма биоразложения имеет большое экологическое значение, которое зависит от местных микроорганизмов, которые трансформируют или минерализуют органические загрязнители.Процесс микробной деградации способствует удалению пролитой нефти из окружающей среды после критического удаления большого количества нефти различными физическими и химическими методами. Это возможно, потому что у микроорганизмов есть ферментные системы для разложения и использования различных углеводородов в качестве источника углерода и энергии.

    Использование генетически модифицированных (ГМ) бактерий представляет собой передний край исследований с широкими последствиями. Потенциальные преимущества использования генетически модифицированных бактерий значительны.Но потребность в ГМ-бактериях может быть сомнительной во многих случаях, учитывая, что местные виды часто работают адекватно, но мы не раскрываем весь потенциал диких видов из-за нашего ограниченного понимания различных механизмов фиторемедиации, включая регуляцию ферментных систем, разлагающих загрязняющие вещества. .

    Таким образом, на основании настоящего обзора можно сделать вывод, что микробная деградация может рассматриваться как ключевой компонент в стратегии очистки для восстановления нефтяных углеводородов.

    Причины обезлесения | WWF


    Наиболее распространенными факторами нагрузки, вызывающими обезлесение и серьезную деградацию лесов, являются сельское хозяйство, нерациональное лесопользование, горнодобывающая промышленность, инфраструктурные проекты, а также рост числа и интенсивности пожаров.

    Некоторые виды деятельности в области инфраструктуры, такие как строительство дорог, имеют большой косвенный эффект за счет открытия лесов для поселенцев и сельского хозяйства. Плохое лесопользование и нерациональный сбор топливной древесины приводят к деградации лесов и часто провоцируют вырубку леса «смерть от тысячи вырубок».

    Причины обезлесения и деградации лесов

    Переустройство лесов для других видов землепользования, включая плантации целлюлозы, пальмы и сои, пастбища, поселения, дороги и инфраструктуру.


    Лесные пожары: Ежегодно пожары сжигают миллионы гектаров леса во всем мире. Пожары — это часть природы, но деградированные леса особенно уязвимы. К ним относятся сильно вырубленные тропические леса, леса на торфяных почвах или лесные пожары, подавляемые в течение многих лет, что приводит к неестественному накоплению растительности, из-за чего огонь горит более интенсивно.Возникающая в результате потеря имеет далеко идущие последствия для биоразнообразия, климата и экономики.


    Незаконные и неустойчивые рубки : Незаконные рубки происходят во всех типах лесов на всех континентах — от Бразилии до Индонезии — уничтожают природу и диких животных, лишают население средств к существованию и искажают торговлю. Незаконно заготовленная древесина попадает на основные потребительские рынки, такие как США и Европейский союз, что еще больше подпитывает цикл.


    Заготовка топливной древесины : Чрезмерная заготовка древесного угля для домашнего использования или для коммерческой торговли наносит значительный ущерб лесам.


    Горнодобывающая промышленность : Воздействие горнодобывающей промышленности на тропические леса растет из-за растущего спроса и высоких цен на полезные ископаемые. Горнодобывающие проекты часто сопровождаются строительством крупной инфраструктуры, такой как дороги, железнодорожные пути и электростанции, что оказывает дополнительное давление на леса и пресноводные экосистемы.


    Изменение климата : Исчезновение лесов является одновременно причиной и следствием изменения климата. Изменение климата может нанести ущерб лесам, например, из-за высыхания тропических лесов и увеличения ущерба от пожаров в северных лесах.

    Читайте также:

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.