деоксигенация что это такое
Деоксигенация это химическая реакция включая удаление кислород атомы из молекулы. Термин также относится к удалению молекулярного кислорода (O2) от газов и растворителей, шаг в безвоздушная техника и газоочистители. Применительно к органическим соединениям деоксигенация является компонентом производство топлива а также тип реакции, используемый в органический синтез, например фармацевтических препаратов.
Содержание
Деоксигенация связей C-O
С заменой на H2
Основными примерами замены оксогруппы двумя атомами водорода (A = O → A) являются гидрогенолиз. В типичных примерах используются металлические катализаторы и H2 в качестве реагента. Условия обычно более жесткие, чем гидрирование.
Стехиометрические реакции, которые влияют на дезоксигенацию, включают: Редукция Вольфа-Кишнера для арилкетонов. Замена гидроксил группа водородом (A-OH → A-H) является точкой Деоксигенация Бартона-Маккомби и Деоксигенация Марко-Лам.
Валоризация биомассы
Другие маршруты
Кислородные группы также могут быть удалены путем восстановительного связывания кетонов, как показано на рисунке. Реакция Макмерри.
Эпоксиды может быть деоксигенирован с использованием оксофильного реагента, полученного путем объединения гексахлорид вольфрама и п-бутиллитий генерирует алкен. Эта реакция может протекать с потерей или сохранением конфигурации. [2] [3]
Деоксигенация связей S-O и P-O
P = O связи
Фосфор встречается в природе в виде оксидов, поэтому для получения элементарной формы элемента требуется дезоксигенация. Основной метод предполагает карботермическое восстановление (т.е. углерод является дезоксигенирующим агентом).
Оксофильный Соединения основной группы являются полезными реагентами для определенных дезоксигенаций, проводимых в лабораторных масштабах. Высокооксофильный реагент гексахлордисилан (Si2Cl6) стереоспецифически деоксигенат оксиды фосфина. [4] [5]
S = O связи
В механизм реакции основан на активации сульфоксида трифторацетильной группой и окислении йода. Йод количественно образуется в этой реакции, и поэтому реагент используется для аналитического обнаружения многих оксосоединений.
Океанографы и другие специалисты обсуждали, какая фраза лучше всего описывает это явление для неспециалистов. Среди рассмотренных вариантов были удушение океана (которое использовалось в новостном репортаже от мая 2008 года), «кислородное голодание океана», «снижение уровня кислорода в океане», «деоксигенация морской среды», «кислородное истощение океана» и « гипоксия океана ». Термин «деоксигенация океана» все чаще используется международными научными организациями, поскольку он отражает тенденцию к снижению запасов кислорода в мировом океане.
СОДЕРЖАНИЕ
Обзор
Зоны океанического минимума кислорода (ОМЗ) обычно возникают на средних глубинах океана, на глубине от 100 до 1000 м, и представляют собой природные явления, возникающие в результате дыхания тонущего органического материала, образующегося на поверхности океана. Однако по мере того, как содержание кислорода в океане уменьшается, зоны кислородного минимума расширяются как по вертикали, так и по горизонтали.
В целом, местное вредоносное цветение водорослей (ВЦВ), региональные мертвые зоны и океанические явления зон минимума кислорода вносят свой вклад в дезоксигенацию всего океана.
Глобальная протяженность
Пространственная протяженность дезоксигенированных условий может широко варьироваться. В прибрежных водах районы с деоксигенированной средой могут простираться от менее одного до многих тысяч квадратных километров. ОМЗ открытого океана существуют во всех океанских бассейнах и имеют одинаковые вариации в пространственной протяженности; около 8% мирового океана находится в пределах ОМЗ. Самый крупный ОМЗ находится в восточной тропической части северной части Тихого океана и составляет 41% от этого глобального объема, а самый маленький ОМЗ находится в восточной части тропической Северной Атлантики и составляет лишь 5% от глобального объема ОМЗ. Вертикальная протяженность условий с низким содержанием кислорода также изменчива, и области со стойким низким содержанием кислорода имеют годовые колебания в верхних и нижних пределах бедных кислородом вод. Обычно предполагается, что ОМЗ будут располагаться на глубинах от 200 до 1000 метров. Верхний предел ОМЗ характеризуется сильным и быстрым градиентом оксигенации, называемым оксиклином. Глубина оксиклина варьируется в зависимости от ОМЗ и в основном зависит от физических процессов, таких как воздушно-морские потоки и вертикальное движение на глубине термоклина. Нижний предел ОМЗ связан со снижением биологического потребления кислорода, поскольку большая часть органического вещества потребляется и вдыхается в верхних 1000 м вертикального водного столба. В более мелководных прибрежных системах бедные кислородом воды могут доходить до придонных вод, что отрицательно сказывается на бентических сообществах. Временная продолжительность условий с низким содержанием кислорода может варьироваться в сезонных, годовых или многолетних масштабах. Гипоксические условия в прибрежных системах, таких как Мексиканский залив, обычно связаны со стоками рек, термохалинной стратификацией водной толщи, ветровым воздействием и моделями циркуляции на континентальном шельфе. Таким образом, существуют сезонные и годовые закономерности в возникновении, сохранении и разрушении условий интенсивной гипоксии. Концентрации кислорода в открытых океанах и на границах между прибрежными районами и открытым океаном могут различаться по интенсивности, пространственной протяженности и временной протяженности из-за многолетних колебаний климатических условий.
Измерение растворенного кислорода в прибрежных водах и водах открытого океана за последние 50 лет выявило заметное снижение содержания кислорода. Это снижение связано с расширением пространственной протяженности, расширением вертикальной протяженности и продолжительностью бедных кислородом условий во всех регионах Мирового океана. Исследования пространственной протяженности ОМЗ в прошлом с помощью палеоокеанографических методов ясно показывают, что пространственная протяженность ОМЗ со временем расширилась, и это расширение связано с потеплением океана и уменьшением вентиляции термоклинных вод. Многие устойчивые ОМЗ увеличились в толщине за последние пять десятилетий как за счет обмеления верхнего предела, так и за счет расширения вниз нижнего предела. В прибрежных регионах также наблюдается расширение пространственной протяженности и временной продолжительности из-за увеличения антропогенного поступления питательных веществ и изменений в региональной циркуляции. В областях, где ранее не было условий с низким содержанием кислорода, таких как прибрежный шельф Орегона на западном побережье Соединенных Штатов, недавно внезапно возникла сезонная гипоксия.
Изменение климата
Поверхность океана расслаивается по мере того, как атмосфера и океан нагреваются, вызывая таяние льда и ледниковый сток. В результате получается менее соленый и, следовательно, менее плотный слой, который плавает сверху. Кроме того, более теплая вода менее плотная. Эта стратификация препятствует поднятию питательных веществ (океан постоянно перерабатывает свои питательные вещества) в верхний слой океана. Именно здесь происходит большая часть океанического фотосинтеза (например, фитопланктона). Это уменьшение поступления питательных веществ, вероятно, приведет к снижению скорости фотосинтеза в поверхностных слоях океана, на которые приходится примерно половина кислорода, производимого во всем мире. Повышенная стратификация также может уменьшить поступление кислорода в океан. Более теплая вода также увеличивает метаболизм морских организмов, что приводит к учащению дыхания. В поверхностном океане усиленное дыхание, вероятно, приведет к снижению чистого производства кислорода и, следовательно, к меньшему переносу кислорода в атмосферу. Во внутренних водах океана сочетание учащенного дыхания и уменьшения поступления кислорода из поверхностных вод может привести к понижению уровня кислорода до гипоксического или бескислородного уровня. Низкие уровни кислорода не только смертельны для рыб и других видов, находящихся на верхнем трофическом уровне, они могут изменить микробиологически опосредованный круговорот глобально важных элементов (см. Микробиологию зон минимального содержания кислорода, таких как азот; нитрат заменяет кислород в качестве основного микробного акцептора электронов на очень высоком уровне). низкая концентрация кислорода Все это, повышенная потребность травоядных животных, уменьшение поступления питательных веществ, уменьшение растворенного кислорода и т. д., приводят к несоответствию пищевых цепей.
Подразумеваемое
Деоксигенация океана
Океанографы и другие специалисты обсуждали, какая фраза лучше всего описывает это явление для неспециалистов. Среди рассмотренных вариантов были удушение океаном (которое было использовано в новостном сообщении от мая 2008 г. [8] ), «кислородное голодание океана» [9] «снижение уровня кислорода в океане», «обескислороживание морской среды», «истощение кислорода в океане». и « гипоксия океана ». Термин «деоксигенация океана» все чаще используется международными научными организациями, поскольку он отражает тенденцию к снижению запасов кислорода в мировом океане [1]
СОДЕРЖАНИЕ
Факторы, влияющие на дезоксигенацию [ править ]
Зоны океанического минимума кислорода (ОМЗ) обычно возникают на средних глубинах океана, на глубине от 100 до 1000 м, и представляют собой природные явления, возникающие в результате дыхания тонущего органического материала, образующегося на поверхности океана. Однако по мере того, как содержание кислорода в океане уменьшается, зоны кислородного минимума расширяются как по вертикали, так и по горизонтали. [2]
В целом, местное вредоносное цветение водорослей (ВЦВ), региональные мертвые зоны и океанические явления зон минимума кислорода вносят свой вклад в дезоксигенацию океана. [12] [13]
Масштабы и расширение глобальной дезоксигенации океана [ править ]
Пространственная протяженность дезоксигенированных условий может широко варьироваться. В прибрежных водах районы с обескислороженными условиями могут простираться от менее одного до многих тысяч квадратных километров. [14] ОМЗ открытого океана существуют во всех океанских бассейнах и имеют аналогичные вариации в пространственной протяженности; около 8% мирового океана находится в пределах ОМЗ. Самый крупный ОМЗ находится в восточной тропической части северной части Тихого океана и составляет 41% этого глобального объема [16], а самый маленький ОМЗ находится в восточной тропической части Северной Атлантики и составляет лишь 5% от глобального объема ОМЗ. [17] Вертикальная протяженность условий с низким содержанием кислорода также варьируется, и области со стойким низким содержанием кислорода имеют годовые колебания в верхних и нижних пределах бедных кислородом вод. [18] Обычно предполагается, что ОМЗ будут располагаться на глубинах от 200 до 1000 метров. Верхний предел ОМЗ характеризуется сильным и быстрым градиентом оксигенации, называемым оксиклином. [19] Глубина оксиклина варьируется в зависимости от ОМЗ и в основном зависит от физических процессов, таких как потоки воздуха и моря и вертикальное движение на глубине термоклина. [20] Нижний предел ОМЗ связан со снижением биологического потребления кислорода, поскольку большая часть органического вещества потребляется и вдыхается в верхних 1000 м вертикального водного столба. В более мелководных прибрежных системах бедные кислородом воды могут доходить до придонных вод, что отрицательно сказывается на бентических сообществах. [21] Временная продолжительность условий с низким содержанием кислорода может варьироваться в сезонных, годовых или многолетних масштабах. Гипоксические условия в прибрежных системах, таких как Мексиканский залив, обычно связаны со стоками рек, термохалинной стратификацией водной толщи, ветровым воздействием и моделями циркуляции на континентальном шельфе. [22] Таким образом, существуют сезонные и годовые закономерности в возникновении, сохранении и разрушении сильно гипоксических состояний. [22] Концентрации кислорода в открытых океанах и на границах между прибрежными районами и открытым океаном могут различаться по интенсивности, пространственной протяженности и временной протяженности из-за многолетних колебаний климатических условий. [23]
Измерение растворенного кислорода в прибрежных водах и водах открытого океана за последние 50 лет выявило заметное снижение содержания кислорода. [24] [25] [14] Это снижение связано с расширением пространственной протяженности, расширением вертикальной протяженности и длительной продолжительностью кислородно-бедных условий во всех регионах Мирового океана. Исследования пространственной протяженности ОМЗ в прошлом с помощью палеоокеанографических методов ясно показывают, что пространственная протяженность ОМЗ со временем расширилась, и это расширение связано с потеплением океана и уменьшением вентиляции термоклинных вод. [26] Многие устойчивые ОМЗ увеличились в толщине за последние пять десятилетий как за счет обмеления верхнего предела, так и за счет расширения вниз нижнего предела. [2] [27] Прибрежные районы также увеличились в пространстве и во времени из-за увеличения антропогенного поступления питательных веществ и изменений в региональной циркуляции. [28] В районах, где ранее не было условий с низким содержанием кислорода, например, на прибрежном шельфе Орегона на западном побережье США, недавно внезапно возникла сезонная гипоксия. [29]
Изменение климата и деоксигенация [ править ]
Поверхность океана расслаивается по мере того, как атмосфера и океан нагреваются, вызывая таяние льда и ледниковый сток. В результате получается менее соленый и, следовательно, менее плотный слой, который плавает сверху. [34] Также более теплые воды менее плотны. Эта стратификация препятствует поднятию питательных веществ (океан постоянно перерабатывает свои питательные вещества) в верхний слой океана. [35] [36] Здесь происходит большая часть океанического фотосинтеза (например, фитопланктоном). [37] Это уменьшение поступления питательных веществ, вероятно, приведет к снижению скорости фотосинтеза в поверхностном океане, который отвечает примерно за половину производимого в мире кислорода. [37] Повышенная стратификация также может уменьшить поступление кислорода в океан. Более теплая вода также увеличивает метаболизм морских организмов [38], что приводит к учащению дыхания. В поверхностном океане усиленное дыхание, вероятно, приведет к снижению чистого производства кислорода и, следовательно, к меньшему переносу кислорода в атмосферу. Во внутренних водах океана сочетание учащенного дыхания и уменьшения поступления кислорода из поверхностных вод может привести к понижению уровня кислорода до гипоксического или бескислородного уровня. Низкие уровни кислорода не только смертельны для рыб и других видов, находящихся на верхнем трофическом уровне, они могут изменить микробиологический цикл глобально важных элементов (см. Микробиологию зон минимального содержания кислорода.такой как азот; нитрат заменяет кислород в качестве основного микробного акцептора электронов при очень низких концентрациях кислорода. Все это, повышенный спрос на травоядных животных, уменьшение поступления питательных веществ, уменьшение растворенного кислорода и т. Д., Приводит к несоответствию пищевых цепей. [39] [40]
Последствия [ править ]
Влияние дезоксигенации на организмы [ править ]
Биодоступность [ править ]
Подача кислорода [ править ]
Потребность в кислороде [ править ]
Температура тела эктотермных животных (например, рыб и беспозвоночных ) колеблется в зависимости от температуры воды. По мере увеличения внешней температуры увеличивается и метаболизм эктотерма, что увеличивает их потребность в кислороде. [44]
Разные виды имеют разную скорость основного обмена и, следовательно, разную потребность в кислороде. [45] [46] Стадии жизни организмов также имеют разные метаболические потребности. В целом более молодые стадии имеют тенденцию быстро увеличиваться в размерах и усложняться в развитии. Когда организм достигает зрелости, метаболические потребности переключаются с роста и развития на поддержание, что требует гораздо меньше ресурсов. [47]
Меньшие организмы имеют более высокий метаболизм на единицу массы, поэтому меньшим организмам требуется больше кислорода на единицу массы, однако более крупным организмам обычно требуется больше общего кислорода. [48] Более высокие уровни активности также требуют большего количества кислорода.
Вот почему биодоступность важна в деоксигенированных системах: опасно низкое количество кислорода для одного вида может быть более чем достаточно для другого вида.
Индексы и расчеты [ править ]
Существуют два пороговых значения кислорода, необходимого для организмов:
Поскольку биодоступность индивидуальна для каждого организма и температуры, расчет этих пороговых значений выполняется экспериментально путем измерения активности и частоты дыхания при различных температурах и кислородных условиях или путем сбора данных из отдельных исследований.
Биодоступность и климат [ править ]
В контексте деоксигенации океана виды испытывают воздействие низкого содержания кислорода на разных уровнях и скоростях потери кислорода, что обусловлено их порогами устойчивости к кислороду. Как правило, можно ожидать, что подвижные виды покинут районы со смертельно низким содержанием кислорода, но они также испытают нелетальные последствия воздействия низкого содержания кислорода. Другие примеры включены в основную часть этой страницы.
Биодоступность будет продолжать меняться в условиях меняющегося климата. Повышение температуры воды означает низкую растворимость кислорода и усиление деоксигенации, а также увеличение потребности в кислороде экзотермических организмов за счет увеличения скорости их метаболизма. Эта петля положительной обратной связи усугубляет эффекты пониженной концентрации кислорода.
Микробы [ править ]
Зоопланктон [ править ]
Взаимосвязь между зоопланктоном и зонами с низким содержанием кислорода сложна и варьируется в зависимости от вида и стадии жизни. Некоторые студенистые зоопланктоны снижают скорость своего роста при воздействии гипоксии, в то время как другие используют эту среду обитания для кормления высокой концентрацией добычи, не влияя на скорость их роста. [71] [68] [72] Способность студенистого зоопланктона переносить гипоксию может быть объяснена способностью накапливать кислород во внутригелевых областях. [73] Движение зоопланктона в результате деоксигенации океана может влиять на рыболовство, глобальный круговорот азота и трофические отношения. Эти изменения могут иметь серьезные экономические и экологические последствия из-за чрезмерного вылова рыбы или разрушения пищевых сетей.
Рыба [ править ]
Что такое радиология
Радиология тесно связана со многими областями клинической и экспериментальной медицины, поэтому большинству из нас знакомы эти названия.
Рентгенологическое обследование проводится под наблюдением специалиста-рентгенолога, который в дальнейшем составляет заключение на основании выполненного исследования.
Лучевые методы исследования позволяют быстро выявить заболевание, проанализировать развитие болезни и определить место повреждения. В настоящее время это основной вид диагностики, который применяется на всех этапах установления диагноза и оценки эффективности лечения пациента.
Диагностические методы в рентгенологии включают:
С какими областями медицины связана радиология
Радиология тесно связана со многими областями клинической и экспериментальной медицины, поэтому большинству из нас знакомы эти названия. Примером популярного профилактического осмотра в последние годы является маммография, проводимая в рамках раннего выявления образований груди.
Постоянное развитие радиологических исследований, современное оборудование и инновационные методы способствовали разделению радиологии на отдельные специальности, в том числе:
Чем занимается рентгенолог
Правильно проведённое обследование — это не только правильная подготовка пациента и техническое обслуживание радиологического оборудования. Изображение, полученное при обследовании, необходимо описать и интерпретировать, только после этого можно будет поставить диагноз. Это делает специалист – рентгенолог.
Благодаря методике визуализации органов рентгенолог может выявить происходящие в них тревожные изменения. Законодательство чётко устанавливает стандарты для персонала, выполняющего рентгенологические исследования. Работа с оборудованием — например, для получения рентгеновского или маммографического изображения — выполняется специалистами- рентгенолаборантами.
КТ или МРТ исследования проводятся рентгенолаборантами под наблюдением врача-рентгенолога. Если рентгенологическое исследование требует использования контрастного вещества, необходимо присутствие медсестры.
Рентгенолог следит за правильным проведением обследования, так как это необходимо для правильного описания. Если обследование не будет проведено должным образом, рентгенолог не сможет правильно интерпретировать результаты обследования, что влияет на тактику ведения. Кроме того это подвергает пациента необходимости проведения повторных или дополнительных исследований.
Радиология. Виды исследований
Рентгеновское излучение, используемое в медицинской диагностике, производится в т.н. рентгеновской трубке.
Это широко используемый метод визуализации человеческих органов.
В результате различий в поглощении рентгеновских лучей тканями тела формируется характерное изображение. Если одного снимка недостаточно для получения надёжного изображения, исследование может быть дополнено серией снимков с разных ракурсов.
Само рентгенологическое обследование не занимает много времени и безболезненно. Чаще всего этот метод используется для оценки произошедших изменений, например,
в лёгких при пневмонии или туберкулёзе; в костной системе при подозрении на перелом конечностей или при обследовании позвоночника.
Опасен ли рентген?
Ионизация — одно из свойств рентгеновских лучей. С биологической точки зрения это рискованно, поэтому безопасность зависит от дозы облучения, возраста и типа облучаемой ткани, а при исследовании детей и взрослых используются разные дозы облучения.
Живые организмы всегда имели и будут контактировать с ионизирующим излучением (например, с радиоизотопами земной коры, космическим излучением, естественными радиоактивными изотопами из пищевых продуктов и жидкостей, а также с химической промышленностью). Клетки организма вполне справляются с воздействием радиации.
Доза облучения важна для диагностики и лечения. Мерой воздействия отрицательного воздействия радиации является эффективная доза, измеряемая с помощью зиверта (Зв). Для однократного рентгеновского обследования используются небольшие дозы рентгеновских лучей. Влияние рентгеновских лучей используется, например, при лечении злокачественных новообразований (лучевая терапия).
Как выглядит рентгенологическое обследование
Есть несколько способов представить рентгенологическое изображение:
Довольно часто термины «рентген» и «рентгенография» используются как взаимозаменяемые и это неверно. Между двумя рентгеновскими исследованиями есть существенная разница — время воздействия рентгеновских лучей. Рентгеновский снимок делается быстро и визуализируется как фотография. Снимок рентгенографии — это наблюдение за изображением в течение более длительного времени (например, исследование пищеварительного тракта пациента).
Цифровая рентгенография, в отличие от традиционных рентгеновских лучей, позволяет записывать изображение на носитель в цифровой форме. Это более быстрый метод диагностики.
Подготовка к рентгенологическому обследованию
Пациент должен иметь действующие, правильно оформленные направления на рентгенологическое обследование, выданные лечащим врачом. Важно, чтобы во время обследования пациент следовал инструкциям рентгенолога, чтобы правильно сделать снимок.
Таким образом, рентгенолог сводит к минимуму необходимость повторения исследования и повторного облучения пациента. Во время обследования пациент не должен двигаться, а при необходимости также должен на мгновение задержать дыхание.
Благодаря эффективному сотрудничеству пациента и рентгенолога обследование проводится быстро. Современное оборудование позволяет отображать фото в цифровом виде, также пациент может сохранить его на компакт-диске. После обследования рентгенолог готовит анализ и описание изображения, которое прилагается к документации пациента.
Рекомендации перед рентгенологическим обследованием следующие:
Примеры конкретных рекомендаций: за день до рентгена брюшной полости или позвоночника следует соблюдать легкоусвояемую диету, исключая овощи, фрукты и чёрный хлеб, не пить газированные напитки и принимать лекарства от метеоризма. В день обследования следует голодать и не курить.
Безопасен ли рентген при беременности?
Женщины, которые подозревают беременность или беременны (особенно в первом триместре), обязаны сообщить об этом факте своему врачу и рентгенологу — также нужно сообщить об этом при записи на рентгенологическое обследование.
Рентген у беременных женщин разрешён только тогда, когда общие цели исследования перевешивают его потенциальные риски. Во время такого обследования используются специальные экраны, минимизирующие воздействие радиации на плод.
Компьютерная томография (КТ)
Ультразвуковое исследование (УЗИ)
УЗИ – это неинвазивное обследование, при котором используются ультразвуковые волны. УЗИ используется для визуализации органов, их измерения, оценки глубины расположения. УЗИ — это базовое обследование, используемое для оценки развития плода во время беременности.
Магнитно-резонансная томография (МРТ)
МРТ — это метод визуализации органов с использованием магнитных свойств молекул воды в организме человека. Не несёт в себе лучевой нагрузки и считается безопасным. Во время испытания магнит устройства создаёт очень сильное постоянное магнитное поле. Есть много противопоказаний к МРТ, в том числе: кардиостимуляторы, металлические имплантаты или протезы, клаустрофобия.