Путь в науку. Исповедь академика Георгия Дука

Судьба и участь каждого человека на Земле определяются теми или иными случайностями, событиями и… конечно, людьми, которые оставляют след в нашей жизни. При издании серии Academica начиная с 2004 г. вошло в традицию осуществление ретроспективного обзора достижений – не столько для самоутверждения, сколько для проявления уважения к тем, кто был рядом с нами на протяжении многих лет, кто помогал нам и поддерживал нас, направлял и способствовал тому, чтобы мы стали теми, кем являемся сегодня.

На мою жизнь оказали глубокое влияние две личности, которые ознаменовали мои первые шаги на пути профессионального и духовного становления – мой отец Григоре Дука, преподаватель химии и биологии, Заслуженный учитель, и мой дедушка Андрей, участник Первой мировой войны 1914 г. Еще ребенком я выслушивал реальные страницы истории, а также наставления и советы, которыми дедушка нас встречал и провожал. Тогда я не задумывался о словах, которые он повторял на все лады, – делать добро и отвечать добром даже тем, кто тебя предал или сделал зло, – но эта мысль глубоко укоренилась в моем сознании. Лишь позднее я осознал, что ответственность и честный труд – это долг, а сотворение добра – личное благо.

Я химик, и этим я обязан своему покойному отцу, который привил мне любовь к книге и интерес к данному предмету.

Начиная с него и на протяжении многих лет Молдавский государственный университет был и остается для меня alma mater и средой, которая сформировала меня как ученого и человека. Здесь я постигал такую область исследований, как физическая химия, благодаря уже ушедшему из жизни профессору Алексею Сычёву – эрудированному и высокоинтеллигентному человеку, который был моим наставником на факультете и на кафедре физической химии. Под его руководством я защитил свою первую докторскую диссертацию и впервые проникся важностью окислительно-восстановительных процессов. Основная цель работы состояла в разработке типичного механизма активизации кислорода и перекиси водорода в окислении органических веществ в присутствии ионов и металлокомплексов – в процессах, которые часто встречаются в различных природных средах.

Так, уже на этом этапе я установил, что аналитические и кинетические методы высокого разрешения, используемые при изучении лабораторных процессов, применительно к трансформациям, имеющим место в природе, открыли бы возможность их более углубленного и адекватного познания.

Поэтому впоследствии я проявил интерес и стремление к тому, чтобы проникнуть в суть явлений окружающей среды сквозь призму химических и физико-химических процессов. Большой вклад в развитие этих исследований внес проф. Юрий Скурлатов, и школа физической химии под руководством проф. Анатолия Пурмала (Академия наук, Москва). Исследования, осуществленные совместно с этими известными учеными, в значительной мере определили формулировку первых концепций новой области знаний – экологической химии.

Развитие исследований сосредоточивалось на двух основных аспектах:

– фундаментальном исследовании, связанном с теоретико-экспериментальным изучением и ориентированном на углубленное познание элементарных действий и механизмов химических процессов;

– прикладном исследовании, преследовавшем четкую цель проведения изысканий, в поле зрения которых были технологии и окружающая среда.

Первое направление, теоретическое, осуществлявшееся нa кафедре физической химии, способствовало выявлению механизмов трансформации химических веществ и разъяснению концепции об элементарных действиях окислительно-восстановительных реакций – реакций, которые определяют большинство трансформаций в процессах химических технологий и окружающей среды.

Таким образом, на основе результатов, полученных по отношению к различным системам, была разработана общая схема взаимодействия перекиси водорода с ионами металла в сокращенной форме, которая демонстрирует, что при взаимодействии ионов M+ с H2O2 образуются как активные промежуточные соединения, так и свободные радикалы. Чтобы объяснить свойства промежуточных частиц, образующихся в результате взаимодействия ионов металла с партнерами редокса, была разработана концепция координационных соединений с частичным переносом заряда, состоящая в том, что вхождение редокс-партнеров в координационную сферу иона металла может происходить двумя путями:

– посредством механизма субституции лигандов с электронно-донорскими свойствами;

–за счет появления в первоначальном комплексе вакантного потенциала в результате конформационного возбуждения.

В рамках разработанной концепции появляется возможность направленного и эффективного отбора каталитических систем для осуществления определенных окислительно-восстановительных транформаций, что можно считать вторым аспектом наших изысканий, связанным с прикладными исследованиями.

Необходимо упомянуть, что процессы окисления-восстановления лежат в основе различных природных явлений и познание механизмов этих реакций позволили нам найти решения по их применению не только в отношении окружающей среды, но и пищевых и винодельческих технологий, в области био- и нанотехнологий, в сфере сельского хозяйства, при объяснении процессов, происходящих в живых организмах. В каждой их этих областей нашли решение различные аспекты проблем, связанных с воздействием химических веществ на живые организмы и экологические системы, для оптимизации и улучшения среды обитания.

Например, природную воду, с химической точки зрения, можно представить как каталитическую систему окисления-восстановления открытого типа, поскольку, с одной стороны, в воде представлены ионы металлов с переменной валентностью (преимущественно ионы железа, меди и марганца), лиганды L, фоточувствительные компоненты S и загрязняющие вещества P, а с другой стороны, в водную среду извне проникают окисляющие эквиваленты в виде перекиси водорода и восстанавливающие эквиваленты в виде энолических и тиолических соединений. В нормальном состоянии скорость проникновения окисляющих эквивалентов выше скорости накопления восстановительных эквивалентов.

Анализируя эти показатели в различных озерах, реках, колодцах и родниках, мы установили, что качество природных вод зависит от их состояния редокса. Переход от условий нормального окисления к восстановительным сопровождается важными изменениями качественных характеристик окружающей среды. Наши исследования продемонстрировали, что по причине уменьшения окисляющих эквивалентов снижается способность среды к самоочищению.

Однако следует отметить, что в присутствии перекиси водорода эффективно протекают и процессы биогенного введения радикалов, которые приводят к цепным реакциям или способствуют трансформации загрязняющих веществ Р. Скорость транформации загрязнителей описана с помощью математического уравнения первого порядка – чем меньше скорость разложения перекиси и чем меньше постоянная дезактивации радикалов OH, тем больше их вклад в процессы самоочищения природных вод.

Феноменальный вывод, который мы сделали, состоит в том, что в случаях, когда, под воздействием антропогенного влияния, накопление окисляющих эквивалентов падает, в воде обнаруживаются вещества-восстановители. Среда становится биологически неблагоприятной и в ней проявляются токсические эффекты.

Было замечено, что восстановительное состояние формируется в процессе обработки вод хозяйственного назначения активным илом. В результате возрастают показатели ила, и он заболевает филаментозом, дезактивируясь. На основе наших исследований был разработан метод предупреждения этого явления, который был применен в очистительных установках сточных вод в России, Украине, Италии и Румынии.

Нами был предложен новый подход к процессам обработки сточных вод, исходя из того, что физико-химические процессы применяются по отношению к многокомпонентным сточным водам, которые содержат органические загрязнители и тяжелые металлы. Данная концепция обеспечивает как возможность выборочного извлечения из жидких и твердых промышленных отходов тех веществ, которые пригодны к переработке, так и полное окисление загрязнителей. Она позволяет также создание более компактного очистного оборудования и автоматизацию соответствующих процессов.

Механизмы окислительно-восстановительных процессов, установленные для водной среды, показали себя как достаточно эффективные при прояснении и истолковании процессов, происходящих в гидросфере, атмосфере, почве, индустриальных технологиях и живых организмах, при лечении различных заболеваний.

Например, в атмосфере окислительно-восстановительные процессы имеют место преимущественно в каплях воды и связаны с каталитическими и фотохимическими трансформациями. Эти процессы детально изучены по системным моделям, результаты их исследования демонстрируют, что образование активных промежуточных частиц вызывают цепные трансформации.

Главную роль в данном процессе принимает на себя радикал OH. В тропосфере он является основным оксидантом. Радикал OH вступает в реакцию с различными органическими и неорганическими веществами, модифицирует химический состав атмосферы и осадков, способствуя формированию кислотных дождей и, особенно, накоплению в почве восстанавливающих веществ.

Осадки с содержанием восстанавливающих веществ в виде H2SO3приводят к нарушению равновесия окислительно-восстановительных процессов в почве, к явлениям, которые отражаются, прежде всего, на кругообороте азота. На смену окислительным процессам нитрификации, которые являются традиционными для почвы, интенсифицируются восстановительные процессы, что ведет к потерям растениями усваиваемого азота.

Состояние редокса в почвенном растворе играет важную роль и в процессе проращивания семян. Мы установили, что окислительные среды стимулируют прорастание семян, а биологические системы и виды растений характеризуются специфическими величинами rH. На их основе разработано несколько незагрязняющих методов обработки семян и переработки воды, используемой для орошения. Один из препаратов, «Церера», применяется в сельском хозяйстве для повышения рентабельности процесса проращивания семян, снижения сроков созревания урожая на 10-14 дней, увеличения пролуктивности на 20-30%.

Окислительно-восстановительные реакции являются определяющими и в процессах виноделия. Механизмы этих процессов изучены на базе свыше 100 системных моделей, с использованием в качестве объекта исследования оксикислот, энодиолов, полифенолов, этилового спирта и т. д. Исследуя процессы окисления-восстановления винной кислоты, одного из основных компонентов вина, мы продемонстрировали образование продуктов с сильными восстанавливающими свойствами –дигидроксифумаровая кислота и редуктон. Эти кислоты взаимодействуют с ионами Cu2+ и Fe3+и инициируют появление промежуточных частиц, тормозя окисление спиртов, полифенолов, эфиров. Эти же восстановители регулируют глубину процессов окисления. Так, процессы с участием винной кислоты и ее метаболиков определяют качество продуктов виноделия.

На основе исследований были оптимизированы технологические процессы, за счет предложения методов стабилизации и улучшения органолептических свойств вин. Часть разработанных методов была применена в пищевой промышленности. Например, дигидроксифумаровая кислота, непосредственный продукт процесса окисления винной кислоты, широко востребована как природный антиоксидант при консервировании пищевых продуктов и может заменить аскорбиновую кислоту.

Полученные результаты нашли свое место в диссертации на соискание звания доктора хабилитат, которая была защищена по двум специальностям – кинетика и катализ и защита окружающей среды. В этот же период мной был издан также учебник – Экологическая химия.

Еще одним исследованием, предпринятым в последние годы, было моделирование процесса фотосинтеза. Исходя из того, что для разложения воды необходима разность потенциала 1.23V, в процессе конверсии света нужно получить эту разность потенциала. В рамках проекта «Синтез и характеристика новых фотокатализаторов для фотолиза воды и получения водорода», осуществленного в институте химии Академии Наук Молдовы совместно с исследователями Ньюкастольского университета (Великобритания), нами была разработана, фотоэлектрохимическая ячейка для разложения воды. Полученные результаты представляют собой большую перспективу для науки и технологии.

Для снижения дозы лекарственного вещества для того, чтобы произвести терапевтический эффект, а также для уменьшения его токсичности и роста эффективности лечения при инфекционных или онкологических заболеваниях были проведены исследования по получению ряда наносоединений, основанных на комплексных инклюзивных соединениях циклодекстринов. Эти системы предполагают включение циклодекстринов и их комплексных соединений в нанотранспортные средства для непосредственной транспортировки противотуберкулезных и противораковых веществ к органу или целевой клетке. Роль циклодекстринов в наноструктурах с такими веществами, как, например, противотуберкулезные, состоит в растворимости лекарств и стимулировании их проникновения в микобактерии посредством повышения проницаемости клеточной стенки.

Работая в университете La Sapienza (Рим, Италия, 1989–1991 гг.) под руководством крупного ученого, администратора и менеджера профессора Аурелио Мизитти, я имел возможность углубить исследования, используя вышеизложенную методологию для повышения эффективности технологических процессов и процессов окружающей среды. В результате мной, совместно с итальянскими учеными, был разработан биохимический флюидизированный реактор с микроорганизмами, иммобилизованными на субстрате для очистки вод, загрязненных нитратами.

Важным вкладом в развитие исследований данной сферы было мое участие в научно-практическом проекте в области экологии, инициированн правительством США в 1994 г., который расширил поле изысканий за счет введения нового аспекта – оценивание химического риска для здоровья. В рамках данного проекта, впервые в Республике Молдова, был разработан и включен в учебный план междисциплинарный курс Оценивание химического риска, который затем, благодаря стажировке в Центрально-Европейском университете (Будапешт, Венгрия), был дополнен курсом Менеджмент химического риска.

Эти два курса базировались на международном опыте, а также на собственных исследованиях, стержень которых составлял физико-химический и кинетический анализ транформации нитратов, нитритов и нитрозоаминов в продуктах питания, воде и сигаретном дыме. Полученные результаты позволили нам определить степень их риска для здоровья и предложить изменения в области существующих технологий по получению мясных и рыбных продуктов. Совместно с Институтом онкологии была произведена оценка, вычисленная путем экстраполирования, воздействия на желудочные опухоли, в зависимости от уровня использования азотных удобрений в ряде районов Республики Молдова.

Вследствие этого была написана монография Химия, стресс и рак, совместно с академиком В. Мельником, который был мне и большим другом и наставником, а также с академиком Г. Цыбырнэ.

Результаты исследований отразились и на процессе обучения студентов. Впервые в Молдове была открыта кафедра промышленно-экологической химии, центр прикладной и экологической химии. Для обеспечения учебного процесса были изданы книги, в том числе десять учебников, три из которых были напечатаны в Москве, Бухаресте и Кишиневе для студентов России, Румынии и Молдовы, три монографии были изданы в престижном издательстве Springer, Германия.

Избрание меня Председателем Парламентской комиссии по образованию, науке, культуре и СМИ, назначение на пост министра экологии, строительства и развития территорий, избрание на должность Президента Академии наук Молдовы – всё это имело свою логическую последовательность. Здесь была благоприятная почва для создания научной инфраструктуры, для внедрения в науку реформ, применения результатов, полученных в области Химии. Чтобы обеспечить устойчивое развитие экономики и поддержание здоровой жизненной среды, более активное вовлечение населения в решение экономических, социальных, экологических и культурных проблем, я приступил к прагматизации законодательства, продвигая ряд нормативных актов.

Будучи соотнесенной с общенаучными теориями, с развивающимися глобальными процессами, химия, в которую я влюбился с детства и которая определила мою судьбу, всю мою жизнь, находит применение при решении прикладных проблем, с которыми сталкивается человечество, в том числе жители Республики Молдова.

Считаю своим святым долгом принести благодарность исследователям, с которыми я сотрудничал и сотрудничаю на протяжении многих лет, и выразить надежду относительно докторантов, которые, надеюсь, будут проводить в жизнь намеченные цели.

Акад., проф. Георге Дука

От редакции.

Один раз в четыре года у академика Георгия Дука День Рождения. Родился он 29 февраля 1952 года.

Гороскоп родившихся 29 февраля

Рыбы - знак зодиака родившихся 29 февраля наделяет своих подопечных приятной харизмой, располагающим к ним обаянием, тактом, вежливостью и дипломатичностью. Обаяние притягивает к ним большое количество людей, многие из которых становятся друзьями родившихся 29 февраля. Они отлично ладят с самыми разными людьми, умеют ко всем найти подход, чему в немалой степени способствуют вежливые манеры.

Однако самих рожденных 29 февраля часто считают менее оптимистичными, чем они являются в действительности, и их не всегда понимают правильно. Бывает, их также считают излишне беспечными, но это заблуждение.

Рожденные 29 февраля обладают серьезными амбициями, не боятся манипулировать окружающими людьми, умеют убеждать в своей правоте и охотно пользуются своим даром влиять на толпу.

Родившимся в этот редкий, бывающий лишь раз в 4 года день обычно везет. Они здоровы, хорошо выглядят, прикладывая к этому минимум усилий, им везет, неудача обходит их стороной.

Вообще эти люди от рождения необыкновенные и несколько странные, о чем они сами догадываются очень рано. Они всегда остаются молоды душой, будто старятся действительно в четыре раза медленнее, иногда это приятно дополняет их харизму, а иногда это делает их инфантильными и зависимыми людьми.

Работа и карьера тех, кто родился 29 февраля

Родившиеся 29 февраля не любят сильно выделяться из толпы, поэтому скрывают свою непохожесть на других, притворяясь обычными людьми. Дата рождения 29 февраля знак зодиака Рыбы дарит им неумное воображение и фантазию, но показывают они это только близким и друзьям, на работе стараются вести себя как обычные прагматичные люди, чуждые мистицизма и увлечений потусторонним. Однако эти люди должны помнить, что им не следует отвергать себя и собственную натуру в слишком сильной степени, иначе фортуна отвернется от них.

Считалось, что в этот день рождаются избранные.

Некие посланники из параллельного мира. В древности эти люди считались прирожденными Магами, наделенными пророческим даром. Тщательно оберегаемые и охраняемые, вынужденные жить затворниками, «избранные» действительно обладали чудодейственным даром, способные не только предсказывать, но и исцелять, «очищать» от всякой скверны. Проявлялись ли эти способности благодаря отшельническому образу жизни и аскезе, либо действительно это врожденное, ведь даже месяц «февраль» происходит от названия Februarius, в честь праздника очищения Фебруа.

Когда отмечать день рождения, если он приходится на 29 февраля, а год – не високосный? Вообще не отмечать – обидно, но дня то нет… так что же делать?

А вот здесь вы заблуждаетесь, что «дня то нет…». Есть. 29 февраля бывает КАЖДЫЙ ГОД! И «выплывает» он ровно на одну минуту: от 00 час.00 мин. до 00 час.01 мин. М-да, маловато, однако, для «отмечания»! Но не печальтесь, всё поправимо.

Предлагаем прочитать статью об академике Георгии Дука, опубликованной на нашем портале. Автор – доктор истории Олег Рыбаков.

Через модернизацию науки – к модернизации Молдовы

Академик Георгий Дука - признанный научный авторитет, мог продолжить свою блестящую карьеру ученого в Европе, или в США, где он вел научные исследования, читал лекции в ведущих университетах. И жить безбедно, почивая на заслуженных лаврах. Но зов родных Кодр оказался сильнее. Желание реализовать свои идеи на земле отцов и дедов и во благо ее народа – вот отправная точка МЕЧТЫ Георгия Дука.