Utilization of the wastes of vital activity

The recycling of wastes from the biological complex for use in life-support systems is discussed. Topics include laboratory equipment, heat treatment of waste materials, mineralization of waste products, methods for production of ammonium hydroxide and nitric acid, the extraction of sodium chloride from mineralized products, and the recovery of nutrient substances for plants from urine

Link Invariants of Finite Type and Perturbation Theory

The Vassiliev-Gusarov link invariants of finite type are known to be closely related to perturbation theory for Chern-Simons theory. In order to clarify the perturbative nature of such link invariants, we introduce an algebra V_infinity containing elements g_i satisfying the usual braid group relations and elements a_i satisfying g_i - g_i^{-1} = epsilon a_i, where epsilon is a formal variable that may be regarded as measuring the failure of g_i^2 to equal 1. Topologically, the elements a_i signify crossings. We show that a large class of link invariants of finite type are in one-to-one correspondence with homogeneous Markov traces on V_infinity. We sketch a possible application of link invariants of finite type to a manifestly diffeomorphism-invariant perturbation theory for quantum gravity in the loop representation.Comment: 11 page

Contemporary long-term trends in water discharge, suspended sediment load, and erosion intensity in river basins of the North Caucasus region, SW Russia

For the first time, contemporary trends in water discharge, suspended sediment load, and the intensity of overall erosion in the river basins of the North Caucasus region, as one of Russia’s most agriculturally developed geographic areas, were identified. The study was carried out using monitoring data of the Federal Service for Hydrometeorology and Environmental Monitoring of the country for 21 rivers by comparing two periods: 1963-1980 and 2008-201

Гидротермальный синтез моноструктурного LaPO4: морфология и структура

Область применения материалов на основе ортофосфата лантана (LaPO4), в том числе наноматериалов, в последнее время постоянно расширяется. Высокий уровень механических свойств и совместимость со многими оксидами позволяют рассматривать возможность ис­пользования ортофосфата лантана в качестве компонента композиционного материала кон­струкционного назначения. Такое применение особенно перспективно при использовании наночастиц с квазиодномерной морфологией (наностержней). Большая изоморфная ёмкость фазы на основе LaPO4 по отношению к щёлочноземельным ионам, ионам лантаноидов и акти­ноидов, высокая химическая и радиационная стойкость делают перспективным использова­ние этого соединения в качестве матрицы для иммобилизации радиоактивных отходов. В работе рассматривается возможность получения ортофосфата лантана (LaPO4) гидро­термальным методом. Приведены результаты исследования влияния рН, температуры и вре­мени обработки и гидротермального синтеза на морфологию и структуру моноструктурного фосфата лантана. Установлено, что с ростом рН меняется морфология фосфата и размеры кристаллитов, при этом наблюдается переход кристаллической структуры с гексагональной в моноклинную

Этиотропная терапия COVID-19: критический анализ и перспективы

The COVID-19 outbreak started in December 2019 in China has spread over all countries of the world within few month acquiring a pandemic nature, the incident population counting millions. The pathogenic mechanisms of the new coronaviral infection caused by never-before-seen virus SARS-CoV2 are yet to be studied. Various drugs are used for COVID-19 treatment and guidelines are continuously revised as new experience is acquired. In the current pandemic situation, it is important to provide specialists with latest information concerning efficacy and safety drugs for COVID-19 patients and promising research in this field.The purpose of the review is to critically analyze published data on outcomes of COVID-19 treatment with various drugs including potentially promising drugs.The search has been carried out through such databases as PubMed, Scopus, Cyberleninka, https://www.globalclinicaltrialsdata.com, https://clinicaltrials.gov, Cochrane Library; mostly, randomized clinical trials-2020 and papers dedicated to candidate drugs have been considered. The paper is structured based on the drug’s action mechanism and contains parts dedicated to antiviral, immunomodulatory, and antibacterial therapies. Looking for a new promising target in COVID-19 treatment, the authors focus their attention on matrix metalloproteinases (MMP), which abundance results in the destruction of extracellular matrix, epithelial and endothelial basal membranes and leads to secondary lung tissue injury. The paper provides a theoretic justification of MMP inhibitor use by an example of doxycycline and offers an efficacy study protocol for the new approach to COVID-19 therapy.Conclusion: as of now, there are no drugs which efficacy for COVID 19 has been proven. Drugs possessing multiple mechanisms of action are employed beside their specified indications, often in combinations; in this situation, additive side effects with adverse consequences for the patient can hardly be avoided. Administration of drugs with unproven efficacy may be justified only in clinical trials followed by subsequent analysis and publication of findings demonstrating that in case of success, recommendations for a majority of COVID-19 patients could be confidently issued.Эпидемия COVID-19, начавшаяся в декабре 2019 года в Китае, за несколько месяцев распространилась на все страны мира, приняв характер пандемии, число заболевших исчисляется миллионами. Механизмы патогенеза новой коронавирусной инфекции, вызванной неизвестным ранее вирусом SARS-CoV2, остаются недостаточно изученными. Для лечения COVID-19 применяют препараты разных групп, по мере появления опыта рекомендации регулярно пересматриваются. В условиях текущей пандемии важно предоставить специалистам актуальную информацию об эффективности и безопасности лечебных препаратов, применяемых для лечения пациентов с COVID-19, и о перспективных исследованиях в этой области. Цель обзора — критический анализ опубликованных результатов лечения COVID-19 с использованием различных групп препаратов для выбора наиболее перспективных лекарственных средств.Поиск источников провели по базам данных PubMed, Scopus, Cyberleninka, Clinical Trials, Cochrane Library и др., рассматривали преимущественно рандомизированные клинические исследования 2020 года, а также работы по изучению препаратов-претендентов. Материал статьи структурирован по механизму действия препаратов, содержит разделы противовирусной, иммуномодулирующей, антибактериальной терапии. В поиске новой перспективной мишени в лечении COVID-19 концентрировали внимание на матриксных металлопротеиназах (ММР), избыток которых ведет к разрушению внеклеточного матрикса, базальных мембран эпителия и эндотелия, способствует вторичному повреждению легочной ткани. В работе теоретически обосновали применение ингибиторов MMP на примере доксициклина, предложили протокол исследования для оценки эффективности нового подхода к лечению COVID-19.Заключение. Лекарственных средств с доказанной эффективностью в отношении COVID 19 в настоящее время нет. Препараты с разными механизмами действия применяются не по показаниям, часто в комбинациях, в этих условиях трудно избежать суммирования побочных эффектов с неблагоприятными последствиями для пациента. Применение препаратов с недоказанной эффективностью оправдано лишь в рамках клинических исследований с последующим анализом и публикацией результатов, чтобы в случае успеха с уверенностью рекомендовать их большинству пациентов с COVID-19. Ключевые слова: COVID-19; противомалярийные средства; ингибиторы вирусных протеаз; противопаразитарные препараты; ингибиторы интерлейкинов; ингибиторы янус-киназ; интерфероны; плазма реконвалесцентов; кортикостероиды; прокальцитонин; антибиотики; новая мишень; матриксные металлопротеиназы, доксициклин

Синтез и свойства сополимеров винилбензилового спирта со стиролом

Objectives. Synthesis and study of the properties of copolymers of vinyl benzyl alcohol (VBA) with styrene with antimicrobial properties.Methods. The study employed infrared (IR) and nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, thin-layer chromatography, viscometry, and elemental analysis. The sessile drop method and the pencil method were respectively utilized to determine the contact angles and hardness of the films. The process of testing the film coatings’ resistance to the effects of molds consisted of contaminating the film coatings applied to the glass with mold spores of the All-Russian Collection of Microorganisms in a solution of mineral salts without sugar (Czapek–Dox medium).Results. Homopolymers of vinyl benzyl acetate and its copolymers with styrene were synthesized in this study. Homo- and copolymers of VBA were obtained by saponification. IR and proton NMR (1H NMR) spectroscopy determined the composition of the copolymers. Employing IR spectroscopy, the degree of saponification was monitored by the appearance of the hydroxyl group absorption band and the disappearance of the ester group absorption band. According to the IR spectroscopy data, only an insignificant (~3%) amount of ester groups remains in the saponified copolymers. The influence of the copolymers’ composition on their solubility in various solvents is demonstrated. IR spectroscopy of the copolymers revealed hydrogen-bond formation between the unreacted ester groups and hydroxyl groups formed due to the saponification. The viscometry of the solutions of mixtures of saponified and unsaponified copolymers, solutions of mixtures of saponified copolymer with polyvinyl acetate, and viscometry of saponified copolymers in various solvents all support this conclusion. These bonds’ concentration depends on the copolymer’s composition and can be controlled by the nature of the solvent from which these copolymers’ films are formed. Saponified copolymer solutions form smooth, transparent film coatings with excellent adhesion to metals and silicate glass surfaces. The contact angle of these films, like the hardness, decreases as the VBA units’ concentration in the copolymers increases and depends on the solvent polarity used to form the films. It has been demonstrated that increasing the VBA units concentration suppresses the microorganisms’ growth.Conclusions. Film coatings made of copolymers of styrene with VBA have been shown to have high biocidal activity against molds; can be used to protect structural materials and products from the effects of microorganisms.Цели. Синтез и изучение свойств сополимеров винилбензилового спирта (ВБС) со стиролом, обладающих антимикробными свойствами.Методы. В работе использованы такие методы как ИК- и ЯМР-спектроскопия, тонкослойная хроматография, вискозиметрия и элементный анализ. Краевые углы смачивания и твердость пленок определяли методом сидячей капли и «методом карандаша», соответственно. Метод испытаний стойкости пленочных покрытий к воздействию плесневых грибов заключался в заражении пленочных покрытий, нанесенных на стекла, спорами плесневых грибов Всероссийской коллекции микроорганизмов в растворе минеральных солей без сахара (среда Чапека-Докса).Результаты. В работе синтезированы гомополимеры винилбензилацетата и его сополимеры со стиролом. Их омылением получены гомо- и сополимеры ВБС. Состав сополимеров определен ИК- и 1H ЯМР-спектроскопией. Степень омыления контролировали ИК-спектроскопией по появлению полосы поглощения гидроксильной группы и исчезновению полосы поглощения сложноэфирной группы. По данным ИК-спектроскопии в омыленных сополимерах остается лишь незначительное (~3%) количество сложноэфирных групп. Показано влияние состава сополимеров на их растворимость в растворителях различной природы. ИК-спектроскопией сополимеров показано образование водородных связей между непрореагировавшими сложноэфирными группами и образовавшимися в результате омыления гидроксильными группами. Этот вывод подтвержден вискозиметрией растворов смесей омыленного и неомыленного сополимеров, растворов смесей омыленного сополимера с поливинилацетатом и вискозиметрией омыленных сополимеров в растворителях различной природы. Концентрация этих связей зависит от состава сополимера и может регулироваться природой растворителя, из которого формируются пленки этих сополимеров. Из растворов омыленных сополимеров формируются гладкие прозрачные пленочные покрытия с высокой адгезией к поверхностям металлов и силикатного стекла. Краевой угол смачивания этих пленок, как и твердость, уменьшается с увеличением концентрации в сополимерах звеньев ВБС и зависит от полярности растворителя, из раствора в котором сформированы пленки. Показано, что увеличение концентрации звеньев ВБС приводит к подавлению роста микроорганизмов.Выводы. Показано, что пленочные покрытия из сополимеров стирола с ВБС обладают высокой биоцидной активностью по отношению к плесневым грибам и могут быть использованы для защиты конструкционных материалов и изделий из них от воздействия микроорганизмов

Assessment of soil erosion rate trends in two agricultural regions of European Russia for the last 60 years

© 2018, Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature. Purpose: Forest–steppe and the southern forest ecotones of European Russia (ER) are the most productive agricultural areas in Russia. Both climate and land use changes have occurred within the ER during last 30 years. These changes can lead to changes in the timing, magnitude, and spatial distribution of soil erosion rates on cultivated lands. The objective of this research was to assess the trends in soil erosion rates since the 1960s for two agricultural regions of ER. Materials and methods: Rates of soil erosion were estimated for two time windows (1963–1986 and 1986–2015) within the two agricultural regions. Both regions are characterized by a high proportion of cropland (> 60%), and within each region, one river basin and one 1st–3rd-order agricultural catchment were selected for a detailed assessment of soil erosion rates. Erosion models and visual interpretation of satellite images were used for the evaluation of the erosion rates for the river basins. Sediment budget assessments, 137Cs dating, geomorphologic mapping, and erosion models were used for the evaluation of the sediment redistribution for the two time windows in agricultural catchments. Results and discussion: At the river basin scale, the mean annual erosion rate did not change in the western part of forest–steppe ecotone; however, there was a weak negative trend in the mean annual erosion rate for the eastern part of the southern forest ecotone. A large negative trend in the erosion rate was found for both small agricultural catchments. In all cases, the reduction in the erosion rates was mainly associated with a decrease of surface runoff during snowmelt, as a result of an increase in both the air and soil temperatures during winter season. The soil loss reduction during snowmelt was counteracted by an equal increase in rainfall erosion due to increase of rainfall intensity in western part of forest–steppe ecotone. Conclusions: Reduction of surface runoff during spring snowmelt was the main reason the erosion rates declined on cultivated lands within the forest–steppe and southern forest ecotones of ER. Evaluation of ephemeral gully erosion rate was not incorporated into State Hydrological Institute erosion model used for the evaluation of the soil losses during snowmelt. This has led to an underestimation of the total soil losses for the 1963–1986 time window for all study sites

Denudation and geomorphic change in the Anthropocene; a global overview

The effects of human activity on geomorphic processes, particularly those related to denudation/sedimentation, are investigated by reviewing case studies and global assessments covering the past few centuries. Evidence we have assembled from different parts of the world, as well as from the literature, show that certain geomorphic processes are experiencing an acceleration, especially since the mid-twentieth century. This suggests that a global geomorphic change is taking place, largely caused by anthropogenic landscape changes

Аналитический расчет температуры в процессе сушки тонких капиллярно-пористых плоских материалов

In the paper, the authors analyzed the solution of the differential equation of non-stationary heat conduction for an unbounded plate during the heat exchange of plate surfaces with the surrounding medium according to Newton’s law at a constant temperature of the medium. To use the results of solving the equations in the drying of thin flat materials, the dependence of the heat transfer coefficients on temperature and moisture content was studied. As a result of studying and analyzing a number of literature sources, the regularities of the change in the heat transfer coefficients during drying are established with high reliability. Studies of drying of thin wet plates of white and red clays with known heat transfer coefficients have shown that for small values of the heat transfer criterion of the Bio and small temperature gradients over the section of a thin material, application of the results of solutions of the heat transfer equations gives completely satisfactory agreement between the calculated and experimental values of the temperatures and the duration of drying. It is established that for small Bio numbers, the main factor is the external heat and mass transfer of the surface of the material with the surrounding medium and the rate of drying depends little on internal mass transfer. It is shown that the use of numerical methods for solving differential equations is possible with varying degrees of approximation only for accurate and reliable dependences of heat and mass transfer coefficients on moisture content and temperature. For a number of materials with known heat transfer coefficients, the use of analytical methods in calculations is of considerable interest and brings the theory closer to the practice of drying.Приведен анализ решения дифференциальных уравнений нестационарной теплопроводности для неограниченной пластины при теплообмене ее поверхностей с окружающей средой по закону Ньютона при постоянной температуре среды. Для использования результатов решений уравнений в процессах сушки тонких плоских материалов проведено исследование зависимости коэффициентов переноса от температуры и влагосодержания. В результате изучения и анализа ряда литературных источников с высокой достоверностью установлены закономерности изменения коэффициентов теплопереноса в процессе сушки. Исследования сушки тонких влажных пластин из белых и красных глин с известными коэффициентами переноса показали, что при малых значениях теплообменного критерия Био и малых градиентах температур по сечению тонкого материала использование результатов решений уравнений теплопереноса дает вполне удовлетворительное совпадение расчетных и экспериментальных значений температур и длительности сушки. Установлено, что при малых числах Био главным фактором является внешний тепломассообмен поверхности материала с окружающей средой и скорость сушки слабо зависит от внутреннего массопереноса. Показано, что использование численных методов решения дифференциальных уравнений возможно с разной степенью приближенности только при точных и достоверных зависимостях коэффициентов переноса от влагосодержания и температуры. Для ряда материалов с известными коэффициентами переноса использование в расчетах аналитических методов представляет значительный интерес и сближает теорию с практикой сушки