Российские ученые разработали метод оценки загрязненности водоемов с помощью наноалмазов
Ученые из Российского технологического университета МИРЭА и Тульского государственного университета придумали, как улучшить оценку состояния водоемов - одну из важнейших задач экологического мониторинга. Они разработали композитный материал, который можно использовать в биосенсорах для более быстрых и точных измерений загрязнения. Об этом "Газете.Ru" рассказали в Минобрнауки.
"Мы разработали специальный композитный материал с применением модифицированных наноалмазов, который позволил буквально в течение полутора часов формировать устойчивый биосенсор", - рассказал "Газете.Ru" к.ф.-м.н., доцент РТУ МИРЭА Павел Мельников.
Для оценки загрязненности материал помещают в водоем на 1,5 часа - за это время микроорганизмы закрепляются на его поверхности. Так формируется биосенсор. Затем он отправляется в анализатор - специально созданную проточную ячейку, работа которой управляется с компьютера. В анализаторе дыхательная активность микроорганизмов меняется: если присутствует органика, которую они могут поглощать, концентрация кислорода в близлежащем слое начинает падать. Если же в пробе есть токсические вещества, то дыхательная активность, напротив, падает, а концентрация кислорода растет. На основе полученных данных система выдает среднюю оценку потребления кислорода за пять предыдущих суток или оценку токсического воздействия. Такой подход позволяет получить результат всего за несколько часов.
Уровень чистоты воды сточных вод и устойчивость водоемов к токсическому воздействию загрязняющих веществ определяются по соотношению химического потребления кислорода (ХПК), т.е., количества кислорода, необходимого для окисления всей органики в пробе воды, и биохимических процессов (БПК), при оценке которых за основу берется потребление кислорода аэробными видами микроорганизмов. Если уровни ХПК и БПК равны, это говорит о способности природной экосистемы самостоятельно справиться с органическим загрязнением. Если ХПК превышает БПК, то без специальных методов очистки не обойтись. Однако оценка БПК занимает от пяти суток в условиях лаборатории. Кроме того, при оценке используются определенные штаммы микроорганизмов, которые не всегда совпадают с присутствующими в исследуемом водоеме, что может сделать результат некорректным.
Новые биосенсоры позволят проводить оценку ХПК и БПК быстрее и точнее.
Технология пока что не готова к широкому лабораторному использованию. В ближайших планах исследователей - наработать статистику и адаптировать лабораторную установку для производства.