Новый метод определения загрязненности почвы дизельным топливом предложили специалисты СурГУ в составе научной группы. Он основан на способности компонентов топлива подавлять свечение белка люциферазы. Результаты исследования опубликованы в Toxics.
Загрязнение почвы нефтепродуктами приводит к гибели микроорганизмов и растительности, обитающих в этих землях, и грунт остается неживым на протяжении нескольких лет. В промышленных и нефтедобывающих регионах дизельное топливо является наиболее распространенным загрязнителем почвы и водоемов, отметил один из авторов исследования, проректор по науке и технологиям Сургутского государственного университета Олег Сутормин.
В северных областях процессы естественной деградации происходят медленнее, а оценка динамики очистки почвы требует использования токсичных органических растворителей, которые несовместимы с биотестированием. Это объясняется тем, что извлечение углеводородов из образца почвы с помощью воды неэффективно, так как компоненты нефти практически не смешиваются с ней, уточнил эксперт.
Специалисты СурГУ совместно с коллегами из Сибирского федерального университета и Института биофизики Сибирского отделения РАН разработали новый метод оценки токсичности дизельных загрязнений в загрязненных почвах с применением биосовместимого органического растворителя и воды. Он основан на эффекте подавления излучения бактериальной люциферазы — фермента, способного испускать видимый свет.
«На первом этапе мы экстрагируем углеводороды из почвы: согласно нашим данным, это можно сделать с помощью раствора диметилсульфоксида (ДМСО), который эффективно переносит углеводороды в биосовместимую среду. В итоговой биолюминесцентной смеси концентрация ДМСО остается на уровне около 9 процентов, что обеспечивает стабильность ферментов. Затем к экстракту добавляются два фермента, и один из них излучает свет. Чем выше содержание углеводородов, тем сильнее подавляется биолюминесценция», — пояснил ученый.
В настоящее время используются аналогичные методы, однако они основаны на клеточных биотестах. В результате этого результат анализа зависит не только от содержания токсичных веществ, но и от состояния самих клеток, что снижает воспроизводимость измерений, отметил специалист.
«Бесклеточные системы применяются для контроля чистоты вод, воздуха и снега, но не для определения углеводородов в почве, для экстракции требуется среда, куда «перейдут» углеводороды, и при этом ферменты должны сохранять правильную пространственную структуру. Нам удалось достичь этого баланса», — добавил Сутормин.
Ученые также провели молекулярно-динамическое моделирование, которое показало, что умеренные концентрации ДМСО не нарушают структуру ферментов, подтверждая биосовместимость выбранного растворителя.
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект № 24–14–20030). Развитие данного направления продолжается в рамках стратегического технологического проекта СурГУ «Химия нефти» федеральной программы «Приоритет-2030» национального проекта «Молодежь и дети».
Фото: hi-tech.mail.ru