Загрязнение антибиотиками представляет угрозу для микрофлоры почвы и водоемов. Исследователи проверяют бентонит в качестве фильтра для сточных вод и защитного барьера для грунта. Рассмотрим подробности экспериментов и будущие планы команды.
Исследователи из Тульского государственного педагогического университета имени Л. Н. Толстого разработали новый экологически чистый метод очистки воды и почвы от остатков антибиотиков, которые оказывают негативное воздействие на живые организмы, попадая в окружающую среду со сточными водами. В качестве фильтра команда использует природную глину — бентонит, как сообщается на сайте Десятилетия науки и технологий в России.
Проблема загрязнения среды лекарственными веществами становится все более актуальной. Обычно примерно 30-90% принимаемых антибиотиков не усваиваются организмом и выводятся наружу, попадая в канализацию. Даже небольшие концентрации этих веществ способствуют формированию устойчивости у патогенных бактерий, а накопление препаратов в почве подавляет полезные микроорганизмы и замедляет образование плодородного гумуса. Антибиотики группы тетрациклинов, такие как окситетрациклин, особенно часто используются в медицине и животноводстве, и их избыточное содержание в природе очень сложно нейтрализовать.
В поисках решения тульские ученые обратили внимание на природный минерал — бентонит из месторождения в Армении. Этот материал доступен, экономичен и безопасен. Благодаря своей пористой структуре и большой площади поверхности глина способна эффективно абсорбировать молекулы различных веществ. Эксперименты продемонстрировали, что бентонит способен поглощать до 95% антибиотика окситетрациклина из водных растворов.
Для проверки эффективности метода исследователи провели серию испытаний. Они смешивали глину с раствором антибиотика в разных концентрациях — от низких до высоких — при различных значениях pH, температуре и времени выдержки. Анализ проводился с использованием высокоэффективной жидкостной хроматографии, что позволило точно определить количество оставшегося в растворе вещества. Выяснилось, что наиболее активно процесс очистки происходит в кислой среде, схожей по составу с лимонным соком. При этом связывание антибиотика глиной значительно уменьшает его токсичность для водных обитателей: уровень смертности дафний, мелких ракообразных, снизился почти вдвое даже при четырехкратном превышении опасных доз препарата.
Исследователи отмечают, что загрязненная антибиотиками глина теряет свою антибактериальную активность, что предотвращает дальнейшее негативное воздействие на микрофлору после утилизации отработанного материала.
Разработанный метод уже рассматривается как основа для создания систем очистки сточных вод. Загрязненные жидкости могут проходить через колонны, заполненные бентонитом, или формироваться специальные проницаемые барьеры прямо в земле. Для закрепления антибиотика в почве предлагается вносить порошок глины с последующим перепахиванием, чтобы равномерно распределить поглотитель в плодородном слое.
По словам руководителя проекта Леонида Переломова, заведующего лабораторией биогеохимии ТГПУ им. Л.Н. Толстого, в настоящее время команда исследует способность бентонита удалять другие виды антибиотиков, такие как гентамицин и левомицетин. Так как многие современные препараты не имеют электрического заряда и плохо притягиваются к глине, ученые работают над химической модификацией поверхности минерала с использованием поверхностно-активных веществ. Это позволит расширить спектр действия природного сорбента и повысить эффективность очистки.
Фото: hi-tech.mail.ru