Масс-спектрометрия помогла рыбным хозяйствам с очисткой воды

Статья опубликована в журнале Science of the Total Environment. «Хотя озонирование широко применяется в рыбных хозяйствах для очистки воды от нежелательных органических веществ, в нашей работе впервые детально исследовано влияние этого метода на качество воды и концентрации широкого спектра органических молекул, — рассказывает один из авторов научной статьи, старший научный сотрудник Сколтеха Александр Жеребкер.

— При помощи масс-спектрометрии сверхвысокого разрешения нам удалось уточнить, какие вещества успешно разлагаются озоном и какие в результате этого получаются продукты. На основе этой информации владельцы рыбных хозяйств могут сделать выводы, подходит ли озонирование конкретно для их воды. А ученые могут аналогичным образом исследовать другие методы очистки. Конечная цель — принятие эффективных, научно обоснованных решений при выборе и сочетании методов водоочистки».

Органические вещества, уровни которых замеряли исследователи, попадают в бак с рыбой из естественного водоема, откуда в систему поступает вода. Многократно забирая пробы воды, ученые отслеживали, как состав этих соединений и концентрация каждого из них менялись со временем, в частности в момент после озонирования.

«Мы регистрируем, какая органика поступает в систему извне. Хотя дальше она смешивается с остатками корма и продуктами жизнедеятельности рыб, анализ отчетливо показывает, что на входе мы имеем сравнительно высокое содержание гуминоподобных и ненасыщенных CHO-соединений, которые связывают с цветением воды, изменениями в переносе микроэлементов и активности микроорганизмов — все это вредно для рыбы. После озонирования уровни этих соединений падают, зато появляются новые насыщенные и фульвоподобные вещества — продукты разложения. Они более инертны и, соответственно, благоприятны для роста рыбы», — объясняет Жеребкер.

Некоторые соединения оказались устойчивы к озону. Возможно, они бы подверглись его воздействию при более высокой дозе, но, если использовать слишком много озона, нарушается естественная концентрация кислорода в воде, что тоже пагубно отражается на здоровье рыб.

Столь подробный анализ растворенных органических веществ стал возможен благодаря применению продвинутого метода под названием масс-спектрометрия ионного циклотронного резонанса с Фурье-преобразованием. При помощи него можно детектировать присутствие в образце и сравнивать концентрации большого количества веществ, причем не зная наперед, какие соединения там есть — это называется нетаргетным анализом.

За проведение масс-спектрометрии и работу с полученными данными были ответственны ученые из Сколтеха; эту часть исследования профинансировал РНФ. Российско-норвежское сотрудничество проходило по программе «Транснациональный доступ» в рамках программы грантов Европейской комиссии Horizon Europe.

«Наш алгоритм можно использовать и при применении других методов очистки воды, а также в других системах, что позволит оценить эффективность методов очистки и выбирать их оптимальный набор для нужд конкретного хозяйства», — добавил соавтор исследования профессор Сколтеха Евгений Николаев, заведующий Лабораторией масс-спектрометрии, в которой проводилось исследование.

Сколтех

430 статей

Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.

Показать больше