Popis: |
Загрязнение водных объектов представляет собой важную проблему, причем химико-аналитические методы могут быть недостаточно пригодны, ввиду привязки к лаборатории. В связи с этим, вопрос создания автономных систем биоиндикации является наиболее актуальным, а рассмотрение использования микроорганизмов в качестве биосенсора является важной частью решения. Основой биосенсоров является микробный топливный элемент (МТЭ) безмембранного и мембранного типов, разработанных кафедрой генетики, микробиологии и биохимии. Микробный топливный элемент – биотехнологическое устройство, вырабатывающее электричество путем преобразования энергии химических связей микроорганизмами, с выводом избытка заряда во внешнюю цепь.Цель работы: разработка метода определения концентраций соединений серы и органических субстратов в водной среде на основе биосенсоров. Определение концентраций любых поллютантов в водной среде может производиться с помощью биоэлектрохимических систем на основе электрогенных микроорганизмов. Микробные сообщества утилизируют органические вещества, за счёт чего образуется электричество. Избыток заряда выводится во внешнюю цепь [1] и может быть использован в качестве индикатора увеличения или снижения концентраций, как неорганических, так и органических веществ в водной среде. Предполагается, что МТЭ будут реагировать на внесение как малых, так и больших концентраций соединений серы [2] и органических веществ.В мембранные МТЭ воздушнокатодного типа, анодная зона которых заполнена модельной сточной водой [3], внесли неорганические поллютанты Na2S и MgSO4 в концентрациях 10 и 50, а также 100 и 500 мг/л, в пересчете на серу.Рассматривая внесение Na2S, можно сказать, что при концентрациях 10 и 500 мг/л, суммарное электричество составило 7,9 Кл и 6,9 Кл соответственно, по сравнению с контролем эти значения в 1,43 и 1,25 раз больше, а при 50 и 100 мг/л, эти значения составили 10,7 Кл и 10,9 соответственно, что показывает увеличение электрогенеза в 1,94 и 1,98 раза. При внесении MgSO4 наблюдалось значительное увеличение суммарного электричества, при 10 мг/л – 12,6 Кл и значит в 2,29 раз больше контроля, 50 мг/л – 17 Кл в 3 раза больше, 100 мг/л – 21,9 Кл в 3,98 раза больше, а также 500 мг/л – 25,6 Кл в 4,65 раза больше. Следовательно, детекция роста концентрации для соединений серы в пределах до 500 мг/л осуществляется увеличением электрогенеза.Для создания градиента концентрации органического соединения (мелассы) три сосуда объемом 800 мл, заполненные модельной сточной водой, были соединены. Внесение 4,5 г мелассы в первый сосуд привело к возникновению градиента концентрации, зафиксированного ростом напряжения МТЭ-биосенсоров, помещенных в каждый из сосудов.Исходя из указанных в табл. 2 данных можно утверждать, что через 1 час после внесения мелассы электрогенез биосенсоров во всех трех сосудах, в зависимости от локализации органического соединения увеличился в 1,16; 1,03; 1,02 соответственно. Через 24 часа напряжение МТЭ изменилось в 2,4; 1,73; 1,05 раз, а через 48 часов в 5,75; 4; 2,68 раз. Увеличение электрогенеза через несколько часов после внесения соединения может говорить о высокой чувствительности биосенсоров к органическим веществам в водной среде.Биосенсоры чувствительные к неорганическим и органическим соединениям могут быть основой для создания совершенно новых прототипов устройств детекции субстратов в водных средах. |