Загрязнение почвы нефтепродуктами ведет к гибели обитающих там микроорганизмов и растений, и грунт остается безжизненным на несколько лет. В промышленных и нефтедобывающих регионах именно солярка является наиболее распространенным загрязнителем земли и водоемов, сообщил один из авторов исследования, проректор по науке и технологиям Сургутского государственного университета (СурГУ) Олег Сутормин.
В северных регионах процессы естественной деградации протекают медленнее, а оценка динамики очищения почв требует использования токсичных органических растворителей, несовместимых с биотестированием. Это связано с тем, что извлечь углеводороды из образца почвы с помощью воды эффективно невозможно, компоненты нефти практически не смешиваются с ней, уточнил эксперт.
Специалисты СурГУ совместно с коллегами из Сибирского федерального университета и Института биофизики Сибирского отделения РАН предложили новый способ определения оценки токсичности дизельных загрязнений в отравленных почвах с использованием биосовместимого органического растворителя и воды. Он основан на эффекте тушения излучения бактериальной люциферазы — фермента, способного испускать свет, видимый глазом.
«На первом шаге мы экстрагируем из почвы углеводороды: делать это, согласно нашим результатам, можно с помощью раствора диметилсульфоксида (ДМСО), который эффективно переносит углеводороды в биосовместимую среду. В итоговой биолюминесцентной смеси концентрация ДМСО остается умеренной — 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», — объяснил ученый.
В настоящее время используются похожие способы, но они основаны на клеточных биотестах. Из-за этого результат анализа зависит не только от содержания токсичных веществ, но и от состояния самих клеток, что снижает воспроизводимость измерений, отметил специалист.
«Бесклеточные системы используются в контроле чистоты вод, воздуха и снега, но не для определения углеводородов в почве, для экстракции необходима среда, куда “перейдут” углеводороды, и при этом ферменты смогут существовать с сохранением правильной пространственной структуры. Нам удалось найти этот баланс», — 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 направления продолжается в рамках стратегического технологического проекта СурГУ «Химия нефти» федеральной программы «Приоритет-2030» национального проекта «Молодежь и дети».