Очистка воды и почвы от антибиотиков: как бентонит поглощает до 95% окситетрациклина

Ученые из Тульского государственного педагогического университета имени Л. Н. Толстого разработали новый экологичный метод очистки воды и почвы от остатков антибиотиков, которые попадают в окружающую среду со сточными водами нанося вред живым организмам. В качестве фильтра исследователи использовали природную глину — бентонит, говорится на сайте Десятилетия науки и технологий в России.

Проблема загрязнения окружающей среды лекарствами стоит достаточно остро. Обычно около 30-90% принимаемых человеком антибиотиков не усваиваются организмом и выводятся наружу, попадая в канализацию. Даже низкие концентрации этих веществ способствуют развитию устойчивости у болезнетворных бактерий, а накопление препаратов в почве подавляет развитие полезных микроорганизмов и замедляет образование плодородного гумуса. Особенно часто в медицине и животноводстве используются антибиотики группы тетрациклинов, включая окситетрациклин, обезвредить избыток которого в природе особенно сложно.

В поисках решения тульские ученые обратили внимание на природный минерал — бентонит из месторождения Саригюх в Армении. Этот материал широко распространен, недорог и безопасен. Благодаря своей пористой структуре и огромной площади поверхности глина способна эффективно поглощать молекулы различных веществ. Эксперименты показали, что бентонит смог поглотить до 95% антибиотика окситетрациклина из водных растворов.

Чтобы проверить эффективность метода, исследователи провели серию тестов. Они смешивали глину с раствором антибиотика в разных концентрациях — от небольших до очень высоких — при различной кислотности, температуре и времени выдержки. Анализ проводился с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии, которая позволила точно измерить количество оставшегося в воде вещества. Выяснилось, что наиболее активно процесс очистки идет в кислой среде, похожей по составу на лимонный сок. При этом связывание антибиотика глиной значительно снижает его токсичность для водных обитателей: гибель мелких ракообразных дафний снизилась почти вдвое даже при четырехкратном превышении опасных доз препарата.

Исследователи подчеркивают, что загрязненная антибиотиками глина также теряет свою собственную антибактериальную активность, что предотвращает дальнейшее негативное влияние на микрофлору после утилизации отработанного материала.

Разработанный метод уже рассматривается как основа для создания систем очистки сточных вод. Загрязненные жидкости можно пропускать через колонны, наполненные бентонитом, или создавать 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, сейчас команда изучает способность бентонита удалять другие типы антибиотиков, такие как гентамицин и левомицетин. Поскольку многие современные лекарства не имеют электрического заряда и плохо притягиваются к глине, ученые работают над химической модификацией поверхности минерала поверхностно-активными веществами. Это позволит расширить спектр действия природного сорбента и сделать очистку еще более эффективной.

Ранее ученые нашли микробные гены, отвечающие за устойчивость к антибиотикам. Подробности — в другом материале Hi-Tech Mail.