Группа исследователей из Университета Кларксон совершила прорыв в области экологической безопасности, представив растительную альтернативу традиционным химическим методам борьбы с вредоносным цветением водорослей (Harmful Algal Blooms, HABs). Их новаторская работа, опубликованная в престижном журнале Soft Matter и удостоенная места на обложке, открывает новые горизонты в защите водных ресурсов и здоровья человека.
В центре проблемы HABs находятся цианобактерии, часто называемые сине-зелеными водорослями, в частности Microcystis aeruginosa. Эти микроорганизмы представляют серьезную угрозу для здоровья людей, животных и целостности водных экосистем. Во время цветения, цианобактерии выделяют микроцистины – мощное семейство токсинов, способных вызывать широкий спектр негативных последствий.
Воздействие микроцистинов на человека может варьироваться от легких кожных раздражений до серьезных заболеваний. Для животных, особенно собак и домашнего скота, эти токсины представляют еще большую опасность, вызывая тяжелые поражения печени и даже летальный исход. Крайне важно, чтобы методы борьбы с HABs обеспечивали целостность клеток цианобактерий, предотвращая массовый выброс накопленных микроцистинов в водную среду.
Решением, предложенным учеными из Университета Кларксон, стала Moringa oleifera, дерево, семена которого содержат активные белки, обладающие свойствами натуральных флокулянтов. Флокулянты – это вещества, способствующие слипанию мелких частиц в жидкости, образуя более крупные хлопья, которые легче удалить. Семена Moringa oleifera, таким образом, представляют собой биоразлагаемую и экологически чистую альтернативу химическим флокулянтам.
Традиционно для борьбы с HABs используются химические методы, основанные на применении солей алюминия, таких как алюмокалиевые квасцы и полиалюминий хлорид. Эти вещества эффективно агрегируют частицы, облегчая их удаление из воды. Однако, несмотря на свою эффективность, соли алюминия несут ряд экологических рисков.
Одним из основных недостатков химических методов является образование токсичного осадка, содержащего растворимые соединения алюминия. Этот осадок может просачиваться в водоемы, представляя угрозу для водных обитателей и потенциально попадая в пищевую цепь. В отличие от этого, Moringa oleifera, будучи растительным продуктом, снижает риск образования токсичного осадка и уменьшает общее негативное воздействие на окружающую среду.
В предыдущих исследованиях уже упоминался потенциал экстрактов семян моринги в качестве флокулянта для Microcystis aeruginosa. Однако оставались нерешенными вопросы о необходимой дозировке моринги по сравнению с квасцами, а также о структуре и прочности хлопьев, образующихся при использовании Moringa oleifera. Именно эти пробелы в знаниях и стали отправной точкой для исследования в Университете Кларксон.
Исследование, проведенное под руководством профессора химической и биомолекулярной инженерии Ситарамана Кришнана, и выполненное аспирантами химической инженерии Темитопе Оримоладе и Нгок-Трам Ле, а также студентом Лайлом Тримблом, выявило «интригующие различия» между алюмокалиевыми квасцами и Moringa oleifera. Ученые обнаружили, что структура хлопьев, образующихся при использовании этих двух флокулянтов, «заметно отличается» и по-разному «эволюционирует с увеличением размера хлопьев».
Полученные результаты предоставили «новые сведения» о «сравнительной эффективности» этих флокулянтов, подчеркивая уникальные свойства Moringa oleifera. Профессор Кришнан отметил ожидаемую экологическую безопасность растительного метода и подчеркнул значимость выявленных различий в поведении Moringa oleifera по сравнению с традиционными химическими подходами. Moringa oleifera, широко употребляемая в пищу в странах Азии и Африки, представляет собой перспективное и экологически безопасное решение для борьбы с вредоносным цветением воды, способное значительно снизить негативное воздействие на окружающую среду и здоровье человека.
Изображение носит иллюстративный характер
В центре проблемы HABs находятся цианобактерии, часто называемые сине-зелеными водорослями, в частности Microcystis aeruginosa. Эти микроорганизмы представляют серьезную угрозу для здоровья людей, животных и целостности водных экосистем. Во время цветения, цианобактерии выделяют микроцистины – мощное семейство токсинов, способных вызывать широкий спектр негативных последствий.
Воздействие микроцистинов на человека может варьироваться от легких кожных раздражений до серьезных заболеваний. Для животных, особенно собак и домашнего скота, эти токсины представляют еще большую опасность, вызывая тяжелые поражения печени и даже летальный исход. Крайне важно, чтобы методы борьбы с HABs обеспечивали целостность клеток цианобактерий, предотвращая массовый выброс накопленных микроцистинов в водную среду.
Решением, предложенным учеными из Университета Кларксон, стала Moringa oleifera, дерево, семена которого содержат активные белки, обладающие свойствами натуральных флокулянтов. Флокулянты – это вещества, способствующие слипанию мелких частиц в жидкости, образуя более крупные хлопья, которые легче удалить. Семена Moringa oleifera, таким образом, представляют собой биоразлагаемую и экологически чистую альтернативу химическим флокулянтам.
Традиционно для борьбы с HABs используются химические методы, основанные на применении солей алюминия, таких как алюмокалиевые квасцы и полиалюминий хлорид. Эти вещества эффективно агрегируют частицы, облегчая их удаление из воды. Однако, несмотря на свою эффективность, соли алюминия несут ряд экологических рисков.
Одним из основных недостатков химических методов является образование токсичного осадка, содержащего растворимые соединения алюминия. Этот осадок может просачиваться в водоемы, представляя угрозу для водных обитателей и потенциально попадая в пищевую цепь. В отличие от этого, Moringa oleifera, будучи растительным продуктом, снижает риск образования токсичного осадка и уменьшает общее негативное воздействие на окружающую среду.
В предыдущих исследованиях уже упоминался потенциал экстрактов семян моринги в качестве флокулянта для Microcystis aeruginosa. Однако оставались нерешенными вопросы о необходимой дозировке моринги по сравнению с квасцами, а также о структуре и прочности хлопьев, образующихся при использовании Moringa oleifera. Именно эти пробелы в знаниях и стали отправной точкой для исследования в Университете Кларксон.
Исследование, проведенное под руководством профессора химической и биомолекулярной инженерии Ситарамана Кришнана, и выполненное аспирантами химической инженерии Темитопе Оримоладе и Нгок-Трам Ле, а также студентом Лайлом Тримблом, выявило «интригующие различия» между алюмокалиевыми квасцами и Moringa oleifera. Ученые обнаружили, что структура хлопьев, образующихся при использовании этих двух флокулянтов, «заметно отличается» и по-разному «эволюционирует с увеличением размера хлопьев».
Полученные результаты предоставили «новые сведения» о «сравнительной эффективности» этих флокулянтов, подчеркивая уникальные свойства Moringa oleifera. Профессор Кришнан отметил ожидаемую экологическую безопасность растительного метода и подчеркнул значимость выявленных различий в поведении Moringa oleifera по сравнению с традиционными химическими подходами. Moringa oleifera, широко употребляемая в пищу в странах Азии и Африки, представляет собой перспективное и экологически безопасное решение для борьбы с вредоносным цветением воды, способное значительно снизить негативное воздействие на окружающую среду и здоровье человека.
