Более счастливая рыба благодаря масс-спектрометрии
Исследователи Сколтеха с российскими и норвежскими коллегами изучили влияние озонирования на растворенные органические соединения в рециркулирующей воде на рыбной ферме. Исследование, опубликованное в Science of the Total Environment, подчеркивает эффективность и ограничения озоновой обработки и призывает к дальнейшему изучению методов очистки воды, зависящих от её состава, предлагая более научно обоснованный подход к этому аспекту рыбоводства.
«Хотя озонирование широко используется на рыбных фермах для очистки воды от органических соединений, никто не проводил детального анализа того, как эта техника очистки влияет на качество воды и уровни различных видов органических молекул», — прокомментировал соавтор исследования, старший научный сотрудник Сколтеха Александр Жеребкер. — «Используя масс-спектрометрию сверхвысокого разрешения, мы определили соединения, подверженные обработке озоном, и продукты их разложения. Таким образом, имея эти результаты, рыбоводы могут сделать выводы о том, подходит ли озонирование для их местной воды. В то же время ученые могут продолжить дополнительные исследования других методов очистки. В конечном итоге это может привести к более разумным бизнес-решениям, основанным на современной науке».
Органическое вещество, которое изучалось, попадает в рыбоводные бассейны из природного водоема, используемого в качестве внешнего источника водоснабжения фермы. Команда неоднократно тестировала, как содержание и качество органических соединений меняются со временем и после проведения озоновой обработки.
«Мы видим, какая органика поступает извне. Хотя она вскоре смешивается со следами рыбьего корма и продуктами жизнедеятельности, мы четко видим, что вода изначально богата гуминоподобными и ненасыщенными CHO-соединениями. Эти вещества связаны с цветением воды, изменением переноса микроэлементов и активностью микроорганизмов; и, очевидно, они беспокоят рыбу. После озонирования уровни этих соединений падают, и вместо этого мы видим большие концентрации новых фульвоподобных и насыщенных соединений. Это продукты разложения. Они более инертны и, следовательно, более дружелюбны для рыбы», — пояснил Жеребкер.
Некоторые соединения, однако, оказались устойчивыми к озонированию — они могут реагировать с озоном, но при более высоких дозах. Дело в том, что слишком много озона изменит концентрацию кислорода и неизбежно повлияет на здоровье рыбы — они счастливы только при естественной концентрации кислорода.
Такой детальный анализ растворенного органического вещества стал возможен благодаря высокоточному методу, называемому масс-спектрометрией с Фурье-преобразованием ионно-циклотронного резонанса. Он обнаруживает наличие и относительные концентрации различных химических видов в образце, без предварительного знания того, что именно вы ищете — так называемый нетаргетный анализ. Проведение масс-спектрометрического анализа и обработка данных были ролью исследователей Сколтеха в этом исследовании.
«Наш алгоритм теперь может быть применен к методам, отличным от озонирования, и к другим системам для оценки эффективности различных технологий очистки воды и выбора наилучшего набора инструментов для индивидуальных потребностей компании», — заключил соавтор исследования профессор Евгений Николаев, возглавляющий Лабораторию масс-спектрометрии Сколтеха, где проводилось исследование.