| |
|
|
|
| |
| №4, 2024: Методология и методы исследований. Модели и прогнозы |
<< Содержание номера
<< Архив
[RUS] / [ENG]Методология и методы исследований. Модели и прогнозы
Применение спектрофотометрического метода для обнаружения антибиотика цефотаксим в модельном растворе
А. А. Абрамова, к. т. н., доцент,
А. М. Батуева, магистрант,
Е. В. Грахова, ст. преподаватель,
М. Ю. Дягелев, к. т. н., доцент,
В. Г. Исаков, д. т. н., профессор,
А. М. Непогодин, ст. преподаватель,
Ижевский государственный технический университет им. М.Т. Калашникова,
426069, Россия, г. Ижевск, ул. Студенческая, д. 7 A. A. Abramova ORCID: 0000-0003-0868-9626,
A. M. Batueva ORCID: 0000-0003-2553-1417,
E. V. Grachova ORCID: 0000-0002-6344-6320,
M. Yu. Dyagelev ORCID: 0000-0002-4949-2646,
V. G. Isakov ORCID: 0000-0002-9816-7700,
A. M. Nepogodin ORCID: 0000-0002-5491-0160,
Kalashnikov Izhevsk state technical University,
7, Studencheskaya, Izhevsk, Russia, 426069
e-mail
[email protected]
Аннотация
Количество исследований по выявлению антибиотиков в городских сточных водах, в поверхностных водоёмах с каждым годом становится всё больше, так как возникновение устойчивости микроорганизмов к антибиотикам является одной из актуальнейших проблем здравоохранения. В данной статье представлены результаты работы по определению антибиотика цефотаксим в модельных растворах с помощью спектрофотометрического метода. В нескольких сериях опытов были установлены минимальные концентрации цефотаксима в модельных растворах, которые можно выявить с помощью спектрофотометра ПЭ-5400 УФ; установлен пик оптической плотности в ультрафиолетовом диапазоне при длине волны 300 нм; зафиксировано смещение спектра поглощения с 300 на 280 нм в пробах модельного раствора при увеличении времени хранения раствора; установлена особенность цефотаксима – увеличение пика оптической плотности в пробах при смещении рН в кислую среду, особенно при значениях рН от 0,2 до 2,0, и уменьшение пика оптической плотности с минимальными значениями при рН от 6,0 до 6,4 в диапазоне длин волн от 280 до 300 нм. Подробно рассмотрено воздействие добавляемых в модельный раствор цефотаксима ионов металлов и представлены результаты двух серий опытов, в которых за счёт изменения соотношений концентраций цефотаксима и ионов металлов определена возможность образования комплексных соединений с ионами Al3+, Zn2+, Cu2+, Pb2+. При увеличивающейся концентрации ионов металлов происходит также рост оптической плотности в образцах с ионами Zn2+, Cu2+, Pb2+; в модельных растворах с ионами Al3+ и Fe3+ изменения оптической плотности не наблюдалось. Полученные значения величин оптической плотности и спектров поглощения модельного раствора цефотаксима можно использовать при разработке методики обнаружения антибиотиков в разных средах, в том числе и в городских сточных водах.
Abstract
The number of studies on the detection of antibiotics in urban wastewater and in surface waterbodies is increasing every year, as the increase of antibiotic-resistance of microorganisms is one of the most urgent public health problems. This paper presents the results of study on the detection of the antibiotic Cefotaxime (CFX) in model solutions using the spectrophotometric method. In several series of experiments we determined the minimal CFX concentrations in the model solutions, which can be detected with the spectrophotometer PE-5400 UV. The optical density peak in the ultraviolet range at 300 nm is established. The shift of absorption spectrum from 300 to 280 nm in the model solution samples with increasing storage time of the solution was fixed. We determined the CFX peculiarities: increase of optical density peak in samples at pH shift to acidic medium, especially at pH values from 0.2 to 2.0 as well as reduction of the optical density peak with minimum pH values from 6.0 to 6.4 in the wavelength range from 280 to 300 nm. The effect of metal ions added to the model solution of CFX is considered in detail. The results of two series of experiments are presented, in which the possibility of complex compounds with Al3+, Zn2+, Cu2+, Pb2+ formation was determined by changing the concentration ratios of CFX and metal ions. There was an increase in optical density in samples with Zn2+, Cu2+, Pb2+ with increasing in metal ions content. In model solutions with Al3+ and Fe3+ there was no change in optical density. The obtained values of optical density and absorption spectra of CFX model solution can be used when developing methods of antibiotic detection in various media, including urban wastewater.
Ключевые слова
сточные воды, антибиотики, спектроскопия, очистка стоков, микрозагрязнители, ионы металлов, комплексные соединения
Keywords
wastewater, antibiotics, spectroscopy, wastewater treatment, micropollutants, metal ions, complex compounds
References
1. Gubanov L.N., Katrayeva I.V., Gusarov M.L., Kolpakov M.V. Development of integrated wastewater aftertreatment process for pharmaceutical plant // Volga Scientific Journal. 2009. No. 4 (12). P. 148–152 (in Russian).
2. Abramova A.A., Batueva A.M., Vasiliev A.V., Diagelev M.Y., Naumkina E.J., Chursin I.O. Assessment of urban wastewater pollution by antibiotic drugs of the cephalosporin group and the possibility of their determination by spectrophotometric method // PNRPU Bulletin. Applied Ecology. Urban Development. 2021. No. 2 (42). P. 53–65 (in Russian). doi: 10.15593/2409-5125/2021.02.05
3. Sokolova L.I., Gal’chenko D.S., Smirnova M.G., Blinovskaya Ya.Yu. Using of natural aluminosilicates for clean wastewater from antibiotics various classes // Gidrometeorologiya i Ekologiya. 2021. No. 62. P. 113–126 (in Russian). doi: 10.33933/2074-2762-2021-62-113-126
4. Sazykin I.S., Azhogina T.N., Khmelevtsova L.E., Khammami M.I., Sazykina M.A. Role of wastewater treatment plants in distribution of antibiotic resistance genes // Theoretical and Applied Ecology. 2020. No. 4. P. 223–230 (in Russian). doi: 10.25750/1995-4301-2020-4-223-230
5. Barenboim G.M., Chiganova M.A. Pharmaceutical pollution of surface and waste water // Water: Chemistry and Ecology. 2012. No. 10 (52). P. 40–46 (in Russian).
6. Nieto-Juárez J.I., Torres-Palma R.A., Botero-Coy A.M., Hernández F. Pharmaceuticals and environmental risk assessment in municipal wastewater treatment plants and rivers from Peru // Environ. Int. 2021. V. 155. Article No. 106674. doi: 10.1016/j.envint.2021.106674
7. Mezrin N.M., Abramova A.A., Diagelev M.Yu., Isakov V.G. Estimation of the specific pollutants in municipal wastewater // Water Supply and Sanitary Technique. 2022. No. 7. P. 34–41 (in Russian). doi: 10.35776/VST.2022.07.05
8. Abramova A.A., Isakov V.G., Dyagelev M.Yu., Nepogodin A.M., Grakhova E.V. Specific pollutants in urban wastewater and their impact on the environment // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2022. No. 981 (3). Article No. 032083. doi: 10.1088/1755-1315/981/3/032083
9. Jansen K.U., Anderson A.S. The role of vaccines in fighting antimicrobial resistance (AMR) // Hum. Vaccin. Immunother. 2018. V. 14. No. 9. P. 2142–2149. doi: 10.1080/21645515.2018.1476814
10. Moo C.L., Yang S.K., Yusoff K., Ajat M., Thomas W., Abushelaibi A., Lim S.H., Lai K.S. Mechanisms of antimicrobial resistance (AMR) and alternative approaches to overcome AMR // Curr. Drug Discov. Technol. 2020. V. 17. No. 4. P. 430–447. doi: 10.2174/1570163816666190304122219
11. Azad H., Mohsennia M., Cheng C., Amini A. Crosslinked poly(vinyl butyral) amine-functionalized polyacrylonitrile adsorptive membrane nano-composited with CeO2nanoparticles for simultaneous aqueous removal of heavy metals and cefotaxime // Chemical Engineering Journal. 2022. V. 435. No. 1. Article No. 134849. doi: 10.1016/j.cej.2022.134849
12. Sazykin I.S., Seliverstova E.Yu., Khmelevtsova L.E., Azhogina T.N., Kudeevskaya E.M., Khammami M.I., Gnennaya N.V., Al-Rammahi A.A.K., Rakin A.V., Sazykina M.A. Occurrence of antibiotic resistance genes in sewages of Rostov-on-Don and lower Don River // Theoretical and Applied Ecology. 2019. No. 4. P. 76–82. doi: 10.25750/1995-4301-2019-4-076-082
13. Kozlova M.A. Research of pharmaceutical pollution of waterbodies in wastewater discharge areas of cities and industrial enterprises // Water: Chemistry and Ecology. 2019. No. 3-6. P. 30–36 (in Russian).
14. Monteiro S.C., Boxall A.B.A. Occurrence and fate of human pharmaceuticals in the environment // Reviews
of Environmental Contamination and Toxicology / Ed. D.M. Whitacre. V. 202. Springer, New York, NY, 2010.
P. 53–154. doi: 10.1007/978-1-4419-1157-5_2
15. Marano R.B.M., Fernandes T., Manaia C.M., Nunes O., Morrison D., Berendonk T.U., Kreuzinger N., Tenson T., Corno G., Fatta-Kassinos D., Merlin C., Topp E., Jurkevitch E., Henn L., Scott A., Heß S., Slipko K., Laht M., Kisand V., Di Cesare A., Karaolia P., Michael S.G., Petre A.L., Rosal R., Pruden A., Riquelme V., Agüera A., Esteban B., Luczkiewicz A., Kalinowska A., Leonard A., Gaze W.H., Adegoke A.A., Stenstrom T.A., Pollice A., Salerno C., Schwermer C.U., Krzeminski P., Guilloteau H., Donner E., Drigo B., Libralato G., Guida M., Bürgmann H., Beck K., Garelick H., Tacão M., Henriques I., Martínez-Alcalá I., Guillén-Navarro J.M., Popowska M., Piotrowska M., Quintela-Baluja M., Bunce J.T., Polo-López M.I., Nahim-Granados S., Pons M.N., Milakovic M., Udikovic-Kolic N., Ory J., Ousmane T., Caballero P., Oliver A., Rodriguez-Mozaz S., Balcazar J.L., Jäger T., Schwartz T., Yang Y., Zou S., Lee Y., Yoon Y., Herzog B., Mayrhofer H., Prakash O., Nimonkar Y., Heath E., Baraniak A., Abreu-Silva J., Choudhury M., Munoz L.P., Krizanovic S., Brunetti G., Maile-Moskowitz A., Brown C., Cytryn E. A global multinational survey of cefotaxime-resistant coliforms in urban wastewater treatment plants // Environ. Int. 2020. V. 144. Article No. 106035. doi: 10.1016/j.envint.2020.106035
16. Rodriguez-Mozaz S., Chamorro S., Marti E., Huerta B., Gros M., Sànchez-Melsió A., Borrego C.M., Barceló D., Balcázar J.L. Occurrence of antibiotics and antibiotic resistance genes in hospital and urban wastewaters and their impact on the receiving river // Water Res. 2015. V. 69. P. 234–242. doi: 10.1016/j.watres.2014.11.021
17. Szekeres E., Baricz A., Chiriac C.M., Farkas A., Opris O., Soran M.-L., Andrei A.-S., Rudi K., Balcázar J.L., Dragos N., Coman C. Abundance of antibiotics, antibiotic resistance genes and bacterial community composition in wastewater effluents from different Romanian hospitals // Environ. Pollut. 2017. V. 225. P. 304–315. doi: 10.1016/j.envpol.2017.01.054
18. Wielens Becker R., Ibáñez M., Cuervo Lumbaque E., Wilde M.L., Flores da Rosa T., Hernández F., Sirtori C. Investigation of pharmaceuticals and their metabolites in Brazilian hospital wastewater by LC-QTOF MS screening combined with a preliminary exposure and in silico risk assessment // Sci. Total Environ. 2020. V. 699. Article No. 134218. doi: 10.1016/j.scitotenv.2019.134218
19. Mirzaei R., Yunesian M., Nasseri S., Gholami M., Jalilzadeh E., Shoeibi S., Mesdaghinia A. Occurrence and fate of most prescribed antibiotics in different water environments of Tehran, Iran // Sci. Total Environ. 2018. V. 619–620. P. 446–459. doi: 10.1016/j.scitotenv.2017.07.27
20. Thai P.K., Ky L.X., Binh V.N., Nhung P.H., Nhan P.T., Hieu N.Q., Dang N.T.T., Tam N.K.B., Anh N.T.K. Occurrence of antibiotic residues and antibiotic-resistant bacteria in effluents of pharmaceutical manufacturers and other sources around Hanoi, Vietnam // Sci. Total Environ. 2018. V. 645. P. 393–400. doi: 10.1016/j.scitotenv.2018.07.126
21. Azhogina T.N., Skugoreva S.G., Al-Rammahi A.A.K., Gnennaya N.V., Sazykina M.A., Sazykin I.S. Influence of pollutants on the spread of antibiotic resistance genes in the environment // Theoretical and Applied Ecology. 2020. No. 3. P. 6–14 (in Russian). doi: 10.25750/1995-4301-2020-3-006-014
22. Dolina L.F., Savina O.P. Water cleaning from residues of medicinal preparations // Nauka ta progres transportu. 2018. No. 3 (75). P. 36–51 (in Russian). doi: 10.15802/stp2018/134675
23. Barenboym G.M., Chiganova M.A., Berezovskaya I.V. Particular qualities of surface water bodies pollution
with components of pharmaceutical substances // Water Sector of Russia. 2014. No. 3. P. 131–141 (in Russian).
doi: 10.35567/1999-4508-2014-3-11
24. Kish L.K., Tretyakov A.V., Lavrukhina O.I., Amelin V.G., Gergel M.A., Mishchenko N.V. Transformation products of pesticides and veterinary drugs in food and raw materials (analytical review) // Theoretical and Applied Ecology. 2022. No. 2. P. 15–25 (in Russian). doi: 10.25750/1995-4301-2022-2-015-025
25. Harkina O.V. Efficient operation and calculation of biological wastewater treatment facilities. Volgograd: Panorama, 2015. 433 p. (in Russian).
Прикреплённые файлы:
<< Содержание номера
<< Архив
Дата последнего обновления: 11:24:48/27.03.25
|
|
 |
| |
|
| |
|
|
|
| |
|
|
|
| |
 |
ИАА "Информ-Экология" |
|
 |
| |
|
| |
|
|
| | |
| |
|
|
|
| |
|
Министерство природных ресурсов Российской Федерации |
|
|
| |
|
| |
|
|
| | |
| |
|
|
|
| |
|
Счётчик |
|
|
| |
|
| |
|
|
| | |
|
