В последние года актуальна проблема загрязнения атмосферного воздуха, так как большинство опасных загрязняющих веществ поступают в природную среду через атмосферу, которая становится важным входным компонентом геосистемы с точки зрения техногенного воздействия[1]. Химические методы анализа воздушной среды активно применяются в г. Красноярске и других городах, но не позволяют проанализировать действие загрязнений на живые объекты.



В данной работе с помощью биолюминесцентного биферментного метода было проанализировано состояние воздушной среды и оценена степень ее загрязнения.



Отбор проб воздушной среды проводился на открытом воздухе в городской черте с помощью аспиратора ПУ-4Э с использованием поглотительных сосудов Рихтера. В качестве поглотительных сред использовались: дистиллированная вода; поглотительная среда на формальдегид[2]; поглотительная среда на диоксид азота[3]. Было отобрано 30 проб воздушной среды.

По результатам спектрофотометрического анализа было определено содержание в пробах воздуха формальдегида, диоксида азота. Биолюминесцентный анализ проб воздуха проводился с использованием растворимой биферментной системы НАД(Ф)Н:ФМН-оксидоредуктаза и люцифераза.

Была использована реакционная смесь следующего состава:

- 350 мкл 0,05 М калий фосфатного буфера (pH=6,9);

- 5 мкл раствора КРАБа; 50 мкл 0,0025% раствора тетрадеканаля;

- 100 мкл 0,4 мМ раствора NADН;

- 10 мкл пробы/контроля (для дистиллированной воды 50 мкл);

- 10 мкл 0,5 мМ раствора FMN.



Оценка токсичности исследуемой пробы осуществлялась по величине ингибирования люминесценции пробы. В качестве анализируемого параметра выступает величина остаточного свечения [1]. Спектрофотометрический анализ проб воздуха показал, что концентрация формальдегида составила 0,016±0,002 мг/м3, а диоксида азота 0,063±0,014мг/м3.

В результате проведения биолюминесцентного анализа все исследуемые пробы оказались загрязнены, так как остаточное свечение пробы, отобранной на поглотительный раствор на формальдегид, составило 134±4, а на поглотительный раствор на диоксид азота 77±7.

Спектрофотометрический анализ проб, в отличии от биотестирования, не показал превышение предельно допустимых концентраций. Это свидетельствует о том, что химический анализ не является полноценным методом оценки состояния воздушной среды. Альтернативным интегральным методом в таком анализе может служить биолюминесцентный анализ с использованием растворимой биферментной системы НАД(Ф)Н:ФМН-оксидоредуктаза и люцифераза.



Список литературы

1. Esimbekova, E.N., Torgashina, I.G., Kalyabina, V.P., Kratasyuk, V.A Enzymatic Biotesting: Scientific Basis and Application. Contemporary Problems of Ecology, 2021, 14(3), стр. 290–304

2. Problems of Ecology 2021, 14, 290. РД 52.04.823-2015. Массовая концентрация формальдегида в пробах атмосферного воздуха, 2016, стр.29-30

3. РД 52.04.792-2014 .Массовая концентрация оксида и диоксида азота в пробах атмосферного воздуха.

In recent years, the problem of atmospheric air pollution has become urgent, since most of the dangerous pollutants enter the natural environment through the atmosphere, which becomes an important input component of the geosystem from the point of view of technogenic effects[1]. Chemical methods of air analysis are actively used in Krasnoyarsk and other cities, but they do not allow analyzing the effect of pollution on living objects.



In this work, using the bioluminescent bioenzyme method, the state of the air environment was analyzed and the degree of its pollution was estimated.



Air sampling was carried out outdoors in the city using a PU-4E aspirator using Richter absorption vessels. The following were used as absorption media: distilled water; formaldehyde absorption medium[2]; absorption medium for nitrogen dioxide[3]. 30 air samples were taken.

According to the results of spectrophotometric analysis, the content of formaldehyde and nitrogen dioxide in air samples was determined. Bioluminescent analysis of air samples was carried out using a soluble NAD(F) bioenzyme systemH:FMN oxidoreductase and luciferase.

A reaction mixture of the following composition was used:

- 350 µl 0.05 M potassium phosphate buffer (pH=6.9);

- 5 ml of crab solution; 50 ml of 0.0025% tetradecanal solution;

- 100 ml of 0.4 mM NADH solution;

- 10 ml of sample/control (for distilled water 50 ml);

- 10 ml of 0.5 mM FMN solution.



The toxicity of the test sample was assessed by the magnitude of the inhibition of the luminescence of the sample. The analyzed parameter is the value of the residual glow [1]. Spectrophotometric analysis of air samples showed that the concentration of formaldehyde was 0.016±0.002 mg/m3, and nitrogen dioxide 0.063±0.014mg/m3.

As a result of bioluminescence analysis, all the samples under study were contaminated, since the residual glow of the sample taken for the formaldehyde absorption solution was 134± 4, and for the absorption solution for nitrogen dioxide 77±7.

Spectrophotometric analysis of samples, unlike biotesting, did not show exceeding the maximum permissible concentrations. This indicates that chemical analysis is not a full-fledged method of assessing the state of the air environment. An alternative integral method in such an analysis can be bioluminescent analysis using a soluble bioenzyme system of NAD(F)H:FMN oxidoreductase and luciferase.



List of literature

1. Esimbekova, E.N., Torgashina, I.G., Kalyabina, V.P., Kratasyuk, V.A Enzymatic Biotesting: Scientific Basis and Application. Contemporary Problems of Ecology, 2021, 14(3), pp. 290-304

2. Problems of Ecology 2021, 14, 290. RD 52.04.823-2015. Mass concentration of formaldehyde in atmospheric air samples, 2016, pp.29-30

3. RD 52.04.792-2014 .Mass concentration of nitrogen oxide and dioxide in atmospheric air samples.