Проекты

Анализ сточных вод фармацевтического производства методом поляриметрии

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Старт в медицину» в секции «Экология и эволюция»

Направление работы: Экология
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1231
Предметы: Биология, Экология
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Старт в медицину», 11–13 апреля 2019 года

Цель

Апробировать метод поляриметрии для оценки чистоты сточных вод после фармацевтического производства, перерабатывающего сырьё растительного происхождения.

Описание

В последнее время проблема сточных вод, загрязнённых лекарственными средствами, стала очень актуальна во всем мире. Лекарственные препараты являются неотъемлемой частью современной медицины. Однако нередко отходы фармацевтического производства сбрасывают в природные водоёмы, что негативно влияет на окружающую среду, в том числе на человека.

Существует много различных методов очистки сточных вод. Одним из них является биологическая очистка, которая подразумевает использование микроорганизмов для очистки от органических веществ.

Микроорганизмы, как правило, используют для расщепления сложных органических веществ до воды и углекислого газа или метана. Многие сложные органические вещества могут менять плоскость поляризации света, т. е. имеют оптическую активность. К ним относятся такие вещества, как моно- и полисахариды. На этом принципе основан метод поляриметрии, который используют для регистрации органических веществ в растворе.

Гипотеза

В сточных водах фармацевтического производства, работающего на растительном сырье, содержится большое количество моно- и полисахаридов, которые обладают оптической активностью, и концентрация их прямо пропорциональна углу вращения плоскости поляризации света. Измерив угол вращения на поляриметре, можно оценить качество очистки сточных вод.

Задачи

1. Провести анализ научной литературы по теме исследования.

2. Изучить метод поляриметрии.

3. Проанализировать зависимость концентрации загрязняющих органических веществ в растворе сточных вод от времени экспонирования их вместе с комплексом микроорганизмов.

Для анализа были взяты сточные воды после фармацевтического производства, использующее сырьё растительного происхождения. Пробы сточных вод отбирали из резервуара для очистки через 1, 10, 15, 40 и 45 недель с начала обработки их микроорганизмами и сразу пропускали через бумажный фильтр. На следующем этапе измеряли 3 раза концентрацию органических веществ методами поляриметрии (в градусах) и высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) (в г/мл). В качестве прибора для измерения оптической активности веществ в сточных водах использовали поляриметр. Поляриметрия – оптический метод исследования, основан на определении угла вращения поляризованного луча. Способность некоторых веществ вращать плоскость поляризации света называют оптической активностью. В зависимости от этого различают оптически неактивные и оптически активные вещества. В работе измеряли концентрацию всех оптически активных веществ в растворе сточных вод, не выделяя отдельных компонентов.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

Поляриметр

Химическая посуда

Штатив

Пипетка автоматическая

Результаты

Измерение содержания оптически активных веществ в сточных водах показало, что угол вращения плоскости поляризации луча уменьшался при снижении концентрации органических веществ в растворе. Аналогичное снижение концентрации органического вещества в сточных водах в зависимости от времени обработки их микроорганизмами было выявлено методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), что свидетельствовало получение адекватной оценки о концентрации загрязняющих веществ в сточных водах методом поляриметрии.

Наименьшая концентрация растворённых органических веществ (РОВ) в незагрязнённых природных водах составляет около 1 мг/л, наибольшая − не превышает 10−20 мг/л.

После сброса очищенных сточных вод содержание органических веществ не должно превышать 3−6 мг/л в водоёмах для питьевого и культурно-бытового водопользования и 2 мг/л в водоёмах рыбохозяйственного значения. Через 45 недель очистки концентрация РОВ была равно 4,5 мг/л, что соответствовало предельно допустимым показателям.

Сотрудничество с вузом при создании работы

ФГАОУ ВО Первый МГМУ имени И.М. Сеченова Минздрава России