Распыление цианида возле коралловых рифов, кишащих тропическими существами, может быстро и дешево оглушить декоративную рыбу, которую затем можно выловить и продать по всему миру. Практика снабжает зоомагазины, но часто оставляет после себя поврежденные кораллы и мертвую рыбу, подвергшуюся воздействию слишком большого количества токсина. Страны, где собирают аквариумных рыбок, запретили этот метод несколько десятилетий назад, но поймать преступников сложно. Теперь исследователи разрабатывают портативное устройство для обнаружения ловли цианидом, которое могло бы помочь пресечь разрушительную практику.
На 253-м национальном собрании и выставке Американского химического общества (ACS) команда представит свой прогресс в разработке устройства.
«В мире продается от 20 до 30 миллионов морских рыб, - говорит Эндрю Райн, доктор философии. «От 10 до 12 миллионов прибывает в США, крупнейший импортер, и большая часть этой рыбы поступает из стран, в которых исторически сложились проблемы с ловлей цианида. Хотя были проведены некоторые исследования, никто на самом деле не знает, насколько широко распространена эта проблема».
Райн, сотрудник Университета Роджера Уильямса в Род-Айленде, изучает мировую торговлю аквариумами и говорит, что деструктивная рыбалка, включая использование метода отравления цианидом, является одной из самых больших проблем, стоящих перед отраслью.
Стремясь помочь таким странам, как Индонезия и Филиппины, искоренить эту практику, Райн обсудил проблему с Клиффордом Мерфи, доктором философии, а также с Университетом Роджера Уильямса. А летом 2015 года Мерфи и студент-исследователь Аманда Маккейб решили разработать метод обнаружения, который можно было бы упаковать в портативную систему.
Если вы собираетесь судебно-медицинской экспертизой установить, что рыба была поймана с помощью ловли цианидом, было бы очень полезно иметь портативное устройство, чтобы вы могли проверить его на месте, когда рыбацкие лодки вернутся в доки, - говорит Мерфи. Он добавляет, что современные методы включают отправку рыбы и аквариумной воды в лаборатории для предварительной обработки и тестирования. Этот подход дорог и требует времени.
Чтобы создать более практичный датчик, который можно было бы погружать непосредственно в резервуары на лодках, когда они прибывают с уловом, Мерфи и МакКейб начали изучать электрохимическую платформу, которая использует порфирины для связывания тиоцианата. Порфирины представляют собой органические молекулы, и многие из них встречаются в природе. Одним из примеров является гем, пигмент красных кровяных телец. А тиоцианат - это метаболит, выделяемый рыбой, подвергшейся воздействию цианида.
Исследователи изготовили электроды, прикрепив металлопорфирины - порфирины с металлом в центре - к подложке, и подвергли полученный датчик воздействию воды, собранной из близлежащего залива Наррагансетт. Образцы воды были обогащены различными уровнями тиоцианата. Когда тиоцианат присоединяется к порфиринам, их химический состав и цвет меняются - так же, как фиолетовый гем становится красным, когда с ним связывается кислород.
«Когда мы начали тестировать датчик, мы заметили значительную способность обнаруживать тиоцианат даже в необработанной соленой воде», - говорит Мерфи. «Наш датчик срабатывает примерно через пять-десять минут, и уровень, который мы обнаруживаем, составляет от 1 до 2 частей на миллиард». Он добавляет, что, как сообщается, самый лучший из доступных на сегодняшний день методов позволяет обнаруживать тиоцианат в морской воде только на более высоком уровне 3,2 части на миллиард.
Студент-исследователь Коннор Свит продолжает проект, тестируя различные металлопорфирины и разрабатывая последовательный метод изготовления электродов, который он в настоящее время делает вручную. Студент-инженер Чарльз Флинн работает над электроникой, разрабатывая портативное устройство для сенсорной технологии. Команда проверит метод на образцах воды обработанной рыбы. Они говорят, что если эти результаты будут многообещающими, они могут получить готовый прототип через один-два года.