ОЧИСТКА ВОДЫ МЕТОДОМ ХОЛОДНОЙ ПЛАЗМЫ: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА БАКТЕРИЦИДНОГО ДЕЙСТВИЯ
https://doi.org/10.53360/2788-7995-2026-1(21)-77
Аннотация
Целью данного исследования являлась оценка эффективности установки холодной плазмы для обеззараживания воды, контаминированной бактериальной микрофлорой. Экспериментальная установка CD Plasma генерирует холодную плазму путем ионизации частиц обрабатываемой жидкости, предварительно преобразованной в двухфазную жидко-газовую среду. Холодная плазма оказывает выраженное антимикробное действие за счет синергетического влияния активных форм кислорода и азота, ультрафиолетового излучения и заряженных частиц, которые вызывают окислительное повреждение клеточной стенки, нарушение целостности мембраны, инактивацию белков и фрагментацию ДНК микроорганизмов. В качестве тестобъектов использованы бактерии Escherichia coli и Pseudomonas aeruginosa как представители санитарно-показательной и условно-патогенной микрофлоры. Показано, что воздействие холодной плазмы в течение 5 минут обеспечивает значительное снижение микробной обсеменённости в отношении обеих культур, однако в большей степени в отношении Pseudomonas aeruginosa. Полученные результаты свидетельствуют о высокой эффективности холодной плазмы в инактивации бактерий без использования химических реагентов и указывают на перспективность её применения в технологиях очистки и обеззараживания воды. Метод отличается энергоэффективностью, масштабируемостью и минимальным образованием побочных продуктов при небольших эксплуатационных затратах.
При поддержке: Авторы выражают благодарность Министерству высшего образования и науки Республики Казахстан, выделившему грантовый проект ИРН:BR27199301 «Разработка климатически-нейтральных новых материалов, передовых технологий и методов для защиты окружающей среды от антропогенных загрязнений и изменения климата.»
Об авторах
А. Б. Джумагазиева
Лаборатория микробиологии, АО «Научный центр противоинфекционных препаратов»
Россия
Россия
Ардак Бисенбаевна Джумагазиева – PhD доктор, заведующий лабораторией микробиологии
г. Алматы, пр. Аль-фараби, 75Б
Ж. А. Искакбаева
Лаборатория микробиологии, АО «Научный центр противоинфекционных препаратов»
Казахстан
Казахстан
Жанар Алибаевна Искакбаева – заместитель заведующего лабораторией микробиологии
г. Алматы, пр. Аль-фараби, 75Б
У. Е. Жантикеев
Казахский национальный исследовательский технический университет им. К.И.Сатпаева
Казахстан
Казахстан
Улан Жантикеев – PhD-докторант кафедры «Материаловедение, нанотехнологии и инженерная физика»
050013, г. Алматы, ул. Сатпаева, 22
К. С. Бексеитова
Казахский национальный исследовательский технический университет им. К.И.Сатпаева
Казахстан
Казахстан
Калампыр Сунакбаевна Бексейтова – PhD доктор, научный сотрудник лаборатории инженерного профиля
050013, г. Алматы, ул. Сатпаева, 22
С. Азат
Казахский национальный исследовательский технический университет им. К.И.Сатпаева
Казахстан
Казахстан
Сейтхан Азат – профессор, руководитель лаборатории инженерного профиля
050013, г. Алматы, ул. Сатпаева, 22
Список литературы
1. Efficient nitrogen removal through coupling biochar with zero-valent iron by different packing modes in bioretention system / J. Chen et al // Environ. Res. – 2023. – № 223. – Р. 115375.
2. Campos L.C. A Review of the Most Concerning Chemical Contaminants in Drinking Water for Human Health / L.C. Campos // Sustainability. – 2024. – № 16. – Р. 7107.
3. Chemical contaminants and environmental stressors induced teratogenic effect in aquatic ecosystem – A comprehensive review / S. Madesh et al // Toxicology Reports. – 2024. – Vol. 13. – Р. 101819. https://doi.org/10.1016/j.toxrep.2024.101819.
4. Madjar RM. Nutrient Water Pollution from Unsustainable Patterns of Agricultural Systems, Effects and Measures of Integrated Farming / RM. Madjar, G. Vasile Scăețeanu, MA. Sandu // Water. – 2024. – № 16(21). – Р. 3146. https://doi.org/10.3390/w16213146.
5. Wada O.Z. Recent occurrence of pharmaceuticals in freshwater, emerging treatment technologies, and future considerations: A review / O.Z. Wada, D.B. Olawade // Chemosphere. – 2025. – Vol. 374. – Р. 144153. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2025.144153.
6. Mendoza-Espinosa LG. Editorial: Wastewater and microbial contamination of water courses / LG. Mendoza-Espinosa, А. Mojiri // Front. – 2024. – Water 6. – Р. 1428714. https://doi.org/10.3389/frwa.2024.1428714.
7. A comprehensive review of microplastic pollution in freshwater and marine environments / I.M. Jaikumar et al // Green Analytical Chemistry. – 2025. – Vol. 12. – Р. 100202. https://doi.org/10.1016/j.greeac.2024.100202.
8. Exploring emerging water treatment technologies for the removal of microbial pathogens / O.V. Obayomi et al // Current Research in Biotechnology. – 2024. – Vol. 8. – Р. 100252. https://doi.org/10.1016/j.crbiot.2024.100252.
9. Linden Systematic Review of Microorganism Removal Performance by Physiochemical Water Treatment Technologies / M. Burke et al // Environmental Science & Technology Article ASAP. https://doi.org/10.1021/acs.est.4c03459.
10. Current microbiological challenges in drinking water / A.C. Afonso et al // Journal of Water Process Engineering. – 2025. – Vol. 72. – Р. 107614. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2025.107614.
11. Emerging Technologies for the Control of Biological Contaminants in Water Treatment: A Critical Review / Rui Gao et al // Engineering. – 2025. – № 48(5). – Р. 185-204 https://doi.org/10.1016/j.eng.2024.08.022.
12. Effect of water treatment processes on microbial contamination in drinking water in rural areas of the urban periphery / Lan Zhang et al // Journal of Water, Sanitation and Hygiene for Development. – Vol 14, № 8. – Р. 735
13. Wastewater Treatment in Central Asia: Treatment Alternatives for Safe Water Reuse / MS Kalmakhanova et al // Sustainability. – 2023. – № 15(20). – Р. 14949. https://doi.org/10.3390/su152014949.
14. An analysis of barriers and perspectives for circular economy in industrial water use in Kazakhstan / I. Radelyuk et al // Sustainable Water Resources Management. – 2024. https://doi.org/10.1007/s40899-024-01057-8.
15. Trotta V. Risks associated with wastewater reuse in agriculture: investigating the effects of contaminants in soil, plants, and insects / V. Trotta, O. Baaloudj, M. Brienza // Front. Environ. Sci. – 2024. – № 12. – Р. 1358842. https://doi.org/10.3389/fenvs.2024.1358842.
16. EXCESS AND ACTUAL INDICATORS OF WATER CONSUMPTION AND WASTEWATER DISPOSAL IN THE REPUBLIC OF KAZAKHSTAN / В. Botantaeva et al // Water Conservation & Management. – 2024. – Vol. 8. https://doi.org/10.26480/wcm.03.2024.362.367.
17. Radelyuk I. Sustainable Water Use in Industry - Reasons, Challenges, Response of Kazakhstan / I. Radelyuk, J. Klemeš, K. Tussupova // Circular Economy and Sustainability. – 2023. https://doi.org/10.1007/s43615-023-00269-y.
18. Laroussi M. Low Temperature Plasma Jet for Biomedical Applications: A Review / M. Laroussi // IEEE Transactions on Plasma Science. – 2015. – № 43. – Р. 703-711. https://doi.org/10.1109/TPS.2015.2403307.
19. Nonthermal plasma inactivation of food-borne pathogens / NN Misra et al // Food Eng Rev. – 2011.
20. Plasma-liquid interactions: A review and roadmap / P.J. Bruggeman et al // Plasma Sources Science and Technology. – 2016. – № 25(5). – Article 053002. https://doi.org/10.1088/0963-0252/25/5/053002.
21. How Does Cold Plasma Work in Medicine?. / S. Bekeschus et al // Textbook of Good Clinical Practice in Cold Plasma Therapy. Springer, Cham. – 2022. https://doi.org/10.1007/978-3-030-87857-3_3.
22. Breaking the outer membrane barrier: structure, targets, and antimicrobial strategies for Gramnegative bacteria / F. Xu et al // Front. Microbiol. – 2026. – № 17. – Р. 1734749. https://doi.org/10.3389/fmicb.2026.1734749.
23. Imlay JA. Pathways of oxidative damage / JA. Imlay // Annu Rev Microbiol. – 2003. – № 57. – Р. 395-418. https://doi.org/10.1146/annurev.micro.57.030502.090938. PMID: 14527285.
24. Cold Plasma Inactivation of Bacterial Biofilms and Reduction of Quorum Sensing Regulated Virulence Factors / D. Ziuzina et al // PLoS One. – 2015/ – № 10(9). – Р. e0138209. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0138209. PMID: 26390435; PMCID: PMC4577073.
25. Cold Plasma Inactivation of Bacterial Biofilms and Reduction of Quorum Sensing Regulated Virulence Factors / D. Ziuzina et al // PLoS One. – 2015. – № 10(9). – Р. e0138209. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0138209. PMID: 26390435; PMCID: PMC4577073.
26. Gram positive and Gram negative bacteria differ in their sensitivity to cold plasma / A. Mai-Prochnow // Sci Rep. – 2016. – № 6. – Р. 38610. https://doi.org/10.1038/srep38610. PMID: 27934958; PMCID: PMC5146927.
27. WHO. Guidelines for drinking-water quality. 4th ed. 2017.
28. EPA. Microbial contaminant standards for drinking water. 2018.
29. Resistance of bacterial biofilms to disinfectants: a review / A. Bridier et al // Biofouling. – 2011. – № 27(9). – Р. 1017-32. https://doi.org/10.1080/08927014.2011.626899. PMID: 22011093.
30. Cold plasma technology: advanced and sustainable approach for wastewater treatment / P. Gururani et al // Environ Sci Pollut Res Int. – 2021. – № 28(46). – Р. 65062-65082. https://doi.org/10.1007/s11356-021-16741-x. Epub 2021 Oct 7. PMID: 34617236; PMCID: PMC8494511.
Рецензия
Для цитирования:
Джумагазиева А.Б., Искакбаева Ж.А., Жантикеев У.Е., Бексеитова К.С., Азат С. ОЧИСТКА ВОДЫ МЕТОДОМ ХОЛОДНОЙ ПЛАЗМЫ: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА БАКТЕРИЦИДНОГО ДЕЙСТВИЯ. Вестник Университета Шакарима. Серия технические науки. 2026;1(1(21)):714-723. https://doi.org/10.53360/2788-7995-2026-1(21)-77
For citation:
Zhumagazieva A.B., Iskakbayeva Zh.A., Zhantikeyev U.Ye., Bexeitova K.S., Azat S. WATER PURIFICATION BY THE COLD PLASMA METHOD: AN EXPERIMENTAL EVALUATION OF BACTERICIDAL ACTION. Bulletin of Shakarim University. Technical Sciences. 2026;1(1(21)):714-723. (In Russ.) https://doi.org/10.53360/2788-7995-2026-1(21)-77
Просмотров:
99
JATS XML
Послать статью по эл. почте 
