всероссийский научно-практический журнал
  • ISSN 2072-8158
  • -
  • Роспечать: 48626
  • Пресса России: 44722

Азольные соединения как фактор воздействия на массовые виды цианобактерий

Опубликовано в журнале «Вода: химия и экология» № 12 за 2015 год, стр. 10-19.
Рубрика: Вопросы экологии

 

Поляк Ю.М. кандидат технических наук, старший научный сотрудник, ФГБУН Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности Российской академии наук

Аннотация:
Широкое применение азольных соединений в качестве биоцидов приводит к их неизбежному попаданию в окружающую среду и загрязнению водных объектов. Многие современные препараты на основе азолов токсичны и, несмотря на способность к биоразложению, могут оказывать на биоту водных экосистем негативное воздействие. В настоящей работе исследовали влияние азольных соединений – 1,2,4-триазола и изотиазолинонов, на развитие массовых видов цианобактерий и синтез ими вторичных метаболитов. В работе использовали альгологически чистые культуры цианобактерий Anabaena variabilis, Aphanizomenon flos-aquae, Oscillatoria agardhii, Microcystis aeruginosa, зеленых водорослей Scenedesmus quadricauda и Oocystis parva. Проведенные исследования показали, что цианобактерии обладают высокой чувствительностью к соединениям класса изотиазолинонов и меньшей чувствительностью к 1,2,4-триазолу. По чувствительности к 1,2,4-триазолу цианобактерии сопоставимы с зелеными водорослями, но к изотиазолинонам менее устойчивы. При изучении токсического действия азольных соединений было установлено, что они оказывают влияние на процессы фотосинтеза цианобактерий. Особую роль в процессе адаптации клеток к действию токсикантов играет фикоэритрин, концентрация которого в присутствии 1,2,4-триазола и изотиазолинонов увеличивается в несколько раз. Действие азольных соединений характеризуется увеличением проницаемости клеток и повышенным выходом в окружающую среду метаболитов, таких как цианотоксины и одоранты. Содержание одорантов в воде остается на высоком уровне даже в условиях практически полного подавления роста цианобактерий. Несмотря на ингибирование процесса токсинообразования в присутствии азольных соединений, биомасса продуцента токсинов – цианобактерии M. aeruginosa, сохраняет токсичность, т.к. соотношение токсинов изменяется в пользу наиболее токсичного представителя группы цианотоксинов – микроцистина LR. Таким образом, загрязнение водных экосистем азольными соединениями может не только оказать влияние на структуру и сукцессию водорослевого сообщества, но и стать причиной увеличения концентрации опасных метаболитов цианобактерий и ухудшения качества природных вод.

Ключевые слова: 1, 2, 4-триазол, изотиазолиноны, микроцистин, фотосинтетические пигменты, цианобактерии

Ссылка для цитирования:
Поляк Ю.М. Азольные соединения как фактор воздействия на массовые виды цианобактерий // Вода: химия и экология. — 2015. — № 12. — c. 10-19. — http://watchemec.ru/article/27705/

Литература:
1. Paerl H.W. Harmful algal blooms with an emphasis on cyanobacteria / H.W. Paerl, R.S. Fulton, P.H. Moisander, J. Dyble // Sci. World J. 2001. V. 1. P. 76–113.
2. Каплан Г.И. Триазолы и их пестицидная активность / Г.И. Каплан, С.С. Кукаленко. М: НИИТЭХИМ., Серия: Современные проблемы химии и химической промышленности. вып. 2 (140). 1983. 40 с.
3. Filipov N.M. Developmental toxicity of a triazole fungicide: consideration of interorgan communication / N.M. Filipov, D.A. Lawrence // Toxicol. Sci. 2001. V. 62. №2. P. 185-186.
4. Durjava M.K. Experimental assessment of the environmental fate and effects of triazoles and benzotriazole / M.K. Durjava, B. Kolar, L. Arnus, E. Papa, S. Kovarich, U. Sahlin, W. Peijnenburg // Altern. Lab. Anim. 2013. V. 41. №1. P. 65-75.
5. Навашин П.С. Антифунгальная химиотерапия. Успехи и проблемы //Антибитики и химиотерапия. 1998. № 8. C. 3-6.
6. Maertens, J.A. History of the development of azole derivatives // Clin. Microbiol. Infect. 2004. V. 10. P. 1-10.
7. Chicharro M.1. Determination of 3-amino-1,2,4-triazole (amitrole) in environmental waters by capillary electrophoresis / M.1. Chicharro, A. Zapardiel, E. Bermejo, M. Moreno // Talanta. 2003. V. 59. №1. P. 37-45.
8. Williams T.M. The mechanism of action of isothiazolone biocides // Power Plant Chem. 2007. V. 9. №1. P. 14-22.
9. Williams T.M. Biofouling studies with methylchoro/methylisothiazolone in model cooling systems / T.M. Williams, J.W. Holz // CORROSION/98, P. 98-298, Houston, TX: NACE International, 1998.
10. Wiencek K.M. A New biocide for control of algal biofouling in cooling towers / K.M. Wiencek, T.M. Williams, R.F. Semet // Cooling Tower Institute Journal. 1998. V. 19. №3. P. 56-65.
11. Fewings J. An update of the risk assessment for methylchloroisothiazolinone / methylisothiazolinone (MCI/MI) with focus on rinse-off products / J. Fewings, T. Menne // Contact Dermat. 1999. V. 41. P. 1-13.
12. Emmett E.A. The irritancy and allergenicity of 2-n-octyl-4-isothiazolin-3-one (Skane M-8®), with recommendations for patch test concentration / E.A. Emmett, S.K. Ng, M.A Levy, J.N. Moss, I.J. Morici // Contact Dermat. 1989. V. 20. Р. 21-26.
13. Reinhard E. Preservation of products with MCI/MI in Switzerland / E.Reinhard, R. Waeber, M. Niederer, T. Maurer, P. Maly, S. Scherer // Contact Dermat. 2001. V. 45. P. 257.
14. DaSilva E.J. Effect of pesticides on blue-green algae and nitrogen fixation / E.J. DaSilva, L.E. Henriksson, E. Henriksson // Arch. Environ. Contam. Toxicol. 1975. V. 3. №2. P. 193-204.
15. Stanier R.Y. Purification and properties of unicellular blue-green algae (Order Chroococcales) / R.Y. Stanier, R. Kunisawa, M. Mandel, G. Cohen-Bazire // Bact. Rev. 1971. V. 35. №2. Р. 171-205.
16. Fenderson B.A. Glycoconjugate expression during embryogenesis and its biological significance / B.A. Fenderson, E.M. Eddy, S.-I. Hakomori // BioEssays. 1990. V. 12. №4. P. 173–179.
17. Jeffrey S.W. New spectrophotometric equations for determining chlorophylls a, b, c1 and c2 in higher plants, algae and natural phytoplankton / S.W. Jeffrey, G.E. Humphrey // Biochem. Physiol. Pflanz. 1975. V. 167. P. 191-194.
18. Parsons T.R. Discussion of spectrophotometric determination of marine-plant pigments with revised equations for ascertaining chlorophylls and carotenoids / T.R. Parsons, J.D.H. Strickland // J. Mar. Res. 1963. V. 21. P. 155-163.
19. Siegelman H.W. Algal biliproteins / Siegelman H.W., Kycia J.H. // Handbook of phycological methods, physiological and biochemical methods / Eds: J.A. Hellebust, J.S. Craigie (P. 72-78). Cambridge: Cambridge University Press, 1978.
20. Lawton L.A. Extraction and high-performance liquid chromatographic method for the determination of microcystins in raw and treated waters / L.A. Lawton, C. Edwards, G.A. Codd // Analyst. 1994. V. 119. P. 1525–1530.
21. Поляк Ю.М. Влияние аэрации и редокспотенциала на рост, фотосинтез и токсинообразование цианобактерии Microcystis aeruginosa 973 / Ю.М. Поляк, Т.Д. Шигаева, В.А. Кудрявцева, В.И. Сухаревич // Вода хим. экол. 2014. № 11. С. 60-68.
22. Standard Test Method for Odor in Water D1292-86. ASTM International. 1999. 7 p.
23. Paerl H.W. Carotenoid enhancement and its role in maintaining blue-green algal (Microcystis aeruginosa) surface blooms / H.W. Paerl, J. Tucker, P.T. Bland // Limnol. Oceanogr. 1983. V. 28. №5. P. 847–857.
24. Zaccaro M.C. Lead toxicity in cyanobacterial porphyrin metabolism / M.C. Zaccaro, C. Salazar, G. Zulpa de Caire, M. Storni de Cano, A.M. Stella // Environ. Toxicol. 2000. V. 16. P. 61–67.
25. Senthilkumar T. Effect of salinity stress on the marine cyanobacterium Oscillatoria acuminata Gomont with reference to proline accumulation / T. Senthilkumar, S. Jeyachandran // Seaweed Res. Utiliz. 2006. V. 28. P. 99–104.
26. Kiran B. Metal-salt co-tolerance and metal removal by indigenous cyanobacterial strains / B. Kiran, A. Kaushik, C.P. Kaushik // Proc. Biochem. 2008. 43. №6. Р. 598–604.
27. Kobbia I.A. Growth criteria of two common cyanobacteria isolated from Egyptian flooded soil, as influenced by some pesticides / I.A. Kobbia, E.F. Shabana, Z. Khalil, F.T. Zaki // Wat. Air Soil. Pollut. 1991. V. 60. P. 1573–2932.
28. Polyak Y. Response of toxic cyanobacterium Microcystis aeruginosa to environmental pollution / Y. Polyak, T. Zaytseva, N. Medvedeva // Water Air Soil Pollut. 2013. V. 224. № 4. P. 1494-1508.
29. Toxic Cyanobacteria in Water: A guide to their public health consequences, monitoring and management / Chorus I., Bartram J. (Eds). London: E&FN Spon, 1999. 432 p.
30. Kotak B.G. Variability of the hepatotoxin microcystin-LR in hypereutrophic drinking water lakes / B.G. Kotak, A.K.-Y. Lam, E.E. Prepas, S.L. Kenefick, S.E. Hrudey // J. Phycol. 1995. V. 31. P. 248–263.
31. Sivonen K. Occurrence of the hepatotoxic cyanobacterium Nodularia spumigena in the Baltic Sea and the structure of the toxin / K. Sivonen, K. Kononen, W.W. Carmichael, A.M. Dahlem, K. Rinehart, J. Kiviranta, S.I. Niemelä // Appl. Environ. Microbiol. 1989 V. 55. №8. P. 1990-1995.
32. Pearson L.A. Inactivation of an ABC transporter gene, mcyH, results in loss of microcystin production in the cyanobacterium Microcystis aeruginosa PCC 7806 / L.A. Pearson, M. Hisbergues, T. Borner, E. Dittman, B.A. Neilan // Appl. Environ. Microbiol. 2004. V. 70. P. 6370–6378.
33. Berg K. Effects of decaying toxic blue-green algae on water quality — a laboratory study / K. Berg, O.M. Skulberg, R. Skulberg // Archiv für Hydrobiologie. 1987. V. 108. P. 549-563.
34. Watson S.B. Cyanobacterial and eukaryotic algal odour compounds: signals or by-products? A review of their biological activity // Phycol. 2003. V. 42. Р. 332-350.
35. Поляк Ю.М. Развитие массовых видов цианобактерий в условиях загрязнения тяжелыми металлами / Ю.М. Поляк, Т.Б. Зайцева, В.H. Петрова, Н.Г. Медведева // Гидробиол. журн. 2011. Т. 47. № 1. C. 84-101.