Федосеева Е.В.¹, Григорьева И.Ю.², Николаева О.В.², Терехова В.А.²

Elena V. Fedoseeva, Iya Yu. Grigorieva, Olga V. Nikolaeva, Vera A. Terekhova

¹Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова (Москва, Россия)
²Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова (Москва, Россия)

УДК 574.64

Альготестирование широко применяется благодаря доступности условий культивирования и высокой воспроизводимости. Пресноводные и морские водоросли используют при оценке токсичности питьевых, природных и сточных вод, водных вытяжек из почв, осадков сточных вод и отходов производства и потребления. Присутствие растворенного органического вещества в пробах, стимулируя рост водорослей и интенсивность флуоресценции хлорофилла, способно оказывать значительное влияние на результат альготестирования, а значит на заключение о токсичности. При выборе водорослей в качестве тест-культуры для определения токсических эффектов необходимо учитывать возможность гиперстимуляции численности клеток растворенным органическим веществом.

Ключевые слова: альготестирование; пресноводные и морские водоросли; растворенное органическое вещество; токсичность; флуоресценция

Введение

Альготестирование, то есть биотестирование с применением культуры водорослей, широко применяется благодаря доступности условий культивирования и высокой воспроизводимости (Федосеева и др., 2016). Для оценки токсичности пресных вод наиболее часто используют виды пресноводных зеленых водорослей Scenedesmus quadricaudа (Turp.) Breb. и Chlorella vulgaris Beijer. Для оценки токсичности высокоминерализованных сред, как правило, используют культуры морских микроводорослей, например, виды диатомовых водорослей Phaeodactylum tricornutum Bohlin и Sceletonema costatum (Greville) Cleve. В российской практике альготестирования реакции водорослей на воздействие токсиканта наиболее часто оценивают по изменению прироста численности клеток и изменению интенсивности флуоресценции хлорофилла. Таблица 1 суммирует информацию о методиках, основанных на применении водорослей.

Таблица 1. Краткое описание методик в российской практике государственного экологического контроля, основанных на применении водорослей

Table 1. A brief description of the methods in the Russian practice of state environmental control based on the use of algae

Водоросли используют при оценке токсичности питьевых, природных и сточных вод, водных вытяжек из почв, осадков сточных вод и отходов производства и потребления. При альготестировании проб, содержащих растворенное органическое вещество (РОВ), обнаруживается эффект стимуляции роста численности клеток и интенсивности флуоресценции хлорофилла водорослей (Федосеева и др., 2009; Парамонова и др., 2019; Григорьева и др., 2019; Nikolaeva et al., 2019). Подобная стимуляция может оказывать эффект на результат альготестирования и решение о наличии или отсутствии токсического эффекта. Таким образом, целью работы было изучение токсического эффекта проб, содержащих растворенное органическое вещество, на культуры пресноводных и морских водорослей.

Методы

В работе использовали альгологически чистые культуры водорослей: зеленых ценобиальных протококковых Scenedesmus quadricauda и морских диатомовых одноклеточных Phaeodactylum tricornutum. Биотестирование проводили на основании методик, допущенных для целей государственного экологического контроля: ФР.1.39.2007.03223 и ГОСТ Р 53910-2010 (табл. 1).

Токсичность проб оценивали по изменению интенсивности флуоресценции хлорофилла относительно контроля. Измерения производили на приборе «Флуорат-05-2М». Возбуждение флуоресценции хлорофилла – в диапазоне 400–500 нм; регистрация флуоресценции хлорофилла – в диапазоне 650–750 нм. Рассчитывали индекс токсичности:

Ит = (Х_опыт –_.Х_конт)/ Х_конт.*100%,

где Х_конт – интенсивность флуоресценции в контроле, Х_опыт – в опыте. Отрицательный индекс токсичности, соответственно, свидетельствует об эффекте стимуляции.

В качестве проб, содержащих РОВ, использовали водные вытяжки из почв и грунтов и образцы морской природной воды с разным содержанием РОВ.

Результаты

1. Альготестирование водных вытяжек из почв, отобранных в непосредственной близости от дороги

Образцы почв, отобранные на разном расстоянии от дороги (1, 6, 10, 18 и 50 м), характеризовались присутствием поллютантов (тяжелые металлы, полициклические ароматические углеводороды – ПАУ) (Nikolaeva et al., 2019). Так концентрация ПАУ в образцах была следующей (по мере удаления от дороги): 1141; 668; 1162; 1015; 1821 мкг/кг. При этом альготестирование на культуре Scenedesmus quadricauda показало не только отсутствие острой токсичности всех проб, но и стимулирование интенсивности флуоресценции хлорофилла водорослей. Индекс токсичности составил: -14,4; -2,4; -38,9; 4,2; 18,2% соответственно для проб по мере удаления от дороги. Стимулирующий эффект роста водорослей возможен благодаря присутствую РОВ в водных вытяжках из почв. В ряду биотестов водоросли S. quadricauda оказались наименее чувствительными.

2. Альготестирование водных вытяжек из грунтов, загрязненных нефтепродуктами

Образцы грунта (кварцевого мелкого песка) были загрязнены зимним дизельным топливом в концентрациях 30 и 50 г/кг (3 и 5% по массе от навески воздушно-сухого грунта соответственно) и хлоридом натрия (в концентрации 5 г/кг) (Григорьева и др., 2019). При этом водные вытяжки из большинства проб грунта стимулировали рост водорослей S. quadricauda. Индекс токсичности варьировал от -64,8% до -45,1%. Данное стимулирование также может быть объяснено присутствием органических веществ, перешедших в водные вытяжки.

3. Альготестирование образцов природной морской воды

Образцы морской воды были отобраны с пяти станций Севастопольской бухты (Парамонова и др., 2019). В пробах методом флуоресцентной спектроскопии было оценено количество РОВ, методом альготестирования на культуре морских диатомовых одноклеточных Phaeodactylum tricornutum оценена токсичность. По результатам альготестирования в четырех из пяти проб морской воды отмечено превышение интенсивности флуоресценции хлорофилла над контрольной пробой на 30 и более процентов. При этом, в наибольшей степени интенсификация флуоресценции наблюдалась в образцах с наибольшим содержанием РОВ и веществ гуминовой природы.

Заключение

Таким образом, присутствие РОВ в пробах, стимулируя рост водорослей и интенсивность флуоресценции хлорофилла, способно оказывать значительное влияние на результат альготестирования, а значит на заключение о токсичности. Следует внимательно относится к выбору водорослей в качестве тест-культуры для оценки токсичности проб, содержащих РОВ и вещества гуминовой природы.

Работа была поддержана грантом МГУ имени М.В. Ломоносова для поддержки ведущих научных школ МГУ «Депозитарий живых систем Московского университета» в рамках Программы развития МГУ. Эксперименты по биотестированию морской воды выполнены в рамках проекта РФФИ 18-44-920007.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данном сообщении.

Список литературы

1. ГОСТ Р 53910-2010 / ISO 10253:2006. Методы определения токсичности по замедлению роста морских одноклеточных водорослей Phaeodactylum tricornutum Bohlin и Sceletonema costatum (Greville) Cleve. –  Введен впервые; Введ. с 01.01.2012. – М.: Стандартинформ, 2011. – 67 с.
2. Григорьева И.Ю., Федосеева Е.В. Опыт применения экотоксикологических исследований для оценки класса опасности грунтов как отходов // Инженерно-экологические изыскания – нормативно-правовая база, современные методы и оборудование: Материалы Общероссийской научно-практической конференции (Москва, 27–28 фев. 2019 г.) – Москва, 2019. – С. 49–55.
3. Методика измерений оптической плотности культуры водоросли хлорелла (Chlorella vulgaris Beijer) для определения токсичности питьевых, пресных природных и сточных вод, водных вытяжек из грунтов, почв, осадков сточных вод, отходов производства и потребления // ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.10-04 Т 16.1:2:2.3:3.7-04 (издание 2014 г.) – Cибирский Федеральный Университет, 2014. – 36 c.
4. Методика измерений относительного показателя замедленной флуоресценции культуры водоросли хлорелла (Chlorella vulgaris Beijer) для определения токсичности питьевых, пресных природных и сточных вод, водных вытяжек из грунтов, почв, осадков сточных вод, отходов производства и потребления // ПНД Ф Т 14.1:2:4.16-09 Т 16.1:2.3:3.14-09 (издание 2014 г.) – Cибирский Федеральный Университет, 2014. – 31 с.
5. Методика определения токсичности вод, водных вытяжек из почв, осадков сточных вод по изменению уровня флуоресценции хлорофилла и численности клеток водорослей // ФР.1.39.2007.03223. – М.: АКВАРОС, 2007. – 48 с.
6. Методика определения токсичности водных вытяжек из галитовых отходов и глинисто-солевых шламов, образующихся при производстве калийных удобрений, по снижению темпа роста (изменению численности клеток) морских водорослей Phaeodactylum tricornutum // ФР.1.39.2009.06596. ПНД Ф Т 16.3.15-09. – М.: АКВАРОС, 2009. – 36 с.
7. Парамонова А.И., Поромов А.А., Федосеева Е.В., Хунджуа Д.А., Руднева И.И., Шайда В.Г. Экологическое состояние прибрежных вод Черного моря в районе Севастополя // Использование и охрана природных ресурсов в России. 2019. №4 (160). С. 85–90.
8. Федосеева Е.В., Сапункова Н.Ю., Терехова В.А. Практическая экотоксикология: оценка чувствительности биотест-культур. – М.: ГЕОС, 2016. – 54 с.
9. Федосеева Е.В., Терехова В.А., Якименко О.С., Гладкова М.М. Экотоксикологическая оценка гуминовых препаратов разного происхождения с применением микроводорослей Scenedesmus quadricauda // Теоретическая и прикладная экология. 2009. №4. С. 45–49.
10. Nikolaeva O., Tikhonov V., Kostina N., Astaikina A., Vecherskii M., Fedoseeva E. Ecotoxicological effects of traffic-related pollutants in roadside soils of Moscow // Ecotoxicology and Environmental Safety. 2019. V.172. P. 538–546. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2019.01.068

Статья поступила в редакцию 11.07.2020
После доработки 21.09.2020
Статья принята к публикации 15.11.2020

Об авторах

Федосеева Елена Васильевна – Elena V. Fedoseeva

кандидат биологических наук
стариший преподаватель, Российский национальный исследовательский университет имени Н.И. Пирогова, Москва, Россия (Pirogov Russian National Research Medical University, Moscow, Russia), Педиатрический факультет, каф. биологии им. акад. В.Н. Ярыгина

elenfedoseeva@gmail.com

Григорьева Ия Юрьевна – Iya Yu. Grigorieva

кандидат геолого-минералогических наук
доцент, Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова, Москва, Россия (Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia), Геологический факультет, каф. инженерной и экологической геологии

ikagrig@inbox.ru

Николаева Ольга Вячеславовна – Olga V. Nikolaeva

кандидат биологических наук
старший научный сотрудник, Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова, Москва, Россия (Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia), Учебно-опытный почвенно-экологический центр

olgamsu@yandex.ru

Терехова Вера Александровна – Vera A. Terekhova

доктор биологических наук
профессор, Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова, Москва, Россия (Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia), Факультет почвоведения

veraterekhova@gmail.com

Корреспондентский адрес: Россия, 117997, г. Москва, ул. Островитянова, дом 1, РНИМУ им. Н.И. Пирогова; тел. +7 (495) 434-86-19.

ССЫЛКА:

Федосеева Е.В., Григорьева И.Ю., Николаева О.В., Терехова В.А. Особенности альготестирования проб, содержащих растворенное органическое вещество // Вопросы современной альгологии. 2020. №2 (23). С. 40–45. URL: http://algology.ru/1645

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2020-2(23)-40-45

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

Уважаемые коллеги! Если Вы хотите получить версию статьи в формате PDF, пожалуйста, напишите в редакцию, и мы ее вам с удовольствием пришлем бесплатно. 
Адрес - info@algology.ru

Features of algae tests of samples containing dissolved organic matter

Elena V. Fedoseeva¹, Iya Yu. Grigorieva², Olga V. Nikolaeva², Vera A. Terekhova²

¹Pirogov Russian National Research Medical University (Moscow, Russia)
²Lomonosov Moscow State University (Moscow, Russia)

Algae tests are widely used due to the availability of cultivation conditions and high reproducibility. Freshwater and marine algae are used to estimate the toxicity of drinking, natural and wastewater, water extracts from soils, sewage sludge and production and consumption waste. The presence of dissolved organic matter in the samples, stimulating the growth of algae and the intensity of chlorophyll fluorescence, can significantly affect the result of algae tests, and therefore on the decision on the presence or absence of a toxic effect. When choosing algae as a test culture to determine toxic effects, it is necessary to take into account the possibility of hyperstimulating the number of cells with dissolved organic matter.

Key words: algotesting; freshwater and marine algae; dissolved organic matter; toxicity; fluorescence

References

1. Fedoseeva E.V., Sapunkova N.Yu., Terekhova V.A. Practical ecotoxicology: assessment of the sensitivity of test cultures. GEOS, Moscow, 2016. 54 p. (in Russ.)
2. Fedoseeva E.V., Terekhova V.A., Yakimenko O.S., Gladkova M.M. Ecotoxicological evaluation of commercial humates of different origin using microalgae Scenedesmus quadricauda. Teoreticheskaya i prikladnaya ekologiya. 2009. N4. P. 45–49. (in Russ.)
3. Grigoryeva I.Yu., Fedoseeva E.V. Experience in the application of ecotoxicological studies to assess the hazard class of soils as waste. In: Environmental engineering surveys – the regulatory framework, modern methods and equipment Materials of the All-Russian Scientific and Practical Conference. 2019. P. 49–55. (in Russ.)
4. GOST R 53910-2010 / ISO 10253: 2006 Water. Methods of toxicity determination by growth inhibition of marine unicellular algae Phaeodactylum tricornutum Bohlin and Sceletonema costatum (Greville) Cleve. Vveden vpervye; Vved. s 01.01.2012. Standartinform, Moscow, 2011. 67 p. (in Russ.)
5. Metodika izmerenij opticheskoj plotnosti kul'tury vodorosli hlorella (Chlorella vulgaris Beijer) dlya opredeleniya toksichnosti pit'evyh, presnyh prirodnyh i stochnyh vod, vodnyh vytyazhek iz gruntov, pochv, osadkov stochnyh vod, othodov proizvodstva i potrebleniya [Method for measuring the optical density of a culture of Chlorella algae (Chlorella vulgaris Beijer) to determine the toxicity of drinking, fresh, natural and waste water, water extracts from soils, soils, sewage sludge, production and consumption wastes]. PND F T 14.1: 2: 3: 4.10-04 T 16.1: 2: 2.3: 3.7-04 (2014 edition). Siberian Federal University, 2014. 31 p. (in Russ.)
6. Metodika izmerenij otnositel'nogo pokazatelya zamedlennoj fluorescencii kul'tury vodorosli hlorella (Chlorella vulgaris Beijer) dlya opredeleniya toksichnosti pit'evyh, presnyh prirodnyh i stochnyh vod, vodnyh vytyazhek iz gruntov, pochv, osadkov stochnyh vod, othodov proizvodstva i potrebleniya [Methodology for measuring the relative delayed fluorescence index of a culture of Chlorella algae (Chlorella vulgaris Beijer) to determine the toxicity of drinking, fresh natural and wastewater, water extracts from soils, soils, sewage sludge, production and consumption wastes]. PND F T 14.1: 2: 4.16-09 T 16.1: 2.3: 3.14-09 (2014 edition). Siberian Federal University. 2014. 36 p. (in Russ.)
7. Metodika opredeleniya toksichnosti vod, vodnyh vytyazhek iz pochv, osadkov stochnyh vod po izmeneniyu urovnya fluorescencii hlorofilla i chislennosti kletok vodoroslej [Methodology for determining the toxicity of water, water extracts from soils, sewage sludge by changing the level of chlorophyll fluorescence and the number of algae cells]. FR.1.39.2007.03223. Moscow, AKVAROS, 2009. 48 p. (in Russ.)
8. Metodika opredeleniya toksichnosti vodnyh vytyazhek iz galitovyh othodov i glinisto-solevyh shlamov, obrazuyushchihsya pri proizvodstve kalijnyh udobrenij, po snizheniyu tempa rosta (izmeneniyu chislennosti kletok) morskih vodoroslej Phaeodactylum tricornutum [Methodology for determining the toxicity of water extracts from halite waste and clay-salt sludge generated during the production of potash fertilizers, to reduce the growth rate (change in the number of cells) and decrease the level of fluorescence of chlorophyll of marine algae Phaeodactylum tricornutum]. FR.1.39.2009.06596. PND F T 16.3.15-09. AKVAROS, Moscow, 2009. 36 p. (in Russ.)
9. Nikolaeva O., Tikhonov V., Kostina N., Astaikina A., Vecherskii M., Fedoseeva E. Ecotoxicological effects of traffic-related pollutants in roadside soils of Moscow // Ecotoxicology and Environmental Safety. 2019. V.172. P. 538–546. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2019.01.068
10. Paramonova A.I., Poromov A.A., Fedoseyeva E.V., Khunjua D.A., Rudneva I.I., Shayda V.G. The ecological state of the Black sea coastal waters in the region of Sevastopol. Ispol'zovanie i ohrana prirodnyh resursov v Rossii. 2019. N4 (160). P. 85–90. (in Russ.)

Authors

Fedoseeva Elena V.

ORCID – https://orcid.org/0000-0002-4229-7338

Pirogov Russian National Research Medical University, Moscow, Russia

elenfedoseeva@gmail.com

Grigorieva Iya Yu.

ORCID – https://orcid.org/0000-0003-3144-0079

Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia

ikagrig@inbox.ru

Nikolaeva Olga V.

ORCID – https://orcid.org/0000-0003-4024-7334

Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia

olgamsu@yandex.ru

Terekhova Vera A.

ORCID – https://orcid.org/0000-0001-9121-639X

Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia

veraterekhova@gmail.com

ARTICLE LINK:

Fedoseeva E.V., Grigorieva I.Yu., Nikolaeva O.V., Terekhova V.A. Features of algae tests of samples containing dissolved organic matter. Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2020. № 2 (23). P. 40–45. URL: http://algology.ru/1645

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2020-2(223)-40-45

When reprinting a link to the site is required

Dear colleagues! If you want to receive the version of the article in PDF format, write to the editor,please and we send it to you with pleasure for free. 
Address - info@algology.ru

На ГЛАВНУЮ

Карта сайта

К разделу ОБЗОРЫ, СТАТЬИ И КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

КОНТАКТЫ

Email: info@algology.ru

Изготовление интернет сайта
5Dmedia

ЛИЦЕНЗИЯ

Эл N ФС 77-22222 от 01 ноября 2005г.

ISSN 2311-0147