Проблема цветения воды источников питьевого водоснабжения населения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Введение. Источник питьевого водоснабжения Челябинска с населением более 1 млн человек – река Миасс, сток которой зарегулирован Шершнёвским и Аргазинским водохранилищами. Воды водохранилищ регионов периодически подвержены усиленному цветению, в том числе цианобактериальному, что создаёт высокую опасность их воды для здоровья населения и требует специального мониторинга.

Материалы и методы. Объектами исследований служили природная вода р. Миасс на Шершнёвском водохранилище в створе станции водоподготовки МУП ПОВВ «Сосновские водоочистные сооружения» Челябинска и очищенная питьевая вода перед подачей в разводящую сеть. Использованы результаты лабораторно-инструментальных исследований биомассы фитопланктона, количественного и качественного (видового состава) цианобактерий за 2010–2022 гг. Определение цианотоксинов микроцистина-LR, цилиндроспермопсина, анатоксина-а, сакситоксина и бета-N-метиламин-L-аланина (ВМАА) в воде водохранилища и питьевой воде, подаваемой населению, проводили с использованием готовых иммуноферментных тест-систем производства Eurofins Abraxis (США) методом иммуноферментного анализа.

Результаты. В воде Шершнёвского водохранилища выявлены доминирующие рода цианобактерий: Planktothrix, Aphanizomenon, Microcystis и Anabaena. В результате мониторинга воды Шершнёвского водохранилища и питьевой воды обнаружены продуцируемые цианобактериями токсины: микроцистин-LR, анатоксин-a, сакситоксин, цилиндроспермопсин и β-N-метиламино-L-аланин (ВМАА). Анализ качественного и количественного состава цианобактерий и цианотоксинов позволил выявить характерные для данного региона тенденции «цветения» воды, недостаточную эффективность двухступенчатой схемы очистки в отношении анатоксина-а, цилиндроспермопсина, сакситоксина, микроцистина-LR.

Ограничения исследования. Отсутствие отечественных стандартов и тест-систем с необходимой чувствительностью и репрезентативностью, позволяющих расширить спектр определяемых приоритетных цианотоксинов в воде.

Заключение. Выявлены региональные особенности и сезонные закономерности распространения последствий цианобактериального «цветения». Направлением дальнейших исследований может стать совершенствование систем водоподготовки питьевой воды и очистки сточных вод. Полученные результаты могут быть положены в основу разработки системы мониторинга, в том числе выявления приоритетных цианотоксинов и оценки риска для здоровья населения.

Соблюдение этических стандартов. Исследование не требует представления заключения комитета по биомедицинской этике.

Участие авторов:
Турбинский В.В., Пушкарева М.В. – концепция и дизайн исследования, написание текста, редактирование;
Брагина И.В. – концепция и дизайн исследования;
Кузь Н.В. – концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, написание текста;
Синицына О.О. – концепция и дизайн исследования, редактирование.
Все соавторы – ответственность за целостность всех частей, утверждение окончательного варианта статьи.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование выполнено в рамках реализации государственной программы «Обеспечение химической и биологической безопасности Российской Федерации» на 2021–2024 гг.

Поступила: 17.10.2024 / Поступила после доработки: 13.12.2024 / Принята к печати: 17.12.2024 / Опубликована: 28.12.2024

Об авторах

Виктор Владиславович Турбинский

ФБУН «Федеральный научный центр гигиены имени Ф.Ф. Эрисмана» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: turbinskii.vv@fncg.ru

Доктор мед. наук, зав. отд. гигиены воды, гл. науч. сотр. ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Мытищи, Россия

e-mail: turbinskii.vv@fncg.ru

Ирина Викторовна Брагина

Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: info@rospotrebnadzor.ru

Доктор мед. наук, профессор, зам. руководителя Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 127994, Москва, Россия

e-mail: info@rospotrebnadzor.ru

Надежда Валентиновна Кузь

ФБУН «Федеральный научный центр гигиены имени Ф.Ф. Эрисмана» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека; ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в городе Москве»

Email: nadezhda.v.k@gmail.com

Канд. мед. наук, вед. науч. сотр. отд. гигиены воды ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Мытищи, Россия

e-mail: nadezhda.v.k@gmail.com

Оксана Олеговна Синицына

ФБУН «Федеральный научный центр гигиены имени Ф.Ф. Эрисмана» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: oxsin66@mail.ru

Доктор мед. наук, профессор, член-корр. РАН, зам. директора по науке ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, директор Института комплексных проблем гигиены ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Мытищи, Россия

e-mail: oxsin66@mail.ru

Мария Васильевна Пушкарева

ФБУН «Федеральный научный центр гигиены имени Ф.Ф. Эрисмана» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Автор, ответственный за переписку.
Email: pushkareva.mv@fncg.ru

Доктор мед. наук, профессор, гл. науч. сотр. отд. гигиены воды ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Мытищи, Россия

e-mail: pushkareva.mv@fncg.ru

Список литературы

  1. Ходоровская Н.И., Дерябина Л.В., Крайнева С.В., Утопленникова А.Ю. Оценка экологического состояния Шершневского водохранилища в современных условиях. Вестник Челябинского государственного университета. 2013; (7): 165–7. https://elibrary.ru/pywkbh
  2. Павлов А.П. Проблема изменения качества воды в Шершневском водохранилище. В кн.: Материалы Международной научно-практической конференции «Уральская горная школа – регионам». Екатеринбург; 2022: 255–6. https://elibrary.ru/huytdp
  3. Кравцова А.В., Ходоровская Н.И., Ячменев В.А., Баженова В.В. Особенности многолетней динамики развития гидрохимических показателей воды Шершневского водохранилища. Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2021; (5): 8–28. https://doi.org/10.35567/1999-4508-2021-5-1 https://elibrary.ru/orsszy
  4. Ходоровская Н.И., Дерябина Л.В., Крайнева С.В., Молданова Л.Н., Чернов К.С., Ячменев В.А. Формирование качества воды Шершневского водохранилища. Научный медицинский вестник. 2016; 4(6): 66–77. https://doi.org/10.17117/nm.2016.04.066 https://elibrary.ru/xxicjt
  5. Захаров С.Г. Природные риски неблагоприятных явлений в Челябинской области. В кн.: Материалы двенадцатой региональной музейной конференции «Гороховские чтения». Челябинск; 2021: 171–5. https://elibrary.ru/elewyu
  6. Пряхин Е.А., Тряпицына Г.А., Ячменев В.А., Бурмистрова А.Л., Андреев С.С., Сафонова Е.В. и др. Оценка токсических свойств цианобактерий Шершневского водохранилища Челябинской области. Гигиена и санитария. 2008; 87(1): 73–5. https://elibrary.ru/ilgnnn
  7. Chorus I., Bartram J., eds. Toxic Cyanobacteria in Water: A Guide to their Public Health Consequences, Monitoring and Management. London: CRC Press; 1999. https://doi.org/10.1201/9781482295061
  8. Волошко Л.Н., Пиневич А.В. Разнообразие токсинов цианобактерий. Астраханский вестник экологического образования. 2014; (1): 68–80. https://elibrary.ru/rxbfsp
  9. Buratti F.M., Manganelli M., Vichi S., Stefanelli M., Scardala S., Testai E., et al. Cyanotoxins: producing organisms, occurrence, toxicity, mechanism of action and human health toxicological risk evaluation. Arch. Toxicol. 2017; 91(3): 1049–130. https://doi.org/10.1007/s00204-016-1913-6
  10. Devic E., Li D., Dauta A., Henriksen P., Codd G.A., Marty J.L., et al. Detection of anatoxin-a(s) in environmental samples of cyanobacteria by using a biosensor with engineered acetylcholinesterases. Appl. Environ. Microbiol. 2002; 68(8): 4102–6. https://doi.org/10.1128/aem.68.8.4102-4106.2002
  11. Plata-Calzado C., Prieto A.I., Cameán A.M., Jos A. Toxic effects produced by anatoxin under laboratory conditions: a review. Toxins (Basel). 2022; 14(12): 861. https://doi.org/10.3390/toxins14120861
  12. Carmichael W.W., Evans W.R., Yin Q.Q., Bell P., Moczydlowski E. Evidence for paralytic shellfish poisons in the freshwater cyanobacterium Lyngbya wollei (Farlow ex Gomont) comb. nov. Appl. Environ. Microbiol. 1997; 63(8): 3104–10. https://doi.org/10.1128/aem.63.8.3104-3110.1997
  13. Pearson L., Mihali T., Moffitt M., Kellmann R., Neilan B. On the chemistry, toxicology and genetics of the cyanobacterial toxins, microcystin, nodularin, saxitoxin and cylindrospermopsin. Mar. Drugs. 2010; 8(5): 1650–80. https://doi.org/10.3390/md8051650
  14. Aráoz R., Molgó J., Tandeau de Marsac N. Neurotoxic cyanobacterial toxins. Toxicon. 2010; 56(5): 813–28. https://doi.org/10.1016/j.toxicon.2009.07.036
  15. Moreira C., Azevedo J., Antunes A., Vasconcelos V. Cylindrospermopsin: occurrence, methods of detection and toxicology. J. Appl. Microbiol. 2013; 114(3): 605–20. https://doi.org/10.1111/jam.12048
  16. Yang Y., Yu G., Chen Y., Jia N., Li R. Four decades of progress in cylindrospermopsin research: The ins and outs of a potent cyanotoxin. J. Hazard. Mater. 2021; 406: 124653. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.124653
  17. Jonasson S., Eriksson J., Berntzon L., Spacil Z., Ilag L.L., Ronnevi L.O., et al. Transfer of a cyanobacterial neurotoxin within a temperate aquatic ecosystem suggests pathways for human exposure. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2010; 107(20): 9252–7. https://doi.org/10.1073/pnas.0914417107
  18. Porojan C., Mitrovic S.M., Yeo D.C., Furey A. Overview of the potent cyanobacterial neurotoxin β-methylamino-L-alanine (BMAA) and its analytical determination. Food Addit. Contam. Part A Chem. Anal. Control Expo. Risk Assess. 2016; 33(10): 1570–86. https://doi.org/10.1080/19440049.2016.1217070
  19. Zegura B. An overview of the mechanisms of microcystin-lr genotoxicity and potential carcinogenicity. Mini Rev. Med. Chem. 2016; 16(13): 1042–62. https://doi.org/10.2174/1389557516666160308141549
  20. Chen L., Xie P. Mechanisms of microcystin-induced cytotoxicity and apoptosis. Mini Rev. Med. Chem. 2016; 16(13): 1018–31. https://doi.org/10.2174/1389557516666160219130407
  21. Гладкова О.В., Ходоровская Н.И. Видовая структура и эколого-географическая характеристика фитопланктонного сообщества Шершневского водохранилища в условиях возрастающего антропогенного воздействия. Научное обозрение. 2019; (3): 11–6. https://elibrary.ru/cjggop
  22. Липайкина А.Н. Экологическое состояние р. Миасс и Шершневского водохранилища как источников водоснабжения г. Челябинска. В кн.: Химия и жизнь: сборник тезисов и докладов международной научно-практической конференции. Новосибирск; 2011: 223–6.
  23. Гладкова О.В., Ходоровская Н.И., Еремкина Т.В. Многолетняя динамика структуры фитопланктона Шершневского водохранилища. В кн.: Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы: сборник материалов VI Всероссийской конференции по водной экотоксикологии, посвященной 80-летию со дня рождения д.б.н., проф. Б.А. Флерова, с приглашением специалистов из стран ближнего зарубежья. Ярославль: Филигрань; 2017: 17–21.
  24. Чернова Е.Н., Русских Я.В., Жаковская З.А. Токсичные метаболиты сине-зелёных водорослей и методы их определения. Вестник Санкт-Петербургского университета. Физика и химия. 2017; 4(4): 440–73. https://doi.org/10.21638/11701/spbu04.2017.408 https://elibrary.ru/ynoiki
  25. Егорова Н.А., Кузь Н.В., Синицына О.О. Материалы к обоснованию гигиенического норматива микроцистина-LR в воде водных объектов. Гигиена и санитария. 2018; 97(11): 1046–52. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-11 https://elibrary.ru/slxzjn
  26. Гаязова А.О., Абдуллаев С.М. Влияние климатической изменчивости на фитопланктонные комплексы Шершневского питьевого водохранилища (Южный Урал). Вестник Воронежского государственного университета. Серия: География. Геоэкология. 2019; (2): 53–64. https://elibrary.ru/esbusc
  27. Перемыкина Л.А., Смирнов А.Д., Герасимов М.М., Давлятурова Р.А., Смагин В.А. Современные технологии водоподготовки в г. Челябинске. Водоснабжение и санитарная техника. 2012; (8): 7–12. https://elibrary.ru/pbmpjr
  28. Ghernaout D., Elboughdiri N. Eliminating cyanobacteria and controlling algal organic matter – short notes. Open Access Library J. 2020; 7(4): 1–17. https://doi.org/10.4236/oalib.1106252
  29. Daly R.I., Ho L., Brookes J.D. Effect of chlorination on Microcystis aeruginosa cell integrity and subsequent microcystin release and degradation. Environ. Sci. Technol. 2007; 41(12): 4447–53. https://doi.org/10.1021/es070318s
  30. Zamyadi A., Ho L., Newcombe G., Bustamante H., Prévost M. Fate of toxic cyanobacterial cells and disinfection by-products formation after chlorination. Water Res. 2012; 46(5): 1524–35. https://doi.org/10.1016/j.watres.2011.06.029
  31. Fan J., Ho L., Hobson P., Brookes J. Evaluating the effectiveness of copper sulphate, chlorine, potassium permanganate, hydrogen peroxide and ozone on cyanobacterial cell integrity. Water Res. 2013; 47(14): 5153–64. https://doi.org/10.1016/j.watres.2013.05.057
  32. Fan J., Hobson P., Ho L., Daly R., Brookes J. The effects of various control and water treatment processes on the membrane integrity and toxin fate of cyanobacteria. J. Hazard. Mater. 2014; 264(6): 313–22. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2013.10.059
  33. Li X., Chen S., Zeng J., Song W., Yu X. Comparing the effects of chlorination on membrane integrity and toxin fate of high- and low-viability cyanobacteria. Water Res. 2020; 177(8): 115769. https://doi.org/10.1016/j.watres.2020.115769
  34. Li X., Chen S., Zeng J., Chabi K., Song W., Xian X., et al. Impact of chlorination on cell activation, toxin release and degradation of cyanobacteria of development and maintenance stage. Chem. Eng. J. 2020; 397: 125378. https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.125378

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© , 2025


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 37884 от 02.10.2009.