Биотестирование водных растворов полифосфата аммония с использованием комплекса тест-организмов

Введение. Полифосфат аммония (ПФА) широко применяют в качестве антипирена, удобрения, пищевой добавки и эмульгатора, поэтому изучение его экотоксичности по отношению к водным и почвенным организмам является актуальным.

Материал и методы. В работе приведены результаты оценки токсического действия водных растворов при помощи ПФА в концентрациях 3,5, 17,5 и 35 мг/л, соответствующих 1, 5 и 10 предельно допустимой концентрации (ПДК) в воде для хозяйственно-питьевого водопользования, с помощью комплекса тест-организмов.

Результаты. Установлены видовые различия по воздействию водных растворов ПФА на тест-организмы и дозозависимые эффекты. Водный раствор с концентрацией ПФА 3,5 мг/л не оказывал воздействия на развитие зелёной водоросли Chlorella vulgaris Beijer и на жизнеспособность ветвистоусых рачков Daphnia magna Straus. В то же время наблюдали дозозависимое ингибирование (на 57,6 и 69,3%) роста колонии C. vulgaris Beijer при повышении концентрации ПФА в водных растворах до 17,5 и 35 мг/л и гибель D. magna Straus (53,3% через 72 ч) при максимальной тестируемой концентрации. Токсическое действие водных растворов, содержащих ПФА во всех исследованных концентрациях, на ряску малую (Lemna minor L.) проявилось через 7 сут. экспозиции в виде снижения числа растений и содержания хлорофилла в листецах, увеличения числа корней и листецов.

Ограничение исследования. Применение данных методов исследования возможно только в условиях специально оборудованной лаборатории при наличии квалифицированного персонала.

Заключение. Расширены сведения о токсичности ПФА. Показано токсическое действие его растворов по отношению к водным тест-организмам: C. vulgaris Beijer, D. magna Straus и L. minor L. и отсутствие токсического воздействия на почвенный тест-микроорганизм Dietzia maris АМ3.

Соблюдение этических стандартов. Протокол с использованием животных (Daphnia magna Straus) был одобрен Комитетом по этике научного медицинского центра ФГБОУ ВО «СГУ им. Н.Г. Чернышевского» (протокол № 12 от 23.12.2024 г.).

Участие авторов:
Демышева А.Д. – проведение экспериментальных исследований, написание текста;
Савенкова М.С.,  Кошелева И.С. – проведение экспериментальных исследований;
Гусев Ю.С. – дизайн эксперимента, обработка и обсуждение результатов;
Плешакова Е.В. – обсуждение результатов, написание текста, редактирование.
Все соавторы – утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила в редакцию: 14 января 2025 / Поступила после исправления: 26 марта 2025 / Принята в печать: 14 июля 2025 / Опубликована: 29 августа 202

1. Ekpea O.D., Chooa G., Barcelobc D., Oh J.-E. Introduction of emerging halogenated flame retardants in the environment. Comprehensive Analytical Chemistry. 2020; 88: 1–39.

2. Meng L., Li X., Liu M., Li C., Meng L., Hou S. Modified ammonium polyphosphate and its application in polypropylene resins. Coatings. 2022; 12(11): 1–17.

3. Ji L., Yuan H., Xu D., Yang J., Yuan T., Zhang Z. et al. Precipitation and hydrolysis of water-soluble ammonium polyphosphate on calcite surface depend on the number of P species. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2023; 656: 130331.

4. Grzyb A., Wolna-Maruwka A., Niewiadomska A. The significance of microbial transformation of nitrogen compounds in the light of integrated crop management. Agronomy. 2021; 11(7): 1–27.

5. Waaijers S.L, Kong D., Hendriks H.S., de Wit C.A., Cousins I.T., Westerink R.H.S., et al. Persistence, bioaccumulation, and toxicity of halogen-free flame retardants. Reviews of Environmental Contamination and Toxicology. 2023; 222: 1–71.

6. National research council. Toxicological risks of selected flame-retardant chemicals. Washington: The National Academies Press; 2000.

7. Weiner M.L., Salminen W.F., Larson P.R., Barter R.A., Kranetz J.L., Simon G.S. Toxicological review of inorganic phosphates. Food and Chemical Toxicology. 2001; 39(8): 759–86.

8. Safety Data Sheet. Ammonium polyphosphate solution. Nutrien feeding the future; 2018.

9. Плешакова Е.В. Разработка нового метода определения токсичности нефтезагрязнённой почвы. Вестник Саратовского государственного технического университета. 2010; 3: 188–93.

10. Цаценко Л.В., Пасхалиди В.Г. Рясковые как модельный объект в биотестировании водной и почвенной среды. Масличные культуры. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. 2018; 4(176): 146–51.

11. Терехова В.А. Биодиагностика и оценка воздействий на окружающую среду. учебное пособие. Москва: ГЕОС; 2023.

12. Mitkus R., Zhao J., Stanek J. Provisional peer-reviewed toxicity values for ammonium salts of inorganic phosphates: monoammonium phosphate (MAP) (CASRN 7722-76-1) diammonium phosphate (DAP) (CASRN 7783-28-0). Cincinnati: U.S. Environmental Protection Agency; 2021.

13. Beck W.S., Hall E.K. Confounding factors in algal phosphorus limitation experiments. PLoS One. 2018; 13(10): 1–19.

14. Salbitani G., Carfagna S. Ammonium utilization in microalgae: A sustainable method for wastewater treatment. Sustainability. 2021; 13(956): 1–17.

15. Chen L., Khan S., Long X., Shao F. Effects of the ammonium stress on photosynthesis and ammonium assimilation in submerged leaves of Ottelia cordata — an endangered aquatic plant. Aquatic toxicology. 2023; 261(1): 106609.