ИЗУЧЕНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТОКСИЧНЫХ МЕТАЛЛОВ С БИОМАССОЙ ОДНОКЛЕТОЧНЫХ ВОДОРОСЛЕЙ МЕТОДОМ ICP-MS

Токсичные металлы входят в число загрязняющих веществ, наиболее опасных для водных экосистем. Взаимодействия меди и других тяжелых металлов с биомассой водорослей, представляют интерес для экологии и биотехнологии. В этой статье сообщается об изучении взаимодействия уникальной одноклеточной экстремофильной (термофильной, ацидофильной) водоросли Galdieria sulphuraria с металлами в водной среде. Этот одноклеточный эукариотный организм обнаружен в горячих (геотермальных) источниках. В настоящей работе изложены результаты экспериментов с биомассой этого организма. Для измерения концентрации тяжелых металлов использовали метод ICP- MS (масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой). Этим методом была обнаружена биосорбция некоторых токсичных металлов биомассой этого организма после инкубации в водной среде с добавленными металлами. Биосорбции свинца и никеля из водной среды не обнаружено. При изучении витрифицированной мортмассы (высушенной биомассы) этого организма было показано, что эта мортмасса не сорбирует медь, свинец или никель. Результаты представляют интерес для разработки новых биотехнологий очищения среды от токсичных металлов.

1. Курляндский Б. А., Филов В. А. Общая токсикология. – М.: Медицина. 2002. – 307 с.

2. Трахтенберг И. М., Тычинин В. А., Галакин Ю. Н. Экспериментальные данные к анализу воздействий на организм тяжелых металлов. // Токсикологический вестник. – 1994.- №4. – С. 27-31.

3. Моисеенко Т. И. Водная экотоксикология. – М.: Наука. 2009. – 400 с.

4. He J., Chen J. P. A comprehensive review on biosorption of heavy metals by algal biomass: Materials, performances, chemistry, and modeling simulation tools. // Bioresource Technology. – 2014. – V.160. – P. 67-78.

5. Schönknecht G., Chen W. H., Ternes C. M., Barbier G. G., Shrestha R. P., Stanke M., Bräutigam A., Baker B.J., Banfield J.F., Garavito R.M., Carr K., Wilkerson C., Rensing S.A., Gagneul D., Dickenson N.E., Oesterhelt C., Lercher M.J., Weber A. P. Gene transfer from bacteria and archaea facilitated evolution of an extremophilic eukaryote. // Science. – 2013. – V. 339 (6124). – P. 1207-1210.

6. Minoda A., Sawada H., Suzuki S., Miyashita S. I., Inagaki K., Yamamoto T., Tsuzuki M. Recovery of rare earth elements from the sulfothermophilic red alga Galdieria sulphuraria using aqueous acid. // Appl. Microbiol. Biotechnol. -2015. – V.99(3) . – P. 1513-15

7. Selvaratnam T., Pegallapati A. K., Reddy H., Kanapathipillai N., Nirmalakhandan N., Deng S., Lammers P. J. Algal biofuels from urban wastewaters: Maximizing biomass yield using nutrients recycled from hydrothermal processing of biomass. // Bioresource Technology. – 2015. – V.182. – P. 232-238.

8. Selvaratnam T., Pegallapati A. K., Montelya F., Rodriguez G., Nirmalakhandan N., Van Voorhies W., Lammers P. J. Evaluation of a thermotolerant acidophilic alga, Galdieria sulphuraria, for nutrient removal from urban wastewaters. // Bioresource Technology. – 2014. – V. 156. – P. 395-399.

9. Allen M. B. Studies with Cyanidium caldarium, an anomalously pigmented chlorophyte. // Arch. Mikrobiol. -1959. – V.32. – P. 270-277.

10. Ostroumov S. A, Kolesov G. M. The aquatic macrophyte Ceratophyllum demersum immobilizes Au nanoparticles after their addition to water. // Doklady Biological Sciences. – 2010. – V.431. – P. 124–127.

11. Johnson M.E., Ostroumov S.A., Tyson J.F., Xing B. Study of the interactions between Elodea canadensis and CuO nanoparticles. // Russian Journal of General Chemistry. – 2011. – V.№ 13. – P. 2688-26

12. Лубкова Т. Н., Яблонская Д. А., Шестакова Т. В., Пухов В. В. Геохимические особенности состава поверхностных вод Находкинского медно-порфирового рудного поля, Чукотка // Вода: химия и экология. – 2013.- № 12. – С. 29-34.

13. Ostroumov S.A., Shestakova T.V. Decreasing the measurable concentrations of Cu, Zn, Cd, and Pb in the water of the experimental systems containing Ceratophyllum demersum: The phytoremediation potential. // Doklady Biological Sciences. – 2009. – V.428. – P. 444-4

14. Ostroumov S.A. Studying the fate of pollutants in the environment: binding and immobilization of nanoparticles and chemical elements. // Ecologica. – 2011. – V.18, No. 62. – P. 129-1

15. Остроумов С. А., Колесов Г. М., Котелевцев С. В., Моисеева Ю. А., Казаков Г. Ю. К изучению тяжелых металлов (включая хром и кобальт) в модельной водной экосистеме с использованием нейтронно-активационного анализа // Токсикологический вестник. – 2010. – № 6. – С. 53-56.

16. Остроумов С. A. Обезвреживание токсичных элементов в биосфере и совершенствование экологического мониторинга. // Экология промышленного производства. – 2012. – № 1. – С. 26–32.

17. Ostroumov S.A. On the Biotic Self-purification of Aquatic Ecosystems: Elements of the Theory. // Doklady Biological Sciences. – 2004. – V.396. – P. 206-2

18. Sheng P.X., Ting Y.-P., Chen J.P., Hong L. Sorption of lead, copper, cadmium, zinc, and nickel by marine algal biomass: characterization of biosorptive capacity and investigation of mechanisms. // J. Colloid Interface Sci. – 2004. – V.275. – P. 131–141.

19. Sheng P.X., Ting Y.-P., Chen J.P. Biosorption of heavy metal ions (Pb, Cu, and Cd) from aqueous solutions by the marine alga Sargassum sp. in singleand multiple-metal systems // Ind. Eng. Chem. Res. – 2007. – V.46. – P. 2438–2444.

20. Romera E., González F., Ballester A., Blázquez M.L., Muñoz J.A. Comparative study of biosorption of heavy metals using different types of algae // Bioresour. Technol.- 2007. – V.98. – P. 3344–3353.

21. Kleinübing S.J., da Silva E.A., da Silva M.G.C., Guibal E. Equilibrium of Cu(II) and Ni(II) biosorption by marine alga Sargassum filipendula in a dynamic system: competitiveness and selectivity // Bioresour. Technol. – 2011. – V.102. – P. 4610–4617.

22. Luna A.S., Costa A.L.H., da Costa A.C.A., Henriques C.A. Competitive biosorption of cadmium(II) and zinc(II) ions from binary systems by Sargassum filipendula. // Bioresour. Technol. – 2010. – V.101 (14). – P. 5104–5111.

23. Plaza Cazón J., Bernardelli C., Viera M., Donati E., Guibal E. Zinc and cadmium biosorption by untreated and calcium-treated Macrocystis pyrifera in a batch system // Bioresour. Technol. – 2012. – V.116. – P. 195–203.

24. Mata Y.N., Blázquez M.L., Ballester A., González F., Muñoz J.A. Characterization of the biosorption of cadmium, lead and copper with the brown alga Fucus vesiculosus. // J. Hazard. Mater. – 2008. – V.158. – P. 316–323.

25. Fomina M., Gadd G.M. Biosorption: current perspectives on concept, definition and application // Bioresource Technology. – 2014. – V.160. – P. 3-14.

26. Park D., Yun Y.S., Park J.M. The past, present, and future trends of biosorption. // Biotechnology and Bioprocess Engineering. – 2010. – V. 15. – P. 86-102.

27. Gadd G.M. Biosorption: critical review of scientific rationale, environmental importance and significance for pollution treatment. // Journal of Chemical Technology and Biotechnology. -2009. – V.84. – P. 13-28.

28. Wang J., Chen C. Biosorbents for heavy metals removal and their future. // Biotechnology Advances. – 2009. – V.27. – P.195-226.

29. Хамидулина Х. Х., Курляндский Б. А. 20-летний опыт информационно-аналитической деятельности ФБУЗ «Российский регистр потенциально опасных химических и биологических веществ» Роспотребнадзора. // Токсикологический вестник. – 2012.- № 6. – С.2-5.