Assessment of the quality of surface waters of a drinking reservoir using the method of biotesting on phytoplankton cells

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The article discusses the possibilities of using methods for recording light and induction curves of chlorophyll fluorescence of test-culture Chlorella vulgaris in biotesting of water samples. The results of biotesting of water samples from the Volyntsevo reservoir and its main tributaries are presented. The data are presented for the period of active use of reservoir resources, which led to a significant decrease in water levels and deterioration in the quality of water resources. Studies have shown the presence of chronic toxic effects of samples from the reservoir on the test object under study. The filtrate of water samples from the northern tributaries of the Volyntsevo reservoir had a stimulating effect on phytoplankton culture. The methods of fluorimetric analysis confirm the results of the biotesting technique, are consistent with changes in the number of cells and the content of chlorophyll in the samples, and also reveal a negative effect on the photosynthetic apparatus of Chlorella vulgaris, which does not cause changes in the parameters of the growth of the test culture. The negative impact of water samples from the main tributary of the reservoir, the Bulavin River, on the speed of electronic transport and the functioning of primary electron acceptors of photosystem II of Chlorella vulgaris cells was revealed. The obtained materials can be useful for researchers dealing with the problems of biophysics of primary photosynthetic reactions, environmental monitoring of surface natural waters and biotesting.

About the authors

Sergey Viktorovich Chufitskiy

Donetsk State University

Author for correspondence.
Email: chufitsky@donnu.ru

senior lecturer of Biophysics Department

Russian Federation, Donetsk

Svetlana Vladimirovna Bespalova

Donetsk State University

Email: bespalova@donnu.ru

doctor of physical and mathematical sciences, professor, rector

Russian Federation, Donetsk

Sergey Mikhailovich Romanchuk

Donetsk State University

Email: s.romanchuk@donnu.ru

candidate of technical sciences, director of Special Design and Technology Bureau «Turbulence»

Russian Federation, Donetsk

References

  1. Никаноров А.М., Трунов Н.М. Внутриводоемные процессы и контроль качества природных вод: монография / под ред. А.И. Бедрицкого. СПб.: Гидрометеоиздат, 1999. 156 с.
  2. Филенко О.Ф., Чуйко Г.М. Водная экотоксикология в России: от прошлого к настоящему // Труды Института биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН. 2017. Вып. 77 (80). С. 124–142. doi: 10.24411/0320-3557-2017-10008.
  3. Терехова В.А. Некоторые научно-организационные проблемы «Global Indicator Networks» // Теоретическая и прикладная экология. 2009. № 3. С. 20–22.
  4. Олькова А.С. Разработка стратегии биотестирования водных сред с учетом многофакторности ответных реакций тест-организмов: дис. … д-ра биол. наук: 03.02.08. Киров, 2020. 359 с.
  5. Тютькова Е.А., Григорьев Ю.С. Чувствительность биотестов на основе водорослей хлорелла и сценедесмус к тяжёлым металлам // Теоретическая и прикладная экология. 2014. № 2. С. 57–60. doi: 10.25750/1995-4301-2014-2-057-060.
  6. Полынов В.А., Максимова Е.Н., Богданов А.В., Цырендылыкова Л.Б. Оценка чувствительности стандартизированных альгобиотестов на основе зелёных водорослей к действию «модельного» токсиканта // Вода: химия и экология. 2024. № 4. С. 70–77.
  7. Олькова А.С. Процедура выбора методов биотестирования в условиях разных видов загрязнения // Трансформация экосистем. 2022. Т. 5, № 3 (17). С. 63–75. doi: 10.23859/estr-220324.
  8. Гончарук В.В., Зуй О.В., Мельник Л.А., Мищук Н.А., Наниева А.В., Пелишенко А.В. Оценка физиологической полноценности питьевой воды методом биотестирования // Химия в интересах устойчивого развития. 2021. Т. 29, № 1. С. 35–41. doi: 10.15372/khur2021275.
  9. Р 52.24.808-2014. Оценка токсичности поверхностных вод суши методом биотестирования с использованием хлорофилла a. Ростов-на-Дону, 2014. 23 с.
  10. Сорокина Г.А., Шашкова Т.Л., Субботин М.А., Стравинскене Е.С., Григорьев Ю.С. Флуоресценция хлорофилла в оценке воздействия соединений тяжёлых металлов на водные организмы // Известия Иркутского государственного университета. Серия: Биология. Экология. 2021. Т. 36. С. 24–36. doi: 10.26516/2073-3372.2021.36.24.
  11. Маторин Д.Н., Яковлева О.В., Тодоренко Д.А., Горячев С.Н., Алексеев А.А. Использование замедленной флуоресценции хлорофилла водорослей для биотестирования загрязнений // Актуальные вопросы биологической физики и химии. 2022. Т. 7, № 2. С. 339–342. doi: 10.29039/rusjbpc.2022.0525.
  12. Протопопов Ф.Ф., Тодоренко Д.А., Николаев И.Н., Алексеев А.А., Братковская Л.Б., Маторин Д.Н. Флуоресценция хлорофилла фитопланктона реки Москва при воздействии ионов ртути // Биофизика. 2021. Т. 66, № 5. С. 917–924. doi: 10.31857/s0006302921050094.
  13. Maxwell K., Johnson G.N. Chlorophyll fluorescence – a practical guide // Journal of Experimental Botany. 2000. Vol. 51, iss. 345. P. 659–668. doi: 10.1093/jxb/51.345.659.
  14. Stirbet A., Lazar D., Kromdijk J., et al. Chlorophyll a fluorescence induction: can just a one-second measurement be used to quantify abiotic stress responses? // Photosynthetica. 2018. № 56 (1). P. 86–104. doi: 10.1007/s11099-018-0770-3.
  15. Bespalova S.V., Romanchuk S.M., Chufitskiy S.V., Perebeinos V.V., Gotin B.A. Fluorimetric analysis of the impact of coal sludge pollution on phytoplankton // Biophysics. 2020. Vol. 65, № 5. P. 850–857. doi: 10.1134/s0006350920050024.
  16. Кузнецова А.В., Винокуров И.Ю., Погосян С.И. Применение флуориметрического метода для биоиндикации качества вод // Вода: химия и экология. 2011. № 3 (33). С. 58–65.
  17. Гольцев В.Н., Каладжи М.Х., Кузманова М.А., Аллахвердиев С.И. Переменная и замедленная флуоресценция хлорофилла a – теоретические основы и практическое приложение в исследовании растений. М.–Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2014. 220 с.
  18. Strasser R.J., Srivastava A., Tsimilli-Michael M. The fluorescence transient as a tool to characterize and screen photosynthetic samples // Probing Photosynthesis: Mechanism, Regulation and Adaptation. London, 2000. P. 445–483.
  19. Antal T., Konyukhov I., Volgusheva A., Plyusnina T., Khruschev S., Kukarskikh G., Goryachev S., Rubin A. Chlorophyll fluorescence induction and relaxation system for the continuous monitoring of photosynthetic capacity in photobioreactors // Physiologia Plantarum. 2018. Vol. 165, iss. 3. P. 476–486. doi: 10.1111/ppl.12693.
  20. Новиков Д.А., Новочадов В.В. Статистические методы в медико-биологическом эксперименте. Волгоград: ВолГМУ, 2005. 84 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1 – Monitoring points of the Volyntsevo reservoir and its tributaries

Download (789KB)
Indexing metadata
3. Figure 2 – Light curves of the quantum yield of chlorophyll a fluorescence (A) and the electron transport rate – ETR (B) after 24 hours of exposure

Download (344KB)
Indexing metadata
4. Figure 3 – Light curves of the quantum yield of chlorophyll a fluorescence (A) and the electron transport rate – ETR (B) after 96 hours of exposure

Download (385KB)
Indexing metadata
5. Figure 4 – Some parameters of the OJIP test for Chlorella vulgaris test culture after 24 hours (A) and 96 hours (B) of exposure

Download (375KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Chufitskiy S.V., Bespalova S.V., Romanchuk S.M.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».