Измерения металлов в Cystoseira crinita в морских исследованиях МГУ и РАН

Измерения металлов в Cystoseira crinita в морских исследованиях МГУ и РАН

Опубликовано в категориях: Научные публикции Просмотров: 698

УДК 550.42

Л. Л. Демина,  С.А. Остроумов

Институт океанологии им. Ширшова РАН; Москва, РФ;

МГУ им. М.В.Ломоносова, Москва, РФ;

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: цистозира, металлы, медь, цинк, марганец, железо, кадмий, хром, свинец, атомно-абсорбционная спектрометрия

Данная статья посвящена определению некоторых химических элементов в сухой биомассе водоросле бурых водорослей Cystoseira crinita (Desf.) Bory.  Таксономическое положение вида Cystoseira crinita (Desf.) Bory таково:

Regnum: Chromista;

Phylum: Ochrophyta;

Classis: Phaeophyceae;

Subclassis: Fucophycidae;

Ordo: Fucales;

Familia: Sargassaceae;

Цистозира  - широко распространенная бурая водоросль в морских экосистемах. Биомасса цистозиры достигает больших значений. Большая биомасса этой водоросли делает ее важным компонентом в морских экосистемах.

Представляет интерес накопление научной информации о содержании химических элементов в компонентах экосистем, в том числе в цистозире. Среди многообразия химических элементов особое место занимают металлы, среди которых есть элементы, необходимые для  нормального метаболизма и жизни гидробионтов, а также элементы, которые являются опасными загрязнителями окружающей среды, в том числе водной.

Цель данной работы – получить и сообщить научную информацию о содержании ряда химических элементов в сухой биомассы бурой водоросли цистозиры [Cystoseira crinita (Desf.) Bory, 1832] из морской экосистемы у побережья Черного моря.

Образцы цистозиры Cystoseira crinita (Desf.) Bory были собраны в августе 2008 года на мелководье у побережья Крыма (вблизи Карадагской биостанции). Образцы были высушены и проанализированы для определения содержания металлов. Пробу цистозиры отделяли от частиц соли и песка ополаскиванием из промывалки с деионизированной водой. Затем растение высушивали при комнатной температуре в течение примерно недели, после чего растирали в яшмовой ступке. Из растертых образцов сухого материала отбирали навески, которые составляли 50 мг. Навеска помещалась в герметичный тефлоновый сосуд, к каждой пробе приливали по 1 мл концентрированной ультрачистой азотной кислоты (ultra pure MERCK), 0,5 мл пергидроли (30% H2O2) и 0.5 мл HF.

Разложение пробы проводили с помощью микроволновой системы MWS-2 при температуре 120oC по соответствующей программе. Проводили холостой опыт (для учета влияния реагентов). Концентрацию металлов определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии (ААС). Железо, марганец, цинк и медь (Fe, Mn, Zn и Cu) определяли  в пламенном варианте на спектрометре КВАНТ-2А. Свинец, кадмий и хром ( Pb, Cd, Cr) определяли в электротермическом варианте на спектрометре КВАНТ- Z.ЭТА (с Зеемановским корректором фона). Пределы обнаружения металлов составляли от 0.01 до 0.05 мкг/г. Контроль правильности анализа проводили с использованием Государственных стандартных образцов (ГСО) ионов анализируемых металлов и международных стандартных образцов NIST SRM 2976 - mussel tissue. Cредние отклонения от паспортных данных стандартных образцов составляли для Fe, Mn, Zn, Cu, Co, Cr, Pb 5-8 %; Сd 10%.

Содержание элементов (Cd, Pb, Cr, Fe, Mn, Zn, Cu) в изученных образцах водоросли приведено в таблице 1.

Таблица 1. Содержание Cd, Pb, Cr, Fe, Mn, Zn, Cu  (мкг/г сух. веса) в образцах цистозиры  Cystoseira crinita

Химические элементы

Средние измеренные значения, мкг/г сух.веса

Место в рейтинге среди этих элементов

Cd

0,28

7

Pb

2,30

6

Cr

14,00

4

Fe

761

1

Mn

80,7

3

Zn

104,2

2

Cu

3,1

5

Судя по этим результатам, среди изученных элементов на первом месте по количеству элемента в цистозире Cystoseira crinita стоит содержание железа. Для цинка и марганца также отмечено высокое содержание в мкг/г сухого веса. Цинк стоит на втором месте, марганец на третьем. Четвертое место занимает хром. Далее, на пятом месте стоит медь. На шестом месте находится опасный загрязнитель среды, свинец.  На последнем месте стоит другой опасный загрязнитель среды - кадмий.

Полученные данные дополняют ранее полученные сведения о содержании химических элементов в гидробионтах (водных организмах) [1-4], в том числе в морских гидробионтах [6, 7, 9, 10, 12] и гидросфере [5, 7, 8, 9, 10, 11] .

Данные о химических элементах (в том числе токсичных) в водной среде представляют значительный интерес с точки зрения водной токсикологии и экотоксикологии. Проблемам экотоксикологии посвящена большая литература – например  [9, 14-16], которая выявляет новые и новые аспекты важности фактов о токсичных химических элементах.

Отметим необходимость более подробной информации о цистозире, поскольку эта бурая водоросль является ценным сырьем для многих отраслей промышленности [13].

Отмечалось  в отношении биомассы цистозиры, что она может «  рассматриваться в качестве сырья для пищевой, косметической и фармацевтической продукции, для получения удобрений и комбикормов. Наиболее ценным органическим веществом в цистозире считают альгиновую кислоту…, способную образовывать соли (альгинаты), водные высоковязкие растворы которых обладают гелеобразующими и эмульгирующими свойствами. Альгинаты оказывают регенерирующее действие на слизистые, обладают свойствами пищевых волокон и энтеросорбентов, выводят из организма тяжелые металлы, радионуклиды и другие токсины…» [13].

Получение новой информации о содержании химических элементов, в том числе токсичных, в компонентах гидросферы и водных организмов помогает расширить базу данных для построения обобщений и выявления закономерностей, важных для экологической безопасности и мониторинга окружающей среды, в том числе гидросферы.

Bibliography /Литература.

1.Остроумов С.А., Колесов Г.М. , Сапожников Д.Ю. Металлы и вопросы гидробиологического мониторинга: изучение содержания элементов в моллюсках Unio  pictorum методом нейтронно-активационного анализа // Проблемы экологии и гидробиологии. М.: МАКС-Пресс, 2008, с. 26-30.

2.Остроумов С.А., С. Д. Хушвахтова, В.Н. Данилова, В.В. Ермаков. Содержание ртути в моллюсках Unio pictorum, Anodonta sp., Viviparus viviparus. // Проблемы экологии и гидробиологии. М.: МАКС-Пресс. 2008. с.31-34. https://istina.msu.ru/publications/article/1089594/ ;

3.Остроумов С.А., Колесов Г.М., Сапожников Д.Ю. К разработке вопросов мониторинга водной среды и экосистем: Изучение содержания элементов в моллюсках Unio методом нейтронно-активационного анализа. // Ecological Studies, Hazards, Solutions. 2009.13, p.104-112.

4. Остроумов С.А., Колесов Г.М., Сапожников Д.Ю. Содержание элементов в раковинах моллюсков Viviparus viviparus: изучение методом нейтронно-активационного анализа // Ecological Studies, Hazards, Solutions. 2009. V.13, p. 113-117. https://istina.msu.ru/publications/article/1129265/  ;

5. Корж В.Д. Геохимия элементного состава гидросферы. М. Наука. 1991. 243 с.

6 Vinogradov, A.P., 2018. Memoir II: the elementary chemical composition of marine organisms. Yale University Press.

7 Shah, S.B., 2021. Heavy metals in the marine environment—an overview. Heavy Metals in Scleractinian Corals, pp.1-26.

8 Kanellopoulos, T.D., Kapetanaki, N., Karaouzas, I., Botsou, F., Mentzafou, A., Kaberi, H., Kapsimalis, V. and Karageorgis, A.P., 2022. Trace element contamination status of surface marine sediments of Greece: an assessment based on two decades (2001–2021) of data. Environmental Science and Pollution Research, 29(30), pp.45171-45189.

9 Piarulli, S., Hansen, B.H., Ciesielski, T., Zocher, A.L., Malzahn, A., Olsvik, P.A., Sonne, C., Nordtug, T., Jenssen, B.M., Booth, A.M. and Farkas, J., 2021. Sources, distribution and effects of rare earth elements in the marine environment: Current knowledge and research gaps. Environmental Pollution, 291, p.118230.

10 Roveta, C., Annibaldi, A., Afghan, A., Calcinai, B., Di Camillo, C.G., Gregorin, C., Illuminati, S., Pulido Mantas, T., Truzzi, C. and Puce, S., 2021. Biomonitoring of heavy metals: the unexplored role of marine sessile taxa. Applied Sciences, 11(2), p.580.

11 Metian, M., Pouil, S. and Fowler, S.W., 2019. Radiocesium accumulation in aquatic organisms: A global synthesis from an experimentalist's perspective. Journal of environmental radioactivity, 198, pp.147-158.

12 Donets, M.M., Khristoforova, N.K., Gamov, M.K., Bizborodov, V.O., Litvinenko, A.V. and Tsygankov, V.Y., 2023. Essential and Non-essential Elements in Seafood from the Sea of Japan/East Sea, the Sea of Okhotsk, and the Bering Sea (2010–2018): A Review. Processes in GeoMedia—Volume VI, pp.467-498.

13 Белякова, И.А., Чернявская, С.Л., Есина, Л.М., Богомолова, В.В. and Кривонос, О.Н., 2020. Возможные направления использования штормовых выбросов макрофитов азово-черноморского рыбохозяйственного бассейна (обзор). Водные биоресурсы и среда обитания, 3(4), pp.77-88.

14 Blasco, J., Chapman, P.M., Campana, O. and Hampel, M., 2016. Marine ecotoxicology: current knowledge and future issues.

15 Swiacka, K., Maculewicz, J., Smolarz, K., Szaniawska, A. and Caban, M., 2019. Mytilidae as model organisms in the marine ecotoxicology of pharmaceuticals-a review. Environmental Pollution, 254, p.113082.

16 Rodriguez-Romero, A., Viguri, J.R. and Calosi, P., 2021. Acquiring an evolutionary perspective in marine ecotoxicology to tackle emerging concerns in a rapidly changing ocean. Science of The Total Environment, 764, p.142816.

О статье:

В рецензируемой статье ученых МГУ и РАН  («Измерения металлов в Cystoseira crinita в морских исследованиях МГУ и РАН») сообщается о результатах определения элементного состава биомассы бурой водоросли цистозиры из Черного моря. Определено содержание нескольких металлов (медь, цинк, марганец, железо, кадмий, хром, свинец)

 в сухой биомассе этой водоросли. Использован высокоэффективный инструментальный метод абсорбционной спектрометрии. Определение содержания этих металлов в биомассе представляет интерес с нескольких точек зрения. Это актуально и в плане изучения вопросов экотоксикологии, и в плане создания базы данных, полезных для экологического и биогеохимического мониторинга. Статья полезна, заслуживает публикации.

Доктор биологических наук, профессор В.В.Ермаков, Заслуженный деятель науки Российской Федерации (Институт геохимии и аналитической химии имени В.И.Вернадского РАН)

Яндекс.Метрика