Характеристика токсикологических эффектов тяжелых металлов на физиологические показатели Большой Дафнии (Daphnia Magna)
Ключевые слова:
гидробионты, биоиндикация, токсичность, экологический мониторинг, угнетение подвижностиАннотация
В работе исследовано влияние элементов группы тяжелых металлов меди (II), железа (II), свинца и никеля на острую иммобилизацию организмов Daphnia magna. Для построения моделей дозаэффект в настоящей работе использована лог-логистическая модель с четырьмя параметрами LL.4 библиотеки drm в среде статистических вычислений R. Характер кривых изменения иммобилизации большой дафнии (Daphnia magna) в области исследованных концентраций свидетельствует о том, что эффективность угнетения двигательной активности снижается в ряду Cu2+ > Cd2+ > Pb2+ > Ni2+, что подтверждается рассчитанными значениями EC50: EC50 Cu2+ (0,11 мг/л) ≈ EC50 Cd2+ (0,14 мг/л) < EC50 Pb2+ (1,41 мг/л) < EС50 Ni2+ (2,84 мг/л). Также исследовано влияние на подвижность Daphnia magna бинарных смесей катионов. Показано для ионов Pb2+ и Cd2+ в области низких концентраций (0,05-0,7 мг/л и 0,05-0,1 мг/л соответственно), что при добавлении Cu2+ наблюдался синергетический эффект, а в области высоких концентраций совместный эффект менялся на антагонистический. Что касается ионов Ni2+, то во всем диапазоне концентраций наблюдался антагонистический эффект при добавлении Cu2+. При исследовании эффектов смеси катионов Ni2+ с ионами Cu2+, Cd2+ и Pb2+ все изученные смеси ионов металлов приводили к усилению угнетения подвижности рачков дафнии, т.е. наблюдается синергетический эффект. Порядок токсичности смесей для Daphnia magna уменьшался в ряду Cd+Ni > Cu+Ni > Pb+Ni.
Библиографические ссылки
Ali, H. Bioaccumulation of non-essential hazardous heavy metals and metalloids in freshwater fish / H. Ali, E. Khan // Risk to human health. Environ. Chem. Lett. – 2018. – № 16. – Р. 903–917.
Tchounwou, P. B. Heavy Metal Toxicity and the Environment / P. B.Tchounwou, C. G.Yedjou, A. K. Patlolla [et al.] // Molecular, Clinical and Environmental Toxicology. – 2012. – № 101. – Р. 133–164.
Tepanosyan, G. Continuous impact of mining activities on soil heavy metals levels and human health / G. Tepanosyan, L. Sahakyan, O. Belyaeva [et al.] // Sci. Total Environ. – 2018. – № 639. – Р. 900–909.
Nys, C. Systematic evaluation of chronic metal-mixture toxicity to three species and implications for risk assessment / C. Nys, L. Versieren, K.I. Cordery [et al.] // Environ. Sci. Technol. – 2017. – № 51. – Р. 4615–4623.
Kim, T. K. Removal of heavy metals in electroplating wastewater by powdered activated carbon (PAC) and sodium diethyldithiocarbamate-modified PAC. / T. K. Kim, T .Kim, W. S. Choe [et al.] // Environ. Eng. Res. – 2018. – № 23(3). – Р. 301–308.
Jaishankar, M. Toxicity, mechanism and health effects of some heavy metals / M. Jaishankar, T. Tseten, N. Anbalagan [et al.] // Interdiscipl. Toxicol. – 2014. – № 7. – Р. 60–72.
Sall, M. L. Toxic heavy metals: impact on the environment and human health, and treatment with conducting organic polymers, a review / M. L. Sall, A. K. D. Diaw, D. Gningue-Sall [et al.] // Environ. Sci. Pollut. Control Ser. – 2020. – № 27 (24). – Р. 29927–29942.
Jan, A. T. Heavy metals and human health: mechanistic insight into toxicity and counter defense system of antioxidants / A.T. Jan, M. Azam, K. Siddiqui [et al.] // Int. J. Mol. Sci. – 2015. – № 16. – Р. 29592–29630.
Bacchetta, R. Chronic toxicity effects of ZnSO4 and ZnO nanoparticles in Daphnia magna / R. Bacchetta, N. Santo, M. Marelli [et al.] // Environ. Res. – 2017. – № 152. – Р. 128–140.
Methneni, N. Persistent organic and inorganic pollutants in the effluents from the textile dyeing industries: ecotoxicology appraisal via a battery of biotests / N. Methneni, J. A. Morales-Gonza ́lez, A. Jaziri [et al.] // Environ. Res. – 2021. – 196. – 110956 р.
Determination of the Inhibition of the Mobility of Daphnia Magna Straus (Cladocera, Crustacea) – Acute Toxicity Test. ISO standard 6341; 1996. – URL.: https://cdn.standards.iteh.ai/samples/54614/bc25430113c94dcab3ccdb6e6a097e6c/ISO-6341-2012.pdf (accessed 18 March 2024).
Methods for the Determination of Ecotoxicity: L 383 A/172 – Acute Toxicity for Daphnia. Official Journal of the European Communities; 1992. – URL.: https://eur-lex.europa.eu/legal-con-tent/EN/TXT/HTML/?uri=CELEX%3A31992L0069 (accessed 18 March 204).
Biological Test Method: EPS 1/RM/11 – Acute Lethality Test Using Daphnia Spp. Environment Canada; 1996. – URL.: https://www.canada.ca/content/dam/eccc/migration/main/faunescience-wildlifescience/dfad4a5b-4216-4ed8-af90-98a6de8f7b6b/rm11e.pdf (accessed 18 March 2024).
Standart EPA-821-R-02-012: Methods for measuring the acute toxicity of effluents and receiving waters to freshwater and marine organisms; 2015. U.S. Environmental Protection Agency; – URL.: https://www.epa.gov/sites/default/files/2015-08/documents/acute-freshwater-and-marine-wet-manual_2002.pdf (accessed 18 March 2024).
Test No. 202: Daphnia Sp. Acute Immobilisation. OECD Guideline for the Testing of Chemicals; 2004. – URL.: https://www.oecd-ilibrary.org/environment/test-no-202-daphnia-sp-acute-immobilisation-test_9789264069947-en (accessed 18 March 2024).
Coors, A. Synergistic, antagonistic and additive effects of multiple stressors: predation threat, parasitism and pesticide exposure in Daphnia magna. J. / A. Coors, L. De Meester // Appl. Ecol. – 2008. – № 45. – Р. 1820–1828.
Deleebeeck, N. M. E. A novel method for predicting chronic nickel bioavailability and toxicity to Daphnia magna in artificial and natural waters / N. M. E Deleebeeck, K. A. C. D. Schamphelaere, C. R Janssen // Environ. Toxicol. Chem. 2008. – № 27. – Р. 2097–2107.
Hall, M. D. Interactions between environ-mental stressors: the influence of salinity on host-parasite interactions between Daphnia magna and Pasteuria ramosa / M. D. Hall, A. Vettiger, D. Ebert // Oecologia. – 2013. – № 171. – Р. 789–796.
Akkanen, J. Biotransformation and bioconcentration of pyrene in Daphnia magna / J. Akkanen, J. V. K. Kukkonen // Aquat. Toxicol. – 2003. – № 64. – Р. 53–61.
Cardwell AS, Adams WJ, Gensemer RW et al. Chronic toxicity of aluminum, at a pH of 6, to freshwater organisms: empirical data for the development of international regulatory standards/criteria / A. S. Cardwell, W. J. Adams, R. W. Gensemer [et al.] // Environ. Toxicol. Chem. – 2018. – № 37. – Р. 36–48.
Shaw, J. R. Comparative toxicity of cadmium, zinc, and mixtures of cadmium and zinc to daphnids / J. R. Shaw, T. D. Dempsey, C. Y. Chen [et al.] // Environ. Toxicol. Chem. – 2006. – № 25 (1). – Р. 182–189.
Otitoloju, A. A. Evaluation of the joint-action toxicity of binary mixtures of heavy metals against the mangrove periwinkle Tympanotonus fuscatus var radula (L.) / A. A. Otitoloju // Ecotoxicol. Environ. Saf. – 2002. – № 53 (3). – Р. 404–415.
Meng, Q. The Acute and Chronic Toxicity of Five Heavy Metals on the Daphnia magna / Q. Meng, X. Li, Q. Feng, Z. Cao // The 2nd International Conference on Bioinformatics and Biomedical Engineering (iCBBE 2008), May 16-18; Shanghai; China. Shanghai. – 2008. – Р. 4555.
Hagopian-Schlekat T, Chandler GT, Shaw TJ. Acute toxicity of five sediment-associated metals, individually and in a mixture, to the estuarine meiobenthic harpacticoid copepod Amphiascus tenuiremis / T. Hagopian-Schlekat, G.T. Chandler, T. J. Shaw // Mar. Environ. Res. 2001. – № 51. – Р. 247 р.
