Опыт использования хитозана для снижения рисков речного судоходства

В данной работе исследуется применение хитозана в качестве сорбционного биоматериала для снижения цианобактериального «цветения» водоема на примере Нагатинского затона реки Москвы. Актуальность исследования продиктована острой экологической проблемой эвтрофикации водных объектов, вызванной избыточным размножением цианобактерий, что негативно сказывается на состоянии водной среды и качестве воды, а также создает риск для движения водного транспорта. При «цветении» водоема образуются хлопьевидные и пленочные скопления водорослей на поверхности воды, создающие опасные условия для судов, вызывая засоры и повреждения судовых механизмов, а также усложняя управление и маневрирование. Для реализации поставленной цели предложена технология погружения хитозановых модулей, изготовленных из полимерного хитозана с высокой степенью деацетилирования (85%), позволяющая осуществлять сорбцию фосфат-ионов, являющихся основным источником питания цианобактерий. Лабораторные эксперименты выявили эффективность сорбции фосфат-ионов в пределах 73–87% при концентрациях до 500 мкг/л, а полевые испытания показали снижение содержания фиксируемого пигмента фикоцианина на 57,9%, что свидетельствует о значительном уменьшении роста цианобактерий. Оценка токсичности отработанных модулей не выявила отрицательного воздействия, что позволяет рекомендовать данную технологию как экологически безопасный метод борьбы с «цветением» водоемов и последующего вторичного использования хитозана в качестве удобрения.

1. Paerl H. W., Paul V. J. Climate change: Links to global expansion of harmful cyanobacteria // Water Research. — 2012. — № 46. — Р. 1349–1363.

2. Sánchez-Baracaldo P., Bianchini G., Wilson J. D., Knoll A. H. Cyanobacteria and biogeochemical cycles through Earth history // Trends Microbiol. — 2022. — № 30. — Р. 143–157.

3. Шестаков С. В., Карбышева Е. А. О происхождении и эволюции цианобактерий // Успехи современной биологии. — 2017. — № 1. — С. 4–19.

4. Пиневич А. В., Аверина С. Г. Таксономия цианобактерий: эпоха перемен // Микробиология. — 2024. — № 93 (5). — С. 501–518.

5. Parker C . T ., Tindall B . J ., Garrity G. M. International Code of Nomenclature of Prokaryotes. Prokaryotic Code (2008 revision) // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. — 2019. — Р. 1–111.

6. Пиневич А. В. Микробиология. Биология прокариотов: учебник: в 3 т. Т. 1. — СПб.: Изд-во С. — Петерб. ун-та, 2006. — 352 с.

7. Кокшарова О. А. Применение методов молекулярной генетики и микробиологии в экологии и биотехнологии цианобактерий // Микробиология. — 2010. — № 79 (6). — С. 734–747.

8. Искусных О. Ю., Искусных А. Ю., Искусных Д. О. Цианобактерии — перспективные объекты биотехнологии и медицины // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. — 2021. — № 83 (4). — С. 70–77.

9. Donlan R. M., Costerton J. W. Biofilms: survival mechanisms of clinically relevant microorganisms // Clin. Microbiol. Rev. — 2002. — № 15. — Р. 167–193.

10. ГОСТ 17.1.1.01–77. Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод. Основные термины и определения. — М.: Стандартинформ, 1978. — 31 с.

11. Huisman J ., Codd G . A ., Paerl H. W., Ibelings B. W., Verspagen J. M., Visser P. M. Cyanobacterial blooms // Nat. Rev. Microbiol. — 2018. — № 16. — С. 471–483.

12. Altmanová N., Altman J., Kaštovský J. The effects of macrophytes on the growth of bloomforming cyanobacteria: Systematic review and experiment // Science of The Total Environment. — 2021. — № 792. — Р. 148413.

13. Сороковикова Е. Г. Сине-зеленая угроза // Наука из первых рук. — 2010. — № 6. — С. 22–27.

14. Румянцев В. А., Крюков Л. Н. Особенности природы цианобактерий // Общество. Среда. Развитие. — 2012. — № 1. — С. 232–238.

15. Jochimsen E. M., Carmichael W. W., An J. S. и др. Liver failure and death after exposure to microcystins at a hemodialysis center in Brazil // N. Engl. J. Med. — 1998. — № 338. — С. 873–878.

16. Codd G. A., Bell S. G., Kaya K. и др. Cyanobacterial toxins, exposure routes and human health // European Journal of Phycology. — 1999. — № 34 (4). — Р. 405–415.

17. Колмаков В. И. Методы предотвращения массового развития цианобактерии Microcystis aeruginosa в водных системах // Микробиология. — 2006. — № 75 (2). — С. 149–153.

18. Громов Б. В. Цианобактерии в биосфере. — Режим доступа: https://pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/162.html (дата обращения: 11.04.2025).

19. Dirks C., Cappelli P., Blomqvist M. и др. Cyanotoxin Occurrence and Diversity in 98 Cyanobacterial Blooms from Swedish Lakes and the Baltic Sea // Mar. Drugs. — 2024. — № 22. — Р. 199.

20. Никитин О. В., Степанова Н. Ю., Мукминов М. Н. Индикация цианотоксинов в природных водах Республики Татарстан // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н. Э. Баумана. — 2012. — № 212. — С. 341–344.

21. Состояние компонентов окружающей среды города Москвы // Доклад о состоянии окружающей среды в городе Москве в 2023 году. — М., 2024. — Разд. 2.2. — С. 24–25.

22. Малашенков Д. В. Пространственновременная изменчивость фитопланктона в реке Москве: дис. … канд. биол. наук. — М.: МГУ им. М. В. Ломоносова, 2009. — 172 с.

23. Тарановская Е. А., Собгайда Н. А., Алферов И. Н., Морев П. В. Очистка сточных вод с применением хитозана // Вестник Оренбургского государственного университета. — 2015. — № 10 (185). — С. 322–325.

24. Taranovskaya E. A., Sobgaida N. A., Markina D. V. Technology for obtaining and using granulated absorbents based on chitosan // Chemical and Petroleum Engineering. — 2016. — Т. 52. — № 5–6. — С. 357–361.

25. Строганова Ю. И., Смирнова А. А., Никифорова Т. Е. Сорбент на основе хитозана для очистки пищевых систем // Сборник статей по итогам Международной научно-практической конференции. — 2019. — № 2. — С. 53–56.

26. Самойлова Н. А., Краюхина М. А. Хитин (хитозан)-содержащие композиты для сорбции тяжелых металлов // Известия Уфимского научного центра РАН. — 2018. — № 3 (2). — С. 80–83.

27. Гладкая О. К., Трусова М. М. Перспективы использования хитозана в очистке производственных стоков от формальдегида // Современные проблемы техники и технологии пищевых производств. — 2019. — С. 394–396.