Biotransformation of butyltin compounds and microbiome diversity in the bottom sediments of the Gulf of Finland, the Baltic Sea

Abstract

Загрязнение морской среды оловоорганическими соединениями представляет се- рьезную экологическую проблему ввиду их чрезвычайной токсичности для широкого круга орга- низмов. В донных осадках Копорской губы Финского залива выявлен высокий уровень загрязнения соединениями бутилолова. Концентрация трибутилолова и дибутилолова составила 35.7 нг(Sn)/г а.с.о. и 9.7 нг(Sn)/г а.с.о. соответственно. Установлено, что трансформация соединений бутило- лова в донных осадках происходит за счет автохтонной микробиоты осадков. Скорость убыли трибутилолова и дибутилолова составила 0.014 сут-1 и 0.022 сут-1, а периоды их полураспада 49.5 и 31.5 суток соответственно. Метагеномный анализ выявил изменения в таксономическом соста- ве и уменьшение видового разнообразия микробиомов донных осадков в процессе трансфор- мации оловоорганических соединений. В ходе биодеградации соединений бутилолова в донных осадках возрастает численность бактерий родов Acidithiobacillus, Halothiobacillus, Alicyclobacillus, Sulfurospirillum, Denitrovibrio, а также метаногенные археи рода Methanolobus, что может свиде- тельствовать об их потенциальном участии в биодеградации оловоорганических соединений. Полученные результаты могут быть использованы для выявления видов-активных деструкторов трибутилолова с целью разработки научно-обоснованных методов деконтаминации донных осад- ков, загрязненных оловоорганическими соединениями. Pollution of the marine environment with organotin compounds is a serious environmental problem due to their extreme toxicity to a wide range of organisms. A high level of contamination with butytin compounds was detected in the bottom sediments of the Koporye Bay, the Gulf of Finland, the Baltic Sea. The concentration of tributyltin and dibutyltin reached up to 35.7 ng(Sn)/g DW and 9.7 ng(Sn)/g DW, respectively. The butyltin compounds transformed in bottom sediments due to the activity of autochthonous sediment microbiota. The degradation rate of tributyltin and dibutyltin was 0.014 day-1 and 0.022 day-1, their half-life, 49.5 and 31.5 days, respectively. Metagenomic analysis revealed the changes in taxonomic composition and the decrease in species diversity of the bottom sediment microbiomes during the transformation of organotin compounds. During the biodegradation of butyltin compounds in bottom sediments, the abundance of bacteria of the genera Acidithiobacillus, Halothiobacillus, Alicyclobacillus, Sulfurospirillum, Denitrovibrio, as well as of methanogenic archaea of the genus Methanolobus increases, which may indicate their potential participation in the biodegradation of organotin compounds. These results may be used to identify active tributyltin degraders for developing self-purification methods of bottom sediments contaminated with organotin compounds.