Extensive Contamination of Water with Saxitoxin Near the Dam of the Irkutsk Hydropower Station Reservoir (East Siberia, Russia)

Abstract

An area of discolored water 50 m wide and 30 m long was found in September 2017 close to the dam of the Irkutsk hydroelectric power station. Water from this spot was sampled for investigation in the present study. Microscopic analysis revealed that the suspended matter in the sample was composed of clumps of filaments, vegetative cells, akinetes and heterocysts that formed short filaments and solitary cells. This matter was found to consist of partially degraded cells of the cyanobacterium Dolichospermum lemmermannii. Nucleotide sequencing of DNA isolated from the biomass revealed the presence of the sxtA gene which is involved in the synthesis of saxitoxin. Water from the polluted area contained 600 ± 100 μg L−1 saxitoxin as measured by HPLC-MS with pre-column modification of the toxin with 2,4-dinitrophenylhydrazine. Immunoassay analysis (ELISA) showed a concentration of saxitoxins in the water of 2900 ± 900 μg L−1. Hydrochemical and microbiological analyses suggested the contaminated area appeared as a result of a D. lemmermannii bloom, followed by its decay and release of saxitoxin and nutrients. The present paper describes the results of a case study. Better understanding of the phenomenon will depend on the possibility to perform implementation of a large-scale monitoring program.

Определение Сакситоксина В Воде Озера Байкал

“…Аликвоты супернатанта (160 мкл) переносили в стеклянные виалы и удаляли растворитель на вакуумной центрифуге при 60°С. Получение производных с 2,4-динитрофенил-гидразином и определение методом ЖХ -МС выполняли в соответствии с (Grachev at al., 2018).…”

“…Таблица (Grachev at al., 2018) 3 (Belykh et al, 2015а) 4 (Belykh et al, 2015б) Продуцентом сакситоксина, обнаруженного в чрезвычайно высокой концентрации в воде из приплотинного участка акватории водохранилища Иркутской ГЭС, оказался вид Dolichospermum lemmermannii (Grachev at al., 2018). В геноме этого вида был обнаружен ген sxtA, участвующий в синтезе сакситоксина, а в биомассе -токсин в довольно высокой концентрации.…”

“…Показано, что содержание сакситоксина в воде во всех исследованных пробах ниже рекомендованной для питьевой воды (< 3 мкг/л). Ключевые слова: сакситоксин; химическая модификация; 2,4-динитрофенилгидразин; жидкостная хроматомассспектрометрия; прибрежная зона озера Байкал ISSN 2412-1908; http://journal.asu.ru/biol Введение Недавно нами было установлено (Grachev at al., 2018), что в примыкающей к плотине застойной зоне водохранилища Иркутской ГЭС в конце августа -начале сентября 2017 г. сформировалось пятно загрязненной поверхностной воды, содержащей высокую концентрацию частично разложившейся биомассы цианобактерии Dolichospermum lemmermannii. В собранной с поверхности загрязненного пятна биомассе и в отфильтрованной от взвешенных частиц и цианобактерий воде в необычно высокой концентрации был обнаружен продуцируемый этой цианобактерией сакситоксин (STX) и его аналоги.…”

“…Наряду с ИФА для анализа воды в районе загрязненного пятна на приплотинном участке водохранилища Иркутской ГЭС мы применили разработанный нами новый метод определения сакситоксина, основанный на высокоэффективной жидкостной хроматографии с предколоночной химической модификацией 2,4-динитрофенилгидразином и хроматомасс-спектрометрии с ионизацией электрораспылением. Концентрация PST, определенная методом ИФА, составила 2900±900 мкг/л, а концентрация именно сакситоксина, определенная методом ЖХ-МС -600±100 мкг/л (Grachev at al., 2018), что в 1000 и 200 раз выше рекомендованной безопасной концентрации для водоемов питьевого назначения. Это обстоятельство побудило нас пересмотреть полученные ранее данные по содержанию сакситоксина в оз.…”

Exposure of Nile Tilapia (Oreochromis niloticus) Fingerlings to a Saxitoxin‐Producing Strain of Raphidiopsis (Cylindrospermopsis) raciborskii (Cyanobacterium) Reduces Growth Performance and Increases Mortality Rate

“…The amount of STXs found in reservoirs around the world varies considerably depending on the period of the year and the density of the cyanobacteria. In Brazilian reservoirs, concentrations from 3.0 ng L −1 to 13.18 µg STX equivalents (STX equiv ) L −1 have been recorded (Fonseca et al 2015;Calado et al 2017;Casali et al 2017;Silva et al 2020), whereas concentrations as high as 193 and 2900 ± 900 μg L −1 have been reported in the United States (Trainer and Hardy 2015) and Russia (Grachev et al 2018), respectively. These neurotoxins prevent the propagation of nerve impulses by binding to and blocking sodium channels in the axons of neurons, which leads to muscle paralysis and the consequent death of vertebrates from respiratory arrest (Wiegand and Pflugmacher 2005).…”