Полевые и лабораторные исследования флуоресцентных технологий для отслеживания лизиса клеток цианобактерий и возможного высвобождения микроцистинов в реальном времени

Повышение концентрации растворённых микроцистинов в исходной воде вследствие быстрого лизиса клеток при вредоносном цветении цианобактерий может создавать серьёзные проблемы для очистки питьевой воды. Массовый лизис клеток может быть вызван вспышками естественно присутствующих цианофагов, как это было зафиксировано в озере Эри во время кризиса с питьевой водой в Толидо в 2014 и 2019 годах, либо применением альгицидов и реагентов для водоподготовки. Обнаружение лизиса клеток цианобактерий в исходной воде в реальном времени стало бы ценным инструментом для руководителей водоочистных станций и водохранилищ. В этом исследовании изучались два флуоресцентных прибора для мониторинга в реальном времени — PhycoSens и PhycoLA, — способных выявлять несвязанный фикоцианин (uPC), который может служить признаком лизиса клеток и высвобождения микроцистинов. С 15 июля по 19 октября 2022 года, в период ежегодного цветения цианобактерий, прибор PhycoSens работал на насосной станции Low Service водоочистной станции города Толидо, снабжающей питьевой водой из озера Эри. Он измерял содержание основных групп водорослей и uPC в поступающей воде из озера с интервалом 15 минут в периоды доминирования цианобактерий и их отмирания. В течение трёх месяцев периодическое выявление uPC прибором PhycoSens совпадало с увеличением доли внеклеточных микроцистинов относительно их общего количества (внутриклеточных и внеклеточных), что указывает на возможность использовать uPC как показатель целостности клеток цианобактерий. После воздействия цианофага Ma-LMM01, сульфата меди (0,5 и 1 мг Cu/л), пероксигидрата карбоната натрия (PAK® 27; 6,7 и 10 мг HO/л) и перманганата калия (2,5 и 4 мг/л) на лабораторную культуру продуцирующей микроцистины Microcystis aeruginosa NIES-298 (120 мкг хлорофилла/л) появление uPC совпадало с увеличением доли внеклеточных микроцистинов. Прибор PhycoLA использовали для мониторинга проб озёрной воды, ежедневно отбиравшихся и подвергавшихся в лаборатории воздействию альгицидов. Через 24 часа воздействия сульфата меди и PAK 27 одновременно регистрировали сигнал uPC и резкое повышение концентрации растворённых микроцистинов. В целом результаты указывают, что появление uPC служит полезным признаком начала лизиса клеток цианобактерий и высвобождения микроцистинов, если они присутствуют. 22