RU2709308C1 - Альгицид для подавления развития цианобактерий и зеленых водорослей на основе метаболитов - аллелохемиков водных растений - Google Patents

Альгицид для подавления развития цианобактерий и зеленых водорослей на основе метаболитов - аллелохемиков водных растений Download PDF

Info

Publication number
RU2709308C1
RU2709308C1 RU2019104959A RU2019104959A RU2709308C1 RU 2709308 C1 RU2709308 C1 RU 2709308C1 RU 2019104959 A RU2019104959 A RU 2019104959A RU 2019104959 A RU2019104959 A RU 2019104959A RU 2709308 C1 RU2709308 C1 RU 2709308C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
acid
cyanobacteria
green algae
algaecide
tetradecanoic
Prior art date
Application number
RU2019104959A
Other languages
English (en)
Inventor
Евгений Александрович Курашов
Юлия Викторовна Крылова
Юлия Викторовна Батаева
Александр Геннадьевич Русанов
Людмила Тимофеевна Сухенко
Original Assignee
Ооо "Мета-Аква"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ооо "Мета-Аква" filed Critical Ооо "Мета-Аква"
Priority to RU2019104959A priority Critical patent/RU2709308C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2709308C1 publication Critical patent/RU2709308C1/ru

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N25/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/50Treatment of water, waste water, or sewage by addition or application of a germicide or by oligodynamic treatment

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к альгицидам на основе органических кислот - метаболитов водных растений, применяемых для обработки искусственных водных экосистем - аквариумов, бассейнов для аквакультуры, с целью избирательного подавления цветения, вызываемого цианобактериями и зелеными водорослями и поддержания развития экосистемы. Описан альгицид для избирательного подавления цветения, вызываемого цианобактериями и зелеными водорослями в искусственных водных экосистемах, отличающийся тем, что в состав входят галловая, тетрадекановая, гептановая, октановая кислоты и этанол, и использованием природного механизма аллелопатии для контроля развития цианобактерий и зеленых водорослей, в следующих концентрациях, (г/л) (% действующего соединения): галловая кислота С7Н6О5 (Gallic acid) - 70 (25); тетрадекановая кислота С14Н28О2 (Tetradecanoic acid) - 70 (25); гептановая кислота С7Н14О2 (Heptanoic acid) - 70 (25); октановая кислота С8Н16О2 (Octanoic acid) - 70 (25); этиловый спирт - остальное (1 л). Технический результат: повышение эффективности контроля развития цианобактерий и зеленых водорослей в водных системах и обеспечение экологической безопасности альгицида. 13 табл.

Description

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к альгицидам на основе органических кислот - метаболитов водных растений, применяемых для обработки искусственных водных экосистем - аквариумов, бассейнов для аквакультуры, с целью избирательного подавления цветения, вызываемого цианобактериями и зелеными водорослями и поддержания развития экосистемы.
Увеличение частоты и продолжительности цианобактериальных «цветений» несет целый ряд серьезных угроз, включая локальное и глобальное ухудшение водных ресурсов и воздействие цианотоксинов. Для искусственных экосистем, таких как аквариумы и бассейны для аквакультуры, цветение цианобактерий и зеленых водорослей сопровождается гибелью рыб и всей экосистемы. Эффективным и инновационным решением указанной проблемы, сохраняющим и восстанавливающим качество воды в естественных и искусственных водных системах, делающим их пригодными для многофункционального использования может быть применение «Метода аллелопатического контроля «цветения» водоемов при эвтрофировании». Таким природным механизмом, обеспечивающим контроль развития планктонных цианобактерий и водорослей, может являться аллелопатия. Под аллелопатией понимают биологическое явление, при котором отмечается ингибирующий или стимулирующий эффекты воздействия растения (или микроорганизма) на другие растения (включая микроорганизмы) посредством синтеза и выделения в окружающую среду специфических аллелохимических соединений (аллелохемиков). В природе растения при помощи метаболитов-аллелохемиков подавляют развитие других растений, водорослей, бактерий. Низкомолекулярные органические соединения (НОС) - аллелохемики имеют определенную мишень, что исключает их отрицательное воздействие на другие элементы водной экосистемы.
Известен альгицид для обработки плавательных бассейнов, на основе смеси полимеров и органических соединений, обладающих альгицидной и антимикробной активностью, имеющий в составе: неполную марганец-цинковую соль полиакриловой кислоты, салицилат натрия, цитрат натрия, четвертичную аммониевую соль [патент РФ №2448051].
Недостатком указанного альгицида является его направленное действие на полное уничтожение всех водорослей, а также на применение только для обработки бассейнов и отсутствие воздействия в условиях аквариумов и бассейнов для аквакультуры.
Известен ингибитор сине-зеленых водорослей - роголистник погруженный (Ceratophyllum demersum L.) для борьбы с цветением воды [патент №377144]. Альгицидные выделения роголистника вызывали гибель цианобактерий в лабораторных условиях.
Недостатком известного метода является осложненная технология погружения роголистника в водоемы и невозможность применения данной технологии в искусственных системах, бассейнах и аквариумах.
Наиболее близким, по сути, к заявленному изобретению (прототипом) является способ борьбы с цветением воды в естественных и искусственных промышленных водоемах, градирнях, коммуникациях и других инженерных сооружениях с использованием гексахлорбутадиена [патент №151156].
Недостатком известного способа является то, что в составе гексахлорбутадиена содержится хлор, который является токсичным соединением для всех гидробионтов.
Основной задачей изобретения является создание эффективного альгицида на основе органических кислот - метаболитов высших водных растений, обеспечивающих избирательное ингибирование цианобактерий и зеленых водорослей, вызывающих цветение в аквариумах, инженерных сооружениях. Инновационность заключаются в том, что для решения проблемы цветения воды предлагается использование природного механизма контроля развития цианобактерий и зеленых водорослей в водных системах, а именно аллелопатии.
Техническим результатом от использования изобретения является избирательное ингибирование развития цианобактерий и зеленых водорослей и поддержание развития водной экосистемы в аквариумах и бассейнах для аквакультуры с помощью альгицида на основе соединений природного происхождения - метаболитов водных растений.
Технический результат обеспечивается тем, что в искусственную водную экосистему - аквариум или бассейн, в которой происходит цветение воды, вызванное цианобактериями или зелеными водорослями, или для предотвращения цветения, вносят спиртовой раствор альгицида так, чтобы его концентрация в воде составила 1 мг/л. Состав альгицида представляет собой спиртовой раствор четырех органических кислот в следующих концентрациях, исходя из возможностей растворителя - этанола для данных кислот (г/л) (% действующего соединения) при совместном растворении:
Галловая кислота С7Н6О5 (Gallic acid) 70 (25)
Тетрадекановая кислота С14Н28О2 (Tetradecanoic acid) 70 (25)
Гептановая кислота С7Н14О2 (Heptanoic acid) 70 (25)
Октановая кислота С8Н16О2 (Octanoic acid) 70 (25)
Этиловый спирт остальное (1 л)
Для достижения концентрации в водной экосистеме 1 мг/л каждой кислоты, необходимо 1 литр альгицида растворить в 70 м3 воды.
Известно, что данные кислоты являются метаболитами высших водных растений (Nakai S., Yamada S., Hosomi M. Anti-cyanobacterial fatty acids released from Myriophyllum spicatum // Hydrobiologia. 2005. V. 543. P. 71-78; Zhou S., Nakai S., Hosomi M., Sezaki Y., Tominaga M. Allelopathic growth inhibition of cyanobacteria by reed // Allelopathy J. 2006. V. 18. №2. P. 277-285.). Для создания альгицида использовались коммерческие кислоты.
Альгицид обладает высокой растворимостью, так как кислоты первоначально растворяются в этиловом спирте, затем раствор вносят в воду.
Апробацию альгицида проводили в экспериментах по влиянию каждой из кислот отдельно и в комплексном составе на развитие цианобактерий и зеленых водорослей. При определении концентрации кислот в опытах исходили из их содержания в водоемах (приблизительно до 1 мг/л) в качестве метаболитов водных растений в период активного развития высших водных растений и отсутствия цветения воды, вызванного цианобактериями и зелеными водорослями.
Эксперименты по влиянию органических кислот на цианобактерий и зеленые водоросли включали три варианта. В аквариумы, наполненные водой, объемом 50 литров вносили цианобактерий Synechocystis aquatilis (1 вариант), Aphanocapsa sp.(2 вариант), зеленые водоросли Scenedesmus sp.(3 вариант) в виде суспензии и спиртовый раствор одной из четырех кислот в различных концентрациях. Суспензию цианобактерий Synechocystis aquatilis культивировали на среде №6 следующего состава: KNO3 - 1 г/л; K2HPO4 - 0,2 г/л; MgSO4×7H2O - 0,2 г/л; CaCl2 - 0,15 г/л; NaHCO3 - 0,2 г/л; раствор микроэлементов 1 мл/л. Раствор микроэлементов для среды №6: ZnSO4×7H2O - 0,22 г/л; MnSO4 - 1,81 г/л; CuSO4×5H2O - 0,079 г/л; NaBO3×4H2O - 2,63 г/л; (NH4)6Mo7O24×4H2O - 1 г/л; FeSO4×7H2O - 9,3 г/л; CaCl2 - 1,2 г/л; Co(NO3)2×4H2O - 0,02 г/л; Na2ЭДТА (Трилон Б) 10 г/л [Громов, Б.В., Титова Н.Н. Коллекция культур водорослей лаборатории Микробиологии Биологического института Ленинградского университета [Текст] / Б.В. Громов, Н.Н. Титова // Межвузовский сборник. - Л., 1983. - С. 3-27].
Суспензию цианобактерий Aphanocapsa sp. культивировали на питательной среде BG-11 следующего состава (г/л): K2HPO4 - 0,04; MgSO4⋅7H2O - 0,075; CaCl2⋅2Н2О - 0,036; Na2CO3 - 0,02; ЭДТА - 0,001; лимонная кислота - 0,006; железо лимонно-аммиачное - 0,006; микроэлементы - 1 мл [Нетрусов, А.И. Практикум по микробиологии [Текст]: учеб. пособие для высших учеб. заведений / А.И. Нетрусов, М.А. Егорова, Л.М. Захарчук [и др.]; под ред. А.И. Нетрусова. - М.: Академия, 2005. - 352 с.].
Зеленые водоросли Scenedesmus sp. культивировали на питательной среде Прата следующего состава (г/л): KNO3 - 0,1; MgSO4⋅7H2O - 0,01; K2HPO4 - 0,01; FeCl3⋅6H2O - 0,001 [Гайсина, Л.А., Фазлутдинова, А.И., Кабиров P.P. Современные методы выделения и культивирования водорослей: учебное пособие [Текст]. - Уфа: Изд-во БГПУ, 2008. - 152 с.].
Пример 1
Исследование альгицидной активности тетрадекановой кислоты в опыте с цианобактериями и зелеными водорослями.
В таблицах 1, 2, 3 показано влияние тетрадекановой кислоты на цианобактерии Synechocystis aquatilis, Aphanocapsa sp., зеленые водоросли Scenedesmus sp.
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Анализ полученных данных показал снижение численности цианобактерий и водорослей при влиянии тетрадекановой кислоты. На 14 день экспозиции численность цианобактерий Synechocystis aquatilis составила 5100 тыс. кл./мл в сравнении с контролем 19008 тыс. кл./мл в концентрации тетрадекановой кислоты 1 мг/л. Наибольшее подавление клеток Aphanocapsa sp.и Scenedesmus sp.также наблюдалось с коцентрацией тетрадекановой кислоты 1 мг/л.
Пример 2
Исследование альгицидной активности галловой кислоты в опыте с цианобактериями и зелеными водорослями.
В таблицах 4, 5, 6 показано влияние галловой кислоты на цианобактерии Synechocystis aquatilis, Aphanocapsa sp., зеленые водоросли Scenedesmus sp.
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
Анализ полученных данных показал снижение численности цианобактерий и водорослей при влиянии галловой кислоты на цианобактерий и водоросли. При концентрации галловой кислоты 1 мг/л наблюдалось значительное снижение численности клеток цианобактерий и водорослей.
Пример 3
Исследование альгицидной активности октановой кислоты в опыте с цианобактериями и зелеными водорослями.
В таблицах 7, 8, 9 показано влияние октановой кислоты на цианобактерий Synechocystis aquatilis, Aphanocapsa sp., зеленые водоросли Scenedesmus sp.
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009
Анализ полученных данных показал снижение численности цианобактерий и водорослей при влиянии октановой кислоты. Максимальное уменьшение численности происходило в опыте с концентрацией октановой кислоты 1 мг/л.
Пример 4
Исследование альгицидной активности гептановой кислоты в опыте с цианобактериями и зелеными водорослями.
В таблицах 10, 11, 12 показано влияние гептановой кислоты на цианобактерий Synechocystis aquatilis, Aphanocapsa sp., зеленые водоросли Scenedesmus sp.
Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000012
Анализ полученных данных показал снижение численности цианобактерий и водорослей при влиянии октановой кислоты. Наибольшее влияние прослеживается на 14 день экспозиции с концентрацией гептановой кислоты 1 мг/л.
Пример 5
Исследование влияния альгицида на основе галловой, тетрадекановой, октановой и гептановой карбоновых кислот на цианобактерий Synechocystis aquatilis.
В таблице 13 показано влияние альгицида на основе галловой, тетрадекановой, октановой и гептановой карбоновых кислот на цианобактерий Synechocystis aquatilis.
Figure 00000013
Анализ полученных данных показал снижение численности цианобактерий под влиянием альгицида при всех исследованных концентрациях. Наибольшее влияние прослеживается при концентрации альгицида 10 мг/л. На 13 день экспозиции разница с контролем составила 13,6 раза. При концентрации альгицида 1 мг/л численность цианобактерий на 13 день эксперимента была ниже, чем в контроле в 4,7 раза.
Таким образом, заявленный способ обеспечивает подавление цианобактерий и зеленых водорослей в искусственной водной экосистеме.
Источники информации
1. Патент РФ №2448051.
2. Патент №377144.
3. Патент №15115 6 (прототип).

Claims (2)

  1. Альгицид для избирательного подавления цветения, вызываемого цианобактериями и зелеными водорослями в искусственных водных экосистемах, отличающийся тем, что в состав входят галловая, тетрадекановая, гептановая, октановая кислоты и этанол, и использованием природного механизма аллелопатии для контроля развития цианобактерий и зеленых водорослей, в следующих концентрациях, (г/л) (% действующего соединения):
  2. Галловая кислота С7Н6О5 (Gallic acid) 70 (25) Тетрадекановая кислота С14Н28О2 (Tetradecanoic acid) 70 (25) Гептановая кислота С7Н14О2 (Heptanoic acid) 70 (25) Октановая кислота С8Н16О2 (Octanoic acid) 70 (25) Этиловый спирт остальное (1 л)
RU2019104959A 2019-02-21 2019-02-21 Альгицид для подавления развития цианобактерий и зеленых водорослей на основе метаболитов - аллелохемиков водных растений RU2709308C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019104959A RU2709308C1 (ru) 2019-02-21 2019-02-21 Альгицид для подавления развития цианобактерий и зеленых водорослей на основе метаболитов - аллелохемиков водных растений

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019104959A RU2709308C1 (ru) 2019-02-21 2019-02-21 Альгицид для подавления развития цианобактерий и зеленых водорослей на основе метаболитов - аллелохемиков водных растений

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2709308C1 true RU2709308C1 (ru) 2019-12-17

Family

ID=69006576

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019104959A RU2709308C1 (ru) 2019-02-21 2019-02-21 Альгицид для подавления развития цианобактерий и зеленых водорослей на основе метаболитов - аллелохемиков водных растений

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2709308C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111847607A (zh) * 2020-07-23 2020-10-30 上海水源地建设发展有限公司 一种去除漂浮植物和浮游植物的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1504248A1 (ru) * 1987-11-18 1989-08-30 Ленинградский государственный университет Штамм цианобактерии SтRатоNоSтоS LINкIа - продуцент антибиотика-альгицида цианобактерина ЛУ-1-892
RU2448051C2 (ru) * 2010-07-29 2012-04-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет Альгицид для обработки плавательных бассейнов
CN103975948A (zh) * 2014-06-10 2014-08-13 山东瑞爱特环保科技有限公司 循环水用杀菌灭藻剂及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1504248A1 (ru) * 1987-11-18 1989-08-30 Ленинградский государственный университет Штамм цианобактерии SтRатоNоSтоS LINкIа - продуцент антибиотика-альгицида цианобактерина ЛУ-1-892
RU2448051C2 (ru) * 2010-07-29 2012-04-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет Альгицид для обработки плавательных бассейнов
CN103975948A (zh) * 2014-06-10 2014-08-13 山东瑞爱特环保科技有限公司 循环水用杀菌灭藻剂及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111847607A (zh) * 2020-07-23 2020-10-30 上海水源地建设发展有限公司 一种去除漂浮植物和浮游植物的方法
CN111847607B (zh) * 2020-07-23 2022-09-20 上海水源地建设发展有限公司 一种去除漂浮植物和浮游植物的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
van Weert et al. Effects of nanoplastics and microplastics on the growth of sediment-rooted macrophytes
Granéli et al. Harmful algal blooms of allelopathic microalgal species: The role of eutrophication
Boyd General relationship between water quality and aquaculture performance in ponds
Van Donk et al. Impact of submerged macrophytes including charophytes on phyto-and zooplankton communities: allelopathy versus other mechanisms
ES2488857T3 (es) Métodos para controlar algas con taxtomina y composiciones de taxtomina
Imai et al. Harmful algal blooms and environmentally friendly control strategies in Japan
Moreno-Garrido et al. Assessing chemical compounds for controlling predator ciliates in outdoor mass cultures of the green algae Dunaliella salina
EA006842B1 (ru) Способ борьбы с ростом животных организмов и водных растений
Silva et al. Combined effect of copper sulfate and water temperature on key freshwater trophic levels–approaching potential climatic change scenarios
Bolis et al. Exposure during embryonic development to Roundup® Power 2.0 affects lateralization, level of activity and growth, but not defensive behaviour of marsh frog tadpoles
Bennett Algae, cyanobacteria blooms, and climate change
RU2709308C1 (ru) Альгицид для подавления развития цианобактерий и зеленых водорослей на основе метаболитов - аллелохемиков водных растений
US6164244A (en) Method for treating aquatic pests
Umphres IV et al. A chemical approach for the mitigation of Prymnesium parvum blooms
Huber et al. Freshwater salinization reduces vertical movement rate and abundance of Daphnia: interactions with predatory stress
Joo et al. Improvement of cyanobacterial-killing biologically derived substances (BDSs) using an ecologically safe and cost-effective naphthoquinone derivative
Kumar et al. Microcystis toxic blooms in fish culture ponds and their biological and chemical control
Da-Anoy et al. Warm temperature alters the chemical cue preference of Acropora tenuis and Heliopora coerulea larvae
Yu et al. Aquatic environmental safety assessment and inhibition mechanism of chemicals for targeting Microcystis aeruginosa
Cetin et al. Growth Rate of Scenedesmus acutus (Meyen) in Cultures Exposed to Trifluralin.
WO2015023833A1 (en) Herbicidal or algicidal composition containing polypeptide as actvity enhancing agent
US11219218B2 (en) Methods of enhancing algae production
Theil et al. Caulerpa taxifolia responses to hyposalinity stress
Magana‐Arachchi et al. Cyanotoxin in hydrosphere and human interface
Gallego et al. Culture of Spirogyra africana from farm ponds for long-term experiments and stock maintenance

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20210528