Evaluation of the effect of antibiotics on the growth reactions of higher plants - potential phytoremediants

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The relevance of the work is due to the need to study the assessment of the toxicity of antimicrobial drugs for environmental objects. The simplest and most obvious methods of assessing the impact of antibiotics on the environment are bioindication methods, in particular, the assessment of phytotoxicity of drugs. The study presents the results of the analysis of the cytotoxic effect of antibiotics of different nature in relation to herbaceous plants of various systematic groups in a laboratory experiment. The phytotoxic effect of the considered antibiotic samples was determined by comparing the indicators of the test function of the seeds of the control and experimental groups. The dependence of the magnitude of the phytotoxic effect on the pharmaceutical group of the antibiotic is shown. The data obtained are the basis for further research to assess the negative impact on the environment and the development of technologies for phytoremediation of environmental objects. The purpose of this work was to evaluate the effect of antibiotics on the growth reactions of higher plants - potential phytoremediants.

About the authors

Svetlana S. Timofeeva

Irkutsk National Research Technical University

Author for correspondence.
Email: sstimofeeva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8427-3732
SPIN-code: 8427-9622

D. of Technical Sciences, Professor, Head of the Department of Industrial Ecology and Life Safety

83 Lermontova St, Irkutsk 664074, Russian Federation

Olga V. Tyukalova

Irkutsk National Research Technical University

Email: olgaburlak1@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2464-261X
SPIN-code: 6806-7565

Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor of the Department of Industrial Ecology and Life Safety

83 Lermontova St, Irkutsk 664074, Russian Federation

Semyon S. Timofeev

Irkutsk National Research Technical University

Email: sstimofeeva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7085-9468
SPIN-code: 2694-7070

Senior Lecturer of the Department of Industrial Ecology and Life Safety

83 Lermontova St, Irkutsk 664074, Russian Federation

References

  1. Barenboim GM. Pollution of natural waters by medicines. Moscow: Nauka; 2015. (In Russ.)
  2. Vodyanitskii YuN, Yakovlev AS. Contamination of soils and soil-groundwater with new organic micro pollutants. Soil Science. 2016;5:609–619. (In Russ.)
  3. Kukec VG, Sychev DA (eds.) Clinical pharmacology. 6th ed. Moscow: GEHOTAR-Media, 2021. (In Russ.)
  4. Kraemer SA, Ramachandran A, Perron GG. Antibiotic pollution in the environment: from microbial ecology to public policy. Microorganisms. 2019;7:180. http://doi.org/10.3390/microorganisms7060180
  5. Zheng D, Yin G, Liu M, Chen C, Jiang Y, Hou L, et al. A systematic review of antibiotics and antibiotic resistance genes in estuarine and coastal environments. Science of The Total Environment. 2021;777(2):146009. http://doi.org/10.1016/j.scitotenv. 146009
  6. De Carvalho JF, Moraes JEF. Treatment of simulated industrial pharmaceutical wastewater containing amoxicillin antibiotic via advanced oxidation processes. Environmental Technology. 2021;42(26):4145–4157. http://doi.org/10.1080/09593330. 2020.1745296
  7. Rooklidge SJ. Enviromental antimicrobial contamination from terraccumulation and diffuse pollution pathways. Science of the Total Enviroment. 2004;325:1–13. http://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2003.11.007
  8. Zhu YG, Johnson TA, Su JQ, Qiao M, Guo GX, Stedtfeld, RD, et al. Diverse and abundant antibiotic resistance genes in chinese swine farms. PNAS. 2013;110(9):3435‒3440. http://doi.org/10.1073/pnas.1222743110
  9. Datta R, Das P, Smith S, Punamiya P, Ramanathan DM, Reddy R, Sarkar D. Phitoremidiation potential of vetiver grass [Chrisopogon zizanioides (L.)] for tetracycline. Int J Phytoremidiation. 2013;15(4):343–351. http://doi.org/10.1080/ 15226514.2012.702803
  10. Rodriguez-Mozaz S, Chamorro S, Marti E, Huerta B, Gros M, Sànchez-Melsió, A, et al. Occurrence of antibiotics and antibiotic resistance genes in hospital and urban wastewaters and their impact on the receiving river. Water Research. 2015;69:234‒242. http://doi.org/10.1016/j.watres.2014.11.021
  11. Danner M-C, Anne Robertson A., Volker Behrends V., Reiss J. Antibiotic pollution in surface fresh waters: Occurrence and effects. Science of The Total Environment. 2019;664(10):793–804. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.01.406
  12. Boxall А, Wilkinson J. Identifying hotspots of resistance selection from antibiotic exposure in urban environments around the world. SETAC Europe 29th Annual Meeting, Helsinki, Finland. May 27, 2019.
  13. Zhi C, Zhou J, Yang F, Tian L, Zhang K. Systematic analysis of occurrence and variation tendency about 58 typical veterinary antibiotics during animal wastewater disposal processes in Tianjin, China. Ecotoxicology and Environmental Safety. 2018;165:376–385. http://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2018.08.101
  14. Zhang Y, Wang B, Cagnetta G, Duan L, Yang J, Deng S, et al. Typical pharmaceuticals in major WWTPs in Beijing, China: Occurrence, load pattern and calculation reliability. Water Research. 2018;140:291–300. http://doi.org/10.1016/j.watres.2018.04.056
  15. Li Z, Zheng T, Li M, Liu X. Organic contaminants in the effluent of Chinese wastewater treatment plants. Environmental Science and Pollution Research. 2018;25:26852–26860. http://doi.org/10.1007/ s11356-018-2840-2
  16. Zhanga M, Liu Y, Zhao J, Liu W, He L, Zhang J, et al. Occurrence, fate and mass loadings of antibiotics in two swine wastewater treatment systems. Science of the Total Environment. 2018;639:1421–1431. http://doi.org/10.1016/j.amjcard.2008.02.056
  17. Williams M, Kookana RS, Mehta A, Yadav SK, Tailor BL, Maheshwari B. Emerging contaminants in a river receiving untreated wastewater from an Indian urban centre. Science of the Total Environment. 2019;647:1256–1265. http://doi.org/10.1016/ j.scitotenv.2018.08.084
  18. Shuvarin MV, Borisova EE, Ganin DV, Shuvarina NA, Lekhanov IA. Экологические проблемы утилизации отходов животноводства. Vestnik NGIEI. 2020;4(107):101–112. http://doi.org/10.24411/2227-9407-2020-10068
  19. Galchenko DS, Smirnova MG, Sokolova LI. Using natural aluminosilicate (vermiculite) sorbent for purifying waste water from antibiotics. XXI Century. Technosphere Safety. 2021;6(4):387–394. https://doi.org/10.21285/2500-1582-2021-4-387-394. (In Russ.)
  20. Sokolova LI, Gal’chenko DS, Smirnova MG, Blinovskaya YaYu. Using of natural aluminosilicates for clean wastewater from antibiotics various classes. Gidrometeorologiya i Ekologiya. Journal of Hydrometeorology and Ecology (Proceedings of the Russian State Hydrometeorological University). 2021;62:113–126. http://doi.org/10.33933/2074-2762-2021-62-113-126 (In Russ).
  21. Novikova YuA, Markova OL, Fridman KB. The main directions of minimizing risks to public health caused by contamination of surface sources of drinking water supply with drugs. Gigiena i sanitariya. 2018;97(12):1166–1170. http://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-12-1166-1170. (In Russ).
  22. Timofeeva SS, Shupletsova ID. Forecasting environmental risks of micro-pollutants in the Baikal region. XXI century. Technosphere safety. 2020;5(3):269–283. https://doi.org/10.21285/2500-1582-2020-3-269-283 (In Russ.).
  23. Timofeeva SS, Gudilova OS. Antibiotics in the environment: state and problems. XXI century. Technosphere safety. 2021;6(3):251–265. https://doi.org/10.21285/2500-1582-2021-3-251-265 (In Russ.).
  24. Timofeeva SS, Timofeev SS, Tyukalova OV. Assessment of potential risks to the health of the population of the Baikal region when using products contaminated withantibiotics. RUDN Journal of Ecology and Life Safety. 2022;30(3):312–325. http://doi.org/10.22363/2313-2310-2022-30-3-312-325. (In Russ.).
  25. Chesnokova SM, Savel'ev OV. Assessing the antibiotic resistance of various groups in water environment through biotesting. International Research Journal. 2020;9–1(99):101–110. https://doi.org/10.23670/IRJ.2020.99.9.018. (In Russ.).
  26. Egorov NS. Fundamentals of learning about antibiotics. 6th ed. Moscow: Izd. MGU. Nauka; 2004. (In Russ.).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».