Гигиенические аспекты безопасности водопользования в условиях загрязнения воды токсинами цианобактерий (обзор литературы)

 Введение. Проблема массового развития токсигенных цианобактерий в источниках хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования населения определяет актуальность разработки соответствующих программ и стратегий, направленных на мониторинг качества и безопасности воды, загрязненной цианотоксинами.

Цель исследования: анализ современных данных и международного опыта мониторинга и прогнозирования загрязнения цианотоксинами питьевой воды и воды источников хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования населения.

Материалы и методы. Материалами для исследования послужили отечественные и зарубежные научные статьи из международных и национальных полнотекстовых баз данных (Scopus, PubMed, eLIBRARY) и нормативные документы за период с 2007 по 2026 г. Анализ отобранных 65 научных источников и 10 нормативных документов проводился путем систематизации и обобщения данных.

Результаты. Показано, что токсигенные штаммы цианобактерий и продуцируемые ими токсины повсеместно выявляются в водоисточниках РФ. Традиционные методы водоподготовки не обеспечивают полного удаления цианотоксинов из питьевой воды. Существующие программы мониторинга «цветений» основаны на оценке концентрации фотосинтетических пигментов и количества клеток цианобактерий. В ряде работ показана прогностическая значимость применения молекулярно-генетических методов детекции генов токсигенности при проведении оценки загрязненности воды цианотоксинами. Иммуноферментный анализ является наиболее доступным и чувствительным методом для определения содержания цианотоксинов в питьевой воде и воде водоисточников.

Заключение. Проведенный анализ данных современных научных исследований и международного опыта позволил сформировать представление о проблеме, связанной с загрязнением цианотоксинами питьевой воды и воды источников хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования населения, и определить возможные направления по совершенствованию существующей системы мониторинга качества и безопасности воды с использованием методического аппарата для прогнозирования и количественного определения содержания токсинов в питьевой воде и воде водоисточников. 

1. Синицына O.O., Кузь Н.В., Пушкарёва М.В., Турбинс­ кий В.В., Ширяева М.А. Цианобактерии и цианотоксины в воде водоисточников – угроза безопасности населения // Гигиена и санитария. 2026. Т. 105. № 1. С. 15–24. doi: 10.47470/0016-9900-2026-105-1-15-24

2. Cameron ES, Krishna A, Emelko MB, Müller KM. Sporadic diurnal fluctuations of cyanobacterial populations in oligotrophic temperate systems can prevent accurate characterization of change and risk in aquatic systems. Water Res. 2024;252:121199. doi: 10.1016/j.watres.2024.121199

3. Chia MA, Ameh I, George KC, Balogun EO, Akinyemi SA, Lorenzi AS. Genetic diversity of microcystin producers (Cyanobacteria) and microcystin congeners in aquatic resources across Africa: A review paper. Toxics. 2022;10(12):772. doi: 10.3390/toxics10120772

4. Oliveira EDC, Castelo-Branco R, da Silva LP, et al. First detection of microcystin-LR in the Amazon River at the drinking water treatment plant of the municipality of Macapá, Brazil. Toxins (Basel). 2019;11(11):669. doi: 10.3390/toxins11110669

5. Meriluoto J, Blaha L, Bojadzija G, et al. Toxic cyanobacteria and cyanotoxins in European waters – recent progress achieved through the CYANOCOST Action and challenges for further research. Adv Oceanogr Limnol. 2017;8(1):161-178. doi: 10.4081/aiol.2017.6429

6. Liu P, Wei J, Yang K, et al. Isolation, molecular identification, and characterization of a unique toxic cyanobacterium Microcystis sp. found in Hunan Province, China. J Toxicol Environ Health A. 2018;81(21):1142-1149. doi: 10.1080/15287394.2018.1532716

7. Kastuganova K, Nugumanova G, Barteneva NS. Systematic review on cyanoHABs in Central Asia and post-Soviet countries (2010–2024). Toxins (Basel). 2025;17(5):255. doi: 10.3390/toxins17050255

8. Поляк Ю.М., Поляк М.С. Роль цианотоксинов в патологии человека и животных (обзор) // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2022. Т. 99. № 2. С. 231–243. doi: 10.36233/0372-9311-230

9. Chorus I, Welker M. Toxic Cyanobacteria in Water: A Guide to Their Public Health Consequences, Monitoring and Management. 2nd ed. CRC Press; 2021. doi: 10.1201/9781003081449

10. Синицына O.O., Турбинский В.В., Пушкарёва М.В., Кузь Н.В., Масальцев Г.В. Обоснование предельно допустимой концентрации анатоксина-а в воде водоемов хозяйственно-питьевого и культурнобытового водопользования // Гигиена и санитария. 2025. Т. 104. № 6. С. 702–709. doi: 10.47470/0016-9900-2025-104-6-702-709

11. Синицына O.O., Турбинский В.В., Пушкарёва М.В., Кузь Н.В., Ширяева М.А., Сафандеев В.В. Обоснование предельно допустимой концентрации цилиндро­ спермопсина в воде хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования для минимизации риска здоровью населения // Анализ риска здоровью. 2025. № 2. С. 16–29. doi: 10.21668/health.risk/2025.2.02

12. Сиделев С.И., Зубишина А.А., Бабаназарова О.В., Кутузова В.Ю., Мартьянов О.В. Мониторинг содержания цианотоксинов микроцистинов в водоемах Верхней Волги: молекулярно-генетический и аналитический подходы // Вода: химия и экология. 2014. Т. 1. № 8. С. 88–94

13. Микеров А.Н., Тихомирова Е.И., Моисеева Е.М., Кузянов Д.А., Телешева Е.М. Факторы, влияющие на увеличение доли токсигенных цианобактерий рода Microcystis (Chroococcales, Cyanobacteria) в источниках водоснабжения // Поволжский экологический журнал. 2025. № 4. С. 437–451. doi: 10.35885/1684-7318-2025-4-437-451

14. Hellweger FL, Martin RM, Eigemann F, Smith DJ, Dick GJ, Wilhelm SW. Models predict planned phosphorus load reduction will make lake Erie more toxic. Science. 2022;376(6596):1001-1005. doi: 10.1126/science.abm6791

15. Турбинский В.В., Брагина И.В., Кузь Н.В., Синицына O.O., Пушкарёва М.В. Проблема цветения воды источников питьевого водоснабжения населения // Гигиена и санитария. 2024. Т. 103. № 12. С. 1466–1472. doi: 10.47470/0016-9900-2024-103-12-1466-1472

16. Воякина Е.Ю., Русских Я.В., Чернова (Романов­­ская) Е.Н., Жаковская З.А. Токсичные цианобактерии и их метаболиты в водоемах Северо-Запада России // Теоретическая и прикладная экология. 2020. № 1. С. 124–129. doi: 10.25750/1995-4301-2020-1-124-129

17. Roy-Lachapelle A, Duy SV, Munoz G, et al. Analysis of multiclass cyanotoxins (microcystins, anabaenopeptins, cylindrospermopsin and anatoxins) in lake waters using on-line SPE liquid chromatography high-resolution Orbitrap mass spectrometry. Anal Methods. 2019;11(41):5289- 5300. doi: 10.1039/c9ay01132c

18. Поляк Ю.М., Сухаревич В.И. Токсичные цианобактерии: распространение, регуляция синтеза токсинов, способы их деструкции // Вода: химия и экология. 2017. № 11-12. С. 125–139

19. Mantzouki E, Campbell J, van Loon E, et al. A European Multi Lake Survey dataset of environmental variables, phytoplankton pigments and cyanotoxins. Sci Data. 2018;5(1):180226. doi: 10.1038/sdata.2018.226

20. Svirčev Z, Lalić D, Savić GB, et al. Global geographical and historical overview of cyanotoxin distribution and cyanobacterial poisonings. Arch Toxicol. 2019;93(9):2429- 2481. doi: 10.1007/s00204-019-02524-4

21. Dirks C, Cappelli P, Blomqvist M, et al. Cyanotoxin occurrence and diversity in 98 cyanobacterial blooms from Swedish lakes and the Baltic Sea. Mar Drugs. 2024;22(5):199. doi: 10.3390/md22050199

22. US EPA. National Lakes Assessment: The Fourth Collaborative Survey of Lakes in the United States. Accessed June 2, 2026. https://nationallakesassessment.epa.gov/webreport

23. Mantzouki E, Lürling M, Fastner J, et al. Temperature effects explain continental scale distribution of cyanobacterial toxins. Toxins (Basel). 2018;10(4):156. doi: 10.3390/toxins10040156

24. Сиделев С.И., Бабаназарова (Чащина) О.В. Обнаружение цианобактериальных токсинов в источниках водоснабжения и водопроводной воде некоторых городов России: поиск продуцентов и апробация методов удаления // Водные ресурсы. 2020. Т. 47. № 2. С. 218–229. doi: 10.31857/S0321059620020182

25. Селезнева К.В., Селезнева А.В., Селезнев В.А. Влияние массового развития цианобактерий на формирование качества воды Куйбышевского водохранилища (проблема и пути решения) // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2023. Т. 25. № 5. С. 164–174. doi: 10.37313/1990-5378-2023- 25-5-164-174

26. Sidelev SI, Babanazarova OV, Zubishina AA, Fomichev AA. Detection of microcystin-producing cyanobacteria in the Upper Volga reservoirs. Microbiology. 2013;82(3):387- 388. doi: 10.1134/S0026261713020148

27. Chernova E, Sidelev S, Russkikh I, et al. Spatial distribution of cyanotoxins and ratios of microcystin to biomass indicators in the reservoirs of the Volga, Kama and Don rivers, the European Part of Russia. Limnologica. 2020;84:125819. doi: 10.1016/j.limno.2020.125819

28. Kezlya E, Mironova E, Chernova E, et al. Comprehensive study of some cyanobacteria in Moscow waterbodies (Russia), including characteristics of the toxigenic Microcystis aeruginosa strains. Toxins (Basel). 2025;17(10):506. doi: 10.3390/toxins17100506

29. Sidelev S, Zubishina A, Chernova E. Distribution of microcystin-producing genes in Microcystis colonies from some Russian freshwaters: Is there any correlation with morphospecies and colony size? Toxicon. 2020;184:136-142. doi: 10.1016/j.toxicon.2020.06.005

30. Дрозденко Т.В., Александрова С.М., Антал Т.К., Тихомирова Е.И. Структурные показатели и токсичные виды цианобактерий Псковского озера // Поволжский экологический журнал. 2022. № 4. С. 388–399. doi: 10.35885/1684-7318-2022-4-388-399

31. Belykh OI, Gladkikh AS, Sorokovikova EG, Tikhonova IV, Potapov SA, Butina TV. Saxitoxin-producing cyanobacteria in Lake Baikal. Contemp Probl Ecol. 2015;8(2):186-192. doi: 10.1134/S199542551502002X

32. Белых О.И., Гладких А.С., Сороковикова Е.Г., Тихонова И.В., Потапов С.А., Федорова Г.А. Микроцистин-проду­цирующие цианобактерии в водоемах России, Беларуси и Украины // Химия в интересах устойчивого развития. 2013. Т. 21. № 2013. С. 363–378.

33. Dietrich DR, Fischer A, Michel C, Hoeger SJ. Toxin mixture in cyanobacterial blooms – A critical comparison of reality with current procedures employed in human health risk assessment. Adv Exp Med Biol. 2008;619:885- 912. doi: 10.1007/978-0-387-75865-7_39

34. Sundaravadivelu D, Sanan TT, Venkatapathy R, et al. Determination of cyanotoxins and prymnesins in water, fish tissue, and other matrices: A review. Toxins (Basel). 2022;14(3):213. doi: 10.3390/toxins14030213

35. Taylor K, DeLeo RA, Zarb S, Jeschke N, Birkland TA. Subnational focusing events and agenda change: The case of toxic algae bloom and contaminated drinking water in Toledo, Ohio. In: Zahariadis N, Herweg N, Zohlnhöfer R, Petridou E, eds. A Modern Guide to the Multiple Streams Framework. Edward Elgar Publ.; 2023:222-245. doi: 10.4337/9781802209822.00022

36. Zamyadi A, Glover CM, Yasir A, et al. Toxic cyanobacteria in water supply systems: Data analysis to map global challenges and demonstrate the benefits of multi-barrier treatment approaches. H2Open J. 2021;4(1):47-62. doi: 10.2166/h2oj.2021.067

37. Gonzalez-Torres A, Putnam J, Jefferson B, Stuetz RM, Henderson RK. Examination of the physical properties of Microcystis aeruginosa flocs produced on coagulation with metal salts. Water Res. 2014;60:197-209. doi: 10.1016/j.watres.2014.04.046

38. Habtemariam H, Kifle D, Leta S, Mucci M, Lürling M. Removal of cyanobacteria from a water supply reservoir by sedimentation using flocculants and suspended solids as ballast: Case of Legedadi Reservoir (Ethiopia). PLoS One. 2021;16(4):e0249720. doi: 10.1371/journal.pone.0249720

39. Drikas M, Chow CWK, House J, Burch MD. Using coagulation, flocculation, and settling to remove toxic cyanobacteria. J Am Water Works Assoc. 2001;93(2):100-111. doi: 10.1002/j.1551-8833.2001.tb09130.x

40. Ossanes De Souza A, Kinoshita Teramoto K, Nunes De Freitas PN, Costa De Almeida É, Seckler Ferreira Filho S, Pinto E. Effect of pre-chlorination on Microcystis aeruginosa cell integrity and microcystins removal. Urban Water J. 2023;20(8):968-978. doi: 10.1080/1573062X.2023.2218347

41. Testai E, Scardala S, Vichi S, Buratti FM, Funari E. Risk to human health associated with the environmental occurrence of cyanobacterial neurotoxic alkaloids anatoxins and saxitoxins. Crit Rev Toxicol. 2016;46(5):385-419. doi: 10.3109/10408444.2015.1137865

42. Cyanobacterial toxins: Microcystins. Background document for development of WHO Guidelines for drinking-water quality and Guidelines for safe recreational water environments. Geneva: World Health Organization; 2020 (WHO/HEP/ECH/WSH/2020.6). License: CC BYNC-SA 3.0 IGO. Accessed June 2, 2026. https://iris. who.int/server/api/core/bitstreams/40dc2e69-26fe-4d24-aa60-444fe5206c0c/content

43. Manganelli M, Testai E, Tazart Z, Scardala S, Codd GA. Co-occurrence of taste and odor compounds and cyanotoxins in cyanobacterial blooms: Emerging risks to human health? Microorganisms. 2023;11(4):872. doi: 10.3390/microorganisms11040872

44. Welker M, Chorus I, Schaeffer B, Urquhart E. Planning monitoring programmes for cyanobacteria and cyanotoxins. In: Chorus I, Welker M, eds. Toxic Cyanobacteria in Water: A Guide to Their Public Health Consequences, Monitoring and Management. 2nd ed. CRC Press; 2021:242-269. doi: 10.1201/9781003081449-11

45. Codd GA, Azevedo SMFO, Bagchi SN, et al. CYANONET: A Global Network for Cyanobacterial Bloom and Toxin Risk Management: Initial Situation Assessment and Recommendations. UNESCO, International Hydrological Programme (IHP); 2005. Accessed June 2, 2026. https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000142557

46. Ibelings BW, Stroom JM, Lürling MFLLW, Kardinaal WEA. Netherlands: Risks of toxic cyanobacterial blooms in recreational waters and guidelines. In: Chorus I. Current Approaches to Cyanotoxin Risk Assessment, Risk Management and Regulations in Different Countries. Berlin: Umweltbundesamt; 2012:82-96.

47. Srivastava A, Ahn CY, Asthana RK, Lee HG, Oh HM. Status, alert system, and prediction of cyanobacterial bloom in South Korea. Biomed Res Int. 2015;2015(1):584696. doi: 10.1155/2015/584696

48. Поляк Ю.М., Сухаревич В.И., Поляк М.С. Цианобактерии и их метаболиты. СПб.: Нестор-История, 2022. 328 c.

49. Ahn CY, Joung SH, Yoon SK, Oh HM. Alternative alert system for cyanobacterial bloom, using phycocyanin as a level determinant. J Microbiol. 2007;45(2):98-104.

50. Moraes MdAB, Rodrigues RdAM, Podduturi R, Jørgensen NOG, Calijuri MdC. Prediction of cyanotoxin episodes in freshwater: A case study on microcystin and saxitoxin in the Lobo Reservoir, São Paulo State, Brazil. Environments. 2023;10(8):143. doi: 10.3390/environments10080143

51. Willis A, Chuang AW, Woodhouse JN, Neilan BA, Burford MA. Intraspecific variation in growth, morphology and toxin quotas for the cyanobacterium, Cylindrospermopsis raciborskii. Toxicon. 2016;119:307-310. doi: 10.1016/j.toxicon.2016.07.005

52. Sinang SC, Reichwaldt ES, Ghadouani A. Spatial and temporal variability in the relationship between cyanobacterial biomass and microcystins. Environ Monit Assess. 2013;185(8):6379-6395. doi: 10.1007/s10661-012-3031-0

53. Panksep K, Tamm M, Mantzouki E, et al. Using microcystin gene copies to determine potentially-toxic blooms, example from a shallow eutrophic Lake Peipsi. Toxins (Basel). 2020;12(4):211. doi: 10.3390/toxins12040211

54. Сиделев С.И. Обнаружение микроцистин-продуцирующих цианобактерий Microcystis, Planktothrix и Dolichospermum с помощью мультипраймерной амплификации генов mcy // Микробиология. 2023. Т. 92. № 1. С. 42–46. doi: 10.31857/S0026365622600420

55. Bukowska A, Kaliński T, Koper M, et al. Predicting blooms of toxic cyanobacteria in eutrophic lakes with diverse cyanobacterial communities. Sci Rep. 2017;7(1):8342. doi: 10.1038/s41598-017-08701-8

56. Kim IS, Park HK. Molecular quantification of total and toxigenic microcystis using digital-droplet-polymerase-chain-reaction-based multiplex assay. Toxins (Basel). 2025;17(5):242. doi: 10.3390/toxins17050242

57. Ramya M, Kayalvizhi M, Haripriya G, Rathinasabapathi P. Detection of microcystin-producing cyanobacteria in water samples using loop-mediated isothermal amplification targeting mcyB gene. 3 Biotech. 2018;8(9):378. doi: 10.1007/s13205-018-1402-0

58. Khomutovska N, Sandzewicz M, Łach Ł, et al. Limited microcystin, anatoxin and cylindrospermopsin production by cyanobacteria from microbial mats in cold deserts. Toxins (Basel). 2020;12(4):244. doi: 10.3390/toxins12040244

59. Otten TG, Crosswell JR, Mackey S, Dreher TW. Application of molecular tools for microbial source tracking and public health risk assessment of a Microcystis bloom traversing 300 km of the Klamath river. Harmful Algae. 2015;46:71-81. doi: 10.1016/j.hal.2015.05.007

60. Pacheco AB, Guedes IA, Azevedo SM. Is qPCR a reliable indicator of cyanotoxin risk in freshwater? Toxins (Basel). 2016;8(6):172. doi: 10.3390/toxins8060172

61. Lu KY, Chiu YT, Burch M, Senoro D, Lin TF. A molecular-based method to estimate the risk associated with cyanotoxins and odor compounds in drinking water sources. Water Res. 2019;164:114938. doi: 10.1016/j.watres.2019.114938

62. Barón-Sola Á, Campo FFD, Sanz-Alférez S. Dynamics of cylindrospermopsin production and toxin gene expression in Aphanizomenon ovalisporum. Adv Microbiol. 2016;6(5):381-390. doi: 10.4236/aim.2016.65037

63. Lu J, Struewing I, Wymer L, Tettenhorst DR, Shoemaker J, Allen J. Use of qPCR and RT-qPCR for monitoring variations of microcystin producers and as an early warning system to predict toxin production in an Ohio inland lake. Water Res. 2020;170:115262. doi: 10.1016/j.watres.2019.115262

64. Jones M, Janssen EML. Quantification of multi-class cyanopeptides in Swiss lakes with automated extraction, enrichment and analysis by Online-SPE HPLC-HRMS/ MS. Chimia (Aarau). 2022;76(1-2):133-144. doi: 10.2533/chimia.2022.133

65. Guo YC, Lee AK, Yates RS, Liang S, Rochelle PA. Analysis of microcystins in drinking water by ELISA and LC/MS/ MS. J Am Water Works Assoc. 2017;109(3):13-25. doi: 10.5942/jawwa.2017.109.0027