Сравнение токсичности диметилформамида и диметилсульфоксида для пресноводных растений: новая информация о токсичности и толерантности

Органические растворители диметилформамид (ДМФ) и диметилсульфоксид (ДМСО) широко используются во всем мире в различных областях благодаря своим свойствам. Данные растворители могут заменять друг друга в определенных реакциях. Дана оценка токсичности двух распространенных органических растворителей ДМФ и ДМСО для трех видов пресноводных макрофитов Ceratophyllum demersum, Elodea canadensis, Potamogeton natans. В микрокосмах были созданы концентрации поллютантов по 1,7 (17 мг/л), 5 (50 мг/л) и 10 (100 мг/л) ПДК (предельно допустимая концентрация). Инкубация продолжалась 14 дней. Инкубация происходила в условиях естественной фотопериодичности при температуре воды 3,8–13,2 °С. Экспериментальным путем получена новая информация о том, что макрофит C. demersum оказался достаточно высокочувствительным тест-объектом при воздействии ДМФ и ДМСО (гибель при 100 мг/л ДМФ и ДМСО), который можно использовать в целях биоиндикации в определенных условиях. Концентрации 17 мг/л (1,7 ПДК) и 50 мг/л (5 ПДК) ДМФ и ДМСО не оказывали воздействия на эти макрофиты. В условиях эксперимента растворители не оказали ярко выраженного токсического воздействия на E. canadensis, поэтому элодею можно рассматривать для использования в целях фиторемедиации. Дана рекомендация по установлению PNEC (прогнозируемая концентрация, не вызывающая эффекта) для пресноводных организмов в паспорте безопасности ДМФ. На основе полученных данных можно временно рекомендовать PNEC для высших водных растений (пресноводных) на уровне 17 мг/л. Для окончательного установления обоснованной величины PNEC могут понадобиться дополнительные исследования: эксперименты с использованием более длительных инкубаций. Полученные данные необходимы для развития фитотехнологий по очистке воды и паспортизации данных веществ. Выявлен ряд условий, при которых эти виды растений могут быть использованы для экотехнологий.

1. Wang J, Weng R, Zhu Y, et al. Toxicity of dimethylformamide at different developmental stages of Biomphalaria glabrata: Lethal concentration determination and longitudinal assessment of physiological changes. Ecotoxicology and Environmental Safety. 2025; 304: 107511. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2025.119131

2. Yang G, Luo Y, Chen X, et al. Identification of key microbial communities and intracellular metabolic pathways to response micro-aerobic environment for enhancing degradation of N, N-dimethylformamide in refractory membrane-making wastewater. Chemical Engineering Journal. 2024; 480: 148179. DOI: 10.1016/j.cej.2023.148179

3. Liu H, Li MJ, Zhang XN, et al. N-dimethylformamide-induced acute liver damage is driven by the activation of NLRP3 inflammasome in liver macrophages of mice. Ecotoxicology and Environmental Safety. 2022; 238: 113609. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2022.113609

4. Zhang XN, Zhang YJ, Wang L, et al. NLRP3 inflammasome activation triggers severe inflammatory liver injury in N, N-dimethylformamide-exposed mice. Science of The Total Environment. 2024;929:172653. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.172653

5. The potential health risks of N, N‐dimethylformamide: An updated review. Hong SJ, Zhang XN, Sun Z, et al. Journal of Applied Toxicology. 2024; 44 (11): 1637-1646. DOI: 10.1002/jat.4590

6. Xu L, Zhao Q, Luo J, et al. Integration of proteomics, lipidomics, and metabolomics reveals novel metabolic mechanisms underlying N, N-dimethylformamide induced hepatotoxicity. Ecotoxicology and Environmental Safety. 2020; 205: 111166. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2020.111166

7. Brayton CF. Dimethyl sulfoxide (DMSO). The Cornell Veterinarian. 1986; 76 (1): 61-90.

8. Kumar S, Islam R, O'Connor W, et al. A metabolomic analysis on the toxicological effects of the universal solvent, dimethyl sulfoxide. Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology. 2025; 287: 110073. DOI: 10.1016/j.cbpc.2024.110073

9. Andrade-Vieira L, Bojic C, Alvarenga I, et al. Ecotoxic effects of the vehicle solvent dimethyl sulfoxide on aquatic model. Research Square. 2025; 287: 1-17. DOI: 10.21203/rs.3.rs-1069241/v1

10. Olaru II, Olaru OT, Mihai DP, et al. A Dual bioassay for evaluation of embryotoxicity and acute toxicity of common solvents and surfactants in Artemia salina. Toxics. 2025; 13(6): 442. DOI: 10.3390/toxics13060442

11. Kerns EH, Di L, Carter GT. In vitro solubility assays in drug discovery Current drug metabolism. 2008; 9 (9): 879-885. DOI: 10.2174/138920008786485100

12. Galvao J, Davis B, Tilley M, et al. Unexpected low‐dose toxicity of the universal solvent DMSO. The FASEB Journal. 2014; 28 (3): 1317-1330. DOI: 10.1096/fj.13-235440

13. Kais B, Schneider KE, Keiter S, et al. DMSO modifies the permeability of the zebrafish (Danio rerio) chorion-implications for the fish embryo test (FET). Aquatic toxicology. 2013; 140: 229-238. DOI: 10.1016/j.aquatox.2013.05.022

14. Olaru II, Mihai DP, Olaru OT, et al. Comparative toxicological evaluation of solubilizers and hydrotropic agents using Daphnia magna as a model organism. Environments.2025.12 (5):172. DOI: 10.3390/environments12050172

15. Khalid A, Pytynia M, Cazares S, et al. Behavioral pharmacology and toxicology of dimethyl sulfoxide in Artemia nauplii: vehicle or positive control? Toxicology Mechanisms and Methods. 2025; 35 (9): 1271-1288. DOI: 10.1080/15376516.2025.2527160

16. Pan X, Kang Y, Lu JF, et al. Using the TOPSIS method to select the best low-toxicity organic cosolvent for rice-based toxicity tests. Ecotoxicology and Environmental Safety. 2025; 290: 117733. DOI: 10.1016/j.ecoenv.2025.117733

17. Andrade-Vieira LF, Bojic C, Santana IF, et al. Ecotoxic effects of the vehicle solvent dimethyl sulfoxide on Raphidocelis subcapitata, Daphnia magna and Brachionus calyciflorus Chemistry and Ecology. 2022; 38(5): 471-483. DOI: 10.1080/02757540.2022.2076838

18. Kim K, Lee SE. Combined toxicity of dimethyl sulfoxide (DMSO) and vanadium towards zebrafish embryos (Danio rerio): Unexpected synergistic effect by DMSO. Chemosphere. 2021; 270: 129405. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.129405

19. Di Mauro V, Kamyab E, Kellermann MY, et al. Ecotoxicological effects of four commonly used organic solvents on the scleractinian coral Montipora digitata. Toxics. 2023; 11 (4): 367. DOI: 10.3390/toxics11040367

20. Green J, Wheeler JR. The use of carrier solvents in regulatory aquatic toxicology testing: Practical, statistical and regulatory considerations. Aquatic Toxicology. 2013; 144: 242-249. DOI: 10.1016/j.aquatox.2013.10.004

21. Hutchinson TH, Shillabeer N, Winter MJ, et al. Acute and chronic effects of carrier solvents in aquatic organisms: a critical review. Aquatic toxicology. 2006; 76(1):69-92. DOI: 10.1016/j.aquatox.2005.09.008

22. Okumura Y, Koyama J, Takaku H, et al. Influence of organic solvents on the growth of marine microalgae. Archives of Environmental Contamination and Toxicology. 2001; 41(2): 123-128.

23. Bhojani G, Jani S, Saha NK. Facile biodegradation of N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and N-methyl-2-pyrrolidone by source-derived Bacillus strain APS1 for water reclamation and reuse. Journal of Cleaner Production. 2022; 334: 130098. DOI: 10.1016/j.jclepro.2021.130098

24. Bigi S, Schlappa K, Anselmi S, et al. Uptake through feeding and/or culture medium of 0.5% dimethyl sulfoxide (DMSO): biological response of Daphnia magna and Ceriodaphnia dubia in Ecotoxicity tests. Water. 2025; 17(2): 191. DOI: 10.3390/w17020191

25. Tkachuk N. Zelena L, Novikov Y, et al. Phytotoxicity of dimethyl sulfoxide in the growth test. Biota. Human. Technology. 2024; (3): 51-60.

26. N,N-Dimethylformamide. Safety data sheet. Germany: Karlsruhe. 2025; 21.

27. Dimethyl sulfoxide – DMSO. Safety data sheet. Germany: Karlsruhe. 2024; 12.

28. Poklonov VA, Glebov VV, Askarova DA, et al. Study of the toxicity of synthetic surfactant-containing composite detergents on plant hydrobionts under laboratory conditions. Russian Journal of General Chemistry. 2021; 91(13): 2908-16. DOI: 10.1134/S1070363221130193

29. Poklonov VA, Ostroumov SA, Anikina EV, et al. Study of interactions between extreme concentrations of organic solvents and freshwater plants: toxicity and tolerance. Russian Journal of General Chemistry. 2024; 94(13): 3661-71. DOI: 10.1134/S1070363224130309

30. Ostroumov SA. Water quality and conditioning in natural ecosystems: biomachinery theory of self-purification of water. Russian Journal of General Chemistry. 2017. 87(13):3199-3204. DOI: 10.1134/S107036321713014X

31. Ostroumov SA. Toxicity testing of chemicals without use of animals. Russian Journal of General Chemistry. 2016; 86(13): 2933-2941. DOI: 10.1134/S1070363216130028

32. Khompun W, Theerakarunwong CD, Chouychai W. Accumulation and phytotoxicity of cypermethrin and deltamethrin to aquatic plants. Pertanika Journal of Tropical Agricultural Science. 2024; 47(1): 77. DOI: 10.47836/pjtas.47.1.06

33. Satya A, Chrismadha T, Susanti E, et al. Phytoremediation, an ecofriendly wastewater treatment technique. Current Developments in Biotechnology and Bioengineering. 2025; 41. DOI: 10.1016/B978-0-443-23662-4.00008-1

34. Поклонов В.А. Водные растения как фактор биологической деструкции ацетона в воде. Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2025;(6):66-79. DOI: 10.35567/1999-4508-2025-6-66-79.

35. Поклонов В.А. Ускорение снижения концентраций бутилгликоля в пресной воде в присутствии макрофитов. Экобиотех. 2025;8(4):530-544. DOI: 10.31163/2618-964X/2025-39.

36. Кашапова Н.Е., Башкирцева Н.Ю., Овчинникова Ю.С. и др. Воздействие гликолей в составе противообледенительных жидкостей на окружающую среду. Вестник технологического университета. 2015; 18(5):209.