Способ оценки токсичности жидкости

 

Изобретение относится к контролю химического загрязнения воды методом биотестирования. Цель изобретения - повышение точности оценки анализа и ускорение анализа. Оценка токсичности жидкости предусматривает культивирование фотосинтезирующего тест-объекта, освещение его и определение люминесцентных характеристик, по изменению которых судят о токсичности. Для этого измеряют активность люминесценции в темновом состоянии J<SB POS="POST">макс</SB> и интенсивность люминесценции в активном световом состоянии J<SB POS="POST">0</SB>, рассчитывают величину эффективности фотосинтеза по выражению *98N=(J<SB POS="POST">макс</SB> - J<SB POS="POST">0</SB>)/J<SB POS="POST">макс</SB>, а токсичность жидкости устанавливают при отклонении величины эффективности фотосинтеза *98N на 25-50% от исходного значения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК списочник изоБРЕткния

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 21) 4147667/31-13 (22) 10.11,87 (46) 15,10.89. Бюл. И 38 (71) МГУ им. М.В.Ломоносова и Харьковский зооветеринарный институт им. Н.И.Борисенко (72) В.A.Веселовский, Т.В.Веселова, А.Б.Рубин, В.И.Мацкивский, А.В.Чередников, Г.В.Хомяков и В.С.Маренков (53) 578(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 462805, кл. G 01 N 33/18, 1975. (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ТОКСИЧНОСТИ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к контролю химического загрязнения воды методом биотестирования. Цель изобретеИзобретение касается контроля химического загрязнения объектов окру, жающей среды, в частности анализа токсичности,воды, и может быть использо вано для исследования химических свойств методом биологической индика° ции, при решении природоохранных мероприятий, в том числе для обеспечения оборотного водоснабжения на предприятиях химической, пищевой, фарма-. цевтической и других отраслей промьпп-, ленности, для регулирования сброса поверхностных стоков, поступающих с городских территорий и сельхозугодий в водоемы, и других сточных вод промышленных предприятий, а также дл» контроля качества питьевой воды. Кроме того, изобретение найдет применение для контроля состояния водных

80 1ДЫ1п5 А1 (5I)4 G 01 N 33/1 8

2 ния — повьппение точности оценки ана" лиза и ускорение анализа. Оценка токсичности жидкости предусматривает культивирование фотосинтезирующего тест-объекта, освещение его и определение люминесцентных характеристик, по изменению которых судят о токсичности. Для этого измеряют активность люминесценции в темновом состоянии

Х „, и интенсивность люминесценции в активном световом состоянии ? рассчитывают величину эффективности фотосинтеза по выражению q — " (I „„„,—

-i. )/Т „,„,, а токсичность жидкости устанавливают при отклонении величины эффективности фотосинтеза на 2550Х от исходного значения. 1 s,ï. ф-лы, 1 ил., и 1 табл. объектов поверхностных и подземных водоисточников, а также выявления оча- Д гов загрязнения в мировом океане или ф м оценки токсичности вновь синтезиро.-. ванных химических веществ. Фииб

Целью изобретения является повышение точности анализа оценки и ускорение анализа путем определения динамических характеристик эффективности фотосинтеза тест-объекта при одновременном измерении двух показателей структурно-энергетического состояния тест-объекта.

Способ осуществляют следующим образом.

Проводят культивирование фотосинтезирующего тест"объекта, например микроводорослей, смешивание контролируемой жидкости с тест-объектом и из3 1515105 мерение люминесцентных характеристик, по нзменеьпнн которых судят о токсичности жидкости, Для этого измеряют интенсинпость люминесценции в темноном (I „ ) и

5 активном световом состоянии (Ip) рассчитывают величину эффективности фотосинтез з а по ныр аже нию.

0 где I„„, — интенсивность фотосинтетнческой люминесценции, измеренная через 1-2 с после начала освещения тест-объекта возбуждающим. светом;

I — интенсивность фоToсинтетической лю:ашесценцип, нз- 0 меренпая через Г>0-90 с от начала освещения тест-объекта возбуждающим светом, а токсичность жидкости устанавливают при отклонении велнчш и эффективности 5 фотосинтеза ira 25-50Х от исходноro значения °

Кроме того, для сокращения времени темноной адаптации предварительно (перед освещением нозбуждающим снетом) 10 тест-объект освещают светом с длиной волны от 710 до 750 нм н течение 2030 с, а облучение возбуждающим сн" см проводят через 3-5 с после предн"i ительного облучения.

1!а чертеже представлена стру . yp— ная схема фотосинтстического J;il.н:«ссцентного устро..".стна для оценки токсичности жидкости.

Фотосинтетическое лкминесцBI!Tttàp. ip

ycTpoItcTI*.o сод"ржит сосуд с тест-объ" ектом 1, имеющий канал 2 прокачки суспензии нодо?ослей, на котором расположены камерл 3 предварительной подсветки со светофильтром 4 предварив тельной подсветки il измерительная камера 5 со светофильтром 6 возбуждающего света. !!ежду этими двумя камерами расположен источник 7 света. Кро ме того, на:caitane 2 прокачки cyci0 пенэип водорослей имеется насос 8 возврата. 11эмернтельпая камера 5 снабжена двумя фотоприемниками 9 Ir 10, выходы которых поданы на входы блока

11 yclm»TesIsr ir обработки снгналон.

В сосуд с тест-объектом 1 подается суспензия нодорослей из культиватора 12 с осветителем 13 через канал

14 подачи тест-объекта.

В сосуд с тест-объектом 1 подается также контролируемая жидкость через патрубок ) 5 подачи контролируемой жидкости насосом 16 подачи контролируемой жидкости.

Выход блока 11 усилителя и обработки сигналов соединен с последовательно соединенными блоком 17 анализа, нз ерителем 18 времени и индикатором 19 токсичности.

Канал 2 прокачки суспензии водорослей выполнен затемненным, а измернтельна» камеры 5 и камера 3 предварительной подсветки — в виде плоской спирали иэ светопроницаемого материала.

Первый фотоприемннк 9 установлен на входе, а второй фотоприемник 10— на выходе спирали II3MepEITeJII HQH камеры 5. !!ричем оба фотоприемника 9 и !

0 имеют оптический контакт с измерительной камерой 5 н плоскости, перпендикулярной потоку возбуждающего света, формируемого от источника 7 светл линзой 20. 1!а камеру 3 предварительной подсветки подается через светофильтр 4 поток света от источника 7 света, формируемый линзой 21, (poMe того, сосуд с тест-объектом I снабжен патрубком 22 подачи промывоч-

».ой поды, на котором установлен насос

23 нсдап! промывочной воды, f! р и и e p В культиваторе 12 предварительно выращивают тест-объект, например микронодоросли хлорелла, па среде Тамия, при ?5 С и освещенности 10 клк от осветителя 13 в условиях постоянного аэриронания ноэду:cot. с помощью аквариумного комнр ес< сра. !!о достижении культурой тест-объекта заданных параметров начипаетсл проведение оценки токсичности жидкост . Дл» этого через канал 14 пода1« тест-объекта вводят в сосуд с тест-объектом дозированное количество суcпенэин тест-объекта, например н объеме 1О мл, Туда же по патрубку 15 насосом 16 подачи контролируемсй жид.-.о"ти подают такое же колилесTI.п контролируемой жидкости 100мл.

В сосуде с тест-объектом 1 при освещешп:. 10 клк от осветителя 13, темпепатуре 25 С в условиях постоянного аэриронания воздухом с помощью акваpIQlItriого компрессора происходит- контакт и взаимодействие тест-объекта и контролируемой жидкости в течение всего опыта.

15151

Для измерения фотосинтетической люминесценции тест-объекта включают насос 8 возврата, выполненный, например, в ниде перистальтического насоса, который прокачивает суспензию тест-объекта по каналу 2 прокачки суспензии водорослей с постоянной скоростью так, чтобы реализовать все временные соотношения прохождения камер

3 и 5, например, со с! оростью

10 мл/мин. Свет от источника 7 света через светофильтр 4 (пропускающий свет с длиной волны больше 700 нм) в камеру 3 предварительной подсветки за 15 время прохождения камеры 3 предварительной подсветки, например, 25 с переводит фотосинтетический аппарат кле тки водоросли в темновое структурно-функциональное состояние. 20

В этом состоянии, клетки микроводорослей, пройдя по затемненной части канала 2 прокачки суспензии водорос— лей, например, через 5 с попадают в измерительную камеру 5, где оснеща — 25 ются светом с длиной волны, например, 400-600 нм, сформированным от источника 7 света линзой 20 через светофильтр 6 (такое освещение наиболее эффективно для перевода фотосинтетичес- 30 кого аппарата клеток водорослей в активное световое структурно-функцио— нальное состояние). Фотоприемником 9 измеряют интенсивность флуоресценции, например, через 1 с после начала ос35 вещения водорослей в измерительной камере 5, а фотоприемником 10 — интенсивность флуоресценции, например, через 60 с после начала освещения.

Исследовали действие ТЭО, хлорофо- 40 са, меди на культуру Chlorella ки1даris (Beij er), штамм S-39/64688, В таблице приведены результаты игпытания некоторых концентраций этих веществ.

Наиболее токсична контролируемая жидкость ТЭО (тетраэтилолоно) в концентрации 1 мг/л, поскольку отклонение эффективности фотосинтеза от исходного значения меньше чем за 0,5 ч (25 мин) превышает уровень 0,35 отн. ед. и достигает величины 1,00-0,6

= 0,4 за 0,5 ч. Токсичность данной жидкости в балльном представлении ин—

55 формации соответствует IV баллам (или сильно токсичная жидкость1.

Уровень токсичности хлорофоса. в концентрации 5 мг/л соответствует

05 6 умеренной токсичности, или III баллам, поскольку отклонение от исходного уровня на выбранивiA критерий

0,35 достигается за 2 ч (1,0-0,65 — 0,35). Хлорофос в концентрации

0 5 мг/л можно признать слабо токсич ной жидкостью, так как изменение эффективности фотосинтеза более чем на 0,35 единиц достигается н период от 12 до 15 ч совместного культивирования водорослей с контролируемой жидкостью. Раствор соли меди в концентрации 10 мг/л следует признать нетоксичным, поскольку за 24 ч культивирования в популяции не наблюдается существенных (более 0,35 отн.ед. отклонений от исходной эффективности фотосинтеза, За это время в популяции проходит два митотических цикла.

Таким образом, анализируя эффективность фотосинтеза во времени, можно сделать вывод о степени токсичности контролируемой жидкости.

После завершения опыта содержимое сосуда с тест-объектом сбрасывают.

Включают насос 23 подачи промывочной воды и через патрубок 22 подачи промывочной воды подают в сосуд с тестобъектом 1 воду, например водопроводную, для промывки всего гидравлического тракта устройства. После выключения насоса 23 подачи промывочной воды устройство готово для следующего измерения.

Предлагаемый способ найдет широкое применение при проведении токсикологических исследований в лабораториях

Госводинспекции и заводских лабораториях, a,òàêæå для осуществления оперативного контроля и регулирования технологического процесса очистки сточных вод.

Формула изобретения

1. Способ оценки токсичности жидкости, предусматривающий культивирование фотосинтетического тест-объекта, освещение тест-объекта светом и определение люминесцептных характеристик, по изменению которых судят о токсичности контролируемой жидкости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа оценки и ускорения анализа, непрерывно в проточной системе измеряют ин— тенсинность люминесценции в двух структурно-энерг тических состояниях:

l 515105

90 с от начала освещения возбуждающим светом, а токсичность жидкости устанавливают при отклонении величины эффективности фотосинтеза на 25-50% от исходного значения.

2. Способ по п.l, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью ускорения анализа путем сокращения времени темновой адаптации, предварительно перед освещением возбуждающим светом тест-объект освещают светом с длиной волны 710-750 нм в. течение 20-30 с, а облучение возбуждающим светом проводят через 3-5 с после предваритель- ного облучения. интенсивность вом состоянии люминесценции в темно(I,„„„) и интенсивность в активном световом со люминесценции стоянии (Т ), эффективности раже шно рассчитывают величину

5 фотосинтеза по выТ макс — То

I макс

10 инте нсив ность люминесценции, измеренная через 12 с после начала освещепия тест-объекта возбуждающим светом; l5 интенсивность люминесценции, измеренная через 60где IÄÄÄ<

Динамика величины эффективности фотосинтеза хлореллы под действием химических веществ

CuC1, 10 мг/л

Хлорофос, 5 мг/л

Бремя, Т30 1 мг/л ч

Хлорофос, 0,5 мг/л 1 /q.o

"L 1I "1 о

0,68

0,68

0,69

0,68

0,68

0,66

1,00

1,00

1,02

1,0

1,0

0,98

0 68 1,00

0,б9 1,0

0,69 1,0

0,69, 1,0

0,7 1,03

0,73 1,07

1,00

1,1

1,1

0,92

0,65

0,45

0,65

0,71

0,71

О,б

0,42

0,29

0,G7 1,00

0,53 0,8

0,4 О,б

0,23 0,35

Дальше измерения не

О

0,25

0,5

1,0

2,0

3,0 проводили

1,00

1,02

0,68

0,69

1,03

0,94

0,7

0,64

4,0

5,0

Дальше измерения не проводили

1,04

1,07

1,07

1,07

1,1

1,1

1,07

0,85 0,71

0,79 0,73

0,7 0,73

0,59 - 0,73 измере- . 0,75 проводи- 0,75

0,73

0,58

0,54

0 48

0,4

Дальше ния не

6,0

9,0

12,0

15 0

18,0

21,0

24,0 ли!

5!5!05

Составитель О,Коржеико ,РеДактоР А.МаковскаЯ ТехРед Л. 0лщ",ныщ Кор ректор В . К аб аций

Заказ 627!/43 Тираж 789 Подписное

В1ИЯПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101