Способ контроля токсичности водной среды

 

Использование: в области охраны окружающей среды для автоматического контроля токсичности природных и сточных вод. Сущность изобретения: в качестве тест-объектов культивируют организмы - зоопланктеры-фильтраторы, которые пропускают через каналы, заполненные исследуемой и эталонной водной средой. Организмам дают пробный корм в виде суспензии шариков из полимерного материала. На выходе из каналов измеряют параметр, характеризующий фильтрационную активность организмов и коррелирующий с их физиологическим состоянием, а именно - флуоресценцию пищевого комка. Полученные данные сравнивают и по результатам сравнения судят о токсичности исследуемой среды. Способ может быть осуществлен в автоматическом режиме. (Л С

СОК)3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1н Л„ .

К ПАТЕНТУ (21) 4913318/13 (22) 22.02.91 (46) 07.05.93. Бюл. М 17 (71) Гидрохимический институт (72) Н,M.Òðóíîà, А.М.Никаноров, М.М,Трофимчук и Н,Н.Шакунова (73) Н.М.Трунов (56) Лоэанский В.Р. и Мацкиевский В.И. Использование длительного послесвечения зеленых водорослей для оценки токсичности химических веществ. Проблемы охраны вод (Сборник научных трудов ВНИИВО г.

Харьков 1979, вып. Х, с. 49-52.

Arch Environment Contamination and

Toxicology.1982, 11, hk 4, р. 457-463.

Filtration and Phototactic Behavior as

Indices of Chronll Copper Stress in Daphnla

magna Strags.

Изобретение относится к области охраны окружающей природной среды, а именно к способам автоматического биологического контроля токсичности загрязненных природных и сточных вод, и может быть использовано в автоматических станциях контроля качества вод, передвижных химико-биологических лабораториях, станциях водоподготовки и очистки и т.п.

Целью изобретения является увеличение чувствительности способа непрерывного автоматического контроля токсичности загрязненных вод и расширение перечня.... Ж,, 1814510 А3 (м)5 А 01 К 61/00, G 01 N ЗЗ!18 (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ТОКСИЧНОСТИ

ВОДНОЙ СРЕДЫ (57) Использование: в области охраны окружающей среды для автоматического контро- ля токсичности природных и сточных вод.

Сущность изобретения: в качестве тест-объектов культивируют организмы — зоопланктеры-фильтраторы, которые пропускают через каналы, заполненные исследуемой и эталонной водной средой. Организмам дают пробный корм в виде суспензии шариков из полимерного материала. На выходе из каналов измеряют параметр, характеризующий фильтрационную активность организ-. мов и коррелирующий с их физиологическим состоянием, а именно— флуоресценцию "пищевого" комка. Полученные данные сравнивают и по результатам сравнения судят о токсичности исследуемой среды. Способ может быть осуществлен в автоматическом режиме.

Ф. загрязняющих веществ, токсическое действие которых при этом обнаруживается.

° ей

Поставленная цель достигается предла- ., гаемым способом непрерывного автоматического контроля токсичности аагряаненных природных и сто нных аод, (де включающим непрерывное культивирование тест-объектов в заданных (стандартных) условиях, транспортирование непрерывным током тест-объектов в каналы экспонирования, измерения и т.д., экспонирование тест-объектов в опытном канале в загрязненной (тестируемой) воде, а в канале сравнения (контрольный канал) — в чистой воде, 1814510 измерение на выходе контрольного и опытного каналов оптических характеристик физиологического состояния тест-объектов, выработку на основе сравнения измеренных оптических характеристик тест-объектов результирующего сигнала, отличающегося от известного способа тем, что в качестве тест-абьектов используются гидробионты животнога происхождения— зоапланктеры-фильтраторы, à в качестве показателя физиологического состояния тест-обьектов — их фильтрацианная активнОсть. Количественная оценка фильтраци" анной активности тест-объектов определяется методом пробного кормления. При этом в качестве пробного "корма" используется стандартная суспензия сферических инертных полимерных микроча ь с иц с размерами, соответству ощими оптимальному размерному спектру пищевых частиц используемого тест-объекта. Частицы пробного корма приготавливаются из яркофлуоресцирующих материалов, что позволяет при прохождении тест-объектов через измерительные микрокюветы количественно (по интенсивности флуоресценции поглощенного корма) оценить фильтрационную активность тест-обьектов.

Сопоставление сигналов фотоприемников контрольного и опытного каналов позволяет оценить изменение фильтрационной активности тест-абьектов, а по ней судить о . токсическом воздействии.

Повышение чувствительности способа непрерывного автоматического контроля токсичности загрязненных вод и расширение перечня загрязняющих веществ, токсическое действие которых может контролироваться, обеспечивается эа счет

Ncf1oiIb30B3HBsI B качестве ТесТ-объектов 60лее чувствительных и более peaI;Tlивных гидробионтов животного происхождения (инфузории, коловратки,жгутиканосцы, р3кообразные и т.п,), а так же за счет использования такай интегральной характеристики физиологического состояния организма, как фильтрацианная активность тест-объектов.

Реализация предлагаемого способа осуществляется с помощью устройства, структурная схема которого приведена на чертеже, Назначение отдельных элементов устройства следующее.

Культиватор 1 обеспечивает непрерывное выращивание культуры тест-объектов в стандартных условиях в течение всего непрерывного цикла автоматической работы (7 сут), Дозатор 2 тест-культуры обеспечивает равномерное непрерывное поступление тест-06beKT08 из культиватора в опытный M контрольный канальь

Смесители 3 тест-культуры с тестируемой и эталонной водой обеспечивают непрерывное смешение тест-объектов с тестируемой (опытный канал) и эталонной водой (канал cpaB»ения), Полученные на выходе смесителей смеси, содержащие тесторганиэмы, непрерывным токам поступают в каналы 4 экспонирования, представляющие собой две одинаковые пластиковые трубки, время прохождения тест-объектами которых является временем экспонирования тест-объектов в исследуемых средах.

Для тест-объектов инфузорий Paramecium

cavdatum это время составляет 15 — 20 мин.

Проследовав с общим оком жидкости канал

26 экспонирования тест-обьект попадает в смесители 5 пробного корма и далее в каналы б пробного кормления, представляющие собой такую же пластиковую трубку, как и в случае каналов экспонирования, но не25

22 сколько короче, Время продвижения тестобьектов в канале пробного кормления (время пробного кормления) составляет около 15 мин. В смесителях пробного корма постоянно смешиваются в заданных проЗо порциях поступающие из каналов экспонирования жидкости, содержащие проэкспонированнь е тест-объекты и постоянно дозируемый дазатором 7 пробный корм. Все параметры опытного и контрольного каналов строго одинаковы.

Пробный корм представляет собой специальным образом приготовленную суспенэи!О яркафлуоресцирующих полимерных микрочастиц, размеры и форма которых алиэки к соответствующим показателям естественного корма тест-организмов, Например, в случае использования в качестве тест-объекта инфузорий Paramecium

cauda(urn, пробный корм представляет со45 бой суспензию полимерных микросфер с диаметром d =.1 мкм. За время продвижения по каналу пробного кормления тест-организMû поглоща от (отфильтровывают) пробный корм в определенных количествах, являющихся, как подтверждено в многочисленных работах, хорошим показателем физиологической активности тест-организмов.

На выходе каналов пробного кормления тест-организмы с током воды попадают в

55 измерительные кюветы, представляющие собой плоскопараллельные стеклянные капилляры с поперечными размерами, не по- зволяющими одновременное прохождение через поперечное сечение кюветы двух и более тест-организмов. Для инфузорий

1814510

Paramecium cauda>urn внутренние поперечные размеры измерительной кюветы составляют 50 х 100 мкм. Обе кюветы, и опытная, и контрольная, постоянно просвечиваются сине-фиолетовыми лучами возбуждающего флуоресцентное свечение пробного корма света. В качестве источника света 0 используется лампа накаливания с иодным циклом типа КГМ с конденсаторами

10. В качестве светофильтров 11, формирующих спектр возбуждения, используются светофильтры ФС-1. Люминесцентные свечения "пищевого комка" тест-организмов, проходящих через освещенные сине-фиолетовыми лучами эоны измерительных кювет

8 с помощью микрообъективов 12, через запирающие светофильтры 13 направляются на фотокатоды фотоумножителей (14).

Спектры возбуждения и флуоресценции пробного корма согласованы с оптическими характеристиками опэк-иллюминаторов

15, фотокатода ФЭУ, а также первичных 11 и вторичных 13 светофильтров.

Выходные сигналы фотоумножителей, амплитуды которых пропорциональны количеству поглощенного корма, после усиления усилителями фототока 15 поступают в блок регистрации и сравнения сигнал6в опытного и контрольного каналов 15, реализованного на основе микропроцессора.

Статистические значимые различия амплитуд сигналов опытного и контрольного каналов определяют порог чувствительности системы. А абсолютные значения различия амплитуд сигналов служат показателем степени токсичности.

В качестве примера проведены исследования с использованием культуры инфузорий Parameci um caudatum.

Чувствительность предлагаемого спо5 соба к эталонному токсиканту CuS04 при времени экспонирования 20 мин составляет

1 мкг меди/л

Формула изобретения

10 Способ контроля токсичности водной среды, предусматривающий культивирование тест-объектов-организмов зоопланктеров-фильтраторов, помещение их в исследуемую водную среду, подачу в среду

15 пробного корма, представляющего собой суспензию шариков из полимерного материала, измерение параметра, характеризующего фильтрационную активность организмов и коррелирующего с их фиэио20 логическим состоянием, и суждение о токсичности среды на основании измерения,от л и ч а ю шийся тем, что помещение организмов в исследуемую среду осуществляют путем пропуска их через канал, запол25 ненный средой, в качестве параметра, характеризующего фильтрационную активность организмов, измеряют интенсивность флуоресценции "пищевого комка" и измерение проводят на выходе из канала, при этом

30 суждение о токсичности среды выносят на основании сравнения измеренного параметра с параметром, полученным при измерении интенсивности флуоресценции

"пищевого комка" организмов, пропущен35 ных в аналогичный канал, заполненный чистой (эталонной) водной средой.

1814510

sfo8u упрадпяящаи сируаз индила циЯ

Составитель H.Ãðóëîâ

Техред М.Моргентал Корректор М.Андрушенко

Редактор

Проиаеодстеенно-иадетельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1834 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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