Способ биоиндикации качества воды

 

Использование: биоиндикация качества воды. Сущность: отбор проб воды, регистрация палочковидных бактерий с лентовидными выростами и суждение по полученным данным о загрязненности воды. 1 ил. , 3 табл.

Изобретение относится к определению качества вод, может использоваться в гидробиологии, токсикологии, санитарной гидробиологии.

Для оценки влияния антропогенного загрязнения предусматривают различные методы, включая и морфологические показатели, в числе которых могут быть размерный состав, форма клеток микроорганизмов и т. д. Исследования, касающиеся морфологического разнообразия, проводятся крайне редко. До сих пор отсутствуют стандартные критерии оценки влияния загрязнения на морфологию, размеры и формы существования бактерий, хотя это представляет значительный интерес для разработки экспресс-методов, позволяющих выяснить характер загрязнения.

Известен способ биоиндикации загрязнения водной среды, предусматривающий инкубацию тест-объекта - культуры светящихся микроорганизмов Photobacterium leiognathi штамм 54, на среде в присутствии исследуемой и чистой воды (опыт, контроль). После удаления среды численность бактерий оценивают по величине латентного периода. При снижении числа бактерий в опыте по сравнению с контролем более чем на 50% исследуемую воду считают загрязненной.

Недостатком известного способа биоиндикации с использованием светящихся бактерий является действие токсического фактора среды только на организменном уровне. При этом используемый тест-объект специально вводится в испытуемую среду, т. е. режим воздействия создается заранее. Кроме того, в качестве тест-культуры используется морской вид бактерий, который в пресных водах не встречается. Множество операций (культивирование, центрифугирование, посев и др. ) в рассмотренном способе со светящимися бактериями делает его менее экспрессным, Для выяснения состояния водного объекта под влиянием антропогенной нагрузки необходимо выявить эффект состоявшегося загрязнения на водоем. В гидробиологии для оценки качества вод широко используются индикаторные организмы - показатели сапробности.

Известен способ определения степени загрязнения с испольованием комплекса Tubifex tubifex + Limnodrilus. О состоянии вод судят по численности этих червей. Если численность комплекса Т. tubifex + Limnodrilus составляет 90% общей численности организации в пробе, вода классифицируется как сильно загрязненная.

Недостатком известного способа определения качества воды является трудоемкость, требует много времени для определения видов. Кроме того, для достоверности оценки требуется, чтобы общее число организмов в пробе было достаточно большим. Наиболее сложным является определение видового состава, требующее специалистов высокой квалификации.

Известен способ исследования количественного состава бактериопланктона методом прямой микроскопии или методом прямого счета, получивший широкое применение в гидробиологии. Этот метод дает возможность определить численность всех клеток микроорганизмов, присутствующих в воде. Общая численность бактерий определяется на мембранных фильтрах с диаметром пор 0,3 мкм и диаметром фильтрующей поверхности 3,5 см, профильтровывается по 10 мл воды. Высушенные и окрашенные карболовым эритрозином (5% раствора эритрозина в 5% карбоновой кислоты) фильтры просматривают под световым микроскопом при увеличении 1000 с окулярной сеткой. Бактериальные клетки просчитываются в 20 полях зрения. По количеству бактерий судят о качестве воды.

Данный способ принят за прототип.

Однако известный способ имеет ряд недостатков. Вследствие сравнительно небольшой разрешающей способности светового микроскопа нельзя точно установить морфологию и размеры бактерий. При использовании микроскопов различных марок на одних и тех же препаратах можно учесть разное количество бактерий. Метод прямого счета не позволяет учесть очень мелкие формы бактерий, размеры которых приближаются к пределу разрешающей способности светового оптического микроскопа. Кроме того, часть бактерий находится на относительно крупных частицах, на которых сосчитать их практически невозможно. Все это не позволяет точно очертить зону воздействия антpопогенного фактора и оценить качество вод.

Цель предлагаемого изобретения - повышение точности и информативности.

Цель достигается тем, что в способе, основанном на использовании специфичных микроорганизмов и оценки их состояния, используют палочковидные клетки бактерий с лентовидными выростами и по наличию их в воде судят о загрязненности.

Способ осуществляется следующим образом. Проба воды отбирается стерильно с заданного горизонта и центрифугируется при 15000 об/мин в течение 30 мин для получения концентрированного бактериального осадка. Затем осадок пастеровской стерильной пипеткой наносится на электронно-микроскопические сеточки с коллодиевой пленкой и высушивается на воздухе. Высушенные препараты напыляются хромом и просматриваются под электронным микроскопом.

Установлено, что состав бактериальных форм чистых вод представлен "банальными" формами. Главным образом, это кокки, вибрионы, палочки. В зонах с антропогенным воздействием впервые обнаружено большое морфологическое разнообразие микроорганизмов, среди которых большую часть составляют палочковидные клетки с лентовидными выростами (см. чертеж). Из данных, приведенных в таблице, видно, что в зависимости от содержания палочковидных клеток с лентовидными выростами можно судить о загрязненности воды.

В качестве примеров приведены результаты анализа проб воды, взятых в фоновом районе, т. е. не подверженному антропогенному влиянию, из сточных вод предприятий нефтеперерабатывающей промышленности, а также в 500, 1000, 2500, 5000 и ниже поступления сточных вод.

П р и м е р 1. Пробу воды отбирали стерильной склянкой в фоновом районе. Воду центрифугировали при 15000 об/мин в течение 30 мин. Концентрированный осадок пастеровской пипеткой наносили на электронно-микроскопические сеточки (d = 3 мм). Затем высушивали и напыляли хромом. Учитывали наличие в пробе палочковидных форм с лентовидными выростами под электронным микроскопом YEM-100S при увеличении 10000 в пяти повторностях. Анализируемые воды характеризовались следующими показателями (табл. 1).

Из приведенной табл. 1 видно, что вода фонового района по всем рассмотренным показателям характеризуется как чистая. Предложенный способ также классифицирует воду - чистая (палочковидных форм с лентовидными выростами не обнаружено).

П р и м е р 2. Проба отобрана из сточных вод предприятий нефтеперерабатывающей промышленности.

В сточных водах зарегистрированы самые высокие показатели (табл. 2), что говорит о высокой степени загрязненности. Pезультаты, полученные данным способом, подтверждают высокую загрязненность сточных вод.

По мере удаления от места сброса (табл. 3) БПК3 и др. биологические показатели остаются практически на одном уровне. Уменьшение же палочковидных форм с лентовидными выростами в предлагаемом способе свидетельствует о загрязнении исследуемых проб, что позволяет дифференцированно оценить качество вод. Примечание. 5 баллов соответствует 13709 кл/мл, 1 балл - 70 кл/мл, чем выше балл, тем качество воды хуже. (56) Авторское свидетельство СССР N 1540485, кл. G 01 N 33/18, 1987.

Кожова О. М. , Ащепкова Л. Я. , Ербаева Э. А. , Акиншина Т. В. Классификация чистоты вод р. Ангары по состоянию макробентоса с использованием выявленных индикаторных групп организмов//Гидробиологические и ихтиологические исследования в Восточной Сибири. - Иркутск, 1979, с. 49-55, Разумов А. С. Методы микробиологических исследований воды. - М. , Изд-во ВОДГЕО, 1947, - 46 с.

Формула изобретения

СПОСОБ БИОИНДИКАЦИИ КАЧЕСТВА ВОДЫ, предусматривающий отбор проб, выявление специфических микроорганизмов и суждение по полученным данным о качестве воды, отличающийся тем, что в качестве специфических микроорганизмов выявляют палочковидные бактерии с лентовидными выростами и к загрязненной относят воду при наличии в ней этих бактерий.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3