Экспрессный способ определения микробного загрязнения водной среды

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к люминесцентному анализу микробной фазы в водных растворах. Способ включает измерение на анализаторе жидких проб интенсивности люминолозависимой хемилюминесценции натуральной пробы (J_o) и фильтратов натуральной пробы после ее тонкой фильтрации (J₁) и ультрафильтрации (J₂) через прозрачные аналитические трековые мембраны, определение процентного содержания непосредственно участвующих в образовании светосуммы реакции основных компонентов водной среды в виде микропланктона с микровзвесями (А), бактерий (В) и растворов органических и неорганических соединений (С) исходя из замеренных значений световыхода люминесцентной реакции (J_A, J_B, J_C) по следующим формулам:

J_o=J_A+J_B+J_C J₁=J_B+J_C J₂=J_C,

причем содержание микропланктона с микровзвесями рассчитывают как (J_o-J₁):J_o, содержание бактерий рассчитывают как (J₁-J₂):J_o, а содержание растворов органических и неорганических соединений рассчитывают как J₂:J_o. Достигается упрощение и экспрессность оценки пригодности воды.

 

Предлагаемый способ относится к аналитической химии, в частности к люминесцентному анализу содержания микробной фазы в водных растворах, и может быть использован в аварийных ситуациях как для определения в экспрессном режиме уровня бактериальной зараженности водных объектов, так и для принятия решения о возможности использования воды по ее потребительским качествам: питьевого, хозяйственно-бытового, купания и занятий водным спортом.

В предлагаемом способе использованы:

- люминометр, т.е. хемилюминесцентный анализатор жидких проб, и водный люминольный раствор, содержащий люминола 0.015%, калийную щелочь 0.05 М, трилон Б 0.05%;

- методика выполнения экспресс-анализа водной пробы с помощью люминометра с регистрацией величины световыхода хемилюминесцентной реакции;

- лабораторная вакуумная фильтрационная установка с прозрачными аналитическими трековыми мембранами диаметром 20 мм и с вакуумным насосом, создающим режим прямоточной фильтрации со скоростью до 1 л/ч при давлении 0.05-0.1 МПа;

- мембрана №5 с размером пор 1.2 мк для тонкой фильтрации натуральной воды с целью удаления из нее фазы микропланктона с микровзвесями;

- мембрана №7 с размером пор 0.3 мк для ультрафильтрации с целью отделения клеточной микробной массы от фазы химических растворов.

Основная отличительная особенность предлагаемого способа от известных методов экспрессного определения бактериального загрязнения водной среды с помощью хемилюминесцентного анализатора жидких проб в присутствии люминола, как запатентованных в последнее время, так и способов, используемых в выпускаемых ранее специализированных приборах биологической разведки, например АСП-13 и ОСЕ-2, заключается в постановке новой по формулировке технической задачи неспецифической бактериальной разведки и в новом пути ее решения, что впервые позволит в полевых условиях просто и доступно решить проблему экспрессной оценки пригодности воды для различного использования.

Аналогичные способы экспрессного анализа водной среды с помощью хемилюминесцентного анализатора жидких проб в настоящее время направлены на определение присутствия микробиоты с возможной регистрацией кривых хемилюминесценции с целью вероятной оценки принадлежности микроорганизмов к отдельным бактериальным видам, что весьма трудоемко и малоинформативно. При этом не учитывается интегральный характер световыхода хемилюминесцентной реакции от всех находящихся в воде фаз, что не обеспечивает высокочувствительного обнаружения микробной фазы на фоне мешающих примесей и не позволяет количественно оценить уровень бактериального заражения воды.

Вторая отличительная особенность предлагаемого способа состоит в том, что впервые в практике люминолозависимого хемилюминесцентного анализа были применены прозрачные аналитические трековые мембраны для тонкой фильтрации и ультрафильтрации натуральной воды при разделении ее на три фазы: микровзвесей, бактериальной и химических растворов. Подобные мембраны используются в санитарно-бактериологических, паразитологических и медико-биологических методах для очистки и концентрирования определенных дисперсных фаз в различных жидких растворах. В предлагаемом аналитическом способе впервые применено исследование хемилюминесцентных свойств исключительно только фильтратов в отношении оценки бактериального загрязнения воды в отличие от аналитических методов медицины и фармакологии, направленных на изучение определенной извлекаемой фильтром-мембраной массы вещества из раствора.

Методика проведения аналитического определения степени микробного загрязнения водной среды была отработана в следующем режиме.

Из пробы натуральной воды для фильтрационной пробоподготовки в соответствии с разработанным способом определения микробного загрязнения водной среды отбирали навеску в 100 мл, в которой с самого начала с помощью люминометра определялась общая загрязненность воды микровзвесями, бактериями и химическими растворами по величине световыхода J₀.

Затем вся навеска 100 мл целиком профильтровывалась через мембрану тонкой фильтрации №5, так что в полученном фильтрате оставались только фракции бактерий и химических растворов, общая концентрация которых без разделения определялась также с помощью люминометра по величине световыхода J₁.

Из полученного фильтрата 3/4 его объема профильтровывались через мембрану ультрафильтрации №7, так что во вновь полученном фильтрате оставалась только фракция всех химических растворов, общая концентрация которых определялась также с помощью люминометра по величине световыхода J₂.

Поскольку величина световыхода люминолозависимой реакции прямо пропорциональна концентрации находящихся в исследуемой пробе веществ, прореагировавших с люминолом, величина процентного содержания компонентов изучаемых дисперсных фаз, находящихся в объеме натуральной воды, рассчитывается по формулам:

1) процент содержания фазы микровзвесей составляет (J₀-J₁):J₀;

2) процент содержания бактериальной фазы составляет (J₁-J₂):J₀;

3) процент содержания фазы химических растворов составляет J₂:J₀.

Достоверность получаемых результатов на основе разработанного экспрессного способа определения микробного загрязнения водной среды была подтверждена результатами параллельных определений классификационных санитарных показателей качества воды по общему микробному числу колониеобразующих единиц (ОМЧ КОЕ/кл).

Основное содержание предлагаемого экспрессного способа определения микробного загрязнения водной среды положено в основу разрабатываемого макета «устройства для экспрессного разделения пробы натуральной воды на фазы при определении микробного загрязнения водной среды».

Экспрессный способ определения микробного загрязнения водной среды, включающий измерение на анализаторе жидких проб интенсивности люминолозависимой хемилюминесценции натуральной пробы (J₀) и фильтратов натуральной пробы после ее тонкой фильтрации (J₁) и ультрафильтрации (J₂) через прозрачные аналитические трековые мембраны, определение процентного содержания непосредственно участвующих в образовании светосуммы реакции основных компонентов водной среды в виде микропланктона с микровзвесями (А), бактерий (В) и растворов органических и неорганических соединений (С), исходя из замеренных значений световыхода люминесцентной реакции (J_A, J_B, J_C) по следующим формулам
J₀=J_A+J_B+J_C, J₁=J_B+J_C, J₂=J_C,
причем содержание микропланктона с микровзвесями рассчитывают как (J₀-J₁):J₀,
содержание бактерий рассчитывают как (J₁-J₂):J₀,
а содержание растворов органических и неорганических соединений рассчитывают как J₂:J₀.