Способ и устройство для непрерывного измерения биохимического потребления кислорода, биохимической потребности в кислороде и скорости биохимического окисления

Авторы патента:

Данилов-Данильян Виктор Иванович (RU)

Владельцы патента RU 2510021:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт водных проблем Российской академии наук (ИВП РАН) (RU)

Изобретение относится к приборостроению и теории измерений и вычислений и предназначено для непрерывного измерения биохимического потребления кислорода (БПКт), биохимической потребности в кислороде (БПК) и скорости биохимического потребления кислорода в водной среде (k₁).

Предлагается принципиально новый способ и устройство, позволяющее в непрерывном режиме одновременно измерять БПКт, БПК и k₁ как в проточной воде (река, коллектор сточных вод и др.), так и в водоеме.

Способ непрерывного измерения упомянутых показателей характеризуется тем, что организуют непрерывный поток забираемой на анализ воды из водного объекта в трубопровод, причем скорость течения воды в трубопроводе подбирают так, чтобы за требуемый период времени Т (где Т-длительность биохимического потребления) вода проходила расстояние между двумя соседними створами трубопровода, в которых установлены датчики для непрерывного измерения концентрации растворенного кислорода в проточной воде.

Устройство для осуществления данного способа состоит из водозаборного модуля и трубопровода с непрозрачными стенками, на котором в створах установлены датчики непрерывного измерения концентрации растворенного кислорода, позволяющие вести мониторинг одновременно трех упомянутых показателей качества воды. 2 н.п. ф-лы.

Изобретение относится к приборостроению и теории измерений и вычислений и предназначено для непрерывного измерения биохимического потребления кислорода (БПК_t), биохимической потребности в кислороде (БПК) и скорости биохимического потребления кислорода в водной среде (k₁).

Аналогов заявленному изобретению, насколько нам известно, нет. Известны лишь способы и устройства для дискретных измерений, причем не БПК (потребности), а всего лишь БПК_t, т.е. биохимического потребления кислорода за интервал времени t, где наиболее применяемым значением t является t=5 суток.

Целью заявленного изобретения является создание уникальных, ранее недоступных возможностей для непрерывного мониторинга трех важнейших показателей качества воды: биохимического потребления кислорода, биохимической потребности в кислороде, скорости биохимического окисления. Достижение этой цели позволит своевременно выявлять факты увеличения концентрации органических загрязняющих веществ (ЗВ) (например, вследствие несанкционированных сбросов ЗВ в водный объект), а также факты уменьшения скорости биохимического окисления (например, вследствие сбросов токсинов, подавляющих жизнедеятельность аэробных микроорганизмов).

Указанная цель достигается тем, что:

- организуется непрерывный водозабор с постоянным расходом воды из исследуемого створа водного объекта;

- отбираемая на анализ вода пропускается через трубопровод постоянного сечения длиной L метров;

- начиная с нулевого створа с интервалом ΔL метров, в трубопроводе устанавливаются датчики непрерывного измерения концентрации растворенного кислорода;

- скорость течения в трубопроводе подбирается таким образом, чтобы время прохождения воды между соседними створами составляло интересуемую величину ΔT;

- по разности концентраций кислорода в нулевом (начальном) и j-ом створах (j=1, 2, …, $\frac{L}{Δ L}$ ) биохимическое потребление кислорода за периоды времени ΔT, 2ΔT, …, $\frac{L}{Δ L} Δ T$ , также значения биохимической потребности и скорости окисления на моменты 0, ΔT, 2ΔT …, $\frac{L}{Δ L} Δ T - 1$ .

Для сравнимости результатов измерений биохимического потребления кислорода устройством «УНИ БПК» с результатами классического (дискретного) измерения, когда анализируемая проба воды помещается в колбу с притертой пробкой и хранится в темноте при температуре 20°С в течение определенного времени t (например, t=5 суток), стенки трубопровода устройства «УНИ БПК» должны быть светонепроницаемыми, а само устройство должно находиться в помещении с постоянной температурой 20°С.

Особый интерес для исследователей представит возможность параллельного измерения показателей качества воды: при температурой 20°С и при реальной температуре водного объекта. Для этого достаточно установить второе устройство, непосредственно погруженное в водный объект. В отличие от классического измерения (когда образец воды выдерживается в термостате), здесь не потребуется дополнительного пересчета результатов на температуру водного объекта.

Способ и устройство для непрерывного измерения биохимического потребления кислорода, биохимической потребности в кислороде и скорости биохимического окисления, состоящее из водозаборного модуля и трубопровода с непрозрачными стенками, на котором в определенных сечениях установлены датчики непрерывного измерения концентрации растворенного кислорода, позволяющие вести мониторинг одновременно трех упомянутых показателей качества воды, отличающееся от существующих способов и устройств (кислородомеров/БПК-тестеров) тем, что позволяет измерять не только биохимическое потребление кислорода БПК, (где обычно t=5 сут), но и биохимическую потребность в кислороде (БПК) и скорость биохимического окисления (k₁), причем делать это не в дискретном, а непрерывном режиме.

1. Способ непрерывного измерения биохимического потребления кислорода (БПК_Т), биохимической потребности в кислороде (БПК) и скорости биохимического окисления (k₁), характеризующийся тем, что организуют непрерывный поток забираемой на анализ воды из водного объекта в трубопровод, причем скорость течения воды в трубопроводе подбирают так, чтобы за требуемый период времени Т (где Т-длительность биохимического потребления) вода проходила расстояние между двумя соседними створами трубопровода, в которых установлены датчики для непрерывного измерения концентрации растворенного кислорода в проточной воде.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, состоящее из водозаборного модуля и трубопровода с непрозрачными стенками, на котором в определенных в п.1 створах установлены датчики непрерывного измерения концентрации растворенного кислорода, позволяющие вести мониторинг одновременно трех упомянутых показателей качества воды.

Группа изобретений относится к системам и средствам контроля безопасности использования объектов промышленного и бытового назначения. Система контроля водоотводов содержит множество объектов, сообщенных отводящим трубопроводом с водоочистителями, каждый из которых расположен на территории объекта и сообщен с магистральным трубопроводом.

Способ определения уровня токсикантов в воде, продуктах питания или физиологических жидкостях и тест-система // 2506586

Группа изобретений относится к области биотехнологии и может быть использована для определения уровня токсикантов в воде, продуктах питания или физиологических жидкостях.

Способ биотестирования по длине корней тестового растения загрязненной нефтью воды // 2499256

Изобретение относится к экологии и может быть использовано для оценки опасных уровней загрязнения водных объектов нефтью. Для этого выбирают тест-растение, проводят равномерную укладку семян тест-растения на фильтровальную бумагу в контрольной и испытуемой чашке Петри диаметром 10 см.

Способ определения экологического состояния водоемов // 2492641

Измеряют гидробиологические показатели - индекс сапробности по Пантле и Букку в модификации Сладечек. Одновременно измеряют гидрохимические показатели - водородный показатель, химическое потребление кислорода, концентрация растворенного кислорода и электропроводность.

Способ биотестирования по проращиванию семян // 2492473

Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для укладки семян в чашку Петри при биотестировании речной воды. .

Способ оценки генотоксичности водных сред // 2491546

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для оценки генотоксических эффектов водорастворимых соединений или промышленных сточных вод, в частности для оценки экологогигиенического состояния водоемов, испытывающих постоянное воздействие промышленных сточных вод и их растворимых компонентов.

Метод и устройство для определения содержания фосфора в водной пробе // 2489714

Способ извлечения теобромина из водных растворов // 2486511

Изобретение относится к аналитической химии и фармацевтике и может быть использовано для извлечения производных пурина из водных сред с целью их последующего определения.

Способ наблюдения за относящейся к поверхности микробиологической активностью в технологических потоках // 2486510

Способ рентгенофлуоресцентного определения микроэлементов с предварительным их концентрированием из сверхмалых проб воды и водных растворов // 2484452

Изобретение относится к способу рентгенофлуоресцентного определения микроэлементов и может быть использовано при анализе природных вод и техногенных растворов. .

Способ оценки трофического статуса экосистем минерализованных озер по уровню развития водных сообществ // 2513330

Изобретение относится к области экологии и гидробиологии и предназначено для оценки трофического статуса экосистем минерализованных озер. При оценке трофического статуса озерной экосистемы с минерализацией воды более 3 г/дм3 по уровню развития водных сообществ учитывают негативное действие уровня минерализации путем расчета величины потерянной биомассы с помощью полученной эмпирической зависимости и ее аппроксимации в виде степенной функции вида: где В' - расчетная биомасса, X - минерализация воды, а к1 и к2 - эмпирические коэффициенты. где Bp - потенциально потерянная биомасса при возрастании минерализации, В'' - расчетная биомасса при минерализации 3 г/дм3. Из уравнений (1) и (2) определяют потенциально возможную биомассу, которая была бы при отсутствии угнетающего действия минерализации: где Вм - потенциально возможная биомасса при отсутствии угнетающего действия минерализации, Вср - средняя биомасса в прибрежье водоема. Изобретение позволяет оценить реальный трофический статус озерных экосистем под действием природных и антропогенных факторов и прогнозировать биомассу водных сообществ при изменении минерализации воды озер. 1 ил., 1 пр.

Устройство и способ для определения токсичности жидких сред // 2514115

Группа изобретений относится к определению токсичности и может найти широкое применение в аналитической практике при определении токсичности разнообразных жидких сред без привлечения дорогостоящих и трудоемких методов анализа. Более конкретно, данная группа относится к водной токсикологии и установлению токсичности водных сред и образцов. Представлен набор для определения токсичности жидкой среды в отсутствие биообъекта в единицах тест-функции по меньшей мере одного биообъекта, включающий: совокупность перекрестно-чувствительных сенсоров для получения сигналов, пропорциональных физико-химическим параметрам указанной жидкой среды, причем по меньшей мере один сенсор из указанной совокупности имеет полимерную мембрану, содержащую в качестве активного компонента соединение, выбранное из группы, включающей бромид тетрадодециламмония (TDAB), хлоридтриоктилметиламмония (ТОМА), олеиновую кислоту, 1-гексадеканол, галловую кислоту, эфир фосфорной кислоты, димамид дипиколиновой кислоты (2,6-пиридинкарбоновой), фосфиноксид, металлопорфирин, калликсарен; и калибровочную модель, устанавливающую зависимость между значениями указанных сигналов в отсутствие биообъекта и токсичностью, полученной на образцах жидкой среды с применением биообъекта. Также описаны мультисенсор, способ калибровки мультисенсора и способ для качественного и количественного определения токсичности жидких образцов. Достигается ускорение, упрощение и удешевление анализа. 4 н.и 20 з.п. ф-лы, 4 пр., 7 табл., 3 ил.

Способ оценки экологического состояния прибрежных экосистем // 2518227

Изобретение относится к области экологии. Способ оценки экологического благополучия прибрежных морских донных экосистем заключается в изучении морфофункциональных характеристик массовых двустворчатых моллюсков, при этом в качестве показателя благополучия используют морфофункциональные характеристики хамелей: измеряют содержание АТФ в гемоцитах, концентрацию гемоцитов в гемолимфе, уровень гистопатологий, определяемый как процентное содержание особей с гистопатологией, и об уровне загрязнения судят по изменению этих показателей в сравнении с аналогичными показателями у хамелей, обитающих в оптимальных условиях обитания, при этом, чем меньше концентрация АТФ и гемоцитов и больше уровень гистопатологий, тем менее благополучная ситуация наблюдается в морской донной экосистеме. Изобретение обеспечивает расширение арсенала технических средств для оценки экологического благополучия прибрежных донных экосистем с использованием морфофункциональных характеристик хамелей. 2 ил.

Способ оценки токсичности компонентов среды азовского и черного морей // 2519070

(57) Изобретение относится к области экологии и предназначено для оценки токсичности воды и донных отложений Азовского и Черного морей. Способ включает помещение флуоресцирующих тест-объектов в контрольные и анализируемые пробы, облучение возбуждающим светом, определение флуоресцентных характеристик, по изменению которых судят о токсичности контролируемой среды. В качестве тест-объектов используют микроводоросли вида Scenedesmus apiculatus, которые предварительно выделяют из экологически чистых районов исследуемых водоемов. Использование заявленного способа позволяет быстро и точно дать оценку токсичности вод и донных отложений Азовского и Черного морей. 6 табл., 4 пр.

Реагентная индикаторная трубка на основе хромогенных дисперсных кремнеземов // 2521368

Изобретение относится к аналитической химии, конкретно к химическим индикаторам на твердофазных носителях, и может быть использовано для экспрессного определения металлов в водных средах и бензинах с помощью реагентных индикаторных трубок на основе хромогенных дисперсных кремнеземов. В качестве наполнителя содержат хромогенные ионообменные дисперсные кремнеземы с ковалентно привитыми гидразонами или формазанами. Технический результат изобретения заключается в повышении чувствительности и избирательности определения металлов. 3 табл., 4 ил., 14 пр.

Способ определения токсичности водной среды // 2522542

Изобретение относится к водной токсикологии и может быть использовано для биоиндикации и биотестирования загрязненных вод и отдельных поллютантов и может быть использовано в качестве дополнительного метода к биотестам обязательного применения при определении качества вод, в которых (представительным) доминирующим видом является губка (Spongia). Способ включает помещение суспензии клеток губки в исследуемый раствор, выдерживание в течение суток с последующим подсчетом пузыревидных клеток под микроскопом, о токсичности судят по достоверному увеличению пузыревидных клеток в исследуемом растворе по сравнению с контролем. Технический эффект - значительное повышение чувствительности способа при минимальных сроках проведения эксперимента. 2 пр., 1 ил.

Способ выявления загрязнения рек полихлорированными бифенилами // 2526798

Изобретение относится к экологии, охране окружающей среды, к способам и средствам мониторинга окружающей среды и может быть использовано для контроля загрязнений водоемов полихлорированными бифенилами. Способ включает забор проб воды, донных отложений и фитомассы макрофитов, их обработку и оценку, причем в качестве фитомассы макрофитов используют вегетативные органы растений Carex riparia Curt. (осоки береговой) и Typha angustifolia L. (рогоза узколистного), забор проб проводят в начале и конце периода вегетации растений, коэффициенты биологического поглощения загрязнителя оценивают как отношение содержания ПХБ в сухой массе макрофитов к их суммарному содержанию в донных отложениях и в воде, и при коэффициенте, превышающем 2,5±0,43 для осоки береговой и 10,2±1,03 для рогозе узколистного, судят о загрязнении реки. Разработка простого и объективного способа выявления зон техногенного загрязнения полихлорированными бифенилами водоемов промышленно-урбанизированных районов позволяет учесть процессы миграции и вторичного распределения ПХБ в водной среде. Заявляемый способ предназначен для применения на открытых водоемах, при гидрологических исследованиях реки и ее притоков по водосборным бассейнам, в работе природоохранных организаций, очистных сооружений и может быть внедрен в экологический мониторинг загрязнения речной системы и качества речной воды. 3 пр., 2 табл., 2 ил.

Способ определения уровня токсикантов в воде, продуктах питания или физиологических жидкостях и тест-система // 2538707

Группа изобретений относится к области биотехнологии. Более подробно группа изобретений относится к способу определения уровня токсикантов в воде, продуктах питания или физиологических жидкостях и тест-системе. Группа изобретений основана на том, что в колонке тест-системы размещают носитель в виде зафиксированного между двумя пористыми мембранами слоя иммуноаффинного геля с привитыми - ковалентно связанными - молекулами токсиканта, производят обработку носителя - слоя геля - блокирующим раствором для закрытия на носителе оставшихся свободными мест неспецифического связывания, вносят тестируемые образцы, содержащие определенное количество предварительно введенных специфичных к токсиканту антител, производят обработку носителя конъюгатсодержащим раствором, в качестве которого используют раствор конъюгата антивидовых антител, химически связанных с люминесцентными квантовыми точками или с липосомами, содержащими люминесцентные квантовые точки, а уровень токсикантов определяют путем освещения обработанного носителя возбуждающим излучением по интенсивности люминесценции, возбужденной в квантовых точках. Группа изобретений позволяет эффективно и достоверно определить уровень токсикантов в воде, продуктах питания или физиологических жидкостях. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 пр.

Способ биологической оценки токсичности морской среды // 2541456

Способ биологической оценки токсичности морской среды относится к биологическим способам оценки экологического риска и анализа загрязнения водной среды и может быть использован в марикультуре, водной токсикологии, рыбоводстве. В способе в качестве биологических тест-объектов используются личинки черноморских рыб атерины (Atherina hepsetus, Atherina mochon pontica), которые помещаются в тестируемую среду и в стерилизованную морскую воду. Контролем служит тестируемая среда и стерилизованная морская вода без токсиканта. Проводят микрокалориметрические измерения теплопродукции личинок и на основании расчета удельной теплопродукции, а также ее снижения у тест-объектов, подвергнувшихся действию токсикантов по отношению к показателям интактных личинок, делают вывод об уровне токсичности морской среды. Способ отличается высокой чувствительностью и позволяет произвести достоверную оценку состояния морской среды при низких уровнях концентрации токсикантов. Это дает возможность проводить раннюю диагностику уровня токсичности водной среды.

Способ определения влияния токсичности сточных вод на водные соленые среды // 2541457

Способ определения влияния токсичности сточных вод на водные соленые среды относится к водной токсикологии и предназначен для оценки токсичности морской среды, содержащей сточные воды. Способ состоит из определения показателей роста культуры морской одноклеточной водоросли в тестируемой воде и включает культивирование культуры морской одноклеточной водоросли, процедуру биотестирования, состоящую из отбора проб воды, внесения в контроль и в тестируемую среду инокулята культивируемой водоросли, подсчета численности клеток водоросли. В качестве тест объектов используют культуры одноклеточных морских микроводорослей Platymonas viridis Rouch и Dunaliella salina Teod, на которых проводят долгосрочный (15-суточный) эксперимент. Микроводоросль Platymonas viridis Rouch используют для оценки влияния токсичности стоков на морскую среду.