Способ определения токсичности сточных вод Советский патент 1983 года по МПК C12Q1/02 C02F3/00 C12Q1/32 

Эо

ND 4

СЛ 1 Изобретение относится к проблеме охраны водоемов от загрязнения мышленными сточными водами, а имен но к биотестированию компонентов сточных вод путем определения их токсичности к микроорганизмам акти ного ила по показателю дегидрогеназной активности, что позволит предварительно определить и предуп редить отрицательное воздействие компонентов сточных вод на активны ил биологических очистных сооружений. Известен способ определения токсичности компонентов сточных вод по влиянию их на развитие водных микроорганизмов и процессы нитрификации, включающий приготовление питательной среды, посев бактерий в течение нескольких суток, подсчет выросших колоний, микроскопирование на наличие простейших орга низмов, наблюдение за процессами н рификации в течение длительного ср ка (до 1,5 мес). При этом учитываётся только количественный рост ба терий, при различных концентрациях компонентов сточных вод, но не определяется их функциональное сос тояние lj . Недостаток способа заключается в трудоемкости и длительности определения, а также возможности применения его только в специальных лабораторных условиях. Указанные ограничения известного способа суживают возможность бо широкого проведения исследований т сичности компонентов сточных вод, например для оперативного решения вопроса о сбросе отдельных потоков сточных вод на биологические очистные сооружения, содержащих вещества, токсичность которых к активному илу не изучена, а также выполнение такого рода исследований в условиях заводских лабораторий или на промышленных очистных сооружениях. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения токсичности сточных вод, основанный на определении дегидрогеназной активности ила при оценке эффективности процесса биохимической очистки сточных вод. Способ реализуется путем воздействия на микрофлору активного ила неочищенной и очищенной сточной воды и сравнения дегидрогеназной активности микроорганизмов в том и другом случаях с использованием 2,3,5-трифенилтетразолия хлористого, причем влияние воздействующих факторов оценивается визуально по интенсивности окраски 2,3,5 трифенилтетразолия хлористого при переходе из бесцветной окисленной формы в восстановленную окрашенную 2. Недостаток известного способа для оценки токсичности компонентов сточных вод состоит в использовании для анализа сточной воды без учета содержания в ней конкретных компонентов в известных заданных концентрациях. (Для анализа берется какой-то объем очищенной или неочищенной воды, например 10 мл или 1-2% от общего количества взятой для анализа иловой смеси в зависимости от ВПК полного, а не по концентрации содержащихся компонентов) . Недостатками данного способа также являются невозможность определения конкретного компонента, который обусловливает токсичность сточных вод, невозможность определения токсичной (не токсичной) концентрации компонентов сточных вод, только качественная оценка токсичности сточных вод, но не количественная, так как дегидрогеназная активность определяется визуально по интенсивности окрашивания пробы и невозможность оперативно решить вопрос о допустимости сброса отдельных компонентов в сточные воды, направляемые на биологические очистные сооружения. Цель изобретения - повышение токсичности анализа, т.е. количественное определение токсичности компонентов сточных вод, путем определения дегидрогеназной активности по количеству образовавшегося формазана и, контроль за качеством сточных вод по содержанию в них отдельных компонентов на уровне не токсичных концентраций для микроорганизмов активного ила. Указанная цель достигается тем, что при определении токсичности сточных вод путем воздействия на

микрофлору активного или и сравнени дегидрогеназной активности микроорганизмов в контрольной и опытных пробах с использованием 2,3,Ь-трифенилтетразолия хлористого, воздействие на микрофлору активного ила осуществляют внесением в опытные пробы «сследуемого компонента сточных, вод в заданных различных концентрациях, перед определением дегидрогеназной активности пробы выдерживают при в течение 515 мин и определяют дегидрогеназную активностч по количеству образовавшегося формазана.

По предлагаемому способу в образец активного ила вносят исследуемое вещество в различных концентрациях, что позволяет определить безвредные концентрации компонентов сточных вод в отношении к ферментамдегидрогеназам микроорганизмов активного ила.

Способ позволяет выявить токсичность не только общего потока сточной воды, но и за счет какого компонента обусловлена токсичность сточной воды, что позволяет осуществлят контроль за качеством сточных вод и принимать соответствующие меры для обеспечения нормальной работы очистных сооружений по содержанию в сточных водах отдельных компонентов на уровне их нетоксичных концентраций к микроорганизмам активного ила.

На фиг. 1-3 приведены соответст1венно результаты определения токсичности к микроорганизмам активного или аллилацетата, ацетопропилацетата им моноэтаноламина, которые входят в состав сточных вод ряда нефтехимических производств, по их влиянию на дегидрогеназную активность ила. Как видно на фиг. более токсичным является аллилацетат и менее токсичным моноэтаноламин. При этом в действии моноэтаноламина на дегидрогеназную активность отмечается двухфазность - сначала активность фермента повышается, затем - снижается.

П р и м е р 1. Определение токсичности аллилацетата.

В семь центрифужных пробирок вноеят по 5 мл иловой жидкости -иловую жидкость в опыт берут из лабораторного аэротенка, работающего на модельном стоке, в состав которого входят только биогенные эле менты и легкоокисляемые соединения, например этиленгликоль. Если в

опыт берут иловую жидкость из

промышленного аэротенка, то ил предварительно промывают водопроводной водой; в день постановки опыта Ьпределяют концентрацию ила в

аэротенке , .и центрифугируют при 2000 об/мин в течение 5 мин. Насадочную жидкость сливают. К полученному осадку, в одну пробирку приливают мл фосфатного буфера

5 с ,2 контрольная проба), а в остальные 6 пробирок вносят пр мп водного раствора аллилацетата в концентрациях 15,5-75,150,50 и 750 мг/л.

0 В каждую пробирку добавляют по 1 мл 0,4 % свежеприготовленного раствора 2,3,5-трифени;уетразолия хлористого на фосфатном буфере. Содержимое пробирок хорошо перемешивают.и инкубируют в течение

3 ч. Затем добавляют во все пробирки по 0,5 мл ледяной ук.суснсй кислоты и центрифугируют в течение 5 мин при 2000 об/мин.

0 Надосадочную жидкость сливают, к осадку в каждую пробирку добавляют по 10 мл этилового спирта, перемешивают и оставляют на 30 мин. .Затем, для более полной экстрак. ции формазана из активного ила,

пробы подогревают на водяной бане при t в течение 15 мин (до обесцвечивания осадка) перемешивают , охлаждают.

Центрифугируют в течение 5 мин при 2аОО об/мин. Отобранную жидкость колоримётрируют на ФЭК,-56 М, светофильтр № 5, кюветы с толщиной слоя 5 мм. В качестве стандарта бе5 РУ ЭТИЛОВЫЙ спирт.

Количество формазана в пробах определяют по калибровочной кривой, Дегидрогеназную активность и удельQ ную дегидрогеназную активность ила рассчитывают по следующим формулам.

Дегидрогеназная активность ила вы. ражается в гаммах (у) формазана на 1 г сухого активного ила. Количество формазана в Jf рассчитывают по формуле (.у

В 1000где С - концентрация формазана в спиртовой вытяжке в J /л, найденная по калибровочной кривой; V - объем спиртовой вытяжки в м Удельная дёгидрогеназная активность или (в 5 формазана на 1 г су хого ила) определяется по формуле - A.-t. , где Р - вес ила, взятого на анализ, в г. результаты токсичности аллилацетата по влиянию на дегидрогеназную активность ил прТ1ведейь1 в табл и на фиг. которых видно, что йллилацетат в концентрации свыше 15 мг/л значительно угнетает дегидрогеназную активность ила. П р и м е р 2. Опре 1еление токсичности ацетопропилацетата./ В 8 центрифужных пробирок вносят 5мЛ иловой жидкости и центрифугирую при 2000 об/мин в течение 5 мин.Над садочную жидкость сливают. К полу- MeHHONty осадку в одну пробирку приливают k мл фосфатного буфера с ,2 контрольная проба, в остальные 7 пробирок вносят по 4 мл водного раствора ацетопропилацетата в концентрациях 100, 300, 500, 700, 1000, 1200 и 1500 мг/л.. Далее по методике, описанной в примере 1. Для более полной экстракции формазана из активного ила подогревание проб на водяной бане проводят при t 50®С в течение 10 мин. Результаты определения дегидроге назжэй активности приведены в табл. . 5« и на фиг. 2 из которых видно, что при концентрации ацетопропилацетата от 100 до 300 мг/л дёгидрогеназная активность несколько выше, чем в контрольной пробе. Это объясняется активацией ферментов дегидрогеназ, как ответной реакцией на ацетопропилацетат в концент рациях до 300 мг/л. С увеличением концентрации ацетопропилацетата . до 700 мг/л и выше наблюдается угнетение дегидрогеназной активности. П р и м е р 3. Определение токсиЧ ности моноэтаноламина. В 8 центрифужных пробирок вносят по 5 мл иловой жидкости и центрифугируют ПРИ 2000 об/мин в течение 5 мин. Надосадочную жидкость сливают, К получаемому осадку в одну пробирку приливают Ц мл фосфатного буфера ,2 (контрольная проба) в остальные 7 пробирок вносят по мл водног го раствора моноэтаноламина в концентрациях 0,5, 1,0 1,2 1,5 2,0 2,5 и 3,0 г/л. Далее - по методике, описанной в примере 1. Для более полной экстракции формазана из активного ила подогревание проб на водяной бане проводят при t 55 с в течение 5 мин. Результаты определения дегидрогеназной активности приведены в табл. на фиг. 3 из которых видно, что токсичность моноэтаноламина к Ферментам-дегидрогеназам проявляется при его концентрации свыше 2, О г/л дёгидрогеназная активность ила меньше, чем в контрольной пробе Т а б л и ц а 1

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКСИЧНОСТИ СТОЧНЫХ ВОД путем воздействия на микрофлору активного ила и сравнения дегидрогенаЗной активности микроорганизмов в контрольной и опытных пробах с исполь зованием 2,3, 5-трифенилтетразолия хлористого, отл:и чающийся тем, что, с целью повышения TOMHoctH определения и обеспечения контроля за качеством сточных вод, воздействие на микрофлору активного ила осуществт ляют внесением в опытные пробы исследуемого компонента сточных вод в Заданных различных концентрациях, перед определением дегидрогеназной активности пробы выдерживают при в течение 5-15 мин и опреде- g ляют дегйдрогеназную активность по кb W образовавшегося формазЗ личёству на.

Примечание. По каждой концентрации взяты средние- показатели из определений. Объем спиртовой вытяжки 10 мл. Концентрация активного ила k,6 г/л. В 5 мл иловой жидкости содержится 0,023 г активного ила.

Примечай и е. Концентрация активного ила 5

иловой жидкости содержится и nv/имечание.

Предлагаемый способ определе ния токсичности компонентов стЪчных вод обеспечивает хорошую сходимость результатов в анализируемых пробах.

Отклонение от средней величины из 10 параллельных определений составляет 1,5-3,0 %.

,0 г/л. В 5 мл

,025 г активного ила,

Т 9 6 л и ц а 3

Предлагаемый способ отличается от известного своей быстротой и простотой, и позволяет оперативно определить ориентйровонныё безвредные концентрации компонентов сточных вод направляемых нд Экологические очистные сооружения; расширить возможность выполнения исслеКонцентрация активного ила 5,0 г/л. 8 5 мл иловой жидкости содержится 0,025 г активного ила.

довании no определению токсинности компонентов сточных вод не только в условиях специально оснащенных лабораторий, но и в условиях заводских лабораторий и оценить влияние различных концентраций компонентов lt9 l «нmfaцtlя «инилллцвмлгнл , ttr/л

сточных вод на функциональное состояние микроорганизмов активного ипа, характеризующее способность бакте риальной клеткик к биохимическому окислению изучаемых ве ществ. .f Kenmpv 7 - ««. .

1099M fOO19910001UO

Мнцвнтрациц ацлтвн а/тлацлтатл,

1SOO Ut.t К нтрвлл

1Z

10

8

i

s I

i s s

a S.

«I

r

5

-.i-,1,

0,S1,01,Si,0 . 2,5-3,0

Конценгпра,и,ия моно9танола.мина, г//1

Фиг.З