Способ определения токсичности водных сред Советский патент 1984 года по МПК G01N33/18 C02F3/32 

Изобретение относится к биологическому мониторингу поверхностных вод, а именно к биологическим спосо бам количественной оценки загрязнения пресных поверхностных вод, и мо жет быть использовано в санитарной гидробиологии, водной токсикологии и при медико-биологических исследованиях . Известен способ выявления перемежаюпщхся сбросов ;в реку на основе поведенческой реакции брюхоногого моллюска Hydrobia Jenkinsi, основан ный на определении способности моллюска прикрепляться к сусбстрату в токсической жидкости в течение трех минут и удерживаться на ней при наклоне в 50° и легком встряхиОсновными недостатками известного способа являются низкие воспроизводи мость, чувствительность и достоверность метода, определяемые наличием данной реакции только на высокие кон центрации токсикантов узкой избирательностью поведенческой реакцией моллюска Hydrobia Jenkinsi по отношению к токсикантам и большой зависиЛостью данной поведенческой реакции от условий испытаний, а также специфичность поведенческой реакции, присущей только определенным видам моллюсков, вследствие чего применение известного метода значительно ограни чивается видовым составом гидробионтов. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является спо соб определения токсичности водных сред путем исследования процесса адаптации в них гидробионтов Lymnaea stagna Iis, заключающийся в исследова нии фазы акклимации процесса адаптации гидробионтов, базирующейся на .биохимических и генорегулирующих механизмах 2. Основными недостатками известного способа являются длительность ПрЬцес са определения 45-60 дн. ,связаннаЯа с проведением исследований влияния, токсикантов на такие биологические показатели, как выживаемость, размно жение, полодовитость,- эмбриональное развитие и др., узкая область применения, ограниченная, с одной стороны определением :хронических воздействий токсикантов и с другой стороны, коли чеством видов исследуемых организмов а также невозможность использования в экспедиционных условиях. Целью изобретения является ускорение способа. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения токсичности водных сред осуществляют предварительную калибровку чувствительности гидробионтов - брюхоногих моллюсков Lymnaea lagotis и Lymnaea ausicularia к эталонным токсикантам, производят тестовые воздействия на опытные серии гидробионтов определенными концентрациями исследуемых водных сред, обеспечивая постоянство внешних условий и ступенчатое нарастание концентраций при воздействии на каждую из последующих серий гидробионтов, регистрируют реакцию поведения гидробионтов, вычисляют по ней их двигательную активность для каждой концентрации и оценивают степень токсичности водных сред путем сравнения рассчитанных по двигательной активности уровней выживаемости гидробионтов контрольной и опытных серий. Пример. Проводят установ- ление. для гидробионтов токсичности исследуемой жидкости (раствор, содер жащий 2 г/л MnClo ). Заблаговременно, не менее чем за три дня до анализа в закрытом отапливаемом помещении адаптируют в аквариумах при стандартных условиях, приближенных к оптимальным (при температуре 22-4 С, рН 7,5-0,7) избранный вид ползающих водных беспозвоночных - широко распространенный в Европе и Азии пресноводный брюхоногий моллюск Lymnaea lagotis и Ljminaea auricularia. В день анализа на части гидробионтов, выводимых далее из исследований, проводят определение устойчивости и чувствительности (соответственно по выживаемости и по месту нахождения максимума двигательной активности) стандартным воздействием эталонным токсикантом точно известных концентраций по описанной методике. Доставленную на исследование жидкость нагревают за несколько минут до температуры воды в аквариуме с гидробионтами (путем помещения ег в закрытом числом сосуде Р тот же аквариум). Затем разбавлением достав ленной на анализ жидкости аквариумной водой приготавливают десять точо рассчитанных по концентрации.порни растворов исследуемой жидкости. ричем концентрацию исследуемой жидости в порциях ступенчато изменяют от нулевой до предельной таким обра- 5 зом, чтобы интервал между концентрацими по мере их уменьшения также меньшался (концентрации указаны на фиг. 3). Полученные растворы налиают в десять одинаковых прозрачных 10 сосудов {химические стаканы диаметром 75 мм, высотой 95 мм), после чего помещают по 5 штук (можно по 20) особей тестовых организмов приблизительно одинакового размера в каждый is из сосудов. С этого момента времени подсчитывают количество организмов в процентах (фиг. 3), что указано на (фиг. 3) переместившихся к определенной границе исследуемых объемов 20 растворов (в данном случае со дна к поверхности воды) через каждую минуту в течение 5 мин для каждого сосуда. Подсчет проводят регистрируя количество организмов (в процентах 25 от общего количества) на каждую минуту до определенной границы сосуда (на поверхности воды в данном случае).

Для вычисления двигательной активности отнимают от среднего арифмети- 0 ческого численнфсти организмов (в процентах) на границе сосуда с п-й, а по (п+х)-ую минуту (с 3-й по 5-ю минуту включительно в данном случае) количество организмов, осевших на 35 отмеченной границе сосуда в момент начала опыта (учитывая, что часть организмов в момент начала опыта могла оставаться плавающей на поверхности) и выражают итоговые данные в 40 процентах.

По графику двигательной активности организмов строят график возможной будущей выживаемости организмов через 24 ч после начала воздействия 5 токсичности жидкости. Для этого связывают величины концентраций, где отмечено максимум и первый стабильный минимум двигательной активности организмов, соответственно с величи- 50 нами ICg и по эмпирическим формулам , К L Cj), 1См ЬЦ, где ,- концентрация токсиканта, соответствующая максимальной двигательной активности; ЬСд- концентра- 55 ция, соответствующая стабильному минимуму двигательной активности, К коэффициент пропорциональности; -С,

минимальная концентрация, при которой гибнут все особи. Затем ставят на графике на уровне 100%-ной выживаемости точку А, соответствующую величине LCp и на уровне нулевой выживаемости точку Б, соответствующую величине (фиг. 3). Связывают на графике одним отрезком прямой две точки А и Б, а другим отрезком прямой точку А с точкой, соответствующей 100% на оси ординат. В результате приблизительный график будущей выживаемости (которая будет наблюдаться через 24 ч после начала исследований) построен через 1,5 ч после предоставления жидкости на исследование. На основе имеющихся данных можно судить о степени токсичности данной жидкости, считая, что степень токсичности определяется количеством выживших организмов.

На фиг. 1-4 изображены полученные кривые зависимостей: реальной выживаемости (процент выживших организмов при указанных концентрациях) - сплошные линии .с точками; двигательной активности (процент от количества

переместившихся организмов) - сплошные линии с крестами; теоретических выживаемостей (полученных задолго

до появления мертвых организмов в процентах выживших организмов при .указанных концентрациях) - пунктирные линии.

Исследуют следующие токсиканты: NaCl (фиг. 1); CuS045H20 (фиг.2); MnClrt- 4Н20 (фиг. 2); где показаны концентрации, взятые в процентах от предельной в эксперименте, котора равняется 2 г/л 4Н20, NaOH

,и НС1 (фиг. 4) используют средние данные за три эксперимента). Точкой А обозначено место теоретической величины LCp, точкой К - место теоретической величины LC,QQ .

Проведенные эксперименты позволяют сделать вывод, что предлагаемый спосо.б по сравнению с известным имеет следующие преимущества: экспрессивность метода и возможность частичной автоматизации процесса определения (при ручной работе 1,5-2 ч времени на анализ против 45-60 дн; широкая область применения как в географическом, так и в видовом отношении, определяемая значительным распространением предлагаемых для использова- ния тест-объектов и методикой исследо вания; возможность прогнозирования результатов воздействия токсикантов в течение ближайших суток, а также длительных промежутков времени; простота реализации способа, требуюг его при работе вручную только прозрачных сосудов, нодопроводную или аквариумную воду и адаптированные организмы; возможность уточнения, дополнения и проверки данных, полученных другими способами, определяемая достаточной 0.5 точностью и достоверностью определения по предлагаемому способу. Преимущества предлагаемого способа позволяют с большей эффективностью использовать его не только в научно- . исследовательской практике, но и для исследования качества поверхностных вод на местах в сельском и пресноводном рыбном хозяйстве при потреблении и использовании воды контролируемого качества, санитарной гидробиологии и ме дицине при санитарных исследованиях. 5 Ш ,25 мг1л г.2

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКСИЧНОСТИ ВОДНЫХ СРЕД путем исследовани адаптации в них гидробионтов - брюх ногих моллюсков Lymnaea, отлич ющийся тем, что, с целью уско рения способа, в качестве гидробион / ш тон используют брюхоногих моллюсков Lymnaea lagotis Lymnaea auricularia, осуществляют предварительную калибровку степени чувствительности и устойчивости гидробионтов к эталонному токсиканту, производят тестовые воздействия на опытные серии гидро ионтов определенными концентрациями исследуемых сред, обеспечивая постоянство внешних условий и ступенчатое нарастание концентраций при воздействии на каждую из последующих серий гидробионтов, регистрируют реакцию поведения гидробионтов, вычисляют по ней их двигательную активность для каждой концентрации и оценивают степень токсичности водных сред путем сравнения рассчитанных по двигательной активности уровней выживаемости гидробионтов контрольной и опытной серий.