Способ оценки токсичности жидкости Советский патент 1989 года по МПК G01N33/18 

Изобретение касается контроля хи- йического загрязнения объектов окружающей среды, в частности анализа токсично сти; воды, и может быть использо- . вано для исследоваьшя химических свойств методом биологической индика- ции, при решении природоохранных мероприятий, в том числе для обеспече . 1ШЯ оборотного водоснабжения на предприятиях химической, пищевой, фарма-- цевтической и других отраслей промьш-, ленности, для регулирования сброса поверхностных стоков, поступающих с городских территорий и селькозугодш в водоемы, и других сточных вод про- мьпаленных предприятий, а также для контроля качества питьевой воды. Кроме того, изобретегше найдет применение для контроля состояния водных

объектов поверхностных и подземных водоисточников, а также выявления очагов загрязнения в мировом океане или оценки токсичности вновь синтезиро- ванных химических веществ.

Целью изобретения является повышение точности анализа оценки и ускорение анализа путем определения динамических характеристик эффективности фотосинтеза тест-объекта при одновременном измерении двух показателей структурно-энергетического состояния тест-объекта.

Способ осуществляют следующим образом.

Проводят культивирование фотосинтезирующего тест-объекта, например микроводорослей, смешиваете контролируемой жидкости с тест-объектом и изсл &п

о

ел

31515105

мерепие люминесцентных характеристик, по изменению гсоторых судят о токсичности Ж1ЩКОСТИ.

Для этого измеряют интенсивность люм 1несцеьгции в темновом (1„о,кс) активном ссетопом состоянии (ID)I рассчитывают величину эффективности фотосинтеза по выргженига.

.с - Тс

где I.

интенсивность фотосинтетической люминесценцин, измеренная через 1-2 с после начала освещения тест-объекта возбуждающим спетом;

„ - иитенсириость фотосинтетической люминесценции, из- мереиггая через 60-90 с от начала освещения тест-объекта возбуждающим светом, а токсичность жидкости устаиав1П1вают при отклонении величины э(3)фектпвности фотосннте;1а на 25-50% от исходного значения.

Кроме того, для сокращения време1Ш темновоГ адаптации нредварительно (перед освещением возбуждающим светом) тест-объект освеи1ают светом с длиной волны от 710 до 750 нм в течептгс 20- 30 с, а облучение возбуждающим СБВТОМ проводят через 3-5 с после предлпри- тельного облучения.Иа чертеже представлена структур.- ная схема фотосинтетического л.омигтес- центиого устройства для оценки токсичности жидкости.

Фотосиитетическое лкм-шнесцеитное устройство содэржит сосуд С тест-объектом 1 , име 01Ц :1й канал 2 прокачки суспензии водорослей, на котором расположены камер.: 3 предварителыюй под снетки со снетофильтром 4 предварительной подсветки и измерительная камера 5 со светофильтром б возб -ждаю- щего света. Между этими двумя камерами расположен источник 7 . Кроме того, на канапе 2 прокачки сус- пенз1П1 водорослей имеется насос 3 воз врата. Измерительная камера 5 сиабже- на двумя фотоприемниками 9 и 10, выходы которых поданы на входы блока 11 усилителя и обработки сигналов.

В сосуд с тест-объектом 1 подается суспензия водорослей из культиватора 12 с осветителем 13 через какгал 14 подачи тест-объекта.

О

5

о5

IQi

10

;о

5

Б сосуд с тест-объектом 1 подается таклсе контролируемая жидкость через иатрубок 15 нодачи контролируемой жидкости насосом 16 подачи контролируемой жидкости.

Выход блока 11 усилителя и обра- ботки сигналов соединен с последовательно соединенными блоком 17 анализа, измерителем 18 времени и индикатором 19 токсичности.

Кангш 2 прокачки суспензии водорослей выполнен затемненным, а изме- ритель 1ая камеры 5 и камера 3 предварительной подсветки - в виде плоской спирали из светопроницаемого материала.

Первый фотоприемник 9 установлен на входе, а второй фотоприемник 10 - на выходе спирали измерительной камеры 5. Приче -: оба фотоприемника 9 и 10 имеют оптический контакт с измерительной камероГг 5 в плоскости, перпендикулярной потоку возбуждающего света, 11)ормируемого от источника 7 света линзой 20. На камеру 3 предварительной подсветки подается через светоф1гльтр 4 поток света от источника / сьета, форьшруемый линзой 21. Кроме того, сосуд с тест-объектом 1 спабжеп патрубком 22 подачи промывоч- ной :1оды, на котором установлен насос 23 П(здачи прог-ывочь ой врдьи

I р и м ер. В культиваторе 12 предварительно выращивают тест-объект, например М1кроводоросли хлорелла, :ia среде Тамия, при 25 С и освещенности 10 клк от осветителя 13 в условиях иостоян 1ого аэрирования воз- ду:сог.| с помощью аквариумного ком- прессора. По достижении культурой тест-объекта заданных параметров на- чииаатся проведешш оценки токсичности жидкости. Для этого через канал 14 подач;г тест-объекта вводят в сосуд с тест-объектом I дозированное количество суспе1 31ги тест-объекта, например ti объеме 10 мл. Туда же по патрубку 15 ласосом 16 подачи контролируемо жидкости подают такое же количество контролируемой жидкости 100 мл. Г) сосуде с тест-объектом I при осве- щсни 10 клк от осветителя 13, темпе- натуре в условиях постоянного аэрирования воздухом с помощью аква- piryrnroro компрессора происходит-,контакт и взаимодействие тест-объекта и контролируемой жидкости в течение всего опыта.

515

Для измерения фотосинтетической люминесценции тест-объекта включают насос 8 возврата, выполненный, например, в виде перистальтического насоса, который прокачивает суспензию тест-объекта по каналу 2 прокачки супензии водорослей с постоянной скоростью так, чтобы реализовать все временные соотношения прохождения камер 3 и 5, например, со скоростью 10 МП/мин. Свет от источника 7 света через светофильтр 4 (пропускающий све с длиной волны больше 700 нм) в каме- ру 3 предварительной подсветки за время прохождения камеры 3 предварительной подсветки, например, 25 с переводит фотосинтетический аппарат клерки водоросли в темновое структурно-функциональное состояние.

В этом состоянии,клетки микроводорослей, пройдя по затемненной части канала 2 прокачки суспензии водорослей, например, через 5 с попадают в измерительную камеру 5, где освеща- ются светом с длиной волны, например 400-600 нм, сформированным от источника 7 света линзой 20 через светофильтр 6 (такое освещение наиболее эффективно для перевода фотосинтстичес- кого аппарата клеток водорослей в активное световое структурно-функциональное состояние). Фотоприемником 9 измеряют интенсивность флуоресценции, например, через I с после начала ос- вещения водорослей в измерительной камере 5, а фотоприемником 10 - интенсивность флуоресценции, например, через 60 с после начала освещения.

Исследовали действие ТЭО, хлорофо- са, меди на культуру Chlorella vulga- ris (Beijer), штамм S-39/64688.

В таблице приведены результаты испытания некоторых концентраций этих веществ.

Наиболее токсична контролируемая жидкость ТЭО (тетраэтилолово) в концентрации I мг/л, поскольку отклоне - ние эффективности фотосинтеза от ис- ходного значения меньше чем за 0,5 ч (25 мин) превьшзает уровень 0,35отн. ед. и достигает величины 1,00-0,6 0,4 за 0,5 ч. Токсичность данной

жидкости в балльном представлении информации соответствует IV баллам (или сильно токсичная жидкость .

Уровень токсичности хлорофоса, в концентрации 5 мг/л соответствует

ю15 20

25 ЗО ,

дО

(

1

5

05

меренной токсичности, или III баллам, поскольку отклонение от исходного уровня на выбраншлй критерий 0,35 достигается за 2 ч (1,0-0,65 0,35). Хлорофос в когщентрации 0,5 мг/л можно признать слабо токсич ной жидкостью, так как изменение эффективности фотосинтеза более чем на 0,35 единиц достигается в период от 12 до 15 ч совместного культивирования водорослей с контролируемой жидкостью. Раствор соли меди в концентрации Ю мг/л следует признать нетоксичным, поскольку за 24 ч культивирования в популяции не наблюдается существенных (более 0,35 отн.ед. отклонений от исходной эффективности фотосинтеза. За это время в популяции проходит два митотических цикла.

Таким образом, анализируя эффективность фотосинтеза во времени, можно сделать вывод о степени токсичности контролируемой жидкости.

После завершения опыта содержимое сосуда с тест-объектом сбрасьшают. Включают насос 23 подачи промывочной воды и через патрубок 22 подачи промывочной воды подают в сосуд с тест- объектом 1 воду, например водопроводную, для промывки всего гидравлического тракта устройства. После выключения насоса 23 подачи промьшочной воды устройство готово для следующего измерения.

Предлагаемый способ найдет широкое применение при проведении токсикологических исследований в лабораториях Госводинспекции и заводских лабораториях, а. также для осуществления оперативного контроля и регулирования технологического процесса очистки сточных вод.

Формула изобретения

1. Способ оценки токсичности жидкости, предусматривающий культивирование фотосинтетического тест-объекта, освещение тест-объекта светом и определение люминесцентных характеристик, по изменению которых судят о токсичности контролируемой жидкости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа оценки и ускорения анализа, непрерыв но в проточной системе из epяют интенсивность люминесценции в двух i структурно-энерг тических состояниях:

иптеиснвность люмниесцендин в темноDOM состоянии (I,«MKt) И ИНТвНСИВНОСТЬ

люминесценциип активном световом со

стоянии (1),рассчитывают величину

Э(1к1)ективностифотосинтеза ц по выражению

- млк

I

макс интенсивность люминесценции, измеренная через 1- 2 с после начала освещения тест-объекта возбуж- дшощим светом;

I, - ннтенсивность люминесценции, измеренная через 60

90 с от начала освещения возбуждающим светом, а токсичность жидкости устанавливают при отклонении величины эффективности фотосинтеза на 25-50% от исходного значе1шя.

2. Способ по п.1, отличающий с я тем, что, с целью ускорения анализа путем сокращения времени темновой адаптации, предварительно перед освещением возбуждающим светом тест-объект освещают светом с длиной волны 710-750 нм в течение 20-30 с, а облучение возбуждающим светом про- . водят через 3-5 с после предварительного облучения.

Изобретение относится к контролю химического загрязнения воды методом биотестирования. Цель изобретения - повышение точности оценки анализа и ускорение анализа. Оценка токсичности жидкости предусматривает культивирование фотосинтезирующего тест-объекта, освещение его и определение люминесцентных характеристик, по изменению которых судят о токсичности. Для этого измеряют активность люминесценции в темновом состоянии J_макс и интенсивность люминесценции в активном световом состоянии J₀, рассчитывают величину эффективности фотосинтеза по выражению *98N=(J_макс - J₀)/J_макс, а токсичность жидкости устанавливают при отклонении величины эффективности фотосинтеза *98N на 25-50% от исходного значения.

Динамика пепичины эффективности фотосинтеза хлореллы под действием

химических веществ