Способ контроля токсичности водной среды Советский патент 1993 года по МПК A01K61/00 G01N33/18 

Изобретение относится к области охраны окружающей природной среды, а именно к способам автоматического биологического контроля токсичности загрязненных природных и сточных вод, и может быть использовано в автоматических станциях контроля качества вод, передвижных химико-биологических лабораториях, станциях водоподготовки и очистки и т.п.

Целью изобретения является увеличение чувствительности способа непрерывного автоматического контроля токсичности загрязненных вод и расширение перечня

загрязняющих веществ, токсическое действие которых при этом обнаруживается.

Поставленная цель достигается предлагаемым способом непрерывного автоматического контроля токсичности загрязненных природных и сточных вод, включающим непрерывное культивирование тест-объектов в заданных (стандартных) условиях, транспортирование непрерывным током тест-объектов в каналы экспонирования, измерения и т.д., экспонирование тест-объектов в опытном канале в загрязненной (тестируемой) воде, а в канале сравнения (контрольный канал) - в чистой воде,

00

Ј ел

ы

измерение на выходе контрольного и опытного каналов оптических характеристик физиологического состояния тест-объектов, выработку на основе сравнения измеренных оптических характеристик тест-объектов результирующего сигнала, отличающегося от известного способа тем, что в качестве тест-объектов используются гидробионты животного происхождения - зоопланктеры-фильтраторы, а в качестве показателя физиологического состояния тест-объектов - их фильтрационная активность. Количественная оценка фильтраци- онной активности тест-объектов определяется методом пробного гсормле- ния. При этом в качестве пробного корма используется стандартная суспензия сфе- руческих инертных полимерных микрочастиц с размерами, соответствующими оптимальному размерному спектру пищевых частиц используемого тест-объекта. Частицы пробного корма приготавливаются из яркофлуоресцирующих материалов, что позволяет при прохождении тест-объектов через измерительные микрокюветы количественно (по интенсивности флуоресценции поглощенного корма)оценить фияь- трационную активность тест-объектов. Сопоставление сигналов фотоприемников контрольного и опытного каналов позволяет оценить изменение фильтрационной активности тест-объектов, а по ней судить о . токсическом воздействии.

Повышение чувствительности способа непрерывного автоматического контроля токсичности загрязненных вод и расширение перечня загрязняющих веществ, токсическое действие которых может контролироваться, обеспечивается за счет использования в качестве тест-объектов бо- лее чувствительных w более реактивных гид- робионтов животного происхождения (инфузории, коловратки, жгутиконосцы, ракообразные и т.п.), а так же за счет использованиятакой интегральной характеристики физиологического состояния организма, как фильтрационизя активность тест-объектов.

Реализация предлагаемого способа осуществляется с помощью устройства, структурная схема которого приведена на чертеже.

Назначение отдельных элементов устройства следующее.

Культиватор 1 обеспечивает непрерывное выращивание культуры тест-объектов в стандартных условиях в течение всего непрерывного цикла автоматической работы (7 сут),

Дозатор 2 гест-культуры обеспечивает равномерное непрерывное поступление тест-объектов из культиватора в опытный и контрольный каналы.

Смесители 3 тест-культуры с тестируемой и эталонной водой обеспечивают непрерывное смешение тест-обьектов с тестируемой (опытный канал) м эталонной водой (канал сравнения), Полученные на выходе смесителей смеси, содержащие тэст- организмы, непрерывным током поступают R каналы 4 экспонирования, представляющие собой две одинаковые пластиковые трубки, время прохождения тест-объектами

которых является временем экспонирования тест-объектов в исследуемых средах. Для тест-объектов инфузорий Parameclum caudatum это время составляет 15-20 мин. Проследовав с общим током жидкости канал

экспонирования тест-объект попадает в смесители Б пробного корма и далее в каналы б пробного кормления, представляющие собой такую же пластиковую трубку, как и в случае кгжзлов экспонирования, но несколько короче. Время продвижения тест- объектов в канале пробного кормления (время пробного кормления) составляет около 15 мин. В смесителях пробного корма постоянно смешиваются в заданных пропорциях поступающие из каналов экспонирования жидкости, содержащие проэкспонированные тест-объекты и постоянно дозируемый дозатором 7 пробный корм. Все параметры опытного и контрольного каналов строго одинаковы.

Пробный корм представляет собой специальным образом приготовленную суспензию яркофлуоресцирующих полимерных микрочастиц, размеры и форма которых

близки к соответствующим показателям ес: тественного корма тест-организмов. Например, в случае использования в качестве тест-объекта инфузорий Parameclum caudatum, пробный корм представляет собой суспензию полимерных микросфер с диаметром d 1 мкм. За время продвижения по каналу пробного кормления тест-организмы поглощают (отфильтровывают) пробный корм в определенных количествах,

являющихся, как подтверждено в многочисленных работах, хорошим показателем физиологической активности тест-организмов. На выходе каналов пробного кормления тест-организмы с током воды попадают в

измерительные кюветы, представляющие собой плоскопараллельные стеклянные капилляры с поперечными размерами, не позволяющими одновременное прохождение через поперечное сечание кюветы двух и

более тест-организмов. Для инфузорий

Pararheclum caudatum внутренние поперечные размеры измерительной кюветы составляют 50 х 100 мкм. Обе кюветы, и опытная, и контрольная, постоянно просвечиваются сине-фиолетовыми лучами возбуждающего флуоресцентное свечение пробного корма света. В качестве источника света 9 используется лампа накаливания с йодным циклом типа КГМ с конденсаторами 10. В качестве светофильтров 11, формирующих спектр возбуждения, используются светофильтры ФС-1. Люминесцентные свечения пищевого комка тест-организмов, проходящих через освещенные сине-фиолетовыми лучами зоны измерительных кювет 8 с помощью микрообьективов 12, через запирающие светофильтры 13 направляются на фотокатоды фотоумножителей (14).

Спектры возбуждения и флуоресценции пробного корма согласованы с оптическими характеристиками опак-иллюминаторов 15, фотокатода ФЭУ, а также первичных 11 и вторичных 13 светофильтров.

Выходные сигналы фотоумножителей, амплитуды которых пропорциональны количеству поглощенного корма, после усиления усилителями фототока 15 поступают в блок регистрации и сравнения сигналив опытного и контрольного каналов 15, реализованного на основе микропроцессора. Статистические значимые различия амплитуд сигналов опытного и контрольного каналов определяют порог чувствительности системы. А абсолютные значения различия амплитуд сигналов служат показателем степени токсичности.

В качестве примера проведены исследования с использованием культуры инфузорий Parameci um caudatum.

Чувствительность предлагаемого спо- соба к эталонному токсиканту CuSCM при времени экспонирования 20 мин составляет 1 мкг меди/л.

Формула изобретения

Способ контроля токсичности водной среды, предусматривающий культивирование тест-объектов-организмов зоопланкте- ров-фильтраторов, помещение их в исследуемую водную среду, подачу в среду

пробного корма, представляющего собой суспензию шариков из полимерного материала, измерение параметра, характеризующего фильтрационную активность организмов и коррелирующего с их физиологическим состоянием, и суждение о токсичности среды на основании измерения,б- тличающийся тем, что помещение организмов в исследуемую среду осуществляют путем пропуска их через канал, заполненный средой, в качестве параметра, характеризующего фильтрационную активность организмов, измеряют интенсивность флуоресценции пищевого комка и измерение проводят на выходе из канала, при этом

суждение о токсичности среды выносят на основании сравнения измеренного параметра с параметром, полученным при измерении интенсивности флуоресценции пищевого комка организмов, пропущенных в аналогичный канал, заполненный чистой (эталонной) водной средой.

Эталонная вода

Тестируемая Soda

Использование: в области охраны окружающей среды для автоматического контроля токсичности природных и сточных вод. Сущность изобретения: в качестве тест-объектов культивируют организмы - зоопланк- теры-фильтраторы, которые пропускают через каналы, заполненные исследуемой и эталонной водной средой. Организмам дают пробный корм в виде суспензии шариков из полимерного материала. На выходе из каналов измеряют параметр, характеризующий фильтрационную активность организмов и коррелирующий с их физиологическим состоянием, а именно - флуоресценцию пищевого комка. Полученные данные сравнивают и по результатам сравнения судят о токсичности исследуемой среды. Способ может быть осуществлен в автоматическом режиме. (Л С

I I

J.

управляющий сигнал, индикация