Способ определения токсичности водной среды Советский патент 1982 года по МПК C12K1/00 

(54) СПОСОБ ОПРЕШЛЕНИЯ ТОКСИЧНОСТИ ВОДНОЙ СРЕДЫ

Изобретение относится к гидробиологии, водной токсикологии и может быть использовано на промышленных предприя тиях дпя биологического контроля токсичности сточных вод и повышения эффективности их очистки, а также для эко прессной токсякопогяческой характёрссти различных веществ и препаратов, загряз няющих водоемы. Известен способ оценки токсичности, включающий экспонирование культуры планктонных водорослей в пробе воды в присутствии и отсутствии вредного вещества, в частности меди, с последующим сравнительным измерением величины оптической плотности в опытной и контрольной пробах 1j Однако известный способ требует зна чительных затрат времени, имеет невысокую точность (воспроизводимость) и срапнительно низкую чувствительность что ограничивает область его использования. Целью изобретения является повыше-ние чувствительности и точности способа. Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении способа определения токсичности водной среды путем экспонирования в пробе соды культуры планктонных организмов с последующим сравнительным измерением величины оптической плотности опытной и контрольной проб, D качестве планктонной культуры используют ракообразных на личиночной стадии развития, причем планктонную культуру перед измерением оптической плотности выдержи гают в темноте 25 мин и воздействуют световым лучом площадью сечения О,4-0,6 см , мощностью 8000 эрг/см в течение 1-2 мин. Способ осуществляют следующим образом. Берут культуру планктонных ракообразных с выраженным фототаксисом, например молодь Avbtm a SdCinoi возрастом 1-3 сут. Выбор для биотестирования ракообразных на ранних стадиях развития обусловлен их более плотным и равномер ным рдспредбпемием в объеме. Это дает возможность снизить разброс данных, уменьшив таким образом ошибку и повысив воспроизводимость и точность результатов измерения. Одновременно помешают одинаковое количество особей в опытную и контрольную среду, соответственно с добавкой и без добавки исследуемого вещества, Инкубацию г опытной и контрольной срелах осуществляют 2-24 ч в зависимосги от интенсивности токсического воздействия. После инкубации непосредственно перед измерением организмы выдерживают в темноте 2-5 мин, затем на них воздействуют интенсивным световык}., лучом

Воздействие 2ОО мкг/л хлорида ртути.

Как видно из табл. 1, вредные химические вещества пода&ляют фототаксический отклик у О1п 1твых организмов, что выражается в снижешш величины оптической плотности по сравнению с контро. лем. В условиях проявления фототаксиса различие в величине оптической плотности между опытом и контролем в 2 и более раз выше, чем у тех же организмов, но без проявления фототаксиса. Таким образом, использование положительной реакции планктонных ракообразных на свет существенно повышает чувствительность их реагирования на присутствие в среде токсических примесей.

Степень токсичности иссяедуемогЬ вегаества оценивается по соотношенгао 93

величины оптической плотности в опытных и контрольных культурах. Токсический эффект усиливается со временем, что проявляется в снижении оптической плотности культуры по мере продолжения экспонирования организмов в среде с токсикантом. Например, добавление к культуре наплиусов артемий хлорида ртути в количестве 2ОО мкг/л сопровождается звм&гаым снижением оптической плотности в результате нарушения фототаксиса, уже через 1 ч после начала воздействия (табл. 1), а через 4 ч оп-. тическая плотность уменьшается в 2 раза. В то же время снижение оптической плотаюсти культуры при измерениях в аналогичных условиях, но без предвари9плошадью сечения 0,4-О,6 см и MOUIностью 8000 эрг/см . Предварительное выдерживание артемий в темноте повышает их способность к фототаксису при последующем воздействии интенсивного света и, как результат, увеличивает оптическую пйотность культуры в зоне светового луча. Немедленно после выключения интенсивного света производят измерение оптической плотности на длине волны 580 нм в тех же геометрических условиях, что и при пропускании интенсивного светового яуча. В табл. 1 приведено изменение оптической плотности проб воды с планктонной культурой. Таблица 1

тельного воздействия интенсивным световым , т.е. без проявления фототаксиса, регистрируется лишь через 8 ч и является следствием оседания организмов на дно кюветы в результате их прямой интоксикации и гибели.

Использование явления фототаксиса вместо критерия выживаемости позвопяет 24-час6вое значение ЕС Вещества

Хлорофос, мг/л

Органические стоки, %

Нефть, мг/л Максимально возможная концентрация в морской воде. Так, если 50% гибель ракообразных () наблюдается при концентрцаии хлорофоса 25О мг/л, то 50% подавление фототаксиса (ЕСе-о) имеет место всего лишь при 1 мг/л хлорофоса. Остальные загрязняющие примеси (нефть, органичес кие стоки рыбсйсозяйственного производства) нарушают эту поведенческую реакцию также при уровнях в З-ЮО.раз ниже кЪнцентраиий, вызывающих гибель организмов. Пример. В 1О стеклянных кювет емкостью 1О мл с культуральной средой помешают по 1ОО особей науплиу qoB Ariem-id ratine через 1 сут после их выхода;из яиц. В 5 опытных кювет вносят хлорид ртути в концентрации 20О мкг/л и измеряют оптическую плотность культуры через 5 мин, 1, 2, 4, 8 и 24 ч без фототаксиса и в условиях фототаксиса. Перед каждым измерением кюветы переносят в камеру спектрофотометра СФ-16 и выдерживают в темноте 2 мин для равномерного распределения организмов в объеме среды. В условиях фототаксиса воздействуют на культуру интенсивным световым лучом площадью сечения 0,4 см мощностью 8ООО эрг/с в течение 1 мин, затем выключают свето вой луч и сразу измеряют оптическую плотность культуры в тех же геометрических УСЛОГ.ИЯХ на длине волны 58О нм Приведенные результаты (табл. 1) показывают снижение во времени оптичес

выявить токсический эффект не только в более ранние сроки, но также при значительно меньших уровнях токсичных прим. сей.

В табл. ,2 приведены результарл сравнения реакции фототаксиса и 1ьритерия выживаемости.

Таблица2

25

9О

. 73О 24-часовое значение Су растворенных нефтепрод ктов кой плотности культуры в присутствии 2ОО мкг ртути/л с 6,24 до 0,01 отн. ед. на фоне постоянства этой ММичкшы в контрольных, кюветах беэ добавки ртути. В условиях фототаксиса изменение этого показателя проявляются уже через 1 ч после воздействия ртути, а без фототаксиса лишь через 8 ч, причем в пергом случае за 24 ч оптическая плотность (отн.ед.) снижается на О,21 (с О,24 до О,03), во втором - на 0,О9 (с 0,12 до О,ОЗ). Использование ракообразных в. возрасте 1 сут повышает точность и воспроизводимость результатов. Вследствие этого ошибка измерения снижается с О,О4 отн.ед. оптической плотности до 0,О2 отн.ед. П р и м е р 2. Постановка опыта та же, чго л примере 1, но для экспонирования используют ракообразных в возратсе 3 сут; выдержка в темноте 5 мин. Воздействуют интенсивным световым лучом с площадью сечения 0,6 см , время освещения 2 мин. В изменившихся условиях эксперимента время, необходимое для проявления токсического эффекта, составляет 1 ч в условиях фототаксиса и 8 ч без фототаксиса; оптическая плотность (отн.ед.) за 24 ч п присутствие ртути соответственно снижается на 0,19 (с 0,22 до 0,ОЗ) и на 0,08 (с 0,11 до 0,03) при величине ошибок измерения О,ОЗ О,04. 7 Таким образом, предлагаемый способ биотестирования, основанный на оценке нарушения иопожитепьной реакции организмов на свет в присутствии токсических примесей, позволяет существенно по высить чувствительность, точность и экспрессность биотестирования. Этот способ может быть распространен как на другие планктонные орга1Шзмы, многие Из которых обладают положительным фототаксисом, так и другие токсиканты любой природы и происхождения, способные нарушать реакцию организмов на свет. Способ может быть использован для установления предельно допустимых концентраций вредных примесей в водной ср де, экспрессного сравнительного испытания различных веществ и препаратов, загрязняюших водоемы, а также для внедрения в практику биологического контроля сточных вод различных предприятий и отраслей. Сопоставление полученных величин „ и ЕС50 для различных загрязняютих веществ (табл. 2) свидетельствует ,0 более высокой чувствительности предлагаемого критерия оценки токсичности (по реакции фототаксиса) по сравнению с известным, основанном на измерении процента выживания организмов. Использование данного подхода позволяет прогнозировать более отдаленные эффекты 9ви необратимого изменения 4язиойогического состояния организмов при острых отравлениях, а также обнаружить скрытые сублетатепьные нарушения, не поддаюшиеся биоанализу с помощью летательных тестов. Формула изобрётения Способ определения токсичности водной среды путем экспонирования в пробе воды культуры планктонных организмов с последующим сравнительным измерением величин оптической плотности опытной и контрольной проб, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности способа, в качестве планктонной культуры используют ракообразных на личиночньй стадии разгзития, причем планктонуню культуру перед измерением оптической плотности выдерживают в темноте 2-5 мин и воздействуют сгетовым лучом площадью сече- д. нкя 0,4-О,6 см, мощностью 80ООэрг/см в течение 1-2 мин. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 Барашков Г. К., Киристаева Н. М. Токсичность соединений меди для СЫоYetia psfrevioi osa Sever. -: Гидробиологический журнал,-1977, т- 13, J-- 4, 92-94.