Патент 933699

Способ определения токсичности водной среды

 

Союз Советсиик

Соцйаяистичесиик

Республик

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii933b99 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.05.80(21) о968134/28-13 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 07.06.82. Бюллетень Мт 21

Дата опубликования описания 07, 06.82 (51)M. Кл.

С 12 К 1/00 зоеударствкиный квинтет

СССР ао делам изобретений и открытий (53) УД9(577. .475(088.8) О. П. Цвылев, А. О. Гроздов и С. А. Патин

I„

Ф

Всесоюзный научно-исследовательский институт, ==«Àð, : тЙ, морского рыбного хозяйства и океанографии

) Ф (72) Авторы изобретения (7L) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКСИЧНОСТИ ВОДНОЙ СРЕДЫ

20

Изобретение относится к гидробиологии, водной токсикологии и может быть использовано на промышленных предприятиях для биологического контроля токсичности сточных вод и повышения эффективности их очистки, а также для экс

5 прессной токсикологической характеристики 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 вепичины оптической плотности в опытной и контрольной пробах (11 .

Однако известный способ требует значительных затрат времени, имеет невысокую точность (воспроиэводимость) и сравнительно низкую чувствите JIbHocTb что ограничивает область его использования.

11елью изобретения является повышение чувствительности и точности способа.

Постагленная цель достигается тем, что при осуществлении способа определения токсичности водной среды путем экспонирования в пробе воды культуры планктонных организмов с последующим сравнительным измерением величины оптической плотности опытной и контрольной проб, г, качестве планктонной культуры используют ракообразных на личиночной стадии развития, причем планктонную культуру перед измерением оптической плотности выдержи=ают в темноте 25 мин и воздействуют световым лучом плошадью сечения 0,4-0,6 см, мощ2. постыл 8000 эрг/см в течение 1-2 мин.

Способ осуществляют следующим образом.

Берут культуру планктонных ракообразных с выраженным фототаксисом, например молодь AIKQ&io ВОГ1Исзвозрастом

1-3 сут. Выбор для биотестирования

0,120,03 0,12

0,12 0,12

0,24

0,24

0,24

0,20

0,12

0,24

0,12

0,16

0,24

0,12 0,12

0,08 0,12

0,03 0,12

0,01 0,12

0,12

0,24

0,8

0,03

0,24

0,24

0,01

Воздействие 200 мкг/л хлорида ртути.

3 93 ракообразных на ранних стадиях развития обусловлен их более плотным и равномерным расйределейием в объеме. Это дает возможность сййзить разброс данных, уменьшив таким образом ошибку и повысив воспроиэводимость и точность результатов измерения.

Одновременно помещают одинаковое количество особей в опытную и контроль-. ную среду, соответственно с добавкой и беэ добавки исследуемого вещества, Ин кубацию г. опытной и контрольной средах. осуществляют 2 24 ч в зависимости от интенсивности токсического воздействия.

После инкубации непосредственно перед измерением организмы выдерживают в темноте 2-5 мин, затем на них воздействуют интенсивным световыь лучом

Как видно иэ табл. 1, вредные хиьа ческие вещества подавляют фототаксический отклик у опытных организмов, что выражается в снижении 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 исследуемогЬ веп.ества оценивается по соотношению

3699 4 площадью сечения 0,4-0,6см и мощЯ. постыл 8000 эрг/cM . Предварительное выдерживание артемий в темноте повышает их способность к фототаксису при последующем воздействии интенсивного света и, как результат, увеличивает оггтическую ппотность культуры в зоне светового луча.

Немедленно после выключения интенгр сивного света производит измерение оптической плотности на длине волны

580 нм в тех же геометрических условиях, что и при пропускании интенсив- ного светового луча. !

В табл. 1 приведено изменение оптической плотности проб воды с планктонной культурой, Таблица 1

, 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 200 мкг/л сопровождается заметным снижением оптической плотности в результате нарушения фототаксиса, уже через 1 ч после начала воздействия (табл. 1), а через 4 ч оптическая плотность уменьшается в 2 раза. В то же время снижение оптической плотности культуры при измерениях в аналогичных условиях, но без предвари933699 6 выявить тойсический эффект не только в более ранние сроки, но такте при значительно меньших уровнях токсичных примесей.

В табл.,2 приведены результаты сравнения реакции фототаксиса и критерия выживаемости.

Таблица2

24-часовое значение ЕС О

24-часовое значение С о

Вещества

Хлорофос, мг/л

Органические стоки, %

90 Нефть, мг/л

730

М

Максимально возможная концентрация растворенных нефтепрод ктов в морской воде.

Так, если 50% гибель ракообразных (Сд ) наблюдается при концентрцаии хлорофоса 250 мг/л, .то 50% подавление фоготаксиса (ЕС О) имеет место всего лишь при 1 мг/л хлорофоса. Остапьные загрязняющие примеси (нефть, органические стоки рыбохозяйственного производства) нарушают эту поведенческую реакцию также при уровнях в 3-100 раз ниже концентраций, вызывающих гибель организмов.

Пример 1. В 10 стеклянных кювет емкостью 10 мл с культуральной средой помешают по 100 особей науплиусовAt tem4a абпе через 1 сут после о их выхода иэ яиц. В 5 опытных кювет вносят хлорид ртути в концентрации

200 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 фЯ 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 плошадью сечения 0,4 см мощностью 8000 эрг/см и в течение 1 мин, затем выключают светоaoN луч и сразу измеряют оптическую плотность культуры в тех же геометрических услогиях на длине волны 580 нм..

Г

Приведенные результаты (табл. 1) показывают снижение во времени оптичестельного воздействия интенсивным световым лучом, т.е. без проявления фототак сиса, регистрируется лишь через 8 ч и является следствием оседания организ мов на дно кюветы в результате их прямой интоксикации и гибели.

Использование явления фототаксиса вместо критерия выживаемости позволяет

I кой IQIQTHoctH культуры в щэясутствии

200 мкг ртути/л с 0,24 дб 0,01 отн. ед. на фоне постоянства этой аВиичнны в контрольных кюветах без дебавки 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.en.) снижается на 0,21 (с 0,24 до 0,03), во втором - на 0,09 (c 0,12 до 0,03).

Использование ракообразных в. возраете 1 сут повышает точность и воспроизводимость результатов. Вследствие этого ошибка измерения снижается с 0,04отн.ед. оптической плотности до 0,02 отн.ед.

Пример 2. Постановка опыта та же, что в примере 1, но для экспонирования используют ракообразных в воэратсе 3 сут; выдержка в темноте 5 мин.

Воздействуют интенсивным световым

2 лучом с площадью сечения 0,6 см, время освещения 2 мин. е

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 в присутствие ртути соответственно снижается на 0,19 (с 0,22 до 0,03} и на 0,08 (с 0,11 до 0,03) при величине ошибок измерения 0,03 0,04.

Формула изобретения

7 933

Таким образом, предлагавмый способ биотестирования, основанный на оценке нарушения положительной реакции организмов на свет в присутствии токсических примс сей, позволяет существенно по- S высить чувствительность, точность и экспрессность биотестирования. Этот способ может быть распространен как на другие планктонные организмы, 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 И установления предельно допустимых концентраций вредных примесей в водной среде, экспрессного сравнительного испытания различных веществ и препаратов, загрязняющих водоемы, а также для внед- 20 рения в практику биологического контроля сточных вод различных предприятий и отраслей.

Сопоставление полученных величин

ЬС и ЕСТ для различных загрязняю- 25 щих веществ (табл, 2) свидетельствует о более высокой чувствительности предлагаемого критерия оценки токсичности (по реакции фототаксиса) по сравнена с известным, основанном на измерении Зр процента выживания организмов. Использование данного подхода позволяет прогнозировать более отдаленные эффекты

698 8 .необратимого изменения июиологического состояния организмов при острых отравлениях, а также обнаружить скрытые сублетатетьные нарушения, не поддающиеся биоаналнзу с помощью летательных тестов.

Способ определения токсичности водной среды путем экспонирования в пробе воды культуры планктонных организмов с последующим сравнительным измерением величин оптической плотности опытной и контрольной проб, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности способа, в качестве планктонной культуры используют ракообразных на личиночньй стадии развития, причем планктонуню культуру перед измерением оптической плотности выдерживают в темноте 2-5 мин и воздействуют световым лучом площадью сечеЯ

Г ння 014-Оеб см, мощностью 8000эрг/см .,в течение 1-2 мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 Барашков Г. К., Киристаева Н. М.

Токсичность соединений меди для СЫОМИа МГВИО1 О5а ВЮУЕГ. —. "Гидробиологический журнал", 1977, т. 13, ."- 4, 92-94.

Составитель Л. Соловьев

Редактор Т. Веселова Техред A. A Корректор Х Макаренко

Заказ 3863/6 Тираж 505 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.; д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4