Способ определения токсичности жидкостей и устройство для его осуществления

 

. 1. Способ определения токсичности жидкрстей, включающий предварительное культивирование фотосинтезирующего тест-объекта, введение клеток тест-объекта в камеру реакции с контрольной жидкостью для опреде .ления физиологического состояния тест-объекта, подачу в камеру контролируемой жидкости, вьщерживание . ..бъёкта Horipeflelrie ie его физи;ологического состояния с последуюй1им сравнением физиологического состояния тест-объекта в контролируемой :и контрольной жидкостях, от л и чающийся тем, что, с целью повышения точности и скорости опрёделения , количество введенных в камеру клеток тест-объекта определяют по активности дыхания от до 7, 7,2 1 мин при освещении камеры прерывистым светом. ПОС.Т9ЯННОЙ интёнсивноЪти , затем выбираю активность фотосинтеза :из соотношения активности дыхания клеток тест-объекта , равного 0,4-vO,8 активности фотосинтеза клеток тест-объекта, а физиологическое состояние тест-объ:екта в контрольной имдко зти опреде ,ляют по активности фбтосинтеза, после выдерживания тест-объекта с кб1Йролируемой жидкостью вторично олреде ляют активность фотосинтеза и в зависимостиот направления изменения этой актйвноЪти проводят дальнейшее определение физиологического состояния тест-объекта в/контролируемой жидкости, причем определение ведут при увеличении активности фотосинтесд ел за по индукционным Х 1рактё0.истикам тест-объекта при неизменной активности фотосинтеза - по адаптационным характеристикам, а при уменьше11ии активности фотосинтеза - по функци-ональным показателям тест-объекта, и полученные при этом значения изме:ряемых пара ютров сравнивают со значениями ,, полученными в конт1&опьной жидкости. . 1, отлича2 , Способ по п. ющийся тем, что в качестве адаптационной характеристики используют адаптацию фотосинтеза при импульсном , мутагенном воздействии на генетический аппарат фотосдантезирующего тест-объекта ультрафиолето

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(Я) G 01 N 33 1-8

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PCH05AV СВИД=ТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21 ) 3256339/30-15 (22) 27..02.81 (46 ) 07. 04. 83. Бюл. Р 13 (72) Д. В. Савенко, В. И. Мацкивский, В. Р. Лозанский и К. К. Цеминис (71) Всесоюзный научно-исследова. тельский институт по охране вод (53) 615.9.532.13(088.8) (56) 1. Патин С..А. Влияние загряз - ненности на биологические ресурсы . и продуктивность мирового океана.

M,., "Пищевая промышленность", 1979, с. 89-98.

2. Израэль 10. Р. и др. Теоретические и прикладные аспекты фонового экологического мониторинга состояния биоты. — В кн.: Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистемы. Гидрометиздат, т. 3, 1980, с. 7-24.

3 ° Тест A. I. - дляориентировочного определения токсичности. - В кн.:

Унифицированные методы исследования качества вод, ч. !II. Методы биологического анализа вод. М,, 1976, .с. 116-125.

4. Финаков Г. 3., Брандт A. Б.

Применение амперометрического метода для исследования влияния света на кислородный обмен водных растений, дек. IX 2884-74 AH СССР, Институт биологической физики, Пушйно,, 1974. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКСИЧНОСТИ

ЖИДКОСТЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУ.ЩЕСТВЛЕНИЯ (57), 1. Способ определения токсич ности жидкостей, включающий предварительное культивирование фотосинтезирующего тест-объекта, введение клеток тест-объекта в камеру реакции с контрольной жидкостью для опреде.ления физиологического состояния тест-объекта, подачу в камеру контролируемой жидкости, выдерживание. .SU„„1010557 А тест-объекта и определенне его физиологического состояния с последующим сравнением физиологического состояния тест-объекта в контролируемой и контрольной жидкостях, отличающийся тем, что, с целью ,повышения точности и скорости опре деления, количество введенных и камеру клеток тест-объекта определяют по активйости дыхания от 3 ;,0 до ".,.

7,2 мг/л, в 1 мин при освещении камеры прерывистым светом. постоянной ин тенсивности, затем выбирают активность фотосинтеза:из соотношения активности дыхания клеток тест-объекта, равного 0,4-0,8 активности . фотосинтеза клеток тест-объекта, а . Е . физиологическое состояние тест-объ:екта в контрольной,жидкости опреде:.,ляют по активности фотосинтеза, пос-,ды ле выдерживания тест-объекта с койт- Ф ролируемой жидкостью вторично определяют активность фотосинтеза и в заO висимости- от направления изменения этой активности проводят дальнейшее определение физиологического. состояния тест-объекта в,контролируемой yaaak жидкости,-причем определение ведут и при увеличении активности 4отосинтеза по индукционным характеристикам тест-объехта, пРи неизменной актив - РТЭ ности фотосийтеэа - по адаптационным характеристикам, а при уменьшении с,) активности фотосинтеза -.no функци- . ональным показателям тест-объекта, . и полученные при этом значения измеряемых параметров сравнивают со значениями,.полученными в контрольной фВ, жидкости.

2. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что s качестве адаптационной характеристики используют адаптацию фотосинтеза при им- пульсном,мутагенном воздействии на генетический аппарат фотосинтеэирующего тест-объекта ультрафиолето1010557 .

Изобретение относится к способам жидкостей, один из которых является и устройствам для исследования хими- .;токсичностью..Для практических целей ческих свойств веществ, а также к имеет смысл понятие относительная анализу воды методом биологической тойсичность, а при оценке состава и индикации и предназначено для оцен- 5, свойств жидкости — уровни токсичности, ки токсичности сточных вод, сбрасы- смысл которых, например, хорошо поваемых в водные объекты и использу- ясняется уровнями и порогами слы— емых в оборотном водоснабжении пред- шимости для звукового поля. приятиями химической, пищевой, фар- . Известно использование способов мацевтической и др. отраслей промыш- 10 оценки токсичности жидкостей по влиленности, а также поверхностного" сто- янию их на физиологическое состояние ка, поступающего с городских терри- гидробионтов 1). торий, сельхозугодий в водоемы.. Радиоуглеродный способ позволяет

1 оценивать токсичность жидкостей с

Токсичность контролируемых жид- 5 низкими биомассами в условиях, прикостей является интегральным показа- ближенных к природным. Наблюдая из; телем химического загрязнения жидкос. менения активности фотосинтеза в затей. учитывая то, что в составе жид- висимости от концентрации и времени кости может находиться большое коли- взаимодействия, можно оценивать ин чество химических соединений, кото- . 0 (тегральную токсичность жидкостей. рые порой невозможно идентифициро- При низких концентрациях длительвать инструментальными методами, ность измерения составляет около большую значимость приобретают мето- 30 сут, а иногца и более. Это приды биологической индикации. Они поз- водит к возникновению значительных воляют получать критерий качества динамических погрешностей. вым излучением в спектральной области 220-300 нм, интенсивностью 5005000 лк и длительностью импульса

5-60 с, а в качестве измеряемого параметра берут время установления возмущения фотосинтеза после мутагенного воздействия в контролируемой жидкости.

3. Способ по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что тест-объект выдерживают с контролируемой жидкостью 5-60 мин.

4.:cnoco6no п,1, о т л и ч аю шийся тем, что освещение тест-объекта производят светом длиной волны 560-850 нм и интенсивностью 800-7500 лк.

5. Устройство для определения токсичности. жидкостей, содержащее ,культиватор, блок водоподготовки и подачи контролируемой жидкости, датчик с камерой реакции, в которую помещены источник света и электрохимическая ячейка растворенного кислорода, соединенная с электронным блоком и регистрирующим устройством, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и скорости определения токсичности жидкостей, оно снабжено камерой контролируемой жидкости с каналами ввода и вывода, насосом подачи тест-объекта, источником ультрафиолетового излучения, источником прерывистого света, блоком управления, усилителем, амплитудным дискриминатором, коммутатором, реле времени, блоком измерения индукции, блоком измерения адаптации и блоком измерения функционального показателя, причем, камера контролируемой жидкости подсоединена к камере реакции через ди;алиэную мембрану, насос подачи тестобъекта подключен к одному выходу блока управления и установлен в канале, соединяющем культиватор и камеру реакции, источник ультрафиолетового излучения соединен с одним выходом коммутатора, источник прерывистого света соединен с другим выходом блока управления, электрохимическая ячейка соединена с усилителем, при этом первый выход последнего соединен с первым входом коммутатора, а второй выход — с одним входом блока управления и входом амплитудного дискриминатора, первый выход которого подключен к первому входу коммутатора, а второй выход соединен с другим входом блока управления, третий выход усилителя соединен с одними входами блоков измерения индукции, адаптации и функционального показателя, другие входы которых соединены с выходами коммутатора, а выходы соединены с регистрирующим устройством, кроме того, выход реле времени соедийен с вторым входом коммутатора.

1010557

Метод не обладает экспрессностью, его затруднительно испольэовать для разработки технических средств экспресс-контроля сточных вод и других жидкостей.

Известно использование биологического мониторинга для оценки антропогенного воздействия на экосистемы. В качестве контролируемого показателя для оценки состояния биологического вида при заданных ус- 10 ловиях среды выбран коэффициент размножения вида биоты. Методика измерения для мойиторинга включает периодические измерения коэффициентов размножения выбранного вида, прог- 15 ноз и установление с известной точностью оценок поля чувствительности биоты к антропогенным загрязняющим веществам )2 .

Создание. мониторинга касается только больших и сложных экологических систем. Поэтому реализация программного обеспечения является сложной и трудоемкой задачей, которую может решать многочисленный спецйаль- 5 ный штат или научные центры. При определении коэффициента размножения в зависимости от изменения химического состава среды возникает большая трудность инструментального определения начального количества биоты. ф я его измерения с удовлетворительной степенью точности нужно проводить специальные, достаточно сложные эксперименты. Кроме того, даже внутри одних и тех же экспериментов исходные значения будут значительно варьировать. Поэтому данный способ обладает значительной погрешностью. Он имеет узкий диапазон измерений. Применение его для экспрессной оценки 40 и автоматизации контроля токсичности практически невозможно.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ оценки токсичности по Кнеппу, который включает предварительное куль .тивирование тест-объекта (водорослей) и введение его определенного количества,в камеры .(кислородные склянки), в которые также вводят контролируемую жидкость по нарастающим концентрациям. Затем все пробы герметизируют и выдерживают в термолюминостате

24 ч при 20-22 С и освещенности 4000. 5000 лк. По истечении времени выдерживания во.всех склянках определяют .количество кислорода методом Винклера, которое явля .тся показателем физиологического состояния тест-объекта. Активность фотосинтеза определя- ют иэ разности между величинами со- 60 держания кислорода каждой пары скля- нок с водорослями и без них. Анализ результатов проводят по 4-м наиболее характерным кривым изменениям активности фотосинтеза t 3). 65

Способ позволяет анализировать концентрации в узком диапазоне изме рений, так как использует для измерения только функциональный показатель тест-объекта. Он имеет значительную ошибку, а следовательно, низкую точность, связанную с неопределенностью концентраций водорослей, вводимых . в склянки. Затруднительно интерпретировать результаты оценки, так как используется только функциональный . . показатель. Проведение оценки токсич; иост требует значительных затрат в емени, что приводит к увеличению неопределенности результатов измерения. Способ не обладает экспрессностью, его использование при создании автоматизированных устройств оценки токсичности жидкостей затруднительно.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству для оценки токсичности жидкостей является устройство, используемое для исследования интенсивности фотосинтеза и дыхания водорослей, а также для исследования влияния различных факторов на фотосинтез и дыхание. устройство содержит электрохимический датчик растворенного кислоро-. да, герметично соединенный с камерой, имеющей светопроницаемое окно и отверстие дпя ввода суспенэии водорослей и добавок, магнитную мешалку, термостатирующую рубашку, термометр, и источник света.

При работе устройства в рабочий объем камеры вводят суспенэию водорослей и контрольную, а при другом измерении контролируемую жидкость.

Затем герметично закрывают вводное отверстие и через светопроницаемое окно камеры освещают водоросли источником света, одновременно с помощью датчика регистрируют концентрацию растворенного кислорода в камере с контрольной, а затем контролируемой жидкостями в момент включе- . ния источника света и в последующие моменты времени, вплоть до выключе-. ния источника света. В случае использования непрерывно действующего ре« гистрирующего прибора получают кривые возрастания концентрации растворенного кислорода в камере с контрольной и контролируемой жидкостями„ которые характеризуют интенсивность фотосинтеза тест«объекта. В качестве измерительного прибора в известном устройстве используют преобразователь рН-метра.

Измерение интенсивности фотосинтеза в контрольной и контролируемой кидкостях производят при одинаковой температуре, интенсивности освещенности и при перемешивании проб f4)

Недостатком известного устройства является низкая точность оценки, 1010557 так как для малых концентраций ток- ние ведут при увеличении активности сиканта необходимо очень большое вре- фотосинтеза по индукционным характемя выдерживания тест-объекта в конт- . ристнкам тест-объекта, при неизменной ролируемой жидкости (более 14 дней), активности фотосинтеза — по адаптаоднако эа это время культура тест- ционным характеристикам, а при уменьобъекта изменяет свою числсннссть 5 шении активности фотосинтеза — по фуннастолько существенно, что это при- кциональным показателям тест-объекта водит к значительным ошибкам. Пля и полученные при этом значения измесредних концентраций известным уст- ряемых параметров сравнивают со знаройством невозможно оценить токаич- чениями, полученными в контрольной ность, что связано с адаптацией кле- 10 жидкости. ток к токсиканту. И даже для высоких . В качестве адаптационной характеконцентраций известным устройством ристики используют адаптацию фотосиноценка токсичности производится гру- теза при импульсном мутагенном воэдейбо, так как в такой контролируемой .ствии на генетический аппарат фотосинжидкости существуют различные приме- 15 тезирующего тест-объекта ультрафиолеси, которые. изменяют оптическую плот- товым излучением в спектральной обность среды, а это не позволяет обес- ласти 220-300 нм, интенсивностью 500печить одинаковую освещенность тест- 5000 лк и длительностью импульса объекта. Кроме этого, контакт конт- 5-60 с, а в качестве измеряемого паролируемой жидкости с датчиком раст- 20 раметра берут время установления возворенного кислорода образует на по- мущения фотосинтеза после мутагеннолимерной мембране труднорастворимые го воздействия в контролируемой жидпленки, которые бывают порой гаэонепроницаемые из-за перехвата раство- Причем .тест-объект выдерживают ренного кислорода этой пленкой, что 25 с контролируемой жидкостью в течение снижает чувствительность и точность 5-60 мин. измерений. Кроме того, известное Освещение тест-объекта произвоустройство трудно автоматизировать дят светом длиной волны в пределах с метрологической надежностью. 560-850 нм и интенсивностью 800Цель изобретения — повышение точ- 0 7500 лк ности и скорости определения и авто- Лля достижения поставленной цели

30 матиэ агнии контроля. устройство для оценки токсичности

Указанная цель достигается тем, жидкостей в широком диапазоне, содер. что согласно способу определения ток- жащее культиватор, блок водоподготов. сичности жидкостей, включающему пред- ки и подачи контролируемой жидкости, варительное культивирование фотосин- З5 датчик с камерой реакции, в которую тезирующего тест-объекта, введение помещены источник света и электрохиклеток тест-объекта в камеру реакции мическая ячейка растворенного кислос контрольной жидкостью для опреде- рода„ соединенная с электронным бло:ления Физиологического состояния ком и регистрирующим устройством, снаб= тест-объекта, подачу в камеру конт- 40 жено камерой контролируемой жидкостй ролируемой жидкости, выдерживание с каналами ввода и вывода, насосом тест-объекта и определение его физи- подачи тест-объекта, источником ульологического состояния,с последующим трафиолетового излучения, источником сравнением физиологического состо- прерывистого света, блоком управлеяния тест-объекта в контролируемой 45 ния, усилителем, амплитудным дискрии контрольной жидкостях, количество минатором, коммутатором, реле времевведенных в камеру клеток тест-объ- ни, блоком измерения индукции, блоком екта определяют по активности дыха- измерения адаптации и блоком измерения от 3,0 до 7,2 мг/л в 1 мин при ния функционального показателя, приосвещении камеры прерывистым светом 0 чем камера контролируемой жидкости постоянной интенсивности, затем вы- - подсоединена к камере реакции через бирают активность фотосинтеза из со- диализную мембрану, насос подачи отношения активности дыхания клеток тест-объекта подключен к одному выхотест-объекта, равного 0,4-0,8 актив- .ду блока управления и установлен в ности фотосинтеза. клеток тест-объек- канале, соединяющем культиватор и та, а Физиологическое состояние камеру реакции, источник ультрафитест-объекта в. контрольной жидкости олетового излучения соединен с одним определяют по активности фотосинтеза, выходом коммутатора, источник препосле выдерживания тест-объекта с рывистого света соединен с другим контролируемой жидкостью вторично выходом блока управления, электроопределяют активность Фотосинтеза 60 химическая ячейка соединена с усилии в зависимости от направления изме- . телем, при этом первый выход послед. нения этой активности производят него соединен с первым входом коммудальнейшее определение физиологиче<;; татора, второй выход соединен с одкого состояния тест-объекта в контро- ним входом блока управления и с âõîлируемой жидкостц, причем опррделе- 65 luoM амплитудного дискриминатора, пер1010557 вый выход которого подключен к первому входу коммутатора, а второй выход соединен с другим входом блока управления, третий выход усилителя соединен с одними входами блоков измерения индукции, адаптации и функционального показателя, другие входы которых соединены с выходами коммутатора, а выходы этих.блоков подсо-. единены к регистрирующему устройству, кроме того, выход реле времени со- 10 единен с вторым входом коммутатора.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для оценки токсичности жидкостей в широком диапазоне; на фиг. 2 — фотоиндукционное иэмене15 ние активности фотосинтеза, на фиг. 3зависимость реакции тест-объекта от концентрации токсиканта по параметру индукционной характеристики," на фиг. 4 — -изменение адаптационных

20 характеристик во времени при различных концентрациях токсиканта, на фиг. 5 - зависимость отклика (адаптации) тест-объекта от концентрации токсиканта; на фиг. 6 — изменение функционального показателя во времени для. различных концентраций ток- сиканта, на фиг. 7 - зависимость активности фотосинтеза от концентрации токсиканта.

Устройство для оценки токсичности жидкостей содержит (фиг. 1) культиватор 1, блок 2 водоподготовки и подачи контролируемой жидкости, датчик 3 с камерой 4 реакции, в которую помещены источник 5 света и электро- З5 химическая ячейка 6 растворенного кислорода, соединенная с электронным блоком 7 и регистрирующим устройством

8. В устройство также введены насос

9 подачи тест-объекта, источник 10 ультрафиолетового излучения, источник 5 прерывистого света, блок 11 управления, усилитель 12 амплитудный дискриминатор 13, коммутатор 14, ре40 ле 15 времени, блок 16 измерения

45 индукции, блок 17 измерения адаптации и блок 18 измерения функционального показателя. Насос,9 подачи тестобъекта подключен к одному выходу блока 11 упРавления и установлен в канале 19, соединяющем культиватор 1 и камеру-4 реакции. Источник 10 ультрафиолетового излучения соединен с одним выходом коммутатора 14, а источник 5 прерывистого света соединен с другим выходом блока 11 управления. Электрохимическая.ячейка 6 соединена с усилителем 1?, при этом

I первый выход последнего соединен с первым входом коммутатора 14. Второй выход усилителя 12 соединен с одним входом: блока 11 управления и входом амплитудного дискриминатора 13, один выход которого подключен к первому входу коммутатора 14, а второй соединен с вторым входом блока 11 уп- 65 равления Третий выход усилителя 12 ,соединен с одними входами блоков иэмерения индукции 16, адаптации 17 и функционального показателя 18, вторые входы которых соединены с выходами коммутатора 14, .а выходы. этих блоков подсоединены к регистрирующему устройству 8. Выход реле 15 времени. соеди.нен с вторым входом коммутатора. 14.

Кроме. этого .к камере 4 реакции подсОединена камера 20 контролируемой жид- кости, которая имеет каналы ввода 21 и вы ода 22 жидкости. Канал 21 ввода соединен с блоком 2 водоподготовки и подачи контролируемой жидкости.

Между камерой 20 контролируемой жидкости и камерой 4 реакции установле- на с уплотнением диализная мембра на 23.

Оценка токсичности жидкостей в широком диапазоне предлагаеьими способом и устройством осуществляется следующим образом.

При включении электронного блока

7 включаются блок 2 водоподготовки, блок 11 управления, коммутатор 14, питание блоков измерения индукции

16, адаптации 17 и функционального показателя 1&, а также регистрирующее устройство 8. После этого происходит автсьитическое включение:насоса 9 подачи тест-объекта. В пред-. лагаемом устройстве использован перистальтический насос. В качестве тест-объекта использованы одноклеточные водоросли сценедесмус или хлорелла. Тест-объект из культиватора 1 подается насосом 9 через канал 19 ввода в камеру 4 реакции. Так как объем камеры 4 тест-объекта составляет около 20 мм, то через 5 с насос 9 автоматически отключается. Sa этот . период происходит предварительное концентрирование тест-объекта в камере реакции. При этом питательная среда фильтруется через диализную мембрану 23 в камеру 20 контролируемой жидкости. После этого включает- ся источник 5 прерывистого света, и камера 4 с тест-объектом освщается светом постоянной интенсивности

5000 лк, длиной волны 680 нм. В результате фотосинтеза в камере 4 реакции происходит увеличение концент-, рации растворенного кислорода, который измеряется электрохимической ячейкой б растворенного киапорсща.

Сигнал от ячейки 6 поступает на усилитель 12. При достижении «онцентрацией кислорода в камере верхнего порогового значения, равного, например, 11,5 мг/л, сигнал управления поступает на амплитудный дискриминатор 13, а затем на блок 11 Управления, который выключает источник 5 света. После выключения света в результате поглощения кислорода тест

9 1010557 10 объектом в камере 4 реакции происходит уменьшение концентрации кислорода.

При достижении нижнего порогового значения, концентрации кислорода, например, 5,5 мг/л, сигнал управле.

° ния усилителя 12 передается на амплитудный дискриминатор 13 и блок 11 управления. Происходит включение. источника 5 прерывистого света. Если активность дыхания тест-объекта при изменении (уменьшении) концентрации кислорода в камере 4 от 11,5 до 5,5 мг/л находится в интервале, например, 3-7,2 мг/л в 1 мин,.то концентрация тест-объекта выбрана правильно. Если активность дыхания отличается от выбранного значения, автоматически по сигналу усилителя

12 и блока 11 управления происходит включение насоса 9 и осуществляется дополнительная подача насосом 9 тест-объекта в камеру 4 реакции.

Плотность микроводорослей в камере реакции, соответствующая диапазону активности дыхания 4,5 мг/л в 1 мин, составляет 280 мпн..клеток на 1 см .

Сигнал усилителя 12, соответствующий выбранной концентрации, à следовательно,.и активности дыхания, ° например, 4,5 мг/л в минуту, запоминается и после очередного включения источника 5 света произойдет, измерение активности фотосинтеза.

Если значение активности фотосинтеза при изменении концентрации кислорода в камере от 5,5 до.11,5 мг/л соответствует от 1,2 до 2,5 активности выбранного дыхания, то режим освещенности выбран правильно. Если это соотношение не выполняется, сигнал рассогласования усилителя 12 передается на блок 11 управления и происходит изменение интенсивности освещенности. Активность фотосинтеза, изменяющаяся в зависимости от . освещенности, должна устанавливаться, например, 9,0 мг/л в 1 мин, если соотношение активностей дыхания и фотосинтеза выбрано, например, равным 0,5 ..

После выбора концентрации тестобъекта в камере 4 реакции и заданного соотношения активностей дыхания и.фотосинтеза, освещая камеру реакции прерывистйм светом от источника 5, производят определение физиологического состояния тест-объекта по активности фотосинтеза для получения выбранного значения в контрольной жидкости, например, равного

6 или 9 мг/л в 1 мин (фиг. 2). При включенном источнике 5 прерывистого . света происходит увеличение концентрации кислорода в камере 4 и при достижении верхнего порогового значения, равного, например, 11,5 мг/л, произойдет выключение источника 5 света по сигналу усилителя 12, переданному на амплитудный дискриминатор 13 и блок 11 управления. Концентрация кислорода начнет уменьшаться и при достижении нижнего порогового

5 значения равного, например, 5,5 мг/л по сигналу усилителя 12,. переданному на амплитудный дискриминатор 13 и блок 11 управления, произойдет снова включение источника 5 прерывистого света и т.д.

После определения значения активности фотосинтеза в контрольной жидкости происходит подача контролируемой жидкости через канал 21 в каме15 ру контролируемой жидкости, выдерживание тест-объекта с контролируемой жидкостью в течение, например, 40 мин и вторичное определение активности фотосинтеза. В зависимости

;щ от направления изменения этой активности производят дальнейшее определение физиологического состояния тест-объекта в контролируемой жидкости. При увеличении активности

25 фотосинтеза, что соответствует незначительным концентрациям токсиканта в контролируемой жидкости, сигнал усилителя 12: передается на коммутатор 14 и происходит включение блока 16 измерения индукции. Продолжая освещать камеру 4 тест-объекта прерывистым светом, производят измерение индукционной характе ристики во времени, заданным реле

15 времени (фиг. 1). При этом сигнал электрохимической ячейки 6 непрерыв- но поступает на усилитель 12 и передается на блок 16 измерения ин- дукции. Максимальное значение индукции переходного процесса и уста40 новившееся состояние фиксируются, а затем берется их разность. Сигнал блока 16 измерения индукции, соответствующий разности максимального и установившегося значений

45 индукции, подается на регистрирующее устройство 8. Уменьшение раз.— ности значений свидетельствует об увеличении концентрации токсиканта (фиг. 3).

После измерения происходит удаление контролируемой жидкости из камеры 20 через канал 22, а также удаление тест-объекта из,камеры 4 реакции и цикл повторяется.

В том случае, если активность фотосинтеза в контролируемой жидкости не изменяется, что соответствует средним концентрациям токсиканта, сигнал от усилителя 12 передает6(),ся на коммутатор 14 и происходит включение блока 17 адаптации. Одновременно по сигналу коммутатора 14 произойдет кратковременное включение источника импульсного мутаген65 ного воздействия — ультрафиолетово1010557 го излучателя. Спектральная область ультрафиолетового излучения 220300 нм, интенсивность, например, 2500 лк, а длительность импульса

30 с. Продолжая освещать камеру 4 тест-объекта прерывистым светом, производят измерение адаптационной . характеристики (фиг. 4) во времени.

При этом сигнал электрохимической

1ячейки непрерывно поступает на усилитель 12 и на блок.17 измерения ,адаптации. В зависимости от концентрации токсиканта в контролируемой жидкости адаптационные характеристики носят различный характер.

На фиг. 4 показаны: кривая 1 — для 15 меди 0,2.мг/л, кривая .2 — для меди

0,8 мг/л кривая 3 — для меди

40 мг/л, mo соответствует различному времени установления зоэмущения фотосинтеза после мутагенного 20 воздействия. Время установления возмущения фотосинтеза после мутагенного воздействия. фиксируется блоком 17 адаптации, и соответствующий сигнал подается на регистрирующее 25 устройство 8. После измерения производится удаление контролируемой жидкости из камеры 20 через канал 22 и тест-объекта иэ камеры 4 реакции и. цикл повторяется. Зависимость откли-.ЗО ка от концентрации токсиканта представлена на фиг. 5.

Если активность фотосинтеза в контролируемой жидкости уменьшается, что соответствует значительным концентрациям токсиканта, то по сигналу усилителя 12, переданному на коммутатор 14, произойдет вклю чение блока 18 функционального показателя. Освещая камеру 4 тестобъекта прерывистым светом, про- 40 изводят измерение зависимости функционального показателя во времени.

На Фиг. 6 показаны изменения активности:фотосинтеза во времени для различных концентраций токсикантаг 45 кривая 1 — для меди 10 мг/л, кривая 2 - для меди 17 мг/л и кривая

3 — для меди 30 мг/л.

Сигнал электрохимической ячейки

6 непрерывно поступает на усилитель

12 и на блок 18 функционального показателя. При достижении уменьшения на 50% активности фотосинтеза в контролируемой жидкости по сравнению с контрольной жидкостью измерение.прекращается, Время, соответствующее этому уменьшению, фиксируется блоком функционального показателя, а сигнал поступает на регистрирующее устройство 8. После оконча- бО ния измерения производится удаление контролируемой жидкости и тест-объекта иэ камер 4 и 20, и цикл повторяется снова. Зависимость активности

Фотосинтеза от концентрации токси- б5 канта представлена на фиг. 7. Кривая соответствует уменьшению на 50% активности фотосинтеза в контролируемой жидкости по сравнению с контрольной. Из графиков, приведенных на фиг. 3, .5 и 7, видно, что предлагаемые способ и устройство позволяют производить-оценку токсичности контролируемой"жидкости от уровня предельно допустигьгх концентраций до сотен миллиграмм на литр. . После проведения каждого иэмере1ния;<амеры предлагаемого устройства и каналы ввода и вывода промываются дистиллированной водой.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является воэможность программного отбора пригодности тест-объекта для соответствующих измерений. Этот отбор может осуществляться по анализу дыхательной способности тест-объекта или по фотосинтетической характеристике . При несоответствии заданным значениям по активности дыхания или фотосинтеза тест-объект отбраковывается. Это позволяет достичь единства подхода к измерениям, а следовательно, получить точные и достоверные оценки токсичности жидкостей.

Разработка предлагаемой конструкции может быть выполнена для исполь- . зования в лабораторных и полевых ус» ловиях. Предварительные экспериментальные исследования на макете пред.лагаемого устройства показали высо- кую надежность, чувствительность и точность измерений.

Для оценки относительной токсичности жидкостей необходимо йроводитв анализ контрольной жидкости, например питательной среды или дехлорированной водопроводной воды, а также контролируемой жидкости. Полученные значения необходимо сравнивать со значениями,, соответствующими стандартному токсиканту, например, с токсичностью ггри ЛД5р по меди.

Представление результатов измере. ния может быть различным: цифровая информация, световая сигнализация, звуковой сигнал, запись на ленте самописца или в рабочем журнале.

Предлагаемое устройство найдет широкое применение в гидрохимических и гидробиологических исследованиях.лабораторий органов Госводоохраны, а также в центральных..заводских лабораториях для автоматического контроля состава и свойств сточных вод различных отраслей промышленности., Оно может быть установлено в комплекте. измерительных средств автоматизированной систеги контроля состава сточных вод. Данные способ и устройство можно эффективно использовать для выявления оча

1010557

14 гов загрязнения в больших акваториях морей и океанов (на это указывают высокая точность и экспрессив-. ность интегральной оценки), а также ори анализе сточных вод промьвшенИых предприятий, поступающих в водоем.

Использование предлагаемого способа и устройства определения токсичности жидкостей позволит упростить и значительно удешевить стоимость выполнения анализов по оцеи» ке токсичности жидкостей.

Ожидаемый годовой экономический эффект от применения одного прибора составит 38,2 тыс руб.

1010557 р Фи

8»

4Рос У

КажЫ

1010557

Vec

Н"

10 t2 бг0 to

©иа E 0 брочя, ww

71

Ъ ф

«И

4.

7Х 1 ф ф

:401 фид 7

4001 .

Филиал pIIII "Патент",. г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель A. Макаров

Редактор Л. Филь Техред T,Матюка КорректорЕ. Рошко йа

Заказ 2480/34 Тираж S71 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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