Способ определения токсичности вод и водных растворов, содержащих активные вещества

 

Использование экология, контроль токсичности воды и водных растворов Сущность изобретения: определение токсичности осуществляют путем воздействия исследуемых вод и водных растворов на клетки ряски, воздействие на ряску определяют по торможению фототаксиса хлоропластов в клетках листецов ряски после инфильтрации проб в межклетники листецов и содержания растений ряски в течение 17-18 ч при освещенности 50 ± 4 лк в исследуемой жидкости Затем подсчитывают количество эпистрофных хлоропластов до и после 10-минутного воздействия света, близкого к максимальному для данного типа микроскопа Отношение оставшихся в эпистрофном положении хлоропластов к исходному уровню служит показателем токсичности воды или водных растворов

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

917 09(4 (я)5 G 01 М 33/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (21). 4727044/13 (22) 04.08.89 (46) 30,07.92.Бюл, N 28 (71) Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт антибиотиков и ферментов медицинского назначения, Ботанический институт АН СССР (72) И.В,Кричевская, Е.B.Öâèëåíåâ, А.Г.Ломагин и Л.В.Ульянова (56) Химия и токсикология сточных вод, Л„

1985, М 1, с. 95-99.

Патент ФРГ

М 3327691, кл. С 12 N 11/02, С 12 Q 1/18, 1985. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКСИЧНОСТИ ВОД И ВОДНЫХ РАСТВОРОВ; СОДЕРЖАЩИХ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ

ВЕЩЕСТВА

Изобретение относится к вопросам экологии, а именно к контролю токсичности воды или водных растворов, Известны способы определения токсичности воды и водных растворов по воздействию их на живые организмы: на животных (млекопитающие, рыбы, беспозвоночные, простейшие) или на растительные клетки. (1, 2).

Известен способ, заключающийся в воздействии вредных веществ окружающей среды на растительные клетки (протопласты) Viciafaba, Avena sativa иммобилизованные в матрицу Са-альгината или

Za-альгината. Об интенсивности воздействия вредных веществ судят по изменениям биохимическо-физиологических свойств клеток, а именно. определяя этан в 1 м

„„5U „1751669 А1 (57) Использование: экология, контроль токсичности водй и водных растворов.

Сущность изобретения: определение токсичйости осуществляют путем воздействия исследуемых вод и водНых растворов на клетки ряски; воздействие на ряску определяют по торможению фототаксиса хлороп-, ластов в клетках листецов ряски после инфильтрации проб в межклетники листецов и содержания растений ряски в течение

17 — 18 ч при освещенности 50 4 лк в исследуемой жидкости, Затем подсчитывают количество эпистрофных хлоропластов до и после 10-минутного воздействия света, близкого к максимальному для данного типа микроскопа. Отношение оставшихся в эпистрофном положении хлоропластов к исходному уровню служит показателем ток- . сичности воды йли водныхх растворов,газовой пробы с помощью этано-газовой хроматографии или йо содержании С Oz в, ммоль на мг хлорофилла в час с помощью (Л сцинтиляционного счетчика. . ъ

Недостатками известного способа являются сложность технолхогии (получение или культивирование протопластов, приготовление матриц, иммобилизация клеток в матрицы); использование дорогостоящих и дефицитных химических веществ (ферментов, меченых предшественников и т,д.); низ- ъ кая чувствительность способа.

Цель изобретения — повышение чувствительности способа.

Поставленная цель в способе определения токсичности вод"и водных растворов, содержащих биологически активные вещества, путем воздействия исследуемой про35

40 сохранялось в клетках эпистрофных хлороп- 45 ластов, Процент эпистрофных хлоропластов после 10-минутного воздействия

50 бой на растительные клетки с последующей оценкой достигается тем, что воздействие осуществляют путем введения части исследуемой пробы в межклетники листецов ряски, затем растения выдерживают в исследуемой жидкости в течение 17-18 ч при освещенности 50 +. 4 лк, далее подсчитывают количество эпистрофных хлоропластов до и после,,10-минутной экспозиции светом и оценивают. токсичность по увеличению количества эпистрофных хлоропластов, Пример. Для исследования листецы ряски (Zemna п11пог Z) инфильтруют различными образцами воды (примеры с 1 по 5) с помощью стеклянного медицинского шприца и ставят на слабый свет (50 + 4) лк в течение 17 — 18 ч.

От растений отрывают по одному листецу, которые помещают в капле исследуемой жидкости на предметное стекло микроскопа и при 400-кратном увеличении в 10 клетках верхней стороны листеца, в одном.и том же поле зрения микроскопа подсчитывают число хлоропластов, находящихся благодаря положительному фототаксису у верхней стенки клеток в эпистрофном положении перпендикулярно лучам света, плашмя, Не сдвигая препарата, в микроскопе на 10 мин создают сильное освещение объекта, близкое к максимальному (почти до предела увеличивают накал лампы осветителя).

Через 10 мин освещение объекта уменьшают до удобного предела и в клетках снова подсчитывают количество эпистрофных хл оропластов.

В контроле (водопроводная или дистиллированная вода) число таких хлоропластов обычно приближалось к О, поскольку большинство хлоропластов переходило в результате отрицательного фототаксиса в парастрофное положение, т.е. прижималось к боковым стенкам клеток, поворачиваясь ребром по отношению к лучам света, Чем сильнее загрязнена вода, тем больше сильного света по отношения к исходному уровню служит показателем повреждения клеток ряски загрязненной водой или водными растениями и, следовательно, показателем токсичности воды или водных растворов. Критерием непосредственного токсического действия на растительную клетку следует считать достоверное отличие средних показателей (в 10 клетках листецов ряски) 5 опытов (параллелей) от контроля.

В условиях нормы (без действия токсиканта) хлоропласты клеток имеют индивиду5

30 альную чувсt BNTp.ëünooòü фо о аксиса, !To и отражается в незначительном разбросе количества хлоропластов при их подсчете по сле короткого действия яркого света.

Однако этот показатель всегда достоверно меньше. чем при воздействии токсикантов.

При определении токсичности веществ в водных растворах критерием токсического действия является также та минимальная концентрация из излученного ряда, которая еще вызывает достоверное торможение фо-. тотаксиса по сравнению с контролем.

Выбор 10 мин экспозиции связан с тем. что в твчение этого времени при сильном освещении хлоропласты контрольных проб перейдут в эпистрофное положение. Это оптимальное время для отрицательного фототаксиса хлоропластов в норме. Превышение этого времени не целесообразно.

Пример 1. Определение токсичности сточных вод на входе в очистные сооружения. Подсчет эпистрофных (расположенных плашмя) хлоропластов в 10 клетках листеца ряски сразу после слабого света в течение

17 ч дал следующие цифры: 20, 15, 24, 20.18, 21, 17, 24, 25 19. В среднем на клетку 20,3 хлоропласта, После 10-минутного освещения сильным светом подсчет эпистрофных хлоропластов в 10-ти клетках в том же поле зрения микроскопа дал следующие цифры:

14. 15, 11, 13, 9, О, О, 4, О, 22. В среднем на клетку 8,8 хлоропласта, что составило в процентах от исходной величины (подсчет после слабого света) 137. Последняя цифра и служила показателем интенсивности фототаксиса или степени повреждения клеток, В контроле (водопроводная вода) были получены следующие данные после слабого света: 24, 13, 17, 28, 16, 16, 17, 18, 26, 23.

В среднем на клетку 19,8 хлоропласта,После 10-минутного освещения сильным светом: 4, 6, О, О, О, О, О, О, О, О. В среднем на клетку 1,0 хлоропласт, что составляет 50 от исходной величины, Данные 5 опытов по определению токсичности входы на входе в очистные сооружения дали следующие средние цифры (в процентах к исходному количеству эпистрофных хлоропластов): 43, 36, 49, 48, 27.

Аналогичные данные для водопроводной воды: 5, 12, 2, О, 3, M + м=-(4,4 2 3)0(,.

Достоверность отличия воды до очистки от водопроводной воды: р<0.001.

Приме р2.Данные по 5опытамс водой после очистки перед сбрасыванием в реку

Неву (также в процентах к исходному количеству хлоропластов): 18, 16, 26, 12, 18, M + м=18; + 2.7. Достоверность отличия

1751669

Составитель И. Кричевская

Техред М.Моргентал Корректор Т.Вашкович

Редактор А.Долинич

Заказ 2688 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 от водопроводной воды; р<0,001, достоверность отличия от воды до очистки: р<0,01, Пример 3. Аналогичные данные по 4 опытам с водной фракцией активного ила, после ее двукратного разведения: 66, 5

78, 90, 100, M + м=83,5 +. 10,7. Досто. верность большей- токсичности водной фракции активного ила (после разведения в

2 раза) по сравнению со сточными водами до очистки: р<0,01. 10

Пример 4. Данные по 4 опытам с раствором амфотерицина В (1 мг/л) в процентах к исходному количеству хлоропластов: 42, 29, 81, 100. М + M=63 + 17,2, Достоверность отличия от водопроводной 15 воды: р<0,02.

ll р и м е р 5. Данные по действию на фототаксис хлоропластов солей тяжелых металлов (данные по минимальным концентрациям), раствор CuS04 (10 М), Получено 20 в к исходному количеству хлоропластов: контроль М ++ м=2,1 + 0,3; опыт М + м=

=79й26 р<005

Раствор МЯО4(5 10 M), получено: контроль М м=2,4:"0,5; опыт М м=28,5+- 25 6; р<0,001. По известному способу излучали токсичность пентахлорфенола на иммобилизованные протопласты Vicia faba (по определению выделения этана по отношению к контролю). При действии 14 мМ пентахлорфенола продукция этана была увеличена примерно в 2 раза, что и явилось показателем токсичности веществ. По изобретению фенол (является менее токсичным, чем его хлорпроизводные) при использовании концентрации 7 мМ дал следующие результаты: контроль; 2, 1, 1, О, 2 (" торможения фототаксиса хлоропластов)

M +- м=1,34 + 0,2; опыт. 8, 47, 15, 53, 76

М м=39,8+.12; р<0.01.

Таким образом, предлагаемый способ значительно чувствительнее способа по прототипу.

Формула изобретения

Способ определения токсичности вод и водных растворов, содержащих биологически активные вещества, путем воздействия исследуемой пробой на растительные клетки с последующей оценкой. о тл ич а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения чувствительности способа, воздействие осуществляют путем введения части исследуемой пробы в межклетники листецов ряски, затем растения выдерживают в исследуемой жидкости в течение 17-18 ч при освещенности

50+ 4 лк, далее подсчитывают количество эпистрофных хлоропластов до и после 10-минутной экспозиции светом и оценивают токсичность по увеличению количества эпистрофных хлоропластов,