Способ определения концентрации меркаптанов в водной среде

 

Использование: при проведении анализов воды для контроля экологической обстановки. Цель: повышение точности определякия меркаптанов и снижение трудозатрат. Сущность изобретения: отбирают в качестве проЬ бентосные формы водной растительное-, ти,гомогенизируют пробы в трис-НС1 буфере, добавляют в качестве реагён - тов цистеин, 2-меркаптоэтанол и свинца регистрируют в качестве химического параметра активностью фермента i 3-циано-аланинсинтазы и устанавливают концентрацию меркаптанов в пробе по ка-либровочному графику.Положительный эффект: индикация меркаптанов произво дится в течение 5-60 мин, способ позволяет прои-звоЛиТБ тагф ёс -1-диаТ ностику непосредственно по реакциям биоты без использовйнйя специальной установки и дефицитных реагентов. 1 ил Л 2 а

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социдлистичяс<йх „„.я ) 1 784д 1 З А 1 (5!)5 С 01 N 33/18

ГОСУДАРСТВ ЕН НОЕ ПАТЕ НТНО Е

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4817537/13 (22) 25,04 ° 90 (46) 30.12.92. Бюл. " 48 (71) Иркутский политехнический инсти« тут (72) С.С,Тимофеева, В.3.Беспалова. и А.И.Бейм (56) Лурье Ц.Ю. Аналитическая химия прбмышленных сточных вод. M. Химия, 1984, с. 413-417. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИА КОНЦЕНТРАЦИИ

ИЕРКАПТАНОВ В ВОДНОЙ СРЕДЕ (57) Использование: при проведении анализов воды для контроля экологической обстановки. Цель: повышение точности определяния меркаптанов и снижение трудозатрат, Сущность изобИзобретение относится к аналитической химия объектов окружающей среды и санитарной гидробиологии и касается определения концентрации меркаптанов в природных водах..Меркаптаны или тиолы - производные сероводорода являются специфическими и приоритетными загрязнителями природных вод. Они попадают в водоем со сточными, водами предприятий . целлюлозно-бумажной, нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей и химической промышленности, а также накапливаются в водоемах в результате жизнедеятельности многих организмов. Так, например, содержание сероводорода и меркаптанов в подскипидарной воде различных предприятий целлюлозно-Gy"" мажной промышленности достигает от ретения: отбирают s качестве проо бентосные формы водной растительнос", ти,гомогенизируют пробы в трис-НС3. буфере, добавляют в качестве pear6Hтов цистеин, 2-меркаптоэтанол и ацетат свинца, регистрируют в ка честве химического параметра активностью фермента

I P-циа но-ала ни нсинта зы и устанавливают концентрацию меркаптанов в пробе по ка„либровочному графику. Положительный эф" фект: индикация меркаптанов производится в течение 45-60 мин, способ позволяет производи16 экс11рЕсс"Дйа1ностику непосредственно по реакциям биоты без использовйнйя c и ецйаЪьной установки и дефицитных реагентов °

1 ил. 2 табл.

30 до 1500 мг/л, в очищенных сточных водах 0,1-5 мг/л. В процессе жизнедеятельности организмов, особенно в

= зарослях водорослей выделяется до . 50-400.10-< r на 1 r живого веса в час меркаптаносоединений, Иеркаптаны относятся к числу высокотоксичных и тРудноопределяемых веществ ПДК в . воде водоемов метилмеркаптана по ор: ганолептическому показателю состав-" ляет 0,0002 мг/л.

В настоящее время известны колориметрические, потенциометрические, тит риметрические, газохромотографические методы

Эти методы длительны; трудоемки, имеют невысокую чувствительность и практически не пригодны для оценки

1784913 4 экологической ситуации в объектах окружающей среды, Наиболее близким rio технической сущности к предлагаемому является спо- 5 соб определения соединений по ферментативной активности. ферменты служат универсальными атрибутами живой клетки, создающими основу биохимической эволюции, и поэто- 10 му доЛжны учитйват6 при решении вопросов биоМогическогУ контроля качества окружающей среды. Сероводород индуцирует активность нитратредуктазы в листьях шпината, уровень активности фермента возрастает, что связано с ингибированием ферментов, окисляющих

НАДН.

Недостатками известного способа являются: 20 применение другого класса Фермента, определение выполнено на наземных растениях, невысокая чувствительность по меркаптанам., 25

Целью изобретения является определение концентрации меркаптанов в водной среде, повышение точности определения, снижение трудозатрат на одно определение ° 30

Это достигается тем, что согласно предлагаемому способу, заключающемуся в определении активности ферментов, присутствие меркаптанов в природных водах определяют по активности 35 фермента р-цианоаланинсинтазы В бен--..тосных формах водной растительности водоема. р-цианоаланинсинтаза ((3-ЦАС) -пиридоксальзависимая лиаза, которая ката. 40 лизирует реакцию замещения по схеме

ЬНСНяс}антСООН КЬНж$-СН2СНИН СООН+

+Н81, Продуктом реакции являются тиоэФиР и сероВодород ° В присутствии 45 меркаптанов в среде активность ф-цианоаланинсинтазы в макрофитах увеличивается или уменьшается по сравнению с контролем.

В основе предлагаемого способа экспериментальные данные, полученные авторами при изучении закономерности индукции Р -ЦАС на растворах меркаптанов.

Известно., что в ответ на загрязнения, на токсиканты организмы реагируют изменением биохимических пока зателей, характеризующих ключевые звенья метаболизма гидробйойтов. Как правило, наблюдается нарастание (индукция) активности ферментов при невысоких дозах реагента и ее снижение по сравнению с контролем - при высоких, Установлено, что высшее водное растение — злодея канадская - один из распространенных видов в водоемах

Советского Союза, при инкубации на растворах меркаптана, в частности 2меркаптоэтанола, изменяет уровень активности Р-ЦАС в зависимости от действующей концентрации или дозы реагента. Эта зависимость и положена в.основу предлагаемого способа.

Способ определения концентрации меркаптанов в природных водах осуществляют следующим образом.

Определение меркаптанов начинается с построения калибровочной кривой. ,Оля этого организмы фитобентоса,напри. мер злодею канадскую, инкубируют в растворах меркаптана различной концентрации от 10 з до 10 7моль/л в течение .1-5 сут, Из расчета 8 r фито" массы в литре. По прошествии определенного времени навеску растений 2 г растирают в Фарфоровой ступке на холоде, добавляют 5 мл 0,2 М трис-солянокислого буфера РН 8,8, смесь отжимают через марлю в 4 слоя, переносят в центрифужные пробирки и центриФугируют 5 минут при 12 тыс, об/мин, надосадочную жидкость отделяют и используют для опредепения активности р-ЦАС, Для определения активности в пробирку приливают 1,2 мм 0,2 И трис-ацетатного буфера РН 9,25; 0,2 мл Ферментного экстракта; 0,2 мл 0,1 и цистеина и 0,2 мл 0,1 М меркаптоэтанола;

0,2 мл 0,002 M ацетата свинца. В кон- . трольной колбе .вместо раствора ацетата свинца добавляют 0,2 мл дистиллиро- . ванной воды, Пробирки тщательно встряхивают и инкубируют в термостате при

37 С 30 минут. Затем изменяют оптическую плотность опытных растворов относительно контрольных при h = 360 нм в кюветах 0,5 см.

Активность Фермента рассчитывают по формуле

А= 158 Л, где А - активность фермента, нмоль мг-4 мин- ;

Д - оптическая плотность;

158- пересчетный коэффициент.

Таблица 1

Найдено.

Введен тов, предлагаемым известным по Лурье

0,95 ° 10

1,2 ° 10

0,81 ° 10 не определяется

0 9,10-з

1,1 ° 10

0,95 ° 10.

0,82 ° 10 ь

10-3

10 <

Таблица 2

Способ

Операции

М известный предлагаемый

Разделение компонетов отдувкой током СО> отсутствует не менее 3 ч

5,. 17849

На основе полученных данных строят колибровочную кривую активноети р-ЦАС, откладывая на оси абсцисс кконцентрацию меркаптана (моль/л) или его дозу (мгlг), а на оси ординат - стейень индукции р-ЦАС.

На чертеже представлена калибровочная кривая °

Пример. Определение меркапта- 1О нов начинают с отбора проб организмов фитобентоса в районе выпуска сточных вод и условно чистом створе, Растения отбирают известными гидробиологическими методами, разбирают 15

Ilo видам. Берут навеску индикаторного растения, тщательно гомогенизируют и подготавливают ферментный экстракт, как описано выше при построений калибровочного графика.

Определяют активность р-ЦАС и по калибровочной кривой находят концентрацию меркаптана.

Результаты определения меркаптана в водах предлагаемым и известным способом приведены в табл.1.

Предлагаемый способ является экспресс-методом, т.к. позволяет провести индикацию меркаптанов в течение

45-60 минут, в то время как известным ЗО . методом до 4 часов. Предлагаемый ме тод позволяет исключить ряд длительных. процедур пробоподготовки и выделения меркаптанов (табл.2), использование специальной установки и остродефицитных реагентов.

13 б

Кроме того, предлагаемый способ позволяет проводить более быструю и точную диагностику загрязнения природных вод непосредственно по реакциям биоты, что важно при организации экологического мониторинга в сети, Госкомгидромета в рамках общегосударственной службы наблюдений и контро" ля за загрязненностью объектов природной среды (ОГСНК), Формула и з о б р е т е н и я

Способ определения концентрации меркаптанов в водной среде, предусматривающий отбор проб, их гомогенизирование, добавление реагентов, регистрацию химического параметра и установление концентрации меркаптанов в пробе по калибровочному графику, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения и снижения трудозатрат, в качестве проб отбирают бентосные формы водной растительности, гомогенизацию пробы осуществляют в трис-НС1 буфере, перед добавлением реагентов проводят цент i рифугирование гомогената и приготовление ферментной вытяжки,в качестве реагентов используют цистеин, 2-меркаптоэтанол и ацетат свинца, а в качестве химического параметра регистри« руют активность фермента р-цианоаланинси нта зы.

1784913

Продолжение тавл. 2

Способ

Операции известный предлагаемый

Осаждейие суспензией карбоната кадмия не менее 3 ч отсутствует

Выделение меркап-. танов из солей

2-10 мин отсутствует

1 час

35 минут

10 минут

1-2 часа

Итого

3-4 часа

Еа я4ровочпый гре@а лю опр кмелка иерщванов в щщуодщи водами

1аО

110 МОдЬу

Составитель, С.Тимофеева

Техред M.Мор гентал

1(орректор А.Иотыль

Редактор

Заказ 4362 Тираж : Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКИТ СССР

113035, Москва, )1<-35, Раушская наб., д. 4/5

° ЮВ

Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г.УЖгород, ул. Гагарина,101

Отбор проб рас" тений и подготовка пробы

Определение

Расчет йо формулам отсутствует.

10 минут

10 минут