Способ оценки токсичности водной среды

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 а 01 N 33/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А8 ГОРСКОМУ СВИДЕТЕ ТВУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) 1 (21) 4858551/13 (22) 10.08,90 (4б) 30,12.92. Бюл. Р 48 (71) Ленинградский государственный университет (72) В.В.Полевой, М.феШишова, Н,И.Инге-Вечтомова и P.À.Ïðîøèíà (56) Авторское свидетельство СССР . М 1399673, кл. G 01 N 33/18, 1988. (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ТОКСИЧНОСТИ ВОДНОЙ СРЕДЫ (57) Использование: анализ водных ред; экспресс-анализ экологической дбстановкиие Сущность изобретения отрезок растительной ткани использу.ют в качестве тест-электрода.ИсслеИзобретение относится к области исследования и анализа водных сред и может быть применено для экспресс" анализа при контроле экологической .. ьбста нов ки .

Известен способ определения токсиче ы» кости жидкостей, предусматривающий предварительное культивирование Фотосинтезирующего тест.-объекта, взаимо" действие тест-объекта с контролируемой жидкостью, контроль изменений функциональных параметров, определя- емых состоянием фотосинтетического аппарата тест-объекта и определение токсичности по изменению на 5-504 ак" тивности фотосинтеза и дыхания тест. объекта - синхронизированной культуры микрьводорослей по отношению к конт„„ЯЯ„„1784914 А1

2 дуемую жидкость наносят на-один конец, . отрезка, выдерживают от 2 мий до 2 ч (в зависимости от токсичности примесей), другой конец находится в дистиллированной воде и служит контролем изменения электрического потенциала .

В случае нетоксичности жидкости раз" ность электрических потенциалов между концами отрезка растительной .ткани возвращается, к исходному уровню, зарегистрированному до начала воздейст вия. При повреждающем влиянии жидкости на клетки тестируемого конца отрезка растительной ткани возникает устойчивая во времени остаточная электронегативация. 3 ил. м ролю, в качестве пкотопрогпо испдольэуют величину активности Фотосинтеза и ды- а хания микроводорослей, определенную до введения контролируемой жидкости @р в реакционную камеру. Недостатком известного способа является малая экспрессность и надежность анализа, связанные с тем, что исследования про водятся на синхронной культуре микро- @ водорослей, поддержание которой соп- ряжено с определенными ерудннност1нн, ) определение активности фотосинтеза и а дыхания методически-сложно, а кроме того, интенсивность таких процессов, как Фотосинтез и дыхание, зависит от внешних Факторов, особенно at ocseщенности, томпературы и т,д, Целью изобретения является повышение точности оценки токсичности со1784914 единений, а также ускорение и упроще- калия и натрия в растворе, не o awние анализа. вающих физиологического стрессового

8 предлагаемом способе оценки ток» воздействия, показывает, что раствосичности водной среды предусматрива- ры солей тяжелых металлов в концент5 ется выдерживание биологического рациях 10 - 10-з М вызывают четко тест-объекта в анализируемой среде, . выраженную остаточную негативацию регистрация физиологического парамет- Разности электрических потенциалов, ра тест-объекта и суждение о токсич- что свидетельствует о резко отрицаф ности анализируемой среды по величине lo тельном действии этих веществ на мепараметра. ..,,., ... . таболизм оастйтельных клеток даже в

В качестве тест-объекта выбирают случае кратковременного, двухминутотрезок растительной ткани, преиму- ного воздействия. Опытным путем устащественно колеоптиля: злаковых. На, новлено, что увеличение времени возодин конец отрезка воздействуют ана- 1g действия исследуемых жидкостей приво« лизируемой жидкостью, а на лругой - дит в значительному повышению чувстдистиллированной водой и- йзмеряют " — вительности метода. При длительном разность электрических потенциалов воздействии выявляется токсичность между концами отрезка. " : . .. у исследованных солей тяжелых металВоздействие анализируемой жидко- . jO лов с концентрациями 10 - 10 М, в стью проводят от 2 минут до 2 часов, . то время как ионы натрия и калия в в зависимости от токсичности приме тех же концентрациях не оказывали сей . . : - повреждающего воздействия (фиг. 1,: 2) ..

Сущность предлагаемого изобрете-k Исследование токсичности раствония заключается в следующем. В осно-» 25 Ренных в воде примесей, провЕденное ву способа положена способнжч"ь - рас- на различных растительйых тканях - тений- поддержива ь" разйость -электри- 4-х дневных .этиолированных пророст ческйх" потенциалов между его"Частями ках кукурузы - колеоптилях, мезоко-. на постоянном уровне. В предлагаемом, — тилях и корнях - показало, что наспособе отрезок растительной ткани 3р иболее чувствительными являются от . используется в качестве тест=электро--. резки колеоптилей кукурузы, а наимеда прй определении токсичноСти йрйме- нее ", отрезки корней,, что может быть сей, растворенных в среде . При Мане- связано с особой физиологической сении исследуемой жйдкости на один ролью корневой системы растений, конец отрезка, другой его- койец" ос- 35 поглощение веществ из почвенного растается в дистиллированной воде и слу- "твора, характеризующегося достат6чно жит контролем изменений, происходящих высокими концентрациями Различных в ответ йа воздействие, В случае не- : элементов. токсичности примесей разность элект.; рических потенциалов между коМцами 40 На основе выявленных особенностей отрезка после окончания воздействия в.изменении Разности потенциалов возвращается q исхоодйому уровню, sa-, между концами отрезка растительной регйстрированному до начала воздейс- : ткани разработана система балльной: твин; При повреждающем влиянии жид- оценки токсичности жидкости. В какости на поверхностнйе клетки тести- 45 честве фактора, вызывающего при кратруемого конца отрезка растительной : ковременном воздействии гибель клетками, возникает устойчивая вд вре- : ток конца отрезка, использовали кипямени остаточная негативация; т".е. щую дистиллированйую воду. Данное невозвращение разности электричес- воздействие привело к появлению ос . ких йотенцйалов"к исходйому уровню, 5 таточной негативации, принимаемой за

Величина остаточной негативации со-.. 10 баллов и равной 50 мВ. 8 приблиответствует степени токсичност и жид- жении линейной зависимости остаточ" кости.. ., ной негативации и степени повреждеИсследование различных конКентра- . ния, диапазон 0-50 мВ может быть разций солей тяжелых металлов, таких . делен на 10 участков и 11 оценок в как кадмий, ртуть, медь., свийец, же» 55 баллах, причем 0-баллу соответствует лезо, а также IlAB, в сопоставлении :, 0 мВ (отсутствие остаточной негатис койтрольными опытами с использова" нации), балла 1 - соответствует оснием таких же концентраций хлоридов таточной негативации в 5 мВ и т.д.

5 17

Способ осуществляют следующим способом.

»

Отрезки колеоптилей растений (нап-. рием, кукурузы) длиной 20 мм помещают в измерительную камеру и измеряют исходное значение разности потенциалов между двумя концами отрезка в течение нескольких минут. После этого на один конец отрезка воздействуют анализируемой жидкостью, нанося раствор на ткани растения, Длительность воздействия может варьировать от 2 минут до 2 часов. Затем тестируемый конец отрезка отмывают дистиллированной водой и измеряют величину тканевого потенциала (разницу потенциалов между концами отрезка).

Измерение разности потенциалов производят с . помощью двух неполяризующихся хлорсеребряных.. электродов типа ЭВЛ-1М, электрометрического усилителя постоянного тока с высоким. входным сопротивлением порядка 10 Ом, 9 причем при необходимости непрерывной записи изменений разности электрических потенциалов в схему установки включают самописец типа КСП-4. Степень токсичности жидкости определяют по балльной системе, приведенной выше.

Пример 1. Исследовали токсичность водного раствора хлористого калия в концентрации 10" М. На апикальный конец отрезка колеоптиля кукурузы нанесли исследуемый раствор, другой конец — дистиллированную воду. При этом зарегистрировали резкую деполяризацию ткавевого потенциала, сохраняющуюся в течение 2-х часов инкубации. После отмывки отрезка тка" невой потенциал постепенно возвращался к исходному значению. Остаточная негативация составила 1 мВ, что свидетельствует об отсутствии повреждающего воздействия ионов калия на метаболизм клеток, контактировавших с жидкостью (0-баллов повреждения).

Пример 2. В условиях примера исследовали токсичность водного раствора хлористого калия в концентрации 10-з М, Остаточная негативация составила 2 мВ, что указывает на отсутствие повреждения клеток растительной ткани испытуемым раствором.

Пример 3. В условиях примера 1 исследовали токсичность водного раствора сернокислого кадмия CaS0< при концентрации 10-< М. После регист-. рации остаточной негативации устано»

84914 6 баллу и свидетельствует о наличии, повреждения клеток под действием дан.ного раствора (фиг.3).

Il р и м е р 7. Проверяли токсичность ПАВ, в качестве которого взяли

40 стиральный порошок советского производства "Вихрь" в концентрации 0,13 в условиях примера 1. Измерение остаточной негативации показало, что величина ее равна 7 мВ, что соответствует повреждению 1-2 балла, что мож1;и но рассматривать как нетоксичное воздействие исследуемого раствора.

Точность измерения величины раз" ности потейцалов после воздействия (остаточной негативации) составляет

5+1 мв.

Сравнение результатов с прототипом показывает, что предлагаемый спо» соб, использующий отрезок растительной ткани и измерения чувствительновили, что она составляет 30 мВ и сохраняется в течение цаса и более . По

М шкале установили, что имеет место

5 псзреждение растительной ткани со ответствующее 6 баллу, что свидетельствует о заметной токсичности исследуемой жидкости.

Пример 4. В условиях примера

1О 1 исследовали токсичность раствора сернокислого кадмия CaSOg в воде при концентрации соли 10 -э М. После воздействия величина остаточной негативации составила 50 мВ, что соответст15 вует 10 баллу по шкале токсичности и является следствием деструктивных процессов в клетках апикального конца отрезка растительной ткани под влиянием раствора.

2О Пример 5. Проверяли токсичность действия поверхностно-активного вещества, в квчестве которого выбрали стиральный порошок финского производства "Pyykki Иаг1",Условия испы2о тания соответствовали примеру 1, концентрация ПАВ составила 0,014. После воздействия раствором на апикальный конец колеоптиля кукурузы оста-: точная негативация была близка к нуЗО лю, что позволяет считать воздействие. данным раствором нетоксичным (фиг.3) .

Il р и м е р 6. Проверяли токсичность того же прошка, что в примере

5, при его концентрации 0,13, в тех

З5 же.условиях. Измерение остаточной негативации показало устойчивое отклонение ее от исходного уровня, coc" тавившее 20 мв, что соответствует 4

-го и) -40

-во

-roo

7 1784914 го физиологического показателя, отли- Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и я чается большей экспрессностью и на- Способ оценки токсичности водной дежностью, т,к. измерения проводят в среды, предусматривающий выдерживание течение промежутка времени от 2 минут биологического тест-объекта в анали5 до 2 часов, и не требуется предвари- зируемой среде, регистрацию физиолотельного культивирования тест-объек- гического параметра тест-объекта и та и синхронизации культуры. суждение о токсичности анализируемой среды по величине параметра, о т л и ехнико экономическая эффективности 1 ч а ю шийся тем, что, с целью предлагаемого способа по сравнению с првышения точности оценки, а также прототипом заключается в высокой-экс- ускорения,и упрощения способа,в капрессности метода и высокой его чувст- честве биологического тест-объекта вительности, а также адекватной оцен- используют отрезок колеоптиля растеке величины повреждения при использо- 15 ния, при выдерживании колеоптиля в вании анализируемых жидкостей на жи- анализйруемой среде в последней развые организмы, Способ может быть мещают одйн конец колеоптиля,а проосуществлен на простейшем оборудова- тивоположный - в дистиллированной ао нии, отличается повторимостью и не : де, выдерживание осуществляют в тече- требует применения средств, искажаю- gp ние не более 2 ч, IlOcfl6 чего отрезок щих состояние тест-системы при Физи- колеоптиля, находящийся в айализируческом и химическом воздействии, При . еной среде, промывают, а в качестве длительности 2 часа чувствительность Физиологического параметра регистриметода составляет 1(Г И и ниже для таких руют остаточную негативацию ткани, повреждающих факторов, как соли тяжелых 25 определяемую путем измерения разносметаллов, и 0,13 для ПАВ. ти потенциалов между концами колеоптиля.

178" 914

Я,и

-20

Of%

Составитель М.йишова

Редактор .. Техред М.Моргентал . Корректор C. Патрушева

««««««е ««««««в ««е- е «««««««««» ««« ««««««««««««

Заказ 4362 Тираж ° . . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

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

«Ю «

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 о