Процес оцінки забруднення води методом кхч-діелектрометрії

Процес оцінки забруднення води методом КХЧ-діелектрометрії, який полягає у тому, що проводять контроль стану гідратного оточення мембран та внутрішньоклітинних стр уктур водоростей, який відрізняється тим, що оцінку проводять по стану водного режиму водоростей вимірюванням комплексної діелектричної проникності методом КХЧ-діелектрометрії. (19) (21) u200604258 (22) 17.04.2006 (24) 15.01.2007 (46) 15.01.2007, Бюл. № 1, 2007 р. (72) Щеголєва Тетяна Юріївна, Паршикова Тетяна Вікторівна (73) Щеголєва Тетяна Юріївна, Паршикова Тетяна Вікторівна 3 19924 груп водоростей, величини AF (показник ступеня життєздатності кліток і їх потенційної фотосинтетичної активності). Використовують флуорометрию при контактних і безконтактному (дистанційному) методах визначення концентрації хлорофілу і рослинної маси По інтенсивності флуоресценції оцінюють рівень забруднення середовища, наприклад, важкими металами, детергентами, установлюють процентне співвідношення систематичних гр уп водоростей у змішаних зразках культур і фітопланктоні. В процесі оцінки забруднення води, динаміку розвитку водоростей контролювали по зміні кількості та функціонуванню хлорофілу, а також визначенню ступеню життєздатності клітин Цей спосіб може бути прототипом. До недоліків можно віднести те, що метод обліку кількісних показників досить тривалий і неможливо використовувати малі об'єми для вимірювання. В основу корисної моделі поставлено завдання розробити процес оцінки забруднення води шляхом оцінки стану гідратного оточення мембран та внутрішньоклітинних структур водоростей, вимірюванням комплексної діелектричної проникності методом КХЧ-діелектрометрії, що дозволить швидко одержувати необхідну інформацію на живих клітинах водоростей про їх водний режим, а також визначати тенденцію подальшого розвитку технологічного процесу їхнього вирощування, рівня продуктивності як у системах індустріального фотосинтезу на основі мікроводоростей, так у водоймах. Цей процес дозволить скоротити час проведення оцінки,, витрати праці, реактивів, підвищити продуктивність, забезпечити зменшення вартості аналізів води в умовах санітарно-епідеміологічних та промислових лабораторій. Спосіб дозволяє досліджувати живий матеріал, швидко й об'єктивно одержувати інформацію, багаторазово проводити кількісні виміри, оцінювати біологічні особливості організмів, календарний вік культури, інтенсивність функціональної активності водоростей. Поставлене завдання вирішується тим, що в процесі оцінки забруднення води, отримували унікальну інформацію про стан водної компоненти біосистем, було показано, що найближче гідратне оточення є реплікою структури макромолекули, а повне водне оточення повторює зміни її конформації. В проведеному циклі робіт зареєстровані зміни стану водної компоненти біооб'єктів при конфірмаційних перетвореннях макромолекул та надмолярних комплексів різних рівней організації. Згідно корисної моделі, вимір змін діелектричної проникності проводили методом КXЧдіелектрометрії в діапазоні дисперсії вільної води при довжині хвилі 7,56 мм. Визначались зміни параметрів стоячої хвилі при внесені зразків суспензії водоростей в хвильовод приладу, а саме по зміщенню мінімуму стоячої хвилі (DL) та ширині подвійного мінімуму останньої (DΧ). В якості контролю використовували стандартний розчин з характеристиками наближеними до поживного сере 4 довища. За цими показниками можна обчислити діелектричну проникність й дати оцінку гідратного оточення мембран та стану вн утрішньоклітинної води в різних умовах знаходження водоростей. При мінімальних відмінах параметрів від еталону можна зробити висновок цодо ступеня забруднення води та відхилення її від стандартних нормативних показників. Заявлений процес здійснюється таким чином. Об'єктами досліджень були альгологічно чисті культури мікроводоростей різних систематичних відділів Cyanophyta (Cyanobacteria), Chlorophyta, Rhodophyta. Водорості культивувались в лабораторних умовах в конічних колбах Ерленмейера на селективних для кожної групи поживних середовища х при температурі 20±2°С та освітленності 2800-3000лк лампами денного світла. Згідно з винаходом готують 2 зразки. В перший зразок до клітин водоростей додають дистильовану воду, це контрольний зразок. В другий до клітин водоростей додають воду, що оцінюють (контролюють). Обидві проби послідовно вносили в хвилепровід й вимірювали зміни параметрів стоячої хвилі та діелектричну проникність. При відміні рівня показників у другій пробі прогнозували ступінь забруднення води. Як пристрій для оцінки забруднення води поверхнево-активними речовинами (ПАР) використовували обладнання для виміру діелектричної проникності біологічних об'єктів в міліметровому діапазоні [UA, патент N9844 від 11.03.2005р. "Пристрій для дослідження водної компоненти біологічних об'єктів", кл. G01N 33/48, Щеголева Т.Ю.]. В дослідах була використана катіонна поверхнево-активна речовина (КПАР) -катамін (алкілдиметилбензиламоніум хлорид), виробництва SIGMA (США) в концентраціях від 0,1 до 10 мг/л. Вимірювання провадились в наступному режимі: вихідний стан клітин, зміни в них після 3 й 24 годин контакту з КПАР. Одна частина дослідних зразків знаходилась на світлі, друга в темряві. Досліди свідчать, що водорості різних систематичних груп найбільш чуи шво реагують саме на вплив КПАР. При наявності у воді КП АР в концентрації від 0,1 до 1 мг/л через 3 години контакту клітин з ним на світлі було зареєстровано збільшення гідратного оточення клітинних стр уктур (ГОКС). Підвищення діючої концентрації КПАР до 10 мг/л викликало зменшення ГОКС. Це свідчить про порушення біологічних мембран і віддачу води клітиною, що супроводжується збільшенням вільної води в суспензії. Завдяки малим об'ємам для вимірювання (об'єм відповідної камери 0,005 мл), а також короткої тривалості проведення аналізу (2-3 хв) (таблиця), дослідження виконувались не лише в багатьох повторностях, але й з великою кількістю зразків) в реальному часі й умовах неруйнуючого контролю. На останнії діяли різні фактори (тривалість освітлення, темрява, різні концентрації ПАР. В цілому, характер змін гідратації мембран та внутрішньоклітинних структур водоростей як в нормі, так й під впливом різноманітних факторів дає чітке уявлення про динаміку цих процесів. Це дозволяє апаратурно без руйнування клітин про 5 19924 водити експрес-оцінку функціонального стану хлорофілвмісних організмів, визначати тенденції подальшого їх розвитку. Зміни були тим більш істотні й несумісні з нормальною життєдіяльністю клітин, чим вищою була концентрація КПАР, тривалість контакту з ним, а клітина водорості мала меншу кількість зовнішнього полісахаридного шару, який відіграє важливе значення в нейтралізації негативної дії КПАР. Характер змій ГОКС мікроводоростей можна віднести до числа інформативних експресмаркерів контролю функціональних процесів в організмах при проведенні не лише оптимізації їх росту в контрольованих умовах, але й при моніторингу стан у розвитку природних популяцій водоростей в водних екосистемах. На підставі використання 17 видів тест-культур водоростей як біосенсорів для КХЧ 6 діелектрометрії доведено, що на підставі оцінки водного режиму, фізіологічного стану та первинної продуктивності водоростей можна дати експресоцінку якості води або поживного середовища в якому розвиваються водорості, клітини яких швидко реагують на наявність забрудників, в першу чергу таких поширених, як ПАР. З огляду на експресність визначення (час виміру 2-3 хвилин), невеликі обсяги досліджуваного зразка (обсяг осередку 0,005 мм) і інформативність одержуваних характеристик проведення досліджень КХЧ-диелектрометрії являє собою новий і перспективний напрямок для дослідження фізіолого-біохімічних особливостей цих організмів, у цьому напрямку дуже перспективно як у плані розвитку теоретичних аспектів, так і для рішення прикладних задач альгофізіології і біотехнології. Таблиця Час витрачений на обробку проби до одержання кінцевого результату МЕТОД 1. Спектрофотометричне визначення хлорофілу з обліком відділення клітин від середовища, руйнування, екстракції, освітлення, спектрофотометрії при використанні: - ацетону, етилового спирту - метилового спирту 2. Нефелометрія на фотоелектроколориметрі - нефелометрі з обліком нестабільності результатів и їхньої залежності від ступеня дісперності часток в суспензії 3. Флуорометрія, з обліком багаторазового промивання кювети після додавання разобщителя й узяття нового обсягу, а також зняття показників еталону і проби по 4 діапазонам (3 фільтра і без фільтра). При контролі монокультури і роботі на одному фільтрі час скорочується у 2-3 рази 4 КХЧ-діелектрометріЯ об'єм відповідної камери 0,005 мл Комп’ютерна в ерстка Д. Шев ерун Підписне 50-80 хвилин 25-50 хвилин 45-60 хвилин 15-20 хвилин 2-3 хвилини Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601