Спосіб дослідження токсичності водного середовища

1. Спосіб дослідження токсичності водного середовища, що включає вміщення у досліджуване водне середовище контейнера з тестовою водною мікроекосистемою, який відрізняється тим, що спочатку контейнер, з вбудованим в ньому відбивачем, який спрямовує світло крізь розташований усередині контейнера шар водного розчину барвника метиленового синього, занурюють у досліджуване водне середовище, після заповнення його водою з цього досліджуваного середовища герметично зачиняють, і потім ведуть спостереження за спектральними параметрами відбитого світла, яке проходить крізь шар водного розчину барвника U 2 (19) 1 3 використанням ефектів споживання тестовою мікроекосистемою кисню та залежності спектральних параметрів барвника метиленового синього від зміни аеробного стану середовища на безкисневе анаеробне. Поставлена задача вирішується шляхом вміщення у досліджуване водне середовище контейнера з тестовою мікроекосистемою і відбивачем світла з рідким світлофільтром у вигляді розташованого у внутрішньому об'ємі контейнера шару водного розчину барвника метиленового синього і спостереження за змінами спектральних параметрів цього відбивача - після заповнення контейнера досліджуваною водою і герметичного його зачинення. За наявністю або відсутністю змін спектральних параметрів відбивача внаслідок дії досліджуваного водного середовища на тестову мікроекосистему відбувається діагностування токсичного забруднення. Наявність агентів гострої токсичності підтверджується, якщо протягом доби синій колір відбивача не змінюється, і навпаки: за відсутністю агентів гострої токсичності - синій колір відбивача змінюється на інший. Технічний результат запропонованого способу дослідження токсичності водного середовища полягає у вдосконаленні процесу виявлення токсичних забруднень, що не потребує для свого здійснення контейнерів з автономними джерелами світла і електроенергії, а також створюється можливість отримування інформації на великих акваторіях за допомогою використання дистанційних (аерокосмічних) засобів, значно скоротивши витрати. Спосіб здійснюють таким чином. Будь-яким відомим засобом (наприклад - за допомогою безпілотних літальних апаратів) вміщують у досліджуване водне середовище контейнери з тестовою водною мікроекосистемою. При цьому до контейнера вміщують, або виконують як єдине ціле з контейнером, відбивач світла, таким чином, що відбите цим відбивачем світло проходить через шар водного розчину барвника метиленового синього у внутрішньому об'ємі контейнера. Після вміщення контейнера у досліджуване водне середовище і заповнення його водою з цього досліджуваного середовища контейнер будь-яким відомим способом герметично зачиняють. Далі протягом доби ведуть спостереження за спектральними параметрами світла, яке відбивається від відбивача в контейнері. За умов, що досліджувана вода не містить токсинів, які вбивають живих істот, котрі входять до складу тестової мікроекосистеми, процеси біологічного окислення не зупиняються. Внаслідок чого з плином часу запаси кисню в герметично зачиненому контейнері вичерпуються. У безкисневому середовищі метиленовій синій переходить у безкольорову форму (лейкоформу). Тож втрачає синій колір шар водного розчину барвника, через який йдуть промені відбитого відбивачем світла. Відповідно змінюються спектральні параметри відбивача. Спостерігаючи ці зміни, діагностують відсутність агентів гострої 28938 4 токсичності у досліджуваному водному середовищі. За умов, коли агенти гострої токсичності присутні у воді досліджуваного середовища, вони вбивають тестову мікроекосистему і зупиняють процеси біологічного окислення. Відповідно - зберігається; певна кількість кисню в контейнері і синій колір відбитого відбивачем світла. Тож за цих умов не спостерігають й відповідних змін спектральних параметрів відбивача. Спостерігають відсутність таких змін - діагностують наявність агентів гострої токсичності у досліджуваному водному середовищі. З метою максимально коротшання необхідного часу спостереження і відповідного прискорення процесів біологічного окислення у герметично замкнений контейнер вміщують суміш пероксиду водню і гумінових речовин, яку перед тим готують при температурі 20-25°С під атмосферним тиском протягом 10-30 хвилин до створення концентрації 2-5% Н2О2 у реакційній суміші. Для максимального зменшення часу спостережень потрібно усунути процеси фотосинтетичної продукції кисню у контейнері. Для усунення процесів фотосинтетичної продукції кисню у контейнері і залишення водночас можливості спостерігати за зміною спектральних параметрів відбивача, частину поверхні контейнера виготовляють непроникливою для світла, а на іншій частині поверхні контейнера залишають прозоре для світла віконце, за яким розміщують у контейнері відбивач світла. Аби подолати протиріччя між потребою (для усунення дії фотосинтезу) екранування поверхні контейнера і потребою мати достатньо велике віконце для спостережень об'єднують функції екрану і світофільтру з метиленовим синім. Для чого повернуту до прозорого віконця поверхню відбивача світла покривають, повністю або частково, матеріалом, просякнутим водним розчином метиленового синього і здатним утримувати досить великі концентрації барвника, мало віддаючи його до води. Йдеться про досліджувану воду, в якій функціонує тестова мікроекосистема. Можливість за допомогою запропонованого способу дистанційно діагностувати гостру токсичність водного середовища підтверджується наведеними нижче прикладами його експериментального здійснення у липні 2007 року на березі тимчасових водоймищ у Саржиному яру на території міста Харкова. Експериментальне водне середовище імітувалося пластиковими посудинами, місткістю 10л., заповненими водою вищезгаданих тимчасових водоймищ. У експерименті до води додавався формалін, до створення його 10відсоткової концентрації. (Після закінчення експерименту цей розчин було вилито у розташовану поблизу від експериментальної площадки ляду каналізаційного колектора). Контрольне водне середовище імітувалося аналогічно, але без додавання формальдегіду. 5 Температура повітря під час експериментів коливалася від 25 до 34°С. Статистична достовірність ефектів, що спостерігалися у експерименті, оцінювалася за точним методом Фішера для якісних ефектів. Йдеться про якісний ефект зміни спектральних параметрів відбитого відбивачем світла, яка, зміна, відбувається за певний час (три години, годину тощо). Приклад перший Під час експериментальної перевірки запропонованого способу до вищезгаданих, імітуюючих досліджуване водне середовище, пластикових посудин вміщувалися, згідно з суттю способу, прозорі пластикові контейнери з тестовою мікроекосистемою і відбивачами світла з рідкими світлофільтрами (у вигляді шару водного розчину барвника метиленового синього). Внутрішній об'єм такого контейнера створювався пластиковими пакетиками фірми “Ліон” (Франція). Ці пакетики мають шийки, що автоматично герметично зачиняються після заповнення пакетика водою доверху. Відбивачі світла виконувалися з алюмінієвої фольги. Функції рідкого світлофільтра виконував або безпосередньо водний розчин барвника метиленового синього у внутрішньому об'ємі контейнера, або просякнуті цим розчином смужечки паперу. Функції тестової мікроекостеми виконувала вода з акваріума, в якому здійснена була модель сукцесії за Р. Маргалефом [3], до стадії, коли індекс Маргалефа прийняв значення більше 3.5. За добу до експерименту до тестової мікроекосистеми додавалися вбиті двадцятихвилинним нагрівом при температурі 100°С пекарські дріжджі - із розрахунку створення концентрації сухої органічної речовини, достатньої для впевненої швидкої елімінації максимально можливих у контейнері концентрацій кисню. Після вміщення контейнерів у судини, імітуючи досліджуване водне середовище, здійснювалися, з одинадцятої години ранку, спостереження за зміною кольору відбивачів. У всіх чотирьох експериментальних варіантах аж до восьмої години вечора - тобто протягом майже усього світового дня зміни кольору відбивача не було зафіксовано (не було воно зафіксовано протягом і подальших п'яти днів аж до завершення експерименту). В чотирьох контрольних варіантах зміна кольору з синього на жовтаво-білий сталася через такі інтервали часу: 146, 141, 153, 147 хвилин. Тобто у контролі ефект (зміни кольору менше ніж за три години) спостерігався у чотирьох випадках з чотирьох, у експерименті - ні в одному з чотирьох випадків. Незважаючи на малий розмір вибірок точний метод Фішера для якісних ефектів [4] дозволяє визначити у контролі, у порівнянні з експериментом, статистично достовірну (р