Розробка методу швидкого випробування для визначення токсичної дії зразків води

Розробка процедури швидкого випробування для визначення токсичного впливу зразків води на зелені водорості Дипломна робота з курсу екологічної інженерії, представлена Лаяною Ейс Гамбург-Бергедорф 19 липня 2007 р. Експерт: проф. Д-р ін-г К. Кухта К. Рох

Ця дипломна робота була підготовлена в Інституті гігієни та навколишнього середовища Вільного та Ганзейського міста Гамбург під керівництвом дип. Інж. Майкла Лехельта. Інститут гігієни та навколишнього середовища Департамент екологічних досліджень Департамент водних досліджень Департамент вимірювання якості води Marckmannstrasse 129 b 20539 Гамбург Тел .: 404/428 45-3869

Зміст 2 Зміст Перелік рисунків 5 Перелік таблиць 8 Перелік символів 8 Список скорочень 9 1 Підсумок 11 2 Вступ 13 3 Завдання та завдання 15 4 Теоретичні основи 17 4.1 Статичні біотести 17 4.2 Визначення токсичного впливу 19 4.3 Випробування на водорості DIN 38412 20 4.4 Тести на фотосинтез 22 4.4.1 Біохімія Фотосинтез 23 4.5 Вимірювання флуоресценції 26 4.5.1 Швидка флуоресценція 27 4.5.2 Затримка флуоресценції 29 4.6 Флуорометр bbe 30 4.6.1 Технічні дані та структура 31 4.6.2 Вимірювання вмісту хлорофілу в окремих класах водоростей 32 4.6.3 Вимірювання активності водоростей 33 4.7 Досліджувані організми 36 4.7 .1 Chlorella vulgaris 36 4.7.2 Desmodesmus subspicatus 38 4.8 Засоби захисту рослин 39 4.8.1 Гербіциди 41 4.8.2 Поведінка забруднюючих речовин у водоймах 42 5 Матеріали та методи 44 5.1 Матеріал 44 5.1.1 Розчини поживних речовин та хімічні речовини 44 5.1.2 Обладнання та матеріали 45 5.1.3 Випробовувані організми 46 5.2 Методи 47 5.2.1 Препарати для випробування/Вибір досліджуваного ЗІЗ 47 5.2.2 Приготування вихідних розчинів 47 5.2.3 Приготування суспензії водоростей 48 5.2.4 Підготовка досліджуваних зразків 49

Зміст 4 5.4.2 Оптимальна тестова концентрація водоростей 83 5.4.3 Вплив температури 84 5.4.4 Вплив світла 84 5.4.5 Оптимальна активність водоростей 85 5.5 Тест функцій 85 5.5.1 Оцінка 86 5.6 Рекомендація щодо використання експрес-тесту на водорості 88 6 Обговорення та перспективи 94 6.1 Збільшення після додавання гербіцидів 94 6.2 Розрахунки значень ЄС 50 96 6.3 Використання методу швидких випробувань 97 7 Бібліографія/Список джерел 98 8 Додаток 101

Перелік рисунків 7 Рис. 73: Вплив температури на температуру Chlorella vulgaris через 10 мкг/л 84 Рис. 74: Вплив інтенсивності світла на інгібуючий ефект різних концентрацій 84 Рис. 75: Вплив активності водоростей Chlorella vulgaris на таку при 10 мкг/л 85 Рис. 76: Порівняння експрес-тесту/DIN-тест для 1 86 Рис. 77: Порівняння експрес-тесту/DIN-тест для 2 87 Рис. 78: Порівняння експрес-тесту/DIN-тест для 3 87 Рис. 79: Порівняння до і після Додавання 94 Рис. 80: Порівняння значень у n та порожніх зразках 94 Рис. 81: Порівняння реакцій флуоресценції у активних та пошкоджених водоростей 95 Рис. 82: Хід трансформації пробіта кривої доза-ефект 96 Рис. 83: Розрахунок значення ЕС 50 за допомогою поліноміальної регресії 97

Список таблиць/Список символів 8 Список таблиць Таблиця 1: Приклад складу для випробувальних партій тесту на водорості 21 Таблиця 2: Приклад оцінки тесту на водорості 22 Таблиця 3: Вибрані хімічні речовини 47 Таблиця 4: Приготування вихідного розчину II 48 Таблиця 5: Приклад для отримання бажаних концентрацій гербіцидів 49 Таблиця 6: Значення ЕС 50, що використовуються з різних паспортів безпеки 52 Таблиця 7: Вибрані s для основних експериментів 52 Таблиця 8: Приклад для вимірювання активності Chlorella vulgaris 53 Таблиця 9: Порівняння Значення EC 50 між швидкими тестами та тестами DIN з таблиці SDS 54 Tab.10: Приклад для серії тестів з 60 Tab.11: Приклад інгібуючої дії різних моментів часу 61 Tab.12: Приклади результатів експерименту з різними концентраціями хлорофілу 65 Таблиця 13: Приклад вимірювання при різних температурах 71 Таблиця 14: Приклад вимірювання при різних температурах iхiдна iнтенсивнiсть світла 75 Перелік символів β: Концентрація забруднювача λ: Довжина хвилі X i: подразник X n: шкідливий N: шкідливий для навколишнього середовища

Список скорочень 10 OECD: Організація економічного співробітництва та розвитку OH -: Гідроксид-іон P 680: Фотосистема II з максимумом поглинання при 680 P 700: Фотосистема I з максимумом поглинання 700 PflSchG: Закон про захист рослин PS: Фотосистема PSM: Засоби захисту рослин SAG: Збір для культур водоростей Геттінген SDS: Паспорт безпеки Stammlsg: Запас розчину T: Time/Zeit WGK: Класи небезпеки для води WHG: Закон про управління водними ресурсами WFD: Рамкова директива про воду

Резюме 12 Другим важливим висновком було те, що зелена водорість Desmodesmus subspicatus набагато чутливіша до забруднюючих речовин, ніж Chlorella vulgaris. Оскільки в інституті вже є власне культивування хлорели, експерименти проводились з цією водоростю з організаційних причин. Загальні умови процедури випробування були розроблені з результатів випробувань. Були отримані наступні умови випробування: Необхідний час інкубації лише 15 хвилин. Концентрація водоростей або хлорофілу досліджуваних водоростей не впливає на процедуру вимірювання. Температура значно впливає на результати випробувань і повинна бути визначена. Вплив світла незначний для процедури вимірювання і тому є вільним вибір. Активність досліджуваних водоростей не є значущою для методу в діапазоні від 50% і вище

Теоретичні принципи 34 Рис. 18: Схематичне зображення фаз вимірювання [30] Рис. 19: Хід реакцій флуоресценції в активних водоростях [30] Рис. 20: Хід реакцій флуоресценції у неактивних водоростей [30] До фактичного вимірювання активності водоростей водорості стають темними пристосовані для споживання будь-якої світлової енергії, яка може бути присутньою в клітинах, і, отже, для стандартизації водоростей. На малюнках 18-20 показано схематичну послідовність вимірювань, розділену на три розділи. Темна адаптація водоростей тут не показана. На першій фазі вимірювання, після адаптації до темряви, відбувається вимірювання мінімальної флуоресценції, вимірювання f 0 (див. Рис. 18/перший розділ). У цій фазі опромінюється світловим імпульсом зі слабким імпульсом. Живі або активні водорості навряд чи надсилають реакцію флуоресценції, оскільки майже вся енергія світла поглинається і зберігається в їх фотосинтетичному центрі (див. Рис. 19/перший розділ). Рівень цієї реакції флуоресценції реєструється пристроєм як значення f 0. Мертві або неактивні водорості не можуть поглинати світлову енергію світлодіодів у свій фотосинтетичний центр, оскільки це блокується. В результаті реакція флуоресценції в

Отже, теоретичні основи 43 можна зменшити лише шляхом розведення. Після забруднення води воно зберігається протягом тривалого часу. [49] Постанова про захист вод від 28 жовтня 1998 р. Встановлює максимально допустиму концентрацію пестицидів у підземних водах та в річках до 0,1 мкг/л на окрему речовину або 0,5 мкг/л для загальної кількості активних речовин. Для деяких дуже отруйних пестицидів стандарти якості в РДВ навіть були підвищені