Биотестирование – что это такое, где и для чего применяется читать онлайн

Принципы построения биотестовой системы Текст научной статьи по специальности « Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Вишневецкий Вячеслав Юрьевич, Булавкова Наталья Геннадьевна, Ледяева Валерия Сергеевна

Рассмотрены основные методы, задачи и возможности биотестирования, описаны их преимущества, принципы их аппаратурной реализации. Рассмотрены типы тестобъектов, используемые для биотестового анализа, требования к их выбору. Проанализированы автоматизированные биотестовые системы как отечественного, так и зарубежного производства, описаны преимущества их использования для оценки токсичности . Рассмотрены основные принципы построения биотестовых систем на основании общих принципов синтеза биотехнических систем.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Вишневецкий Вячеслав Юрьевич, Булавкова Наталья Геннадьевна, Ледяева Валерия Сергеевна

PRINCIPLES OF CONSTRUCTION OF BIOTEST SYSTEM

advantages, the principles of their hardware implementation are described. Consider the types of test objects used for biotest analysis, the requirements for their choice. Analyzed by the automated systems, as domestic production, and foreign are analysed, describes the benefits of their use to assess the toxicity . The basic principles of building biotest systems based on the general principles of synthesis of biotechnological systems are considered.

Текст научной работы на тему «Принципы построения биотестовой системы»

Александрова Лидия Владимировна E-mail: lida@rshu.ru.

195196, С.-Петербург, Малоохтинский пр., 98.

Nikolay Nikolaevich Tkachenko

The Russian State Hydrometeorological University. E-mail: nick@rshu.ru.

3, Metallistov, Avenue, St.-Petersburg, 195196, Russia. Phone: +78122243042.

Aleksandrova Lydia Vladimirovna

98, Maloohtinsky Avenue, St.-Petersburg, 195196, Russia. Phone: +78124444165.

В.Ю. Вишневецкий, Н.Г. Булавкова, B.C. Ледяева ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ БИОТЕСТОВОЙ СИСТЕМЫ*

Рассмотрены основные методы, задачи и возможности биотестирования, описаны их преимущества, принципы их аппаратурной реализации. Рассмотрены типы тест-объектов, используемые для биотестового анализа, требования к их выбору. Проанализированы автоматизированные биотестовые системы как отечественного, так и зарубеж-, . Рассмотрены основные принципы построения биотестовых систем ни основании общих принципов синтеза биотехнических систем.

Биотестовая система; токсичность; тест-объект.

V.Yu. Vishnevetskiy, N.G. Bulavkova, V.S. Ledyaeva PRINCIPLES OF CONSTRUCTION OF BIOTEST SYSTEM

In article basic methods of biotesting, challenges and opportunities are considered, their advantages, the principles of their hardware implementation are described. Consider the types of test objects used for biotest analysis, the requirements for their choice. Analyzed by the automated systems, as domestic production, and foreign are analysed, describes the benefits of their use to assess the toxicity. The basic principles of building biotest systems based on the general principles of synthesis of biotechnological systems are considered.

Biotest system; toxicity; test object.

В XXI в. на первый план выходит экологическая безопасность. Количество загрязняющих химических соединений в окружающей среде составляет уже несколько тысяч, и многие из них, находясь в микродозах, совместно воздействуют на живые организмы как токсический агент, распознать который химическими методами порой невозможно.

* Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. (ГК П1205 от 04.06.2010 г.).

Под токсичностью, как известно, понимают способность веществ вызывать нарушения физиологических функций живых организмов, что приводит к интоксикациям и гибели сначала отдельных клеток, а потом и всего организма, особей в целом, если существо многоклеточное. Биотестирование же представляет собой методический прием лабораторной оценки качества образцов по реакциям подопытных организмов с известными и поддающимися учету характеристиками. Биологический объект в биотестировании фактически используется в качестве аналитического прибора или его части, при этом считается значительно более дешевым [1]. Также методы биотестирования являются достаточно оперативными и эффективными средствами интегральной оценки степени воздействия неблагоприятных факторов на природные комплексы. Использование биотестирования и ком-

анализ экологического состояния объектов окружающей среды в районах добычи .

Существует большое количество биотестовых методов определения острой и хронической токсичности природных сред, каждый из которых имеет свои особенности и характеризуется своими техническими способами реализации. Наибольшую популярность для практического применения завоевали экспресс-методики, использующие современное аппаратное обеспечение, в силу своей оперативности, точности и надежности. С точки зрения технического оснащения наиболее доступными оказываются методы, основанные на регистрации общебиологических характеристик, – подсчет численности или прироста популяций. Для проведения физиолого-биохимических оценок и определения соотношения, например живых и мертвых клеток или флуоресценции тест-культур, организмов необходима специальная серийная аппаратура, устройства которой до настоящего времени производятся промышленностью в недостаточном количестве [1].

♦ биологическая значимость – тест-объект должен быть типичным представителем природной экосистемы;

♦ безвредность для ч еловека и животных;

♦ высокая чувствительность к токсичным веществам;

♦ доступность культивирования для любой практической лаборатории;

♦ низкая стоим ость получения.

По чувствительности и степени изученности среди тест-организмов, используемых для биотестирования водных объектов, выделяют дафний (Daphnia magna, Daphnia pulex), несколько видов микроскопических одноклеточных зелёных водорослей из класса протококковых (сценедесмус Scenedesmus quadricauda, хлорелла Chlorella sp.) и пять-шесть видов рыб как аквариумных (гуппи, данио-рерио), так и ( , ). ,

Читайте также:
Злаковые растения - характеристика семейства, виды и признаки

ектов имеет свои преимущества и ограничения при использовании, но ни один из организмов не может служить универсальным “тестером”, одинаково чувствительным ко всем загрязняющим веществам.

Биотестирование может применяться для решения следующих задач:

♦ определение токсичности отдельных веществ, вынужденно или преднамеренно вносимых в окружающую среду, для представителей водных сообществ в целях скрининга и нормирования;

♦ выявление присутствия в объектах окружающей среды потенциальных токсикантов неизвестного состава, что могло бы служить основанием для последующего химического исследования этой среды;

♦ определение необходимой степени разведения сточных вод до биологически и экологически безвредных уровней.

Уровень разработки методик и аппаратного оснащения биотестовых методов развит пока слабо и в России, и за рубежом. Наиболее широко биотестирование, как , , оценки токсичности водной среды, которые используются при определении предельно допустимых уровней загрязнения и разработке критериев качества воды. В информационную систему о токсичности сточных вод сложного состава, организованную Агентством по охране окружающей среды США, введены сведения о токсичности сточных вод или их влиянии на водные объекты по результатам биотестирования, выполненного на 4 650 тестах с использованием 145 тест-организмов. Токсикологические методы оценки качества воды и аппаратура для них разрабатываются и в ряде других стран: Англии, Франции, Германии, Швеции, Швейцарии и др. [3].

В настоящее время биотестовая аппаратура представляет собой комплексные , -нений в различных тест-объектах с высоким уровнем достоверности и надежности.

Биотестирование на приборной основе позволяет:

♦ упростить в се процедуры;

♦ автоматизировать процесс измерения;

♦ исключить субъ ективные факторы;

♦ ускорить измерение токсичн ости и повысить его точность.

, , -ли положены в основу работы приборов серии “Биотестер” и, в частности, массовой модели прибора “Биотестер-2м”, предназначенного для реализаций методик определения токсичности вод, почвы и донных осадков, твердых отходов и др. объектов и сред по хемотаксической реакции инфузории-туфельки. При оперативной оценке ситуации приборы серии “Биотестер” решают те же задачи, что и полностью скомплектованная химико-анадитическая лаборатория, но в отличие от нее использование биотестовых методов значительно снижает вероятность необнару-жения опасной ситуации. Причем вид и количество доступных контролю вредных веществ и их сочетаний практически не ограничено [2].

Для быстрого количественного контроля степени интегральной токсичности проб воды и водных вытяжек для медицинских, санитарно-гигиенических и экологических целей российскими инженерами был разработан прибор экологического контроля “Биотокс-10М” на основе биолюминесцентного анализа. В основу работы прибора положена новая технология экологического контроля с использованием высокочувствительных, специализированных, микробных сенсоров “Эколюм”, разработанных на кафедре микробиологии биологического факультета МГУ. Особенностью этих сенсоров является их способность изменять интенсивность спонтанной биолюминесценции при наличии в анализируемых пробах токсических веществ различной химической природы [3].

Для биотестирования токсичности природных и сточных вод по показателю воздействия на рост водоросли хлорелла разработан комплект оборудования, со-05,

измерителя оптической плотности и температуры суспензий водоросли ИПТ-02 [4].

При использовании данного комплекта оборудования острый токсикологический эксперимент вместо 4 суток, согласно рекомендованной методике по биотестирова-, 22 . большом количестве химической посуды и реактивов, а также выделения значительных рабочих площадей для выполнения данного варианта биотестирования.

Фирмой Microbics Operations of Beckman Instruments, Inc. (США) был разработан биосенсор “Микротокс” (Microtox 5TM) на основе лиофилизированных морских люминесцентных бактерий Photobacterium phosphoreum.

Описанные приборы являются лишь частью присутствующей на рынке био-.

Анализ зарубежной и отечественной литературы, посвященной биотестовому , , , обеспечить комплексный мониторинг природной среды. Решение этой задачи предполагает построение четкого алгоритма, соответствующего конкретной методике биотестирования и разработку специализированной аппаратуры, которая позволит удешевить, упростить и автоматизировать процесс проведения анализа [5]. Другими преимуществами аппаратурного биотестирования являются: уменьшение , , -троль которых невозможен или затруднен, возможность включения данных в экологический информационный комплекс.

Биологическое тестирование проводится на основе сравнения тест-реакций организмов на безвредную среду, среду, содержащую известный модельный ток-( ), .

Биотестовой измерительной (приборной) системой является комплекс аппаратно-методических средств, предназначенных для оценки биологической активности и, в частности, токсичности веществ различной природы [6].

Построение биотестовой системы основывается на общих принципах синтеза . – -ленного показателя на выходе системы с определенной достоверностью. Таким ,

как измерительную задачу с определенным набором измеряемых параметров и особым метрологическим обеспечением.

Разработка биотестовой системы – сложная комплексная задача, которая требует проведения технических, математических, а также токсикологических и био-

ботка аппаратурных средств для количественной оценки изменений тест-объекта при воздействии на него токсикантом, что является показателем интегрального токсикологического состояния исследуемой биопробы, а также специальных методик проведения данных исследовавний [5]. Современную биотестовую систему можно построить на основе адаптированной математической модели, которая будет реализовывать на основе функции распределения концентрации загрязнителя во времени и пространстве функцию распределения токсичности.

Читайте также:
Рибосомы - особенности строения, химический состав, функции

При разработке биотестовых систем важное значение имеет разработка изме-. –

, -прямого измерения оптических характеристик рассеивающих сред.

чить окружающую среду, т.е. среду лаборатории (Test environment), где проводит-

ся биотестирование проб. Окружающая среда не должна содержать вредных веществ; опыты должны проводиться при определенных температуре и влажности.

ного, сельскохозяйственного, бытового и санитарно-гигиенического происхождения, на наличие ультрафиолетовых ламп или излучений с УФ-составляющей спектра. Любые опыты со сверхмалыми концентрациями веществ (мкг/л) должны трактоваться с учетом влияния фона помещения и остаточного фона воды.

Другой составляющей биотестовой системы является тест-объект, в качестве которого при проведении биотестирования лучше всего использовать микроорга-,

повысить его воспроизводимость. Биотестирование с помощью взвеси микроорганизмов наиболее адекватно для задач оперативного контроля стоков и создаваемых ими загрязнений окружающей среды, так как отражает быструю реакцию популяции организмов на интегральную вредность.

, ( ) является комплексной задачей, которая включает в себя разработку не только ап,

, , тест-объекта для биотестирования, устанавливается последовательность действий

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. . . [ -тронный ресурс]. – Режим доступа: http://fadr.msu.ru/

доступа: http://biotester.ru/pribor.html, свободный. – Загл. с экрана.

3. Прибор экологического контроля “Биотоке 10М” [Элеетронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.nera-s.com/catalog/control_quality_water/Biotox/, свободный. – Загл. с экрана.

4. Оборудование экологического мониторинга [Электронный ресурс]. – Режим доступа:

– 2010. – № 9 (110). – С. 113-117.

[ ]. – : http://www.mkgtu.ru/docs/KONF_SEM/hakunov.pdf, свободный. – Загл. с экрана.

Статью рекомендовал к опубликованию д.т.н. С Л. Тарасов.

Вишневецкий Вячеслав Юрьевич

Технологический институт федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет» в г. Таганроге.

347928, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44.

Булавкова Наталья Геннадьевна E-mail: bulavkova@mail.ru.

Кафедра электрогидроакустической и медицинской техники; магистрантка.

Ледяева Валерия Сергеевна E-mail: val2269@yandex.ru.

Кафедра электрогидроакустической и медицинской техники; магистрантка

Раздел I. Методы и средства экологического мониторинга водных районов

Vishnevetsky Vyacheslav Yurevich

Taganrog Institute of Technology – Federal State-Owned Autonomous Educational Establishment of Higher Vocational Education “Southern Federal University”.

44, Nekrasovsky, Taganrog, 347928, Russia.

Department of Hydroacoustic and Medical Engineering; Cand. Eng. Sc.; Assistant Professor.

Bulavkova Natalia Gennadievna

The Department of Hydroacoustic and Medical Engineering; Undergraduate.

Ledyaeva Valeriya Sergeevna

The Department of Hydroacoustic and Medical Engineering; Undergraduate.

В.Ю. Волощенко К ВОПРОСУ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГЕНЕРАЦИИ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ АНТЕННОЙ НЧ- И ВЧ-КОМПОНЕНТ СПЕКТРА

Предложено объяснение различной эффективности нелинейной генерации в водной среде низкочастотных и высокочастотных компонент спектра излучения параметриче-, -пределением амплитуд сигналов поперек апертуры взаимодействующих пучков. Для волны суммарной частоты волновой размер длины области формирования сигнала является по.

происходят только вследствие появления различий волновых размеров области формирования на разностной частоте и исходных частотах накачки. Это приводит к перераспределению амплитудных соотношений спектральных компонент излучения параметрической .

V.Y. Voloshchenko THE PARAMETRIC TRANSMITTING ARRAY: THE EFFICIENCY EVALUATION OF LF AND HF SIGNAL COMPONENT’S GENERATION

The paper presents the explanation of various generation efficiency in nonlinear medium of LF and HF spectral components by parametric transmitting array formed on average intensity pump waves with the normal amplitude distribution crosswise aperture. For a wave of total frequency the wave size of length of area of formation of a signal is a constant. Changes of relations of factors of transformation on pressure occur only owing to occurrence of distinctions of the wave sizes of area of formation on разностной frequency and initial frequencies of a rating. It leads to redistribution of peak parities spectral a component of radiation of the parametrical aerial.

Nonlinear acoustics; the transmitting parametric array.

Проектирование и внедрение устройств активной локации с параметрическими антеннами началось в нашей стране [1] в начале 70-х годов прошлого столетия и было обусловлено соответствием пространственных характеристик акустических полей низкочастотных спектральных компонент спектра излучения актуальным и сложным задачам широкополосного «дальнего» эхопоиска объектов на морском шельфе. Использование лишь одной компоненты спектра – волны разно-

Биотестирование отходов 5 класса: суть метода и порядок проведения анализа

Мусор, поступающий на свалку, имеет неоднородный состав.

В него входят остатки производства различных изделий, отходы жизнедеятельности людей, невостребованная продукция, предметы и вещества.

Некоторые из них практически не оказывают вредного влияния на природу, другие же содержат токсические вещества, опасные для здоровья людей.

Чтобы грамотно обращаться с любыми отходами, необходимо определить их класс опасности. Процедура идентификации установлена нормативными документами. Это позволяет применять единый для всех субъектов хозяйствования подход к установлению степени опасности ликвидируемых компонентов.

Поговорим о биотестировании отходов 5 класса как о методе их причисления к неопасным.

Что такое биотестирование отходов?

Согласно приказу МПР РФ от 04.12.2014 № 536 для установления класса опасности применяется один из двух методов:

  • расчетный — на основе данных проектной документации, техрегламентов, стандартов, результатов химанализов;
  • экспериментальный — определение кратности водного разведения измельченного компонента, при котором гидробионты не получают вредного воздействия.

При использовании расчетного способа степень токсичности определяется с погрешностью из-за неоднородности мусора. Выделить и просчитать отдельно каждый компонент невозможно.

При анализировании одни химические соединения мешают определению других. Для отнесения вещества к 1-4 классу такая погрешность допустима, потому что обращение с любыми опасными отходами требует особых мер безопасности.

Читайте также:
Хордовые животные - общая характеристика, классификация

Исследование влияния вытяжки из отхода на одноклеточные зеленые водоросли, ветвистоусых рачков, хлорофилл, других морских простейших называется биотестированием.

Для него используется чистая культура из групп гидробионтов — отслеживается их реакция на добавление токсиканта. По поведению самого чувствительного тест-объекта на водное разведение мусора судят о степени наносимого вреда.

Применение биологических тестов позволяет:

  • исключить поступление на полигоны опасных отходов без предварительного обезвреживания, переработки;
  • использовать способы утилизации, оптимально подходящие для веществ конкретного класса опасности;
  • правильно составлять инструкции по безопасному обращению с получаемыми отходами;
  • вырабатывать рекомендации по вторичному использованию ставших ненужными изделий;
  • точно определять класс опасности в спорных вопросах.

Если результат, полученный расчетным способом, не совпадает с итогами биотестирования, то компоненту присваивается класс опасности, установленный по экспериментальным данным.

Когда требуется протокол тестирования?

Получаемый по результатам анализа протокол биотестирования отходов 5 класса является официальным подтверждением присвоенного веществу класса опасности. Он оформляется на конкретный вид отхода один раз. Срок его действия не ограничен.

Наличие протокола требуется,когда:

  • невозможно определить классность по расчетному методу — в документации отсутствуют необходимые данные, мусор имеет сложный компонентный состав;
  • нужно подтвердить правильность отнесения вещества по ФККО к 5 классу;
  • угледобывающее или углеперерабатывающее предприятие вырабатывает золу, шлаки, их смеси;
  • отходы характеризуются повышенным солесодержанием.

На основании этого документа организацией-производителем мусора 1-4 классов в указанных случаях составляется паспорт опасных отходов.

Для мусора 5 класса протокол биотестирования заменяет такой паспорт — все действия по вывозу, переработке осуществляются при наличии только протокола.

Если проверка Росприроднадзора обнаруживает обращение с неопасными веществами без подтверждающих документов, то они считаются малоопасными. За неправильное классифицирование отходов будет предъявлен административный штраф.

Порядок проведения данного вида анализа

Технология биотестирования представляет собой серию опытов по токсическому влиянию на гидробионты, обитающие в водной среде.

Используются тест-объекты, различающиеся по уровню токсобности, биологическим характеристикам.

Тестирование проводится от 1 до 30 дней в зависимости от свойств испытуемого вещества.

Основные критерии определения степени токсичности:

  • выживаемость особей;
  • рост культуры;
  • темп размножения;
  • дыхательная интенсивность;
  • скорость фотосинтеза.

Суть метода состоит в изучении воздействия водной вытяжки отходов разной кратности на изменение плотности культур, смертности через определенные интервалы времени. Применяются биообъекты из разных групп, например, рачки и водоросли. Эксперименты проводят в стеклянных колбах. Перед началом опыта подсчитывают количество живых клеток, особей в колониях.

Вытяжку из тестируемого отхода разводят дистиллированной водой в пропорциях 1:0, 1:2, 1:3 и т.д.

В опытные колбы с гидробионтами добавляют вытяжки всех кратностей так, чтобы объем и плотность растворов везде, включая и в контрольном стакане, были одинаковые.

Через равные промежутки времени во всех колбах определяется:

  • количество живых и мертвых клеток, особей;
  • общую плотность культуры;
  • изменение структуры;
  • уменьшение пигмента хлоропластов;
  • поведение особей, характер их передвижения.

Все данные фиксируются журналами наблюдений. По итогам биотестирования принимается решение о классе опасности тестируемого вещества. За основу берется результат по тест-объекту с более высокой чувствительностью к вытяжке. При этом чем больше кратность, тем выше токсичность.

Где и кем он проводится?

Процедура биотестирования требует специального оборудования.

Для проведения исследований необходимо обладать соответствующими знаниями и опытом, владеть установленной методикой измерений.

Этими условиями обладают лаборатории, имеющие сертификат о прохождении государственной аккредитации и допущенные к подобной работе.

Эти же лаборатории могут производить химический анализ ликвидируемых веществ для целей сопоставления с показателями в ФККО, определять их состав на основании 19 показателей.

Экспертные лаборатории присутствуют в каждом областном центре. Как правило, они рассчитаны на целевую аудиторию своего региона, знают специфику местных отраслей производства, особенности отходов, заявляемых на тестирование. Это помогает им устанавливать конкретные сроки подготовки протокола.

Учитывая, что биотестирование является стандартной процедурой, лаборатории могут принимать заявки из других регионов. О территории предоставляемых услуг следует узнавать отдельно.

Вот перечень некоторых лабораторий, работающих в Российской Федерации:

  1. Для хозяйствующих субъектов Москвы, Московской области, Татарстана работает группа компаний РуспромЭксперт.
  2. Проектная компания ЭкоКонсалт выполняет тестирование предприятиям Барнаула и других регионов.
  3. Испытательная лаборатория Лаб24 расположена в Москве, но принимает заявки от любой организации страны.
  4. ФГБУ Центр лабораторного анализа, находящееся в г. Хабаровске, проводит биотестирование для организаций Дальнего Востока.

При обращении за протоколом нужно предоставить:

  • образец анализируемого вещества;
  • свидетельство о госрегистрации организации или ИП;
  • паспорт руководителя или ИП;
  • уставные документы (для юрлиц).

Стоимость услуг по анализу отходов на принадлежность к 5 классу

Единого тарифа на оказываемые услуги по биотестированию не существует.

Читайте также:
Клеточный иммунитет определение, теория ученых Мечникова и Эрлиха

Цена формируется каждой лабораторией самостоятельно.

Минимальная стоимость биотестирования отходов на принадлежность к 5 классу составляет 2,5 тыс. руб.

Конкретная цена зависит от нескольких факторов:

  • выезд специалиста на производство для взятия проб отходов;
  • наличие в регионе других лабораторий;
  • количество тестируемых веществ;
  • срочность заказа.

Заключение

Метод биотестирования не зря приобретает все большее значение при определении классности отходов, ведь он:

  • простой;
  • не требует больших вложений;
  • дает точные результаты.

Его можно использовать не только в стационарных лабораториях, но и непосредственно на всех технологических этапах производства.

Наличие протокола биотестирования снимает спорные вопросы, возникающие при проверке объекта контролирующими органами. Но следует помнить, что этот метод не распространяется на медицинские отходы, а также специфические радиоактивные и биологические вещества.

Кафедра
БИОГЕОЦЕНОЛОГИИ и ОХРАНЫ ПРИРОДЫ

Пермского государственного
национального исследовательского университета

Новости

09.04.2021 Школа-семинар «Экологическая безопасность в условиях антропогенной трансформации природной среды»,

29.09.2020 МЕЖРЕГИОНАЛЬНАЯ МОЛОДЕЖНАЯ НАУЧНО-ПРОЕКТНАЯ ШКОЛА «ГЕОКУЗБАСС»

Форумы:

Биотестирование

Для оценки интегральной токсичности отходов различного происхождения наряду с методами химического анализа применяются методы биотестирования.

Биотестирование (от англ. bioassay) это процедура установления токсичности среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест-объектов.

Биотестирование проводится с использованием комплекса оборудования, который автоматизирует основные этапы биотестирования: поддержание достаточного количества маточной культуры, сам процесс тестирования и регистрацию тест-функций.

На сегодняшний день известно много биотестов с использованием различных тест-объектов, начиная от одноклеточных водорослей, бактерий и простейших и заканчивая высокоорганизованными животными. Большинство процедур по биотестированию токсичности вод достаточно длительны по времени и имеют значительный ряд особенностей их выполнения. Так при проведении биотестирования на простейших и мелких гидробионтах необходимо строгое соблюдение внешних условий (соотношение «светового и темнового» периодов, обеспечение постоянного встряхивания или перемешивания, поддержание одинакового газового состава сред и требуемого температурного режима) в контрольных и всех тестируемых пробах.

Относительную оценку биологической активности различных веществ проводят, в частности, на дафниях. Метод биотестирования с использованием ветвистоусых рачков очень удобен, так как дафнии широко распространены в природе, культивируются в лабораторных условиях, обладают высокой чувствительностью к токсикантам различной природы. В России дафниевый тест обязателен при установлении ПДК отдельных веществ в воде рыбохозяйственных водоемов.

Биотестирование обязательно при установлении 5 класса опасности отходов (Приказ МПР РФ №511). При этом необходимо использовать минимум два тест-организма из разных таксономических групп.

Помимо этого, биотестирование как метод оценки токсичности водной среды используется:

  1. при проведении токсикологической оценки промышленных, сточных бытовых, сельскохозяйственных, дренажных, загрязненных природных и других вод с целью выявления потенциальных источников загрязнения;
  2. в контроле аварийных сбросов высокотоксичных сточных вод;
  3. при проведении оценки степени токсичности сточных вод на разных стадиях формирования при проектировании локальных очистных сооружений;
  4. в контроле токсичности сточных вод, подаваемых на очистные сооружения биологического типа с целью предупреждения проникновения опасных веществ для биоценозов активного ила;
  5. при определении уровня безопасного разбавления сточных вод для гидробионтов с целью учета результатов биотестирования при корректировке и установлении предельно допустимых сбросов (ПДС) веществ, поступающих в водоемы со сточными водами;
  6. при проведении экологической экспертизы новых материалов, технологий очистки, проектов очистных сооружений и пр.

На кафедре биогеоценологии и охраны природы оборудована специализированная лаборатория экодиагностики, в которой выполняются работы по определению токсичности питьевых, природных и сточных вод, водных вытяжек из почв, осадков сточных вод и отходов по:

– изменению относительного показателя замедленной флуоресценции культуры водоросли хлорелла (экспресс-биотестирование);
– изменению оптической плотности тест-культуры водоросли хлорелла;
– смертности дафний.

Введение

В настоящее время одним из наиболее широко применяемых методов контроля токсичности загрязнения окружающей среды является биотестирование. Этот метод основан на контроле у лабораторно-полученного биообъекта наиболее чувствительного к определенным классам загрязнителям – тест-объекта аппаратурно регистрируемой или количественно измеряемой реакции – тест-реакции.

В настоящее время, имеется значительный опыт применения самых различных биологических объектов для определения степени загрязнения окружающей среды. Микроорганизмы наиболее удобны в качестве тест-объекта в виду возможности их культивирования в стандартных условиях и популяционной реакции, обеспечивающую статистическую достоверность исследования токсикантов. При этом тест-объект должен быть хорошо изученным.

В последнее время наиболее перспективными организмами для индикации считаются микроорганизмы. Они обладают высокой чувствительностью, высокой скоростью размножения, простотой культивирования и используются в приборах и системах, предназначенных для быстрой и точной оценки состояния окружающей среды.

Биотестирование

Биотестирование – вид биологического контроля объектов окружающей среды, основанный на измерении тест-реакции тест-организма к вредному фактору, предполагающий проведения лабораторных экспериментов с живым существами. Тест-организм – специально выращенный в контролируемых условиях организм, наиболее чувствительный для данного вида биологического контроля. Тест-реакция – количественно измеряемое изменение физико-химических свойств организмов (популяций) при воздействии вредного фактора.

Читайте также:
Размножение дождевого червя - как происходит и какие нужны условия читать онлайн

Любой биологический эксперимент должен проводиться при соблюдении следующих принципов:

  • 1. постоянство условий;
  • 2. многократной повторяемости (при сохранении результатов);
  • 3. логичности;
  • 4. наличия описания, позволяющего специалисту воспроизвести эксперимент (при этом его результат должен сохраняться).

Эти принципы необходимо соблюдать при лабораторных опытах, натурных наблюдений и проектировании аппаратуры.

По длительности воздействия вредных веществ на организмы различают: тесты на выявления токсичности острой (длительность менее 96 ч) и хронической (более 96 ч). В последних тестах учитывается эффект адаптации живых организмов к вредным факторам. При тестировании качества биоцидных товаров часто применяют тест-организмы, относящиеся к разным типам биотических элементов экосистемы.

В современных биотестах прослеживается переход от модельных организмов к модельным экосистемам, которые по степени глобальности делятся на макрокосмы (например, отгороженные участки моря), мезокосмы (как правило, почвенные сообщества) и микрокосмы (несколько взаимосвязанных видов организмов низших уровней). Такой подход позволяет моделировать сложные ситуации и строить прогнозы их разрешения высокой достоверностью. С другой стороны, контроль состояния модельных экосистем требует применения комплекса технических средств, способных оперативно отслеживать динамику показателей состояния, что представляет собой достаточно сложную проблему.

Для уменьшения влияния биологической изменчивости при проведении биотестирования, опыты проводят с большими группами генетически одинаковых организмов, выращенных в стандартных условиях. Это необходимо для выявления статистически значимых различий между реакциями на контрольную и опытную среду.

Следует учесть, что живые организмы очень чувствительны к веществам, содержащимся не только в воде, но и в воздухе. Окружающая среда лаборатории не должна содержать вредных веществ. Опыты должны приводиться при определенной температуре и влажности. В частности, следует обратить особое внимание на:

  • · летучие вещества примышленного (пары кислот, соединения тяжелых металлов, летучие углеводороды), сельскохозяйственного (антибиотики, пестициды, токсины плесеней), бытового и санитарно-гигиенического (инсектициды, дезинфицирующие вещества) происхождения;
  • · наличие ультрафиолетовых ламп или излучения с ультрафиолетовой составляющей спектра.

Биотестирование основано на достижениях биотехнологии. Биотехнологией называется промышленное использование биологических процессов на основе получения высокоэффективных форм микроорганизмов. Культур клеток, тканей растений и животных с заданными свойствами.

Для биотестирования необходимы организмы, реагирующие на низкие концентрации загрязнителя и способные сохранять хемочувствительность при изменении (в требуемом диапазоне) других факторов окружающей среды, например температуры и кислотности. Как правило, наиболее чутко реагируют на вредные вещества организмы, живущие в пресной и проточной водах.

Выбранная тест-культура должна соответствовать следующим формам:

  • · биологическая значимость – тест-объект должен быть типичным представителем природной экосистемы;
  • · абсолютная безвредность используемого микроорганизма;
  • · хорошая изученность биохимии, физиология микроорганизма;
  • · высокая чувствительность к исследуемой группе веществ;
  • · доступность культивирования для любой практической лаборатории;
  • · низкая стоимость получения.

Следует учитывать, что многие внешне похожие микроорганизмы могут обладать разной чувствительностью к вредным веществам и требовать разных условий содержания. Поэтому вид требуется правильно определить по характерным признакам (идентифицировать), определение может быть визуальным или с помощью аппаратурных средств.

Для выращивания любого организма необходимо соблюдать следующие правила:

  • 1. регулярно проводить подкормку.
  • 2. удалять продукты жизнедеятельность.

Так как согласно В.И. Вернадскому, организмы не могут развиваться в среде своих отходов.

3. Тест-объекты

биотестирование токсичность популяция

Вид организма, для которого известны методы идентификации. Методики выращивания и биофизические свойства, называется штаммом.

Выращивание тест-объектов включает следующие стадии:

  • · отбор штамма генетически чистого вида;
  • · размножение при дозированном стандартном кормлении;
  • · очистку от побочных продуктов.

Бактерии являются удобным тест-объектом по следующим причинам:

  • · многочисленность популяции бактерий (от 10 в 9 степени клеток в 1 мл) повышает статистическую достоверность получаемых результатов;
  • · бактерии являются элементом любой экосистемы;
  • · на популяции бактерий можно проследить влияние вредного фактора на нескольких поколениях за очень короткий срок;
  • · благодаря небольшим размерам клеток (единицы микрометров) микробная популяция имеет большую поверхность контакта с окружающей средой.

Генетическая информация бактерий заключается в капсулах с ДНК и рассеяна по всей цитоплазме. Поэтому их относят к прокариотам. Питание и выращивание продуктов обмена у бактерий происходит через полупроницаемую оболочку клетки.

Бактерии выращивают на питательных бульонах, содержащих полный набор микроэлементов и аминокислот. К наиболее распространенной питательной бактериальной среде относится ГРМ-бульон. Производимый из гидролизата рыбной муки.

Бактерии выращивают для получения ферментов, фармацевтических препаратов, добавок в молочные биопрдукты.

Бактерии обладают высокой скоростью размножения – популяция при благоприятных условиях удваивается каждые 30 мин. Поэтому большое значение при их выращивании имеет стерильность выращивания, при которой не допускается попадания в питательную среду других видов бактерий.

Бактерии – тип микроскопических, в большинстве одноклеточных, организмов, обладающих клеточной стенкой. У бактерий есть примитивное ядро, лишенное заметных хромосом и оболочки. Есть бактерии, содержащие зеленый пигмент-хлорофилл. Большинство бактерий имеют палочковидную или круглую форму. Впервые бактерии увидел голландский натуралист А. Левенгук (1683) через свой микроскоп.

Читайте также:
Конкуренция животных - что это такое, как происходит читать онлайн

Одни и те же виды бактерий можно найти почти повсеместно, на всех матерках. В 1 г почвы содержатся сотни тысяч или миллионы бактерий, в 1 мл воды-десятки или сотни.

Бактерии активно участвуют в круговороте веществ в природе.

Среди этих организмов немало болезнетворных, вызывающих болезни у человека, животных и растений.

В состав клеток бактерий входят те же элементы и микроэлементы, что и в состав клеток высших растений и животных. Для жизнедеятельности бактериям нужны азот, минеральные соли, углерод, витамины. Некоторые бактерии способны усваивать азот из атмосферы. К таким азотфиксирующим микроорганизмам относятся азотобактер, клубеньковые бактерии, которые используются для изготовления бактериальных удобрений.

Некоторые из бактерий используются в пищевой промышленности (например, для приготовления молочнокислых продуктов), в медицине для восстановления нормальной микрофлоры толстой кишки путем применения препаратов, содержащих лиофильно высушенные бактериальные клетки и бактериальные споры (бифидобактерии, лактобактерии, кишечные палочки), а также в биотехнологии для получения биологически активных соединений. Наибольшее распространение имеют сапрофитные бактерии. Они питаются мертвыми органическими остатками, участвуют в минерализации органических веществ — аммонификации, нитрификации, а также в фиксации азота (клостридии, азотобактеры, микобактерии, сине-зеленые водоросли и др.). Сапрофиты участвуют в круговороте углерода, кислорода, азота, фосфора, серы, железа, некоторые из них расщепляют целлюлозу, кератин, окисляют и образуют углеводороды — метан, пропан и др. Ставится вопрос о применении некоторых сапрофитов для очистки сточных вод, разрушения (биодеградации) различных отходов. Широкое применение находят сапрофиты в биотехнологии для получения различных биологически активных соединений (интерферонов, интерлейкинов, инсулина и др.).Относительно небольшую часть бактерий разделяют на патогенные и условно-патогенные. Патогенные бактерии являются возбудителями инфекционных болезней человека и животных. Условно-патогенными микроорганизмами являются представители нормальной микрофлоры человека. При ослаблении резистентности организма условно-патогенные бактерии вызывают гнойно-воспалительные процессы.

Часто в качестве тест-объекта используют инфузории Paramecium caudatum.

Инфузории Paramecium caudatum представляют царство животных, но обладают микроскопическими размерами и построены в виде одной клетки. Несмотря на простоту организации, сочетают в себе признаки отдельной клетки и целостного организма. Инфузории по своим биохимическим параметрам очень близки к высшим животным и человеку, что делает возможной экстраполяцию данных, полученных в биотестировании c инфузориями на человека. Они во многих случаях оказываются значительно чувствительнее, чем традиционно используемые лабораторные животные.

Туфелька — обитатель стоячих водоемов с большим количеством разлагающегося органического материала.

Paramecium caudatum имеет постоянную удлиненную форму с тупым передним и заостренным задним концами. Размеры инфузории — 200х40 мкм. Вся клетка покрыта тонкой и гибкой ячеистой пелликулой. Реснички покрывают всю поверхность туфельки, располагаясь продольными диагональными рядами. Оптимальная температура для данной инфузории 30 – 32°C. Лучшее значение pH среды 6.3-7.5.

Размножаются инфузории 2-3 раза в сутки.

Преимущества Paramecium caudatum в качестве тест-объекта следующее: неприхотлива в культивировании; сочетает в себе как черты сильно усложненной клетки, так и особенности самостоятельного организма со сложными формами поведения, по чувствительности к ядрам не уступает, а часто и превосходит другие тест-объекты.

Инфузории выращиваются в нестерильных условиях при комнатной температуре в посуде из химического стекла, например в стеклянных колбах, стаканах, чашках Петри и других.

В качестве корма используют бактерии, дрожжи и их смесь, выращенные стерильно на твердых средах. При отсутствии условий для выращивания стерильного корма, можно использовать воздушносухие пекарские дрожжи.

К общим положениям по выращиванию культуры относится обязательное требование идентичности среды выращивания и среды, которая будет использована для процедур отмывания культуры от продуктов метаболизма, получения рабочей взвеси, разведения водных проб и прочих процедур с культурой. Микроорганизмы культивируются на среде Лозина-Лозинского, для приготовления которой используются дистиллированная вода, набор солей: NaCl, KCl, CaCl2, MgSO4, NaHCO3.

Культуру отмывают от продуктов метаболизма и старого корма, добавляют сухие дрожжи в количестве 50 мг на 50 мл и помещают в чашку Петри. Для поддержания культуры отмывание и кормление осуществляется 1 раз в неделю. При отмывании используют нормальную физиологическую реакцию инфузорий собираться в верхних слоях жидкости. Использование сосудов с узким длинным горлом позволяет сконцентрировать инфузории в верхней зоне и слить их в другой сосуд с минимальным количеством загрязненной культуральной среды. Концентрат разбавляют чистой средой Лозина -Лозинского до объема 50 мл.

Определение концентрации взвеси инфузорий Концентрацию клеток необходимо контролировать в процессе выращивания культуры, при подготовке рабочей взвеси клеток и для определения величины тест-реакции.

Исходную взвесь инфузорий взболтать, отобрать с помощью пипетки 1.0см3 взвеси. К этому объему добавить 9,0см3 1%-ного раствора NaCl.Таким путем достигается обездвиживание инфузорий. Не дожидаясь полного обездвиживания инфузорий(примерно через 2-5 мин) из разбавленной взвеси отбирают 0,5-1,0см3 и распределяют этот объем в виде 6-10 крупных капель на сухом стекле(например, в чашке Петри).С помощью микроскопа(лупы)подсчитывают инфузории во всех каплях. Полученный результат пересчитывают на 1см3 исходной взвеси.

Читайте также:
Биогеоценоз - определение об экосистемах, структура и состав

Биотестирование отходов: для чего нужно подтверждение 5 класса опасности

Неопасные твердые бытовые отходы (ТБО) относятся к 5 классу опасности. Затраты на их транспортировку и утилизацию существенно ниже, чем при обращении ТБО 1-4 класса. Но чтобы у контролирующих органов не возникало вопросов относительно порядка определения опасности мусора, требуется биотестирование отходов 5 класса.

Для чего нужно биотестирование в деятельности предприятия?

Проведение биотестирования отходов V класса опасности необходимо, чтобы получить подтверждение неопасности образуемых отходов. Занимается этим специальные лаборатории, специалисты которых исследуют и тестируют полученные образцы, выдают заключение. Этот документ предъявляется инспекторам экологической службы при проверке предприятия.

Класс опасности в лаборатории рассчитывается на основании 19 показателей. В совокупности они характеризуют воздействие исследуемых отходов на окружающую среду – воду, почву, атмосферу, живые организмы, в том числе и человека.

Чтобы установить уровень токсичности отходов для всего живого – вот для чего нужно биотестирование.

Все назначенные и проводимые исследования, их результаты тщательно документируются. Выводы заносятся в протокол биотестирования, который выдается на руки заказчику. Он официально подтверждает безопасность образуемого на предприятии мусора.

Если отсутствуют документы, которые достоверно указывают на безопасность образуемых на производстве ТБО, высок риск, что инспекторы экологической службы не согласятся с мнением руководства о безопасности мусора. Они могут причислить его частично или полностью к 4 классу опасности.

Для предприятия это означает назначение штрафа, а возможно и другие санкции в виде приостановки его деятельности на срок до 90 дней. Такие ситуации не редкие. Причина – размытая граница между малоопасными и неопасными отходами.

Что принято считать неопасным мусором?

К 5 классу отходов относят мусор, который не вызывает сбоев или нарушений экосистемы при попадании в окружающую среду. Они характеризуются наименьшей угрозой для экологической безопасности.

Неопасные ТБО отвечают следующим признакам:

  1. Их воздействие на окружающую среду есть, но оно минимально, экологическая система после их воздействия восстанавливается за 2 или 3 года, не дольше;
  2. На здоровье человека они оказывают негативное влияние, если он работает с ними без защитных средств;
  3. При больших количествах и в высоких концентрациях эти отходы могут стать причиной непоправимого ущерба окружающей среде;
  4. При работе с ними нужно соблюдать предусмотренные нормативно-правовыми актами правила хранения, перемещения и утилизации.

То есть, безопасность этого класса отходов условная. В определенных количествах они наносят ущерб как здоровью человека, который работает с ними без защитных средств. Образуя стихийные свалки больших размеров ТБО 5 класса могут наносить существенный ущерб окружающей среде.

Паспортизация и биотестирование отходов 5 класса

Если ТБО считаются неопасными, на них не нужно получать паспорт отходов. Этот документ оформляется только для 1-4 класса опасности. Но, как указано выше, документальное подтверждение 5 класса – это протокол биотестирования.

Сама процедура требуется в следующих случаях:

  1. Чтобы подтвердить 5 класс ТБО, как указано выше. В некоторых регионах, например, в столице и Московской области это требование обязательное, без протокола в Росприроднадзоре откажут в согласовании;
  2. Чтобы установить 1-5 класс опасности в тех случаях, когда при паспортизации выявлены неопасные отходы;
  3. При установлении опасности зол, шлаков и золошлаковых смесей, образуемых при сжигании угля, отбросов добычи и других промышленных отходов.

Несмотря на то, что класс опасности можно установить при помощи ФККО (Федеральный классификационный каталог отходов), самостоятельное определение малоэффективно. Причины указаны выше.

Биотестирование обязательно проводится в лабораторных условиях аккредитованной фирмой. Методы изменений, применяемые при процедуре должны быть аттестованными. Сведения о них включаются в специальный информационный фонд.

Для пользователей сайта Vyvoz.org нами был собран (и постоянно пополняется) перечень организаций в крупных (и не только) городах России, биотестированием отходов 5 класса:

Проведение биотестирования отходов 5 класса опасности

Если вне лабораторных условий применяются расчетные методы определения опасности отходов, то аккредитованные фирмы применяют экспериментальный метод. К нему относится биотестирование грунта или другого материла водной вытяжки ТБО.

Под водной вытяжкой понимается смесь дистиллированной воды и исследуемого материала, который может иметь растительное, почвенное или органическое происхождение.

  1. Установление класса опасности на основании ФККО;
  2. Подготовка к биотестированию водной вытяжки из ТБО;
  3. В емкости с этой вытяжкой вводится некоторое количество тест-объектов – от двух и более тестируемых объектов (микроорганизмы, такие как водоросли хлорелла, рачки дафния), которые входят в разные систематические группы;
  4. После некоторого времени наблюдения и исследований специалисты приходят к выводу о токсичности ТБО;
  5. На основании выводов составляется протокол исследований.

Выводы формируются на основе показателей смертности рачков и оптической плотности водорослей. Если окажется, что исследуемые отходы не включены в ФККО, биотестированием рассчитывается их класс опасности.

Новый вид ТБО заносится на веб-ресурс паспортизации отходов, в специально-предназначенный для этого модуль. Внесенная информация дублируется на бумажном носителе, который направляется в территориальный орган Росприроднадзора. Рассмотрение внесения нового вида ТБО в ФККО происходит в трехмесячный срок.

Читайте также:
Инфузория-туфелька строение, размножение, чем питается, среда обитания

Учитывая вышесказанное, биотестированием называется процедура лабораторного определения класса опасности отходов. В результате ее проведения подтверждается вред на окружающую среду, устанавливается новый вид ТБО, который заносится в ФККО. Результат этой процедуры – соответствующие протокол, который официально подтверждает степень опасности образуемого на предприятии мусора.

Биотестирование

Под биотестированием (англ. bioassay ) обычно понимают процедуру установления токсичности среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест-объектов. Благодаря простоте, оперативности и доступности биотестирование получило широкое признание во всем мире и его все чаще используют наряду с методами аналитической химии. Существует 2 вида биотестирования: морфофизиологический и хемотаксический. Хемотаксический метод более точный, так как в нем используется специальный прибор, а морфофизиологический позволяет более точно описать, что происходит с тест-объектами, например, в загрязненной воде [1] .

Содержание

Тест объекты

Основные классы токсичных веществ

Литература

  • Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование / Ред. О.П. Мелехова, Е.И. Сарапульцева. М.: Издательский центр «Академия» 2010, 288 с. 3-е изд. ISBN 978-5-7695-7033-9.
  • Биологические эффекты при воздействии поверхностно-активных веществ на организмы. М.: МАКС-Пресс. 2001. 344 с.
  • Биотестирование вод, загрязненных поверхностно-активными веществами // Известия Академии наук, сер. биологическая. 1992. № 3. C. 452–458.
  • Biological Effects of Surfactants. CRC Press. Taylor & Francis. Boca Raton, London, New York. 2006. 279 p.
  • Petukhov V. N. , V. M. Fomchenkov, V. A. Chugunov and V. P. Kholodenko. Plant Biotests for Soil and Water Contaminated with Oil and Oil Products. // Applied Biochemistry and Microbiology. 2000 Volume 36, Number 6, p.564-567.

Ссылки

  1. Сайт группы биотестирования и биоиндикации на narod.ru
  • журнал “Токсикологический вестник”
  • журнал “Экологическая химия”

Wikimedia Foundation . 2010 .

  • Музей румынской литературы «М. Когэлничану»
  • E40

Полезное

Смотреть что такое “Биотестирование” в других словарях:

БИОТЕСТИРОВАНИЕ — оценка (преимущественно в лабораторных условиях) качества объектов окружающей среды с использованием живых организмов. Экологический словарь, 2001 Биотестирование оценка состояния окружающей среды по живым организмам (см. Биологические индика … Экологический словарь

Биотестирование — оценка в лабораторных условиях качества объектов окружающей среды с использованием живых организмов. См. также: Наблюдение за окружающей средой Финансовый словарь Финам … Финансовый словарь

БИОТЕСТИРОВАНИЕ — Оценка (преимущественно в лабораторных условиях) качества объектов окружающей среды с использованием живых организмов Словарь бизнес терминов. Академик.ру. 2001 … Словарь бизнес-терминов

Биотестирование (биологическое тестирование) объектов окружающей среды — Биотестирование (биологическое тестирование) оценка качества объектов окружающей среды (воды и др.) по ответным реакциям живых организмов, являющихся тест объектами (ГОСТ 27065). Источник: РЕКОМЕНДАЦИИ. ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОВЕДЕНИЕ РЕЖИМНЫХ… … Официальная терминология

биотестирование (биологическое тестирование) — 3.2 биотестирование (биологическое тестирование): Оценка качества объектов окружающей среды (воды и др.) по ответным реакциям живых организмов, являющихся тест объектами (РД 52.24.635). Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

биологическое тестирование воды (биотестирование) — 3.1 биологическое тестирование воды (биотестирование): Оценка качества воды по ответным реакциям водных организмов, являющихся тест объектами. Источник: ГОСТ Р 53857 2010: Классификация опасности химической продукции по воздействию на … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

токсикологический контроль; биотестирование — 2.1.15 токсикологический контроль; биотестирование: Проверка соответствия токсических свойств сточных и природных вод установленным требованиям. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Водоросли — Полифилетическая группа растений Зелёная водоросль Ульва (Ulva lactuca) … Википедия

Биоиндикация — Биоиндикация оценка качества природной среды по состоянию её биоты. Биоиндикация основана на наблюдении за составом и численностью видов индикаторов. Содержание 1 Экологические основы биоиндикации 2 Применение … Википедия

Allium test — Содержание 1 История метода «Allium Test», преимущества перед другими методами и перспективы … Википедия

Обзор методов биоиндикации и биотестирования для оценки состояния окружающей среды

Рубрика: Экология

Дата публикации: 03.06.2015 2015-06-03

Статья просмотрена: 15103 раза

Библиографическое описание:

Обзор методов биоиндикации и биотестирования для оценки состояния окружающей среды / А. С. Еремеева, М. И. Донченко, В. С. Бучельников [и др.]. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 11 (91). — С. 537-540. — URL: https://moluch.ru/archive/91/19944/ (дата обращения: 17.11.2021).

Методами биотестирования и биоиндикации определяется наличие в окружающей среде загрязнителя по состоянию определенных организмов, наиболее чувствительных к изменению экологической обстановки. Первые схемы растений — индикаторов горных пород были представлены в конце XIX в. А. П. Карпинским.

Биоиндикация — это определение биологически значимых нагрузок на основе реакций на них живых организмов и их сообществ. В полной мере это относится ко всем видам антропогенных загрязнений. Основной задачей биоиндикации является разработка методов и критериев, которые могли бы адекватно отражать уровень антропогенных воздействий с учетом комплексного характера загрязнения и диагностировать ранние нарушения в наиболее чувствительных компонентах биотических сообществ. Организмы и сообщества организмов, жизненные функции которых тесно коррелируют с определенными факторами среды и могут применяться для их оценки, называются биоиндикаторами.

Читайте также:
Прыткая ящерица🐉, сердце, размножение, место обитания, развитие

Под биотестированием обычно понимают процедуру установления токсичности среды с помощью тест — объектов — специально отобранных и выращиваемых живых организмов, сигнализирующих об опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения их жизненно важных функций [8].

Цель нашей работы — провести литературный обзор по методам биотестирования и биоиндикации, которые используются для оценки состояния компонентов природных сред в настоящее время.

Для определения токсичности среды используются различные методы, в зависимости от среды, которую нужно проверить. Каждый метод использует свой тест-объект. Тест-объекты для биотестирования, используемые в настоящее время [1–7, 9–11], представлены в таблице 1.

Применение различных тест — объектов для биоиндикации и биотестирования

Исследователи

Тест — объект

Оцениваемые параметры

Оцениваемый объект

Балаян Алла Эдуардовна;

Саксонов Михаил Наумович Стом Дэвард Иосифович;

Стом Алина Дэвардовна [3].

увеличение пузыревидных клеток

Фролова Людмила Леонидовна;

Фирсова Светлана Станиславовна [11].

Руднева Ирина Ивановна; Шайда Валентин Григорьевич; Кузьминова Наталья Станиславовна [9].

личинки черноморских рыб атерины (Atherina hepsetus, Atherina mochon pontica)

Левина Ирина Леонидовна; Щербакова Наталья Ивановна; Полуян Анна Яковлевна [7].

коэффициент пороговых концентраций

Афанасьев Дмитрий Федорович; Цыбульский Игорь Евгеньевич [2].

микроводоросли вида Scenedesmus apiculatus

вода и донные отложения Азовского и Черного морей

Кузьминова Наталья Станиславовна [6].

культуры одноклеточных морских микроводорослей Platymonas viridis Rouch и Dunaliella salina Teod

численность клеток водорослей

водная среда (Морская вода)

Азарова Светлана Валерьевна [1];

Жорняк Лина Владимировна [4];

Таловская Анна Валерьевна [10].

мушка Drosophila melanogaster

отходы горно — добывающих предприятий Республики Хакасия; почвы; аэрозоли

Заалишвили Владислав Борисович;

Алборов Иван Давыдович; Бадтиев Юрий Саламович; Тедеева Фатима Георгиевна; Алагов Азамат Асланбекович [5].

У каждого метода есть свои особенности. В общем охарактеризовать методы можно по видам используемых тест-объектов и способам анализа их реакций на загрязнение природной среды.

1. Способ биоиндикации загрязнения воздуха. Изобретение относится к экологии, в частности к оценке качества атмосферного воздуха по состоянию лишайников-биоиндикаторов. При осуществлении способа используют палетку, изготовленную из прозрачной и гибкой полимерной пленки толщиной 0,2 мм, в форме прямоугольника размером 6×28 см с закругленными краями, на поверхности палетки выгравирован измерительный прямоугольник, шириной 5 см и длиной 20 см, разграфленный на ячейки размером 1×1 см, прикрепленный концами на коре дерева. Способ позволяет более упрощенно и достоверно определить загрязнение воздуха исследуемой территории.

2. Способ биоиндикации водоемов. Изобретение относится к области физики и биологии, может быть использовано для экологического мониторинга водоемов. Способ биоидикации водоемов включает отбор проб обитающих в водоеме планктонных организмов, определение уровня загрязнения путем их анализа и оценку результатов анализа, причем определение уровня загрязнения осуществляют путем филогенетического анализа генов рибосомальной РНК (18S рРНК) планктонных организмов в пробе, анализируют филогенетические деревья, сконструированные по консервативному гену 18S рРНК и выявляют эволюционные отношения исследуемого организма с другими сапробионтами, а оценку результатов анализа осуществляют следующим образом: при высоком (более 85 %) значении бутстреп-поддержки кластеров, включающих исследуемые планктонные организмы и устойчивые сапробионты, делают следующие выводы:

– при объединении в один кластер устойчивых индикаторных организмов ксено- и олигосапробных (или исключительно ксеносапробных) водоемов и исследуемого планктонного организма определяют, что водоем находится в благополучном экологическом состоянии и угроза негативного антропогенного воздействия отсутствует,

– при объединении в один кластер устойчивых индикаторных организмов олиго- и мезосапробных (или исключительно олигосапробных) водоемов и исследуемого планктонного организма определяют, что водоем находится в нестабильном (в переходном от благополучного к неблагополучному состоянию) экологическом состоянии, испытывает несущественную антропогенную нагрузку, обладает способностью к самовосстановлению и не нуждается в осуществлении дополнительных природоохранных мероприятий,

– при объединении в один кластер устойчивых индикаторных организмов мезо- и полисапробных (или исключительно мезосапробных) водоемов и исследуемого планктонного организма определяют, что водоем находится в неблагополучном состоянии и испытывает существенную антропогенную нагрузку, естественной способности к самовосстановлению недостаточно и водоем нуждается в осуществлении природоохранных мероприятий,

– при объединении в один кластер устойчивых индикаторных организмов полисапробных водоемов и исследуемого планктонного организма делают вывод о наличии локальной экологической катастрофы и необходимости принятия безотлагательных восстановительных мер. Способ обеспечивает повышение достоверности результата биомониторинга для использования без ограничения территорией, независимо от географического местоположения исследуемого водоема.

3. Способ биологической оценки токсичности морской среды. Способ биологической оценки токсичности морской среды относится к биологическим способам оценки экологического риска и анализа загрязнения водной среды и может быть использован в марикультуре, водной токсикологии, рыбоводстве. В способе в качестве биологических тест — объектов используются личинки черноморских рыб атерины (Atherina hepsetus, Atherina mochon pontica), которые помещаются в тестируемую среду и в стерилизованную морскую воду. Контролем служит тестируемая среда и стерилизованная морская вода без токсиканта. Проводят микрокалориметрические измерения теплопродукции личинок и на основании расчета удельной теплопродукции, а также ее снижения у тест — объектов, подвергнувшихся действию токсикантов по отношению к показателям интактных личинок, делают вывод об уровне токсичности морской среды.

Читайте также:
Конкуренция животных - что это такое, как происходит читать онлайн

4. Способ определения влияния токсичности сточных вод на водные соленые среды. Способ определения влияния токсичности сточных вод на водные соленые среды относится к водной токсикологии и предназначен для оценки токсичности морской среды, содержащей сточные воды.

Способ состоит из определения показателей роста культуры морской одноклеточной водоросли в тестируемой воде и включает культивирование культуры морской одноклеточной водоросли, процедуру биотестирования, состоящую из отбора проб воды, внесения в контроль и в тестируемую среду инокулята культивируемой водоросли, подсчета численности клеток водоросли. В качестве тест — объектов используют культуры одноклеточных морских микроводорослей Platymonas viridis Rouch и Dunaliella salina Teod, на которых проводят долгосрочный (15-суточный) эксперимент. Микроводоросль Platymonas viridis Rouch используют для оценки влияния токсичности стоков на морскую среду.

Тестирование с применением Drosophila melanogaster заключается в том, что исследуемый объект помещается в среду, которую необходимо проверить на токсичность. Далее за мушками ведется наблюдение, в ходе которого можно сделать вывод о состоянии данной среды. Тестирование с применением Drosophila melanogaster позволяет на более тонком уровне (посредством определения мозаиков) определить отрицательное влияние поллютантов.

Из таблицы следует, что в настоящее время для биоиндикации водных объектов чаще всего используют различные водные организмы, для биотестирования атмосферного воздуха добавляются лишайники, мушки, для отходов горно-добывающих предприятий и почв — дрозофилы.

Для оценки токсичности изучаемых объектов исследователями разных стран используются в качестве тест-систем различные организмы: от бактерий до млекопитающих. Конечной целью всех биотестов является оценка безопасности или иных свойств исследуемого объекта на организмах-моделях и на основании полученных результатов прогнозирование реакции организма человека и/или животных на этот объект. Наиболее известные тест-объекты: 1) культуры клеток тканей человека и животных; 2) одноклеточные зеленые водоросли (хлорелла, требоуксия из лишайников и прочее); 3) простейшие: инфузория-туфелька; 4) бактерии; 5) членистоногие: рачки дафния и артемия; 6) рыбы; 7) насекомые; 8) мох: мниум; 9) цветковые: злак плевел, кресс-салат. Из всего многообразия разработанных и апробированных тест-систем в нашей стране узаконены лишь биотесты на ракообразных (дафниях или цериодафниях), водорослях (сценедесмус или хлорелла) и рыбах (гуппи или данио) [1,4]. Соответственно, для получения более корректной информации о токсичности исследуемых объектов можно рекомендовать использовать одновременно несколько тест-объектов с учетом их специфики.

1. Азарова С. В. Отходы горно — добывающих предприятий и комплексная оценка их опасности для окружающей среды (на примере объектов республики Хакасия): Автореферат Дис. … канд. геол.- мин. наук. — Томск, 2005г. — 21 с.

2. Афанасьев Д. Ф., Цыбульский И. Е. Способ оценки токсичности компонентов среды Азовского и Черного морей. [Электронный ресурс]. URL: http://www1.fips.ru/wps/wcm/connect/content_ru/ru (дата обращения: 26. 02. 2015).

3. Балаян А. Э., Саксонов М. Н., Стом Д. И., Стом А. Д. Способ определия токсичности водной среды. [Электронный ресурс]. URL: http://www1.fips.ru/wps/wcm/connect/content_ru/ru (дата обращения: 15. 02. 2015).

4. Жорняк. Л. В. Эколого — геохимическая оценка территории г. Томска по данным изучения почв: Автореферат Дис. … канд. геол.-мин. наук. — Томск, 2009г. — 21 с.

5. Заалишвили В. Б., Алборов И. Д., Бадтиев Ю. С., Тедеева Ф. Г., Алагов А. А. Способ биоиндикации загрязнения воздуха. [Электронный ресурс]. URL: http://www1.fips.ru/wps/wcm/connect/content_ru/ru (дата обращения: 23. 02. 2015).

6. Кузьминова Н. С. Способ определения влияния токсичности сточных вод на водные соленые среды. [Электронный ресурс]. URL: http://www1.fips.ru/wps/wcm/connect/content_ru/ru (дата обращения: 23. 02. 2015).

7. Левина И. Л., Щербакова Н. И., Полуян А. Я. Способ токсического действия пестицидов на водные объекты. [Электронный ресурс]. URL: http://www1.fips.ru/wps/wcm/connect/content_ru/ru (дата обращения: 12. 03. 2015).

8. Ляшенко О. А. Биоиндикация и биотестирование в охране окружающей среды. — Санкт- Петербург: Издательство СПбГТУРП, 2012. — 67 с.

9. Руднева И. И., Шайда В. Г., Кузьминова Н. С. Способ биологической оценки токсичности морской среды. [Электронный ресурс]. URL: http://www1.fips.ru/wps/wcm/connect/content_ru/ru (дата обращения: 13. 02. 2015).

10. Таловская А. В. Оценка эколого — геохимического состояния районов г. Томска по данным изучения пылеаэрозолей: Автореферат. Дис. … канд. геол.-мин. наук. — Томск, 2008г. — 23 с.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: