AT506827A1 - Determining water quality, comprises measuring or evaluating migration speed of positive phototrophic water microbes such as daphnia, euglena, Triops, ciliate and Artemia salina-nauplii and -crayfish, which are attracted using light source - Google Patents

Determining water quality, comprises measuring or evaluating migration speed of positive phototrophic water microbes such as daphnia, euglena, Triops, ciliate and Artemia salina-nauplii and -crayfish, which are attracted using light source Download PDF

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AT506827A1 AT7872008A AT7872008A AT506827A1 AT 506827 A1 AT506827 A1 AT 506827A1 AT 7872008 A AT7872008 A AT 7872008A AT 7872008 A AT7872008 A AT 7872008A AT 506827 A1 AT506827 A1 AT 506827A1
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Abstract

The method of determining water quality, comprises measuring or evaluating the migration speed of positive phototrophic water microbes such as daphnia, euglena, Triops, ciliate and Artemia salina-nauplii and -crayfish, which are attracted using a light source. The migration behavior in small tunnel tube having length of 50-150 mm and breadth of 4-10 mm is observed under the interference with different chemical pollutants in time-dependent manner. The migration behavior of the microbes is evaluated using a camera provided with evaluation software. The method of determining water quality, comprises measuring or evaluating the migration speed of positive phototrophic water microbes such as daphnia, euglena, Triops, ciliate and Artemia salina-nauplii and -crayfish, which are attracted using a light source. The migration behavior in small tunnel tube having length of 50-150 mm and breadth of 4-10 mm is observed under the interference with different chemical pollutants in time-dependent manner. The migration behavior of the microbes is evaluated using a camera provided with evaluation software. Depending upon the type of test organism and the loading standard, directly and alternately illuminated target or start-beam arrangements and evaluation software are used. The effects of sound, ultrasound and current impulses are determined in addition to chemical exposure parameter. The method is carried out with ciliates on a slide. An independent claim is included for a device for determining water quality.

Description

16/05 2008 16:19 FAX 07722 83890 225 HIBLA BRAUNAU @007 • ···· ·16/05 2008 16:19 FAX 07722 83890 225 HIBLA BRAUNA @ 007 • ···· ·

Beschreibung^Description ^

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, mit dem der Einfluss von physikalischen und chemischen Faktoren auf das physische Verhalten von Kleinlebewesen dadurch ermittelt werden kann, dass man die Bewegungsgeschwindigkeit (Wanderzeit) über eine bestimmte Wegstrecke ermittelt. Die Untersuchungen von Verhaltensmustem verschiedener Testorganismen als Beispiel die Daphnia Magna Straus nach der ISO-Norm 10706 (Water quaiity - Determination of long tcnn toxicity of substaces to Daphnia Magna Straus) wurde erst in jüngerer Zeit als EU-konforme Testmethode anerkannt und etabliert. Eigene Erfahrungen haben aber gezeigt, dass die Durchführung sehr zeitaufwendig ist und keine sehr eindeutigen monokausale Aussagen zu lässt. Im Zusammenhang mit der REACH-Verordnung der EU, bei der es um die toxikologische Neubewertung von chemischen Stoffen geht, ist es von größter Wichtigkeit, schnelle und aussagekräftige Testverfahren zur Verfügung zu haben. Unsere Erfindung besteht aus einer mit wässerigen Medien gefüllten röhrenförmigen Tunnelwanderstrecke, an deren Anfang eine mechanische Vorrichtung zur Freigabe der Wanderstrecke an deren Ende eine optoelektronische Vorrichtung zur Beobachtung mittels ständiger BUddatenaufzeichnung mit einer variablen Lichtquelle vorhanden sind.The invention relates to a method by which the influence of physical and chemical factors on the physical behavior of microorganisms can be determined by determining the speed of movement (time of migration) over a certain distance. The study of behavior patterns of various test organisms as an example of the Daphnia Magna Straus according to the ISO standard 10706 (Water quaiity - Determination of long toxicity of the substance to Daphnia Magna Straus) was only recently recognized and established as an EU-compliant test method. Our own experience has shown, however, that the implementation is very time-consuming and does not allow very clear monocausal statements. In the context of the EU's REACH regulation, which deals with the toxicological reassessment of chemical substances, it is of paramount importance to have quick and meaningful test procedures available. Our invention consists of a tunneled tubular tunnel filled with aqueous media, at the beginning of which there is provided a mechanical device for releasing the traveling path at the end of which an opto-electronic device for observation by means of continuous data acquisition with a variable light source.

Die unter definierten Bedingungen gezüchteten, Licht suchenden Kleinlebewesen (Phototaxis) werden mit physikalischen Methoden wie Temperatur, Schall, Licht und chemischen Stoffen, die über Kläranlagen in öffentliche Gewässer gelangen, nach einem bestimmten Programm unter Stress gesetzt und in die erfindungsgemäße Vorrichtung so eingebracht, dass gleichzeitig mehrere Versuchsorganismen zur gleichen Zeit von einer Art Startvorrichtung zum beleuchteten Ziel am Ende des Tunnels, wo sich auch die Kamera mit Bildauswertung zur Ankunftskonirolle Zeitnehmung befinden, schwimmen können.The light-seeking microorganisms (phototaxis) bred under defined conditions are put under stress according to a specific program using physical methods such as temperature, sound, light and chemical substances that reach public waters via sewage treatment plants and introduced into the device according to the invention such that at the same time several experimental organisms at the same time from a kind of starting device to the illuminated target at the end of the tunnel, where the camera with image analysis to the arrival Konche Zeitzeit are swimming.

Das eigentliche Messverfahren besteht aus den Anlagenteilen Startblock, röhrenförmige Tunnelwanderstrecke, einem starbförmigen, Loch tragenden Zielrundblock mit Beleuchtung und Oberwachungskamera.The actual measurement procedure consists of the plant sections start block, tubular tunnel migration route, a starburst-shaped, hole-bearing target round block with illumination and surveillance camera.

Im Folgenden wird die Erfindung an Hand der Figuren dargestellt.In the following the invention will be illustrated with reference to the figures.

Es zeigen Fig. 1 die Gesammtübersicht, Fig. 2 den Startblock, Fig, 3 die Wanderstrecke, Fig. 4 den Zielblock und Fig. 5 den Trägerring.1 shows the overall overview, FIG. 2 shows the starting block, FIG. 3 shows the traveling distance, FIG. 4 shows the target block and FIG. 5 shows the carrier ring.

Der Startblock (Fig. 2) besteht aus Kunststoff wie Polyethen, Polypropen, PVC oder Polyamid bzw. Keramik oder Metall und enthält eine horizontale Bohrung zum Anstecken des Wanderrohres und zwei vertikale Bohröfihungen, von denen eine die Offiiungs-bzw. Verschlussmechanismen trägt, die die Wanderrohre für die Kleinlebewesen öffnet oder schließt und die andere den Voiraum darstellt, wo die Testorganismen eingebracht werden. Der Öffnungsmechanismus für jedes Wandeirohr enthält einen Stempel aus ferromagnetischem Stahl, der über Magnetspulen gehoben oder gesenkt werden kann, wobei dieser Schritt - hündisch oder elektronisch gesteuert- für alle Startblöcke gleichzeitig ausgelöst werden kann.The starting block (Fig. 2) is made of plastic such as polyethene, polypropene, PVC or polyamide or ceramic or metal and includes a horizontal bore for attaching the walking tube and two vertical Bohröfihungen, one of the opening or. Includes closure mechanisms that open or close the walking tubes for the micro-organisms and the other represents the cavity where the test organisms are introduced. The opening mechanism for each wall pipe contains a ferromagnetic steel stamp which can be raised or lowered by means of magnetic coils, this step being triggered by all or part of the starting blocks, whether manually or electronically controlled.

Die rohrförmige Wanderstrecke (Fig. 3) aus handelsüblichem, lichtundurchlässigem Thermoplast kann bezüglich Innendurchmesser und Länge auf die Größe und die Art der Testlebewesen abgestimmt werden und verbindet flüssigkeitsdicht den Starblock (Fig. 2) mit dem Zielblock (Fig.4 ), der aus transparentem Kunststoff wie Plexiglas, PVC oder aus Glas bestehen kann.The tubular traveling distance (FIG. 3) made of commercially available, opaque thermoplastic material can be matched to the size and type of the test organisms with respect to their inner diameter and length and connects the starblock block (FIG. 2) with the target block (FIG. 4), which is made of transparent material Plastic such as plexiglass, PVC or glass may exist.

Die zum Anlocken der positiv phototrophen (photophilen, Phototaxie) Kleinlebewesen verwendeten, verschiedenfarbigen Lichtquellen sind als LEDs in einem Trägerring aus Kunststoff oder Aluminium so um den kreisförmigen Zielblock justiert, dass in alle Wanderröhren gleichermaßen Licht einfallen kann (Fig, 5), 16/05 2008 FR 17:07 [SE/EM NR 7171] @007 16/05 2008 16:20 FAX 07722 83690 225 HTBLA BRAUNAU @008 ·· • · ···· • ·· • · • · • • · • · • · ··· • · ·· • · • · • ···· · • · • · • • · ·· ·· • · · • ··The different colored light sources used for attracting the positively phototrophic (photophilic, phototaxy) microorganisms are adjusted as LEDs in a carrier ring made of plastic or aluminum around the circular target block so that light can be incident in all traveling tubes equally (Fig. 5), 16/05 2008 FR 17:07 [SE / EM NR 7171] @ 007 16/05 2008 16:20 FAX 07722 83690 225 HTBLA BRAUNA @ 008 ··· · ···· • ··························· ······································································

Die elektronische hochauflösende Kamera beobachtet nach dem Start der Testtiere den Zielraum derartig, dass gleichzeitig alle möglichen sechs Zieleinläufe überwacht werden und ein speziell entwickeltes Bildvergleichsprogranun sofort erkennt, wann ein Testorganismus die Ziellinie überschritten hat Automatisch kann nun die Laufzeit eingelesen und für Auswertungszwecke abgespeichert werden.After starting the test animals, the electronic high-resolution camera observes the target area in such a way that all possible six target in-runs are monitored and a specially developed image comparison program immediately recognizes when a test organism has crossed the finish line. The runtime can now be read in automatically and saved for evaluation purposes.

Als Klein- und Kleinstlebewesen kann man z.B. Daphnien, Artemias, Hüpferlinge, Augentierchen, Plattwünner und Wimpertierchen verwenden.As a small and microorganism one can e.g. Use Daphnia, Artemias, Hupferlinge, eye-animals, flatworms and ciliates.

Dieses Wasserqualitäts-Test-Verfahren kann sehr flexibel an die jeweilige Situation angepasst werden, wobei man verschiedenste Testorganismen bis hin in den mikroskopischen Bereich einsetzen kann, wenn die Bewegungsreaktionen (Taxien) nicht nur durch Lichtreize, sondern auch durch Duftstoffe (Fleischköder), Stromimpulse oder Schallwellen ausgelöst werden kann.This water quality test method can be very flexibly adapted to the particular situation, where you can use a variety of test organisms down to the microscopic range, if the movement reactions (taxies) not only by light stimuli, but also by fragrances (meat baits), current pulses or Sound waves can be triggered.

In einer einfachen Variante kann der Tunnel direkt durch ein aquarienartiges Becken ersetzt werden, wobei ein Lichtbalken im Dunkeln die Testorganismen zeitkontrolliert anlockt. Dieser Lichtbalken wird nun zum Startbalken, nachdem das Licht gelöscht ist und der beleuchtete Gegenbalken die Organismen neuerlich anlockt, deren Wanderzeiten mittels Kamera und Zeitprogramm in Abhängigkeit der chemischen oder physikalischen Belastungen gut ermittelt werden kann.In a simple variant, the tunnel can be replaced directly with an aquarium-like basin, with a light bar in the dark attracting the test organisms in a time-controlled manner. This light bar now becomes the start bar after the light is extinguished and the illuminated counter bar lures the organisms again, whose traveling times can be determined well by means of camera and time program depending on the chemical or physical loads.

Im mikroskopischen Bereich kann dies - wie oben beschrieben- auch für lichtempfindliche Wimpertierchen und andere mikroskopisch erfassbare Ein- und Mehr-Zeller auf einer Objektträgermessvorrichtung durchgefuhrt werden. 16/05 2008 FR 17:07 [SE/EM NR 7171] @008In the microscopic range, this can also be carried out on a slide-type measuring device, as described above, for photosensitive ciliates and other microscopically detectable single and multiple cells. 16/05 2008 FR 17:07 [SE / EM NO 7171] @ 008

Claims (10)

16/05 2008 16:20 FAX 07722 83690 225 HTBLA BRAUNAU 0009 16/05 2008 16:20 FAX 07722 83690 225 HTBLA BRAUNAU 0009 * • · • · ···· • ·· • · • · • · • • · · • · • · • · ··· • · ·· • · • · • · • ····· · • · • · • · • • · · • · • · • · ··· • ·· • · AnrnrUdt« 1. Verfahren zur Ermittlung von Wasserqualitäten dadurch gekennzeichnet, dass die WandeTgeschwindigkeit von Wasserkleinlebewesen gemessen und ausgewertet wird.16/05 2008 16:20 FAX 07722 83690 225 HTBLA BROWN 0009 16/05 2008 16:20 FAX 07722 83690 225 HTBLA BROWN 0009 * • · • · · · · · · · · · · · · · · · · · · · • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • AnrnrUdt «1. Method for the determination of water qualities, characterized in that the WandeTgeschwindigkeit of water inlays is measured and evaluated. 2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass man positiv phototrophe Wasserkleinorganismen wie Daphnien, Augentierchen, Triops und Wimpertierchen, bevorzugt Artemia-Salina-Nauplien und -Krebse mit einer Lichtquelle anlockt.2. The method according to claim 1, characterized in that one attracts positive phototrophic water organisms such as daphnia, eye livestock, Triops and ciliates, preferably Artemia Salina nauplii and crabs with a light source. 3. Verfahren nach Ansprüchen 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass man das Wanderverhalten in einer Kleintunnelröhre verschiedener Länge, bevorzugt zwischen 50 und 150 mm und unterschiedlicher Durchmesser, bevorzugt zwischen 4 und 10 mm unter Beeinträchtigung mit unterschiedlichen chemischen Schadstoffen in Abhängigkeit der Zeit beobachtet.3. The method according to claims 1 or 2, characterized in that one observes the migratory behavior in a small tunnel tube of different lengths, preferably between 50 and 150 mm and different diameters, preferably between 4 and 10 mm under interference with different chemical pollutants as a function of time. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertung des Wanderverhaltens der Kleinstlebewesen durch Verwendung einer Kamera mit geeigneter Auswertesoftware erfolgt.4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the evaluation of the migration behavior of microorganisms by using a camera with suitable evaluation software. 5. Verfahren nach dem Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass je nach Art der Testorganismen und der Belastungsnorm, gerade und wechselweise beleuchtbare Ziel- bzw. Start-Balkenanordnungen und Softwareauswertung verwendet werden.5. The method according to claim 4, characterized in that depending on the type of test organisms and the load standard, straight and alternately illuminable target or start beam arrangements and software evaluation can be used. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass man neben chemischen Belastungsparametem auch die Wirkungen von Schall, Ultraschall und Stromimpulsen ermittelt.6. The method according to claims 1 to 5, characterized in that in addition to chemical load parameters and the effects of sound, ultrasound and current pulses determined. 7. Verfahren nach dem Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass es mit Kleinstlebewesen z. B. Wimpertierchen auf einem Objektträger ausgeführt wird.7. The method according to the claim 1 to 4, characterized in that it is with microorganisms z. B. ciliates on a slide is performed. 8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass man diese Messmethode auch für schwer abbaubare organische Stoffe vom Typ endokrine Disruptoren und Schwermetallen verwendet8. The method according to claims 1 to 7, characterized in that one uses this measuring method for persistent organic substances of the type endocrine disruptors and heavy metals 9. Vorrichtung zur Ermittlung von Wasserqualitäten dadurch gekennzeichnet, z.B. in der Art dass an sechs Startblöcken (Fig. 2) sechs Tunnel (Fig. 3) angebaut sind, die alle in einen Zielblock (Fig. 4) münden.9. Apparatus for determining water qualities characterized by, e.g. in the way that six tunnels (Figure 3) are attached to six starting blocks (Figure 2), all of which open into a target block (Figure 4). 10. Vorrichtung nach Ansprüchen 3, S und 9 dadurch gekennzeichnet dass die Testapparatur aus gut formgebend bearbeitbaren Kunststoffen wie PVC, PMMA, PE, PA oder auch aus Glas oder Keramikteilen, bevorzugt aber aus LDPE produziert wird. 18/05 2008 FR 17:07 [SE/EM NR 7171] @00810. The device according to claims 3, S and 9, characterized in that the test apparatus from good formability editable plastics such as PVC, PMMA, PE, PA or glass or ceramic parts, but preferably from LDPE is produced. 18/05 2008 FR 17:07 [SE / EM NO 7171] @ 008
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106526112A (en) * 2016-10-25 2017-03-22 浙江工业大学 Water toxicity detection method based on fish activity analysis
CN113408334A (en) * 2021-04-30 2021-09-17 华中农业大学 Crayfish full-chain data acquisition and intelligent detection method and device
CN114137160A (en) * 2021-11-23 2022-03-04 重庆大学 Migration experiment device and method for harmful gas in surrounding rock under tunnel excavation disturbance

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