RU117918U1 - Устройство для определения степени загрязнения воды биоразлогаемыми органическими веществами - Google Patents
Устройство для определения степени загрязнения воды биоразлогаемыми органическими веществами Download PDFInfo
- Publication number
- RU117918U1 RU117918U1 RU2011143475/10U RU2011143475U RU117918U1 RU 117918 U1 RU117918 U1 RU 117918U1 RU 2011143475/10 U RU2011143475/10 U RU 2011143475/10U RU 2011143475 U RU2011143475 U RU 2011143475U RU 117918 U1 RU117918 U1 RU 117918U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bkm
- degree
- organic substances
- determining
- water pollution
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
Устройство для определения степени загрязнения воды биоразлагаемыми органическими веществами, содержащее измерительную кювету, магнитную мешалку и биосенсорную систему, включающую выполненный с возможностью подключения к регистрирующему прибору и к компьютеру кислородный электрод с укрепленным на нем носителем, на котором размещены иммобилизованные микроорганизмы, отличающееся тем, что в биосенсорной системе использован кислородный электрод с укрепленным на нем носителем с размещенной на нем ассоциацией дрожжей Pichia angusta BKM Y-2559, Debaryomyces hansenii BKM Y-2482 и Arxula adeninovorans BKM Y-2676, взятых в массовом соотношении 1:1:1.
Description
Техническое решение относится к области экологии, а именно, к биосенсорным аналитическим устройствам. Устройство может быть использовано для определения степени загрязнения воды биоразлагаемыми органическими веществами (биохимической потребности в кислороде) в образцах воды различного происхождения.
Для оценки степени загрязненности воды биоразлагаемыми органическими соединениями в настоящее время применяется параметр, обозначаемый как «биохимическая потребность в кислороде» (БПК). Существующий способ определения БПК основан на тестах, минимальная продолжительность которых составляет 5 суток [ПНДФ 14. 1:2:3:4. 123-97. Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений биохимической потребности в кислороде после n-дней инкубации (БПКполн) в поверхностных пресных, подземных (грунтовых), питьевых, сточных и очищенных сточных водах. - М.: 1997. 25 с.]. В настоящее время все предприятия, санитарные службы и водоочистные сооружения РФ используют для повседневного анализа сточных вод стандартный способ. Отсутствие оперативности существенно снижает ценность традиционного способа. По указанной причине возникают экологически опасные ситуации, при которых остается незамеченной поступление на водоочистные сооружения аварийно загрязненных вод или наоборот, недоочистка их в процессе регенерации.
Для оперативного анализа могут быть использованы способы оценки БПК, основанные на использовании биосенсорных анализаторов. В БПК-биосенсорах в качестве распознающих элементов использованы микроорганизмы, способные окислять широкий спектр органических соединений.
Наиболее близким по своим признакам, принятым за прототип является устройство для экспресс-определения БПК, описанное в работе [Пономарева О.Н. Арляпов В.А., Каманин С.С., Юдина Н.Ю., Решетилов А.Н. Биосенсор для экспресс-анализа биохимического потребления кислорода на основе дрожжевых микроорганизмов родов Candida и Debaryomyces. Вестник биотехнологии и физико-химической биологии им. Ю.А.Овчинникова. Т 6. №3. 2010. с.5-12.]
Измерительная система состояла из кислородного электрода с иммобилизованными микроорганизмами, измерительной кюветой и магнитной мешалки. В качестве микроорганизмов были использованы дрожжи Candida maltosa BKM Y-2359, Candida blankii BKM Y-2675 и Debaryomyces hansenii BKM Y-2482. Иммобилизация микроорганизмов проводилась адсорбцией на стекловолоконном фильтре Whatman GF/A. Измерения выполнялись при постоянном перемешивании в открытой кювете с рабочим объемом 5 мл. Биосенсор на основе дрожжей Debaryamyces hansenii обладал лучшими характеристиками и позволял определять БПК5 в диапазоне 2,2-177 мг/дм3 (без разбавления пробы), время стабильной работы биосенсора составляло более 30 суток.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение производительности и качества анализа, за счет того, что предложенное устройство позволит проводить определение биохимического потребления кислорода после n-дней инкубации в поверхностных пресных, подземных (грунтовых), питьевых, сточных и очищенных сточных водах с высокой точностью в диапазоне 0,5-200 мг/дм3 (без разбавления пробы) за время 10 мин.
Сущность технического решения заключается в том, что устройство для определения степени загрязнения воды биоразлагаемыми органическими веществами, содержащее измерительную кювету, магнитную мешалку и биосенсорную систему, включающую выполненный с возможностью подключения к регистрирующему прибору и к компьютеру кислородный электрод с укрепленным на нем носителем, на котором размещены иммобилизованные микроорганизмы, в биосенсорной системе использован кислородный электрод с укрепленным на нем носителе с размещенной на нем ассоциацией дрожжей Pichia angusta BKM Y-2559, Debaryomyces hansenii BKM Y-2482 и Arxula adeninovorans BKM Y-2676 в массовом соотношении 1:1:1.
На фиг.1 показано устройство для определения степени загрязнения воды биоразлагаемыми органическими веществами представляющее собой кислородный электрод с иммобилизованными микроорганизмами, сопряженный с измерительной кюветой и магнитной мешалкой.
На фиг 2 показана диаграмма субстратной специфичности (чувствительности) используемой биосенсорной системы.
В табл.1 показаны характеристики предложенного технического решения и прототипа.
Предлагаемое устройство состоит из следующих элементов: биосенсора, состоящего из преобразователя - кислородного электрода 1, на котором размещен биорецептор 2, представляющий собой иммобилизованную на носителе ассоциацию микроорганизмов Pichia angusta BKM Y-2559, Debaryomyces hansenii BKM Y-2482 и Arxula adeninovorans BKM Y-2676 в массовом соотношении 1:1:1. Кислородный электрод 1 с биорецептором 2 помещены в измерительную кювету 3 объемом 4 мл. Перемешивание раствора в измерительной кювете 3 осуществляется с помощью магнитной мешалки 4 с якорем 5.
Для регистрации сигнала биосенсорной системы используют прибор, определяющий зависимость тока от времени - Electrochemical testing system IPC2000, подключаемый к кислородному электроду и компьютеру.
Для формирования рецепторного элемента микробного биосенсора используют дрожжевые штаммы Pichia angusta BKM Y-2559, Debaryomyces hansenii BKM Y-2482 и Arxula adeninovorans BKM Y-2676, принадлежащие Всероссийской коллекции микроорганизмов (BKM) УРАН Института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К.Скрябина (г.Пущино, Московская обл.). Для получения биомассы микроорганизмы Pichia angusta выращивали в жидкой среде следующего состава (г/дм3): (NH4)2SO4 - 2,5; MgSO4·7H20 - 0,4; К2НРO4·3Н2О - 0,9; NaH2PO4·2H2O·2Н2О - 3,9; дрожжевой экстракт - 0,5; глицерин - 10; MnSO4 - 0,0012; СоСl2·6Н2О - 0,0003; (NH4)6Mo7O24·4H2O - 0,0002; СаСl2·2Н2О - 0,0015; FeSO4·7H2O - 0,01; ЭДТА - 0,001. Среду для выращивания дрожжей стерилизовали автоклавированием при давлении 1,1 атмосфера в течение 45 мин. Клетки выращивали аэробно 36 часов в качалочных колбах объемом 750 см3 при температуре 28°С. Микроорганизмы Debaryomyces hansenii выращивали на богатой минеральной среде (жидкая глюкозо-пептонная питательная среда). Состав жидкой среды: глюкоза - 10 г/дм3, пептон - 5 г/дм3, дрожжевой экстракт - 0,5 г/дм3, дистиллированная вода - 200 см3. Среду для выращивания клеток стерилизовали автоклавированием при давлении в 1,1 атмосферу в течение 45 минут. Клетки выращивали аэробно 18-20 часов в качалочных колбах объемом 750 см3 при температуре 29°С. Микроорганизмы Arxula adeninovorans культивировали в водной среде следующего состава: 0,3% пептон, 0,3% мясной экстракт, 0,3% дрожжевой экстракт и 1,0% глюкоза. Среду для выращивания клеток стерилизовали автоклавированием при давлении в 1,1 атмосферу в течение 45 минут. Клетки выращивали аэробно 24 часа в качалочных колбах объемом 750 см3 при температуре 37°С.
Принцип работы устройства для определения степени загрязнения воды биоразлогаемыми органическими веществами заключается в следующем:
Кислородный электрод 1 с размещенным на нем биорецептором 2, содержащим иммобилизованную ассоциацию микроорганизмов Pichia angusta BKM Y-2559, Debaryomyces hansenii BKM Y-2482 и Arxula adeninovorans BKM Y-2676 в массовом соотношении 1:1:1, погружают в измерительную кювету 3 объемом 4 мл с 30 мМ фосфатным буфером (рН 6,8) и регистрируют силу тока, отражающего содержание кислорода в среде (фоновое). Затем вносят пробу, содержащую биоразложимые органические вещества (100 мкл). Измерения проводят при непрерывном перемешивании с помощью магнитной мешалки 4 с якорем 5 при комнатной температуре.
После регистрации сигнала биосенсорной системы (зависимость силы тока от времени) кювету промывают буферным раствором. Рассчитывают величину максимальной скорости потребления кислорода (ответ сенсора, dI/dt, нА/с) и определяют значение БПК5 по предварительно построенной калибровочной кривой. Калибровочная зависимость строится по раствору глюкозо-глутаматной смеси (ГГС) приготовленному согласно ПНДФ 14. 1:2:3:4. 123-97. В соответствии с указанным нормативным документом принимали, что БПК5, равное 205 мг/дм3, соответствует раствору, содержащему суммарно 300 мг/дм3 глюкозы и глутаминовой кислоты.
Ассоциация микроорганизмов Pichia angusta BKM Y-2559, Debaryomyces hansenii BKM Y-2482 и Arxula adeninovorans BKM Y-2676 способны окислять очень широкий спектр органических веществ, что дает возможность получить высокую степень корреляции между показаниями биосенсорной системы и стандартным методом.
В таблице 1 представлены характеристики предлагаемого устройства для определения степени загрязнения воды биоразлагаемыми органическими веществами и прототипа.
Линейный диапазон зависимости ответа биосенсора от БПК5 лежит в диапазоне 0,5-200 мг/дм3 (без разбавления пробы). Длительность единичного измерения не превышает 10 минут. Долговременная стабильность сенсора более 60 суток (падение активности микроорганизмов на протяжении этого времени составило 25%).
Таким образом, предлагаемое устройство для определения степени загрязнения воды биоразлагаемыми органическими веществами обеспечивает возможность экспресс-определения индекса БПК за время не более 10 минут в диапазоне 0,5-200 мг/дм3 (без разбавления пробы) без использования сложного дорогостоящего оборудования.
Claims (1)
- Устройство для определения степени загрязнения воды биоразлагаемыми органическими веществами, содержащее измерительную кювету, магнитную мешалку и биосенсорную систему, включающую выполненный с возможностью подключения к регистрирующему прибору и к компьютеру кислородный электрод с укрепленным на нем носителем, на котором размещены иммобилизованные микроорганизмы, отличающееся тем, что в биосенсорной системе использован кислородный электрод с укрепленным на нем носителем с размещенной на нем ассоциацией дрожжей Pichia angusta BKM Y-2559, Debaryomyces hansenii BKM Y-2482 и Arxula adeninovorans BKM Y-2676, взятых в массовом соотношении 1:1:1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011143475/10U RU117918U1 (ru) | 2011-10-28 | 2011-10-28 | Устройство для определения степени загрязнения воды биоразлогаемыми органическими веществами |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011143475/10U RU117918U1 (ru) | 2011-10-28 | 2011-10-28 | Устройство для определения степени загрязнения воды биоразлогаемыми органическими веществами |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU117918U1 true RU117918U1 (ru) | 2012-07-10 |
Family
ID=46848902
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011143475/10U RU117918U1 (ru) | 2011-10-28 | 2011-10-28 | Устройство для определения степени загрязнения воды биоразлогаемыми органическими веществами |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU117918U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2800373C1 (ru) * | 2022-05-24 | 2023-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Устройство для экспресс-оценки количества легкоокисляемых органических веществ по индексу биохимического потребления кислорода |
-
2011
- 2011-10-28 RU RU2011143475/10U patent/RU117918U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2800373C1 (ru) * | 2022-05-24 | 2023-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Устройство для экспресс-оценки количества легкоокисляемых органических веществ по индексу биохимического потребления кислорода |
RU225914U1 (ru) * | 2023-11-03 | 2024-05-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Устройство для быстрого анализа биоразлагаемых органических соединений в водных объектах |
RU227274U1 (ru) * | 2024-01-10 | 2024-07-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Устройство для определения индекса токсичности природных и сточных вод |
RU2823128C1 (ru) * | 2024-05-10 | 2024-07-18 | Общество с ограниченной ответственностью "ИННОБИОСИСТЕМС" | Биосенсорное аналитическое устройство для детекции уровня загрязнения воды биоразлагаемыми органическими соединениями |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Arlyapov et al. | BOD biosensor based on the yeast Debaryomyces hansenii immobilized in poly (vinyl alcohol) modified by N-vinylpyrrolidone | |
Liu et al. | Immobilised activated sludge based biosensor for biochemical oxygen demand measurement | |
Wang et al. | An innovative reactor-type biosensor for BOD rapid measurement | |
Strand et al. | Rapid BOD measurement for municipal wastewater samples using a biofilm electrode | |
Hikuma et al. | Ammonia electrode with immobilized nitrifying bacteria | |
US7906008B2 (en) | Bacterium consortium, bio-electrochemical device and a process for quick and rapid estimation of biological oxygen demand | |
Liu et al. | Short-term BOD (BODst) as a parameter for on-line monitoring of biological treatment process: Part I. A novel design of BOD biosensor for easy renewal of bio-receptor | |
Esquivel-Rios et al. | A microrespirometric method for the determination of stoichiometric and kinetic parameters of heterotrophic and autotrophic cultures | |
Raud et al. | Nitrosomonas sp. based biosensor for ammonium nitrogen measurement in wastewater | |
Nakamura | Recent organic pollution and its biosensing methods | |
RU205304U1 (ru) | Устройство для экспресс-анализа загрязненности воды биоразлогаемыми органическими соединениями | |
RU117918U1 (ru) | Устройство для определения степени загрязнения воды биоразлогаемыми органическими веществами | |
RU106898U1 (ru) | Устройство для экспресс-определения биохимического потребления кислорода | |
JPS5830537B2 (ja) | 生物化学的酸素要求量測定方法 | |
CN101644702B (zh) | 以酿酒酵母作为生物识别元件快速测定bod的方法 | |
RU73975U1 (ru) | Биосенсор для определения загрязненности воды органическими веществами | |
Velling et al. | Non-steady response of BOD biosensor for the determination of biochemical oxygen demand in wastewater | |
Velling et al. | Different calibration methods of a microbial BOD sensor for analysis of municipal wastewaters | |
Nomura et al. | Biosensor technology for determination of BOD | |
RU129930U1 (ru) | Биосенсор для определения органических веществ на основе адаптированных клеток gluconobacter oxydans вкм в-1280 и кислородного электрода типа кларка | |
CA2307603C (en) | Method and apparatus for measuring use of a substrate in a microbially catalysed reaction | |
RU225914U1 (ru) | Устройство для быстрого анализа биоразлагаемых органических соединений в водных объектах | |
Chen et al. | A novel biosensor for the rapid determination of biochemical oxygen demand | |
RU2800373C1 (ru) | Устройство для экспресс-оценки количества легкоокисляемых органических веществ по индексу биохимического потребления кислорода | |
RU2823520C1 (ru) | Штамм Arthrobacter halodurans ВКМ Ac-2997 биорецепторный элемент биосенсора для определения биохимического потребления кислорода |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20181029 |