RU2315006C1 - Method of biotesting of the water on the heavy metals pollution - Google Patents
Method of biotesting of the water on the heavy metals pollution Download PDFInfo
- Publication number
- RU2315006C1 RU2315006C1 RU2006110883/13A RU2006110883A RU2315006C1 RU 2315006 C1 RU2315006 C1 RU 2315006C1 RU 2006110883/13 A RU2006110883/13 A RU 2006110883/13A RU 2006110883 A RU2006110883 A RU 2006110883A RU 2315006 C1 RU2315006 C1 RU 2315006C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- duckweed
- small
- biotesting
- leaves
- days
- Prior art date
Links
Landscapes
- Hydroponics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к методу аналитического биотестирования воды на загрязнение ее некоторыми тяжелыми металлами с использованием растений ряски малой, Lemna minor L., как чувствительного индикаторного организма (тест-организма).The invention relates to a method for analytical bioassay of water for contamination with some heavy metals using small duckweed plants, Lemna minor L., as a sensitive indicator organism (test organism).
Известен способ оценки общей токсичности почвы методом тестирования водных вытяжек почвенных образцов на растениях ряски малой и основанный на оценке количества погибших клеток листецов растений при окрашивании их сафранином (Патент №2135884 - Способ биотестирования воды и почвы на загрязнение поллютантами. Цаценко Л.В., Малюга Н.Г., 1997). Однако данный метод может применяться лишь для оценки острой токсичности образцов с относительно высоким содержанием поллютантов. В реальных же условиях зачастую необходимо обнаруживать действие низких концентраций загрязнителей, которое проявляется лишь при продолжительном их воздействии на тестируемый организм. Кроме того, указанный метод не позволяет судить о наличии в пробах конкретных загрязнителей, что представляется весьма важным при детальном анализе токсичных образцов.A known method for assessing the total toxicity of the soil by testing aqueous extracts of soil samples on duckweed plants is small and based on an estimate of the number of dead cells of plant leaves when stained with safranin (Patent No. 2135884 - Method for biotesting water and soil for pollutant contamination. Tsatsenko L.V., Malyuga N.G., 1997). However, this method can only be used to assess the acute toxicity of samples with a relatively high pollutant content. In real conditions, it is often necessary to detect the effect of low concentrations of pollutants, which manifests itself only with prolonged exposure to the test organism. In addition, this method does not allow us to judge the presence of specific pollutants in the samples, which seems very important in a detailed analysis of toxic samples.
Наиболее близким к предлагаемому является способ биотестирования воды на загрязнение тяжелыми металлами, включающий использование растений ряски малой, Lemna minor L., в качестве тест-организма и оценку загрязнения воды по уровню прироста листецов растения и изменению их морфологии (Патент №2096781 - Способ оценки загрязнения почв агроландшафта поллютантами. Малюга Н.Г., Цаценко Л.В., Аветянц Л.Х., 1996).Closest to the proposed one is a method for biotesting water for pollution with heavy metals, including using duckweed plants, Lemna minor L., as a test organism and assessing water pollution by the level of growth of plant leaves and changing their morphology (Patent No. 2096781 - Method for assessing pollution soils of agrolandscape with pollutants (Malyuga N.G., Tsatsenko L.V., Avetyants L.Kh., 1996).
Недостатками известного способа является следующее.The disadvantages of this method is the following.
1) He выдерживаются полностью стандартные условия культивирования индикаторного организма, необходимые для однозначной интерпретации получаемых результатов.1) He maintains completely standard conditions for the cultivation of an indicator organism, which are necessary for an unambiguous interpretation of the results.
2) Принятая система оценки степени токсичности воды - коэффициент прироста растений за весь период эксперимента - не отражает в полной мере характер изменения роста ряски малой в течение всего времени проведения биотеста.2) The adopted system for assessing the degree of toxicity of water - the growth rate of plants for the entire period of the experiment - does not fully reflect the nature of changes in the growth of duckweed minor throughout the duration of the biotest.
3) Из всего комплекса специфических реакций индикаторного организма фиксируется главным образом изменение окраски листецов - в ряде случаев этого оказывается недостаточным, чтобы судить о присутствии того или иного токсичного металла в тестируемой пробе.3) Of the whole complex of specific reactions of the indicator organism, mainly the discoloration of the leaves is recorded - in some cases this is insufficient to judge the presence of a toxic metal in the test sample.
Техническим решением задачи является повышение информативности системы биотестирования.The technical solution to the problem is to increase the information content of the biotesting system.
Поставленная задача достигается тем, что в способе биотестирования воды на загрязнение тяжелыми металлами, включающем использование растений ряски малой, Lemna minor L., в качестве тест-организма и оценку загрязнения воды по уровню прироста листецов растения и изменению их морфологии, согласно изобретению ряски малую культивируют при постоянном световом и температурном режиме, биотесты проводят при тех же условиях в течение 7 суток и оценивают степень токсичности образцов через среднюю суточную долю прироста ряски малой, вычисляемую по формуле:The problem is achieved in that in the method of biotesting water for pollution with heavy metals, including the use of small duckweed plants, Lemna minor L., as a test organism and assessing water pollution by the level of growth of plant leaves and changing their morphology, according to the invention, small duckweeds are cultivated under constant light and temperature conditions, biotests are carried out under the same conditions for 7 days and assess the degree of toxicity of the samples through the average daily fraction of the growth of duckweed small, calculated by the forms le:
D=(В-A)/A·t,D = (B-A) / A t
где А - исходное число листецов ряски в пробе; В - конечное число листецов; t - время роста в сутках. Присутствие загрязнителей - ионов меди, никеля и цинка определяют по комплексу морфологических изменений растений ряски малой, в качестве которых используют специфическое изменение окраски молодых и зрелых растений с характерной локализацией на листецах; сохранение групп листецов ряски малой либо их распад, частичный или полный; сохранение либо отпадение корешков у растений ряски малой.where A is the initial number of duckweed leaves in the sample; In - a finite number of leaves; t is the growth time in days. The presence of pollutants - copper, nickel and zinc ions is determined by the complex of morphological changes in the duckweed plants, which are used as a specific color change of young and mature plants with a characteristic localization on the leaves; keeping groups of duckweed leaf small or their decay, partial or complete; conservation or loss of roots in duckweed plants small.
Определение токсичности исследуемых образцов и наличия в них меди, никеля или цинка проводится следующим образом.Determination of the toxicity of the studied samples and the presence of copper, nickel or zinc in them is carried out as follows.
1. Растения ряски малой культивируют при температуре 25±2°С и интенсивности света люминесцентных ламп 3000 люкс, период освещения растений составляет 10 ч в сутки. Для культивирования используют минеральную среду, содержащую следующие компоненты, растворенные в дистиллированной воде (мг/л):1. Small duckweed plants are cultivated at a temperature of 25 ± 2 ° С and light intensity of 3000 lux fluorescent lamps, the period of plant illumination is 10 hours per day. For cultivation using a mineral medium containing the following components, dissolved in distilled water (mg / l):
калий азотнокислый (KNO3) - 175;potassium nitrate (KNO 3 ) - 175;
калий фосфорнокислый однозамещенный (КН2PO4) - 30;monosubstituted potassium phosphate (KH 2 PO 4 ) - 30;
калий фосфорнокислый двузамещенный трехводный (K2HPO4×3H2O) - 60;potassium phosphate disubstituted three-water (K 2 HPO 4 × 3H 2 O) - 60;
кальций азотнокислый четырехводный (Ca(NO3)2×4H2O) - 147;tetrahydrous calcium nitrate (Ca (NO 3 ) 2 × 4H 2 O) - 147;
магний сернокислый семиводный (MgSO4×7Н2О) - 50;magnesium sulphate heptahydrate (MgSO 4 × 7H 2 O) - 50;
кислота борная (Н3ВО3) - 1.2;boric acid (H 3 BO 3 ) - 1.2;
меласса - 4.molasses - 4.
Один раз в 4-5 дней растения пересаживают в емкость со свежеприготовленной средой, выбирая сходные по размеру молодые растения с ярко-зеленой окраской листецов. Для биотестирования используют культуру после 2-3 дней роста на свежей среде.Once every 4-5 days, the plants are transplanted into a container with freshly prepared medium, choosing young plants of similar size with bright green color of leaves. For biotesting use a culture after 2-3 days of growth in fresh medium.
2. Анализируемые водные образцы разливают в чистые стеклянные химические стаканы объемом по 100 мл, в каждый из них помещают растения ряски малой в количестве 29-31 листецов. Контролем служит ростовая среда. Стаканы покрывают прозрачной целлулоидной пленкой для предотвращения испарения воды и оставляют на весь период тестирования в условиях постоянного температурного и светового режима.2. The analyzed water samples are poured into clean glass beakers of 100 ml each; small duckweed plants in the amount of 29-31 leaves are placed in each of them. The growth medium serves as a control. The glasses are covered with a transparent celluloid film to prevent evaporation of water and left for the entire testing period under constant temperature and light conditions.
3. На 2-е, 5-е и 7-е сутки тестирования подсчитывают число листецов для сравнительной оценки прироста и отмечают следующие морфологические признаки индикаторных растений в опытных и контрольных пробах:3. On the 2nd, 5th and 7th day of testing, the number of leaves for a comparative assessment of growth is calculated and the following morphological signs of indicator plants in the experimental and control samples are noted:
сохранение либо изменение окраски листецов: пожелтение или бледность (хлороз), полное обесцвечивание (некроз), а также локализацию участков с измененной окраской и характер изменения окраски у листецов разного возраста, молодых или зрелых;preservation or change of color of leaves: yellowing or pallor (chlorosis), complete discoloration (necrosis), as well as the localization of areas with a changed color and the nature of the color change in leaves of different ages, young or mature;
сохранение групп растений ряски малой, состоящих из 4-8 листецов, связанных гиалиновыми нитями, либо распад групп, частичный или полный, до обособленных листецов;preservation of small duckweed plant groups, consisting of 4-8 leaves, connected by hyaline threads, or the decomposition of groups, partial or complete, to separate leaves;
сохранение либо отпадение корешков у растений ряски малой.conservation or loss of roots in duckweed plants small.
Предлагаемый способ позволяет с большой вероятностью выявлять присутствие в анализируемой пробе ионов цинка, меди или никеля в концентрациях, соответствующих предельно допустимым концентрациям (ПДК) для этих металлов по нормам, принятым в Российской Федерации для питьевых вод (Куцева Н.К. и др. // Журнал аналитической химии, 2005, 60 (8), 886-893), по характерному набору морфологических изменений ряски малой. В экспериментах были проанализированы растворы солей CuSO4, NiCl2, ZnSO4, CdSO4; для удобства расчетов концентрации солей металлов в растворах выражали через микромоль/л (мкМ), соотнося эти значения с концентрациями в мг/л, принятых для размерности ПДК загрязнителей. Во всех случаях было отмечено снижение уровня прироста ряски малой в образцах, содержащих исследуемые тяжелые металлы в концентрации на уровне ПДК или ниже, особенно при долговременном культивировании (таблица 1).The proposed method makes it possible to detect the presence in the analyzed sample of zinc, copper or nickel ions in concentrations corresponding to the maximum permissible concentrations (MPC) for these metals according to the standards adopted in the Russian Federation for drinking water (Kutseva N.K. et al. / / Journal of Analytical Chemistry, 2005, 60 (8), 886-893), according to the characteristic set of morphological changes in duckweed minor. In the experiments, solutions of salts of CuSO 4 , NiCl 2 , ZnSO 4 , CdSO 4 were analyzed; for the convenience of calculations, the concentrations of metal salts in solutions were expressed in micromol / L (μM), correlating these values with the concentrations in mg / L adopted for the dimension of the MPC of pollutants. In all cases, a decrease in the growth of duckweed was observed in samples containing the studied heavy metals in concentrations at the MPC level or lower, especially during long-term cultivation (table 1).
Оценка доли прироста растений ряски малой в интервалах времени (0-2 суток, 2-5 суток и 5-7 суток) в течение всего периода биотестирования представляется более информативной, чем оценка прироста от начала до завершения теста (0-7 суток), так как отражает развитие токсического эффекта, неодинаковое для разных загрязнителей.The assessment of the percentage of growth of duckweed plants in small time intervals (0-2 days, 2-5 days and 5-7 days) during the entire biotesting period seems more informative than the estimate of the growth from the beginning to the end of the test (0-7 days), so as reflects the development of toxic effects, uneven for different pollutants.
Реакция растений на медь при концентрации ионов Cu2+ 6.00 мкМ (0.38 г/л) наблюдалась при этом способе биотестирования уже на вторые сутки и проявлялась как побледнение или почти полное обесцвечивание (некротизация) взрослых листецов по всей поверхности, тогда как у молодых листецов области точек роста (проксимальные участки) сохраняли ярко-зеленую окраску, а обесцвечивались только их дистальные участки. Через 5 суток группы растений рассоединялись, взрослые листецы обесцвечивались и приобретали голубоватый оттенок, а у молодых оставались ярко-зелеными точки роста. Корешки отпадали у всех листецов. На 7-е сутки все растения практически погибали, одиночные взрослые листецы были полностью обесцвечены, у молодых сохранялись ярко-зелеными точки роста.The reaction of plants to copper at a concentration of Cu 2+ ions of 6.00 μM (0.38 g / L) was observed with this biotesting method on the second day and manifested itself as a pale or almost complete discoloration (necrotization) of adult leaflets over the entire surface, whereas in young leaflets of the region growth points (proximal areas) retained a bright green color, and only their distal areas were discolored. After 5 days, the groups of plants were disconnected, the adult leaves discolored and acquired a bluish tint, and in young the growth points remained bright green. The roots fell off all the leaves. On the 7th day, all plants almost died, single adult foliage was completely discolored, young growth retained bright green growth points.
На вторые сутки наблюдалась также реакция ряски малой на цинк при концентрации ионов Zn2+ 7.00 мкМ (0.455 г/л): молодые листецы начинали желтеть в области точек роста (в проксимальных участках). Через 5 суток взрослые листецы частично оставались зелеными, частично же были обесцвечены в проксимальных участках на 1/2 или 3/4 своей поверхности. Молодые листецы были обесцвечены полностью или на большей части своей поверхности. Группы растений не рассоединялись, корешки у растений не отпадали. Такую же картину наблюдали и на 7-е сутки теста.On the second day, the duckweed also reacted to zinc at a concentration of Zn 2+ ions of 7.00 μM (0.455 g / l): young leaves began to turn yellow in the region of growth points (in proximal areas). After 5 days, adult leaflets partially remained green, and partially were discolored in the proximal areas on 1/2 or 3/4 of their surface. Young leaflets were discolored completely or on most of their surface. The groups of plants did not disunite, the roots of the plants did not fall off. The same picture was observed on the 7th day of the test.
В пробах, содержащих никель в концентрации ионов Ni2+ 0.6 мкМ (0.035 мг/л), реакция ряски малой на вторые сутки теста не отмечалась. Через 5 суток взрослые листецы оставались зелеными, тогда как молодые становились бледно-зелеными, иногда с обесцвечиванием (некротизацией) области точек роста (проксимальных участков). Через 7 суток у мелких молодых листецов было хорошо выражено обесцвечивание проксимальных участков, некоторые листецы обесцвечивались полностью. Наблюдалось частичное рассоединение групп растений, корешки не отпадали.In samples containing nickel in the concentration of Ni 2+ ions of 0.6 μM (0.035 mg / L), the duckweed reaction was not observed on the second day of the test. After 5 days, adult leaflets remained green, while young foliage turned pale green, sometimes with discoloration (necrotization) of the area of growth points (proximal sites). After 7 days, discoloration of the proximal areas was well pronounced in small young leaves, some of the leaves completely discolored. Partial separation of plant groups was observed; roots did not fall off.
В пробах, содержащих ионы кадмия в концентрации 0.01 мкМ Cd2+ (0.001 мг/л), листецы ряски сохраняли ярко-зеленую окраску в течение всего времени теста. Отмечалось только снижение уровня прироста растений.In samples containing cadmium ions at a concentration of 0.01 μM Cd 2+ (0.001 mg / L), duckweed leaves retained a bright green color throughout the test. Only a decrease in the level of plant growth was noted.
Таким образом, в предлагаемом варианте биотестирования воды можно судить о степени токсичности тестируемых водных проб по приросту растений ряски в качестве основного критерия, тогда как характерный комплекс изменений морфологии листецов позволяет предполагать наличие в исследуемых пробах конкретных загрязнителей - ионов меди, никеля или цинка. Реакция индикаторных растений, проявляемая на уровне ниже ПДК меди и цинка, свидетельствует о высокой чувствительности предлагаемого способа биотестирования в отношении этих загрязнителей.Thus, in the proposed version of water biotesting, one can judge the degree of toxicity of the tested water samples by the growth of duckweed plants as the main criterion, while the characteristic set of changes in leaf morphology suggests the presence of specific pollutants in the samples under study - copper, nickel or zinc ions. The reaction of indicator plants, manifested at a level below the MPC of copper and zinc, indicates the high sensitivity of the proposed biotesting method against these pollutants.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006110883/13A RU2315006C1 (en) | 2006-04-04 | 2006-04-04 | Method of biotesting of the water on the heavy metals pollution |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006110883/13A RU2315006C1 (en) | 2006-04-04 | 2006-04-04 | Method of biotesting of the water on the heavy metals pollution |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006110883A RU2006110883A (en) | 2007-10-10 |
RU2315006C1 true RU2315006C1 (en) | 2008-01-20 |
Family
ID=38952651
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006110883/13A RU2315006C1 (en) | 2006-04-04 | 2006-04-04 | Method of biotesting of the water on the heavy metals pollution |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2315006C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2485477C1 (en) * | 2012-02-14 | 2013-06-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Центр геофизических исследований Владикавказского научного центра РАН и Правительства Республики Северная Осетия-Алания (ЦГИ ВНЦ РАН и РСО-А) | Method of evaluating technogenic environmental pollution with heavy metals |
RU2708860C1 (en) * | 2019-06-07 | 2019-12-11 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Method of producing sorption materials |
-
2006
- 2006-04-04 RU RU2006110883/13A patent/RU2315006C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЦАЦЕНКО Л.В., МАЛЮГА Н.Г. Система тестов для оценки загрязнения компонентов агроценоза солями тяжелых металлов и пестицидами. - Известия вузов. Пищевая технология, №2-3, 2000, с.106-108. ЛЕЙТЕ В. Определение органических загрязнений питьевых, природных и сточных вод. - М.: Изд. Химия, 1975, с.15. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2485477C1 (en) * | 2012-02-14 | 2013-06-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Центр геофизических исследований Владикавказского научного центра РАН и Правительства Республики Северная Осетия-Алания (ЦГИ ВНЦ РАН и РСО-А) | Method of evaluating technogenic environmental pollution with heavy metals |
RU2708860C1 (en) * | 2019-06-07 | 2019-12-11 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") | Method of producing sorption materials |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006110883A (en) | 2007-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Leboulanger et al. | Application of a submersible spectrofluorometer for rapid monitoring of freshwater cyanobacterial blooms: a case study | |
Riley | Limnological studies in Connecticut. Part III. The plankton of Linsley pond | |
CN102435589B (en) | Harmful substance evaluating method and harmful substance evaluation kit | |
Lee et al. | A comparative study of bicarbonate inhibition of root growth in calcicole and calcifuge grasses | |
Keskitalo et al. | Long-term fluctuations in environmental conditions, plankton and macrophytes in a humic lake, Valkea-Kotinen | |
Diéguez et al. | Influence of dissolved organic matter character on mercury incorporation by planktonic organisms: an experimental study using oligotrophic water from Patagonian lakes | |
Thomas et al. | Photosynthesis, dark respiration and light independent carbon fixation of endemic Antarctic macroalgae | |
RU2315006C1 (en) | Method of biotesting of the water on the heavy metals pollution | |
Holm-Hansen et al. | Effects of mineral salts on short-term incorporation of carbon dioxide in Chlorella | |
US20060140862A1 (en) | Fish hatching method and apparatus | |
Gleitz et al. | Physiological responses of a small Antarctic diatom (Chaetoceros sp.) to simulated environmental constraints associated with sea-ice formation | |
Dorgham et al. | Environmental properties of the southern Gulf of Aqaba, Red Sea, Egypt | |
Steele et al. | A toxicity test using life stages of Champia parvula (Rhodophyta) | |
Kusk et al. | Evaluation of a phytoplankton toxicity test for water pollution assessment and control | |
Igawa et al. | Severe leaching of calcium ions from fir needles caused by acid fog | |
Gibson | Carbohydrate content as an ecological tool in the study of planktonic blue-green algae: With 3 figures and 1 table in the text | |
Kurihara et al. | Effects of increased atmospheric CO2 and decreased pH on sea urchin embryos and gametes | |
RU2314349C2 (en) | Method for evaluating ecological agrobiocenosis condition in anthropogenic influence zone | |
Wang et al. | Fate and effects of salicylic acid compounds in freshwater systems | |
Crawford et al. | Ecology of Swanpool, Falmouth: V. Phytoplankton and nutrients | |
Jewson et al. | Adenylate energy charge measurements in freshwater microbial studies | |
KR20170089544A (en) | Method for evaluating aquatic ecotoxicity using the root abscission of lemnoideae plant | |
Stravinskene et al. | The effect of the ratio of the medium volume and the number of organisms on the results of toxicological experiments | |
Wong et al. | The detection of calcium and sodium using green algae spirogyra | |
Natale et al. | Net O2 exchange rates under dark and light conditions across different stem compartments |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080405 |