SU840738A1 - Устройство фотоактивное электрохи-МичЕСКОЕ дл ОцЕНКи ТОКСичНОСТи жид-КОСТЕй - Google Patents

Description

Изобретение относится к устройствам для контроля состава жидкостей, более конкретно - к устройствам для контроля токсичности жидкостей, например сточных вод, а также растворов токсичных веществ, и может найти применение на станциях контроля состава сточных вод промышленных предприятий, а также при лабораторном анализе токсичности жидкости.

Известен ферментный электрод,включающий ферментную камеру, ограниченную полупроницаемой мембраной и воспринимающей поверхностью детектирующего электрода, а также впускную и выпускную трубки ферментной камеры. Впускная трубка содержит ферментный стерилизатор, представляющий собой мембранный фильтр или радиационный стерилизатор [1J .

Однако этот электрод предназначен для определения различных ферментов и не может быть использован для оценки токсичности жидкостей.

Известно также устройство фотоактивное, электрохимическое для оценки токсичности жидкости по интенсивности фотосинтеза и дыхания водорослей,, корпус которого имеет камеру контролируемой жидкости с каналами ввода и вывода жидкости и светопроницаемым, совмещенным с источником света окном и полость с электрохимическим датчиком растворенного кислорода, включающйм электролит и соединенные с измерительным блоком анод и катод, причем полость этого датчика ограничена газопроницаемой пленкой [2]. Недостатком устройства является

Ю то, что оно имеет одну камеру. Поэтому измерения токсичности сточной воды и контрольной пробы с дистиллированной водой ведутся последовательно. Потребляющие кислород аэробные микро 15 организмы, всегда имеющиеся в сточной воде (в отличие от контроля), вносят систематическую ошибку в результаты определения токсичности.

Кроме того, механические примеси содержащиеся в сточных водах, также влияют на точность анализа, как за счет непосредственного действия на датчик растворенного кислорода, так и за счет действия.на водоросли; на25 пример, вследствие поглощения света. Цель изобретения - повышение точности анализа.

Цель достигается тем, что в устройстве для оценки токсичности жид30 кости, корпус которого имеет камеру контролируемой жидкости с каналами ввода и вывода жидкости и светопроницаемым совмещенным с внешним источником света окном и полость с электрохимическим датчиком, включающим электролит и соединенные с измерительным блоком анод и катод, причем полость этого датчика ограничена газопроницаемой пленкой, в корпусе между полостью электрохимического датчика и камерой контролируемой жидкости дополнительно размещена отделенная диализной мембраной от камеры контролируемой жидкости инкубационная камера, последняя при этом разделена на две изолированные по-лости, каждая из которых имеет каналы ввода и вывода культуры микроорганизмов, причем одна из полостей изнутри со стороны диализной мембраны дополнительно ограничена газопроницаемой пленкой, а электрохимический датчик выполнен с двумя катодами и общим для них анодом, при этом с каждой полостью инкубационной камеры через ограничивающую газопроницаемую пленку совмещен один из катодов .

Точность анализа в данном устройстве повышается вследствии того, очто дыхание аэробных микроорганизмов, находящихся в контролируемой жидкое- 30 ти, будет в одинаковой мере сказываться на количестве растворенного кислорода в обеих полостях инкубационной камеры, что исключает систематическую ошибку в оценке скорости 35 фотосинтеза фотосинтетических микроорганизмов, находящихся в этих полостях.

Выполнение инкубационной камеры в виде двух изолированных одна от 40 другой идентичных полостей, с той лишь разницей, что одна из полостей дополнительно ограничена изнутри со стороны диализной мембраны газопроницаемой пленкой, обеспечивает идеитичность газового режима в обеих полостях и идентичность условий работы для каждого из катодов.

Выполнение электрохимического датчика растворенного кислорода с общим анодом и с двумя катодами позволяет · получать сигнал, характеризующий разницу в скорости фотосинтеза водорослей, находящихся в нормальных условиях и подвергнутых действию токсикантов контролируемой жидкости. 55

Использование в качестве газопроницаемых пленок полимерной пленки, пропускающей свет, например из полиэтилена или полиэтилпропилена, позволяет предотвратить проникновение токсичных веществ из контролируемой жидкости в одну из полостей инкубационной камеры и, в то же время, поддерживать одинаковый световой режим в обеих полостях.

Установка между источником света и светопроницаемым окном камеры контролируемой жидкости конденсатора дает возможность равномерно освещать обе полости инкубационной камеры и г легко регулировать режим освещения.

Заполнение инкубационной камеры культурой фотосинтезирующих микроорганизмов , например одноклеточными водорослями, позволяет измерять путем включения и выключения источника ’^и света отклонения в работе фотосинтезирующей системы при действии токсикантов, содержащихся в контролируемой жидкости.

На фиг. 1 изображено устройство, 15 общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство фотоактивное электрическое для оценки токсичности жидкости состоит из корпуса 1с размещен20 ным в его полости 2 электрохимическим датчиком растворенного кислорода, содержащим два выполненных из платиновой проволоки катода 3 и 4, закрепленных в торце стержня 5, анода 6,вы25 полненного в виде закрепленной на наружной поверхности стержня 5 намотки из серебряной проволоки и общего для обоих катодов 3 и 4, и электролита, которым заполнена полость 2, последняя снизу герметично ограничена газопроницаемой пленкой 7, в качестве которой используют полимерную пленку, например из тефлона, полиэтилена или полиэтилпропилена, т.е. пленки, проницаемые для газов, в частности, для кислорода, но непроницаемые для жидкостей. Пленка 7 ограничивает как полость 2, так и торец стержня 5 с закрепленными в нем катодами 4 и 3. Снизу к полости 2 и соответственно к торцу стержня 5 непосредственно примыкает инкубационная камера, которая выполнена в виде одинаковых изолированных полостей 8 и 9, имеющих соответственно каждая каналы ввода 10 и 11 культуры.. Микроорганизмов и каналы вывода 12 и 13 культуры. Снизу инкубационная камера ограничена диализной мембраной 14. Одна из полостей инкубационной камеры, в данном случае полость 9, изнутри со стороны диализной мембраны 14 дополнительно ограничена газопроницаемой пленкой

15. Каждой из полостей 8 и 9 соответствует один из катодов 3 и 4.

Под диализной мембраной 14 размещена камера контролируемой жидкости

16. Эта камера 16 имеет канал 17 для ввода контролируемой жидкости и канал для вывода жидкости и светопрони410 цаемое окно 19, совмещенное с внешним источником 20 света. Между окном и внешним источником 20 света установлен конденсатор 21. Выводы с анода 6 и катодов 3 и 4 подключены к из- мерительному блоку (не показан), а

84073b источник 20 света подключен к источнику питания (не показан).

Оценка токсичности жидкости предложенным устройством осуществляется следующим образом.

Полости.8 и 9 инкубационной камеры через каналы ввода 10 и 11 культуры микроорганизмов заполняют культурой фотосинтезирующих микроорганизмов , например культурой одноклеточных водорослей. После этого через канал ввода 17 заполняют контролируемой ^жидкостью’камеру 16. Через 5-20 мин после заполнения камеры контролируемой жидкости включают источник 20 све

Такой промежуток времени от мо- 15 мента заполнения камеры контролируемой жидкости до момента включения источника света необходим для того', чтобы токсические вещества, содержащиеся в контролируемой жидкости, мог- 20 ли проникнуть через диализную мембрану в полость 8 инкубационной камеры и вызвать нарушение физиологичес кого состояния водорослей, находящих ся в указанной полости инкубационной камеры. Свет от источника 20 света фокусируется конденсатором 21 и через светопроницаемое окно 19, находящуюся в камере 16 контролируемую жидкость, далее через диализную мембрану 14 проникает в полости 8 и 9 ин кубационной камеры. Под воздействием света начинается процесс фотосинтеза у водорослей, находящихся в инкубационной камере, который сопровождается выделением кислорода. Однако процесс фотосинтеза у водорослей^находящихся в полостях 8 и 9 инкубационной камеры, протекает в различных условиях. В полость 8 из камеры контролируемой жидкости 16 через диализную мембрану 14 свободно проникают ионы растворенных в контролируемой жидкости химических веществ, в том числе, и токсичных, в то же время в полость 9 эти вещества не проникают, так как указанная полость изнутри со стороны диализной мембраны дополнительно ограничена газопроницаемой пленкой,непроницаемой для жидкой фазы и пропускающей свет. 5«

Таким образом, состав среды в полостях 8 и 9 инкубационной камеры различен и при наличии токсикантов в контролируемой жидкости водоросли, находящиеся в полости 8, будут иметь более низкую скорость фотосинтеза, чем водоросли, находящиеся в полости 9. В результате этого в полостях 8 и 9 инкубационной камеры различно изме няется содержание растворенного кислорода, которое фиксируется катодами 60 3 и 4 электрохимического датчика. Величина разностного электрического сигнала является мерой токсичности контролируемой'жидкости, так как содержание растворенного.кислорода 65 в полостях 8 и 9 характеризует скорость фотосинтеза водорослей, находящихся в этих полостях, а, следователь но, и их физиологическое состояние.

Выпуск контролируемой жидкости осуществляется через канал 18, а культуры - через каналы вывода полостей 8 и 9 инкубационной камеры.

Устройство обладает высокой точностью, просто в изготовлении, не требует высококвалифицированного обслуживающего персонала. Оно может быть использовано в гидрохимических и гидробиологических лабораториях органов Госводинспекции, а также в лабораториях контроля состава сточных вод промышленных предприятий и автоматических станциях контроля состава сточных вод.

Применение устройства упростит и удешевит стоимость выполнения анализа токсичности сточных вод.

Claims (4)

1. Изобретение относитс  к устройствам дл  контрол  состава жидкостей, более конкретно - к устройствам дл  контрол  токсичности жидкостей, например сточных вод, а также растворов токсичных веществ, и может найти применение на станци х контрол  росгава сточных вод промышленных предпри тий , а также при лабораторном анализе токсичности жидкости. Известен ферментный электрод,вклю чающий ферментную камеру, ограниченную полупроницаемой мембраной и воспринимающей поверхностью детектирующего электрода, а также впускную и выпускную трубки ферментной камеры. Впускна  трубка содержит ферментный стерилизатор, представл ющий собой мембранный фильтр или радиационный стерилизатор fl. Однако этот электрод предназначен дл  определени  различных ферментов и не может быть использован дл  оцен ки токсичности жидкостей. Известно также устройство фотоактивное , электрохимическое дл  оценки токсичности жидкости по интенсивност фотосинтеза и дыхани  водорослей,, корпус которого имеет камеру контролируемой жидкости с каналами ввода и вывода жидкости и светопроницаемым, совмещенным с источником света окнога и полость с электрохимическим датчиком растворенного кислорода, включающим электролит и соединенные с измерительным блоком анод и катод, причем полость этого датчика ограничена газопроницаемой пленкой 2. Недостатком устройства  вл етс  то, что оно имеет одну камеру. Поэтому измерени  токсичности сточной воды и контрольной пробы с дистиллированной водой ведутс  последовательно. Потребл ющие кислород аэробные микро организмы , всегда имеющиес  в сточной воде (в отличие от контрол ), внос т систематическую ошибку в результаты определени  токсичности. Кроме того, механические примеси содержащиес  в сточных водах, также вли ют на точность анализа, как за счет непосредственного действи  на датчик растворенного кислорода, так и за счет действи .на водоросли; например , вследствие поглощени  света. Цель изобретени  - повышение точности анализа. Цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  оценки токсичности жидкости , корпус которого имеет камеру контролируемой жидкости с каналами ввода и вывода жидкости и светопроницаемым совмещенным с внешним источ ником света окном и полость с электрохимическим датчиком, включающим электролит и соединенные с измери .тельным блоком анод и катод, причем полость этого датчика ограничена газопроницаемой пленкой, в корпусе меж ду полостью электрохимического датчика и камерой контролируемой жидкости дополнительно размещена отделенна  диализной мембраной от камеры контролируемой жидкости инкубационна  камера, последн   при этом разделена на две изолированные по-лости , кажда  из которых имеет каналы ввода и вывода культуры микроорганизмов , причем одна из полостей изнутри со стороны диализной мембраны дополнительно ограничена газопроницаемой пленкой, а электрохимический датчик выполнен с двум  катодами и общим дл  них анодом, при этом с каждой полостью инкубационной камеры через ограничивающую газопроницаемую пленку совмещен один из катодов . Точность анализа в данном устройстве повышаетс  вследствии того, очто дыхание аэробных микроорганизмов наход щихс  в контролируемой жидкое ти, будет в одинаковой мере сказыватьс  на количестве растворенного кислорода в обеих полост х инкубационной камеры, что исключает систематическую ошибку в оценке скорости фотосинтеза фотосинтетических микро организмов, наход щихс  в этих полос т х. Выполнение инкубационной камеры в виде двух изолированных одна от другой идентичных полостей, с той лишь разницей, что одна из полостей дополнительно ограничена изнутри со стороны диализной мембраны газопроницаемой пленкой, обеспечивает иден тичность газового режима в обеих по лост х и идентичность условий работы дл  каждого из катодов. Выполнение электрохимического да чика растворенного кислорода с общи анодом и с двум  катодами позвол ет получать сигнал, характеризукадий разницу в скорости фотосинтеза водо рослей, наход щихс  в нормальных ус ви х и подвергнутых действию токсик тов контролируемой жидкости. Использование в качестве газопро ницаемых пленок полимерной пленки, пропускающей свет, например из поли этилена или полиэтилпропилена, позв л ет предотвратить проникновение то сичных веществ из контролируемой жи кости в одну из полостей инкубацион ной камеры и, в то же врем , поддер живать одинаковый световой режим в обеих полост х. Установка между источником света и светопроницаемым окном камеры контролируемой жидкости конденсатора дает возможность равномерно освещать обе полости инкубационной камеры и легко регулировать режим освещени . Заполнение инкубационной камеры культурой фотосинтезирующих микроорганизмов , например одноклеточными водоросл ми, позвол ет измер ть путем включени  и выключени  источника света отклонени  в работе фотосинтезирующей системы при действии токсикантов , содержащихс  в контролируемой жидкости. На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Устройство фотоактивное электрическое дл  оценки токсичности жидкости состоит из корпуса 1с размещенным в его полости 2 электрохимическим датчиком растворенного кислорода, содержащим два выполненных из платиновой проволоки катода 3 и 4, закрепленных в торце стержн  5, анода 6,выполненного в виде закрепленной на наружной поверхности стержн  5 намотки из серебр ной проволоки и общего дл  обоих катодов 3 и 4, и электролита, которым заполнена полость 2, последн   снизу герметично ограничена газопроницаемой пленкой 7, в качестве которой используют полимерную пленку, например из тефлона, полиэтилена или полиэтилпропилена, т.е. пленки, проницаемые дл  газов, в частности, дл  кислорода, но непроницаемые дл  жидкостей . Пленка 7 ограничивает как полость 2, так и торец стержн  5 с закрепленными в нем катодами 4 и 3. Снизу к полости 2 и соответственно к торцу стержн  5 непосредственно примыкает инкубационна  камера, котора  выполнена в виде одинаковых изолированных полостей 8 и 9, имеющих соответственно кажда  каналы ввода 10 и 11 культуры, (микроорганизмов и каналы вывода 12 и 13 культуры. Снизу инкубационна  камера ограничена диализной мембраной 14. Одна из полостей инкубационной камеры, в данном случае полость 9, изнутри со стороны диализной мембраны 14 дополнительно ограничена газопроницаемой пленкой 15.Каждой из полостей 8 и 9 соответствует один из катодов 3 и 4. Под диализной мембраной 14 размещена камера контролируемой жидкости 16.Эта камера 16 имеет канал 17 дл  ввода контролируемой жидкости и канал 18дл  вывода жидкости и светопроницаемое окно 19, совмещенное с внешним источником 20 света. Между окном 19и внешним источником 20 света установлен конденсатор 21. Выводы с анода 6 и катодов 3 и 4 подключены к измерительному блоку (не показан), а источник 20 света подключен к источнику питани  (не показан). Оценка токсичности жидкости предложенным устройством осуществл етс  следующим образом. Полости.8 и 9 инкубационной камеры через каналы ввода 10 и 11 культу ры микроорганизмов заполн ют культурой фотосинтезирующих микроорганизмов , например культурой одноклеточны водорослей. После этого через канал ввода 17 заполн ют контролируемой жидкостьюкамеру 16. Через 5-20 мин после заполнени  каме1 ы контролируемой жидкости включают источник 20 св та. Такой промежуток времени от момента заполнени  камеры контролируемой жидкости до момента включени  источника света необходим дл  того) чтобы токсические вещества, содержащиес  в контролируемой жидкости, мог ли проникнуть через диализн-ую мембрану в полость 8 инкубационной каме:ры и вызвать нарушение физиологического состо ни  водорослей, наход щих с  в указанной полости инкубационной камеры. Свет от источника 20 света фокусируетс  конденсатором 21 и чере светопроницаемое окно 19, наход щуюс  в камере 16 контролируемую жидкость , далее через диализную мембрану 14 проникает в полости 8 и 9 инкубационной камеры. Под воздействием света начинаетс  процесс фотосинтеза у водорослей, наход щихс  в инкубационной камере, который сопровождает с  вьщелением кислорода. Однако процесс фотосинтеза у водорослей наход щихс  в полост х 8 и 9 инкубационной камеры, протекает в различных услови х . В полость 8 из камеры контро лируемой жидкости 16 через диализную мембрану 14 свободно проникают ионы растворенных в контролируемой жидкос ти химических веществ, в том числе, и токсичных. В то же врем  в полость 9 эти вещества не проникают, так как указанна  полость изнутри со стороны диализной мембраны дополнительно ограничена газопроницаемой пленкой,непроницаемо и дл  жидкой фазы и пропускающей свет. Таким образом, состав среды в полост х 8 и 9 инкубационной камеры различен и при наличии токсикантов в контролируемой жидкости водоросли, наход щиес  в полости 8, будут иметь более низкую скорость фотосинтеза, чем водоросли, наход щиес  в полости 9. в результате этого в полост х 8 и 9 инкубационной камеры различно измен етс  содержание растворенного кисло рода, которое фиксируетс  катодами 3 и 4 электрохимического датчика. Величина разностного электрического сигнала  вл етс  мерой токсичности контролируемойжидкости, так как содержание растворенного кислорода в полост х 8 и 9 характеризует скорость фотосинтеза водорослей, наход щихс  в этих полост х, а, следовательно , и их физиологическое состо ние. Выпуск контрюлируемой жидкости осуществл етс  через канал 18, а культуры - через каналы вывода полостей 8 и 9 инкубационной камеры. Устройство обладает высокой точностью , просто в изготовлении,не требует высококвалифицированного обслуживающего персонала. Оно может быть использовано в гидрохимических и гидробиологических лаборатори х органов Госводинспекции, а также в лаборатори х контрол  состава сточных вод промышленных предпри тий и автоматических станци х контрол  состава сточных вод. Применение устройства упростит и удешевит стоимость выполнени  анализа токсичности сточных вод. Формула изобретени  1. Устройство фотоактивное электрохимическое дл  оценки токсичности жидкостей, корпус которого имеет камеру контролируемой жидкости с каналами ввода и вывода жидкости и светопроницаемым , совмещенным с источником света окном и полость с электрохимическим датчиком растворенного кислорода, включающим электролит и соединенные с измерительным блоком анод и катод, причем полость этого датчика ограничена газопроницаемой пленкой, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности анализа, в корпусе между полостью электрохимического датчика и камерой контролируемой жидкости дополнительно размещена отделенна  диализной мембраной от камеры контролируемой жидкости инкубационна  камера, последн   при этом разделена на две изол- рованные полости, кажда  из которых имеет каналы ввода и вывода культу мл микроорганизмов, причем одна из полостей изнутри со стороны диализной мембраны дополнительно ограничена газопроницаемой пленкой, а электрохимический датчик растворенного кислорода выполнен с двум  катодами и общим дл  них анодом, при этом с каждой полостью инкубационной камеры через ограничивающую газопроницаемую пленку совмещен один из катодов.
2. 2.Устройство по п. 1, о т л и чающеес  тем, что в качестве газопроницаемых пленок используют поимерную пленку, например из полиэтиена или полиэтилпропилена, непрониаемые дл  жидкой фазы и пропускаюие цвет.
3. 3.Устрюйство по п. 1, отлиающеес  тем, что между исочником света и светопроницаемым

   окном камеры контролируемой жидкости установлен конденсор.

   4. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что, инкубационна  камера заполн етс  культурой фотосинтезирующих микроорганизмов, например одноклеточными водоросл ми.
4. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1.За вка Великобритании

   № 1508247, кл. G-01 N 27/56, 19.04.78

   2.Финаков Г.З.,Брант А.Б. Применение амперометрического метода дл  исследовани  вли ни  света на кислородный обмен водных растений. Деп.

   № 2684-74, г. Пущино, Институт биологической физики, 1974.

   &

   20 Фиг 1