Способ биотестирования степени загрязненности сточных вод ионами свинца

(51) 02 3/32 (2006.01) 01 33/18 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ среде путем контактирования с высшими водными растениями, в котором в качестве высших водных растений используют азоллу каролинскую ( с) в количестве 0,5-1,0 кг/м 3 и веронику поручейную ( ) в количестве 1,52,0 кг/м 3. Использование высших водных растений азоллы каролинской и вероники поручейной в качестве тест-растений на содержание ионов свинца в сточных водах за 8 дней их культивирования позволяет тестировать содержания различных концентраций ионов свинца в водной среде. Концентрация ионов свинца свыше 1,0 мг/л оказывает токсическое действие на предлагаемые водные растения, которое проявляется в виде разрушения структуры хлоропластов в листьях у азоллы каролинской и увядание листьев у вероники поручейной, а при концентрации 600 мг/л за 8 дней испытания наблюдаются признаки гибели у обоих видов растений. Содержание в воде ионов свинца,равное 800 мг/л и выше,оказывает остротоксическое действие на азоллу каролинскую и веронику поручейную, которое проявляется в виде гибели растений на четвертые сутки испытания.(72) Ешибаев Арыстанбек Аширбаевич Исаева Акмарал Умирбековна Бишимбаев Валихан Козыкеевич Байгулов Сакен Анартаевич(73) Республиканское государственное казенное предприятие Южно-Казахстанский Государственный университет им. М. Ауезова Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ БИОТЕСТИРОВАНИЯ СТЕПЕНИ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ СТОЧНЫХ ВОД ИОНАМИ СВИНЦА(57) Изобретение относится к биологическим способам тестирования степени загрязненности сточных вод ионами свинца и может найти применение в мониторинге экологического состояния сточных вод коммунальных предприятий,металлургической промышленности и природных источников воды техногенно загрязненных территорий. Предложен способ тестирования содержания различных концентраций ионов свинца в водной 21205 Изобретение относится к биологическим способам тестирования степени загрязненности сточных вод ионами свинца и может найти применение в мониторинге экологического состояния сточных вод коммунальных предприятий,металлургической промышленности и природных источников воды техногенно загрязненных территорий. Известен способ биологического тестирования экологического состояния окружающей среды,загрязненной тяжелыми металлами и другими поллютантами, заключающийся в том, что для тестирования стабильности основных показателей окружающей среды используют березу повислую, у которой при ухудшении экологического состояния окружающей среды изменяются морфометрические показатели. При этом, чем выше показатели асимметрии признаков в исследуемой популяции,тем ниже уровень стабильности индивидуального развития березы повислой и тем ниже качество среды (Захаров В.М. и др. Здоровье среды практика оценки. - М. Центр экологической политики России. 2000. - .320). Недостатком известного способа является невозможность дифференцирования тестирующих признаков растений по отношению к видам поллютантов. Наиболее близким к предлагаемому способу является способ биотестирования воды на загрязнение тяжелыми металлами (Патент РФ 2315006, МПК 023/32. 0133/18, опубл. 20.01.2008, Цаценко Л.В. и др.), предусматривающий использование ряски малой(.), которая под воздействием ионов меди,цинка и никеля подвергается морфологическим изменениям в течение 7 суток. В качестве тестпризнаков были использованы морфологические изменения молодых листецов. Основными недостатками данного способа являются- его недифференцированность и неадекватность морфологических тест-признаков к токсическому воздействию отдельных видов тяжелых металлов- данный способ непригоден для тестирования загрязненности ионами свинца предлагаемое растение - ряска малая из-за небольших размеров корневой системы (1-3 см) пригодно для тестирования только верхнего слоя воды. Задачей изобретения является разработка более эффективного и доступного биологического способа тестирования степени загрязненности сточных вод ионами свинца. Поставленная задача решается тем, что в способе биологического тестирования степени загрязненности сточных вод ионами свинца путем контактирования с высшими водными растениями,согласно изобретению, в качестве высших водных растений используют азоллу каролинскую ( с) в количестве 0,5-1,0 кг/м 3 и веронику поручейную ( ) в количестве 1,52,0 кг/м 3. Данные растения охватывают различную глубину водной среды азолла каролинская ( с)- 3-5 см, а вероника поручейная () - 70-85 см. При этом достигается следующий технический результат- биотестирование различных концентраций ионов свинца в воде, превышающих предельно допустимые значения для водной среды- возможность использования предлагаемого способа в мониторинге загрязненности водной среды ионами свинца. Способ осуществляется путем высаживания тест-растений в загрязненные сточные воды, где происходит контактирование ионов свинца с корневой системой, стеблями и листьями азоллы каролинской и вероники поручейной. В примере 1 приведены данные лабораторных исследований, где были изучены индикационные реакции тест-растений на действие различных концентраций ионов свинца, полученных путем растворения соли азотнокислого свинца (РО 3), а в примере 2 приведены данные результатов промышленных испытаний на коммунальнобытовых сточных водах, на входе в городские очистные сооружения г. Шымкент. Пример 1. Растения были высажены в стеклянные аквариумы емкостью 20 л при температуре 1015 С. Индикационные реакции азоллы каролинской и вероники поручейной на различные концентрации ионов свинца представлены в табл. 1. Результаты биотестирования, приведенные в табл. 1, свидетельствуют о том, что предлагаемые водные растения тестируют величину концентрации ионов свинца в воде. Концентрация ионов свинца свыше 1,0 мг/л оказывает токсическое действие на водные растения, которое проявляется в виде разрушения структуры хлоропластов в листьях у азоллы каролинской и увядание листьев у вероники поручейной, а при концентрации 600 мг/л за 8 дней испытания наблюдаются признаки гибели у обоих видов растений. Содержание в воде ионов свинца,равное 800 мг/л и выше,оказывает остротоксическое действие на азоллу каролинскую и веронику поручейную, которое проявляется в виде гибели растений на четвертые сутки испытания. 21205 Таблица 1. Тестирование различных концентраций ионов свинца растениями азоллы каролинской и вероники поручейной (лабораторные исследования) Параметры После опыта (8 суток) Азолла каролинская Вероника поручейная 1015 С 1015 С 7,5 7,5 Растения без видимых морфологических Растения без видимых изменений морфологических изменений Растения без видимых морфологических изменений Растения без видимых морфологических изменений По краям развернутого листа наблюдается Легкое увядание нижних надводных разрушение структуры хлоропластов листьев Явные признаки разрушения хлоропластов Полное увядание нижних надводных на половине листовой пластинки листьев Полное разрушение структуры хлоропластов у 2-х развернутых листьев Отмирание и высыхание отдельных нижних листьев Разрушение структуры хлоропластов и потемнение всех развернутых листьев Увядание всех развернутых листьев и отмирание двух нижних листьев Полное увядание всех вегетативных Размягчение тканей потемневших листьев органов растений и признаки отмирания всего растения, гибель более 50 растений Отмирание всех надводных листьев Полная гибель растений, расчленение и признаки размягчения тканей отмерших листьев и признаки разложения подводных частей растений,тканей гибель более 30 растений Гибель растений на четвертые сутки после их высадки Тестирование величины концентрации ионов свинца в воде водными растениями происходит за счет их токсического действия на растения, которое нарушает нормальный ход процессов метаболизма и, как следствие этого, разрушается структурная целостность растительного организма. У азоллы каролинской отмершие листья, под воздействием сапрофитных микроорганизмов,начинают разлагаться, а увядшие листья вероники поручейной в результате обезвоживания высыхают. Реакция индикаторных растений, проявляемая в виде явных морфологических изменений, свидетельствует о высокой чувствительности предлагаемого способа биотестирования в отношении ионов свинца и может быть использована в мониторинге экологического состояния техногенно загрязненных водных источников. Сравнительный анализ реакции других водных растений, таких как роголистник погруженный и Гибель всех растений на 4-е сутки после их высадки поручейник широколистный,подтверждают тестирующую реакцию азоллы каролинской и вероники поручейной на величину концентрации ионов свинца в воде во всех вариантах опыта у роголистника погруженного и поручейника широколистного существенных морфологических отклонений не обнаружено. Пример 2. Водные растения были культивированы в условиях коммунально-бытовых сточных вод на площади 5 м 2, на входе в городские очистные сооружения г. Шымкент. Предварительный анализ химического состава воды показал содержания ионов свинца в количестве 1,6 мг/л., что соответствует к 16 ПДК. Температура воды в момент проведения эксперимента составляла 1015 С. Результаты эксперимента представлены в табл. 2. 21205 Таблица 2. Тестирование содержания ионов свинца растениями азоллы каролинской и вероники поручейной в коммунально-бытовых сточных водах очистных сооружений города Шымкент (промышленное испытание) Параметры Т,С РН Р 2, 1,6 мг/л После опыта (8 суток) Азолла каролинская Вероника поручейная 1015 1015 7,5 7,5 Разрушение структуры хлоропластов Увядание нижних надводных отдельных листьев листьев Таким образом, при использовании высших водных растений азоллы каролинской и вероники поручейной при оценке качества вод, загрязненных ионами свинца, за 8 дней культивирования позволяет тестировать превышение значений ПДК. Тест - признаком концентрации ионов свинца 1,5 мг/л является наличие разрушений структуры хлоропластов на листьях азоллы каролинской и увядание листьев вероники поручейной. Гибель 50 растений азолы каролинской и 30 вероники поручейной соответствует концентрации ионов свинца 300 мг/л. Ионы свинца свыше 600 мг/л вызывают полную гибель растений обоих видов. Кроме того, азолла каролинская и вероника поручейная очищают воду от других механических и органических примесей, которые сорбируются корневой системой растений. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ биотестирования степени загрязненности сточных вод ионами свинца путем контактирования с высшими водными растениями,отличающийся тем, что в качестве высших водных растений используют азоллу каролинскую ( с) и веронику поручейную (). 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют высшие водные растения в следующих количествах азоллу каролинскую ( с) 0,5-1,0 кг/м 3 и веронику поручейную (