Способ биотестирования токсичных концентраций нефтепродуктов и тяжелых металлов в почве

(51) 01 33/24 (2010.01) 01 67/033 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Предложен способ для определения безопасных концентраций нефтепродуктов и тяжелых металлов в почве, где в качестве тест - объектов используют дождевых червей, помещаемых в центральный отсек круглого устройства, от которого радиально отходят отсеки, в которые помещаются различные пробы почв, отобранные из участков хронического или аварийного загрязнения почв нефтепродуктами или ионами тяжелых металлов. О концентрациях нефтепродуктов или тяжелых металлов в почве судят по количеству особей, поселившихся в испытуемых отсеках, и по характеру их поведения. В отсеки с отсутствием червей вследствие высокой токсичности проб почвы принудительно помещают несколько особей и по времени их гибели судят о концентрации токсиканта. Использование предлагаемого способа позволит в краткие сроки установить концентрации нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов одновременно более, чем в 5 пробах загрязненной почвы.(72) Бишимбаев Валихан Козыкеевич Исаева Акмарал Умирбековна Кенжалиева Гульмира Дуйсенбаевна Ембердиев Аманали Жакипбекович Жаркимбеков Султангазы Усипбекович Манапова Назипа Манаповна(73) Республиканское государственное казенное предприятие Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауэзова Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ БИОТЕСТИРОВАНИЯ ТОКСИЧНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ НЕФТЕПРОДУКТОВ И ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВЕ(57) Изобретение относится к биологическим способам тестирования загрязненных почв и может найти применение в природоохранных мероприятиях. 23579 Изобретение относится к биологическим способам тестирования загрязненных почв и может найти применение в природоохранных мероприятиях. Известен способ определения влияния водных эмульсий нефтепродуктов при вермикультивировании, заключающийся в том, что червей помещают в емкости с почвой,предварительно разместив их в водные эмульсии нефтепродуктов различных концентраций, при этом одну половину емкости с почвой затемняют,определяют физиологическую активность червей по времени их зарывания в почву или времени перемещения из освещенной зоны емкости в затемненную и по физиологической активности червей оценивают токсичность водных эмульсий нефтепродуктов при вермикультивировании (патент РФ 2290801, кл. А 01 К 67/033, К 67/02, 2004). Недостатком способа является трудоемкость и длительность выполнения основных операций,связанных с подготовкой растворов различной концентрации нефтепродуктов,изучением физиологических особенностей опытных червей. Кроме того, данный способ направлен на определение влияния на дождевых червей только водных эмульсий нефтепродуктов. Наиболее близким к предлагаемому способу является экспрессный способ определения безопасных концентраций водорастворимых веществ при вермикультивировании (патент РФ 221541,МПК А 01 К 67/033,2003),предусматривающий помещение токсикантов и червей в садок, в котором садок выполнен в виде квадратной емкости,разделенной водонепроницаемыми перегородками на заполненные песком отсеки, один их которых центральный, причем из токсикантов готовят растворы различной концентрации, которые наливают во все отсеки, кроме центрального, червей запускают в центральный отсек, а о наиболее благоприятных концентрациях судят по количеству особей, поселившихся в испытуемых отсеках. Недостатками данного способа является необходимость подготовки токсичных растворов различной концентрации для опытных отсеков предусматривается применение способа только в лабораторно-модельных условиях без указания возможности определения токсичных концентраций на реальных почвах, загрязненных токсичными ингредиентами. Задачей изобретения является разработка эффективного и доступного способа биотестирования почв, загрязненных различными концентрациями нефтепродуктов и тяжелых металлов. Техническим результатом является возможность экспрессного определения концентраций нефтепродуктов и тяжелых металлов одновременно в нескольких пробах непосредственно в зоне загрязнения. Поставленная задача решается тем, что в способе биотестирования токсичных концентраций нефтепродуктов и тяжелых металлов в почве, где в качестве тест-объектов используют дождевых червей, помещаемых в центральный отсек устройства, от которого радиально отходят отсеки с исследуемыми пробами, о безопасной концентрации токсичных ингредиентов в которых судят по количеству особей, поселившихся в отсеках,согласно изобретению, устройство имеет круглую форму, причем в отсеки с отсутствием червей вследствие высокой токсичности проб принудительно помещают несколько особей и по времени их гибели судят о концентрации токсиканта. Использование предлагаемого способа позволит- в течение 1,5-2,0 часов определить содержание в пробах почв керосина - выше 4,0, бензина(марок АИ 80 и АИ 92) - выше 0,01, авиационного топлива - выше 1,0, дизельного топлива - более 1,0,- в почвах, загрязненных ионами тяжелых металлов, установить их концентрацию. Устройство многоразового использования, легко транспортируемо и может быть использовано для экспресс-тестирования как в лабораторных, так и в полевых условиях. Способ осуществляют следующим образом пробы почвы отбирают в разных точках загрязненной зоны и помещают в устройство. Устройство представляет собой круглую емкость с бортиками, выполненную из инертного материала,где от центрального круглого отсека радиально отходят 8-10 опытных отсеков. В центральном отсеке размещают червей, в радиальные отсеки размещают образцы почв, загрязненные различными концентрациями нефтепродуктов или ионов тяжелых металлов, отобранные из мест аварийного или хронического загрязнения, увлажненные до 3545 влажности. О токсичности почв свидетельствует отсутствие червей в опытных отсеках, в которые принудительно помещают несколько особей и по времени их гибели определяют нижний предел концентрации нефтепродуктов или ионов свинца и кадмия в почвенных образцах по таблице, где представлены результаты исследований по изучению влияния различных концентраций токсикантов на жизнедеятельность червей (таблицы 1 и 2). Таблица 1 Влияние различных концентраций нефтепродуктов на жизнедеятельность дождевых червей пп 1 2 2 Физиологическая активность и время гибели АИ 92 керосин Дизельное топливо Ж/3 А/Ж А/Ж Ж/3 А/Ж Ж/3 2,5 часа 1.5 часа 3,0 часа 2,3 часа 2,5 часа 1,3 часа 50 минут 2 часа 1.5 часа 1,5 часа 55 минут 25 минут 1.3 часа 1 час 1 час 35 минут 7-8 минут 1 час 30-40 минут 40-50 минут 5 минут 0 секунд 25 минут 15-20 минут 15-20 минут 3-4 минуты 5-7 секунд 50-60 минут 6-10 минут 10-12 минут 1-2 моментально 30 минут 3-5 минут 6-9 минут минуты 3,0 10-15 моментально 15-20 минут 15-20 секунд 25-30 секунд секунд 4,0 5-7 секунд моментально 8-10 минут 10-12 секунд 15-20 секунд Примечание А/Ж -активная жизнедеятельность, Ж/3-жизнедеятельность замедляется Таблица 2 Влияние различных концентраций тяжелых металлов на жизнедеятельность дождевых червей Физиологическая Концентрация Физиологическая активность и время 2,мг/кг активность и время гибели гибели 160 м г/кг А/Ж 5,0 мг/кг А/Ж 320 м г/кг Ж/3 20 мг/кг Ж/3 3200 м г/кг 35-40 минут 50 мг/кг 20-30 минут Примечание А/Ж -активная жизнедеятельность. Ж/З-жизнедеятельность замедляется Пример 1. В реально-производственных условиях промышленной зоны нефтеперерабатывающего предприятия ТОО ПетроКазахстан Ойл Продактс были отобраны пробы почв с участков А, Б, В, Г, Д, Е, загрязненных различными концентрациями дизельного топлива вследствие локальных разливов. Визуально загрязнение не отмечается. Образцы загрязненных почв помещают в опытные отсеки, опрыскивают теплой водой, в центральный отсек размещают 20 особей червей. Устройство не прикрывают во избежание образования токсичных паров. По истечении 30 минут определяют количество особей в отсеках. В отсеках Б, В и Е отмечено 6, 8 и 7 червей соответственно. В других отсеках (А, Г и Д) червей не обнаружено. По таблице 1 определяем,что в отсеках А, Г и Д содержание дизельного топлива выше 0,001, а в отсеках Б, В и Е - ниже 0,001. Для уточнения концентрации дизельного топлива переходим ко второму этапу тестирования,когда в отсеки А, Е и Д запускается по 5 особей,каждый отсек закрывается пленкой. По секундомеру отмечают время гибели червей. В отсеке А - на 10 секунде, в отсеке Е - на 5 минуте, в отсеке Д - на 15 минуте. Данные таблицы 1 показывают содержание дизельного топлива в отсеке А в пределах 4,0, в отсеке Е - в пределах 2,0, в отсеке Д - в пределах 0,5. Проведенный позже химический анализ показывает содержание дизельного топлива во всех исследуемых образцах в количестве в пробе А 4,2, пробе Б - 0,001 , пробе В - 0,0007, пробе Е- 2,23, пробе Д -0,48, Е - 0,0006. Пример 2. При анализе состояния почв в районах автозаправочных станций (АЗС) были отобраны пробы почв с АЗС 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, которые заложили в опытные отсеки устройства, увлажнив до 35-40. В центральный отсек поместили 24 особи червей. Через 30 минут отмечено, что в отсеках 3 и 4 черви отсутствовали, во всех остальных количество колебалось от 1 до 4. Второй этап тестирования проводился с почвами АЗС 3 и 4,где по времени гибели опытных червей в течение 57 секунд и данным таблицы, содержание бензина выше 3,0. Пример 3. Почва была загрязнена различными концентрациями ионов тяжелых металлов, как показано в таблице 2. В результате опыта было выявлено, что 2 токсичнее по сравнению с Р 2. Из таблицы 2 можно наблюдать, что при концентрации Р 2, равной 160 мг/кг, 2, равной 5,0 мг/кг, наблюдается активная жизнедеятельность червей. Гибель червей наступает через 35-40 минут при концентрации Р 2, равной 3200 мг/кг и в течение 20-30 минут при концентрации 2,составляющей 50 мг/кг. Таким образом, использование предлагаемого способа позволит в краткие сроки установить концентрации нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов одновременно более, чем в 5 пробах загрязненной почвы. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ биотестирования токсичных концентраций нефтепродуктов и тяжелых металлов в почве, где в качестве тест - объектов используют дождевых червей, помещаемых в центральный отсек устройства, от которого отходят отсеки с исследуемыми пробами, о безопасной концентрации токсичных ингредиентов в которых судят по количеству особей, поселивших в отсеках,3 23579 отличающийся тем, что устройство имеет круглую форму, причем в отсеки с отсутствием червей ввиду высокой токсичности проб принудительно помещают несколько особей и по времени их гибели судят о концентрации токсиканта.