Способ определения качества воды

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВОДЫ.рают пробу водвой фильтрованиемния ацетоном, измеМО экстракта на дЗатем определеа плотностей 0450ипд воды судят попи. графической моев.(71) Институт биологии внутренних водИ,Д. Папанина(56) Кузьмин Г,Вфитопланктон. Видосостав и обилие, - В кн,: Методика изучебиогеоценозов внутренних водоемов,1975, с. 73 - 84.еЛгеу Я,ЧЧ., Ноп)р)геу О.Н, йЯрес 1 гор)отоп)етгс еср)атюпз аког с 3 е 1 егп)СЫогор)уэ а, Ь, с апд са п Ыд)ег раадае апд патога рЬуторапйоп. - ВосЬапб Р)узо. Р 1 апк, 1975; 167(2). Наиболее близким к изобретению является спектрофотометрический метод определения пигментов фитопланктона, который используют для оценки наличия си-. не-зеленых водорослей.по отношению хлорофиллов Ь и с к хлорофиллу а. Способ основан на измерении оптической плотности экстракта пигментов фитопланктона в длинноволновой области при длинах волн 664, 647 и 630 нм и дальнейших расчетах концентрации хлорофиллов а, Ь, с. Изобретение относится к охране и рациональному использованию водоемов, в частности к способам оценки состояния воды в период "цветения" сине-зелеными водорослями, которые приводят к известным отрицательным последствиям, и может быть использовано в гидробиологии, гидрохи-. мии, экологии, разработках дистанционных методов исследования эвтрофирования водоемов, районировании озер и водохранилищ, слежении за состоянием вод в местах водопользования, рыборазведением, рекреацией и т.п,Для оценки доминирования сине-зеле-ных водорослей может быть использован. счетно-обьемный способ расчета биомассы, который позволяет определить вклад синеэеленых водорослей в общий фонд фитопланктона. Способ очень трудоемок и сложен в исполнении, требует высокой квалификации.. Однако этот способ применяют только для определения хлорофилла а, Оценка других хлорофиллов (Ь и с) проблематична, тем .более оценка состава фитопланктона. Для повышения точности определения концентрации хлорофиллов Ь и с необходимо сделать несколько анализов из одной пробы воды, увеличить число измерений на приборе, провести сложный расчет погрешноГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР е относится к охране и рацильзованию водоемов, Цель повышение экспрессности, и упрощение способа, Отбиы, концентрируют планктон , экстрагируют пигменты ряют оптические плотности линах волн 450,480, 664 нм, яют отношение оптических И 480, 0480/Рбб 4. О качестве предварительно построенной дели. 1 ил 2 табл.20 40 загрязнения 50 стей, Эти приемы значительно увеличивают затраты рабочего времени,Цель изобретения - повышение экспрессности, достоверности и упрощение способа.В качестве критерия доминирования сине-зеленых используют взаимосвязь отношений оптических плотностей экстракта пигментов из планктона при длинах волн 450, 480 и 480, 664 нм, Этот критерий более надежен, так как зависит от соотношения удельных поглощений и хлорофиллов, и каротиноидов, что важно для оценки сине-зеленых. В целом способ включает отбор проб воды, концентрирование планктона фильтрованием, извлечение пигментов ацетоном, отделение осадка центрифугированием, измерение оптической плотности экстракта на любом спектрофотометре при длинах волн 450, 480 и 664 нм, расчет отношений оптических плотностей при 450, 480 нм и при 480, 664 нм, выявление с помощью заранее построенных модельных графиков степени доминирования сине-зеленых водорослей и оценку состояния воды На чертеже изображены модельныеграфики, поясняющие сущность способа, На чертеже А - чистая зона - доминироаание сине-зеленых невероятно (менее 5 ОД), накопление биомассы не происходит, состояние воды удовлетворительное; В - переходная зона - доминирование сине-зеленых более 50 О/о, в нижней части зоны наиболее вероятно абсолютное доминирование (около 80 - 100 ОД общей биомассы), где возможно резкое ухудшение качества воды и приближение его к критическому; С - критическая зона - абсолютное доминирование сине-зеленых водорослей(около 100); в верхней части зоны возможно накопление больших биомасс, что ухудшает качество воды; в нижней части зоны возможно старение и отмирание водорослей,.появление опасности биологического Графическая модель разработана теоретически на основе известных удельных коэффициентов поглощения и наиболее.вероятного для функционирующего Фитопланктона в нормальных условиях сочетания концентраций основных пигментов сине-зеленых, зеленых и диатомовых водорослей. Установлено, что величины отношений оптических плотностей экстракта пигментов при длинах волн 450, 480 нм (0450/048 о) в сочетании с величинами при длинах волн 480, 664 нм (О 8 о/0884) могут служить критерием доминирования сине-зеленых водорослей (по биомассе) в фитопланктоне, А вклад биомассы сине-зеленых в фитопланктон может служить показателем степени биологического загрязнения воды: при нарастании степени доминирования до 98 - 99; экологическое состояние водоема не нарушается (биомасса обычно не превышает 100 г/мз), и только когда доля сине-зеленых длительное время остается около 100 О/, качество воды ухудшается, так как происходит накопление массы или нагон водорослей и разложение их.Расчетные кривые показывают связь отношений оптических плотностей суммы пигментов:в 90-ном ацетоне при длинах волн 450, 480 нм (045 о/048 о) и 480, 664 нм (0480/0884) в зависимости от содержания кар о т и н о и Д о ВВ е л и ч и н ы 0450/0480 и 0480/0884 рассчитывали, исходя иэ известных удельных коэффициентов поглощения и наиболее вероятных соотношений концентраций пигментов, характерных для разных отделов водорослей - сине-зеленых, зеленых и диатомовых. В набор пигментов включены только те, которые составляют обычно до 90 О/, от общей концентрации и характеризуются наибольшей величиной отношения 0450/0480, Для диатомовых выбраны каротиноиды - фукоксантин: диадиноксантин:Р-каротин а соотношении 6;3:1 и отношение хролофиллов с/а = 0,3, Для зеленых взят 8-каротин и отношение хлорофиллов Ь/а = 0,3. Для сине-зеленых выбраны Р-каротин и специфический ксантофилл с коэффициентами астаксантина в отношении 1:1 (хлорофиллов Ь и с у сине-зеленых нет). Указанные соотношения вводились в расчет для отдельных типов водорослей и принимались за 100 О при расчетах "смешанного" Фито планктона.Верхняя кривая 1 показывает характер связи индексов 045 о/0480 и 048 о/0884 для упомянутой смеси пигментов диатомовых, кривая 2 - для 1/2 пигментов сине-зеленых плюс 1/2 пигментов диатомовых, кривая 3 - для 3/5 пигментов сине-зеленых плюс 1/5 пигментов зеленых и 1/5 диатомовых, кривая 4 - для сине-зеленых, кривая 5 прове .- дена условно и обозначает зону.для молодых культур сине-зеленых и сгущенного фитопланктона в период начала "цветения". Перечисленные .кривые разделяют зоны с разной степенью доминирования сине-зеленых водорослей; в зону между кривыми 1-2 попадают пробы с содержанием сине-зеленых менее 50;, в зону между кривыми 2-3 - обычно более 50 О, между 3-4 -преимущественно около 80 - 99 О, между 4-5 - пробы молодых культур сине. зеленых и Фитопланктона, состоящего почти на 100 О/, . из сине-зеленых, Ниже кривой 5 располага 1716400- сливали в стеклянные пробирки; Затем экстракт пигментов наливали в спектрофо 50 лись пробы для старых и отмирающих культур сине-зеленых. Природных проб из зон биологического загрязнения не было.учитывая распределение на модели проб с разной степенью доминирования и 5 разным уровнем биомассы сине-зеленых, выделены следующие зоны: чистая зона - доминирование сине-зеленых здесь, как правило, не регистрируется, их менее 50 общей биомассы, которая характеризуется 10 небольшими величинами; состояние воды здесь считают удовлетворительны, .Переходная зона В - сине-зеленые обычно доминируют (более 50,), пунктиром выделена нижняя часть зоны, где доминирование до стигает 80 - 98(; возможно появление критических биомасс, судя по тому, что сюда же попадают пробы зоопланктона, содержащие, в основном, сине-зеленые водоросли в период их преобладания. Возможно резкое 20 ухудшение качества воды. Критическая зона С выделена по материалам культур сине-зеленых, в верхнюю часть зоны попадают пробы молодых культур, в нижнюю - старых разлагающихся. Вероятно, в эту зону попа дают пробы из опасной области биологического загрязнения сине-зелеными.Способ слежения за состоянием воды реализован в мае на 12 и в июле на 11 станциях. Пробы воды объемом 0,5 л в мае 30 и 0,25 л в июле отбирали из.верхнего полу;метрового слоя в озере и доставляли в лабораторию. Фитопланктон из каждой пробы концентрировали на мембранные. фильтры 1 Ф б диаметром 35 мм с подложкй иэ порош ка стекла (100 мг) и мела (100 мг) фильтрованием через воронку иэ плексигласа с помощью хирургического отсасывателя или насоса Комовского. Каждый фильтр с планктоном помещали в пенициллиновый пузы рек, заливали 5 мл 100-ного ацетона закрывали пробкой и встряхивали около 3 мин, Содержимое пузырьков переносили количественно в центрифужные пластмассовые пробирки, смывая осадок со стенок 45 пузырьков 5 мл 90-ного ацетона. Осадки отделяли центрифугированием в течение 15 мин при 8000 об/мин на центрифуге. Надосадочные жидкости - экстракты пигментов тометрическую кювету длиной 2 см, измеряли оптическую плотность на спектрофотометре СФпри длинах волн 450,480 и 664нм. Рассчитали отношение оптических плотностей при длинах волн 450 и 480 нм(0460/О 480) и при длинах волн 480 и 664 нм(Е 480/0664) на простейшем калькуляторе"Электроника МК". Проверили по графической модели, в какую зону попадает точкапересечения величин 0460/0480 и О 480/О 664для каждой пробы, установили степень доминирования и оценили состояние воды (см.таблицу).Например, станция 10 в мае имеет отношение оптических плотностей при длинахволн 450 и 480 нм, равное 1.,63, при длинахволн 480 и 664 нм - 0,95. Находим точкупересечения этих величин на модели; по осиабсцисс ищем 0,95, по оси ординат - 1,63.Она попадает в зону А между кривыми 1 и 2,Эта эона относится к той области, в которой сине-зеленые обычно не доминируют исоответственно биологического загрязнения сине-зелеными нет, состояние воды относится к категории "Чистая",Таким образом, проанализировали данные для остальных проб - все точки для маяпопада 1 от в эту зону. Все точки июля попадают в зону между кривыми 3 и 4, в которойсине-зеленые доминируют почти до 100%,но степени биологического загрязнения онине достигают, состояние воды характеризуется категорией "Переходная" с признаками ухудшения качества.Формула изобретения1Способ определения качества воды,включающий отбор пробы воды, концентрирование планктона фильтрованием, экстрагирование пигментов ацетоном, измерениеоптической плотности полученного экстракта на трех длинах волн, одна из которых 664нм, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения экспрессности, достоверностии упрощения способа, измерения на двухдругих длинах волн проводят при 450 нм,480 нм, определяют отношение оптическихплотностей О 4 БО/О 480, 0480/О 664 и судят окачестве воды с учетом предварительно построенной графической модели, где О 460,0480, 0664 - Оптические плотности на длинахволн 450, 480, 664 нм соответственно.1716400 . Ев ециофФМЪ ъФ ЛЪ ЬЗ Сф юруу няу ивар дбиРЮШУОЙШВЯ 3 УПИдЬПШУ 0 дТ 131 ПОИШмСоставитель. Н.НазароваТехред М.Моргентал Корректор С,шевкунтор М.Келе роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 каз 607 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва,Ж"35; Раушская наб., 4/5