Определение токсичности воды и водных вытяжек из отходов по смертности дафний. Методика основана на определении изменений выживаемости и плодовитости дафний при воздействии токсических веществ, содержащихся в тестируемой воде по сравнению с контролем.
Кратковременное биотестирование — до 96 ч — позволяет определить острое токсическое действие воды на дафний по их выживаемости. Показателем выживаемости служит среднее количество тест-объектов, выживших в тестируемой воде или в контроле за определенное время. Критерием острой токсичности является гибель 50 и более процентов дафний за период времени до 96 часов в исследуемой воде при условии, что в контрольном эксперименте гибель не превышает 10%.
В экспериментах по определению острого токсического действия устанавливают среднюю летальную концентрацию отдельных веществ, вызывающую гибель 50% и более тест-организмов (ЛКР) и безвредную концентрацию, вызывающую гибель не более 10% тест-организмов (БКР).
Исходный материал для культивирования (дафнии) получают в лабораториях, занимающихся биотестированием, имеющих культуру требуемой видовой принадлежности (Daphnia magna Straus).
Получают синхронизированную культуру путем отбора одной самки средних размеров с выводковой камерой, заполненной эмбрионами, и помещают в химический стакан объемом 250 мл, заполненного культивационной водой на 200 мл. Появившаяся молодь переносится в кристаллизатор (25 особей на 1 дм воды) и культивируется. Полученная третья генерация является синхронизированной культурой и может быть использована для биотестирования.
Дафний в остром опыте кормят ежедневно, один раз в сутки, добавляя 1,0 см концентрированной или разбавленной в два раза дистиллированной водой водорослевой суспензии на 100 см культивационной воды.
В хроническом опыте дополнительно добавляют 1−2 раза в неделю 0,1−0,2 см дрожжевой суспензии на 100 см воды.
Пробы сточной воды для биотестирования отбирают, руководствуясь инструкцией по отбору проб для анализа сточных вод НВН 33−5.
3.01−85; отраслевыми стандартами или другими нормативными документами. Пробы природной воды отбирают, руководствуясь ГОСТ 17.
1.5. 05−85. Отбор проб грунта, транспортировка и хранение осуществляется в соответствии с ГОСТ 12 071;84.
Биотестирование проб воды проводят не позднее 6 ч после их отбора. Если указанный срок не может быть соблюден, пробы хранят до двух недель с открытой крышкой внизу холодильника (при +4°С). Не допускается консервирование проб с помощью химических консервантов. Перед биотестированием пробы фильтруют через фильтровальную бумагу с размером пор 3,5—10 мкм.
Для проведения биотестирования из отобранных проб осадков сточных вод и отходов готовят водную вытяжку, для этого в сосуд для выщелачивания, где находится взвешенная воздушно-сухая масса отхода или осадка сточных вод с абсолютно-сухой массой 100±1 г, добавляется вода, используемая для культивирования. Вода добавляется в соотношении 1000 см воды на 100 г абсолютно-сухой массы.
Процедура биотестирования проводится не раньше чем через 6 ч после приготовления вытяжки из осадка, отхода. Если это невозможно, то допускается хранение экстракта в холодильнике не более 48 ч.
Водная вытяжка должна иметь рН=7,0−8,2. При необходимости пробы нейтрализуют. После нейтрализации пробы аэрируют 10−20 мин. Перед биотестированием температуру пробы доводят до 20 ± 2С.
Определение токсичности каждой пробы без разбавления и каждого разбавления проводится в трех параллельных сериях. В качестве контроля используется три параллельные серии с культивационной водой.
Биотестирование проводится в химических стаканах объемом 150−200 см, которые заполняются 100 см исследуемой воды, в них помещают по десять дафний в возрасте 6−24 ч. Чувствительность дафний к токсикантам зависит от возраста рачков. Возраст определяется по размеру рачков и обеспечивается фильтрацией рачков через набор сит. Дафний отлавливают из культиваторов, в которых выращивается синхронизированная культура. В отдельный стакан отсаживают одновозрастных рачков после их фильтрации через набор сит, а затем отлавливают по одному пипеткой (с опиленным и опаленным концом) объемом 2 см с резиновой грушей и сажают в стакан с исследуемой водой.
Посадку дафний начинают с контрольной серии. В исследуемые растворы дафний помещают, начиная с больших разбавлений (меньших концентраций загрязняющих веществ) к меньшим разбавлениям. Для работы с серией контроля должен быть отдельный сачок.
Учет смертности дафний в опыте и контроле проводят через каждый час до конца первого дня опыта, а затем 2 раза в сутки ежедневно до истечения 96 часов.
Для определения острой токсичности исследуемых вод, водной вытяжки рассчитывается процент погибших в тестируемой воде дафний по сравнению с контролем:
где Хколичество выживших дафний в контроле; Хколичество выживших дафний в тестируемой воде; Апроцент погибших дафний в тестируемой воде.
При А≤10% тестируемая вода или водная вытяжка не оказывает острого токсического действия (БКР). При А≥50% тестируемая вода, водная вытяжка оказывает острое токсическое действие (ЛКР).
Если экспериментально не удается установить точного значения кратности разбавления, вызывающей 50% гибель дафний за 96 часов экспозиции, то для получения точного значения ЛКР без выполнения дополнительных экспериментов, используется графический или неграфический метод определения.
При графическом методе определения ЛКР, чтобы получить на графике линейную зависимость, используется пробит анализ. Результаты экспериментов по установлению острого токсического действия из рабочего журнала заносят в таблицу 1. Значения пробитов устанавливают по таблице 2. В таблицу 3 вносятся значения пробитов для экспериментально установленного процента гибели дафний и значения десятичных логарифмов для исследованных концентраций сточных вод, водных вытяжек из почв, осадков сточных вод, отходов.
По значениям пробитов (табл. 2) и десятичных логарифмов от экспериментально полученных данных (табл. 3) строится график, по оси абсцисс откладываются значения логарифмов процентных концентраций исследуемых вод, по оси ординат — пробиты от значений процента гибели дафний. Экспериментальные данные вносятся в систему координат, и через точки проводится прямая.
Значения пробитов для экспериментального устанавливаемой гибели дафний от 0 до 99% представлены в таблице 2.
Таблица 2. Значение пробитов Гибель, % 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 — 2,67 2,95 3,12 3,25 3,35 3,45 3,52 3,59 3,66 10 3,72 3,77 3,82 3,83 3,92 3,92 4,01 4,05 4,08 4,12 20 4,16 4,19 4,23 4,26 4,29 4,29 4,36 4,39 4,42 4,45 30 4,48 4,50 4,53 4,56 4,59 4,59 4,64 4,67 4,69 4,72 40 4,75 4,77 4,80 4,82 4,85 4,85 4,90 4,92 4,95 4,97 50 5,00 5,03 5,05 5,08 5,10 5,10 5,15 5,18 5,20 5,23 60 5,25 5,28 5,31 5,33 5,36 5,36 5,4 5,44 5,47 5,50 70 5,52 5,55 5,58 5,61 5,64 5,64 5,71 5,74 5,77 5,81 80 5,84 5,88 5,92 5,95 5,99 5,99 6,08 6,13 6,18 6,23 90 6,28 6,34 6,41 6,48 6,55 6,55 6,75 6,88 7,05 7,33 При неграфическом методе определения ЛКР десятичный логарифм концентрации исследуемых сточных вод обозначается за х, а численные значения пробитов гибели дафний — у. В результате получаем линейную зависимость:
y=kx+b
Численные значения коэффициентов k и b вычисляются по формулам:
Полученный логарифм процентной концентрации исследуемой воды (lgC) переводится в процентную концентрацию. Безвредная кратность разбавления (БКР10−96) рассчитывается путем деления 100% на полученную процентную концентрацию.
Класс опасности устанавливается по кратности разведения водной вытяжки, при которой не выявлено воздействие на гидробионтов в соответствии со следующими диапазонами кратности разведения в соответствие с таблицей 3.
Таблица 3. Показатели кратности разведения водной вытяжки Класс опасности отхода Кратность разведения водной вытяжки из опасного отхода, при которой вредное воздействие на гидробионтов отсутствует 1 >10 000 2 От 10 000 до 1001 3 От 1000 до 101 4 <100 5 1
Результаты определения класса опасности.
После проведения ряда экспериментов получены следующие данные по установлению класса опасности шлама от сжигания ТБО.
Диаграмма 1. Показатели чувствительности тест-организмов на водные вытяжки из отходов.
Из данных диаграммы видно, что наибольшей чувствительностью к шлаку от сжигания ТБО обладают дафнии, следовательно класс опасности для этих отходов определен по методике смертности и изменению плодовитости дафний. Класс опасности равен 4.
Выводы Проведен подбор и анализ литературных данных по основным способам сжигания ТБО.
Изучен метод биотестирования по смертности дафний — Daphnia magna Straus.
Методом биотестирования определен класс опасности шлака отходов. Установлено, что шлам от относится к 4 классу опасности.
Список литературы
Алексеев Г. М., Петров Г. П., Шпильфогель П. В. Индустриальные методы санитарной очистки городов (термическая переработка бытовых отходов и использование продуктов пиролиза). ;
Л.: Стройиздат, Ленингр. отд., 1983. — 96 с.
Вилсон Д. Утилизация бытовых отходов. — М.: Стройиздат, 1985. — 336 с.
Природопользование, охрана окружающей среды и экономика. / Под ред. А. Хаустова. — М.: Издательство Российского Университета дружбы народов. 2009. — 614 с.
Вайнштейн Э. Ф., Фролов К. Э. Процессы переработки отходов с использованием явления «предспинодального» разложения полимерных молекул. // МНТС «Технология». Сер. Конструкции из композиционного материала, 1996.
№ 4. С. 26−31.
Букреев В. М., Корнеев В. Г. Твердые бытовые отходы — вторичные ресурсы для промышленности // Экология и промышленность России, 1999. № 5. С. 39−41.
Вайнштейн Э. Ф. Использование «предспинольных» процессов в экологии. // Конструкции из композиционных материалов, 1999. № 2. С. 12−20.
Евилевич А. З. Осадки сточных вод. — Л.: Стройиздат, Ленингр. отд., 1988. — 248 с.
Рабинович В. А., Хавин З. Я. Краткий химический справочник. — Л.: Химия, 1977. — 376 с.
Лямин В. А. Газификация древесины. — М.: Лесная промышленность, 1987. — 202 с.
Челноков А.А., Ющенко Л. Ф. Охрана окружающей среды. — М.: Мир, 2006. — 255 с.
Вайнштейн Э. Ф. Переработка органических полезных ископаемых и биомассы путем высокоскоростного подвода энергии. // Экология промышленного производства, 2007. № 1. С. 33−39.
Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование. / Ред. О. П. Мелехова, Е. И. Сарапульцева. — М.: Издательский центр «Академия» 2010, — 288 с.
Биологические эффекты при воздействии поверхностно-активных веществ на организмы. — М.: МАКС-Пресс. 2001. 344 с.
Мирный А.Н., Абрамов Н. Ф. Санитарная очистка и уборка населенных мест. — М.: Интермет инжиниринг, 1990. — 496 с.
СП 2.
1.7. 1386−03 «Санитарные правила по определению класса опасности, токсичности отходов производства и потребления» .
(1)
(2)
