Токсикометрия нефтезагрязнений с использованием микроорганизмов

Для определения этилмеркурхлорида в качестве аналитических индикаторов использовали культуры гриба Aspergillus niger и дрожжей Torula candida, регистрировали их ростовую реакцию измерением площади зон подавления роста. Предел обнаружения – 0,1 мкг/мл, относительная погрешность метода – 10% (Туманов и др.,1982).

Изменения численности микробных клеток под действием биологически активных вещес

тв часто фиксируют с помощью турбидиметрических методов, измеряя оптическую плотность жидкой культурной среды, в которой выращивают микроорганизмы, с помощью фотоэлектроколориметра или нефелометра.

Метод определения загрязнённости вод, описанный в (Потапова и др., 1988), основан на ингибировании роста культур водных бактерий и позволяет оценивать качество сточных вод, содержащих сернокислую медь в концентрации 1×10-3 мг/л и более, смесь пестицидов пропанида и сатурна в концентрациях 5×10-5 и 1×10-3 мг/л, смесь фенола и формальдегида в концентрациях 5×10-2 и 1×10-2 мг/л, соответственно.

Одним из культурных свойств бактерий является способность к образованию пигментов, которая утрачивается при отсутствии в среде некоторых элементов. На этом основан визуальный способ качественного обнаружения катионов железа, меди, магния и некоторых других элементов (Месробяну и др., 1963).

Отклик микроорганизмов на изменение химического состава среды выражается не только в интенсивности процессов воспроизводства (размножения) или ростовых реакциях, но и в разнообразных физиолого-биохимических реакциях.

В качестве аналитического сигнала могут быть использованы термограммы микроорганизмов. В работе (Monk, 1978) приведены доказательства зависимости количества тепла, выделенного микробными клетками, от химического состава среды.

Объективным показателем содержания в среде токсичных примесей могут служить активность данного микроорганизма, которая изменяется в зависимости от концентрации отдельных веществ.

В последние годы для аналитических целей стали использовать люминесцентные свойства светящихся бактерий, принадлежащих к роду Photobacterium и Beneckea. Биолюминесцентный анализ основан на специфических реакциях с высоким квантовым выходом, позволяющих применять их для определения многих биологических активных веществ.

Показана возможность использования светящихся бактерий для определения фенольных компонентов сточных вод (Данилов и др.,1988). В качестве токсинов использовали типичные представители фенолов сточных вод: монофенолы, резорцин, гидрохинон и продукты его окисления н-бензохинон.

Биологический метод анализа может основываться не только на подавлении жизнедеятельности живых организмов. Перспективным приёмам повышения чувствительности этого метода является использование биологического концентрирования. Процесс биологического концентрирования использовали для выделения малых концентраций жизненно-необходимых катионов из разбавленных растворов (Постнов и др., 2000). В качестве аналитического индикатора применён плесневый гриб Aspergillus niger, выращенный на питательном растворе, содержащем определённые количества катионов железа, меди или цинка. Показателем содержания катионов в растворе служила биомасса гриба и данные последующего спектрального определения их в биомассе после высушивания и минерализации. Установлены уровни концентраций катионов, подавляющих рост культуры гриба; они в десятки раз превышают концентрации, стимулирующие её рост. Таким образом, включение в аналитический арсенал методик, основанных на стимуляции роста индикаторных организмов, расширяет границы традиционного биотестирования, значительно повышает чувствительность биологического метода анализа.

Обобщая приведенные данные, касающиеся особенностей микробиологических методов определения токсических веществ, следует отметить многообразие ответных реакций микробных культур на воздействие химических элементов и соединений и разнообразие способов их трансформации в аналитический сигнал. Выбор наиболее эффективных из них зависит от механизма и глубины воздействия вещества на индикаторный организм, что, в свою очередь, определяет чувствительность и избирательность биометода (Туманов, 1998).

В зависимости от целей анализа возможны как визуальные, так и инструментальные способы оценки и регистрации информации, получаемой с помощью микробиологических методов. При контроле химических загрязнений водной среды и анализе их состава предполагается использование специальной аппаратуры типа ферментеров-хемостатов, турбидостатов. В них автоматически поддерживается режим культивирования по основным параметрам среды (растворенный кислород, температура, рН среды, плотность микробной культуры) (Mitruka et al., 1975; Крайнюкова, 1988). Чувствительные и надежные токсикогpафы для регистрации аналитического сигнала позволяют избежать субъективных ошибок и повысить воспроизводимость результатов.

Перспективны в развитии микробиологических методов биоаналитические устройства – биосенсоры, содержащие иммобилизованные клетки микроорганизмов и обеспечивающие контакт определяемым веществом. Их составной часть являются преобразователи биохимической или ростовой реакции микробного индикатора в аналитический сигнал. В этом случае биологический объект выступает в роли первичного источника информации, которая затем воспринимается находящимся в непосредственной близости вторичным – физическим датчиком.

Современные способы быстрого контроля токсических загрязнений природных и сточных вод предусматривают введение биометрической или другой биоэлектрической информации в ЭВМ, пригодной в качестве элемента мониторинга биосферы (Туманов, 1998).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Использование в качестве аналитических индикаторов микроорганизмов различных систематических и физиологических групп дает возможность создания методов с различной избирательностью определения.

Из приведенного обзора литературы видно, насколько многообразны ответные реакции микробных культур на воздействие химических элементов и соединений, а также насколько разнообразны способы их трансформации в аналитический сигнал. Выбор наиболее эффективных из них зависит от механизма и глубины воздействия вещества на индикаторный организм, что, в свою очередь, определяет чувствительность и избирательность биометода (Туманов, 1998).

Высокая специфичность методов может быть достигнута применением ауксотрофных штаммов, то есть штаммов, зависимых от наличия в среде тех или иных веществ.

В целях повышения избирательнocти и чувствительности определения биологически активных веществ обоснован новый химико-биологический подход, основанный на предварительном, изменении биологической активнocти определяемого вещества в процессе пробоподготовки. Рассматриваются другие приемы решения поставленных задач путем повышения температуры анализируемого раствора, использования экстракции, биоаккумуляции и нестандартных методик анализа (Постнов, 1999).

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Авакян З.А. Микробиология. Итоги науки и техники / З.А. Авакян - М., 1973.-Т.2. -С. 5-45 (цитировано по Туманов, Глухова и др., 1998).

 Скачать реферат