VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Одним из важных направлений прикладной биотехнологии является разработка эффективных биологических методов оценки состояния разнообразных объектов внешней среды, загрязнение которых токсичными веществами в настоящее время приобрело комплексный характер. Для оценки токсичности природных вод, новых химических веществ используют тесты на различных живых организмах. (6)Биотестирование – это оценка реакции тест-организмов на ту или иную субстанцию. В качестве тест-организмов в экологии обычно используют низшие организмы. В числе организмов, на которых проводят биотестирование, присутствуют представители подцарства простейших: инфузории. Эти методы обладают высокой чувствительностью, экспрессностью, надежностью, универсальностью и малой себестоимостью. [2]

Цель работы является применение инфузорий как биотест-объекты для определения качества среды.

В соответствии с поставленной целью в рамках исследования решаются следующие задачи:

1. Изучить литературу по природе инфузорий и об их использовании в качестве биотест-объектов.

2. Изучить воздействие растворов от горюче-смазочных материалов на биотест-объекты инфузории.

3. Изучить воздействие растворов от синтетических моющих средств на биотест-объекты инфузории.

4. Изучить воздействие пищевых сублиматов и газированных напитков на биотест-объекты инфузории.

5. Изучить воздействие тяжелых металлов хрома, железа и токсичных соединений на биотест-объекты инфузории.

Для проведения опытов использовались следующие материалы и оборудования: культура инфузорий, микроскоп БС, цифровой фотоаппарат Fuji Film, емкости вместимостью 0,2-0,5л, чашки Петри, пипетки капиллярные, микроаквариумы (конволюты из-под лекарств), весы, пробы воды,современные моющие средства, сублиматы и пищевые добавки, комплект-лаборатория «Пчелка-У/хим».

Научная новизна состоит в разработанном электронном пособии, которое содержит микросъемки проведенных экспериментов, также проведены исследования в области изучения реакций инфузорий на экстремальные химические воздействия, а также по их использованию в биотестировании.

Результаты исследований могут быть использованы в учебном процессе и проведении лабораторных работ по курсам, связанным с экологией, биологией, зоологией беспозвоночных – это является практической ценностью научной работы.

Методика выращивания культуры инфузорий: культура инфузорий получена из вытяжки репчатого лука. Для этого в банку помещают одну луковицу лука, заливают до половины водой, прибавляют немного почвы из горшка растений и держат при комнатной температуре 5-6 дней. Для биотестирования используюткультуру инфузорий в начале стационарной фазы роста. Получают такую культуру за 5-6 дней до опыта. Для этого в емкости вместимостью 50-100 мл отсаживают 2-3 десятка инфузорий и культивируют их в оптимальных условиях (температура 25°С, рН 7,4-7,8 без принудительного освещения.

Методика проведения экспериментов на биотестирования: капиллярной пипеткой при увеличении микроскопа 8*7 отсаживают 20 инфузорий в микроаквариумы на каждую серию (опытную и контрольную). Делают пять таких подхода. В опытные микроаквариумы добавляют 1-2 мл испытываемой воды очищенную, водопроводную, поверхностную и водозаборную воду. Микроаквариумы помещают в чашки Петри и оставляют в помещении при естественном освещении (избегая прямых солнечных лучей).

Инфузории — это одноклеточные эукариотические организмы, то есть у них есть ядро. Характерная особенность инфузорий — относительно быстрая изменчивость, которая позволяет им адаптироваться к самым разным условиям. По мере того как простейшие адаптируются к условиям среды, перестраиваются все их жизненные функции, изменяются скорость движения, темп размножения и способность поглощать пищу, а также форма и размеры тела. Но если среда не меняется, то свойства инфузорий остаются стабильными, это и позволяет использовать их как тесты. [3]

Проведенные эксперименты:

Эксперимент №1: Изучение качества воды

Вода	Количество проб	Процент токсичных проб
Бутылированная	10	5%
Вода из водокачки	10	20%
Водопроводная	10	15%
Вода из подтаявшего снега	10	30%
Талая	10	0
Подледная вода	10	0

Ход эксперимента: Для проведения первого эксперимента мы взяли на пробу бутылированную воду, воду из водокачки, подтаявшего снега, талую, подледную и водопроводную воду. Поместили в 10 положений микроаквариума на одни сутки. После чего проверили выживаемость тест-объекта.

Результаты эксперимента:

1. Токсичных проб не наблюдались в пробе с талой водой и в пробе с подледной водой.

2. Второе место по выживаемости в пробе с бутылированной водой: 95% продолжили и 5% прекратили свою жизнедеятельность.

3. В пробе с водопроводной водой: 85% выжили и 15% погибли.

4. В пробе с водой из водокачки: 80% сохранились и 20% прекратили существование.

5. Самую низкую выживаемость мы видим в пробе с водой из подтаявшего снега: 70% остались и 30% исчезли.

Эксперимент №2: Изучение воздействия влияния растворов от горюче-смазочных материалов на биотест-объекты инфузории

Вид загрязняющего вещества	Время гибели инфузорий
Керосин	28 мин. 32 сек.
Бензин	моментально
Машинное масло	7 мин. 15 сек.

Ход эксперимента: Мы добавили в микроаквариумы 1мл. загрязняющие водоемы, почву вещества такие как, керосин, бензин и машинное масло. Прослеживали за поведением инфузорий в другой среде

Результаты эксперимента: После проведения второго эксперимента мы выяснили, что при добавлении керосина время гибели инфузорий 28 мин. 32 сек., машинного масла - 7 мин. 15 сек., а при добавлении бензина тест-объект инфузория-туфелька моментально прекращает жизнедеятельность.

Эксперимент №3: Изучение воздействия растворов от синтетических моющих средств на биотест-объекты инфузории

Вид синтетического моющего средства	0,25%	0,5%	1%
Шампунь импортный «Syoss»	10 мин. 38 сек.	5 мин. 32 сек.	1 мин. 27 сек.
Шампунь российский «Сто рецептов красоты»	4 мин. 12 сек.	2 мин. 11 сек.	1 мин.21 сек.
Дезинфицирующее средство «Sarma»	4 минуты	1 мин. 32 сек.	моментально
Стиральный порошок импортный «Amway»	моментально	моментально	моментально
Моющее средство «Loc»	моментально	моментально	моментально
Мыло импортное «Еv Rosche»	6 мин. 15 сек.	4 мин. 42 сек.	1 мин. 24 сек.
Мыло российское «Ушастый нянь»	21мин.35сек.	18мин.7сек.	15 минут

Ход эксперимента: В микроаквариумы поместили синтетические вещества: шампуни, стиральные порошки, мыла, моющие средства. Засекаем время их гибели. Весь процесс был запечатлен на видеокамеру.

Результаты эксперимента: При добавлении шампуня импортного «Syoss» 1 % тест–объекты выдержали только 1 минуту, 0,5 % - 5 минут, 0,25 % - 10 минут; шампуня российского 1% - 7 секунд; дезинфицирующего средства «Sarma» 1% - моментально, 0,5 % - 1 минуту, 0, 25 % - 4 минут; стирального порошка импортного «Amway» 1%, 0,5% и 0,25% - моментально; моющего средства «Loc» 1%, 0,5% и 0,25% - моментально; импортного мыла «Еv Rosche» 1% - 1 минуту, 0,5 % - 5 минут, 0, 25% - 6 минут; российского мыла «Ушастый нянь» 1% - 15 минут, 0,5% - 18 минут, 0,25% - 21 минуту.

Эксперимент №4: Изучение воздействия пищевых сублиматов и газированных напитков на биотест-объекты инфузории

Вид пищевого продукта	Время гибели инфузорий
Кока-кола	4 мин. 40 сек.
Доширак	2 мин 15 сек.
Кофе	4 мин. 56 сек.
Спирт	моментально

Ход и результаты эксперимента: В емкости добавили:

1. Кока-Колу: у тест-объекта сразу нарушается координация движения. Время гибели через 4 минуты 40секунд.

2. Доширак : тест-объект прекращает жизнедеятельность через 2 минуты.

3. Кофе: инфузории сразу активизируются, находятся в возбужденном состоянии.

4. Спирт: инфузории моментально погибли.

Эксперимент №5: Изучение воздействия тяжелых металлов меди, свинца, хрома, железа и токсичных соединений на биотест-объекты инфузории

Растворы химических веществ	1%	5%	10%
Калия хроматK2CrО4	8сек.	3сек.	моментально
Нитрат серебра AgNO3	10сек.	4сек.	моментально
Бария нитрат Ba(NО3)2	16мин.28сек.	6мин.39сек.	3 мин. 15 сек.
Соляная кислота HCl	32сек.	14сек.	6 сек.
Хлорид железа FeCl3	15сек.	7сек.	3 сек.
Медный купорос CuSO4	3мин.24сек.	1мин.7сек.	30 сек.
Нитрат свинца Pb(NO3)2	48сек.	23сек.	10 сек.

Используемые растворы:

1. Нитрат серебра может вызвать отравления и сильные ожоги.

2. Бария нитрат токсичен.

3. Соединения хрома весьма токсичны и канцерогенны.

4. Хлорид железа является токсичным, высоко коррозионным и кислым.

5. Соляная кислота едкое вещество, вызывает ожоги.

6. Медный купорос высокотоксичен для теплокровных (человека и животных), обладает высокой стойкостью в почве (следовательно, накапливается), опасен для фауны, в частности для дождевых червей и почвенных микроорганизмов.

7. Нитрат свинца токсичен, канцерогенен и может вызывать острые травления.

Ход работы: Мы добавили химические растворы: бария нитрат, соляную кислоту, нитрат серебра и соединения тяжелых металлов: хрома, железа, свинца и меди.

Результаты эксперимента: Самыми токсичными соединениями оказались калия хромат и нитрат серебра. Хлорид железа также довольно опасен для живой клетки, время гибели 3 секунды. Соляная кислота – 6 секунд, бария нитрат – 3 минуты 15 секунд, нитрат свинца – 10 секунд, медный купорос – 30 секунд.

Исходя из всего вышеизложенного мы пришли к выводам:

1. Тест–объект инфузория, выращенная в домашних условиях, вполне подходит для проведения биотестирования.

2. По результатам исследования острая токсичность воды отмечена в пробе с поверхностной водой (снежной), взятой в черте города. Вода содержит в себе все вредные вещества выхлопных газов автомашин, взвеси дымов.

3. Выживаемость инфузорий под воздействием керосина - 35 мин., бензина- 4 мин, машинного масла – 16 мин. Устаревшие конструкции двигателей, используемое топливо и т.п. наносят очень ощутимый вред окружающей среде.

4. Современные синтетические моющие средства вызывают массовую гибель инфузорий в пределах 1 минуты. Избыточное поступление моющих средств в водоемы угнетает жизнедеятельность инфузорий.

5. На живые биотест-объекты инфузории губительно влияют доширак за 2 мин, алкоголь, кока-кола за 4 мин, кофе - 4 мин. Эти пищевые продукты широко употребляются населением в огромном количестве, особенно их любит наше молодое поколение.

6. Соли тяжелого металла хрома и вредные соединения железа, серебра и бария воздействуют крайне неблагоприятно на биотест-объекты инфузории, и приводит к моментальной гибели.

7. Культура инфузорий может быть использована как биотест-объект для оценки качества среды, используемых средств и пищевых продуктов.

Литература:

1. Бочков Н.П. Чеботарев А.Н. Наследственность человека и мутагены внешней среды. – М: Медицина, 1989. – С. 163-167.

2. Игнатьев А.Д., Исаев М.К., Долгов В.А. и др. Модификация метода биологической оценки пищевых продуктов с помощью ресничной инфузории тетрахимена пириформис // Вопросы питания. – 1980, N1. – С. 70-71.

3. Красовский Г.Н., Авалиани С.Л., Жолдакова З.И., Косяков Г.Н. Система критериев комплексной оценки опасности химических веществ, загрязняющих окружающую среду // Гигиена и санитария. – 1992. № 9-10. – С. 23-60.

4. РД 118-02-90. Методическое руководство по биотестированию воды. М., 1991 – 48 с.

5. http://zoo.rin.ru/cgi-bin/index.pl?idr=11&art=63

Код для цитирования: Скопировать