Процедура биотестирования: суть, задачи и методы

Процедура и методы биотестирования, порядок проведения, протокол

Предприятия промышленности производят большое количество отходов и загрязняют окружающую среду. Провести классификацию отработанных материалов, сырья и проверку состояния среды после мероприятий очистки помогут методы биотестирования и биоиндикации. Этим направлением занимаются ученые в рамках эксперимента. Исследователи от науки разрабатывают новые методики, из которых, однако, законодательно утверждены лишь некоторые. Сама процедура проводится в установленном порядке лабораториями биохимического анализа.

Перечень отходов, относящихся к 5 классу опасности

Отходы, появляющиеся в результате производственной и бытовой деятельности человека, разделяются на классы опасности. Классификация, определяющая степень опасности, требуется для дальнейшей соответствующей утилизации, вторичной переработки.

Первый класс присуждают отходам, несущим наибольшую опасность для живой природы, экологического равновесия, а также для здоровья человека. Пятый класс считается самым безвредным, наносящим минимальный ущерб.

С классификацией отработанных материалов и мусора помогает разобраться Федеральный классификационный каталог отходов (ФККО). В каждом блоке, относящемся к определенным видам деятельности, присутствует пронумерованный список отходов. Последняя цифра в номере обозначает класс опасности. Основные виды, относящиеся к пятому классу:

• остатки из древесины незагрязненные
• остатки бумаги и картона, незагрязненные токсичными веществами
• изделия из металла незагрязненные, металлолом
• остатки натуральных тканей
• керамические изделия
• строительный мусор: битый кирпич, щебень, цемент и др.
• пищевые продукты, отходы
• пластиковые емкости незагрязненные

Список безопасного мусора, отмеченного в каталоге, достаточно обширный. Для точного определения класса стоит свериться с ФККО.

Регион оказания услуг

Биотестирование всех видов отходов. Проводим лабораторные исследования отходов в Московской области (Москва, Балашиха, Подольск, Химки, Видное, Волоколамск, Воскресенск, Дмитров, Клин, Красногорск, Люберцы, Одинцово, Щёлково, Солнечногорск, Серпухов, Ступино, Ногинск, Можайск, Королёв, Мытищи), Республике Татарстан (Казань, Набережные Челны, Нижнекамск, Альметьевск, Бугульма, Арск , Зеленодольск, Бавлы, Чистополь, Заинск, Елабуга, Лениногорск), а также во всех Регионах Российской Федерации

Методика систематизации утильсырья

Для определения степени опасности мусора, отработанных веществ и материалов, используются несколько методов. К ним относят:

• экспериментальный
• расчетный

Экспериментальная методика применяется для выявления опасных, токсических свойств, которые характерны преимущественно для промышленного и производственного отработанного материала. Результаты исследований базируются на оценке токсического влияния на растения, живые организмы. Экспериментальный метод также используется для подтверждения результатов расчетной методики или при невозможности определения состава отработанных веществ, мусора. Биотестирование относят к экспериментальным методам.

Расчетный метод основан на выявлении степени опасности, исходя из характеристик составляющих веществ. Этот способ уступает в точности экспериментальному из-за технологических ограничений.

Тест-объекты для биотестирования и биоиндикации

Специальные живые тест-объекты – ключевое средство оценки загрязнения среды. Это своеобразные датчики, «лакмусовые бумажки», улавливающие информацию об уровне загрязнения. Благодаря им биотестирование успешно заменяет сложные химические анализы. В зависимости от цели исследования, выбирают объекты с чувствительностью на определенный фактор. По их поведению и другим изменениям судят о превышении ПДК (предел допустимой концентрации) того или иного загрязняющего агента в среде.

В частности, важны анатомические и физиологические характеристики тест-объектов. Этим обусловлено использование в биотестировании тератогенеза, изучения уродств и патологий развития организма вследствие влияния определенных внешних факторов.

Здесь стоит разграничить понятия. Так, для биотестирования используются именно тест-объекты – генетически однородные лабораторные культуры микроорганизмов и некоторых гидробионтов:

• цериодафний;
• дафний и инфузорий;
• водорослей (например, хлорелла).

Стандартные методики биотестирования отличаются в разных странах. Так, в Украине нормативными документами предусмотрены в качестве тест-объектов ракообразные (жаброногие и вествистоусые), фотогенные бактерии, инфузории и водоросли.

Биоиндикация обращается к анализу численности и других параметров видов, обитающих в естественных условиях – биоиндикаторов. Обычно это растительные объекты или симбионты:

• ряска;
• лишайники.

В этом случае также может учитываются влияние на конкретный организм, его структурные и морфологические изменения.

Протокол биотестирования отходов 5 класса

По действующему законодательству экологическая служба вправе запросить паспорт для отходов, относящихся к 1-4 классу. Для отходов 5 класса достаточно предъявить протокол, оформляемый на основе результатов биотестирования. Этот документ получают в соответствующих лабораториях, имеющих право проводить данное исследование. Действующее законодательство и установленные правила требуют проведения биотестирования отработанных материалов, которые относятся к пятому классу, но не учтены в ФККО.

Лаборатории проводят биотестирование, делают анализ состава отхода и рассчитывают класс опасности. При этом учитываются различные показатели, используемые при оценке угрозы экологической системе, здоровью людей.

Отсутствие протоколов, подтверждающих безопасность отработанных материалов и утильсырья, дает право сотрудникам экологической службы отнести некоторые отходы к 4 классу при появлении сомнений. Этому также способствует размытость границ между 4 и 5 классом в каталоге. Такое решение влечет за собой штраф в больших размерах, приостановку или ограничение деятельности.

Протокол биотестирования отходов, также как и паспорт отходов, используют во время расчета платежей за экологию и вывоз, утилизацию мусора.

Где и кем он проводится?

Процедура биотестирования требует специального оборудования.

Для проведения исследований необходимо обладать соответствующими знаниями и опытом, владеть установленной методикой измерений.

Этими условиями обладают лаборатории, имеющие сертификат о прохождении государственной аккредитации и допущенные к подобной работе.

Эти же лаборатории могут производить химический анализ ликвидируемых веществ для целей сопоставления с показателями в ФККО, определять их состав на основании 19 показателей.

Экспертные лаборатории присутствуют в каждом областном центре. Как правило, они рассчитаны на целевую аудиторию своего региона, знают специфику местных отраслей производства, особенности отходов, заявляемых на тестирование. Это помогает им устанавливать конкретные сроки подготовки протокола.

Учитывая, что биотестирование является стандартной процедурой, лаборатории могут принимать заявки из других регионов. О территории предоставляемых услуг следует узнавать отдельно.

Вот перечень некоторых лабораторий, работающих в Российской Федерации:

1. Для хозяйствующих субъектов Москвы, Московской области, Татарстана работает группа компаний РуспромЭксперт.
2. Проектная компания ЭкоКонсалт выполняет тестирование предприятиям Барнаула и других регионов.
3. Испытательная лаборатория Лаб24 расположена в Москве, но принимает заявки от любой организации страны.
4. ФГБУ Центр лабораторного анализа, находящееся в г. Хабаровске, проводит биотестирование для организаций Дальнего Востока.

При обращении за протоколом нужно предоставить:

• образец анализируемого вещества;
• свидетельство о госрегистрации организации или ИП;
• паспорт руководителя или ИП;
• уставные документы (для юрлиц).

Этапы биотестирования

Биотестирование – это метод, при котором определяется степень опасности при помощи простейших биологических организмов:

• водорослей
• дафний
• инфузорий

Биотестирование отходов проводится в аккредитованных лабораториях, имеющих соответствующую базу для исследований. Исследование, проводимое на нескольких тест-организмах, дает возможность получить более точные результаты.

Для биотестирования берется водная вытяжка из отходов, в которую помещаются тестовые микроорганизмы. Результаты теста определяются на основе изменений в плодовитости дафний, плотности водорослей. Этапы тестирования:

• подготовка необходимой посуды для отбора и хранения пробного материала
• отбор материала для проб
• проведение биотестирования
• составление акта по проделанной работе
• выдача протокола на основе результатов исследования

Средний период времени проведения биотестирования – 2 недели. Метод биотестирования может быть применен для определения опасности разных видов отходов, включая воду и почву.

Суть и задачи биотестирования и биоиндикации

И биоиндикация, и биотестирование активно применяются в сфере контроля за состоянием окружающей среды. Некоторые методы регламентируются нормативными актами в рамках экологического законодательства.

Но в значении этих двух процедур биодиагностики существуют различия. Биотестирование заключается в установлении уровня токсичности среды через специальные тест-объекты. Это простой и точный метод, который получил распространение вместе с методами химанализа. Есть 2 основных типа биотестирования – хемотаксическое и морфофизиологическое. Первый — более точный, позволяет анализировать продукты жизнедеятельности тест-объектов. Второй вид описывает изменения физиологии организмов в загрязненной среде, например, мутаций и врожденных аномалий — тератогенез.

Биоиндикация, в свою очередь, дает оценку среды по численности и составу видов-индикаторов. Пример – мониторинг состояния воздуха конкретной территории с помощью анализа биоты лишайников.

В этом направлении работают ученые, публикуя результаты в научных изданиях – «Гидрометеоиздат», «Молодой ученный» и др. Более масштабные исследования описываются в монографиях, диссертациях.

Систематизация опасности

Классификация отработанных материалов и образующихся отходов – необходимость, помогающая регулировать деятельность, связанную с мусором и отходами различных сфер. Присвоение номера опасности определяет дальнейший путь мусора. Его могут направить на перерабатывающие, утилизирующие объекты или полигоны для захоронений.

Класс опасности базируется на степени токсичного влияния отработанных материалов, различных веществ и мусора на экологию. Существующая классификация рассматривает следующие виды:

• I – чрезвычайно опасные
• II – высокоопасные
• III – умеренно опасные
• IV – малоопасные
• V – практически неопасные отходы

Разделение утилизированных материалов и веществ на группы и классы производится согласно критериям, определенным Министерством природных ресурсов и экологии.

Правила обращения

Инструкция по обращению с указанными выше отходами, представляющими 5 класс, освещает вопросы, касающиеся главным образом хранения и транспортировки неопасного мусора.

Сообразно с нормативными требованиями для временного хранения отходов 5 класса должны использоваться специальные площадки, удовлетворяющие следующим положениям:

1. Расположение площадки должно осуществляться с более ветреной стороны сооружений.
2. С целью защиты мусорных баков, установленных на площадке, от осадков должны устанавливаться навесы.
3. Поверхность площадки должна быть покрыта твердым материалом (например, асфальтом, цементом), предотвращающим попадание вредных компонентов в почву.
4. Периметр площадки должен быть огражден ливнестоком.

Вывоз мусора с площадок должен производиться лицензированными компаниями. Периодичность вывоза зависит от лимитов накопления отходов и площади участка их временного хранения. Вывозится неопасный мусор обычно на свалки или полигоны ТБО. Однако сегодня также практикуется вывоз отходов на предприятия вторичной переработки с целью получения новой продукции.

Обустройством придомовых контейнерных площадок и вывозом мусора с соблюдением всех правил должна заниматься управляющая компания. Об этом рассказывают в следующем видеосюжете.

Важно! Переработка отходов, пусть даже практически безопасных для нашей среды обитания, необходима, т.к. с каждым годом объемы такого мусора только увеличиваются. Если не перестать утилизировать отходы «по старинке» (складирование на свалки, захоронение), все мы станем свидетелями мусорной катастрофы, пагубной для всего живого на планете.

Нормы обращения с мусором 5 класса не требуют прохождения процедуры паспортизации. Паспорт на такие отходы получать не надо, однако они должны быть подвергнуты обязательному учету и утилизации. Организации, являющиеся источниками мусора последней группы опасности, обязаны каждый год сдавать отчетную документацию по накоплению отходов. Причем при отнесении отхода к 5 классу опасности нужно получить его подтверждение в аккредитованной лаборатории.

Современные методы утилизации

Вывоз отходов на свалки как метод утилизации устарел, он не обеспечивает безопасность для окружающей среды и является экономически не рациональным.

В наши дни требуются усовершенствованные способы утилизации отходов 5 класса:

• низко- и высокотемпературный пиролиз;
• компостирование – процесс естественного разложения органических остатков с получением в результате компоста, схожего по своим характеристикам с гумусом;
• захоронение на современных полигонах с проведением предварительной сортировки мусора;
• переработка – наиболее целесообразный способ утилизации, позволяющий производить продукты с наименьшими затратами природных и денежных ресурсов.

Дополнительная информация! Практически из каждого вида отходов 5 класса можно производить новые изделия и материалы. Так, например, из древесных отходов можно получать топливные брикеты и пеллеты, косметические препараты и т.д. Из отходов ПЭТ-бутылок получают флекс, который служит сырьем для производства новой тары.

5 класс опасности отходов представляет угрозу, видимую невооруженным глазом. Для понимания всей горечи проблемы достаточно выехать за границы населенного пункта к местам расположения свалок «безопасного» мусора. Соблюдение правил обращения с этими отходами, а также применение современных способов утилизации должны помочь решить этот вопрос.

Кафедра
БИОГЕОЦЕНОЛОГИИ и ОХРАНЫ ПРИРОДЫ

Пермского государственного
национального исследовательского университета

Новости

09.04.2021 Школа-семинар «Экологическая безопасность в условиях антропогенной трансформации природной среды»,

29.09.2020 МЕЖРЕГИОНАЛЬНАЯ МОЛОДЕЖНАЯ НАУЧНО-ПРОЕКТНАЯ ШКОЛА «ГЕОКУЗБАСС»

Форумы:

Биотестирование

Для оценки интегральной токсичности отходов различного происхождения наряду с методами химического анализа применяются методы биотестирования.

Биотестирование (от англ. bioassay) это процедура установления токсичности среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности независимо от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест-объектов.

Биотестирование проводится с использованием комплекса оборудования, который автоматизирует основные этапы биотестирования: поддержание достаточного количества маточной культуры, сам процесс тестирования и регистрацию тест-функций.

На сегодняшний день известно много биотестов с использованием различных тест-объектов, начиная от одноклеточных водорослей, бактерий и простейших и заканчивая высокоорганизованными животными. Большинство процедур по биотестированию токсичности вод достаточно длительны по времени и имеют значительный ряд особенностей их выполнения. Так при проведении биотестирования на простейших и мелких гидробионтах необходимо строгое соблюдение внешних условий (соотношение «светового и темнового» периодов, обеспечение постоянного встряхивания или перемешивания, поддержание одинакового газового состава сред и требуемого температурного режима) в контрольных и всех тестируемых пробах.

Относительную оценку биологической активности различных веществ проводят, в частности, на дафниях. Метод биотестирования с использованием ветвистоусых рачков очень удобен, так как дафнии широко распространены в природе, культивируются в лабораторных условиях, обладают высокой чувствительностью к токсикантам различной природы. В России дафниевый тест обязателен при установлении ПДК отдельных веществ в воде рыбохозяйственных водоемов.

Биотестирование обязательно при установлении 5 класса опасности отходов (Приказ МПР РФ №511). При этом необходимо использовать минимум два тест-организма из разных таксономических групп.

Помимо этого, биотестирование как метод оценки токсичности водной среды используется:

1. при проведении токсикологической оценки промышленных, сточных бытовых, сельскохозяйственных, дренажных, загрязненных природных и других вод с целью выявления потенциальных источников загрязнения;
2. в контроле аварийных сбросов высокотоксичных сточных вод;
3. при проведении оценки степени токсичности сточных вод на разных стадиях формирования при проектировании локальных очистных сооружений;
4. в контроле токсичности сточных вод, подаваемых на очистные сооружения биологического типа с целью предупреждения проникновения опасных веществ для биоценозов активного ила;
5. при определении уровня безопасного разбавления сточных вод для гидробионтов с целью учета результатов биотестирования при корректировке и установлении предельно допустимых сбросов (ПДС) веществ, поступающих в водоемы со сточными водами;
6. при проведении экологической экспертизы новых материалов, технологий очистки, проектов очистных сооружений и пр.

На кафедре биогеоценологии и охраны природы оборудована специализированная лаборатория экодиагностики, в которой выполняются работы по определению токсичности питьевых, природных и сточных вод, водных вытяжек из почв, осадков сточных вод и отходов по:

– изменению относительного показателя замедленной флуоресценции культуры водоросли хлорелла (экспресс-биотестирование);
– изменению оптической плотности тест-культуры водоросли хлорелла;
– смертности дафний.

Процедура и методы биотестирования, порядок проведения, протокол

Предприятия промышленности производят большое количество отходов и загрязняют окружающую среду. Провести классификацию отработанных материалов, сырья и проверку состояния среды после мероприятий очистки помогут методы биотестирования и биоиндикации. Этим направлением занимаются ученые в рамках эксперимента. Исследователи от науки разрабатывают новые методики, из которых, однако, законодательно утверждены лишь некоторые. Сама процедура проводится в установленном порядке лабораториями биохимического анализа.

Суть и задачи биотестирования и биоиндикации

И биоиндикация, и биотестирование активно применяются в сфере контроля за состоянием окружающей среды. Некоторые методы регламентируются нормативными актами в рамках экологического законодательства.

Но в значении этих двух процедур биодиагностики существуют различия. Биотестирование заключается в установлении уровня токсичности среды через специальные тест-объекты. Это простой и точный метод, который получил распространение вместе с методами химанализа. Есть 2 основных типа биотестирования – хемотаксическое и морфофизиологическое. Первый — более точный, позволяет анализировать продукты жизнедеятельности тест-объектов. Второй вид описывает изменения физиологии организмов в загрязненной среде, например, мутаций и врожденных аномалий — тератогенез.

Биоиндикация, в свою очередь, дает оценку среды по численности и составу видов-индикаторов. Пример – мониторинг состояния воздуха конкретной территории с помощью анализа биоты лишайников.

В этом направлении работают ученые, публикуя результаты в научных изданиях – «Гидрометеоиздат», «Молодой ученный» и др. Более масштабные исследования описываются в монографиях, диссертациях.

Тест-объекты для биотестирования и биоиндикации

Специальные живые тест-объекты – ключевое средство оценки загрязнения среды. Это своеобразные датчики, «лакмусовые бумажки», улавливающие информацию об уровне загрязнения. Благодаря им биотестирование успешно заменяет сложные химические анализы. В зависимости от цели исследования, выбирают объекты с чувствительностью на определенный фактор. По их поведению и другим изменениям судят о превышении ПДК (предел допустимой концентрации) того или иного загрязняющего агента в среде.

В частности, важны анатомические и физиологические характеристики тест-объектов. Этим обусловлено использование в биотестировании тератогенеза, изучения уродств и патологий развития организма вследствие влияния определенных внешних факторов.

Здесь стоит разграничить понятия. Так, для биотестирования используются именно тест-объекты – генетически однородные лабораторные культуры микроорганизмов и некоторых гидробионтов:

• цериодафний;
• дафний и инфузорий;
• водорослей (например, хлорелла).

Стандартные методики биотестирования отличаются в разных странах. Так, в Украине нормативными документами предусмотрены в качестве тест-объектов ракообразные (жаброногие и вествистоусые), фотогенные бактерии, инфузории и водоросли.

Биоиндикация обращается к анализу численности и других параметров видов, обитающих в естественных условиях – биоиндикаторов. Обычно это растительные объекты или симбионты:

• ряска;
• лишайники.

В этом случае также может учитываются влияние на конкретный организм, его структурные и морфологические изменения.

Методы биотестирования

Методы биотестирования заключены в следующем: организмы, адаптированные к условиям лаборатории, помещаются на время опыта в исследуемую среду. Это дает интегральную картину экологической обстановки. Результаты экстраполируются на качество жизни людей, биоразнообразие экосистем. Обычно анализу подвергается комплекс видов, для каждого из которых применяется система методов: биохимические (например, оценка окислительных процессов в организме, фотосинтеза), морфологические (видимые изменения фенотипа), физиологические (интенсивность обмена энергии) и иммунологические (устойчивость к инфекциям). Различаются исследовательские и установленные регламентом методики. Биотестирование почв, воды и воздуха обычно проводится в техногенных зонах города или агросистемах сельской местности.

Биоиндикация воздуха

Воздух атмосферы проверяют на экологическую чистоту с помощью методов биоиндикации. Оценка степени воздушного загрязнения по состоянию лишайников проводится палетами, сделанными из полимерного гнущегося и прозрачного материала.

Толщина палеты – 0,2 мм, параметры – 6х28 см. На каждой начерчена прямоугольная рамка для измерения (размер — 5х20 см). Она разделена на мелкие клетки по 1 см 2 (для удобства учета организмов разного размера). Палетка крепится на древесный ствол. Этот популярный в сфере экологии способ, несмотря на простоту исполнения, дает достаточно достоверные показатели загрязнения воздуха.

Биотестирование водоемов

Биологическая оценка загрязнения природных водоемов заключается в характеристике степени выживаемости гидробионтов в загрязненной среде (сапробность).

В водоеме отбираются пробы планктона, затем проводится генетический анализ рибосомальной РНК организмов. Еще один метод оценки качества воды – биотест фитотоксичности по проращиванию семян растений. Его смысл – в исследовании влияния воды из водоема через полив на агроэкосистемы (например, приусадебные участки). Обычно оцениваются такие показатели, как скорость прорастания семян, всхожесть при поливе почвы исследуемой водой.

Кроме планктона в пробах воды, анализируются и организмы, среда обитания которых – донные отложения. Водную вытяжку этого материала тестируют по коэффициенту прироста водорослей.

Но чаще всего биотестирование пресной воды в природных и искусственных водоемах проводится по анализу выживаемости дафний (Daphnia magna Straus) в соответствии с ГОСТ Р 56236-2014.

Биологическая оценка токсичности сточных вод

Несмотря на инновационные технологии очистки, необходима последующая процедура биоиндикации. Уровень токсикологического воздействия сточных вод оценивается с помощью тест-объектов различного рода. Так, при оценке токсичности почв используются равноресничные инфузории, а для определения воздействия сточных вод на морскую и озерную среду – микроводорослевые культуры Platymonas viridis Rouch, Dunaliella salina Teod. Эксперимент при этом проводят долгосрочный – в течение 15 дней. Анализ влияния стоков также может проводиться и с помощью описанного агроэкологического метода – биотеста на проращивании семян. Анализируются как поверхностные, так и подземные водные ресурсы, загрязненные отработанными нефтепродуктами, тяжелыми металлами и другими токсическими агентами.

Биотестирование морской среды

Биологическая оценка уровня загрязнения морской среды (например , нефтепродуктами) проводится с личинками видов атерины (рыба Черного моря). Тест-объекты помещаются в исследуемую среду и в очищенную морскую воду без токсикантов. Затем проводят микрокалориметрию активности продукции тепла личинками, изучая изменения из-за превышения концентрации ксенобиотиков (чужеродных биоте химических веществ, агентов загрязнения). Основываясь на этом параметре по отношению к интактным образцам, выдают заключение об уровне токсичности морской среды.

Биотестирование отходов 5 класса

Процедуру биотестирования отходов 5 класса проводят для определения токсичности мусора посредством тестовых объектов.

Анализируется наличие и степень трансформации ряда характеристик организмов.

Диагностику проводят с дафниями, цериодафниями, бактериальными культурами и протозоями. При этом речь не идет об опасных медицинских, радио- и биоотходах.

Какие отходы относят к 5 классу опасности

К пятому классу относятся:

• Древесно-стружечные материалы.
• Зола.
• Некоторые пищевые отходы (скорлупа яиц).
• Щебень и кирпичный бой.
• Куски цемента.
• Брак производства ламп накаливания и отработанные устройства.
• Керамический бой.
• Металлолом, металлостружка (стальная, алюминиевая).
• Макулатура и т. д.

Производители отходов 5-го класса опасности, выступающие малыми или средними предпринимателями, должны каждый год отчитываться по отходам МПС.

Кому и зачем нужна процедура биотестирования

Для отходов 5-г класса не нужно разрабатывать паспорт. Достаточно иметь подтверждающий класс документ. Биотестирование отходов проводят, если нужно:

• Подтверждение 5-го класса опасности. Это требование предъявляется предприятиям МСК и области. Если протоколом биотестирования не будут дополнены документы проекта ПНООЛР, ДПиООС откажет в согласовании.
• Определение 1-5-го класса, если для степени опасности отходов для окружающей среды установлен 5-й класс.
• Оценка опасности шлаковых и золошлаковых отработок (при сгорании угольного топлива), отходов угледобывающих и углеперерабатывающих предприятий, отработанного материала с высокой долей солей в вытяжке (свыше 6 г/дм 3 ).

Провести биологическую экспертизу отходов имеет право только лабораторная организация с соответствующей аккредитацией.

Квалификация специалистов должна быть подтверждена аттестационными свидетельствами. Методики – соответствовать Федеральному закону от 26.06.2008 года N 102-ФЗ «Об обеспечении единства измерений».

Порядок проведения

Биотестирование отходов 5-го класса проводится в следующем порядке:

1. Определяется код, название и класс опасности отхода по ФККО, утв. Приказом Росприроднадзора от 18.07.2014 N 445.
2. Из измельченных отходов изготавливается водная вытяжка.
3. В сосуд с вытяжкой вводятся тест-объекты – по 2-3 из каждой группы. Это могут быть ракообразные или водоросли.
4. Через некоторое время по проценту погибших рачков или перемене плотности водорослей выводится заключение о степени опасности проверяемого отхода, присваивается класс.
5. Составляется протокол биотестирования отходов 5-го класса по установленному образцу.

Водная вытяжка – измельченный материал проб грунта, растительных остатков или органики (ил и донные отложения), смешанный путем взбалтывания с определенным количеством дистиллированной воды.

Для пополнения федерального классификационного каталога отходов (ФККО), нужно заполнить заявку на сайте https://gko.fsrpn.ru/ и в форме бумажного документа передать в соответствующий орган. Процесс затянется на 3 месяца, затем название отхода будет включено в каталог. Протоколируемое биотестирование можно проводить только для отходов из ФККО.

Стоимость и продолжительность процедуры

Цена за процедуру биотестирования отходов 5 класса зависит от количества отходов. Так, предложение лаборатории «ЭКО консалт» в Севастополе – 30 000 р. Это не такая большая цена, если учесть размер санкций за неисполнение обязательств отнесения отходов производства к определенному классу, для подтверждения этого отнесения или составления паспортов отходов 1-4-го классов:

• на должностные лица накладывается штраф 20 000-40 000 р.
• на предпринимателей, не являющихся юрлицами – 40 000-60 000 р.
• на юридические лица – 200 000-350 000 р.

Поэтому лучше заранее заказать процедуру биотестирования и избежать более крупных убытков и ущерба репутации предприятия. Важно удостовериться, что выбранная лаборатория имеет аккредитацию.

Биотестирование и биоиндикация позволяет отнести отходы предприятия к определенному классу. Процедура достаточно дорогая, но получение протокола во многих случаях обязательно. Биотестирование – простой метод оценки качества окружающей среды, дающий точные результаты. Существуют методики, регламентированные нормативными документами, и экспериментальные. В качестве тест-объектов используют чувствительные к определенному фактору (кислотно-щелочной баланс, концентрация тяжелых металлов) организмы – водоросли, рачки, простейшие. Иногда применяют растения и их семена.

Методы биотестирования

Методы биотестирования

Специальность 020201.65 Биология

1 Биотестирование 4

2 Тест-объекты биотестирования 6

3 Тест-реакция 11

Список литературы 14

В настоящее время одним из наиболее широко применяемых методов контроля токсичности загрязнения окружающей среды является биотестирование. Этот метод основан на контроле у лабораторно-полученного биообъекта наиболее чувствительного к определенным классам загрязнителям – тест-объекта аппаратурно регистрируемой или количественно измеряемой реакции – тест-реакции [1]. В настоящее время, имеется значительный опыт применения самых различных биологических объектов для определения степени загрязнения окружающей среды. Микроорганизмы наиболее удобны в качестве тест-объекта в виду возможности их культивирования в стандартных условиях и популяционной реакции, обеспечивающую статистическую достоверность исследования токсикантов. При этом тест-объект должен быть хорошо изученным [1]. В последнее время наиболее перспективными организмами для индикации считаются микроорганизмы. Они обладают высокой чувствительностью, высокой скоростью размножения, простотой культивирования и используются в приборах и системах, предназначенных для быстрой и точной оценки состояния окружающей среды

1 БИОТЕСТИРОВАНИЕ

Биотестирование – вид биологического контроля объектов окружающей среды, основанный на измерении тест-реакции тест-организма к вредному фактору, предполагающий проведения лабораторных экспериментов с живым существами. Тест-организм – специально выращенный в контролируемых условиях организм, наиболее чувствительный для данного вида биологического контроля. Тест-реакция – количественно измеряемое изменение физико-химических свойств организмов (популяций) при воздействии вредного фактора. Любой биологический эксперимент должен проводиться при соблюдении следующих принципов:

1 постоянство условий;

2 многократной повторяемости (при сохранении результатов);

4 .наличия описания, позволяющего специалисту воспроизвести эксперимент (при этом его результат должен сохраняться).

Эти принципы необходимо соблюдать при лабораторных опытах, натурных наблюдений и проектировании аппаратуры. По длительности воздействия вредных веществ на организмы различают: тесты на выявления токсичности острой (длительность менее 96 ч) и хронической (более96 ч). В последних тестах учитывается эффект адаптации живых организмов к вредным факторам. При тестировании качества биоцидных товаров часто применяют тест-организмы, относящиеся к разным типам биотических элементов экосистемы. В современных биотестах прослеживается переход от модельных организмов к модельным экосистемам, которые по степени глобальности делятся на макрокосмы (например, отгороженные участки моря), мезокосмы (как правило, почвенные сообщества) и микрокосмы (несколько взаимосвязанных видов организмов низших уровней). Такой подход позволяет моделировать сложные ситуации и строить прогнозы их разрешения высокой достоверностью. С другой стороны, контроль состояния модельных экосистем требует применения комплекса технических средств, способных оперативно отслеживать динамику показателей состояния, что представляет собой достаточно сложную проблему. Для уменьшения влияния биологической изменчивости при проведении биотестирования, опыты проводят с большими группами генетически одинаковых организмов, выращенных в стандартных условиях. Это необходимо для выявления статистически значимых различий между реакциями на контрольную и опытную среду. Следует учесть, что живые организмы очень чувствительны к веществам, содержащимся не только в воде, но и в воздухе. Окружающая среда лаборатории не должна содержать вредных веществ. Опыты должны приводиться при определенной температуре и влажности. В частности, следует обратить особое внимание на:

летучие вещества примышленного (пары кислот, соединения тяжелых металлов, летучие углеводороды), сельскохозяйственного (антибиотики, пестициды, токсины плесеней), бытового и санитарно-гигиенического (инсектициды, дезинфицирующие вещества) происхождения; наличие ультрафиолетовых ламп или излучения с ультрафиолетовой составляющей спектра.

Биотестирование основано на достижениях биотехнологии. Биотехнологией называется промышленное использование биологических процессов на основе получения высокоэффективных форм микроорганизмов. Культур клеток, тканей растений и животных с заданными свойствами. Для биотестирования необходимы организмы, реагирующие на низкие концентрации загрязнителя и способные сохранять хемочувствительность при изменении (в требуемом диапазоне) других факторов окружающей среды, например температуры и кислотности. Как правило, наиболее чутко реагируют на вредные вещества организмы, живущие в пресной и проточной водах.

Выбранная тест-культура должна соответствовать следующим формам:

биологическая значимость – тест-объект должен быть типичным представителем природной экосистемы; абсолютная безвредность используемого микроорганизма; хорошая изученность биохимии, физиология микроорганизма; высокая чувствительность к исследуемой группе веществ; доступность культивирования для любой практической лаборатории; низкая стоимость получения.

Следует учитывать, что многие внешне похожие микроорганизмы могут обладать разной чувствительностью к вредным веществам и требовать разных условий содержания. Поэтому вид требуется правильно определить по характерным признакам (идентифицировать), определение может быть визуальным или с помощью аппаратурных средств.
Для выращивания любого организма необходимо соблюдать следующие правила: 1. регулярно проводить подкормку

2. удалять продукты жизнедеятельность, Так как согласно , организмы не могут развиваться в среде своих отходов. Измерительный преобразователь Тест-реакция Тест-объект Проба Рисунок 1.Схема биотестовой методики

3. Тест объекты

Вид организма, для которого известны методы идентификации. Методики выращивания и биофизические свойства, называется штаммом.
Выращивание тест-объектов включает следующие стадии:
отбор штамма генетически чистого вида;

размножение при дозированном стандартном кормлении; очистку от побочных продуктов.

Бактерии являются удобным тест-объектом по следующим причинам:
многочисленность популяции бактерий (от 10 в 9 степени клеток в 1 мл) повышает статистическую достоверность получаемых результатов;

бактерии являются элементом любой экосистемы; на популяции бактерий можно проследить влияние вредного фактора на нескольких поколениях за очень короткий срок; благодаря небольшим размерам клеток (единицы микрометров) микробная популяция имеет большую поверхность контакта с окружающей средой.

Генетическая информация бактерий заключается в капсулах с ДНК и рассеяна по всей цитоплазме. Поэтому их относят к прокариотам. Питание и выращивание продуктов обмена у бактерий происходит через полупроницаемую оболочку клетки. Бактерии выращивают на питательных бульонах, содержащих полный набор микроэлементов и аминокислот. К наиболее распространенной питательной бактериальной среде относится ГРМ-бульон. Производимый из гидролизата рыбной мукиБактерии выращивают для получения ферментов, фармацевтических препаратов, добавок в молочные биопрдукты. Бактерии обладают высокой скоростью размножения – популяция при благоприятных условиях удваивается каждые 30 мин. Поэтому большое значение при их выращивании имеет стерильность выращивания, при которой не допускается попадания в питательную среду других видов бактерий. Бактерии – тип микроскопических, в большинстве одноклеточных, организмов, обладающих клеточной стенкой. У бактерий есть примитивное ядро, лишенное заметных хромосом и оболочки. Есть бактерии, содержащие зеленый пигмент-хлорофилл. Большинство бактерий имеют палочковидную или круглую форму. Впервые бактерии увидел голландский натуралист А. Левенгук (1683) через свой микроскоп. Одни и те же виды бактерий можно найти почти повсеместно, на всех матерках. В 1 г почвы содержатся сотни тысяч или миллионы бактерий, в 1 мл воды-десятки или сотни. Бактерии активно участвуют в круговороте веществ в природе. Среди этих организмов немало болезнетворных, вызывающих болезни у человека, животных и растений. В состав клеток бактерий входят те же элементы и микроэлементы, что и в состав клеток высших растений и животных. Для жизнедеятельности бактериям нужны азот, минеральные соли, углерод, витамины. Некоторые бактерии способны усваивать азот из атмосферы. К таким азотфиксирующим микроорганизмам относятся азотобактер, клубеньковые бактерии, которые используются для изготовления бактериальных удобрений. [2] Некоторые из бактерий используются в пищевой промышленности (например, для приготовления молочнокислых продуктов), в медицине для восстановления нормальной микрофлоры толстой кишки путем применения препаратов, содержащих лиофильно высушенные бактериальные клетки и бактериальные споры (бифидобактерии, лактобактерии, кишечные палочки), а также в биотехнологии для получения биологически активных соединений. Наибольшее распространение имеют сапрофитные бактерии. Они питаются мертвыми органическими остатками, участвуют в минерализации органических веществ — аммонификации, нитрификации, а также в фиксации азота (клостридии, азотобактеры, микобактерии, сине-зеленые водоросли и др.). Сапрофиты участвуют в круговороте углерода, кислорода, азота, фосфора, серы, железа, некоторые из них расщепляют целлюлозу, кератин, окисляют и образуют углеводороды — метан, пропан и др. Ставится вопрос о применении некоторых сапрофитов для очистки сточных вод, разрушения (биодеградации) различных отходов. Широкое применение находят сапрофиты в биотехнологии для получения различных биологически активных соединений (интерферонов, интерлейкинов, инсулина и др.).Относительно небольшую часть бактерий разделяют на патогенные и условно-патогенные. Патогенные бактерии являются возбудителями инфекционных болезней человека и животных. Условно-патогенными микроорганизмами являются представители нормальной микрофлоры человека. При ослаблении резистентности организма условно-патогенные бактерии вызывают гнойно-воспалительные процессы. Часто в качестве тест-объекта используют инфузории Paramecium caudatum. Инфузории Paramecium caudatum представляют царство животных, но обладают микроскопическими размерами и построены в виде одной клетки. Несмотря на простоту организации, сочетают в себе признаки отдельной клетки и целостного организма.[4] Инфузории по своим биохимическим параметрам очень близки к высшим животным и человеку, что делает возможной экстраполяцию данных, полученных в биотестировании c инфузориями на человека [3]. Они во многих случаях оказываются значительно чувствительнее, чем традиционно используемые лабораторные животные. [4]. Строение P. caudatum показано на рис. 1.Туфелька — обитатель стоячих водоемов с большим количеством разлагающегося органического материала[5]. Paramecium caudatum имеет постоянную удлиненную форму с тупым передним и заостренным задним концами (рис.2.1.1). Размеры инфузории — 200х40 мкм.[6] Вся клетка покрыта тонкой и гибкой ячеистой пелликулой. Реснички покрывают всю поверхность туфельки, располагаясь продольными диагональными рядами. Оптимальная температура для данной инфузории 30 – 32°C. Лучшее значение pH среды 6.3-7.5.[7] Рисунок:2.1.11- рот; 2-глотка; 3,10- вакуоли; 4-порошица; 7, 8-сократительные вакуоли; 9-реснички. Размножаются инфузории 2-3раза в сутки. Преимущества Paramecium caudatum в качестве тест-объекта следующее: неприхотлива в культивировании; сочетает в себе как черты сильно усложненной клетки, так и особенности самостоятельного организма со сложными формами поведения, по чувствительности к ядрам не уступает, а часто и превосходит другие тест-объекты.

Инфузории выращиваются в нестерильных условиях при комнатной температуре в посуде из химического стекла, например в стеклянных колбах, стаканах, чашках Петри и других. В качестве корма используют бактерии, дрожжи и их смесь, выращенные стерильно на твердых средах. При отсутствии условий для выращивания стерильного корма, можно использовать воздушносухие пекарские дрожжи. К общим положениям по выращиванию культуры относится обязательное требование идентичности среды выращивания и среды, которая будет использована для процедур отмывания культуры от продуктов метаболизма, получения рабочей взвеси, разведения водных проб и прочих процедур с культурой. Микроорганизмы культивируются на среде Лозина-Лозинского, для приготовления которой используются дистиллированная вода, набор солей: NaCl, KCl, CaCl2, MgSO4, NaHCO3. Культуру отмывают от продуктов метаболизма и старого корма, добавляют сухие дрожжи в количестве 50 мг на 50 мл и помещают в чашку Петри. Для поддержания культуры отмывание и кормление осуществляется 1 раз в неделю. При отмывании используют нормальную физиологическую реакцию инфузорий собираться в верхних слоях жидкости. Использование сосудов с узким длинным горлом позволяет сконцентрировать инфузории в верхней зоне и слить их в другой сосуд с минимальным количеством загрязненной культуральной среды. Концентрат разбавляют чистой средой Лозина -Лозинского до объема 50 мл. Определение концентрации взвеси инфузорий Концентрацию клеток необходимо контролировать в процессе выращивания культуры, при подготовке рабочей взвеси клеток и для определения величины тест-реакции. Исходную взвесь инфузорий взболтать, отобрать с помощью пипетки 1.0см3 взвеси. К этому объему добавить 9,0см3 1%-ного раствора NaCl. Таким путем достигается обездвиживание инфузорий. Не дожидаясь полного обездвиживания инфузорий(примерно через 2-5 мин) из разбавленной взвеси отбирают 0,5-1,0см3 и распределяют этот объем в виде 6-10 крупных капель на сухом стекле(например, в чашке Петри).С помощью микроскопа(лупы)подсчитывают инфузории во всех каплях. Полученный результат пересчитывают на 1см3 исходной взвеси.

4 ТЕСТ-РЕАКЦИЯ

Тест-реакция биологического объекта, пригодного для проведения биотестирования, должна обладать следующими свойствами:
непродолжительностью протекания;

1 адекватностью – сопоставимостью по механизму воздействия с реакцией на это же вещество – высших животных и человека;

2 существованием количественной зависимости между реакцией микроорганизма и степенью биологической вредности среды.

Рост-размножение является наиболее освоенной экотоксикологами тест-реакцией на вредные вещества в среде. С биологической точки зрения рост можно определить как необратимое увеличение сухой массы протоплазмы и белка, на которое влияет множество как внутренних, так и внешних факторов. Для роста популяции микроорганизмы должны потреблять питательные вещества. Питательная среда для растений и микроорганизмов называется субстратом. Потребление одноклеточными организмами субстрата приводит к росту популяции. При размножении микроорганизмов на жидких питательных средах увеличивается их мутность. Степе мутности оценивается либо визуально в баллах, либо методами оптического контроля.

Измерения тест-реакции подавления размножения бактерий чаще всего проводят фотоколориметрическими определением оптической плотности бактериальной популяции через сутки после ее помещения в чистую и загрязненную питательную среду. Существенным недостатком биотеста является его длительность и, как следствие, невозможность использования в качестве экспресс-метода. В качестве тест-реакции тест-объекта целесообразно использовать различные виды таксисов, т. е. направленные перемещения популяции организмов под действием внешних факторов. Для возникновения таксиса необходимо создание его градиента, т. е. неоднородности распределения в пространстве. Это позволяет организмам определять направление движения от меньшего значения внешнего фактора к большему или наоборот.

При помощи, биотестирования на простейших можно использовать для оценки имунно-физиологического состояния различных водных организмов в водоемах разного трофического статуса, (т. е. кол-во биомассы водоемов), загрязнения водоемов от различных хозяйственных стоков, а также влияние антропогенных факторов. В целом можно предугадать состояние водоемов. А так же биотестирование используется как метод оценки токсичности водной среды: при проведении токсикологической оценки промышленных, сточных бытовых, сельскохозяйственных, дренажных, загрязненных природных и проточных вод с целью выявления потенциальных источников загрязнения,

· в контроле аварийных сбросов высокотоксичных сточных вод,

· при проведении оценки степени токсичности сточных вод на разных стадиях формирования при проектировании локальных очистных сооружений,

· в контроле токсичности сточных вод, подаваемых на очистные сооружения биологического типа с целью предупреждения проникновения опасных веществ для биоценозов активного ила,

· при определении уровня безопасного разбавления сточных вод для гидробионтов с целью учета результатов биотестирования при корректировке и установлении предельно допустимых сбросов веществ, поступающих в водоемы со сточными водами,

· при проведении экологической экспертизы новых материалов, технологий очистки, проектов очистных сооружений.

Это всё подтверждает, что биотестирование в последнее время становится все актуальнее.

Список литературы:

1 Лебедева . – М.: «Медицина», 1969, 198,392 с

2 Езепчук как функция биомолекул, М., 1985, библиогр.; Методы общей бактериологии, под ред. Ф. Герхардта и др.,пер. с англ., т. 1—3, М., 1983—1984; Шлегель Г. Общая микробиология, пер. с нем., М., 1987.

3 равнительная физиология животных, т.3.Пер. с англ.-М.:Мир,1978,324-346с.

4 Тумаков методы анализа//Журнал аналитической химии.-1988.-43,№1.-с.20-36. .

5 Жизнь животных: в 6 томах. – М.:”Просвещение”,1968.-Т.1.-576с.

6 Никольский электромагнитного поля. – М.:”Высшая школа”,1964.-383с. ж. Основы культивирования микроорганизмов и клеток.-М.:Мир,1978.-420с.

Виноходов исследования кормов с использование инфузорий.

Изучение основ и принципов процедуры биотестирования

Анализ основных принципов и методов биологического тестирования. Изучение классификации природных вод по токсичности. Способы биотестирования на различных группах организмов. Суть опыта оценки качества объектов окружающей среды на территории России.

• посмотреть текст работы

• скачать работу можно здесь

• полная информация о работе

• весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Целью работы является изучение основ и принципов процедуры биотестирования.

Были рассмотрены и решены следующие задачи:

– выполнен анализ основных принципов методов биотестирования;

– изучена классификация природных вод по токсичности;

– рассмотрены методы биотестирования на различных группах организмов;

– описан опыт практического применения биотестирования на территории РФ.

1. Основные принципы методов биотестирования

Биотестирование (биологическое тестирование) – оценка качества объектов окружающей среды (воды и пр.) по ответным реакциям живых организмов, являющихся тест-объектами.

Это широко распространенный экспериментальный методический прием, который представляет собой токсикологический эксперимент. Суть эксперимента заключается в том, что тест-объекты помещают в исследуемую среду и выдерживают (экспонируют) определенное время, в течении которого регистрируют реакции тест-объектов на воздействие этой среды.

Приемы биотестирования широко применяются в различных областях природоохранной деятельности и используются по различным назначениям. Биотестирование является основным методом при разработке нормативов ПДК химических веществ (биотестирование токсичности индивидуальных химических веществ), и, в конечном итоге, при оценке из опасности для окружающей среды и здоровья населения. Таким образом, оценка уровня загрязнения по результатам химического анализа, т.е. интерпретация результатов с точки зрения опасности для окружающей среды, также в значительной степени опирается на данные биотестирования.[12]

Методы биотестирования, будучи биологическими по сути, близки по смыслу получаемых данных к методам химического анализа вод: как и химические методы, они отражают характеристику воздействия на водные биоценозы.

Требования, применяемые к методикам биотестирования:

– чувствительность тест-организмов к достаточно малым концентрациям загрязняющих веществ.

– отсутствие инверсии ответных реакций тест-организмов на разные значения концентрации загрязняющих веществ в пределах тех значений, которые отмечены в природных водах;

– возможность получать надежные результаты, метрологическая обеспеченность методик;

– доступность тест-организмов для сбора, простота культивирования и содержания в условиях лаборатории;

– простота выполнения процедуры и технических приемов биотеста;

– низкая себестоимость работ по биотестированию.

Развиваются два основных направления работ по биотестированию:

– подбор методик с использованием гидробионтов, охватывающих основные иерархические структуры водной экосистемы и звенья трофической цепи;

– поиск наиболее чувствительных тест-организмов, которые позволили бы уловить низкий уровень токсичности при обеспеченной гарантии надежности информации.[5]

2. Токсичность вод

О наличии токсичности судят по проявлениям негативных эффектов у тест-объектов, которые считаются показателями токсичности. Среди показателей токсичности выделяют: общебиологические, физиологические, биохимические, химические, биофизические, и т.д. Показателем токсичности является тест-реакция, изменения которой регистрируют в ходе токсикологического эксперимента. Следует заметить, что под токсикологическими (биотестовыми) показателями в экологической и водной токсикологии понимают показатели биотестирования на различных тест-объектах. В тоже время в санитарно-гигиеническом нормировании под токсикологическими показателями понимают концентрации токсичных химических веществ (например, в нормировании питьевой воды они характеризуют ее безвредность). [7] При биотестировании проб природной воды обычно ставят два вопроса: – токсична ли проба природной воды; – какова степень токсичности, если таковая имеется? В результате биотестирования проб на основе регистрации показателей токсичности делают оценку токсичности по критериям, установленным для каждого биообъекта. Результаты биотестирования опытной пробы с исследуемого участка сравнивают с контрольной, заведомо нетоксичной робой и по разнице в контроле и опыте судят о наличии токсичности.

Таблица 2.1. Классификация природных вод по токсичности

ЛК доза 96-120 часов, мг/л

Рыбохоз. ПДК, мг/л

При этом эффекты воздействия делят на острые и хронические. Их обозначают как острое и хроническое токсическое действие или как острую и хроническую токсичность (ОТД и ХТД). Эти термины и используют для выражения результатов биотестирования.

Острое токсическое действие – воздействие, вызывающее быструю ответную реакцию тест-объекта. Его чаще всего измеряют по тест-реакции «выживаемость» за относительно короткий период времени.

Хроническое токсическое действие – воздействие, вызывающее ответную реакцию тест-объекта, проявляющуюся в течение относительно долгого периода времени. Измеряют по тест-реакциям: выживаемость, плодовитость, изменение роста и т.п.[9]

Реакция тест-объектов на токсическое воздействие зависит от интенсивности или продолжительности воздействия. По результатам биотестирования находят количественную зависимость между величиной воздействия и реакцией тест-объектов.

Реакция организмов на воздействие токсических химических веществ представляет собой комплекс взаимосвязанных эволюционно сформировавшихся реакций, направленных на сохранение постоянства внутренней среды организма и в конечном итоге на выживание.

Выявлены определенные закономерности реакций организмов на токсические воздействия. В общем виде воздействие токсического вещества на организм описывается двумя основными параметрами: концентрацией и временем воздействия (экспозицией). Именно эти параметры определяют степень влияния токсичного вещества на организм.

Экспозиция – период, в течение которого организм находится под воздействием исследуемого фактора, в частности химического вещества. В зависимости от экспозиции различают острое или хроническое токсическое воздействие. [11]

Результат токсического воздействия обычно называют эффектом токсического воздействия. Для описания зависимости между эффектом воздействия токсического вещества на организм и его концентрацией предложены различные функции, например, формула Хабера:

Е – эффект (результат) воздействия;

С – концентрация воздействующего вещества;

Т – время воздействия (экспозиция).

Е – представляет собой любой результат воздействия (гибель тест-объектов), а величины С и Т – могут быть выражены в соответствующих единицах измерения.

Как видно из формулы Хабера, между эффектом временем воздействия концентрацией имеется прямая функциональная связь: эффект будет тем большим, чем больше величина воздействия (концентрация вещества) и/или его продолжительность.

Формула Хабера позволяет сравнивать биологические эффекты различных химических веществ с помощью анализа их концентрации или экспозиции. Отличия по какому-либо из этих величин отражают отличия в чувствительности организмов к токсическому воздействию.

При малых концентрациях или экспозициях эффект воздействия проявляется в популяции у небольшого числа тест-объектов, которые оказываются наиболее чувствительными, т.е. наименее устойчивыми к воздействию. По мере увеличения концентрации или экспозиции число устойчивых организмов падает, и в конце концов у всех (или почти у всех) организмов удается зарегистрировать четко выраженные эффекты токсического воздействия. В ходе токсикологического эксперимента находят зависимость отклика тест-объектов от величины или времени воздействия. [1]

Параметры токсичности химического воздействия:

– Летальная концентрация (ЛК50) – концентрация токсиканта, вызывающая гибель 50% тест-организмов за определенное время (чем ниже ЛК50, тем выше токсичность химического вещества или воды)

– Максимальная недействующая концентрация – наивысшая измеренная концентрация химического вещества (тестируемой воды), не вызывающая наблюдаемого химического воздействия (чем ниже МНК, тем выше токсичность химического вещества или сточной воды). [10]

Не все организмы одинаково реагируют на одно и то же воздействие. Реакция зависит от чувствительности к воздействию.

Чувствительность организма к токсичному веществу – это совокупность реакций на его воздействие, характеризующих степень и скорость реагирования организма. Характеризуется такими показателями, как время начала проявления отклика (реакции) или концентрация токсического вещества, при которой проявляется реакция; она существенно отличается не только у разных видов, но и у разных особей одного вида.

Согласно ряду чувствительности, разработанному С.А. Патиным (1988), тест объекты можно расположить следующим образом:

Рыбы-зоопланктон-зообентос-фитопланктон-бактерии-простейшие-макрофиты. Существуют и другие ряды чувствительности.

Например, при биотестировании вод целлюлозно-бумажных предприятий: водоросли-бактерии-рыбы (по уменьшению чувствительности).

Факторы, влияющие на биотестирование:

– факторы, влияющие на тест-организмы (экспозиция; условия культивирования, в природе – условия жизни растений и животных; возрастные особенности, сезон года, обеспечение тест-организмов пищей, температура (пессимум и оптимум), освещенность);

– факторы, определяющие физико-химические свойства тестируемой природной воды, от которых зависит ее токсичность для тест-организмов (свежесть пробы, наличие в ней взвешенных частиц).

3. Методы биотестирования на различных группах организмов для оценки качества природных вод

Для токсикологической оценки загрязнения пресноводных экосистем на основе биотестирования водной среды рекомендовано использовать несколько видов тест-объектов: водоросли, дафнии, цериодафний, бактерии, простейшие, коловратки, рыбы. [6]

Водоросли – основа пищевых цепей во всех природных экосистемах. Наиболее чувствительные организмы к широкой гамме химических веществ от детергентов до НФПР. Отмирание клеток, нарушение скорости роста, изменение процессов фотосинтеза и других метаболических процессов. Chlorella vulgaris, Scenedesmus quadricauda, Anabaena, Microcystis, Oscillatoria, Phormidium.[4]

Бактерии – изменение скорости разложения (биодеградации) органических соединений/ Nitrosomonas, Nitrosobacter; изменение метаболических процессов в организме – Escherichia coli (оценка влияния токсиканта на сбраживание глюкозы).

Простейшие. Дафнии. ДДТ, (ГХЦГ)гексахлорциклогексан, ТЯЖЕЛЫЕ металлы (медь-цинк-кадмий-хром), биогенные элементы. Daphnia magna.

Рыбы. Гуппи (Poecillia reticulata) – металлы, пестициды; данио (Brachidanio rerio).

Рыбы природных вод. Высокочувствительные: – лососевые (форель), шиповка, пескарь, плотва, голец, судак, верховка; среднечувствительные: окунь, красноперка, лещь, гольян, карп, уклея.

Рассмотрим основные методики определения острого токсического действия вод при кратковременном биотестировании на ракообразных, водорослях и инфузориях; метод определения хронического токсического действия вод на водорослях.

Способы обработки и оценки результатов биотестирования основаны на стандартных и широко используемых в отечественной и международной практике методах статистической обработки экспериментальных данных.

Таблица 3.1. Методы биотестирования, рекомендуемые для государственного экологического контроля

Биотестирование отходов 5 класса: суть метода и порядок проведения анализа

Мусор, поступающий на свалку, имеет неоднородный состав.

В него входят остатки производства различных изделий, отходы жизнедеятельности людей, невостребованная продукция, предметы и вещества.

Некоторые из них практически не оказывают вредного влияния на природу, другие же содержат токсические вещества, опасные для здоровья людей.

Чтобы грамотно обращаться с любыми отходами, необходимо определить их класс опасности. Процедура идентификации установлена нормативными документами. Это позволяет применять единый для всех субъектов хозяйствования подход к установлению степени опасности ликвидируемых компонентов.

Поговорим о биотестировании отходов 5 класса как о методе их причисления к неопасным.

Что такое биотестирование отходов?

Согласно приказу МПР РФ от 04.12.2014 № 536 для установления класса опасности применяется один из двух методов:

• расчетный — на основе данных проектной документации, техрегламентов, стандартов, результатов химанализов;
• экспериментальный — определение кратности водного разведения измельченного компонента, при котором гидробионты не получают вредного воздействия.

При использовании расчетного способа степень токсичности определяется с погрешностью из-за неоднородности мусора. Выделить и просчитать отдельно каждый компонент невозможно.

При анализировании одни химические соединения мешают определению других. Для отнесения вещества к 1-4 классу такая погрешность допустима, потому что обращение с любыми опасными отходами требует особых мер безопасности.

Исследование влияния вытяжки из отхода на одноклеточные зеленые водоросли, ветвистоусых рачков, хлорофилл, других морских простейших называется биотестированием.

Для него используется чистая культура из групп гидробионтов — отслеживается их реакция на добавление токсиканта. По поведению самого чувствительного тест-объекта на водное разведение мусора судят о степени наносимого вреда.

Применение биологических тестов позволяет:

• исключить поступление на полигоны опасных отходов без предварительного обезвреживания, переработки;
• использовать способы утилизации, оптимально подходящие для веществ конкретного класса опасности;
• правильно составлять инструкции по безопасному обращению с получаемыми отходами;
• вырабатывать рекомендации по вторичному использованию ставших ненужными изделий;
• точно определять класс опасности в спорных вопросах.

Если результат, полученный расчетным способом, не совпадает с итогами биотестирования, то компоненту присваивается класс опасности, установленный по экспериментальным данным.

Когда требуется протокол тестирования?

Получаемый по результатам анализа протокол биотестирования отходов 5 класса является официальным подтверждением присвоенного веществу класса опасности. Он оформляется на конкретный вид отхода один раз. Срок его действия не ограничен.

Наличие протокола требуется,когда:

• невозможно определить классность по расчетному методу — в документации отсутствуют необходимые данные, мусор имеет сложный компонентный состав;
• нужно подтвердить правильность отнесения вещества по ФККО к 5 классу;
• угледобывающее или углеперерабатывающее предприятие вырабатывает золу, шлаки, их смеси;
• отходы характеризуются повышенным солесодержанием.

На основании этого документа организацией-производителем мусора 1-4 классов в указанных случаях составляется паспорт опасных отходов.

Для мусора 5 класса протокол биотестирования заменяет такой паспорт — все действия по вывозу, переработке осуществляются при наличии только протокола.

Если проверка Росприроднадзора обнаруживает обращение с неопасными веществами без подтверждающих документов, то они считаются малоопасными. За неправильное классифицирование отходов будет предъявлен административный штраф.

Порядок проведения данного вида анализа

Технология биотестирования представляет собой серию опытов по токсическому влиянию на гидробионты, обитающие в водной среде.

Используются тест-объекты, различающиеся по уровню токсобности, биологическим характеристикам.

Тестирование проводится от 1 до 30 дней в зависимости от свойств испытуемого вещества.

Основные критерии определения степени токсичности:

• выживаемость особей;
• рост культуры;
• темп размножения;
• дыхательная интенсивность;
• скорость фотосинтеза.

Суть метода состоит в изучении воздействия водной вытяжки отходов разной кратности на изменение плотности культур, смертности через определенные интервалы времени. Применяются биообъекты из разных групп, например, рачки и водоросли. Эксперименты проводят в стеклянных колбах. Перед началом опыта подсчитывают количество живых клеток, особей в колониях.

Вытяжку из тестируемого отхода разводят дистиллированной водой в пропорциях 1:0, 1:2, 1:3 и т.д.

В опытные колбы с гидробионтами добавляют вытяжки всех кратностей так, чтобы объем и плотность растворов везде, включая и в контрольном стакане, были одинаковые.

Через равные промежутки времени во всех колбах определяется:

• количество живых и мертвых клеток, особей;
• общую плотность культуры;
• изменение структуры;
• уменьшение пигмента хлоропластов;
• поведение особей, характер их передвижения.

Все данные фиксируются журналами наблюдений. По итогам биотестирования принимается решение о классе опасности тестируемого вещества. За основу берется результат по тест-объекту с более высокой чувствительностью к вытяжке. При этом чем больше кратность, тем выше токсичность.

Где и кем он проводится?

Процедура биотестирования требует специального оборудования.

Для проведения исследований необходимо обладать соответствующими знаниями и опытом, владеть установленной методикой измерений.

Этими условиями обладают лаборатории, имеющие сертификат о прохождении государственной аккредитации и допущенные к подобной работе.

Эти же лаборатории могут производить химический анализ ликвидируемых веществ для целей сопоставления с показателями в ФККО, определять их состав на основании 19 показателей.

Экспертные лаборатории присутствуют в каждом областном центре. Как правило, они рассчитаны на целевую аудиторию своего региона, знают специфику местных отраслей производства, особенности отходов, заявляемых на тестирование. Это помогает им устанавливать конкретные сроки подготовки протокола.

Учитывая, что биотестирование является стандартной процедурой, лаборатории могут принимать заявки из других регионов. О территории предоставляемых услуг следует узнавать отдельно.

Вот перечень некоторых лабораторий, работающих в Российской Федерации:

1. Для хозяйствующих субъектов Москвы, Московской области, Татарстана работает группа компаний РуспромЭксперт.
2. Проектная компания ЭкоКонсалт выполняет тестирование предприятиям Барнаула и других регионов.
3. Испытательная лаборатория Лаб24 расположена в Москве, но принимает заявки от любой организации страны.
4. ФГБУ Центр лабораторного анализа, находящееся в г. Хабаровске, проводит биотестирование для организаций Дальнего Востока.

При обращении за протоколом нужно предоставить:

• образец анализируемого вещества;
• свидетельство о госрегистрации организации или ИП;
• паспорт руководителя или ИП;
• уставные документы (для юрлиц).

Стоимость услуг по анализу отходов на принадлежность к 5 классу

Единого тарифа на оказываемые услуги по биотестированию не существует.

Цена формируется каждой лабораторией самостоятельно.

Минимальная стоимость биотестирования отходов на принадлежность к 5 классу составляет 2,5 тыс. руб.

Конкретная цена зависит от нескольких факторов:

• выезд специалиста на производство для взятия проб отходов;
• наличие в регионе других лабораторий;
• количество тестируемых веществ;
• срочность заказа.

Заключение

Метод биотестирования не зря приобретает все большее значение при определении классности отходов, ведь он:

• простой;
• не требует больших вложений;
• дает точные результаты.

Его можно использовать не только в стационарных лабораториях, но и непосредственно на всех технологических этапах производства.

Наличие протокола биотестирования снимает спорные вопросы, возникающие при проверке объекта контролирующими органами. Но следует помнить, что этот метод не распространяется на медицинские отходы, а также специфические радиоактивные и биологические вещества.

Требования к методам биотестирования

Задачи и приемы биотестирования качества среды

В выявлении антропогенного загрязнения среды наряду с хи­мико-аналитическими методами находят применение приемы, основанные на оценке состояния отдельных особей, подвергаю­щихся воздействию загрязненной среды, а также их органов, тка­ней и клеток. Их применение вызвано технической усложненно­стью и ограниченностью информации, которую могут предоста­вить химические методы. Кроме того, гидрохимические и хими­ко-аналитические методы могут оказаться неэффективными из-за недостаточно высокой их чувствительности. Живые организмы способны воспринимать более низкие концентрации веществ, чем любой аналитический датчик, в связи с чем биота может быть подвержена токсическим воздействиям, не регистрируемым тех­ническими средствами.

Как было показано, биоиндикация предусматривает вы­явление уже состоявшегося или накапливающегося загрязнения по индикаторным видам живых организмов и экологическим ха­рактеристикам сообществ организмов. Пристальное внимание в настоящее время уделяется приемам биотестирования, т.е. исполь­зования в контролируемых условиях биологических объектов в качестве средства выявления суммарной токсичности среды. Био­тестирование представляет собой методический прием, основан­ный на оценке действия фактора среды, в том числе и токсиче­ского, на организм, его отдельную функцию или систему органов и тканей.

Кроме выбора биотеста существенную роль играет выбор тест реакции — того параметра организма, который измеряется при тестировании.

Наиболее информативны интегральные параметры, характе­ризующие общее состояние живой системы соответствующего уровня. Для отдельных организмов к интегральным параметрам обычно относят характеристики выживаемости, роста, плодови­тости, тогда как физиологические, биохимические, гистологи­ческие и прочие параметры относят к частным. Для популяций интегральными параметрами являются численность и биомасса, а для экосистем — характеристики видового состава, активнос­ти продукции и деструкции органического вещества.

С увеличением интегральности тест – реакции повышается «эко­логический реализм» теста, но обычно снижаются его оператив­ность и чувствительность. Функциональные параметры оказыва­ются более лабильными, чем структурные, а параметры клеточ­ного и молекулярного уровней проигрывают в отношении эколо­гической информативности, но выигрывают в отношении чув­ствительности, оперативности и воспроизводимости.

Суть методологии биотестирования

Предлагаемая система биомониторинга представляет собой ком­плекс различных подходов для оценки состояния разных организ­мов, находящихся под воздействием комплекса как естественных, так и антропогенных факторов. Фундаментальным показателем их состояния является эффективность физиологических процессов, обеспечивающих нормальное развитие организма. В оптимальных условиях организм реагирует на воздействие среды посредством сложной физиологической системы буферных гомеостатических механизмов. Эти механизмы поддерживают оптимальное протека­ние процессов развития. Под воздействием неблагоприятных усло­вий механизмы поддержания гомеостаза могут быть нарушены, что приводит к состоянию стресса. Такие нарушения могут происхо­дить до появления изменений обычно используемых параметров жизнеспособности. Таким образом, методология биотестирования, основанная на исследовании эффективности гомеостатических ме­ханизмов, позволяет уловить присутствие стрессирующего воздей­ствия раньше, чем многие обычно используемые методы.

Требования к методам биотестирования

Для того чтобы быть пригодными для решения комплекса со­временных задач, методы биотестирования, используемые для оценки среды, должны соответствовать следующим требованиям: быть применимыми для оценки любых экологических изменений среды обитания живых организмов; характеризовать наиболее об­щие и важные параметры жизнедеятельности биоты; быть доста­точно чувствительными для выявления даже начальных обрати­мых экологических изменений; быть адекватными для любого вида живых существ и любого типа воздействия; быть удобными не только для лабораторного моделирования, но также и для иссле­дований в природе; быть достаточно простыми и не слишком до­рогостоящими для широкого использования.

Одним из наиболее важных требований при оценке состояния среды является чувствительность применяемых методов. Потреб­ность в таких методах особенно возрастает в настоящее время, когда в силу повышенного внимания к проблемам охраны приро­ды и в связи с развитием природоохранных мероприятий стано­вится необходимым оценивать не только и не столько существен­ные, как правило, уже необратимые изменения в среде, но пер­воначальные незначительные отклонения, когда еще возможно вернуть систему в прежнее нормальное состояние.

Другое важное требование — универсальность как в отноше­нии физического, химического или биологического оцениваемо­го воздействия, так и типа экосистем и вида живых существ, по отношению к которым такая оценка проводится. Причем, это не­обходимо как в отношении отдельных агентов, так и кумулятив­ного воздействия любого их сочетания (включая весь комплекс как антропогенных, так и естественных факторов).

Система должна быть относительно простой и доступной, при­годной для широкого использования. В настоящее время существует ряд современных молекулярно-биологических тестов качества сре­ды, но в силу высокой технологической сложности и стоимости их применение оказывается ограниченным. При этом возникает вопрос: нужно ли прибегать к таким сложным методам при реше­нии общей задачи мониторинга состояния среды и нельзя ли по­лучить сходную информацию более доступным способом.

Основные подходы биотестирования : биохемический подход, генетический подход, морфологический подход, физиологический подход, имуннологический подход.