Биомониторинг

Для контроля загрязненности окружающей среды применяется биотестирование и биоиндикация с помощью биодатчиков.

Биотестирование – это метод оценки общей токсичности примесей воды по их воздействию на тест-организмы. Объектом оценки токсичности обычно являются сточные воды. В качестве тест-организмов используются бактерии, водоросли, беспозвоночные (чаще все ракообразные, например, дафнии, но также черви, простейшие и др.). Для оценки влияния токсичных примесей на тест-организмы выбирается легко контролируемый признак, например, потеря подвижности, потеря способности давать потомство, морфологические изменения, гибель особей и т.п.

Примером непрерывного контроля общей токсичности сточной воды является ее определение в проточном расширяющемся бассейне с форелью. На вход бассейна подается сточная и речная вода в соотношении, отвечающему их смешению при сбросе стоков в реку. По длине бассейна скорость потока уменьшается. Форель движется против течения. С увеличением токсичности воды скорость рыб падает и они концентрируется в той части бассейна, где скорость потока ниже. Положение рыб в бассейне контролируется фотодатчиками. Степень токсичности оценивается по уменьшению скорости движения форели.

Для биотестирования используется активный ил. Биологический анализ активного ила, включающий определение количества различных простейших и коловраток, позволяет сделать заключение о качестве сточной воды и оценить общую токсичность примесей. Метод основан на зависимости качественного и количественного состава биоценоза активного ила, в частности, простейших и коловраток от степени загрязненности воды.

Биодатчики – это биологические микроустройства, позволяющие определять концентрацию различных веществ, а также микроорганизмов в воде, почве и воздухе на основе их избирательного взаимодействия с ферментами, антителами и другими биологическими агентами. Биодатчики позволяют производить очень быстрые анализы, обеспечивают регистрацию широкого спектра веществ и характеризуются огромной чувствительностью (концентрация обнаруживаемых веществ достигает области 10^-8-10^-19 м).

Общая схема биодатчика приведена на рис. 5.2. На вход поступает вещество X, подлежащее обнаружению и анализу. Биологический агент, например, фермент взаимодействует с веществом X. В ходе биохимической реакции происходят определенные изменения, которые регистрируются и преобразуются в электрический или световой сигнал с помощью преобразователя. Сигнал передается на усилитель, а затем на измерительный прибор.

Рис. 5.2. Принципиальная схема биодатчика

В хемомеханических датчиках в преобразователе регистрируется изменение размеров глобулярного белка, возникающее в силу его конформационных изменений при взаимодействии с анализируемым веществом. В биолюминесцентных датчиках регистрируется светоизлучение, возникающее в ходе биолюминесцентной реакции с участием анализируемого вещества. Катализатором биолюминесцентных реакций являются ферменты-люциферазы, используемые в таких датчиках в качестве биологического агента.

Для ферментных биодатчиков время отклика в среднем составляет 0,5-2 мин. Стабильность биодатчиков изменяется в широких пределах (5-150 сут.) в зависимости от природы используемого биологического агента.

ЛИТЕРАТУРА

1.	Биотехнология. Принципы и применение. /Под ред. И. Хиггинса, Д. Беста, Дж. Джонса. Пер. с англ. – М.: Мир, 1988, 321 с.
2.	Биотехнология без тайн / Ш. Уолкер. – М.: Эксмо, 2008. – 336 с.
3.	Современная микробиология. Прокариоты: В 2-х томах. Пер. с англ. / Под ред. Й. Ленгелера, Г. Древса, Г. Шлегеля. – М.: Мир, 2005. – 1147 с.
4.	Экологическая биотехнология. Пер. с англ. / Под ред. К. Ф. Форстера, Д. А. Дж. Вейса. Л.: Химия, 1990. – 384 с.

Дата добавления: 2014-12-27