3.2. Обработка и оценка результатов при длительном биотестировании

При биотестировании воды или водной вытяжки вывод о наличии хронического токсического действия делают на основании установления достоверного различия между показателями выживаемости или плодовитости дафний в контроле и в тестируемом водном объекте. Для этого рассчитывают: – среднее арифметическое показателей выживаемости и плодовитости в контрольной и тестируемой воде:

,

где n – количество повторностей; Х_i – количество выживших исходных самок или количество молоди в пересчете на одну исходную самку (Х'_i), определяют по формуле:

,

где М_i – количество молоди в каждом помете, У_i – количество живых исходных самок, выметавших молодь; σ – среднее квадратическое отклонение показателей выживаемости и плодовитости, определяемое по формуле:

Ошибка среднего арифметического показателя выживаемости и плодовитости:

Критерий достоверности разности двух сравниваемых величин:

,

где – среднее арифметическое показателя выживаемости или плодовитости в контроле и тестируемой воде; s_к², s_т² – квадраты ошибок средних арифметических.

Рассчитанные величины t_d сравнивают со значениями критерия Стьюдента (t_St) для уровня значимости Р = 0,05 и степени свободы n_к + n_т ‒ 2.

Если рассчитанная величина t_d больше или равна значению критерия Стьюдента (t_d ≥ t_St), то различие между величинами показателя в контрольной или тестируемой воде достоверно. В этом случае считают, что тестируемая вода оказывает хроническое токсическое действие на дафний.

Если рассчитанная величина t_d меньше t_St, то различие между сравниваемыми величинами недостоверно. Тестируемая вода не оказывает хронического токсического действия на дафний, если отличия от контроля показателей выживаемости и плодовитости не достоверны.

Результаты биотестирования разбавлений тестируемой воды с целью их использования при установлении величин ПДС или определения степени хронического токсического действия тестируемой воды обрабатывают с помощью вышеописанных приемов. Определяют минимальную кратность разбавления тестируемой воды, при которой различия между величинами показателей выживаемости и плодовитости дафний в контроле и соответствующем разбавлении будут недостоверными.

Если получают две разные величины минимальной кратности разбавления тестируемой воды (одну, при которой недостоверным будет отличие от контроля показателя выживаемости, и другую, при которой недостоверным окажется отличие от контроля показателя плодовитости), вывод об отсутствии хронического токсического действия на дафний делают на основании большей величины.

Вопросы для самоподготовки

1. Что такое токсичность как характеристика отходов производства строительных материалов?

2. С чем связано использование низших организмов для проведения экспресс-токсикологической оценки материалов?

3. Что является основным биологическим показателем при выявлении острого токсического действия водной вытяжки строительных образцов методом кратковременного и длительного биотестирования?

4. Критерий токсичности водных вытяжек. Что обозначает показатель А?

5. Приготовление водной вытяжки. Контрольная среда.

6. Охарактеризуйте культуру Daphnia magna, используемую в качестве тест-объекта. Условия культивирования рачков.

7. Методика биотестирования при использовании рачков рода Дафнии.

8. Что такое ЛКр_50-96 и ЛКр_0-96 ? Представьте графический метод определения указанных величин.

9. Как графическим методом определить среднее время выживания 50 % особей (ЛТ₅₀)?

3.3. Оценка фунгицидных свойств промышленных отходов

Химическая защита материалов от биоповреждений основана на использовании биологически активных химических веществ или препаратов на их основе, способных предотвращать развитие, ослаблять жизнедеятельность или уничтожать организмы, вызывающие повреждения или полное разрушение материалов, отдельных конструкций или объектов в целом. Такие вещества и препараты называют иногда биоцидами, защитными средствами, отдельные из них - антисептиками, техническими пестицидами, препаратами комплексного защитного действия.

Поскольку биологические повреждения могут быть вызваны различными организмами, выделяют следующие химические вещества, предназначенные для защиты от них:

а) фунгициды – для защиты от различных видов грибов, повреждающих материалы;

б) бактерициды – для защиты от различных видов бактерий;

в) альгициды и моллюскоциды – для защиты от обрастания в водной среде соответственно водорослями и моллюсками трубопроводов, гидротехнических сооружений, морских судов, систем водоснабжения и мелиорации и т.д.;

г) инсектициды – для защиты древесины, полимерных или других материалов от древоточцев, термитов и других насекомых;

д) гербициды – для защиты от нежелательных для произрастания растений на городских территориях, строительных площадках, обочинах автомобильных и насыпях железных дорог, аэродромах, отмостках зданий, памятниках архитектуры и т. д.;

е) зооциды – для защиты от позвоночных животных-вредителей (соответственно родентициды – для защиты от крыс, мышей и других грызунов, авициды – для защиты от птиц в городах и особенно на аэродромах).

В качестве химических средств защиты находят применение вещества, относящиеся к различным классам химических соединений, в том числе:

– неорганические соединения (окислы и соли хрома, меди, бора, цинка, мышьяка и др.);

– органические соединения (фенолы и хлорфенолы, производные карбоновых, оксикарбоновых, карбаминовых и тиокарбаминовых кислот, гетероциклические и другие соединения);

– элементоорганические и комплексные соединения (олова, меди, свинца, мышьяка, кремния, ртути и др.).

Биоцидные препараты могут представлять собой смеси различных веществ, усиливающих активность отдельных компонентов (синергисты). По агрегатному состоянию биоциды бывают твердые (порошки), жидкие и газообразные (фумиганты, летучие фунгициды и др.).

Химическую защиту от биоповреждений осуществляют в основном либо применением в сооружениях, изделиях или конструкциях специальных материалов, содержащих биоциды (биостойких материалов), либо путем обработки или пропитки защищаемых объектов биоцидными препаратами.

Применяемые для длительной защиты материалы с повышенной биостойкостью получают следующими способами:

1. введением в состав композиционных (смесевых) материалов (пластики, пленки, резины, эмали, бетоны и т.д.) в процессе их изготовления специальных биоцидных добавок;

2. глубокой пропиткой пористых и волокнистых материалов соответствующими защитными средствами;

3. использованием (в качестве одного из компонентов) веществ, содержащих в молекуле функциональные группировки с биоцидными свойствами: полимерные связующие, пластификаторы, наполнители, армирующие материалы.

Для временной защиты обрабатывают биоцидами поверхность защищаемых материалов или окружающей их среды (почвы, воды, воздуха).

Основной ущерб строительным материалам и конструкциям причиняют микроорганизмы, прежде всего плесневые грибы.

Применяемые для облицовки пористые силикатные материалы (белый цемент, туф, ракушечник) для защиты от поражения плесневыми грибами обрабатывают жидкостями с добавками хлористого цинка и медного купороса.

Предотвратить плесневые поражения на гипсобетонных стенах, покрытых масляно-клеевой шпаклевкой, можно добавкой в гипсобетон, шпаклевку и краску 0,02 %...0,05 % олово-органического биоцида ластанокса, а также 2-оксидифенила и фтористого кальция.

Грибостойкость побелочных растворов обеспечивают с помощью добавок 1,5...2,0 % фтористого натрия или кремнефтористого натрия.

Для защиты от биоповреждений цементных полов на сахарных и пивоваренных заводах к цементу в качестве биоцида добавляли 10 % тонкоизмельченного медного порошка и оксихлорид магния. В результате образовывался оксихлорид меди, обладающий фунгицидным и бактерицидным действием.

Для придания грибостойкости линолеуму в латекс вводят такие биоциды, как 2-оксидифенил и кремнефтористый аммоний.

В условиях повышенной опасности биоповреждений рекомендуется использовать лакокрасочные материалы, содержащие:

а) неорганические пигменты – оксид цинка, закись меди, метаборат бария и др.

б) органические биоциды – пентахлорфенол, 8-оксифенолят меди и др.

в) элементорганические соединения олова, свинца, мышьяка, ртути.

Сущность методазаключается в выявлении характера роста грибов на поверхности материала и наличия или отсутствия ингибиторной зоны (зоны отсутствия роста гриба) вокруг испытуемых образцов отходов, помещенных на твердую питательную среду для выращивания гриба.

Оборудование и материалы:образцы анализируемых отходов, суспензия гриба, среда Чапека-Докса с агаром, чашки Петри, стеклянный шпатель, стеклянная пипетка с выходным отверстием в 1 мм, водяной термостат.

Порядок выполнения работы и обработка результатов.

1. Приготовление суспензии спор гриба. В колбу или стаканчик, содержащую 50 см³стерильной дистиллированной воды перенести сухие споры и тщательно перемешать встряхиванием и растиранием стеклянной палочкой с резиновым наконечником до разделения всех комочков. Приготовленную суспензию отфильтровать через четыре слоя стерильной марли. Концентрацию спор гриба подсчитать при помощи счетной камеры Горяева или фотоэлектрического концентрационного колориметра (КФК-2). Используемая для испытаний суспензия спор грибов должна составлять 1...2 млн/см³.

2. Приготовить питательную среду Чапека-Докса с агаром.

3. В чашки Петри разлить разогретую среду в количестве 10...20 см³и дать застыть.

4. На поверхность среды нанести несколько капель суспензии гриба, стеклянным шпателем равномерно распределить ее по поверхности, дать немного подсохнуть. Одну из чашек с высеянной суспензией гриба выбрать как контрольный вариант.

5. В центр чашки со средой поместить пробу используемого отхода (сыпучего, в количестве 2...3 см³). Пипеткой с выходным отверстием 1 мм нанести несколько капель суспензии гриба на поверхность пробы (смочить образец). Несколько минут выдержать на воздухе, после чего чашки закрыть.

6. Чашки Петри с зараженными образцами и контрольный вариант поместить в термостат с температурой 292°С и влажностью 80...90 % на 14 сут.

7. Через указанное время произвести осмотр образцов. Степень развития плесневых грибов на поверхности образцов отходов определить по табл. № 8 (см. лабораторную работу № 3), фунгицидные свойства отхода - по табл. № 3.2.

Таблица 3.2

Оценка фунгицидных свойств материалов

Степень развития грибов	Оценка материала
0 (наличие зоны ингибирования)	Сильное влияние фунгицидного эффекта из-за диффундирования веществ в питательную среду
1	Слабая фунгицидность
2...5	Фунгицидный эффект отсутствует

Величину зоны фунгицидности рассчитать (в %) по формуле:

,

где S_з.ф– площадь зоны фунгицидности (площадь, занимаемая образцом, и площадь вокруг образца, не заросшая грибом), см²;S_общ– площадь агаризованной среды, см².

Сделать вывод о возможном влиянии отхода, используемого в качестве компонента строительного композита, на грибостойкость получаемых стройматериалов.