2.2.1.2. Эксперимент на водорослях

Для исследуемого ряда химических соединений проводили токсикологический эксперимент на смешанной культуре Chlorella vulgarisиScenedesmus quadricauda.Острый опыт ставили с шестью концентрациями, в течение 96 часов, в трех повторностях для каждой концентрации и в условиях, описанных в методике [54, 55, 57]. Для контроля использовали отстоянную воду с растворителем (ДМФА), коэффициент разбавления тот же, что и в опыте. Для всех веществ брали ряд концентраций 0,001; 0,01; 0,1; 1; 10; 100 мг/л, полученных путем приготовления серии последовательных десятикратных разбавлений.

Через четверо суток проводили подсчет выживших особей в контрольном и опытных вариантах для каждой концентрации. Результаты опытов отражены в таблице 10:

Таблица 10. Результаты эксперимента на смешанной культуре Chlorella vulgarisиScenedesmus quadricauda.

Соединение	Концентрация, мг/л	Число клеток водорослей (*104), мл-1				L,%	LC50, мг/л
		N1	N2	N3
1	100	101	104	111	105,333	51,084	55,423
	10	137	143	146	142,000	34,056
	1	155	149	161	155,000	28,019
	0,1	188	190	185	187,667	12,848
	0,01	198	191	193	194,000	9,907
	0,001	206	210	199	205,000	4,799
	Контроль	215	220	211	215,333	0,000
2	100	68	59	56	61,000	62,346	25,251
	10	102	99	90	97,000	40,123
	1	115	121	109	115,000	29,012
	0,1	127	119	125	123,667	23,663
	0,01	130	139	135	134,667	16,872
	0,001	147	141	157	148,333	8,436
	Контроль	162	165	159	162,000	0,000
3	100	64	60	70	64,667	51,378	9,153
	10	78	80	82	80,000	39,850
	1	92	99	86	92,333	30,576
	0,1	101	95	90	95,333	28,321
	0,01	115	109	112	112,000	15,789
	0,001	120	117	125	120,667	9,273
	Контроль	134	128	137	133,000	0,000
4	100	76	68	62	68,667	71,429	19,948
	10	121	132	117	123,333	48,682
	1	156	168	161	161,667	32,732
	0,1	178	185	182	181,667	24,411
	0,01	198	206	189	197,667	17,753
	0,001	222	231	214	222,333	7,490
	Контроль	240	245	236	240,333	0,000
5	100	68	59	56	61,000	62,346	36,384
	10	115	121	109	115,000	29,012
	1	92	99	86	92,333	30,576
	0,1	178	185	182	181,667	24,411
	0,01	130	139	135	134,667	16,872
	0,001	206	210	199	205,000	4,799
	Контроль	162	165	159	162,000	0,000
6	100	101	104	111	105,333	51,084	41.674
	10	102	99	90	97,000	40,123
	1	156	168	161	161,667	32,732
	0,1	188	190	185	187,667	12,848
	0,01	198	191	193	194,000	9,907
	0,001	147	141	157	148,333	8,436
	Контроль	215	220	211	215,333	0,000

На основании данных таблицы 10 с помощью программы MicrosoftExcelстроили график, отражающий изменение численности клеток водорослей в зависимости от концентрации исследуемых соединений (мг/л). Графики отображены на рис. 2:

Рис.2. Летальность смешанной культуры Chlorella vulgaris и Scenedesmus quadricauda при действии различных концентраций производных динитроароматических соединений(1)4-хлоранилин; 2)4-хлорнитробензол;3)2,4-динитрохлорбензол,4) 2хлор,5нитроанилин)

Рис.3. Летальность смешанной культуры Chlorella vulgaris и Scenedesmus quadricauda при действии различных концентраций производных динитроароматических соединений.(1) 2,4-диаминохлорбензол, 2) 4,хлор3-нитроанилин)

На данных графиках показана зависимость токсичности от концентрации веществ в растворе, из которой видно, что с увеличением концентрации токсиканта уменьшается численность клеток водорослей.

С помощью линии тренда подбирали функцию, описывающую эти зависимости для каждого вещества. Для всех зависимостей была подобрана полиномиальная функция второй степени, с помощью которой, приняв y за 50 и учитывая области известных значений х, решали соответствующие уравнения и получили LC₅₀ за 96 часов в остром опыте для каждого исследуемого вещества. Значения LC₅₀ за 96 часов в остром опыте с культурой Chlorella vulgaris и Scenedesmus quadricauda для производных 2,4-динитрохлорбензола:

1. вещество (1) – 55,423 мг/л;

2. вещество (2) – 25,251 мг/л;

3. вещество (3) – 9,153 мг/л;

4. вещество (4) – 19,948 мг/л;

5. вещество (5) – 36,384 мг/л;

6. вещество (6) – 41.674 мг/л;

Таким образом видно, что при увеличении числа нитрогрупп токсичность вещества возрастает. Наиболее токсичным веществом представлен динитрохлорбензол –9,153 мг/л, молекула которого содержит две нитрогруппы.

С момента восстановления одной нитрогруппы, токсичность вещества падает. Наименьшую токсичность имеет вещество 4-хлораминобензол 55,423 мг/л., молекула которого не содержит нитрогрупп.

Нитрогруппа, расположенная в п-положении обладает большей реакционной способностью, чем в м-положении. Этим можно объяснить, что у молекулы 2-хлор,5-нитроанилин токсичный эффект более ярко выражен, по сравнению с другими аминами.

Затем проводили статистическую обработку полученных данных с помощью формул для малых выборок. Вычисляли среднюю численность клеток водорослей для каждой концентрации (X_ср), определяли отклонение каждого варианта от средней величины (X_i – X_ср), среднее квадратичное отклонение (), ошибку среднего (m) и t-критерий Стьюдента (td). Результаты статистической обработки полученных данных по соответствующим формулам представлены в таблице 11:

Таблица 11. Статистическая обработка результатов острого опыта на смешанной культуре Chlorella vulgarisиScenedesmus quadricauda

Соединение	Конц., мг/л	Xср(*104), мл-1	Σ(Xi– Xср)2		m	Td
1	100	105,333	52,667	±5,132	±2,963	±27,889
	10	142,000	42,000	±4,583	±2,646	±19,756
	1	155,000	72,000	±6,000	±3,464	±13,923
	0,1	187,667	12,667	±2,517	±1,453	±9,279
	0,01	194,000	26,000	±3,606	±2,082	±6,400
	0,001	205,000	62,000	±5,568	±3,215	±2,498
	Контроль	215,333	40,667	±4,509	±2,603	±0,000
2	100	61,000	78,000	±6,245	±3,606	±25,249
	10	97,000	78,000	±6,245	±3,606	±16,250
	1	115,000	72,000	±6,000	±3,464	±12,135
	0,1	123,667	34,667	±4,163	±2,404	±12,938
	0,01	134,667	40,667	±4,509	±2,603	±8,741
	0,001	148,333	130,667	±8,083	±4,667	±2,745
	Контроль	162,000	18,000	±3,000	±1,732	±0,000
3	100	67,667	50,667	±5,033	±2,906	±17,387
	10	80,000	8,000	±2,000	±1,155	±18,359
	1	92,333	84,667	±6,506	±3,757	±8,851
	0,1	95,333	60,667	±5,508	±3,180	±9,106
	0,01	112,000	18,000	±3,000	±1,732	±6,641
	0,001	120,667	32,667	±4,041	±2,333	±3,496
	Контроль	133,000	42,000	±4,583	±2,646	±0,000
4	100	68,667	98,667	±7,024	±4,055	±35,622
	10	123,333	120,667	±7,767	±4,485	±26,089
	1	161,667	72,667	±6,028	±3,480	±22,604
	0,1	181,667	24,667	±3,512	±2,028	±28,933
	0,01	197,667	144,667	±8,505	±4,910	±8,689
	0,001	222,333	144,667	±8,505	±4,910	±3,666
	Контроль	240,333	40,667	±4,509	±2,603	±0,000
5	100	61,000	78,000	±6,245	±3,606	±25,249
	10	115,000	72,000	±6,000	±3,464	±12,135
	1	92,333	84,667	±6,506	±3,757	±8,851
	0,1	181,667	24,667	±3,512	±2,028	±28,933
	0,01	134,667	40,667	±4,509	±2,603	±8,741
	0,001	205,000	62,000	±5,568	±3,215	±2,498
	Контроль	215,333	40,667	±4,509	±2,603	±0,000
6	100	105,333	52,667	±5,132	±2,963	±27,889
	10	97,000	78,000	±6,245	±3,606	±16,250
	1	161,667	72,667	±6,028	±3,480	±22,604
	0,1	187,667	12,667	±2,517	±1,453	±9,279
	0,01	194,000	26,000	±3,606	±2,082	±6,400
	0,001	148,333	130,667	±8,083	±4,667	±2,745
	Контроль	133,000	42,000	±4,583	±2,646	±0,000

Для данного исследования достаточна вероятность 0,95, которая соответствует уровню значимости 0,05. Число степеней свободы равно четырем (n_к + n_о – 2), t-критерий Стьюдента, найденный по таблице в соответствии с этими величинами, равен 2,78 [86]. Изучаемая концентрация оказывает токсическое действие на культуру водорослей в случае, если рассчитанные коэффициенты Стьюдента для каждой концентрации больше или равны 2,78.