Беднаржевская А.С.
Сургутский государственный университет, Российская Федерация
ЛАЗЕРНО-ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
ЭКОЛОГО-АНАЛИТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК БИОСРЕД
Проблема экологической безопасности и качества объектов окружающей среды, пищевых продуктов и других биосред повсеместно в мире имеет важнейшее экономическое и очень острое социальное значение. Это обусловлено не только техногенным загрязнением природной среды нефтегазодобывающими и другими промышленными предприятиями, но и применением при производстве пищевой продукции трансгенных , гормональных и других биохимических добавок, крупномасштабной фальсификацией алкогольных напитков.
Системный анализ показателей безопасности и качества веществ и биоматериалов является необходимым инструментом для решения актуальных задач управления и принятия решений в различных отраслях производства, социальной сфере и экологии.
Потребность в объективной информации об экологической безопасности и качестве биосред весьма велика. В ней и высокоэффективном современном техническом оснащении для ее получения остро нуждаются государственные службы санэпиднадзора , стандартизации и метрологии, экологического и таможенного надзора, центры судебной экспертизы.
В этой связи обращает внимание успешное применение лазерно-оптических методов для экспресс-анализа состава многокомпонентных биосред в различных отраслях науки и практики. Лазерные методы отличаются высокой точностью, информативностью, оперативностью, а полученная с их помощью информация легко обрабатывается микропроцессорами и ПЭВМ. Однако вопросы применения перспективных лазерно-оптических методов для анализа качества объектов окружающей среды и пищевых жидкостей не достаточно изучены и требуют направленных исследований.
Целью работы является создание высокоинформативных биофизических методов системного, экоаналитического анализа безопасности и качества объектов природной среды и пищевых жидкостей на базе лазерно-оптических технологий.
При проведении экспериментальных исследований изучалось экологическое состояние поверхностных вод в районах нефтедобычи с применением биотестирования и общепринятых аттестованных физико-химических методик анализа. Токсичность определялась методами биотестирования с использованием в качестве тест-объекта одноклеточной водоросли хлореллы Chlorella vulgaris Beijer по ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.10-04 16.1:2.3:3.7-04.
Перечень показателей, по которым оценивалось качество исследованных природных сред, выбран в соответствии с методическими рекомендациями по применению требований к определению исходной (фоновой) загрязненности компонентов природной среды, проектированию и ведению системы экологического мониторинга в границах лицензионных участков недр на территории Ханты-Мансийского автономного округа – Югры .
Основные результаты данной работы и выводы, которые можно сделать на их основе, заключаются в следующем.
Разработан высокоинформативный лазерно-оптический метод и запатентовано устройство оперативного определения малых концентраций сахара, глюкозы, фруктозы растворенных в прозрачных пищевых жидкостях, на основе использования эффекта естественной оптической активности этих веществ. Лазерный экспресс-анализатор может быть использован для эффективного выявления фальсифицированной водки и других спиртных напитков.
Создана лазерно-оптическая методика биотестирования с использованием тест-объекта хлорелла Chlorella vulgaris Beijer и запатентован прибор «Биотест», которые могут применяться для проведения системного экоаналитического контроля объектов окружающей среды районов нефтедобычи .
Установлены оптимальные параметры для проведения биотестирования с тест-объектом Chlorella vulgaris Beijer . Минимальная длительность анализов достигается при температуре культивирования микроводорослей 36,0±0,5 ?С и их облучении лазерным светом в красном (от 625 до 670 нм) и сине-зеленой сине-зеленом (от 420 до 480 нм) спектральных диапазонах
Изучены и описаны в виде математических моделей взаимосвязи между данными биотестирования поверхностных вод в районах нефтедобычи с использованием тест-объекта Chlorella vulgaris Beijer и результатами их физико-химического анализа по 16 показателям рН , NH 4 + , Cl - , SO 4 2- , PO 4 3- , нефтепродукты, сухой остаток, F - , жесткость, Ca 2 + , HCO 3 - , NO 2 , NO 3 , Mg , Na+K . и суммарная минерализация. Коэффициент множественной корреляции информационных данных биотестирования и экоаналитического контроля составил 0,97. Выявлены наиболее значимые токсиканты рН , жесткость, NO 3 , вносящие наибольший вклад в степень токсичности поверхностных вод участков с исходной (фоновой) загрязненностью природной среды территорий нефтедобычи.
Разработаны «Методические рекомендации по экологическому мониторингу поверхностных вод с использованием лазерно-оптической методики биотестирования (тест-объект Chlorella vulgaris Beijer )». Они предназначены для ученых, инженеров и специалистов по экоаналитическому мониторингу и контролю за состоянием объектов окружающей природной среды, сотрудников образовательных учреждений, занимающихся обучением по экологии и безопасности жизнедеятельности.