[go: up one dir, main page]

RU2755407C1 - Method for monitoring water quality and a two-channel biosensor installation for its implementation - Google Patents

Method for monitoring water quality and a two-channel biosensor installation for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2755407C1
RU2755407C1 RU2020141487A RU2020141487A RU2755407C1 RU 2755407 C1 RU2755407 C1 RU 2755407C1 RU 2020141487 A RU2020141487 A RU 2020141487A RU 2020141487 A RU2020141487 A RU 2020141487A RU 2755407 C1 RU2755407 C1 RU 2755407C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
test objects
water
controlled water
difference
tanks
Prior art date
Application number
RU2020141487A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Николаевич Греков
Юрий Евгеньевич Шишкин
Константин Александрович Кузьмин
Василий Жанович Мишуров
Виктор Алексеевич Рязанов
Валерий Владимирович Трусевич
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт природно-технических систем" (ИПТС)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт природно-технических систем" (ИПТС) filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Институт природно-технических систем" (ИПТС)
Priority to RU2020141487A priority Critical patent/RU2755407C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2755407C1 publication Critical patent/RU2755407C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/18Water

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Farming Of Fish And Shellfish (AREA)

Abstract

FIELD: water quality control.
SUBSTANCE: essence of the invention lies in the fact that automatic continuous registration in real time of the reactions of water test objects and the passage of controlled water through tanks with test objects is carried out by means of a two-channel biosensor installation immersed in a reservoir, and the transmission is continuous, and the flow of controlled water passes at each time through both tanks with test objects under the same physical conditions, while due to the difference in the lengths of the installation channels, controlled water enters the first and second tanks with a difference in the time interval necessary for the reaction of test objects to changes in the chemical composition of the controlled water to occur, and the reactions of groups of test objects are compared with each other by calculating the difference in their parameters in a time interval equal to the difference in the time of receipt of controlled water in the first and second tanks, and when calculating the minimum difference in the parameters of the numerical characteristics of the motor activity of test objects in both tanks, it is concluded that the chemical composition of the controlled water is unchanged, and when calculating the maximum difference, the conclusion is made about the changed chemical composition of the controlled water. The two-channel biosensor installation includes a filter, a pump with an electric motor, a flow divider, two channels of the same diameter, but of different lengths, while one of the channels is connected to one, and the second to another tank of two identical tanks equipped with drainage holes distributed evenly, the total area of which for each tank is 4-6% less than the cross-sectional area of the channel, in addition, similar test objects and devices to register their reaction to changes in the conditions of the aquatic environment are placed in each tank.
EFFECT: invention provides the possibility of rapid detection of changes in the chemical composition of the aquatic environment.
2 cl, 1 dwg

Description

Способ контроля качества воды и двухканальная биосенсорная установка для его осуществления относятся к области охраны окружающей среды, в частности к способам и средствам автоматизированного биомониторинга водной среды.A method for monitoring water quality and a two-channel biosensor installation for its implementation relate to the field of environmental protection, in particular to methods and means of automated biomonitoring of the aquatic environment.

Известен способ биологического мониторинга водной среды на основе регистрации положения створок раковин двухстворчатых моллюсков и система для осуществления данного способа. Биологический мониторинг основан на закреплении на створках раковины моллюсков датчиков положения створок, размещении моллюсков с датчиками в контролируемой воде, формировании и пропускании оптического излучения по оптическим волокнам линии передачи. Далее способ предусматривает преобразование оптического излучения, прошедшего по оптическим волокнам, в электрические сигналы приемниками оптического излучения, установленными с возможностью оптического контакта с выходными торцами оптических волокон, преобразование их в цифровые коды, ввод цифровых кодов в компьютер, сравнение компьютером цифровых кодов с пороговым значением, соответствующим значению электрического сигнала при закрытых створках раковины, определение количества моллюсков, закрывших створки раковин. А контроль качества тестируемой воды осуществляют по количеству цифровых кодов, не превысивших пороговое значение. При этом решение о загрязнении контролируемой воды принимают при превышении количеством моллюсков, закрывших створки раковин, порогового значения (RU 2361207, 10.07.2009).The known method of biological monitoring of the aquatic environment based on the registration of the position of the valves of the shells of bivalve molluscs and a system for implementing this method. Biological monitoring is based on fixing valves position sensors on the valves of the shell of mollusks, placing mollusks with sensors in controlled water, forming and transmitting optical radiation through optical fibers of the transmission line. Further, the method provides for the conversion of optical radiation transmitted through the optical fibers into electrical signals by optical radiation receivers installed with the possibility of optical contact with the output ends of the optical fibers, converting them into digital codes, inputting digital codes into a computer, comparing digital codes with a threshold value by a computer, corresponding to the value of the electrical signal with closed shell valves, determination of the number of mollusks that closed the shell valves. And the quality control of the tested water is carried out by the number of digital codes that do not exceed the threshold value. In this case, the decision on the contamination of the controlled water is taken when the number of mollusks that have closed the shells exceeds the threshold value (RU 2361207, 10.07.2009).

Однако в данном случае не определяется причина, вызвавшая изменения в поведенческих и физиологических реакциях водных организмов, а именно внешними физическими факторами или качеством тестируемой воды.However, in this case, the reason that caused the changes in the behavioral and physiological responses of aquatic organisms, namely external physical factors or the quality of the tested water, is not determined.

Известен также способ оперативной биоиндикации (патент RU 2395092, опубл. 20.07.2010), предусматривающий проведение непрерывной регистрации поведенческих и/или физиологических реакций водных организмов в природных условиях с помощью измерительных приборов, соединенных с самописцем или компьютером и сигнальным устройством, осуществляется по результатам комплексных изменений функциональных характеристик организмов-индикаторов, значения измеренных параметров обрабатываются компьютером в режиме реального времени индивидуально для каждой особи организма-индикатора с последующим осреднением и интегрированием результатов, оценка изменений производится по измерениям не менее трех основных параметров поведенческих и/или физиологических реакций организмов-индикаторов и частоты их колебаний, на основании сравнения текущего состояния организма-индикатора с его состоянием в норме и анализа интегрированных результатов измерений автоматически производится генерация сигнала тревоги, оповещающего об изменении условий водной среды и степени отклонения их от нормы, биоиндикация проводится не менее чем по двум видам организмов-индикаторов для одного и/или более биотопов, причем в качестве биотопов используются разные водные слои или массы.There is also known a method of operational bioindication (patent RU 2395092, publ. 20.07.2010), which provides for continuous registration of behavioral and / or physiological reactions of aquatic organisms in natural conditions using measuring instruments connected to a recorder or computer and a signaling device, is carried out based on the results of complex changes in the functional characteristics of indicator organisms, the values of the measured parameters are processed by a computer in real time individually for each individual of the indicator organism with subsequent averaging and integration of the results, the assessment of changes is made by measuring at least three main parameters of behavioral and / or physiological reactions of indicator organisms and the frequency of their oscillations, based on the comparison of the current state of the indicator organism with its normal state and the analysis of the integrated measurement results, an alarm signal is automatically generated that notifies changes in the conditions of the aquatic environment and the degree of their deviation from the norm, bioindication is carried out for at least two types of indicator organisms for one and / or more biotopes, and different water layers or masses are used as biotopes.

Однако данный способ не определяет причину, вызвавшую реакцию живых организмов, а только надежно фиксирует сам факт поведенческой реакции.However, this method does not determine the cause that caused the reaction of living organisms, but only reliably fixes the very fact of the behavioral reaction.

Известен также «СПОСОБ МОНИТОРИНГА КАЧЕСТВА ВОДЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ» (патент RU 2570375, опубл. 09.01.2015).Also known "METHOD FOR MONITORING WATER QUALITY AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION" (patent RU 2570375, publ. 09.01.2015).

Способ включает проведение мониторинга качества воды путем автоматической дистанционной непрерывной регистрации в реальном масштабе времени поведенческих и/или физиологических реакций водных тест-объектов, находящихся в аквариумах, через которые пропускают тестируемую воду стабилизированной температуры, а контроль качества воды проводят по изменениям состояния тест-объектов, при этом осуществляют автоматическое перенаправление тестируемой воды через три и более аквариумов, с находящимися в них водными тест-объектами, при этом подаваемый поток тестируемой воды в каждый момент времени проходит только через один аквариум, а в других -циркуляцию воды осуществляют внутри аквариумов без подачи внешней воды, причем период перенаправления потока тестируемой воды из одного аквариума в другой равен времени, достаточному для оценки поведенческих и/или физиологических реакций водных тест-объектов, смены большей части циркулируемой в аквариуме воды при скорости потока воды, обеспечивающей поддержание в ней стабильной среды для жизнеобеспечения водных тест-объектов, а контроль качества тестируемой воды проводят путем сравнения между собой результатов состояния поведенческих и физиологических реакций водных тест-объектов в моменты времени прохождения протоков тестовой воды в аквариумах. Система содержит аквариумы с водными тест-объектами, блок водоподготовки и подачи тестируемой воды, сливные трубы, блок контроля и регистрации поведенческих и/или физиологических реакций тест-объектов и блок индикации, при этом дополнительно она содержит электроуправляемые вентили по числу аквариумов, блок управления вентилями и таймер, для генерации тестовых интервалов, соединенный с блоком управления вентилями, с блоком контроля и регистрации поведенческих и/или физиологических реакций тест-объектов и блоком индикации, а блок водоподготовки и подачи тестируемой воды через электроуправляемые вентили соединен посредством труб с аквариумами и сливными трубами.The method includes monitoring water quality by automatic remote continuous recording in real time of behavioral and / or physiological reactions of water test objects located in aquariums through which the tested water of a stabilized temperature is passed, and water quality control is carried out according to changes in the state of test objects, at the same time, the test water is automatically redirected through three or more aquariums, with the water test objects in them, while the supplied flow of the test water passes through only one aquarium at a time, and in others, the water is circulated inside the aquariums without supplying an external water, and the period of redirecting the flow of the test water from one aquarium to another is equal to the time sufficient to assess the behavioral and / or physiological reactions of the water test objects, change most of the water circulating in the aquarium at a water flow rate that ensures It does not contain a stable environment for the life support of water test objects, and the quality of the test water is monitored by comparing the results of the state of behavioral and physiological reactions of water test objects at the times of passage of the test water ducts in aquariums. The system contains aquariums with water test objects, a unit for water treatment and supply of test water, drain pipes, a unit for monitoring and recording behavioral and / or physiological reactions of test objects and an indication unit, while additionally it contains electrically controlled valves for the number of aquariums, a valve control unit and a timer for generating test intervals, connected to a valve control unit, to a unit for monitoring and recording behavioral and / or physiological reactions of test objects and an indication unit, and a unit for water treatment and supply of test water through electrically operated valves is connected through pipes to aquariums and drain pipes ...

Недостатком данного способа и средства биомониторинга является то, что используемое в нем многочисленное оборудование занимает целую комнату, т.е. требует значительной площади для оборудования, а также затрат времени и энергии на водоподготовку.The disadvantage of this method and means of biomonitoring is that the numerous equipment used in it occupies an entire room, i.e. requires a significant area for equipment, as well as the time and energy for water treatment.

Проблема, не решенная ранее в используемых способах биомониторинга, заключается в сложности интерпретации поведенческих и физиологических реакций живых организмов, используемых в качестве тест-объектов. Живые организмы, используемые в качестве сенсоров, реагируют не только на химический состав воды, но и на множество факторов окружающей среды, влияние которых трудно исключить.The problem that has not been solved earlier in the biomonitoring methods used is the difficulty in interpreting the behavioral and physiological reactions of living organisms used as test objects. Living organisms used as sensors react not only to the chemical composition of water, but also to many environmental factors, the influence of which is difficult to exclude.

Задачей заявляемых способа контроля качества воды и двухканальной биосенсорной установки для его осуществления является оперативное выявление изменения химического состава водной среды.The objective of the claimed method for water quality control and a two-channel biosensor installation for its implementation is to promptly detect changes in the chemical composition of the aquatic environment.

Техническим результатом заявленных способа и средства для его осуществления является оперативное выявление изменения химического состава водной среды.The technical result of the claimed method and means for its implementation is the prompt detection of changes in the chemical composition of the aquatic environment.

Для решения поставленной задачи способ контроля качества воды, включает автоматическую непрерывную регистрацию в реальном масштабе времени реакций водных тест-объектов, пропускание контролируемой воды через резервуары с тест-объектами, сравнение реакций групп тест-объектов между собой, оценку полученных результатов, при этом автоматическую непрерывную регистрацию в реальном масштабе времени реакций водных тест-объектов и пропускание контролируемой воды через резервуары с тест-объектами осуществляют посредством двухканальной биосенсорной установки, погружаемой в водоем также для обеспечения равенства влияния по времени физических параметров и разности влияния по времени химического состава контролируемой воды на тест-объекты в резервуарах, причем пропускание контролируемой воды осуществляют непрерывно, а поток контролируемой воды проходит в каждый момент времени через оба резервуара с тест-объектами, при этом, благодаря разности длин каналов установки контролируемая вода поступает в первый и второй резервуары с разницей на интервал времени, необходимый для возникновения реакции тест-объектов на изменения химического состава контролируемой воды, а сравнение реакций групп тест-объектов между собой проводят по одновременно поступившим на компьютер численным характеристикам двигательной активности тест-объектов обоих резервуаров двухканальной биосенсорной установки путем вычисления разницы их параметров в заданном интервале времени, равном разнице времени поступления контролируемой воды в первый и второй резервуар, и, при вычислении минимальной разницы параметров двигательной активности тест-объектов в обоих резервуарах делают вывод о неизмененном химическом составе контролируемой воды, а при вычислении максимальной разницы параметров численных характеристик двигательной активности тест-объектов в обоих резервуарах делают вывод об измененном химическом составе контролируемой воды.To solve the problem, the method of water quality control includes automatic continuous recording in real time of the reactions of water test objects, passing the controlled water through tanks with test objects, comparing the reactions of groups of test objects with each other, evaluating the results obtained, while automatic continuous real-time registration of the reactions of water test objects and the passage of controlled water through reservoirs with test objects is carried out by means of a two-channel biosensor installation immersed in a reservoir also to ensure equality of the influence of physical parameters in time and the difference in the influence of the chemical composition of the controlled water on the test objects in tanks, and the flow of controlled water is carried out continuously, and the flow of controlled water passes at each moment of time through both tanks with test objects, while, due to the difference in the lengths of the installation channels, the controlled water enters the lane the second and the second reservoirs with a difference in the time interval required for the occurrence of a reaction of test objects to changes in the chemical composition of the monitored water, and the comparison of the reactions of groups of test objects with each other is carried out according to the numerical characteristics of the motor activity of the test objects of both reservoirs of the two-channel biosensor installations by calculating the difference in their parameters in a given time interval, equal to the difference in the time of inflow of controlled water into the first and second reservoirs, and, when calculating the minimum difference in the parameters of the motor activity of test objects in both reservoirs, a conclusion is made about the unchanged chemical composition of the controlled water, and when calculating of the maximum difference in the parameters of the numerical characteristics of the motor activity of the test objects in both reservoirs, it is concluded that the chemical composition of the controlled water has changed.

Для решения поставленной задачи двухканальная биосенсорная установка включает в себя последовательно соединенные между собой и закрепленные на раме фильтр, насос с электромотором, делитель потока, обеспечивающий поступление одинакового количества воды в два канала одинакового диаметра, но имеющих разную длину для обеспечения задержки попадания контролируемой воды на интервал времени, необходимый для возникновения реакции тест-объектов на изменения химического состава контролируемой воды, при этом один из каналов соединен с одним резервуаром, а второй - с другим резервуаром, причем резервуары одинаковые и снабжены дренирующими отверстиями, распределенными равномерно, общая площадь которых для каждого резервуара на 4-6% меньше площади сечения соединенного с ним канала, а в каждом резервуаре размещено одинаковое количество, качество, вид тест-объектов и одинаковые приборы для регистрации их реакции на изменение условий водной среды.To solve this problem, the two-channel biosensor installation includes a filter connected in series and fixed on the frame, a pump with an electric motor, a flow divider that ensures the flow of the same amount of water into two channels of the same diameter, but having different lengths to ensure a delay in the ingress of controlled water into the interval the time required for the reaction of test objects to occur to changes in the chemical composition of the monitored water, while one of the channels is connected to one reservoir, and the second - to another reservoir, and the reservoirs are the same and equipped with drainage holes, distributed evenly, the total area of which for each reservoir 4-6% less than the cross-sectional area of the channel connected to it, and each tank contains the same quantity, quality, type of test objects and the same devices for recording their response to changes in the conditions of the aquatic environment.

Конструкция средства, обеспечивающего осуществление способа, поясняется фигурой. На фигуре представлено схематическое изображение двухканальной биосенсорной установки.The design of the means providing the implementation of the method is illustrated by the figure. The figure shows a schematic representation of a two-channel biosensor installation.

Двухканальная биосенсорная установка для контроля качества воды включает в себя входной фильтр 1, насос 2, электромотор 3, делитель потока 4, короткий канал 5, длинный канал 6, первый прибор 7 для регистрации реакции водных тест-объектов, дренажные отверстия 8, водные тест-объекты 9, первый резервуар 10. второй прибор 11 для регистрации реакции водных тест-объектов, второй резервуар 12.A two-channel biosensor installation for water quality control includes an inlet filter 1, a pump 2, an electric motor 3, a flow divider 4, a short channel 5, a long channel 6, the first device 7 for recording the reaction of water test objects, drainage holes 8, water test objects 9, the first reservoir 10. the second device 11 for recording the reaction of water test objects, the second reservoir 12.

Двухканальная биосенсорная установка работает следующим образом.A two-channel biosensor setup works as follows.

Работа двухканальной биосенсорной установки начинается после погружения ее в воду, где все ее составные части, в частности каналы 5 и 6, и резервуары 10 и 12, свободно омываются водой из водоема, что обеспечивает равенство физических параметров контролируемой воды. Контролируемая вода из водоема с помощью насоса 2 с электромотором 3 через фильтр 1, предотвращающий засорение каналов 5 и 6 установки крупными органическими и неорганическими примесями, подается в два канала 5 и 6 разной длины, но одинакового диаметра, чем обеспечивается равенство скорости потоков контролируемой воды в каналах 5 и 6 и ее дренажа в резервуарах 8 и 10. Работой делителя потока 4 обеспечивается одинаковое количество воды, направляемое в оба канала 5 и 6, а из каналов 5 и 6 - в резервуары 10 и 12. В обоих резервуарах 10 и 12 имеется множество отверстий 8 небольшого диаметра, распределенных равномерно, общая площадь отверстий на 4-6% меньше площади сечения водовода. Через эти отверстия 8 избыток воды выводится обратно в водоем, создается постоянный подпор воды из резервуаров 10 и 12 наружу, что исключает поступление забортной воды внутрь резервуаров 10 и 12. В качестве каналов 5 и 6 используются гибкие трубки одинакового диаметра (в пределах 10-15 мм). Первый канал 5 - «не задержанного воздействия», короткий (диапазон длины в пределах 0,5-1 м), из него контролируемая вода поступает в первый резервуар 10. Второй капал 6 «задержанного воздействия» устроен аналогично первому, но вода поступает во второй резервуар 12 через более длинную (диапазон длины в пределах 50-100 м) гибкую трубку, свернутую в катушку. Скорость поступления воды выбирается в пределах 0,8-1,2 м/мин. Диаметр, разница длин каналов и скорость поступления воды выбираются такие, при которых слои воды не перемешиваются и выходят из канала 6 в резервуар 12 в той же последовательности, как в него поступали. Выбор данных параметров в пределах указанных диапазонов зависит также от выбранного вида водных тест-объектов и его срока реакции на изменение химического состава воды, на его потребности в скорости притока свежей воды. С одинаковых приборов 7 и 11 для регистрации реакции двух одинаковых групп (по 8 экз. в резервуаре) одинаковых водных тест-объектов 9 в одинаковых резервуарах 10 и 12 на качество контролируемой воды полученные численные характеристики двух групп тест-объектов 9 поступают одновременно на компьютер. Группа тест-объектов 9 из первого резервуара 10, получающая воду раньше, реагирует на ее химический состав раньше в пределах заданного интервала времени, и, если химический состав контролируемой воды не изменился, или имеют место физические воздействия (шум, свет, температура), или физиологические воздействия, разница реакций тест-объектов резервуара 10 и тест-объектов резервуара 12 в заданном интервале времени наблюдается минимальная, если изменился - разница реакций тест-объектов резервуара 10 и тест-объектов резервуара 12 в заданном интервале времени наблюдается максимальная.The operation of a two-channel biosensor installation begins after it is immersed in water, where all its components, in particular channels 5 and 6, and reservoirs 10 and 12, are freely washed by water from the reservoir, which ensures the equality of the physical parameters of the controlled water. Controlled water from the reservoir with the help of pump 2 with an electric motor 3 through filter 1, which prevents clogging of channels 5 and 6 of the installation with large organic and inorganic impurities, is fed into two channels 5 and 6 of different lengths, but the same diameter, which ensures the equality of the flow rate of controlled water in channels 5 and 6 and its drainage in reservoirs 8 and 10. The work of the flow divider 4 provides the same amount of water directed to both channels 5 and 6, and from channels 5 and 6 to reservoirs 10 and 12. In both reservoirs 10 and 12 there is a lot of holes 8 of small diameter, distributed evenly, the total area of the holes is 4-6% less than the cross-sectional area of the water conduit. Through these holes 8, excess water is discharged back into the reservoir, a constant backwater is created from the reservoirs 10 and 12 to the outside, which excludes the flow of seawater inside the reservoirs 10 and 12. Flexible pipes of the same diameter are used as channels 5 and 6 (within 10-15 mm). The first channel 5 - "not delayed impact", short (length range within 0.5-1 m), from which controlled water enters the first reservoir 10. The second drip 6 of the "delayed impact" is similar to the first, but water enters the second reservoir 12 through a longer (length range within 50-100 m) flexible tube coiled into a coil. The rate of water inflow is selected in the range of 0.8-1.2 m / min. The diameter, the difference in the lengths of the channels and the rate of water inflow are chosen such that the layers of water do not mix and leave the channel 6 into the reservoir 12 in the same sequence as they entered it. The choice of these parameters within the specified ranges also depends on the selected type of water test objects and its response time to a change in the chemical composition of water, to its need for the rate of fresh water inflow. From the same devices 7 and 11 for recording the reaction of two identical groups (8 copies in the tank) of the same water test objects 9 in the same tanks 10 and 12 on the quality of controlled water, the obtained numerical characteristics of the two groups of test objects 9 are fed simultaneously to the computer. A group of test objects 9 from the first reservoir 10, receiving water earlier, reacts to its chemical composition earlier within a specified time interval, and if the chemical composition of the monitored water has not changed, or physical influences (noise, light, temperature) take place, or physiological influences, the difference in the reactions of the test objects of the reservoir 10 and the test objects of the reservoir 12 in a given time interval is minimal, if changed, the difference in the reactions of the test objects of the reservoir 10 and the test objects of the reservoir 12 in a given time interval is maximum.

Экспериментальный образец предложенной установки успешно выделяет реакции живых организмов на изменение качества воды при условии, когда время прохождения исследуемой воды через прибор соизмеримо со временем нарастания или спада концентрации токсических веществ. Длинный канал экспериментального образца имеет длину 100 метров, внутренний диаметр пластиковой трубки 10 миллиметров, объем длинного канала составляет 8,0 литров. Время прокачки воды по длинному каналу составляет 10 минут, что вполне достаточно для проявления реакции на токсическое воздействие. Скорость прокачки обусловлена физиологическими потребностями живых организмов в притоке свежей воды. В нашем случае используется 16 двустворчатых моллюсков перловицы Unio pictorum, по 8 экз. в каждом резервуаре, им непрерывно поступает 0,8 литра воды в минуту, внутренний объем каждого резервуара составляет 2,4 литра, при этом вода обновляется в течение 3х минут. Электрическая мощность, потребляемая экспериментальным образцом прибора, составляет 3,5 Ватта, вес конструкции менее 25 кг и объем 0,5 м3.An experimental sample of the proposed installation successfully isolates the reactions of living organisms to a change in water quality, provided that the time of passage of the water under study through the device is commensurate with the time of rise or fall of the concentration of toxic substances. The long channel of the experimental sample is 100 meters long, the inner diameter of the plastic tube is 10 millimeters, and the volume of the long channel is 8.0 liters. The time for pumping water through a long channel is 10 minutes, which is quite enough for a reaction to a toxic effect. The pumping rate is due to the physiological needs of living organisms in the flow of fresh water. In our case, 16 bivalve mollusks of the pearl barley Unio pictorum are used, 8 specimens each. in each tank, they are continuously supplied with 0.8 liters of water per minute, the internal volume of each tank is 2.4 liters, while the water is renewed within 3 minutes. The electrical power consumed by the experimental sample of the device is 3.5 watts, the weight of the structure is less than 25 kg and the volume is 0.5 m 3 .

Таким образом, способ контроля качества воды и двухканальная биосенсорная установка для его осуществления обеспечивают оперативное выявление изменения химического состава водной среды.Thus, the method for monitoring the quality of water and a two-channel biosensor device for its implementation provide prompt detection of changes in the chemical composition of the aquatic environment.

Claims (2)

1. Способ контроля качества воды, включающий автоматическую непрерывную регистрацию в реальном масштабе времени реакций водных тест-объектов, пропускание контролируемой воды через резервуары с тест-объектами, сравнение реакций групп тест-объектов между собой, оценку полученных результатов, отличающийся тем, что автоматическую непрерывную регистрацию в реальном масштабе времени реакций водных тест-объектов и пропускание контролируемой воды через резервуары с тест-объектами осуществляют посредством двухканальной биосенсорной установки, погружаемой в водоем для обеспечения равенства влияния по времени физических параметров и разности влияния по времени химического состава контролируемой воды на тест-объекты в резервуарах, причем пропускание контролируемой воды осуществляют непрерывно, а поток контролируемой воды проходит в каждый момент времени через оба резервуара с тест-объектами, при этом благодаря разности длин каналов установки контролируемая вода поступает в первый и второй резервуары с разницей на интервал времени, необходимый для возникновения реакции тест-объектов на изменения химического состава контролируемой воды, а сравнение реакций групп тест-объектов между собой проводят по одновременно поступившим на компьютер численным характеристикам двигательной активности тест-объектов обоих резервуаров двухканальной биосенсорной установки путем вычисления разницы их параметров в заданном интервале времени, равном разнице времени поступления контролируемой воды в первый и второй резервуар, и при вычислении минимальной разницы параметров численных характеристик двигательной активности тест-объектов в обоих резервуарах делают вывод о неизмененном химическом составе контролируемой воды, а при вычислении максимальной разницы параметров численных характеристик двигательной активности тест-объектов в обоих резервуарах делают вывод об измененном химическом составе контролируемой воды.1. A method for monitoring water quality, including automatic continuous recording in real time of the reactions of water test objects, passing controlled water through tanks with test objects, comparing the reactions of groups of test objects with each other, evaluating the results obtained, characterized in that automatic continuous real-time registration of the reactions of water test objects and the passage of controlled water through reservoirs with test objects is carried out by means of a two-channel biosensor installation immersed in a reservoir to ensure equality of the influence of physical parameters in time and the difference in the influence of the chemical composition of the controlled water on the test objects in tanks, and the flow of controlled water is carried out continuously, and the flow of controlled water passes at each moment of time through both tanks with test objects, while due to the difference in the lengths of the installation channels, the controlled water enters the first and second tanks with a difference in the time interval required for the occurrence of a reaction of test objects to changes in the chemical composition of the monitored water, and the comparison of the reactions of groups of test objects with each other is carried out according to the numerical characteristics of the motor activity of the test objects of both reservoirs of the two-channel biosensor installation by calculating the difference in their parameters in a given time interval equal to the difference in the time of inflow of controlled water into the first and second reservoirs, and when calculating the minimum difference in the parameters of the numerical characteristics of the motor activity of test objects in both reservoirs, it is concluded that the chemical composition of the controlled water is unchanged, and when calculating the maximum difference parameters of the numerical characteristics of the motor activity of the test objects in both reservoirs make a conclusion about the changed chemical composition of the controlled water. 2. Двухканальная биосенсорная установка включает в себя последовательно соединенные между собой и закрепленные на раме фильтр, насос с электромотором, делитель потока, обеспечивающий поступление одинакового количества воды в два канала одинакового диаметра, но имеющих разную длину для обеспечения задержки попадания контролируемой воды на заданный интервал времени, необходимый для возникновения реакции тест-объектов на изменения химического состава контролируемой воды, один из каналов соединен с одним резервуаром, а второй - с другим резервуаром, причем резервуары одинаковые и снабжены дренирующими отверстиями, распределенными равномерно, общая площадь которых для каждого резервуара на 4-6% меньше площади сечения соединенного с ним канала, кроме этого в каждом резервуаре размещено одинаковое количество, качество, вид тест-объектов и одинаковые приборы для регистрации их реакции на изменение условий водной среды.2. The two-channel biosensor installation includes a filter connected in series and fixed on the frame, a pump with an electric motor, a flow divider that ensures the flow of the same amount of water into two channels of the same diameter, but having different lengths to ensure a delay in the ingress of controlled water for a given time interval required for the occurrence of a reaction of test objects to changes in the chemical composition of the monitored water, one of the channels is connected to one reservoir, and the second - to another reservoir, and the reservoirs are the same and are equipped with drainage holes, distributed evenly, the total area of which for each reservoir is 4 6% less than the cross-sectional area of the channel connected to it, in addition, each tank contains the same quantity, quality, type of test objects and the same devices for recording their response to changes in the conditions of the aquatic environment.
RU2020141487A 2020-12-15 2020-12-15 Method for monitoring water quality and a two-channel biosensor installation for its implementation RU2755407C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020141487A RU2755407C1 (en) 2020-12-15 2020-12-15 Method for monitoring water quality and a two-channel biosensor installation for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020141487A RU2755407C1 (en) 2020-12-15 2020-12-15 Method for monitoring water quality and a two-channel biosensor installation for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2755407C1 true RU2755407C1 (en) 2021-09-15

Family

ID=77745728

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020141487A RU2755407C1 (en) 2020-12-15 2020-12-15 Method for monitoring water quality and a two-channel biosensor installation for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2755407C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110028849A1 (en) * 2006-06-20 2011-02-03 Sergei Viktorovich Kholodkevich Method for biologically monitoring the environment (variants) and a system for carrying out said method
CN102012419A (en) * 2010-11-03 2011-04-13 浙江工业大学 Biologic water quality monitoring system for perceiving fish behaviors based on vision
RU2437093C1 (en) * 2010-05-11 2011-12-20 Учреждение Российской академии наук Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра РАН System for rapid biological monitoring and indication
RU2570375C2 (en) * 2014-01-10 2015-12-10 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ ЭКОЛОГИИ И ЭВОЛЮЦИИ им. А.Н. СЕВЕРЦОВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПЭЭ РАН) Method to monitor water quality and device for its realisation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110028849A1 (en) * 2006-06-20 2011-02-03 Sergei Viktorovich Kholodkevich Method for biologically monitoring the environment (variants) and a system for carrying out said method
RU2437093C1 (en) * 2010-05-11 2011-12-20 Учреждение Российской академии наук Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра РАН System for rapid biological monitoring and indication
CN102012419A (en) * 2010-11-03 2011-04-13 浙江工业大学 Biologic water quality monitoring system for perceiving fish behaviors based on vision
RU2570375C2 (en) * 2014-01-10 2015-12-10 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ ЭКОЛОГИИ И ЭВОЛЮЦИИ им. А.Н. СЕВЕРЦОВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИПЭЭ РАН) Method to monitor water quality and device for its realisation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6988394B2 (en) Apparatus and method of portable automated biomonitoring of water quality
JP6655551B2 (en) Systems and methods for detecting biofilm growth in water systems
US20220251862A1 (en) Smart pool skimmer with cloud-based pool monitoring system
KR100483580B1 (en) Method for sensing toxic material in water using microorganism cell
US20120145561A1 (en) Device for Measuring at Least One Property of Water
US20080019874A1 (en) Systems, method and devices for monitoring fluids
CN203275288U (en) Online automatic water quality multiple parameter monitor gathering spectrum and sensor technologies
US20150300955A1 (en) Sensor for monitoring for the presence and measurement of aqueous aldehyde biocides
KR20080107926A (en) Water quality measuring device
KR20210125020A (en) Systems for monitoring water quality
US7702473B2 (en) Submersible portable in-situ automated water quality biomonitoring apparatus and method
RU2755407C1 (en) Method for monitoring water quality and a two-channel biosensor installation for its implementation
EA014762B1 (en) A method of determining the effect of a spill on a marine environment
KR100744630B1 (en) Method and system for controlling sewage treatment plant using chlorine ion concentration in sewage pipe, and chlorine ion measuring device for it
EP4194643A2 (en) An apparatus for measuring characteristics of a water facility
RU2437093C1 (en) System for rapid biological monitoring and indication
RU2570375C2 (en) Method to monitor water quality and device for its realisation
JPH07265867A (en) Method for measuring and controlling chlorine dioxide concentration in seawater and device therefor
JP2863061B2 (en) Water quality monitoring device and water quality monitoring method
WO2020097705A1 (en) Mobile unit and method for continuously monitoring flowing cooling water
KR102526769B1 (en) Online toxicity monitor
Lamrini et al. Data Integrity Analysis of Water Quality Sensors and Water Quality Assessment
US20250198916A1 (en) System and apparatus for fluid monitoring
RU2792708C1 (en) Stationary device for automatic control of wastewater discharge of an industrial enterprise
RU2829752C1 (en) System for environmental monitoring of surface water with automatic determination of lipophilic and hydrophilic phycotoxins in muscular tissue of biological test objects