Эксперимент на водорослях

 

Для исследуемого ряда химических соединений проводили токсикологический эксперимент на смешанной культуре Chlorella vulgaris и Scenedesmus 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 vulgaris и Scenedesmus quadricauda.

Соединение	Концентрация, мг/л	Число клеток водорослей (*104), мл-1		L,%	LC50, мг/л
N1	N2	N3
					105,333	51,084	55,423
				142,000	34,056
				155,000	28,019
0,1				187,667	12,848
0,01				194,000	9,907
0,001				205,000	4,799
Контроль				215,333	0,000
					61,000	62,346	25,251
				97,000	40,123
				115,000	29,012
0,1				123,667	23,663
0,01				134,667	16,872
0,001				148,333	8,436
Контроль				162,000	0,000
					64,667	51,378	9,153
				80,000	39,850
				92,333	30,576
0,1				95,333	28,321
0,01				112,000	15,789
0,001				120,667	9,273
Контроль				133,000	0,000
					68,667	71,429	19,948
				123,333	48,682
				161,667	32,732
0,1				181,667	24,411
0,01				197,667	17,753
0,001				222,333	7,490
Контроль				240,333	0,000
					61,000	62,346	36,384
				115,000	29,012
				92,333	30,576
0,1				181,667	24,411
0,01				134,667	16,872
0,001				205,000	4,799
Контроль				162,000	0,000
					105,333	51,084	41.674
				97,000	40,123
				161,667	32,732
0,1				187,667	12,848
0,01				194,000	9,907
0,001				148,333	8,436
Контроль				215,333	0,000

На основании данных таблицы 10 с помощью программы Microsoft Excel строили 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 (s), 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 vulgaris и Scenedesmus quadricauda

Соединение	Конц., мг/л	Xср (*104), мл-1	Σ(Xi – Xср)2	s	m	Td
		105,333	52,667	±5,132	±2,963	±27,889
	142,000	42,000	±4,583	±2,646	±19,756
	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
		61,000	78,000	±6,245	±3,606	±25,249
	97,000	78,000	±6,245	±3,606	±16,250
	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
		67,667	50,667	±5,033	±2,906	±17,387
	80,000	8,000	±2,000	±1,155	±18,359
	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
		68,667	98,667	±7,024	±4,055	±35,622
	123,333	120,667	±7,767	±4,485	±26,089
	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
		61,000	78,000	±6,245	±3,606	±25,249
	115,000	72,000	±6,000	±3,464	±12,135
	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
		105,333	52,667	±5,132	±2,963	±27,889
	97,000	78,000	±6,245	±3,606	±16,250
	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.