Погружной импульсный флуориметр

Погружной импульсный флуориметр разработан коллективом авторов на кафедре биофизики биологического факультета МГУ [Маторин Д.Н. и др., 1996] для оценки фотосинтетической активности фитопланктона в экспедиционных условиях. Это компактный погружной импульсный флуориметр с двумя импульсными лампами, позволяющий проводить зондирование параметров флуоресценции с одновременной регистрацией температуры и подводной освещенности на всех глубинах фотического слоя – слоя где освещенность достаточна для протекания реакций фотосинтеза. Прибор состоит из погружаемого зонда (9 кг, 25 см диаметром), бортового блока питания, соединенного с зондом, и с IBM-совместимым компьютером, который управляет процессом измерений по алгоритму, задаваемому пользователем. Прибор питается от сети 220 в или от аккумулятора 12 в. Регистрирующая часть зонда состоит из фотоприемника (фотоумножителя), усилителя сигналов, аналого-цифрового преобразователя, интерфейса связи с компьютером и двух независимых импульсных источников света с длительностью вспышек 0,01 мс (спектральная область 400–480 нм).

Первая слабая зондирующая вспышка с энергией 0,01 Дж обеспечивает измерение фоновой флуоресценции (Fо). Последняя, после соответствующей калибровки по стандартным методам, позволяет оценивать количество хлорофилла у природного фитопланктона. Использование второй мощной вспышки с насыщающей для фотосинтеза энергией (1 Дж) позволяет оценивать фотосинтетическую активность фитопланктона. Эта вспышка включается перед зондирующей вспышкой. Мощное освещение приводит к восстановлению первичных акцепторов фотосистемы-2 и увеличению интенсивности флуоресценции до максимального уровня (Fm). Флуориметр регистрирует степень индуцированного мощной вспышкой усиления интенсивности флуоресценции(Fv = Fm – Fo),что позволяет рассчитать эффективность использования света микроводорослями. Использование в зонде датчика подводной освещенности позволяет по измерению переменной флуоресценции Fv/Fm и освещенности на данном горизонте оценивать фотосинтетическую продукцию,

Измерение всех параметров производится автоматически, а результаты выводятся на экран компьютера в реальном масштабе времени в виде графиков, отражающих вертикальный профиль температуры, подводной освещенности, концентрации и активности водорослей при погружении флуориметра.

Глубина погружения зонда определяется глубиной фотического слоя (обычно несколько десятков метров). Скорость погружения обычно составляет 30–50 см с^-1. Математическая обработка данных ведется в автоматическом режиме с использованием стандартных процедур в программе Statistica.

С помощью погружаемого флуоресцентного зонда в реальном масштабе времени получают глубинные профили по температуре, подводной освещенности, концентрации микроводорослей, фотосинтетической активности и продуктивности фитопланктона. Характер распределения как концентрации фитопланктона, так и его активности коррелирует с распределением водных масс.

Подобные зонды могут быть рекомендованы для изучения динамических характеристик водных систем, а также для быстрой оценки фотосинтетических характеристик природных популяций фитопланктона в акваториях со сложным гидрологическим режимом.

Тест-система «ЭКОЛЮМ»

Отечественная тест-система «ЭКОЛЮМ» разработана в лаборатории антибиотиков кафедры микробиологии биологического факультета МГУ под руководством доктора биологических наук В.С. Данилова. Система «ЭКОЛЮМ» – это комплект специальных реагентов (биосенсоров), приготавливаемых на основе культивируемых в лабораторных условиях морских люминесцентных бактерий в комплексе со специально разработанными для этой системы люминометрами. Измеряемым параметром является биолюминесценция в видимой области спектра. Ниже приводятся аналитические характеристики и принципиальная схема функционирования тест-системы «ЭКОЛЮМ».

Тест-система «ЭКОЛЮМ» может с успехом применятся при:

· экспрессном контроле за отходами и сбросами промышленных предприятий;

· контроле технологических процессов в режиме реального времени;

· постоянном мониторинге питьевой воды, водоемов, почв и воздуха на содержание токсических веществ;

· определении уровня токсичности новой продукции;

· контроле за токсическим эффектом фармацевтических материалов и лекарственных веществ;

· контроле качества и безопасности продуктов питания;

· оценке профвредности рабочих мест на предприятиях.

«ЭКОЛЮМ» обладает хорошей чувствительностью к разнообразным химическим соединениям, характерным для промышленных сбросов, загрязнений почвы, воды, воздуха (тяжелые металлы, фенолы, формальдегид, пестициды и т. д.). Отклик люминесцентных бактерий на токсические вещества полностью коррелирует с таковым у других биологических организмов и величина 50% тушения свечения – ЕС₅₀ – полностью коррелирует с величиной LD₅₀ для человека.

Аналитические характеристики тест-системы «ЭКОЛЮМ»

 

Анализируемые соединения	Чувствительность, мг/л ЕС50, время анализа 5 минут
Тяжелые металлы Медь Цинк Ртуть	8,0 2,5 0,065
Фенолы 2,4-дихлорфенол 2,4-диметилфенол пентахлорфенол	3,6 4,4 0,08
Алифатические спирты и кетоны 2-деканол гексанол 2-деканон	1,16 40,3 7,9
Пестициды Кельтан Диазинон Перметрин	0,45 9,8 0,56
Микотоксины РR-токсин Патулин Цитринин	1,7 0,2 0,15
Другие токсины Цианид Формальдегид Анилин	8,5 30,0 70,0

 

Биосенсор поставляется в стабилизированной форме со сроком сохранности один год, прост в обращении, обеспечивает воспроизводимые результаты.

Мониторинг окружающей среды с применением биосенсора и аппаратуры «ЭКОЛЮМ» ориентирован на использование реактивов и сервисных приспособлений исключительно отечественного производства.

Основным преимуществом метода по сравнению с другими биотестами является быстродействие (время анализа одной пробы 1–5 минут) и воспроизводимость результатов (погрешность метода не более 5%).

 

 

Анализируемый субстрат (проба)