OECD 209 Активированный ил, тест на ингибирование дыхания (окисление углерода и аммония)

Стандарт «OECD 209 Активированный ил, тест на ингибирование дыхания (окисление углерода и аммония)», опубликованный в рамках руководящих принципов ОЭСР по ответственному ведению бизнеса для многонациональных компаний (руководящие принципы ОЭСР) , предназначен для оценки воздействия вещества на микроорганизмы, полученные из активного ила на очистных сооружениях сточных вод, путем измерения скорости дыхания (окисление углерода или аммония) как потребления кислорода. Результаты теста также могут использоваться в качестве индикатора соответствующих неингибирующих концентраций исследуемых веществ, применяемых в тестах на биоразлагаемость.

Данный метод испытаний позволяет определить эффективную концентрацию и наблюдаемую безопасную концентрацию исследуемого вещества. Можно определить три различных типа ингибирования поглощения кислорода: полное, только гетеротрофное и ингибирование, вызванное нитрификацией, в присутствии и в отсутствие N-аллилтиомочевины, специфического ингибитора нитрификации.

Для получения как наблюдаемой неэффективной концентрации, так и эффективной концентрации рекомендуется геометрическая серия из пяти повторов, включающих шесть контрольных и пять обрабатываемых концентраций. В каждом тестовом сосуде тестовые смеси, содержащие воду, синтетическую сточную воду и тестируемое вещество, инкубируются при pH 7,5 ±0,5 и температуре 20°C ±2°C в условиях принудительной аэрации для поддержания концентрации растворенного кислорода выше 60–70% насыщения. Потребление кислорода измеряется через 3 часа воздействия, и если тестируемое вещество быстро разлагается, дополнительные измерения могут быть проведены через 30 минут воздействия.

Стандарт OECD 209 — это стандартный метод, разработанный Организацией экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) для оценки потенциальной токсичности химических веществ для микроорганизмов в системах очистки сточных вод. Этот тест имеет решающее значение для оценки воздействия химических веществ на окружающую среду, особенно в контексте очистных сооружений, где активный ил играет важную роль в разложении органических веществ.

Основная цель метода испытаний OECD 209 — оценить воздействие вещества на микроорганизмы, присутствующие в активном иле, ключевом компоненте процессов аэробной очистки сточных вод. Для определения ингибирования микробной активности веществом измеряется интенсивность дыхания этих микроорганизмов, в частности, их потребление кислорода при окислении углерода и аммония. Эта информация имеет решающее значение для:

• Оценка экологического риска: Тестирование помогает оценить потенциальную токсичность химических веществ для микробных сообществ, необходимых для разложения органических загрязнителей в сточных водах.
• Тестирование биоразлагаемости: Результаты могут указывать на соответствующие неингибиторные концентрации исследуемого вещества для использования в последующих исследованиях биоразлагаемости.
• Соблюдение нормативных требований: испытания предоставляют данные для обоснования нормативных решений относительно безопасности химических веществ и гарантии того, что они не нарушают процессы очистки сточных вод.

Этот метод испытаний измеряет ключевые конечные точки, используемые для количественной оценки токсичности вещества, такие как эффективная концентрация (например, EC50, концентрация, вызывающая 50-процентное ингибирование) и концентрация, при которой не наблюдается эффекта.

Тест OECD 209 предполагает воздействие на микроорганизмы активного ила различных концентраций исследуемого вещества в контролируемых условиях. Методология разработана для обеспечения воспроизводимости и надежности результатов при соблюдении строгих критериев валидации.

Основные этапы метода тестирования следующие:

• Тестовые организмы: В тесте используется активный ил, обычно собираемый из аэротенка хорошо функционирующей очистной станции, которая в первую очередь очищает городские сточные воды. Ил содержит разнообразное микробное сообщество, ответственное за разложение органических веществ и нитрификацию. Для обеспечения однородности ил можно промывать, если эндогенная скорость дыхания низкая. Обычно ил используется в течение суток после сбора.
• Тестовая установка:
  • Тестовые смеси: Тест включает инкубацию смесей активного ила, синтетической сточной воды (имитирующей питательные вещества сточных вод) и тестируемого вещества в реакторах объёмом 1000 мл, содержащих 500 мл реакционной смеси. Для проверки чувствительности тест-системы добавляют контрольную пробу (без тестируемого вещества) и эталонное вещество (например, 3,5-дихлорфенол или пентагидрат сульфата меди(II)).
  • Концентрации: Тест обычно включает как минимум три концентрации исследуемого вещества в геометрическом ряду (например, 10 мг/л, 100 мг/л и 1000 мг/л), а для дозозависимого тестирования — шесть контролей и пять повторов для каждого варианта воздействия. При предельном тестировании для определения наличия значительной токсичности может использоваться одна концентрация (например, 1000 мг/л).
  • Условия: Испытания проводятся при pH 7,5 ± 0,5 и температуре 20 градусов Цельсия ± 2 градуса Цельсия с принудительной вентиляцией для поддержания уровня растворенного кислорода выше 60–70% насыщения. Потребление кислорода измеряется после 3-часового периода воздействия; для быстроразлагающихся веществ 30-минутные измерения необязательны.
• Измерение: Частота дыхания определяется путём измерения потребления растворённого кислорода в диапазоне 2–7 мг/л с помощью кислородного электрода в закрытой ячейке. Тест позволяет оценить три типа поглощения кислорода:
  • Общее дыхание: Общее потребление кислорода илом.
  • Гетеротрофное дыхание: кислород, используемый для окисления углерода, измеряется в присутствии N-аллилтиомочевины, ингибитора нитрификации.
  • Нитрифицирующее дыхание: кислород, используемый для окисления аммония, рассчитывается как разница между общим и гетеротрофным дыханием.

Скорость дыхания исследуемого вещества и эталонного вещества сравнивают с контрольными образцами и выражают в процентах ингибирования. На основании этих данных рассчитывают эффективную концентрацию и наблюдаемую концентрацию, не вызывающую эффекта.

• Критерии валидности: Для обеспечения надежности теста должны быть соблюдены следующие критерии:
  • Контрольные пробы должны показывать скорость поглощения кислорода не менее 20 мг на грамм активного ила в час.
  • Коэффициент вариации потребления кислорода в контрольных повторениях не должен превышать 30 процентов.
  • Значение EC50 эталонного вещества (например, 3,5-дихлорфенола) должно находиться в ожидаемом диапазоне, полученном в ходе предыдущих кольцевых испытаний.

Тест OECD 209 применим к нелетучим веществам, включая труднорастворимые и абсорбирующие вещества. Он широко используется в нормативных актах, таких как Регламент Комиссии Европейского союза (ЕС) № 440/2008, и совместим с такими стандартами, как ISO 8192.

Однако этот метод имеет некоторые ограничения:

• Короткое время экспозиции: стандартное время экспозиции 3 часа (или 30 минут для быстроразлагающихся веществ) может не отражать долгосрочные эффекты. Для повышения чувствительности предложен модифицированный вариант с 27-часовым временем инкубации.
• Сложные смеси: Тестирование может быть менее эффективным для сложных смесей или быстро разлагающихся веществ и может потребовать дополнительных оценок или измерений.
• Специфичность: Хотя тест различает окисление углерода и аммония, он не может в полной мере отразить экологическое воздействие веществ на другие микробные процессы.

Тест OECD 209 является краеугольным камнем экотоксикологических исследований, предлагая быстрый и экономичный метод скрининга для оценки потенциальной опасности химических веществ в системах очистки сточных вод. Его результаты критически важны для таких отраслей, как химическое производство, производство пестицидов и красителей, чтобы гарантировать, что их продукция не нарушает микробную активность на очистных сооружениях. Соответствие теста международным стандартам и его принятие испытательными лабораториями по всему миру подчёркивают его важность для оценки экологической безопасности.

В заключение следует отметить, что стандарт ОЭСР 209 обеспечивает надежную основу для оценки токсичности веществ для микроорганизмов активного ила. Измерение ингибирования дыхания позволяет получить ценные данные для оценки экологических рисков и принятия нормативных решений. Стандартизированная методология и строгие критерии валидации обеспечивают надежные результаты, а постоянные усовершенствования, такие как увеличение инкубационных периодов, направлены на расширение его применимости. Для исследователей, регулирующих органов и промышленности тест ОЭСР 209 остается важным инструментом обеспечения безопасности процессов очистки сточных вод и охраны окружающей среды.

Наша организация, работающая на протяжении многих лет и внимательно следящая за мировыми достижениями в области науки и технологий, проводит испытания, измерения и анализы в широком спектре областей для предприятий всех секторов, обладая квалифицированной командой и обширной инфраструктурой. В этой связи мы также предоставляем услуги по испытаниям в соответствии со стандартом ОЭСР 209 «Активный ил, тест на дыхательное ингибирование (окисление углерода и аммония)».