БИОЛОГИЯ ВНУТРЕННИХ ВОД, 2013, № 3, с. 91-96
УДК 574.64.084.1
ПРОСТОЙ ДИЛЮТЕР ДЛЯ ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
В ПРОТОЧНЫХ УСЛОВИЯХ
© 2013 г. Д. Ф. Павлов
Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, 152742 пос. Борок, Ярославская обл., Некоузский р-н, e-mail: pavlov@ibiw.yaroslavl.ru Поступила в редакцию 23.11.2011 г.
Описана оригинальная конструкция простого и недорогого дилютера для проведения экспериментов по влиянию различных химических соединений на гидробионтов в проточных условиях. Дилютер не имеет движущихся частей и работает за счет потока воды. Основные детали дилютера изготовлены из дешевых одноразовых компонентов и устройство может быть смонтировано без квалифицированной технической помощи. В дилютере отсутствуют контактирующие с экспериментальными растворами металлические или какие-либо химически-реактивные детали. Дилютер можно использовать для экспериментов как с отдельными веществами, так и с их смесями, обеспечивая одновременное проведение экспериментов в нескольких повторностях. При правильной начальной калибровке дилютер не требует внесения поправок в его настройки даже при длительных хронических опытах. Наиболее важная оригинальная особенность дилютера — его дозирующая система, основанная на вакуумно-воздушном замке. Эта ключевая система очень проста, надежна, не содержит ни механических, ни электрических устройств и обеспечивает достаточную точность дозирования испытуемых веществ.
Ключевые слова: водные организмы, дилютер, токсикологические эксперименты "в протоке".
Б01: 10.7868/8032096521303011Х
ВВЕДЕНИЕ
Дилютеры — установки для поддержания постоянной концентрации каких-либо веществ в проточной воде экспериментальных установок, очень полезные устройства при проведении исследований по изучению влияния различных веществ на водные организмы [7, 9, 13]. После изобретения первых дилютеров предложено несколько конструкций, действие которых основано на различных механических и гидравлических принципах [10, 11].
В соответствии с принципом дозирования испытуемых веществ все многообразие разработанных ранее дилютеров может быть разделено на три типа: электромеханические и электронные устройства (например, соленоидные клапаны, перистальтические насосы, компьютерные контроллеры и т. д.); механические дозирующие системы, использующие инжекторы, металлические пружины и прочее; дилютеры (как с непрерывным, так и прерывистым протоком и дозированием), которые работают за счет протока воды, силы ее тяжести [1—6, 8, 12, 13]. Однако в большинстве этих дилютеров есть недостатки. Системы, основанные на применении электриче-
ских устройств (например, соленоидных клапанов), могут быть непригодны для экспериментов в полевых условиях, надежность их работы во многом определяется не всегда стабильным электроснабжением. Системы, оснащенные механическими инжекторами или содержащие подвижные элементы, как правило, ненадежны, их трудно калибровать и поддерживать в рабочем состоянии. Металлические части таких систем могут быть подвержены коррозии. "Серийные" (serial) дилютеры (в которых происходит последовательное разбавление и дозировка испытуемого раствора) неудобны для экспериментов со смесями токсикантов или для одновременного тестирования нескольких соединений. Устройства, контролируемые компьютерами, достаточно дороги и зависят от надежности собственно дозирующего устройства (например, перистальтического насоса) и устойчивости электроснабжения.
Цель работы — описать устройство оригинального дилютера — простой, очень недорогой и надежной системы, подходящей для экспериментов по изучению влияния различных соединений на гидробионтов в проточных аквариумах как в лаборатории, так и в поле.
РЛ
ч>
ТПТ
ТПТ
/|_Подача воды
ПТ
C
СП
СП
РП
АТ
-м
РП
ТВ3
АТ
К &
МК
ТВ3
и
&
ТТ
К
0
МП
ТПТ
ВН
АС
МК
ч>
и.
СТр
ТТ
МП
СМ
АС
ВН
СТр
Контроль
СК
ДК
р
АС
СК
ДК
Опытные аквариумы
а б
Схема конструкции дилютера для токсикологических экспериментов в проточных условиях. Обозначения см. в тексте.
ОПИСАНИЕ ДИЛЮТЕРА
Конструкция. Вода поступает из подающего танка, оснащенного любым устройством (например, поплавковым клапаном) поддерживающим примерно постоянную скорость протока. Распределительный лоток (РЛ) служит для точной регулировки постоянной скорости протока воды, поступающей в систему (см. рисунок). Устройство и принцип работы РЛ близки "water cell" в работе [3]. Наиболее удобный размер РЛ 5—10 см по ширине и высоте, длина может варьировать в зависимости от планирующегося числа вариантов эксперимента и размеров основных частей дилю-тера. РЛ оборудован сливными патрубками (СП), высоту которых можно регулировать. Эти трубки могут быть изготовлены из стеклянных капил-
лярных трубок подходящего внутреннего диаметра. Трубки проходят через пробки из химически нейтральной резины или полипропилена, закрепленные в отверстиях в дне РЛ. Вода, поступающая из подающего танка в РЛ, фильтруется через сетку из нержавеющей стали (С) для того, чтобы предотвратить попадание крупных частиц в РЛ и закупорку СП. В одном из концов РЛ установлена переливная труба (ПТ) с внутренним диаметром, намного превосходящим диаметр СП. Эта труба служит трем целям: поддержанию постоянного уровня воды в РЛ, подаче чистой воды в контроль (излишки воды, поступающей в РЛ, направляются в аквариум(ы) с "чистым" контролем); аварийному сливу воды из РЛ.
в
0
ПРОСТОЙ ДИЛЮТЕР ДЛЯ ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
93
Схема расположения основных частей дилю-тера показана на рисунке. Размер мерной камеры (МК) может варьировать в зависимости от желаемой скорости обмена воды в аквариумах, доступности материалов, удобства в пользовании и обслуживании. В качестве МК могут использоваться прямоугольные или цилиндрические сосуды. В дилютерах применяли прямоугольные плексигласовые сосуды размером 10 х 10 см по ширине и длине и 12 см по высоте. Такой размер обеспечивает поступление в экспериментальные аквариумы ~1 л воды за один цикл работы дилютера. МК оборудованы автоматическим сифоном (АС) [1], т-трубкой Вентури, служащей в качестве вакуумного насоса (ВН) и тонкой т-образной трубкой-тройником (ТТ). Две гибких трубки из ПВХ с внутренним диаметром 5—7 мм, помеченные на рисунке как "трубка подачи токсиканта" (ТПТ) и "трубка вакуумного замка" (ТВЗ), прикреплены к ТТ. АС изготовлены из стеклянных или пластиковых трубок с внутренним диаметром ~1 см, которые накрыты пробирками диаметром ~2 см, обрезанными до нужной длины. Для изготовления ВН подходят как пластиковые, так и стеклянные трубки-тройники с внутренним диаметром, равным диаметру трубок АС. Предпочтительно использовать специально изготовленные в стеклодувной мастерской стеклянные тройники, поскольку сила разрежения, создаваемого АС, больше, если верхний конец т-образной трубки Вентури слегка заужен, как показано на рисунке. Стеклянная трубка (СТр), соединяющая ВН со смесительной камерой (СК), должна быть достаточно длинной. Чем длиннее СТр, тем более мощным будет ВН. Так, если диаметр ВН ~1 см, рекомендуемая длина СТр должна быть >40 см. Для ТТ, прикрепленной к боковому отводу ВН, можно использовать пластиковые тройники, применяемые аквариумистами для систем аэрации воды. Свободные концы ПВХ-трубок, т.е. ТПТ и ТВЗ, должны регулироваться в вертикальной плоскости, также необходимо обеспечить их крепление на некотором постоянном уровне (например, с помощью маленьких клиньев, вырезанных из ПВХ-трубок). Все трубки должны соединяться между собой с помощью кусочков эластичных силиконовых или ПВХ-шлангов подходящей длины и диаметра. Все эти соединения должны быть абсолютно герметичными, что особенно важно для вакуумного замка и вакуумного насоса. Однако нежелательно использовать для этой цели какой-либо герметик или клей, поскольку это лишит конструкцию одного из ее достоинств — возможности легкой замены одноразовых частей дилютера.
Для хранения и подачи в дилютер маточного раствора испытуемых веществ используются сосуды Мариотта (СМ), принцип действия которых хорошо известен [7]. СМ соединены с мерной пи-
петкой (МП) ПВХ-трубкой с внутренним диаметром 5—7 мм (см. рисунок). СМ служат для поддержания постоянного уровня раствора в МП: свободная поверхность раствора в МП будет всегда находиться на одном уровне с нижним краем атмосферной трубки (АТ). Это позволяет дозировать точный объем маточного раствора при каждом цикле срабатывания дилютера. К соединительной ПВХ-трубке необходимо прикрепить маленький кран (например, используемый в аквариумистике для систем аэрации) и отрегулировать его так, чтобы скорость поступления раствора из СМ в МП была минимально возможной. Эта скорость должна быть меньше, чем скорость падения уровня жидкости в СК от метки а к метке б (см. рисунок). В то же время скорость наполнения СК чистой водой должна быть меньше, чем скорость наполнения МП маточным раствором, поступающим из СМ. Постоянный уровень маточного раствора в МП может быть обеспечен не только за счет использования СМ — могут применяться любые системы, позволяющие поддерживать указанный постоянный уровень.
В качестве МП можно использовать стеклянную мерную пипетку подходящего размера. Однако лучше обрезать верхний конец пипетки так, чтоб от метки ее максимального объема до верхнего конца оставалось <1...1.5 см. Это уменьшает высоту, на которую ВН должен поднять раствор, делая процесс доставки испытуемого раствора более быстрым и надежным. Крепление МП должно обеспечивать ее передвижение (регулировку) в вертикальной плоскости. Уровни МП и нижнего края АТ в СМ должны соответствовать друг другу (см. рисунок). Передвигая МП вверх-вниз, можно точно установить "нулевой" уровень раствора в мерной пипетке. Глубина, на которую в МП погружена и закреплена ТПТ, позволит точно отмерить необходимый объем маточного раствора, который должен поступить в дилютер за один цикл.
Конструкции СК и делительной камеры (ДК), используемые в дилютере, аналогичны устройству камер Flow Booster и Water Split соответственно в модели, предложенной в работе [3]. СК аналогична конструкции МК, описанной выше, за иск
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.