Cоколов Алексей – ассистент кафедры «Инженерной защиты окружающей среды»
г. Санкт-Петербург
Alexey Sokolov – St. Petersburg State Electrotechnical University “LETI” (named after UlyanovLenin)
Saint Petersburg
ЦЕЛЬ. Разработка аппаратно-программного комплекса (АПК) для экспрессоценки токсичности водных сред методом биотестирования с использованием Paramecium Caudatum. Основной задачей являлось создание системы, обеспечивающей регистрацию и анализ хемотакисческой реакции группы тест-организмов при разных уровнях токсического воздействия. МЕТОДЫ. Аппаратная часть комплекса включает в себя камеру высокого разрешения, специальную плоскую фотометрическую кювету, светодиодную подсветку с регулируемой интенсивностью. Программное обеспечение использует алгоритмы компьютерного зрения (OpenCV) для трекинга движения инфузорий P. Caduatum, оценка токсичности на основе пространственно-временного распределения клеток. Эксперименты проводились с использование раствора ЛозиныЛозинского в качестве контроля и раствора медного купороса (CuSO₄) в концентрациях от 1 мг/л до 0.1 мг/л в качестве исследуемого раствора. РЕЗУЛЬТАТЫ. При 1 мг/л CuSO₄ 95% клеток сохранили локализацию в нижней зоне кюветы (летальность), индекс токсичности соответствовал высокой степени опасности (Т>0.70). При 0.1 мг/л CuSO₄ наблюдалась миграция 70-75% популяции в верхнюю зону, аналогично контрольной пробе (Т<0.40). Система продемонстрировала погрешность ≤5% и время анализа 30 минут. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Разработанный АПК позволяет точно определять токсичность сред с CuSO₄, выявляя как критические (1 мг/л), так и субпороговые (0.1 мг/л) концентрации. Устойчивость метода к артефактам съемки подтверждает его надежность для экологического мониторинга. >>0.70) При 0.1 мг/л CuSO₄ наблюдалась миграция 70-75% популяции в верхнюю зону, аналогично контрольной пробе (Т<0.40). Система продемонстрировала погрешность ≤5% и время анализа 30 минут. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Разработанный АПК позволяет точно определять токсичность сред с CuSO₄, выявляя как критические (1 мг/л), так и субпороговые (0.1 мг/л) концентрации. Устойчивость метода к артефактам съемки подтверждает его надежность для экологического мониторинга. ><0.40). Система продемонстрировала погрешность ≤5% и время анализа 30 минут. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Разработанный АПК позволяет точно определять токсичность сред с CuSO₄, выявляя как критические (1 мг/л), так и субпороговые (0.1 мг/л) концентрации. Устойчивость метода к артефактам съемки подтверждает его надежность для экологического мониторинга.
THE PURPOSE. Development of a hardware-software complex (HSC) for rapid toxicity assessment of aquatic environments using Paramecium caudatum as a bioindicator. The primary goal was to create a system capable of registering and analyzing the chemotactic response of test organisms under varying levels of toxic exposure. METHODS. The hardware component includes a high-resolution camera, a specialized flat photometric cuvette, and adjustable LED lighting. The software utilizes computer vision algorithms (OpenCV) for tracking P. caudatum movement and assessing toxicity based on spatiotemporal cell distribution. Experiments were conducted using Lozina-Lozinsky solution as a control and copper sulfate (CuSO₄) solutions at concentrationsranging from 1 mg/L to 0.1 mg/L as test samples. RESULTS. At 1 mg/L CuSO₄, 95% of cells remained localized in the lower cuvette zone (lethality), with a toxicity index corresponding to high hazard (T>0.70). At 0.1 mg/L CuSO₄, 70-75% of the population migrated to the upper zone, similar to the control (T<0.40) The system demonstrated ≤5% error and a 30-minute analysis time. CONCLUSION. The developed HSC enables precise toxicity assessment of CuSO₄- contaminated environments, detecting both critical (1 mg/L) and subthreshold (0.1 mg/L) concentrations. The method’s robustness against imaging artifacts confirms its reliability for ecological monitoring.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.