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哈希水质毒性分析的最新技术及应用

  1生物毒性监测的必要性

  随着近代工业的发展,化学物质的使用日益增多,使人类赖以生存的水生生态系统受到了越来越严重的污染,而且突发性环境污染事故时有发生,如人为投毒、自然灾害引起的水质突变,尤其是石油化工原料、产成品及有毒有害危险品的生产、储存和运输过程中发生的事故对环境水体所造成的污染等。这就要求我们要快速地应对各种突发性环境污染事故,尽量减少各种经济损失或社会影响。几十年来,各种理化分析手段的灵敏度越来越高,大多数研究者都是关注单一污染物对生物体和生态系统的毒性效应,但是,环境中的生物体常常暴露于多组分污染物共存的混合体系中,而非简单的单一体系。混合物体系产生的毒性效应是所有组分污染物拮抗、叠加、协同或抑制作用的综合结果,即使混合物体系中的单一组分处于无毒性效应浓度时,该组分对混合物的总毒性效应仍有一定的贡献【1-4】。因此,发展新的快速、准确评价各类污染物毒性的有效方法显得非常迫切和必要。

  本文在此主要对国内外最新的生物毒性监测技术进行研究和探讨。

  2 生物毒性监测技术

  环境中有毒物质生物毒性的测定与评价,一般用浮游生物、藻类和鱼类等水生生物,以其形态、运动性、生理代谢的变化或者死亡率做指标来评价环境污染物的毒性。这些方法一度成为评价环境污染的必需手段之一,但这些方法操作都比较繁琐,检测时间较长,检测费用较高,且结果不稳定,重复性差,使其难以推广应用,且不适于常规的检验,尤其是现场的应急监测【5】。针对传统生物毒性检测方法的不足,以及现场应急监测的需求,一些快速、简便且经济的现代检测方法逐步发展起来,如发光细菌毒性检测方法、化学发光毒性检测方法等。其中发光细菌因其独特的生理特性,与现代光电检测手段完美匹配的特点而备受关注。而化学发光毒性监测方法则是最新的毒性评价技术,弥补了细菌发光法在现场中使用的一些限制性,可在第一时间内对突发性事件或人为破坏引起的水源地及饮用水污染事件做出评估,越来越受到各个环境领域的关注。

  2.1 细菌发光检测技术

  发光细菌综合毒性检测技术是建立在细菌发光生物传感方法基础上的毒性检测技术,它能有效地检测突发性或破坏性的环境污染。发光细菌的发光过程是菌体内一种新陈代谢的生理过程,是光呼吸进程,是呼吸链上的一个侧支,该光的波长在490nm左右。这种发光过程极易受到外界条件的影响,凡是干扰或损害细菌呼吸或生理过程的任何因素都能使细菌发光强度发生变化。当有毒有害物质与发光细菌接触时,水样中的毒性物质会影响发光菌的新陈代谢,发光强度的减弱与样品毒性物质的浓度成正比。其反应机理如下列化学方程式所示:

  FMNH2 +O2 + R-CHO → FMN + R-COOH + H2O + Light

  概括地说,就是细菌生物发光反应是由分子氧作用,细胞内荧光酶催化,将还原态的黄素单核苷酸(FMNH2)及长链脂肪醛氧化为FMN及长链脂肪酸,同时释放出最大发光强度在490nm左右的蓝绿光【6】。

  目前,发光细菌法已经成为了成为一种简单、快速的生物毒性检测手段,广泛应用于质检、环境监测、水产养殖等领域,并被列入了国际标准ISO11348,我国国家标准GB/T15441-1995,德国国家标准DIN38412。在我国,目前主要是以国际ISO标准和我国的国家标准为依据,尤其是国际ISO标准。

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