水環(huán)境污染生物監(jiān)測方法(二)

1、水環(huán)境污染生物監(jiān)測方法(二) (一)生物測試法 利用生物受到污染物危害或毒害后所產(chǎn)生的反應或生理機能的變幻來評價水體污染情況，確定毒物平安濃度的辦法稱為生物測試法。該辦法有靜水式生物測試和流水式生物測試兩種。前者是把受試生物放于不流淌的實驗溶液中，測定污染物的濃度與生物中毒反應之間的關(guān)系，從而確定污染物的毒性；后者把受試生物放于延續(xù)或間歇流淌的實驗溶液中，測定污染物濃度與生物反應之間的關(guān)系。測試分為短期(不超過96h)的急性毒性實驗和長久(如數(shù)月或數(shù)年)的慢性毒性實驗。在一個實驗裝置內(nèi)，測試生物可以是一種，也可以是多種。測試工作可在試驗室內(nèi)舉行，也可在野外污染水體中舉行。 1水生生物毒性實驗

2、舉行水生生物毒性實驗可用魚類、搔類、藻類等，其中魚類毒性實驗應用較廣泛。 魚類對水環(huán)境的變幻反應非常敏捷，當水體中的污染物達到一定濃度或強度時，就會引起系列中毒反應。例如：行為異樣、生理功能紊亂、組織細胞病變，直至死亡。魚類毒性實驗的主要目的是尋覓某種毒物或工業(yè)廢水對魚類的半數(shù)致死濃度與平安濃度，為制定水質(zhì)標準和廢水排放標準提供科學依據(jù)；測試水體的污染程度和檢查廢水處理效果等。有時魚類毒性實驗也用于一些特別目的，如比較不同化學物質(zhì)毒性的凹凸，測試不同種類魚對毒物的相對敏感性，測試環(huán)境因素對廢水毒性的影響等。下面介紹靜水式魚類急性毒性實驗。 (1)供實驗魚的挑選和馴養(yǎng)。 金魚來源便利，常用于實驗

3、。要挑選無病、活潑、魚鰭完整伸展、食欲和逆水性強、體長(不包括尾部)約3 cm的同種和同齡的金魚。選出的魚必需先在與實驗條件相像的生活條件(溫度、水質(zhì)等)下馴養(yǎng)7d以上；實驗前一天停止喂食；假如在實驗前四天內(nèi)發(fā)生死亡現(xiàn)象或發(fā)病的魚高于10%，則不能用法。 (2)實驗條件挑選。 每種濃度的實驗溶液為一組，每組起碼10條魚。實驗容器用容積約10 l的玻璃缸，保證每升水中魚質(zhì)量不超過2g。 實驗溶液的溫度要相宜，對冷水魚為1228 ，對溫水魚為2028。同一實驗中，溫度變幻為±2；實驗溶液中不能含大量耗氧物質(zhì)，要有足夠的溶解氧，對冷水魚do5 mg/l，對溫水魚do4 mg/l;實驗溶液的

4、ph應為6.78.5，實驗期間ph波動范圍不得超過0.4個ph單位；硬度影響毒物毒性，普通來說，硬水可降低毒物毒性，而軟水可增加毒物毒性，因此，必需注重檢測實驗溶液的硬度，并在報告中注明。硬度應為50250 mg/l(以caco3計)。 配制實驗溶液和馴養(yǎng)魚用的水應是未受污染的河水或湖水。假如用法自來水，必需經(jīng)充分曝氣才干用法。不宜用法蒸餾水。 (3)實驗步驟。 預實驗(探究性實驗)：為保證正式實驗順當舉行，須經(jīng)探究性實驗確定實驗溶液的濃度范圍，即通過觀看24 h或48 h )魚類中毒的反應和死亡狀況，找出不發(fā)生死亡、所有死亡和部分死亡的濃度。 實驗溶液濃度設計：合理設計實驗溶液濃度，是實驗勝

5、利的重要保證，通常選7個濃度(起碼5個)，濃度間隔取等對數(shù)間距，例如：10.0、5.6、3.2、1.8、1.0(對數(shù)間距0.25)或10.0、7.9、6.3、5.0、4.0、3.6、2.5、2.0、1.6、1.25、1.0(對數(shù)間距0. 1)，其單位可用體積分數(shù)(如廢水)或質(zhì)量濃度(mg/l)表示。另設一對比組，對比組在實驗期間魚死亡率超過10%，則囫圇實驗結(jié)果不能采納。 實驗：將實驗用魚分離放入盛有不同濃度溶液和對比水的玻璃缸中，并記錄時光。前8h要延續(xù)觀看和記錄實驗狀況，假如正常，繼續(xù)觀看，記錄24 h、48 h和96 h魚的中毒癥狀和死亡狀況，供判定毒物或工業(yè)廢水的毒性。 毒性判定：半數(shù)

6、致死量(ld50)或半數(shù)致死濃度(lc50)是評價毒物毒性的主要指標之一。魚類急性毒性的分級標準如表6-5所示。 表6-5魚類急性毒性的分級標準 求lc50的簡便辦法是將實驗用魚死亡半數(shù)以上和半數(shù)以下的數(shù)據(jù)與相應實驗溶液毒物(或廢水)濃度繪于半對數(shù)坐標紙上(對數(shù)坐標表示毒物濃度，算術(shù)坐標表示死亡率)，用直線內(nèi)插法求出。表6-6列出假設某廢水的實驗結(jié)果，圖6-1為利用實驗結(jié)果求lc50的辦法(直線內(nèi)插法)。將三種實驗時光實驗魚死亡半數(shù)以上和半數(shù)以下最臨近半數(shù)的死亡率數(shù)值與相應廢水濃度數(shù)值的坐標交點標出，并分離銜接起來，再由50死亡率處引一橫坐標的垂線，與上述三線相交，由三交點分離向縱坐標作垂線，

7、垂線與縱坐標的交點處濃度即為lc50，可見24 h、48 h和96 h的lc50分離為5.2%、4.7%、 4.4% 。 圖6-1利用實驗結(jié)果求lc50的辦法(直線內(nèi)插法) 表6-6假設某廢水的實驗結(jié)果 魚類毒性實驗的應用：魚類毒性實驗的一個重要目的是按照實驗數(shù)據(jù)估算毒物的平安濃度，為制定有毒物質(zhì)在水中的最高允許濃度提供依據(jù)。計算平安濃度的閱歷公式有以下幾種： 目前應用比較普遍的是最后一種。對易分解、堆積少的化學物質(zhì)普通選用的系數(shù)為0.050.1，對穩(wěn)定的、能在魚體內(nèi)高堆積的化學物質(zhì)，普通選用的系數(shù)為0.010.05。 按公式計算出平安濃度后，要進一步做驗證實驗，特殊是具有揮發(fā)性和不穩(wěn)定性的毒

8、物或廢水，應該用恒流裝置舉行長時光(如一個月或幾個月)的驗證實驗，并設對比組舉行比較，如發(fā)覺有中毒癥狀，則應降低毒物或廢水濃度再舉行實驗，直到確認某濃度對魚是平安的，即可定為平安濃度。此外，在驗證實驗過程中必需投喂餌料。 2發(fā)光細菌法 (1)辦法原理。 發(fā)光細菌是一類非致病的革蘭氏陰性微生物，它們在適當條件下能放射出肉眼可見的藍綠色光(450490 nm)。當樣品毒性組分與發(fā)光細菌接觸時，可影響或千擾細菌的新陳代謝，使細菌的發(fā)光強度下降或不發(fā)光。在一定毒物濃度范圍內(nèi)，毒物濃度與發(fā)光強度成負相關(guān)線性關(guān)系，因而可用法生物發(fā)光光度計測定水樣的相對發(fā)光強度來監(jiān)測毒物的濃度。 國家標準(gb/t 154

9、41-1995)中，以氯化汞作為參比毒物表征廢水或可溶性化學物質(zhì)的毒性，也可用半數(shù)有效濃度(ec50)，即發(fā)光強度為最大發(fā)光強度一半時的廢水濃度或可溶性化學物質(zhì)的濃度來表征；選用光明發(fā)光桿菌t3亞種(photobacterium phosphoreum t3 spp.)作為發(fā)光細菌。因該菌是一種海洋細菌，故水樣和參比毒物溶液應含有一定濃度的。 目前，常采納新奇發(fā)光細菌培養(yǎng)法和冷凍千燥發(fā)光菌粉制劑法。 (2)測定要點。 實驗材料的預備：專用生物毒性測試儀，發(fā)光細菌瓊脂培養(yǎng)液、液體培養(yǎng)基，0.020.24 mg/l系列hgcl2標準溶液，新奇光明發(fā)光桿菌t3亞種或光明發(fā)光桿菌凍干粉，化學毒物或綜合

10、廢水等。 新奇發(fā)光細菌懸液的制備：從光明發(fā)光桿菌的菌種管斜面中挑取一環(huán)細菌接種于新的發(fā)光細菌瓊脂斜面上，待斜面長滿菌苔并顯然發(fā)光時加入適量稀釋液并制成菌懸液；取0.1 ml菌懸液接種于50 ml液體培養(yǎng)基中，在22搖床振蕩培養(yǎng)至對數(shù)生長中期(1214 h)，用稀釋液將菌懸液稀釋成5×107個(細胞)/ ml(菌懸液)，置于4下保存?zhèn)溆谩?樣品測定：將過濾去除顆粒物雜質(zhì)的待測水樣加入占水樣質(zhì)量3的nacl，然后按表6-7所示依次加入稀釋液和待測水樣，恒溫(20±0.5)后加入等量發(fā)光細菌懸液，依次測其發(fā)光強度。 表6 -7工業(yè)廢水發(fā)光強度標準系列 測試結(jié)果分析：按照測得的待測

11、水樣的發(fā)光強度計算其相對折光率，計算公式為： 式中：對比光強度水樣中廢水濃度為0的1號測試管中測得的發(fā)光強度。 ec50在雙對數(shù)坐標紙上，以水樣濃度為橫坐標，以相對折光率為縱坐標作圖，由圖求得水樣的ec50，并對比表6 -8確定水樣的生物毒性。 表6-8樣品ec50與生物毒性的關(guān)系 3致突變和致癌物檢測 致突變和致癌物也稱誘變劑，其檢測辦法有微核測定法、艾姆斯(ames)實驗法、染色體畸變實驗法等。 微核測定法原理基于：生物細胞中的染色體在復制過程中常會發(fā)生一些斷裂，在正常狀況下，這些斷裂絕大多數(shù)能自行愈合，但假如受到外界誘變劑的作用，就會產(chǎn)生一些游離染色體斷片，形成包膜，變成大小不等的小球體

12、(微核)，其數(shù)量與外界誘變劑強度成正比，可用于評價環(huán)境污染水平和對生物的危害程度。該辦法所用生物材料可以是植物或動物組織或細胞。植物廣泛應用紫露草和蠶豆根尖。紫露草以其花粉母細胞在減數(shù)分裂過程中的染色體作為誘變劑的襲擊目標，把四分體中形成的微核數(shù)作為染色體受到損傷的指標，評價受危害程度。蠶豆根尖細胞的染色體大，dna含量多，對誘變劑反應敏感。 ames實驗是利用鼠傷寒沙門氏菌(salmonella typhimurium)的組氨酸養(yǎng)分缺陷型菌株發(fā)生回復突變的性能來檢測被檢物是否具有致突變性。這種菌株均含有控制組氨酸合成的基因，在不含組氨酸的培養(yǎng)基中不能生長，但假如存在致突變物時，便作用于菌株的dna，使其特定部位發(fā)生基因突變而回復為野生型菌株，能在無