發(fā)光細(xì)菌法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

1、發(fā)光細(xì)菌法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用摘要詳細(xì)敘述發(fā)光細(xì)菌的生理特性及其應(yīng)用原理,與其它生物監(jiān)測(cè)方法相比具有快速、簡(jiǎn)便、靈敏等特點(diǎn),重點(diǎn)評(píng)述了發(fā)光細(xì)菌法在工業(yè)廢水、水域水質(zhì)毒性及在其他相關(guān)領(lǐng)域監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用情況,其測(cè)試結(jié)果與傳統(tǒng)的魚類毒性試驗(yàn)結(jié)果具有良好的相關(guān)性,實(shí)際應(yīng)用方便可行。同時(shí),結(jié)合現(xiàn)代電子技術(shù)和化學(xué)分析技術(shù)對(duì)發(fā)光細(xì)菌法的發(fā)展進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞發(fā)光細(xì)菌;綜合毒性;環(huán)境監(jiān)測(cè);測(cè)試環(huán)境監(jiān)測(cè)方法可以劃分為兩類:理化分析技術(shù)和生物監(jiān)測(cè)。其中理化分析技術(shù)常常用于單一理化指標(biāo)的測(cè)試,但不能反應(yīng)污染物毒性的大小。傳統(tǒng)的生物監(jiān)測(cè)以水蚤、藻類或魚類等為受試對(duì)象,雖然能反映毒物對(duì)生物的直接影響,但是這些方法的最大缺點(diǎn)

2、是實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng),實(shí)驗(yàn)比較繁瑣。針對(duì)傳統(tǒng)生物毒性檢測(cè)方法的不足,發(fā)光細(xì)菌法作為一種新型生物毒性監(jiān)測(cè)技術(shù)正在廣泛應(yīng)用,引起了廣大環(huán)?？蒲泄ぷ髡叩年P(guān)注。 1發(fā)光細(xì)菌法的應(yīng)用原理發(fā)光細(xì)菌法1是利用靈敏的光電測(cè)量系統(tǒng)測(cè)定毒物對(duì)發(fā)光細(xì)菌發(fā)光強(qiáng)度的影響。發(fā)光細(xì)菌含有熒光素、熒光酶、ATP等發(fā)光要素,在有氧條件下通過細(xì)胞內(nèi)生化反應(yīng)而產(chǎn)生微弱熒光。當(dāng)細(xì)胞活性升高,處于積極分裂狀態(tài)時(shí),其ATP含量高,發(fā)光強(qiáng)度增強(qiáng)。發(fā)光細(xì)菌在毒物作用下,細(xì)胞活性下降,ATP 含量水平下降,導(dǎo)致發(fā)光細(xì)菌發(fā)光強(qiáng)度的降低。實(shí)驗(yàn)顯示,毒物濃度與菌體發(fā)光強(qiáng)度呈線性負(fù)相關(guān)關(guān)系,因而,可以根據(jù)發(fā)光細(xì)菌發(fā)光強(qiáng)度判斷毒物毒性大小,用發(fā)光度表征毒物所在

3、環(huán)境的急性毒性。 2應(yīng)用概況常規(guī)理化分析方法存在待測(cè)項(xiàng)目多、成本高、工作量大的問題,難以判斷廢水的毒性,無法反映出有毒化合物相互作用的影響,而發(fā)光細(xì)菌法則可以彌補(bǔ)這些缺憾,即可以測(cè)定廢水的綜合毒性,也可以測(cè)定單一污染成份的毒性。 2.1測(cè)定工業(yè)廢水的毒性工業(yè)廢水是造成水體污染的重要因素之一,當(dāng)受納水體的污染物達(dá)到一定濃度時(shí),就會(huì)引起生物的中毒反應(yīng)。使之行為異常,生理功能紊亂,組織細(xì)胞病變,甚至死亡。用發(fā)光細(xì)菌法測(cè)定廢水的綜合毒性,國(guó)外在20世紀(jì)70年代末和80年代做過大量的的研究。Bolich2根據(jù)采用發(fā)光細(xì)菌方法和采用魚類、蚤類測(cè)定工業(yè)廢水的急性毒性的試驗(yàn)結(jié)果,提出了3個(gè)毒性比較方法標(biāo)準(zhǔn):有

4、毒/無毒;百分?jǐn)?shù)等級(jí);對(duì)數(shù)等級(jí),其中百分?jǐn)?shù)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)為國(guó)內(nèi)多數(shù)科研人員所采用,如表1所示。表1發(fā)光細(xì)菌試驗(yàn)百分?jǐn)?shù)法等級(jí)劃分 EC50或LC50(百分濃度)毒性級(jí)別等級(jí) 0. 9),與水蚤的測(cè)試結(jié)果相關(guān)系數(shù)r0. 8,總體上,發(fā)光細(xì)菌法的靈敏性高于虹鱒魚的,而低于水蚤的。厲以強(qiáng)9等將發(fā)光菌毒性試驗(yàn)應(yīng)用于項(xiàng)目竣工環(huán)保驗(yàn)收,試驗(yàn)結(jié)果與常規(guī)驗(yàn)收監(jiān)測(cè)結(jié)果有可比性,并認(rèn)為發(fā)光菌毒性試驗(yàn)可用于必須公示的敏感項(xiàng)目竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收監(jiān)測(cè)。童中華10等用淡水發(fā)光菌評(píng)估電化學(xué)處理模擬印染廢水的效果,測(cè)定了14種染料化合物對(duì)發(fā)光菌的EC50值,結(jié)果顯示:還原直接染料毒性最大, 酸性染料毒性次之,活性染料毒性最小。等利

5、用發(fā)光細(xì)菌測(cè)定了不同行業(yè)廢水的生物毒性, 指出:電鍍、印染、染化、造漆、冶金行業(yè)廢水的生物毒性最大,制藥、造紙、化纖、化肥等行業(yè)廢水的生物毒性次之,日用化工、食品等行業(yè)廢水的生物毒性最小。喬鴻澤12等用發(fā)光細(xì)菌法估算了淮陰、淮安兩市城市污水對(duì)河道水體的分擔(dān)率,評(píng)價(jià)了工廠排放污水的毒性,并據(jù)此確定污染源監(jiān)督管理中應(yīng)優(yōu)先治理的工業(yè)廢水?？傊?采用發(fā)光細(xì)菌法進(jìn)行工業(yè)廢水毒性分析是可行的,并且可以與化學(xué)分析技術(shù)相結(jié)合,為工業(yè)廢水的毒性物質(zhì)的鑒別和去除效果提供了快捷的評(píng)價(jià)方法。 2.2測(cè)定特定水域的毒性水體環(huán)境污染是破壞水域生態(tài)平衡的重要因素,由于水體中的污染物比較復(fù)雜,難以用單一的理化指標(biāo)來表示其污染

6、程度。通過生物毒性試驗(yàn),可以更好地反映水體的污染負(fù)荷與生物學(xué)效應(yīng)的關(guān)系,以便綜合地評(píng)價(jià)水體污染現(xiàn)狀和污染物的毒性。其中水域污染對(duì)漁業(yè)影響較為顯著。吳偉13以明亮發(fā)光桿菌作為指示物,對(duì)漁業(yè)水域污染物的急性毒性進(jìn)行了監(jiān)測(cè),同時(shí)研究了pH值、溫度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。結(jié)果表明,在溫度2030, pH=69條件下測(cè)試,其結(jié)果與魚類毒性試驗(yàn)可以互相替代。喬鴻澤14等用發(fā)光細(xì)菌法測(cè)定了污水對(duì)魚類的綜合毒性并利發(fā)光細(xì)菌法對(duì)死魚事故進(jìn)行了調(diào)查后指出:死魚事故是由于工業(yè)廢水大量排放所致。發(fā)光細(xì)菌法還可以用于區(qū)域污水毒性的評(píng)價(jià)和污染防治方面,陳曉東15應(yīng)用生物毒性研究方法對(duì)沈陽西部工業(yè)污水排放系統(tǒng)的衛(wèi)工、肇工渠及細(xì)河

7、水體進(jìn)行了生物急性毒性和遺傳毒性的監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià),研究結(jié)果表明,其工業(yè)混合廢水排放水體具有很高的生物毒性,將直接影響受納河流水生生物的生存,同時(shí)也將影響污水處理廠的微生物群落,影響處理效果。采用生物毒性測(cè)試研究方法對(duì)污染物構(gòu)成復(fù)雜的工業(yè)污水以及對(duì)受納水體的總毒性的監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià),在工業(yè)污水水質(zhì)監(jiān)控中將具有重要意義。 AdelaFemadez16采用發(fā)光細(xì)菌法對(duì)西班牙的Tormes 河進(jìn)行了毒性研究,隨著河流兩岸工業(yè)廢水的流入, 河流的毒性隨著河流的方向逐漸增強(qiáng),而且污染物的毒性已經(jīng)超過河流的自凈能力,并且水體中含有一些具有蓄積能力的三致物質(zhì)。馬梅17等采用發(fā)光細(xì)菌法對(duì)樂安江水進(jìn)行了毒性研究指出樂安江河

8、水毒性是德興銅礦和洎水河二者排放的共同結(jié)果。王兆群18等利用發(fā)光細(xì)菌法監(jiān)測(cè)了淮安市河流水質(zhì)狀況指出:淮安市河流水質(zhì)受水動(dòng)力因素、工業(yè)廢水和生活污水的影響,在工業(yè)廢水得到控制的情況下,生活污水對(duì)發(fā)光細(xì)菌的毒性貢獻(xiàn)較大。 2.3測(cè)定有機(jī)化合物的毒性蘇麗敏19等用QSAR模型預(yù)測(cè)苯酚類化合物對(duì)發(fā)光菌的聯(lián)合毒性,采用相加指數(shù)法對(duì)聯(lián)合毒性進(jìn)行了評(píng)價(jià),結(jié)果表明,苯酚和取代苯酚的二元混合物對(duì)發(fā)光菌的聯(lián)合作用以相加作用為主,并根據(jù)12種苯酚類化合物的單一毒性建立了QSAR方程對(duì)混合物中取代苯酚的毒性進(jìn)行了預(yù)測(cè),預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值相吻合。劉新會(huì)20等應(yīng)用比較分子場(chǎng)分析方法對(duì)56種苯砜基乙酸酯類化合物的發(fā)光菌急性毒性進(jìn)行了研究,獲得了6組分三維定量結(jié)構(gòu)- 活性相關(guān)模型(3D-QSAR),模型分析表明:該類化合物發(fā)光菌急性毒性效應(yīng)與化合物分子的空間場(chǎng)和靜電場(chǎng)具有顯著關(guān)系。袁星21等研究了硝基苯、苯酚衍生物對(duì)發(fā)光菌毒性定量構(gòu)效關(guān)系,測(cè)定了14種硝基苯、苯酚衍生物對(duì)發(fā)光菌的毒性,采用疏水性參數(shù)(logP)和電性參數(shù)(ELUMO、SNav)進(jìn)行定量構(gòu)效關(guān)系 (QSAR)研究,探討了兩類化合物對(duì)發(fā)光菌的毒性機(jī)制,為硝基苯、苯酚衍生物環(huán)境危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)提供了依據(jù)。莫凌云22等測(cè)定了苯酚與苯胺衍生物對(duì)發(fā)光菌的聯(lián)合毒性,并應(yīng)用劑量加和模型(DA)與獨(dú)立作用 (IA)模型由單一毒物的劑量-效應(yīng)參