關(guān)于戴奧辛檢測(cè)的研究

徐小蘭

摘 要：戴奧辛的主要來(lái)源是人為因素，如工業(yè)制程中的加熱、焚燒過(guò)程（如：廢棄物焚化爐、煉鋼廠、石化工業(yè)等）、農(nóng)藥（五氯酚、三氯酚）制作過(guò)程中均會(huì)產(chǎn)生戴奧辛。戴奧辛也會(huì)自然生成，如：火山爆發(fā)、森林大火、或含氯天然物質(zhì)與微生物產(chǎn)出的過(guò)氧化氫結(jié)合。戴奧辛生成后，會(huì)附著于煙道氣及累積底渣中，被排放出的戴奧辛受到干、濕沉降的影響，會(huì)逐漸累積在水體或土壤中，戴奧辛為脂溶性物質(zhì)，不易傳輸至地下水，但微溶于有機(jī)溶劑，若與有機(jī)溶劑共存，則可藉此而進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸。

關(guān)鍵詞：戴奧辛 檢測(cè) 環(huán)境污染 研究

中圖分類(lèi)號(hào)：X5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）12（a）-0164-02

1 戴奧辛的環(huán)境流布

環(huán)境中的戴奧辛在工業(yè)革命之前，僅火山爆發(fā)或森林大火時(shí)才會(huì)生成。18世紀(jì)工業(yè)革命開(kāi)始使用媒、石化燃料作為工業(yè)的燃料或者提煉原料時(shí)，此時(shí)非刻意制作的世紀(jì)之毒戴奧辛也因應(yīng)而生了。

水體中的戴奧辛另一來(lái)源為工廠的廢水，因廢水中含戴奧辛且直接排入水體，水體中的戴奧辛主要積于底泥中，且不易在傳輸至大氣中。但一些水中底棲生物，因攝食底泥中的食物，將戴奧辛累積于體內(nèi)，再透過(guò)食物鏈的方式，慢慢累積于其他生物體上，人類(lèi)屬食物鏈的最高級(jí)，因此，人體的戴奧辛是透過(guò)食物鏈所累積，有研究指出人體中的戴奧辛有95%是透過(guò)食物鏈。土壤中的戴奧辛來(lái)源有干、濕沉降、廢棄物的不當(dāng)棄置，戴奧辛在表土?xí)蜿?yáng)光的照射關(guān)系光解，故表土戴奧辛含量較低。學(xué)者推估戴奧辛排放后的宿命，最終儲(chǔ)存于土壤為主，約1.75%會(huì)累積在表土，52.7%存在于根部土壤（與植物或作物根緊密接觸的土壤），24.74%在深層土及13.19%在底泥中，空氣中約占0.13%。

2 檢測(cè)方法

目前世界各國(guó)檢測(cè)戴奧辛的方法主流為化學(xué)儀器HRGC/HRMS分析，而戴奧辛在自然環(huán)境的毒害日受重視，樣品分析經(jīng)前處理，如：萃取、濃縮、酸洗、多層次硅膠管柱預(yù)洗去除雜質(zhì)，需耗時(shí)又費(fèi)工。近年來(lái)藉由生物科技的幫助，發(fā)展出一系列的in vitrobioassays與ligand binding assays，用來(lái)檢測(cè)戴奧辛及其類(lèi)似物，戴奧辛生物偵測(cè)標(biāo)準(zhǔn)方法有以下幾種方式：（1）（EROD）。（2）（CALUX）。（3）Cell proliferation-based assays。（4）DNA binding assays。（5）AhR ligand binding，這些方法主要是利用受體、抗體、酵素，使之與戴奧辛化合物結(jié)合，再利用不同的呈現(xiàn)方法，來(lái)量測(cè)樣品中戴奧辛類(lèi)化合物的濃度。目前世界各國(guó)常用的生物檢測(cè)方法有：CALUX、Enzyme-linkedimmunosorbent assay（ELISA）及The（AhR-PCR）。

3 CALUX分析原理

CALUX與EROD分析原理相似，兩者均利用戴奧辛類(lèi)化合物與細(xì)胞中的AhR結(jié)合后，進(jìn)入到細(xì)胞質(zhì)內(nèi)誘發(fā)（DRE）基因表現(xiàn)，經(jīng)由后續(xù)基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)出酵素蛋白，所以偵測(cè)酵素活性即可推估戴奧辛類(lèi)化合物的毒性當(dāng)量。EROD是直接偵測(cè)酵素蛋白活性，另外CALUX是利用基因工程將DRE基因片段后面接上一段螢火蟲(chóng)冷光基因，藉由偵測(cè)產(chǎn)出的冷光蛋白推估戴奧辛類(lèi)化合物的濃度。

4 ELISA分析原理

此方法是主要依據(jù)抗體與抗原結(jié)合產(chǎn)生特種蛋白質(zhì)，抗體與對(duì)應(yīng)抗原間需具有極佳的專(zhuān)一性及親和性。

隨著抗體的應(yīng)用在檢測(cè)上逐漸發(fā)展，故有學(xué)者利用ELISA免疫分析法為基礎(chǔ)，研發(fā)出針對(duì)戴奧辛化學(xué)結(jié)構(gòu)的擬抗原（Hapten）來(lái)產(chǎn)生抗體，或是能夠?qū)Ｒ槐孀R(shí)戴奧辛接合的AHR的抗體，藉由測(cè)定轉(zhuǎn)化的AhR的程度來(lái)檢測(cè)戴奧辛的濃度，但在實(shí)驗(yàn)操作上較為繁雜。那目前已有建立生物傳感器技術(shù)，可將抗體與適當(dāng)?shù)牧繙y(cè)系統(tǒng)構(gòu)成免疫反應(yīng)型生物感測(cè)器，經(jīng)由量測(cè)反應(yīng)過(guò)程的質(zhì)量變化來(lái)定量樣品中的抗原濃度。藉由在抗體與戴奧辛結(jié)合后能放出電化學(xué)訊號(hào)，來(lái)分析戴奧辛濃度。這些抗體對(duì)各種PCDD/Fs的同構(gòu)物具有不同強(qiáng)度的交叉反應(yīng)，且反應(yīng)強(qiáng)度與各同構(gòu)物的TEF有一定程度的相關(guān)性，因此，可用免疫反應(yīng)強(qiáng)度來(lái)推估PCDD/Fs的總毒性當(dāng)量。

5 AhR-PCR分析原理

The AhR-PCR rapid dioxin assay（AhR-PCR戴奧辛快速篩檢技術(shù)）于2007年12月USEPASW-846Method4430標(biāo)準(zhǔn)方法。屬于芳香族碳?xì)浠衔铮╝ryl hydrocarbon）的戴奧辛類(lèi)化合物與細(xì)胞內(nèi)的AhR接合后進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，然后與細(xì)胞核內(nèi)的芳香烴核轉(zhuǎn)位蛋白ARNT形成復(fù)合體，此復(fù)合體會(huì)接合在DNA上的DRE片段上，促使此基因啟動(dòng)而進(jìn)行轉(zhuǎn)錄作用形成mRNA，之后mRNA經(jīng)轉(zhuǎn)譯作用產(chǎn)生細(xì)胞色素p450（Cytochromep450，CYP1A1）等蛋白質(zhì)，對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生毒性。AhR-PCR戴奧辛快速篩檢技術(shù)利用此原理檢測(cè)樣品中戴奧辛類(lèi)化合物，此實(shí)驗(yàn)架構(gòu)為戴奧辛類(lèi)化合物與試劑中的AhR結(jié)合，然后與具有DRE的DNA片段及ARNT形成復(fù)合體。然后利用附著在Capture strip well表面上的特定抗體抓住此復(fù)合體后，再洗去無(wú)作用的試劑，此時(shí)well內(nèi)僅留下結(jié)合戴奧辛及呋喃的復(fù)合體，接下來(lái)以實(shí)時(shí)定量聚合酶連鎖反應(yīng)（Real-time PCR）量測(cè)DNA含量，即可間接推估戴奧辛及呋喃的總毒性當(dāng)量（TEQ）。

6 結(jié)語(yǔ)

上述的三種生物檢測(cè)法是最常運(yùn)用在檢測(cè)戴奧辛上，其優(yōu)缺點(diǎn)整理在表2～8（李以彬，2010），精準(zhǔn)度次依序?yàn)镃ALUX>AhR-PCR>ELISA，建置費(fèi)用方面為CALUX>AhR-PCR>ELISA。目前環(huán)檢所于1999年6月10日將冷光酵素報(bào)導(dǎo)基因法（CALUX）列為標(biāo)準(zhǔn)方法（NIEAS901.60B），主要因?yàn)镃ALUX生物檢測(cè)法測(cè)值與HRGC/HRMS測(cè)值的相關(guān)性?xún)?yōu)于其他兩種方法，且快速篩檢樣品濃度的低估機(jī)率也較其他兩者低，快篩目的在于檢測(cè)結(jié)果與化學(xué)分析相關(guān)性良好，也需有分析時(shí)程短、低估機(jī)率小、操作簡(jiǎn)單、低成本等特點(diǎn)，CALUX生物檢測(cè)法均具有以上特性。目前已商業(yè)化的CALUX檢測(cè)法的細(xì)胞株主要以BioDetection Systems（BDS）與Xenobiotic Detection Systems（XDS）兩間公司為主，因?yàn)槠鋵?zhuān)利費(fèi)過(guò)高的關(guān)系，造成CALUX檢測(cè)法費(fèi)用比其他兩者高，若以本土細(xì)胞株來(lái)做快速篩檢，成本將會(huì)降低。該研究將利用CALUX方法搭配該團(tuán)隊(duì)自行研發(fā)的本土細(xì)胞株檢測(cè)高污染場(chǎng)址底泥與土壤樣品。

參考文獻(xiàn)

[1] 李亞?wèn)|，李海波，梁浩.污水處理廠污泥的再利用集成技術(shù)[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2005，6（5）：56-58.

[2] 張巖，池涌，李建新，李曉東，嚴(yán)建華，岑可法.污泥焚燒過(guò)程中重金屬排放特性試驗(yàn)研究[J].電站系統(tǒng)工程，2005，21（3）：27-29.

[3] 馬萬(wàn)忠，李效虎，李永遠(yuǎn).湖泊底泥環(huán)境疏浚技術(shù)探討[J].黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，21（2）：27-29.