水環(huán)境中生物毒性污染物檢測技術(shù)的運(yùn)用

郭文龍

（武警某部機(jī)動支隊，遼寧沈陽 110101）

近年來，因人類活動的加劇，越來越多的有機(jī)污染物被直接或間接地排入水體中，導(dǎo)致水環(huán)境受到嚴(yán)重污染。由于環(huán)境污染事故頻發(fā)，為了能夠解決環(huán)境污染問題應(yīng)快速建立科學(xué)化的預(yù)警技術(shù)，隨著科學(xué)技術(shù)水平的提升，已經(jīng)有多種生物毒性檢測方法被應(yīng)用到實(shí)際的水環(huán)境污染檢測工作中，比如，急性毒性、亞急性毒性以及慢性毒性檢測實(shí)驗(yàn)，生物致癌、生物致畸和生物致突變等實(shí)驗(yàn)均屬于生物毒性檢測中的重要方法。在這其中急性毒性實(shí)驗(yàn)作為整個毒性檢測方法中一種非?？旖菖c方便的方法，可以利用該方法檢測環(huán)境污染與機(jī)體短時間接觸后所造成的損傷，從而找出治理有毒有害物質(zhì)的確切方法，為環(huán)境污染提供有效的預(yù)警。

1 魚類生物毒性檢測技術(shù)

當(dāng)環(huán)境突然發(fā)生變化時，也就說明水環(huán)境中所含有的有毒物質(zhì)已經(jīng)達(dá)到了一定的濃度，這時水環(huán)境中存在的魚類就會出現(xiàn)行為反常、反應(yīng)遲鈍以及游動緩慢等一系列的不良反應(yīng)，嚴(yán)重的情況下甚至?xí)斐婶~類大量死亡。因此，魚類也被廣泛應(yīng)用于水環(huán)境急性毒性的檢測與預(yù)警工作中。

1946年，美國DAVID 采用一種體積比較小的食蚊魚，進(jìn)行了廢水毒性的現(xiàn)場檢測與檢驗(yàn)，現(xiàn)如今，隨著科學(xué)水平的不斷提升?？梢杂糜诩毙远拘詫?shí)驗(yàn)的魚類和多種有毒物質(zhì)的魚類，得到了更廣泛的發(fā)展。在實(shí)驗(yàn)室檢測中，通常采用LC50的值表示魚類的急性毒性被污染物毒性或被測物質(zhì)毒性的影響情況。在我國，常用的魚類包括金魚、鰱魚、青魚、食蚊魚、草魚、鳙魚、鯉魚、馬蘇大馬哈魚、非洲鯽魚、斑馬魚、尼羅羅非魚以及泥鰍等，在這其中，斑馬魚屬于國際上的一種通用魚類。

有相關(guān)的學(xué)者，使用花鱸研究三聚氰胺的毒性，分別采用腹腔注射、直接接觸以及口服三種制毒方式。經(jīng)過結(jié)果表明，三聚氰胺有毒物質(zhì)對花鱸魚21d 內(nèi)產(chǎn)生的有害作用劑量為131.99mg/（kg·w·d），這也就說明，使用花鱸魚檢測水環(huán)境急性毒性具有非常明顯的效果；另有相關(guān)的研究學(xué)者采用斑馬魚，對水環(huán)境中含有的乙苯、甲苯以及二甲苯進(jìn)行研究實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，當(dāng)斑馬魚暴露于甲苯中，其所產(chǎn)生的反應(yīng)更為劇烈，環(huán)境中含有的乙苯、甲苯以及二甲苯，在96h 內(nèi)，可以使斑馬魚的致死濃度LC50分別達(dá)到31.0mg/L、77.5mg/L、34.8mg/L，三種不同物質(zhì)對斑馬魚毒性大小所產(chǎn)生的影響，與疏水性有直接的關(guān)系，當(dāng)疏水性越強(qiáng)時，對生物所造成的毒性，作用也就越大。

胡鴻雁等開展換水實(shí)驗(yàn)，濃度不同的氫化物和苯酚作為模擬污染物，測試斑馬魚的毒性，經(jīng)過24h 后，氫化鉀與苯酚的全致死濃度分別達(dá)到0.50mg/L、0.30mg/L，根據(jù)此結(jié)果，研究出一種快速檢測污水處理廠中，水中是否含有氫化物與酚類的檢測方法。周勤等開展靜態(tài)式的急性毒性實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)研究三種不同金屬在發(fā)生作用后，對斑馬魚行為所造成的影響，三種金屬分別為：Zn2+、Cr6+以及Cd2+，12h 后，斑馬魚的致死濃度LC50 值分別為35.08mg/L、64.83mg/L、1.65mg/L；24h后，斑馬魚的致死濃度LC50 值分別為25.88mg/L、46.20mg/L、1.04mg/L.。這樣一來也就可以計算出，不同重金屬對斑馬魚所產(chǎn)生的毒性作用大小排列為：Cd2+＞Zn2+＞Cr6+，其中，以Cd2+的毒性最為強(qiáng)烈，而Zn2+、Cr6+則均高毒性，同時，經(jīng)研究也表明，當(dāng)Zn2+、Cr6+以及Cd2+三種重金屬發(fā)生協(xié)同作用時，Cr6+的影響最為顯著，這樣一來，也就為建立斑馬魚預(yù)警系統(tǒng)提供了確切的參考數(shù)據(jù)。

2 水蚤生物毒性檢測技術(shù)

在水體中也含有大量的浮游生物，而在這其中水蚤屬于一種數(shù)量非常多且體型比較小的浮游生物種類，水蚤主要以水環(huán)境中的真菌、藻類、溶解性有機(jī)物以及碎屑物為食，水蚤會大量分布在整個水環(huán)境中，不僅繁殖能力與適應(yīng)能力非常強(qiáng)，而且對多種有毒有害物質(zhì)都非常敏感，也正是因?yàn)槿绱?，水蚤被作為國際上通用的標(biāo)準(zhǔn)毒性實(shí)驗(yàn)生物。對于水蚤來說，其生產(chǎn)與繁殖會受到水環(huán)境中所含有的有機(jī)物質(zhì)影響，因?yàn)橛卸疚镔|(zhì)的差異對水蚤所產(chǎn)生的影響也有所不同，嚴(yán)重的情況下，甚至很有可能會導(dǎo)致蚤類發(fā)生個體死亡的情況，所以在進(jìn)行生物毒性檢測時，可以根據(jù)水蚤的死亡率和繁殖率作為測試指標(biāo)，從而對水質(zhì)的應(yīng)急預(yù)警發(fā)揮作用。

水蚤屬于一個非常敏感的水生生物，相比于一般的哺乳動物，水蚤所形成的實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確，更加敏感。可以將水蚤的繁殖能力和死亡率作為毒性檢測指標(biāo)，水蚤作為一種水生物，當(dāng)污染物侵害到水環(huán)境時，便會通過各種各樣的方式直接影響到水蚤的正?；顒?，在這種情況下對水蚤進(jìn)行檢測，檢測的結(jié)果可以為人類提供預(yù)警作用。除此之外也可以利用水蚤檢測水環(huán)境污染的程度，通過水蚤毒性測試方法，可以準(zhǔn)確地測驗(yàn)出同一片水域內(nèi)無污染的數(shù)量、毒物的含量以及未進(jìn)行檢測的毒物是否存在水中，而且也可以準(zhǔn)確檢驗(yàn)出毒性的大小。

有相關(guān)的研究學(xué)者利用水蚤對生活污水與工業(yè)廢水進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果表明，化工廠和皮革廠排污口出水會對水蚤產(chǎn)生比較強(qiáng)烈的影響，而且毒性也比較高，96h 內(nèi)，LC50值均在17.27%-35.93%，相比之下，生產(chǎn)車間與生活污水的排水口，對水蚤所產(chǎn)生的影響比較小，而且毒性也比較低，96h 內(nèi)LC50的值均為59.18。

蘇麗敏等研究了硝基苯與苯胺對大型水蚤的二元混合物和單一毒性的聯(lián)合毒性，將任意兩種二元混合物融合在一起，使其發(fā)揮協(xié)同作用，其毒性單位比分別為1 ∶1、1 ∶4、2 ∶3、3 ∶2.4 ∶1，在這種情況下，協(xié)同作用的發(fā)揮程度最強(qiáng)；趙守城研究了大型水蚤在Cu2+與Cr6+的情況下，所形成的協(xié)同性毒性作用，當(dāng)配比濃度不同時，協(xié)同作用往往高于單一作用，這樣一來就可以對水質(zhì)毒性產(chǎn)生一定的預(yù)警作用。

3 藻類生物毒性檢測技術(shù)

在整個水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)中，藻類屬于初級生產(chǎn)者，而且藻類在維持生態(tài)系統(tǒng)平衡的過程中，也發(fā)揮著非常重要的作用，利用藻類的種類以及生產(chǎn)量等多種指標(biāo)，可以直接對水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)產(chǎn)生直接的作用與影響。對于藻類來說，其主要的特點(diǎn)就是繁殖速度快、體積小、容易分離培養(yǎng)、對毒物敏感且中毒癥狀容易觀察等優(yōu)點(diǎn)，因此藻類成為生物毒性實(shí)驗(yàn)中一種常用的材料。

藻類在水體中發(fā)生的呼吸作用、光合作用、生長繁殖以及酶的活性等作用時，因?yàn)槭艿街亟饘倩蛴袡C(jī)污染物的影響，就會導(dǎo)致藻類發(fā)生毒性反應(yīng)，從而抑制藻類的各種正?；顒?，因此可以將藻類的生長抑制作為急性毒性實(shí)驗(yàn)的觀察指標(biāo)。

利用藻類的生長抑制作為檢測指標(biāo)時，雖然檢測結(jié)果嚴(yán)謹(jǐn)、準(zhǔn)確、可靠，但是依然存在很多不可避免的缺點(diǎn)，比如測定周期長、工作量大等。為了彌補(bǔ)這一缺陷，對藻類檢驗(yàn)方法進(jìn)行優(yōu)化與完善，相關(guān)的研究學(xué)者將藻類毒性測試的指標(biāo)定為氧電極法的光合率，將具體的研究內(nèi)容規(guī)定為銅離子對羊角月牙藻光合作用效率，這樣就能夠簡化整個實(shí)驗(yàn)過程，提高實(shí)驗(yàn)的簡單性與快捷性，而且也不會受到時間的限制，隨時隨地就能夠測定出在毒物作用下，藻類光合作用所受到的影響，相比于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，可以減少測驗(yàn)時間，并提高檢測的靈敏度。

4 生物傳感器生物毒性檢測技術(shù)

對于生物傳感器來說，其主要包括生物識別的基本元件、電子電路系統(tǒng)以及能量轉(zhuǎn)換器等，其主要的優(yōu)點(diǎn)就是反應(yīng)速度快、靈敏性高?，F(xiàn)如今，生物傳感器已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測工作中。生物毒性檢測傳感器主要發(fā)生作用的生物包括微生物、酶、免疫傳感器以及DNA。因?yàn)镈NA、酶以及抗原抗體的專業(yè)性非常強(qiáng)。所以，利用DNA、酶以及抗原抗體可以對特異性毒性起到檢測的作用。此外對于微生物來說，因?yàn)槠渥陨韺儆谝粋€非常復(fù)雜的有機(jī)體，在微生物體內(nèi)含有多種代謝系統(tǒng)與酶系，針對其相應(yīng)的底物進(jìn)行檢測與識別，可以對多種混合的有毒有害物質(zhì)起到檢測作用，明確混合毒性與綜合毒性的具體構(gòu)成，這也就說明微生物傳感器在檢測水環(huán)境毒性污染時，具有非常良好的應(yīng)用意義。

5 結(jié)束語

現(xiàn)如今雖然生物技術(shù)檢測在檢測水環(huán)境中毒性污染情況時，還具有一定的局限，并不能完全代替常規(guī)的理化檢測，但是隨著科學(xué)技術(shù)水平的提升，可用于檢測的生物也越來越多，而且檢測方法也在不斷的優(yōu)化與更新，從而有效地提高了生物檢測的靈敏度。在實(shí)際利用生物毒性污染檢測技術(shù)時，可以直接對幾種或某種特定的污染物質(zhì)做出快速的響應(yīng)，這樣一來就能夠及時獲取到相關(guān)的毒性污染信息，為水環(huán)境污染的治理提供有效的憑證與依據(jù)，因此，應(yīng)深入研究水環(huán)境中生物毒性污染檢測技術(shù)的發(fā)展，確保其能夠發(fā)揮出更大的作用與價值。