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发光细菌毒性试验在水质监测与评价中的应用

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生物毒性监测技术在给水系统的毒性监测应用

生物毒性监测技术在给水系统的毒性监测应用
２２ 测 试 方 法 ．
生命安全。水质污染事故概况起来可以分为事故污染 、 人为荼毒
和自然灾害。为保障安全供水需要建立供水毒性检测系统 ， 在实
验室 中判断毒性 的经典方法是对特定有毒化学物质实行单 个指 标进行监测 ， 比如重金 属 、 农药 残 留、 机物等 ， 有 而在实 际应用 中， 的毒性效应是一项综合 的生物学参数 ， 水 是所有组成物质拮 抗作用 或抑制作用 的综合结果 。目前水 毒性测试生物学方法包 括发光细菌法 、 浮游动物试验 、 藻类试验 、 鱼类试验等 ， 这些都 已 经是 国标要求的检测方法 ，标 准号 ，这些方法 中除发光细菌法 外， 其他方法均因操作复杂 、 检测周期 长而不方便使用。 发光细菌是一类非致病 的革兰 氏阴性兼性厌氧细 菌 ，在正 常 的生理条件下能够发射可见荧光 的细菌 ，这种可见荧光 波长
３１ 生物毒性测试结果 ．
自 ２１ ０ ０年 １ 至 ２ １ 年 ３月 ， 晋 城 市 ４个 主要 饮用 水 ０月 ０１ 对
水源地 （ １源水 口、 ２ 源水 口、 ３ 源水 口、 ４ 源水 口）４个水厂监 、
测点 （ １ 出水 口 、 ２ 出水 口 、 水 口 、 出 水 日 ） 行 了 ３次／ ３出 进 月
水 源 水
பைடு நூலகம்
监 测 位 点 １源 水 口 ２源水 口
３源水 口 ４源水 口 １源 水 口
相对发光度平均值 ９＿ ３３ ９． ５７
ｌ３１ Ｏ． ９． ９５ ８． ６８
毒性基准线 ４３ Ｄ －Ｓ ９ Ｉ士ｌ． ３３ ２Ｏ ９ ． ２３ ５ ７±１．
生物毒性 检测技术能够很好 地检测水质 的生物毒性 效应 ， 并不代表能够替代常规的理化检测方 法 ，两种 检测 方法各有优 势 ，水体 中的生物毒性效应可以同时综合反映一种或多种化学 品的浓度 、 生物有效性及其生物体本身 的毒性 ， 还可 以反映水体 中各种效 应的相加 、 同和拮抗作用 ； 协 但是 ， 很难根据生 物毒性 效应来确定产生毒性效应的原因。因此 ， 生物毒性检测技术与 将 有 目的的理化技术相结合是解决应急监测问题的最佳方案 。本

发光细菌法检测水土环境毒性的进展和评价分析

发光细菌法检测水土环境毒性的进展和评价分析

发光细菌法检测水土环境毒性的进展和评价分析摘要：发光细菌法是一种快速、灵敏的生物测试方法，被人们广泛应用在水土环境毒性测试工作中，取得了理想的成绩。

文章在阐述发光细菌法测定原理的基础上，就发光细菌法在水土环境毒性测定中的应用问题进行探究。

关键词：发光细菌法；水土环境；毒性；检测在现代工业的快速发展下，金属开始通过各个途径进入到土壤、水文、大气等生态系统中，这个期间会对系统中的生物体产生不良反应，进而使得整个生态系统遭受到破坏。

为了能够确保工业发展的安全有效，需要相关人员按照规范的标准研究金属生物毒性以及其在生态系统中的潜在危害。

生物毒性是指生物体在毒物的作用下所产生的不良效应，为了能够更为精准的把握这种反应，可以借助生物测试方法，比如发光细菌法来测试生物体中的毒性。

一、发光细菌法的测定原理生物发光是一种普遍的自然现象，在自然环境中，可见光的生物有发光细菌、真菌、放射虫类等。

发光是发光细菌的一种生理过程，在分子氧作用、细胞内荧光酶催化作用下会将还原态的黄素单核苷酸和长链脂肪醛氧化为黄素单核苷酸和长链脂肪酸。

在发生化学反应之后还会释放出波长在450nm到490nm的蓝绿光。

从实际发展情况来看，发光过程很容易受到外界环境的影响，这个期间，能够干扰或者损害细菌呼吸、生理过程的任何因素都会使得细菌的发光强度出现变化。

在有毒有害物质和发光细菌出现接触的时候，发光强度会出现变化，且随着毒性物质浓度的增加，发光也会日渐减弱。

基于这个特点，可以利用发光细菌作为指示微生物，将发光强度的变化作为重要参考指标，在此基础上深入测定环境中有毒有害物质的生物毒性，从而帮助相关人员全面的了解环境中的污染物质。

二、发光细菌法检测水土环境毒性检测使用发光细菌进行毒性测试可以从以下几个方面进行：第一，利用野生型发光细菌来开展毒性测试，细菌发光强度和毒性物质的浓度会呈现出一种反比的关系。

在具体测试分析中会通过发光抑制率来体现水土环境中的毒性大小。

生物毒性快速检测与给水水质预警

生物毒性快速检测与给水水质预警

间、 养世代 、 培 培养温度 等条件对测定 值 的影 响， 并通过 引入 校
正因子改进 了测试方法 ， 使实验数据的标准偏差降低 ， 提高了实
验的重现 性。明亮发光杆菌是海水发光菌， 毒性测试 时需要 向样 品中加入 一定 量的盐 以维持菌 的正常 生长 ，这会 导致样品中一 些有毒物质毒性大 小发生变化 。９ ５年 ， １８ 中国学者从青海湟鱼体 表分离出了一种淡水型发光菌一 青海孤 菌，该菌具有在淡水体 系中能正常发光的特点 ，更适用 于淡水环 境样品的生物毒性测
现在的研 究认 为， 完整的应急检测应 该分为三级 ： 一级是快
速检测 ， 二级是确定性检测 ， 三级是精 确权威检测 。每一级的检 测方法特 点不 同， 能提供 的信息也不 同， 其中第一级应 以快速检
试。 中华等利用该菌对 印染废水 中的 １ 童 ４种染料进行 了毒性检 测， 结果表 明， 发光菌 比化学参数 能更准确地反映废水的生物毒
维普资讯
建材与装饰 ２ ０ ０ ７年 ７月下旬刊
勘察、 测绘与测试技术
生物毒性快速检测与给水水质预警
李 东
（ 广州市番 禺区 自来水 公司）
摘 要 ： 文重 点介绍 了五种生物毒性快速检测方法——发光细菌毒性 实验、 本 生物传感器检 测、 鱼类 毒性实验、 藻类毒性实 验和水蚤 毒性实验等， 为建立城市给水水质 预警系统提供 新的思路 。 关键词 ： 生物毒性 ； 快速检测 ； 水质预警
物 ， 以达 到测试多种有毒物 质综合 毒性 的 目的， 可 因此， 微生物
传感器是 目前具有很好 发展前途的毒 性检测生物传感器 。田中 良春 等将 硝化细 菌 固定 化菌 膜 固定在溶 解氧 电极 上组成 传感

荧光检测技术在水质检测中的应用

荧光检测技术在水质检测中的应用

TECHNOLOGY AND INFORMATION116 科学与信息化2022年4月下荧光检测技术在水质检测中的应用张梅花新疆地质矿产勘查开发局第六地质大队 新疆 哈密 839000摘 要 本文将对几种荧光检测技术的原理进行深入的分析以及了解，相关工作人员将根据实际情况对这些技术在检测水中的消毒剂消毒效果、生物细胞分析、离子浓度的测定以及微生物总量的解析等方面的使用、实施使用时的优点缺点进行总结。

在水质分析过程中，合理有效地利用荧光检测技术，可以把荧光检测技术的功能完全展现出来，进而使得水质分析结果具有准确性和时效性。

关键词 应用；原理；水质；荧光检测Application of Fluorescence Detection Technology in Water Quality Detection Zhang Mei-huaThe Sixth Geological Brigade, Xinjiang Bureau of Geo-Exploration and Mineral Development, Hami 839000, Xinjiang Uygur Autonomous Region, ChinaAbstract In this article, an in-depth analysis and understanding of the mechanism of several fluorescence detection techniques will be conducted. The relevant staff will summarize the use of these techniques in the detection of disinfection effects of water disinfectants, biological cell analysis, determination of ion concentration, and interpretation of total microorganisms according to the actual situation, as well as the advantages and disadvantages of the use. In the process of water analysis, rational and effective use of fluorescence detection technology can fully display the functions of fluorescence detection technology, thereby achieving accurate and timely water analysis results.Key words application; mechanism; water quality; fluorescence detection引言在新时代背景下，随着生活水平的不断提高，人民开始对饮用水的安全变得越来越重视。

26443692_发光细菌法在煤化工废污水急性毒性评价中的应用

26443692_发光细菌法在煤化工废污水急性毒性评价中的应用

DOI ：10.19965/ki.iwt.2021-0434第42卷第1期2022年1月Vol.42No.1Jan.，2022工业水处理Industrial Water Treatment发光细菌法在煤化工废污水急性毒性评价中的应用宋张杨，韦昊，魏玥，孙晓懿，孙照东，焦瑞峰（黄河水资源保护科学研究院，河南郑州450004）[摘要]采用发光细菌法对某煤化工企业污水处理厂的进出水进行急性毒性测定。

研究结果表明，该化工企业污水处理厂进水15min 和30min 的急性毒性测试结果趋于一致，进水毒性较高，高毒性污水经污水处理厂的A/O+BAF 工艺处理后，出水的细菌急性毒性有较大程度降低。

分析结果表明，发光细菌抑制率与COD nb /COD 存在一定关系：即废污水中不可降解化合物需氧量（COD nb ）所占废污水总化学需氧量（COD ）的比例高时，细菌毒性实验的发光抑制率也高，即毒性越强。

［关键词］急性毒性；发光细菌法；毒性评价［中图分类号］X832［文献标识码］A［文章编号］1005-829X（2022）01-0158-05Application of bioluminescent bacteria test on evaluating toxicity of coal chemical enterprise wastewaterSONG Zhangyang ，WEI Hao ，WEI Yue ，SUN Xiaoyi ，SUN Zhaodong ，JIAO Ruifeng（Yellow River Water Resources Protection Institution ，Zhengzhou 450004，China ）Abstract ：The bioluminescent bacteria test was used to evaluate the toxicity of the incoming and the treated wastewa⁃ter of chemical enterprise.The results showed that the influent wastewater had high toxicity ，and the 15minutes acute toxicity test were consistent with 30minutes.High toxicity wastewater was largely reduced by A/O （pre⁃denitri⁃fication ）biochemical treatment+BAF process of wastewater treatment plant.The results showed that there was a cer⁃tain relationship between luminescent bacteria inhibition rate and COD nb /COD.It was indicated that the proportion of non ⁃biodegradable chemical oxygen demand （COD nb ）of the total chemical oxygen demand （COD ）was higher ，when the luminescent inhibition rate was higher ，and the water was more toxic.Key words ：acute toxicity ；bioluminescent bacteria test ；toxicity evaluation工业废水污染物种类繁多且成分复杂，不可避免存在无法处理或未降解完全的有毒成分，威胁环境和公共健康以及对污水处理厂的活性污泥体系造成致命冲击〔1-2〕。

发光菌在环境毒性检测中的应用

发光菌在环境毒性检测中的应用

进行监测。利用发光菌对污水处理厂的进出水进行持续监测表 明， 经处理 过后的水质毒性有了明显的降低， 还 发现初级沉淀不能有效 的降低污水 的 毒性， 而毒性的去除主要是在生物处理 阶段 。 除此之外 ， 发光菌还能够评估 化合物的毒性并探 讨毒性指标和 化学指标 的联 系。
３ ． ２发 光 菌 应 用 于 大 气 污 染 毒 性 的 监 测 利用发光菌进行大气污染监测早期出现在四 ｆ 一 年 代。 将 火 力 发 电厂 排
概括如下 ： 细 菌中的黄素单核苷酸在细菌荧光酶 的催化 下发生氧化反应而 放 出光子 ， 从而发 出荧光 。 一般此 荧光 的波长 范围在 ４ ２ ０ — ６ ７ ０ ｎ ｍ， 最大 的发
射波长为 ４ ９ ０ ｎ ｍ， 因此 发 光 菌 发 出的 光 呈 现 蓝 绿 色 。这 个 过程 可 以用 以 Ｆ 反应 式 表 示 ： Ｆ ＭＮＨ２ ＋ Ｏ２ ＋ ＲＣＨＯ 细 菌 荧 光 酶 ＲｃｏｏＨ＋ Ｆ Ｍ Ｎ＋ Ｈ２ ０＋ｈ
３ ． ３发光 菌 用 于 土 壤 污 染 毒 性 的监 测 目前 ， 由于大量农药的使用， 我 国各 地 土 壤 都 受 到 了不 同程 度 的 污 染 ， 危 害 十 分 严 重 。因此 近 些 年 有 人 对 发 光 菌 用 于 七壤 污 染 毒 性 监 测 做 了相 关 研 究 。 通 过 将 土 壤 中 的 毒 性 物 质抽 提 到 水 溶 液 中， 再 用 发 光 细 菌进 行 监 测
科 学研 究
礴湾
发光菌在环境毒性检测 中的应用
潘 涛 朱小亮 王 海 燕
（ 江苏新源水 务有限公司 ２ ２ ３ ８ ０ ９ ） 摘 要： 发光细菌法在环境毒性检测 中是一种快速 、 灵敏 、 低成本 的生物检 测方法 ， 受 到人们 的』 泛 重视。本文就发光菌的形态、 生理 、 生态 以及应用 原理 等进 行 了简述 ， 并对发光菌在环境毒性检测中的应用进行 了概述 。 关键 词 ： 发光菌 ； 环境污染 ； 毒 性 监 测

发光细菌法在环境督查中的应用

微 弱荧 光 。发 光 细菌 的发 光 是 一种 生 理 代 谢 过 程 ，
当其 与 有 毒 有 害 物 质 （ 重 金 属 和 有 机 化 合 物 ） 如
对含余 氯 的 水 样 用 ｌ 硫 代 硫 酸 钠 溶 液 脱 氯 ， ％ 对ｐ Ｈ不 在 ６ ０～８ ０范 围 内 的水 样 用 氖 氧 化 钠 溶 ． ． 液或 盐酸溶 液 调 节 ，对 浑 浊 样 本 作 离 心 处 理 ，有 色样本 用蒸 馏 水或 去离 子水稀 释 。
１ ３ ４ 菌 种活 化 ．．
试 剂 水 合 （ 种 活 化 ） 时 ｆ 统 一 控 制 在 ｌ 菌 Ｈ Ｊ ５
分钟 。
１ ３ ５ 检 测 模式 ．．
１ 实 验 部 分
１ １ 样 品 来 源 ．
Ｄ ｌ Ｔ ｘ分析 仪分 别 没定 了 Ｂ—Ｔ Ｘ一 ％高 毒 ｅａｏ ｔ Ｏ ２ 性 样本 测 试 模 式 、Ｂ—Ｔ Ｘ一４ ％ 中 毒性 样 本 测 试 Ｏ ５ 模 式及 Ｂ— Ｏ ８ ． ％ 低 毒性 样 本 测试 模 式 ≥ 种 Ｔ Ｘ一 １９
发光 度 的变 化 判 断 污染 物 毒 性 大 小 ，用 相 对 发 光 度表 征毒物 所在 环境对 生 物总 体急 性毒 性 。
发 光细 菌法 已在水 质 、土壤 （ 积 物 ） 沉 、环 境 评 价 、环保 验 收 以及 生 态 规 划 中得 到 了广 泛 的应
虽然本 检 测 系统 能 在 较 宽 的温 度 范 围 （ ０～ １ ２ ￣ 内满 意地 作 ，但 是 还 是 可 以 看 到 在 不 同 ８Ｃ） 温 度下 ，测 试 数 据 有 一 定 的 变 化 ，为 加 强 测 试 所
冻 ） 及试 剂 。
分析 ，这 些 方 法 存 在 待 测 项 目多 、成 本 高 、工 作

水质综合毒性的测定现场快速监测发光细菌法(试行)

水质综合毒性的测定现场快速监测发光细菌法（试行）二〇二〇年七月目次前言.................................................................................................................................................. i ii1 适用范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)4 方法原理 (1)5 干扰和消除 (2)6 试剂和材料 (2)7 仪器和设备 (3)8 样品采集和处理 (3)9 分析步骤 (3)10 结果计算与表示 (4)11 精密度 (5)12 质量保证和质量控制 (6)前言为贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国水污染防治法》，保护生态环境，保障人体健康，规范水质综合毒性现场快速监测方法，制定本方法。

本方法规定了地表水、地下水、生活污水和工业废水中综合毒性的现场快速监测发光细菌法。

本方法由中国环境监测总站组织制订。

本方法起草单位：中国科学院生态环境研究中心。

本方法验证单位：湖南省生态环境监测中心、云南省环境监测中心站、河南省生态环境监测中心、河北省生态环境监测中心、湖南力合检测技术服务有限公司、湖南长沙生态环境监测中心。

本方法主要起草人：李红岩、张艳芬、于志勇、马梅、饶凯锋、张琳琳、刘勇、吴洁、丁雄。

本方法由中国环境监测总站解释。

水质综合毒性的测定现场快速监测发光细菌法（试行）1 适用范围本方法规定了测定水质综合毒性的现场快速监测发光细菌法。

本方法适用于对地表水、地下水、生活污水和工业废水综合毒性的快速测定。

2 规范性引用文件本方法引用了下列文件或其中的条款。

凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

ISO 11348-3 水质检测-水样对费氏弧菌发光的抑制效应的测定ISO 5667-16 水质-样品的生物测试指南GB/T 15441 水质急性毒性的测定发光细菌法SN/T 5103 国境口岸饮用水生物毒性发光细菌检测方法HJ/T 91 地表水和污水监测技术规范HJ/T 91.1 污水监测技术规范HJ/T 164 地下水环境监测技术规范HJ 589 突发环境事件应急监测技术规范3 术语和定义3.1 发光细菌luminescent bacteria发光细菌是一类非致病的革兰氏兼性厌氧微生物，在适当条件下能发射出肉眼可见的蓝绿色光，且发光强度与其接触的毒物浓度在一定的浓度范围内有对应关系。

发光细菌法在国内水质监测中的应用

足 ， 为一种 新 型 的生 物 监测技 术 ， 做 发光 细菌 法 表现 出了灵 敏度 高 、 关性 好 、 相 反应 速度 快 、 本 低廉 、 成 自 动化 程 度 高 等 诸 多 优 点 。它 不 仅 能 测 定 单 因 子 指 标， 还能 快速 准确 测 出环境 的综 合 毒性 指标 ， 具有 理 化法 无 可 比拟 的优势 ， 因此 ， 光细 菌法 近年 来受 到 发
了 环 境 工 作 者 的 广 泛 关 注 ］ 。
直推广 类 似测试 方法 ，并设计 制 造 了专 用 发光 测定 仪 （ Ｇ Ｄ Ｊ系列 ） 。华 东 师范 大学 教授 朱 文杰 和 徐亚 同带领 的团 队完 成 了利 用 青 海 弧 菌检 测 水 质 的《 快 速 检测 饮用 水 中有 害 物质 综 合 毒 性 的传 感 仪 研 制 》 课 题 。该项 成果 现 已转 化 为 产 品 ， 入市 场 。利 用 进
或 鱼 类 为 受 试 对 象 ， 然 能 反 映 毒 物 对 生 物 的 直 接 虽
在 我 国 ， 用 发 光 细菌 毒 性试 验 检测 环 境 污染 利 物急性 毒 性备受 重 视 ，目前 国 内常用 的 ３种发 光 细 菌为 ： 明亮 发光 杆 菌 、 氏弧 菌 、 海 弧 菌 。１ ９ 年 费 青 ９５ 我 国将 发 光细 菌方 法 列 为 国家 标 准《 质 急 性 毒性 水 的测定 发 光细 菌法 》 Ｇ ／ ５ ４ —１ ９ ）８， 由中 （ Ｂ Ｔ１ ４ １ ９ ５ ＿ 并 ］
中 。
近 年来 ， 污染 问题 日益 严重 ， 重威胁 人 类生 水 严 命健 康 ， 为世 界 性 的 环境 治 理难 题 。科 学研 究 工 成 作者 已开发 出许 多灵 敏 、 有效 的环 境监 测方 法 ， 这些 方法 可 以划 分 为 两类 ： 分析 技 术 和生 物 监 测 。分 析 技术 常 常用 于废 水 常 规 指标 的测 试 ， 不 能反 应 水 但 质综 合 毒性 的大 小 。传 统 的 生 物监 测 以水 蚤 、 类 藻

发光细菌法监测工业废水综合毒性

试 。将检测 台格 的 菌液 用微 量 注 射 器依 次 加 入 （ ） １
待测系列 Ｈｇ ｌ水样 中 ，２对 照管 中 ，３废水 样 品 Ｃｚ （） （） 中 ，４对照 管 中 ， （） 每管 １ ，５ｒｎ后置 于测 定仪 中 ０ １ｒ ｉ ｆ
测 定 其 发 光 量 （ ） ｍｙ 。 １ ３ ３ 测 试 方 法 ．．
关键 词 发 光 细菌 分 级标准 综合毒性 ３ ％Ｎａ Ｉ Ｃ 废水 样各 ２ ， 与每个废 水 样对应 ３个平 行 ｍ１
目前 ， 国 环境 监 测 的 主要 方 法 是理 化 方 法 。 我 这些方法 对单 因子测 定较 为敏 感 ， 但不 能直 接 验 出 污染引起 的生物 效 应 ， 光细 菌 困 其独 特 的生 理 特 发
对照 （ Ｋ）每个 对照管 加 ３ Ｃ ， ％Ｎａ１ Ｃ 溶液 ２ 。 ｍｌ
１３ ２ 菌液 复苏与测 试 ．．
征而 被作 为一种 较理 想 的指 示生 物 ， 光细 菌 法 因 发
其监 测 时间短 ， 敏度 高 （ 胞基本物 质代谢 受影 响 灵 细 前发 光反应 先被抑 制 ）并 且 它是用发 光细 菌定量 表 ， 征污 染水体毒 性 的 生物 监测 方 法 ， 能 对环 境 变 化 它 作 出反应 ， 有助 予对水 环境进 行综台 评价 ， 因而被 世 界各 国广 泛采用 ， 我国 于 １９ ９ ５年将 这一方法列 为毒 性 检测标准 方法 （ Ｂ ｎ５ ４ — ｌ ９ ） Ｇ 厂 ４ ｌ ９５ 。
运 用发 光细 茵法对 准安 市工业废水 的毒 性进行 测 定 ， 以毒性 较 为稳 定 的 Ｈｇ ２ 为 并 ＣＪ作
参比毒性， 使此法测得的毒性定量化。据水质毒性分级标 准， 对水样毒性测定结果进行评价 ， 同时参 照水 质的理化 因子 ， 以看 出， 可 该方 法测 出的水质毒 性 能够 更好反 映 出水质 污染城 况。
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１３１
全国水体污染控制、治理技术与突发性水污染事故应急处理高级研讨会 表２发光细菌试验相对发光率毒性百分数等级 等级
Ｉ ＩＩ ＩＩＩ ＩＶ Ｖ
相对发光率（Ｌ）（％）
Ｌ＞７０
等当的ＨｇＣｌ２溶液浓度Ｃ（ｍｇ／Ｌ）
ＣＨｇ＜０．０７
毒性级别 低毒 中毒 重毒 高毒 剧毒
５ｔＹ＜Ｌ≤７０ ３０＜Ｌ≤５０ ０＜Ｌ≤３０
大多用明亮发光杆菌、鲳鱼发光杆菌及费氏弧菌作有毒有害物急性毒性效应的检测。检测时测试体 系中须加入较高浓度的盐以维持其正常生存，大量氯离子的存在会在相当程度上影响样品中一些污染物 的生物可利用性和毒性顺序。由我国学者分离的淡水型发光青海弧菌则具有较广泛的酸碱和温度适应性， 可在蒸馏水中正常发光，使测试体系得到简化【引。 发光菌除用于急性毒性效应检测外，其发光菌经过处理以后的暗变异株在接触致突变物后可恢复一 定的发光能力，通常可使暗变株的发光强度增加１０００倍左右。因此利用暗变异株恢复发光的现象可对各 种遗传毒物进行筛选、检测。这类菌株有鲳鱼发光杆菌暗变株ＳＤ．１８、ＲＣ．９３，费氏弧菌暗变异株Ｐｆ－１３， 明亮发光菌暗变种＂１＂９１７１等。 目前发光细菌毒性检测有３种方法，即发光菌新鲜培养物测定、发光菌冷冻干燥制剂测定及发光菌 与海藻混合测定的方法。新鲜培养的发光细菌其培养条件很难限制在同一水平上，这会造成发光细菌对
１３０
全国水体污染控制、治理技术与突发性水污染事故应急处理高级研讨会 有毒物质的敏感性不一致，导致重复性差且操作麻烦。而发光细菌冷冻干燥制剂可以细菌毒性试验检测原理 发光细菌的发光现象是其正常的代谢活动，不同种类的发光机理是相同的，其主要的过程概括如下：
全国水体污染控制、治理技术与突发性水污染事故应急处理高级研讨会
发光细菌毒性试验在水质监测与评价中的应用
张绮 王克波 赵人王争 南京２１００２９ 南京医科大学公共卫生学院
摘要：发光细菌毒性试验已广泛应用于水质监测中。本文主要概述了发光细菌的分类、发光细菌 毒性检测原理及其在工业废水、城市污水及河流等水域的水质综合毒性评价的应用。 关键词：发光细菌；水质监测；综述 随着工农业的不断发展，当今世界面临日益严重的环境污染问题，水污染尤为突出。水中污染物种 类繁多，性质复杂，且污染物之间可发生协同、相加或拮抗等复杂作用。传统的水质检测虽能准确定量 分析污染物中主要成分及含量，但不能检测水中各种污染物对环境和生物产生的综合毒性。发光细菌毒 性试验因其独特的生理特性，与现代光电检测手段结合具快速、灵敏、简便等特点，检测结果可反映水 中污染物的综合毒性，比测定单一组分污染物更具实际意义。 １．发光细菌的分类及其生物毒性检测用商品种类 发光细菌属革兰氏阴性、兼性厌氧菌，大小约０．４一１．Ｏ×１．０—２．５ ｕ ｍ。无孢子、荚膜，有端生鞭毛一 根或数根，最适温度２０—３０＂Ｃ，ｐＨ６～９，ＮａＣｌ浓度３％，０．３％的甘油对发光反应有利。其分类目前普遍采用 美国学者ＥＢａｕｍａｎｎ的方法【ｌ’２１，见表１。 表１发光细菌的分类
ＲＣＨＯ＋０２＋ＦＭＮＨ扣卫＞ＲＣＯＯＨ＋ＦＭＮ＋Ｈ２０＋ｈｖ（４９０ｎｍ）
茵细胞内由黄素单核苷酸（ＦＭＮＨ２）、长链脂肪醛（ＲＣＨＯ）及氧（０２）参与。在细菌荧光素酶（Ｅ）的催化下 发生生化反应，产生波长多为４６５～４９０ｎｍ的磷光。外界条件和培养基成分以及温度、ｐＨ、氧浓度变化 会影响细菌的发光。温度影响细胞内化学反应速率、生物吸收基质过程和发光细菌的生理状态。温度越 高，抑制浓度越低，即响应越灵敏１４】。ｐＨ则影响发光细菌的代谢或造成化学品的水解，随着ｐＨ的变化， 化学品毒性表现出增加或减弱［５１。有毒的化学物质、重金属离子、抗生素、化学治疗剂、农药等污染物质 也会影响细菌发光。这类物质抑制细菌发光的途经有两个：一是直接抑制参与发光反应的酶类活性；另 一方面是抑制细胞内与发光反应有关的代谢过程。因此能够干扰或破坏发光细菌呼吸、生长、新陈代谢 等生理过程的任何有毒物质都可以根据发光程度的变化来测定。 发光细菌法【６】就是利用灵敏的光电测量系统测定毒物对发光细菌发光强度的影响。毒物的毒性可以用 ＥＣ５０表示，即发光细菌发光强度降低５０％时毒物的浓度。一般情况下有毒物质和与发光菌接触时，发光强 度立即发生变化。并随着毒物浓度的增加而发光减弱，即发光抑制。因而可以根据发光强度判断毒物毒性大 小。
０．０７、＜ＣＨｇ＜０．０９ ０．０９≤ＣＨｇ＜０．１２ ０．１２≤ＣＨｇ＜０．１６
ＣＨｇ＞０．１６
Ｌ卸
表３发光细菌试验ＥＣ５０或ＬＣｓｏ毒性百分数等级
４．发光细菌毒性在水质监测及评价中的具体运用
４．１工业废水综合毒性测定 工业废水是导致水污染问题不断加重的原因，能否达标排发，涉及到待测项目多、成本高、工作量 大，尤其难以判定废水的毒性大小，更无法判定多种有毒化合物的相互影响。生物方法的检测可以弥补 这些缺憾，国内有多项研究运用发光细菌毒性评价水质毒性。于晓丽等用此评价了某油田不达标采油污 水的综合毒性１１１）ｅ张秀君等运用发光细菌法对辽宁１６个污染源废水样的毒性进行测定，指出从行业分 布来看，毒性最强为化纤业、化工业、黑色金属冶炼业，其次是煤炭开采炼焦煤制品业，毒性最低的是 医药、造纸、食品加工业ｎ ２ｌ。董玉瑛等应用发光细菌法对啤酒、酿造、印染、化纤、造纸废水进行的生 物毒性测定其结果表明，不同行业废水的生物毒性与其ＴＯＣ值之间不存在相关性，将二者相结合，能正确反 映废水的实际毒性大小【ｌ ３１。周秀艳利用发光菌、斑马鱼和蚕豆根尖微核对辽宁典型２１家工业污染废水进 行的急性生物毒性其结果发现发光菌相对抑光率的毒性等级在中等以上的占８１％，其中高毒及剧毒占 ６１．９％，工业废水发光菌相对抑光率的毒性等级略高于相应鱼类ＬＣ５０值的毒性等级，建议在对污染源废 水生物毒性实行监测时，应该首选对污染物反应敏感的发光菌进行毒性试验【１４１。 运用发光细菌毒性试验对工业废水水质毒性进行评价，一般能较好地反映水质状况，并可根据结果 评估其废水安全排放的可靠性。杨碧波等检测了以沈阳冶炼厂为代表的冶金类行业废水，结果显示废水 毒性呈剧毒水平，处理后废水尽管符合废水排放标准但仍表现为低毒水平【ｌ ５１。另外发光细菌法是一种定量 表征污染水体毒性的生物监测方法，它能对环境的总体作出反应，有助于对水环境进行综合评价。乔鸿 泽等用发光细菌测定法估算了两城市污水对河道水体污染的分担率，评价了工厂排放废水的毒性，并据 此确定污染源监督管理中应优先治理的工厂（车间）废水Ｉｌ们。 发光细菌进行工业废水毒性试验时也存在局限性。发光菌主要受废水中有机或无机毒物影响，使其 正常新陈代谢发生改变，从而使相对发光量发生变化的过程，当水中存在某些无毒有机物，且未及时分 解时，在短时间，反而可成为该细菌生长、繁殖的营养源，从而刺激其相对发光度的提高。因此，在食 品加工、酿造等行业废水监测中，不宜采用该方法。 ４．２河流海域等水质监测 用氯化汞作为参比毒物用发光菌试验对鞍山市三条河流的水质及底泥进行毒性分析其结果符合实际 水质状况。从而据此可以判定河流水质及底泥能否作为灌溉的依据【１ ７１。而杜惠文等用发光细菌的急性毒 性试验对洹河断面水质同监测发现细菌发光检测结果与理化检测结果并不完全一致，但根据发光菌的检 测结果分析造成洹河毒性增大的因素之一是工业废水的排入【ｌ引。
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全国水体污染控制、治理技术与突发性水污染事故应急处理高级研讨会 海域水质也可以用发光菌毒性试验进行检测，吴伟等用发光菌检测渔业水域污染物的急性毒性。张 秀君等人研究了如何选择污染水样的稀释液以避免海水非污染组分对菌体初始发光度的影响，确保测定 精度【１９１。郑天凌等采用发光细菌测试毒性法（ＭＩＣＲＯＴＯＸ）检测了取自厦门大学海滨浴场、厦门大学医院 排污口、厦门大学东大沟排污口的海水水样毒性并比较了四种稀释液：３０％ｏＮａＣＩ溶液、陈海水、人工海水 Ｉ及人工海水ＩＩ对发光菌发光强度的影响和在不同盐度条件下发光强度的变化。结果表明前两个站住水 体无毒性反应，后一个站住水体存在毒性物质：除人工海水ｌＩ对发光菌有较强的抑制作用外，其它两种稀释 液的活化作用与常用稀释液（３０％０Ｎａｃｌ溶液）相近；当盐度变化在２５‰～４０％ｏ范围时，对发光强度影响极小
３．发光细菌水质检测方法
３．１样品采集及处理 自美国上世纪７０年代首次分离到ＰｈｏｔａｂａｃｔｅｒｉｕｍＰｈ ｓｐｈｏｒｅｕｍ细菌并用于污水监测获得成功以来， ３０多年中，成功用于多种类型污染物监测【７１尤其是各类水质毒性检测。如工业废水、城市污水、河流海 洋水质等。试验中样品的采集及处理有直接采样和半渗膜被动式采样（ＳＰＭ）两种方式。直接采样一般用四 氟乙烯衬垫的塑料瓶采样。采集一定水样量后，根据需要对水样进行预处理。如要可用ＮａＯＨ和ＨＣＩ调 节水样ｐＨ值在６．０～８．０之间，实验前将样品稀成不同浓度直接测定。半渗膜被动式采样是用ＳＰＭＤ采样 器采样。将ＳＰＭＤ采样器固定于水面下ｌｍ处，暴露２８天，收回ＳＰＭＤ样品，将水样经０．４５ ｕｍ膜后， 用二氯甲烷萃取，净化和浓缩后用高纯氮气干后用ＤＭＳＯ溶解，低温保存样品。这种采样技术可以富集 到水样中的有机有毒污染物，从而评价样品中有毒有机物含量及急性毒性的变化规律【８１。 ３．２发光检测仪器 ２０世纪８０年代初美国Ｂｅｃｋｍａｎ公司推出功能完备的生物毒性测试仪，它具有应用范围广，灵敏度 高，相关性好，反应速度快等优点，在世界范围内广泛使用。我国于１９９５年将发光细菌法列为环境检测 的标准方法（ＧＢ／Ｔ１５４４１．１９９５），使用国产的ＤＸＹ．２型生物毒性测试仪，或ＳＨＧ．１型生物发光测量仪。美 国ＭＩＣＲＯＢＩＣＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ也推出Ｍｉｃｒｏｔｏｘ２０５５型毒物分析系统１９１。为克服细菌发光强度本底差异 较大、检测期间发光自然变化幅度宽、操作繁琐、重现性不佳、误差较大等不足，我国学者也研究细菌 发光传感器进行污染物急性毒性快速检测，将细胞固定化技术、生物传感器技术与发光细菌毒性测试技 术有机结合起来，改善了细菌发光的稳定性，实现急性毒性的快速检测ｌｌｏ】。 ３．３发光细菌毒性试验结果表达 往往以相对发光率、相对抑光率、ＥＣ如表达发光细菌毒性试验结果。相对发光率＝样品光强度，对照 光强度×１００％，相对抑光率＝（对照光强度．样品光强度）／对照光强度×１００％。ＥＣｓｏ为相对抑光率达到５０％ 的样品浓度（或稀释度）。根据测定结果判定毒性待测样品急性毒性的大小。其判定标准有三种方式：①有 毒，无毒；②百分数等级；③对数等级。国内多数采用百分数等级，百分数等级可根据相对发光率的大小 及等当ＨｇＣｌ２溶液浓度来判定待测样品的毒性大小，也可以用ＥＣｓｏ判定待测样品的毒性大小，具体见表 ２、表３。