发光细菌法检测饮用水综合毒性的应用研究
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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。
生物监测技术在水环境监测中的应用摘要:如今,人们越来越重视自己的健康,尤其是饮用水安全方面,但由于当前科学技术发展尚未达到理想境界,仍需将大量污染物排入自然环境,水环境仍受重金属与有机物的影响。
当前,我国水污染比较严重,要想在较短时间内掌握水环境污染现状,就必须强化水环境监测工作,运用物理与化学相结合的方法对污染物进行定量与定性分析,并增加生物监测技术的投入力度,深入研究其对生物体造成的危害。
关键词:生物监测技术;水环境监测;应用1生物监测技术及其原理水体中的生物受到污染后,生物指标会发生相应的变化,利用生物监测技术对生物分子、细胞、组织器官、个体及种群展开不同水平的生物监测,并通过这些生物指标来完成对生物所处的水环境的综合性分析,最终得到对水环境质量的综合判断。
水生物生活在水中,对环境的变化极为敏感,生物生活在受到污染的水中,其生活习性、运动方式、身体特征都会发生变化。
从行为生态学角度讲,当水生物所处的环境发生变化时,生物的细胞器、分子功能也发生相应的变化,污染物在水生物体内堆积,影响水生物的生殖、个体信息传递、捕猎与反哺行为,并随着繁殖逐渐从个体影响到整体群落的分布和生长,导致生态系统中种群整体生理生化指标都发生变化,水生物也会出现一系列的异常行为。
水中污染物干扰了水生物的器官发育,损坏了水生物的神经器官,导致其正常的生殖功能与激素分泌受到影响,进而影响到其通信与猎食。
水生物觉察到水域环境中存在污染物,会逃离到干净的水域,导致环境的进一步恶化。
当水中的污染物达到某一浓度时,水体的污染情况也能够直接从生物数量体现出来,生物会出现逃离等异常行为,并随着水污染的加剧,有毒物质会直接导致水生物死亡。
2生物监测技术的种类生物监测技术从生物的层次出发,可以分为对细菌、藻类、水蚤、鱼类等水生生物的监测。
(1)细菌监测分为硝化细菌法、发光细菌法以及氧化亚铁硫杆菌法,由于硝化细菌的呼吸速率会受到水中有毒物质的影响,因此通过检测硝化细菌的呼吸速率和氨氮消耗速率来达到水质监测的目的;发光细菌法常用来对水中重金属污染物等物质进行监测,氧化亚铁硫杆菌对水中毒性物质较为敏感,因此检测其呼吸作用能够完成对水质的判断。
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。
文献综述发光细菌在环境毒性检测中的应用前言目前对环境毒性的检测主要是用物理仪器和化学分析相结合的方法。
这类方法的优点是能准确定性和定量,但是其仪器设备往往价格昂贵,技术要求和使用成本很高,只能在实验室里使用毫无疑问,上述检测方法不能预测对人体的影响尤其是中长期的影响。
要回答对人群健康的影响,即对生物毒性大小的判断,必须用生物医学的方法对污染的生物毒性进行分析。
目前较常用的是检测污染物毒性的方法是从医学物理学的方法引用过来的小鼠,鱼,或藻类毒性实验,但其有不可克服的缺点,如时间长,要有专门的人员操作,成本高,个体存在差异等。
而应用发光细菌来检测污染物毒性则能克服这些缺点,具有快速,灵敏且容易进行等优点[1-2]。
在有毒物质的筛选和环境污染物的生态风险评价等方面具有重要意义[3]就当前,对发光菌的研究已转向应用方面,尤其是在环境毒物的检测上,这方面的论文每年都发表很多,数量很多,最近也有将发光菌应用于食品安全方面。
正文随着工农业的发展,排放到环境中的污染物质越来越多。
故在环境中各种污染物不是单独存在的,而往往是以组合形式存在的多种污染物混合在一起所造成的复合污染日益受。
到人们的重视,其往往表现出相加、拮抗和协同作用[45]。
因此促进了联合作用研究方法的发展。
混合污染物联合毒性研究始于1939[6]年,经过近70年的发展,已经成功发展了TU(毒性单位)法[7]、AI(加和指数)法[8]、MTI(混合毒性指数)法[9]及λ(相似参数)法[10]。
这些方法都能根据实验和相应公式的计算结果简单判别混合物的联合作用方式为拮抗、独立、相加及协同。
随着混合污染物联合毒性研究的不断深入,污染物联合毒性已经由最初的定性研究阶段向定量研究阶段过渡。
这些方法都能根据实验和相应公式的计算结果简单判别混合物的联合作用方式为拮抗、独立、相加及协同。
发光细菌在环境检测中的应用主要有检测水体污染毒性(主要包括海水污染的毒性检测,河流污染的水质检测,河流水质状况的检测,对排污口水质毒性的检测,城市污水毒性的评估,对工业废水的生物毒性检测,检测重金属污染的水质毒性,多种重金属存在时对发光菌的联合毒性等),检测河流,湖泊沉积物或底泥的毒性,检测大气污染,检测土壤污染,检测工业固体废弃物的毒性,还包括食品保鲜包装物毒性检测,和食品安全检测中的应用。
发光细菌法急性毒性的测定大连理工大学环境与生命学院1978年美国Beckman 公司即推出功能完备的生物发光光度计“Microtox”,自此,这一急性毒性测试技术在世界范围内迅速推广。
因此人们也将发光菌毒性测试称为Microtox 测试。
简介发光菌毒性测试是20世纪70年代后兴起的一种微生物监测环境污染及检测污染物毒性的新方法。
采用现代光电检测手段(生物发光光度计)的发光菌生物毒性实验是毒理学中生物测定的方法之一。
该方法快速、简便、灵敏、廉价,在有毒物质的筛选,环境污染生物学评价等方面有重要的意义,因而备受各国有关研究者的关注。
1995年3月,国家环境保护局、国家技术监督局将发光菌毒性测试定为水质监测标准方法(GB/T 15441-1995)。
一、实验目的与内容实验目的1. 掌握发光细菌毒性测试的标准方法;2. 根据发光细菌发光强度的变化判断受试化合物的毒性;3. 初步了解发光细菌毒性测试的影响因素。
实验内容1. 发光细菌的复苏;2. 发光细菌发光强度的测定;3. 受试化合物毒性的计算。
实验原理发光菌的发光现象是其正常的代谢活动, 在一定条件下发光强度是恒定的, 与外来受试物(无机、有机毒物, 抑菌、杀菌物等) 接触后, 其发光强度即有所改变。
变化的大小与受试物的浓度呈相关关系, 同时与该物质的毒性大小有关。
通常认为外来受试物通过下面两个途径抑制细菌发光: (1) 直接抑制参与发光反应的酶类活性; (2) 抑制细胞内与发光反应有关的代谢过程(如细胞呼吸等)。
毒物的毒性可以用EC50表示, 即发光菌发光强度降低50% 时毒物的浓度。
实验结果显示, 毒物浓度与菌体发光强度呈线性负相关关系。
因而可以根据发光菌发光强度判断毒物毒性大小, 用发光强度表征毒物所在环境的急性毒性。
二、实验材料与方法1. 试剂:氯化汞(分析纯);氯化钠(化学纯);蒸馏水。
氯化钠溶液,2.0 g/100 ml (3.0 g/100 ml),称取2.0 g (3.0 g)氯化钠溶于100ml蒸馏水中,置于2-5℃冰箱备用。
--●Vol.33,No.102015年10月中国资源综合利用China Resources Comprehensive Utilization发光细菌法在水质毒性检测中的应用研究进展赵淑玲,卓平清,田凤鸣(陇南师范高等专科学校,甘肃成县742500)摘要:发光细菌法因其具有快速、灵敏、简便等特点在水质毒性检测方面得到广泛应用。
就发光细菌的分类、生理特性、发光机理及其在水质检测方面的应用进行了综述,对发光细菌法在水质毒性检测中的应用研究作了展望。
关键词:发光细菌;水污染;发光原理;毒性检测;进展中图分类号:X703.1文献标识码:A文章编号:1008-9500(2015)10-0039-03Advance in the Application of Luminescent Bacteria on WaterToxicity DetectionZhao Shuling ,Zhuo Pingqing ,Tian Fengming(Longan Normal School ,Chengxian 742500,C hina )Abstract :luminescent bacteria method has been widely applied in the aspect of water quality toxicity test because it is rapid ,sensitive and convenient.In this paper ,we summarize the species ,the physiological characteristics ,luminescent mechanism of luminescent bacteria and the application in water quality detection and outlook the applied research of luminescent bacteria method in water toxicity detection.运藻赠憎燥则凿泽:luminescent bacteria ;water pollution ;luminescent principle ;toxicity testing ;progress收稿日期:2015-07-20作者简介:赵淑玲(1968-),女,甘肃康县人,硕士,副教授,主要研究方向:植物生理。
水质毒性分析的最新技术及应用摘要:随着中国的水资源环境及饮用水水质安全的日益重视,水质生物毒性分析已经逐步成为评价水质污染的手段之一,同时也在供水应急处理水质监测中得到越来越广泛的应用。
本文主要对国内外最新的生物毒性检测技术进行综述,并对世界最新的化学发光法毒性分析方法进行介绍,同时对细菌发光及化学发光两种毒性分析方法进行技术理论,以及在水质污染及供水应急处理中的应用进行具体分析。
关键词:毒性监测细菌发光法化学发光法便携式毒性分析仪1生物毒性监测的必要性随着近代工业的发展,化学物质的使用日益增多,使人类赖以生存的水生生态系统受到了越来越严重的污染,而且突发性环境污染事故时有发生,如人为投毒、自然灾害引起的水质突变,尤其是石油化工原料、产成品及有毒有害危险品的生产、储存和运输过程中发生的事故对环境水体所造成的污染等。
这就要求我们要快速地应对各种突发性环境污染事故,尽量减少各种经济损失或社会影响。
几十年来,各种理化分析手段的灵敏度越来越高,大多数研究者都是关注单一污染物对生物体和生态系统的毒性效应,但是,环境中的生物体常常暴露于多组分污染物共存的混合体系中,而非简单的单一体系。
混合物体系产生的毒性效应是所有组分污染物拮抗、叠加、协同或抑制作用的综合结果,即使混合物体系中的单一组分处于无毒性效应浓度时,该组分对混合物的总毒性效应仍有一定的贡献【1-4】。
因此,发展新的快速、准确评价各类污染物毒性的有效方法显得非常迫切和必要。
本文在此主要对国内外最新的生物毒性监测技术进行研究和探讨。
2 生物毒性监测技术环境中有毒物质生物毒性的测定与评价,一般用浮游生物、藻类和鱼类等水生生物,以其形态、运动性、生理代谢的变化或者死亡率做指标来评价环境污染物的毒性。
这些方法一度成为评价环境污染的必需手段之一,但这些方法操作都比较繁琐,检测时间较长,检测费用较高,且结果不稳定,重复性差,使其难以推广应用,且不适于常规的检验,尤其是现场的应急监测【5】。
第39卷第22期2008年11月 人 民 长 江Y angtze River Vol.39,No.22Nov.,2008收稿日期作者简介杨旭光,男,长江水利委员会长江流域水环境监测中心,工程师。
文章编号:1001-4179(2008)22-0040-03发光细菌综合毒性检测技术在国内的首次应用杨旭光 郭文思 臧小平(长江水利委员会长江流域水环境监测中心,湖北武汉430010)摘要:由于地震大范围破坏的毁灭性和突发性,无法得知进入水体的污染物类型、污染范围和污染物浓度,需要一种快速、简单、准确测定水体综合毒性的技术。
毒性物质可以抑制发光细菌的发光强度,通过测定发光细菌的发光强度继而测定水体的综合毒性成为一种有效方法。
在简要介绍发光细菌综合毒性监测技术基本原理及应用情况的基础上,侧重总结了利用发光细菌综合毒性检测技术对四川汶川地震灾区12个市县的城镇、乡镇集中式供水水源地及灾区群众临时安置供水点的饮用水源进行应急监测的情况,并详述了该项技术在饮用水源水质中检测的特点及实际应用中需注意的事项。
关 键 词:发光细菌;饮用水源地;水质监测;地震灾区中图分类号:P315.9 文献标识码:A 2008年5月12日,四川汶川地区发生了里氏8.0级特大地震,此次地震对灾区居民的饮水安全问题带来了严重威胁,必须对饮用水源进行监测,保障灾区居民的饮水安全。
地震灾区的水质应急监测不同于常规的水质监测,也不同于其他突发性污染事故的应急监测,由于地震的毁灭性破坏无法得知进入水体的污染物类型、污染范围和污染物浓度。
在监测目标物未知的水体中,利用常规物理化学分析方法,很难确定监测的项目参数,只能选取具有代表性的水质参数进行监测;同时,灾区水源地每天供应当地居民的用水必须当天采集样品进行监测分析,这就要求监测必须准确、简单、快速,不可能按照常规饮用水水质标准,将所有的水质检测参数进行测定;此外,需要一种能够综合反映水质污染状况的检测技术来判断饮用水源是否安全。