發(fā)光細(xì)菌毒性試驗(yàn)在城市污水中的檢測方法及應(yīng)用

馬光明 舒易強(qiáng) 元德仿 何勝輝

深圳市七善科技有限公司，廣東深圳 518132

目前我國的水資源匱乏，但是水污染的現(xiàn)象也十分突出。由于城市包含著工業(yè)生產(chǎn)和人民的日常生活，所以城市的污水也是由工業(yè)廢水和生活污水所組成的，這就造成了城市污水中的污染物種類情況比較復(fù)雜，污染源也比較多。不只是單一的污染物能夠造成水體的污染，水體環(huán)境中的污染物相互之間也可能發(fā)生一些化學(xué)反應(yīng)，協(xié)同相加等復(fù)雜的作用機(jī)理。在當(dāng)前水資源日益緊張的情況下，城市污水的凈化、回收再利用具有非常重要的意義。當(dāng)下人們認(rèn)識到城市污水的回收利用的首要條件是無害化，必須要保證再次使用的安全性，所以，首先要從毒性的角度來考慮城市污水的評估模式。過去那些傳統(tǒng)的水質(zhì)檢測方法只能夠?qū)为?dú)的污染物的成分和含量進(jìn)行檢測，而無法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的具有綜合毒性的污染檢測。發(fā)光細(xì)菌毒性試驗(yàn)具有十分獨(dú)特的性質(zhì)，還可以與現(xiàn)代光電檢測技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)更進(jìn)一步的檢測效果。檢測的結(jié)果不僅能夠反映水質(zhì)中的毒性種類，而且還可以反映出水質(zhì)中的綜合毒性。

1 發(fā)光細(xì)菌的分類

發(fā)光細(xì)菌長約1.5～3μm，寬約0.5～0.8μm，屬革蘭氏陰性，一般培養(yǎng)的溫度在20～30℃，PH6-9NACl濃度為3%，0.3%甘油對發(fā)光反應(yīng)有利。其分類如表1。

2 發(fā)光細(xì)菌水質(zhì)檢測方法

2.1 樣品采集

在進(jìn)行污水的樣品采集時(shí)一般常用的有兩種方法，一種是直接采樣，一種是半滲膜被動(dòng)式采樣。直接采樣為直接將生活污水等需要檢測的樣品裝入到四氟乙烯襯墊的塑料瓶中，采集后根據(jù)檢測的需要對樣品進(jìn)行過濾或者稀釋等簡單的處理，可用氫氧化鈉和鹽酸對污水樣品的PH值進(jìn)行調(diào)節(jié)。半滲透膜被動(dòng)式采樣是用SPMD采樣器來進(jìn)行的采樣，將采樣器在水下1m處固定，在水下持續(xù)28d，然后收回采樣器，經(jīng)過0.45μm的膜過濾后，采用二氯甲烷萃取，然后用DMSO溶解，放入冷箱中低溫保存。這樣采樣的方法可以準(zhǔn)確的收集到污水樣品中的有機(jī)污染物，從而可以檢測到有毒物質(zhì)的含量和毒性變化規(guī)律。

表1 發(fā)光細(xì)菌的分類

2.2 發(fā)光檢測儀器

在1995年，我國將發(fā)光細(xì)菌檢測方法列為環(huán)境檢測的標(biāo)準(zhǔn)方法，通常國內(nèi)在進(jìn)行發(fā)光細(xì)菌檢測試驗(yàn)時(shí)，使用國產(chǎn)的DXY-2型生物毒性測試儀，或者是SHG-1型生物發(fā)光測量儀。我國的學(xué)者和專家通過艱苦的研究，將細(xì)胞固化技術(shù)和生活傳感器以及發(fā)光細(xì)菌結(jié)合起來，不僅極大的改善了試驗(yàn)操作的穩(wěn)定性，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了快速檢測的功能。

2.3 發(fā)光細(xì)菌毒性試驗(yàn)的結(jié)果表達(dá)

發(fā)光細(xì)菌結(jié)果的表達(dá)一般有三種，相對發(fā)光率、相對抑光率、EC50。相對發(fā)光率=樣品光強(qiáng)度/對照光強(qiáng)度×100%。相對抑光=（對照光強(qiáng)度-樣品光強(qiáng)度）/對照光強(qiáng)度×100%。EC50是相對抑光率到50%以上的濃度。測定毒性大小的方式也有三個(gè)等級，分別是有/無毒、百分?jǐn)?shù)等級和對數(shù)等級。百分?jǐn)?shù)等級這種方式是國內(nèi)常用的判定方式。具體可以見表2、表3。

表2 發(fā)光細(xì)菌試驗(yàn)相對發(fā)光率毒性百分?jǐn)?shù)等級

表3 發(fā)光細(xì)菌試驗(yàn)EC50或LC50毒性百分?jǐn)?shù)等級

3 發(fā)光細(xì)菌毒性試驗(yàn)在城市污水應(yīng)用

城市污水的構(gòu)成比較復(fù)雜，不僅有居民的生活污水，還有工業(yè)排放的一些廢水，這些污水的毒性構(gòu)成也比較復(fù)雜。關(guān)于城市污水的監(jiān)測，目前的技術(shù)還是比較單一，而且也主要是以化學(xué)需氧量、升華需氧量和懸浮固定為主要的指標(biāo)，對于城市污水中的毒性監(jiān)測，沒有一個(gè)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)來達(dá)到控制。利用發(fā)光細(xì)菌毒性試驗(yàn)可對城市污水中的毒性進(jìn)行評價(jià)。

城市污水中的污染物很復(fù)雜，污染物的種類和某些性質(zhì)也可能影響生物的毒性。有科學(xué)研究表明，五氯酚鈉這種物質(zhì)對發(fā)光細(xì)菌的EC50的數(shù)值，會(huì)隨著PH值的增加而增加，而在實(shí)驗(yàn)中，一些常規(guī)污染物的存在，會(huì)對五氯酚鈉這種物質(zhì)的毒性結(jié)果影響較小。同時(shí)，不同結(jié)構(gòu)的化學(xué)物質(zhì)對發(fā)光細(xì)菌的影響也不同，莫甲酸類和酚類物質(zhì)的毒性會(huì)隨著PH值的升高不斷的降低，胺類的物質(zhì)及化合物，會(huì)使發(fā)光細(xì)菌的毒性隨著PH值的增加而不斷的增加。所以，在進(jìn)行污水處理檢測的時(shí)候，首先要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，一般的城市生活污水的毒性比較好判斷，對于一些城市周邊的工廠企業(yè)，要首先了解一下所生產(chǎn)的產(chǎn)品和基本的工藝流程，推斷一下所排放的污水中可能存在何種有毒物質(zhì)，然后再去進(jìn)行取樣檢測，檢測的結(jié)果可能會(huì)更加的準(zhǔn)確和令人信服。

4 發(fā)光細(xì)菌毒性試驗(yàn)存在的問題和應(yīng)用前景

目前發(fā)光細(xì)菌毒性試驗(yàn)的方法仍然存在很多問題，其中最重要的問題就是，對試驗(yàn)的結(jié)果重視性不高。這其中的原因主要是因?yàn)槠髽I(yè)和社會(huì)的環(huán)保意識還夠，對污水排放中的各項(xiàng)污染指標(biāo)定位存在爭議。要想得出更加令人信服的結(jié)論，必須要完善實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)過程，實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和方式需得到學(xué)界和社會(huì)的認(rèn)可。而發(fā)光細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)也有不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡胤?，比如，發(fā)光細(xì)菌對某些基因毒性的化合物的檢測有時(shí)候不太敏感，所以，一些時(shí)候的水質(zhì)檢測的結(jié)果也不是很精確，這一類的問題，是急需要進(jìn)行解決的。目前已經(jīng)有研究學(xué)者通過實(shí)驗(yàn)篩選出了代替?zhèn)鹘y(tǒng)毒性物質(zhì)的HgCl2的物質(zhì)，Zn2+作為實(shí)驗(yàn)篩選出的毒性參照物，不僅可以在試驗(yàn)中方便的表示不同化學(xué)物質(zhì)的毒性，而且還能夠表現(xiàn)更加復(fù)雜環(huán)境樣品的毒性。

發(fā)光細(xì)菌實(shí)驗(yàn)具有十分突出的特點(diǎn)，高效、經(jīng)濟(jì)、便捷、靈敏，能夠較好地反映出城市污水中的綜合毒性，在水質(zhì)污染檢測中具有十分廣闊的應(yīng)用前景。另外，在未來的發(fā)展中，發(fā)光細(xì)菌試驗(yàn)除了對水質(zhì)進(jìn)行毒性檢測外，還可以進(jìn)一步進(jìn)行人體健康的影響檢測，通過對人體中的內(nèi)分泌和遺傳物質(zhì)進(jìn)行毒性的檢測，可以更加準(zhǔn)確的分析人體中的健康狀況，以此來確定更好的治療方案，為人類的醫(yī)學(xué)進(jìn)步做出一定的貢獻(xiàn)。