水環境中生物毒性污染物檢測技術的運用

郭文龍

（武警某部機動支隊，遼寧沈陽 110101）

近年來，因人類活動的加劇，越來越多的有機污染物被直接或間接地排入水體中，導致水環境受到嚴重污染。由于環境污染事故頻發，為了能夠解決環境污染問題應快速建立科學化的預警技術，隨著科學技術水平的提升，已經有多種生物毒性檢測方法被應用到實際的水環境污染檢測工作中，比如，急性毒性、亞急性毒性以及慢性毒性檢測實驗，生物致癌、生物致畸和生物致突變等實驗均屬于生物毒性檢測中的重要方法。在這其中急性毒性實驗作為整個毒性檢測方法中一種非常快捷與方便的方法，可以利用該方法檢測環境污染與機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的確切方法，為環境污染提供有效的預警。

1 魚類生物毒性檢測技術

當環境突然發生變化時，也就說明水環境中所含有的有毒物質已經達到了一定的濃度，這時水環境中存在的魚類就會出現行為反常、反應遲鈍以及游動緩慢等一系列的不良反應，嚴重的情況下甚至會造成魚類大量死亡。因此，魚類也被廣泛應用于水環境急性毒性的檢測與預警工作中。

1946年，美國DAVID 采用一種體積比較小的食蚊魚，進行了廢水毒性的現場檢測與檢驗，現如今，隨著科學水平的不斷提升。可以用于急性毒性實驗的魚類和多種有毒物質的魚類，得到了更廣泛的發展。在實驗室檢測中，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。

有相關的學者，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。經過結果表明，三聚氰胺有毒物質對花鱸魚21d 內產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境急性毒性具有非常明顯的效果；另有相關的研究學者采用斑馬魚，對水環境中含有的乙苯、甲苯以及二甲苯進行研究實驗，結果表明，當斑馬魚暴露于甲苯中，其所產生的反應更為劇烈，環境中含有的乙苯、甲苯以及二甲苯，在96h 內，可以使斑馬魚的致死濃度LC50分別達到31.0mg/L、77.5mg/L、34.8mg/L，三種不同物質對斑馬魚毒性大小所產生的影響，與疏水性有直接的關系，當疏水性越強時，對生物所造成的毒性，作用也就越大。

胡鴻雁等開展換水實驗，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，經過24h 后，氫化鉀與苯酚的全致死濃度分別達到0.50mg/L、0.30mg/L，根據此結果，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。周勤等開展靜態式的急性毒性實驗，重點研究三種不同金屬在發生作用后，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生的毒性作用大小排列為：Cd2+＞Zn2+＞Cr6+，其中，以Cd2+的毒性最為強烈，而Zn2+、Cr6+則均高毒性，同時，經研究也表明，當Zn2+、Cr6+以及Cd2+三種重金屬發生協同作用時，Cr6+的影響最為顯著，這樣一來，也就為建立斑馬魚預警系統提供了確切的參考數據。

2 水蚤生物毒性檢測技術

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量非常多且體型比較小的浮游生物種類，水蚤主要以水環境中的真菌、藻類、溶解性有機物以及碎屑物為食，水蚤會大量分布在整個水環境中，不僅繁殖能力與適應能力非常強，而且對多種有毒有害物質都非常敏感，也正是因為如此，水蚤被作為國際上通用的標準毒性實驗生物。對于水蚤來說，其生產與繁殖會受到水環境中所含有的有機物質影響，因為有毒物質的差異對水蚤所產生的影響也有所不同，嚴重的情況下，甚至很有可能會導致蚤類發生個體死亡的情況，所以在進行生物毒性檢測時，可以根據水蚤的死亡率和繁殖率作為測試指標，從而對水質的應急預警發揮作用。

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，水蚤所形成的實驗結果更加準確，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，水蚤作為一種水生物，當污染物侵害到水環境時，便會通過各種各樣的方式直接影響到水蚤的正常活動，在這種情況下對水蚤進行檢測，檢測的結果可以為人類提供預警作用。除此之外也可以利用水蚤檢測水環境污染的程度，通過水蚤毒性測試方法，可以準確地測驗出同一片水域內無污染的數量、毒物的含量以及未進行檢測的毒物是否存在水中，而且也可以準確檢驗出毒性的大小。

有相關的研究學者利用水蚤對生活污水與工業廢水進行檢測，檢測結果表明，化工廠和皮革廠排污口出水會對水蚤產生比較強烈的影響，而且毒性也比較高，96h 內，LC50值均在17.27%-35.93%，相比之下，生產車間與生活污水的排水口，對水蚤所產生的影響比較小，而且毒性也比較低，96h 內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合毒性，將任意兩種二元混合物融合在一起，使其發揮協同作用，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，協同作用的發揮程度最強；趙守城研究了大型水蚤在Cu2+與Cr6+的情況下，所形成的協同性毒性作用，當配比濃度不同時，協同作用往往高于單一作用，這樣一來就可以對水質毒性產生一定的預警作用。

3 藻類生物毒性檢測技術

在整個水環境生態系統中，藻類屬于初級生產者，而且藻類在維持生態系統平衡的過程中，也發揮著非常重要的作用，利用藻類的種類以及生產量等多種指標，可以直接對水環境生態系統的功能與結構產生直接的作用與影響。對于藻類來說，其主要的特點就是繁殖速度快、體積小、容易分離培養、對毒物敏感且中毒癥狀容易觀察等優點，因此藻類成為生物毒性實驗中一種常用的材料。

藻類在水體中發生的呼吸作用、光合作用、生長繁殖以及酶的活性等作用時，因為受到重金屬或有機污染物的影響，就會導致藻類發生毒性反應，從而抑制藻類的各種正常活動，因此可以將藻類的生長抑制作為急性毒性實驗的觀察指標。

利用藻類的生長抑制作為檢測指標時，雖然檢測結果嚴謹、準確、可靠，但是依然存在很多不可避免的缺點，比如測定周期長、工作量大等。為了彌補這一缺陷，對藻類檢驗方法進行優化與完善，相關的研究學者將藻類毒性測試的指標定為氧電極法的光合率，將具體的研究內容規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驗過程，提高實驗的簡單性與快捷性，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，相比于傳統的實驗，可以減少測驗時間，并提高檢測的靈敏度。

4 生物傳感器生物毒性檢測技術

對于生物傳感器來說，其主要包括生物識別的基本元件、電子電路系統以及能量轉換器等，其主要的優點就是反應速度快、靈敏性高。現如今，生物傳感器已經被廣泛應用于環境監測工作中。生物毒性檢測傳感器主要發生作用的生物包括微生物、酶、免疫傳感器以及DNA。因為DNA、酶以及抗原抗體的專業性非常強。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，因為其自身屬于一個非常復雜的有機體，在微生物體內含有多種代謝系統與酶系，針對其相應的底物進行檢測與識別，可以對多種混合的有毒有害物質起到檢測作用，明確混合毒性與綜合毒性的具體構成，這也就說明微生物傳感器在檢測水環境毒性污染時，具有非常良好的應用意義。

5 結束語

現如今雖然生物技術檢測在檢測水環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的理化檢測，但是隨著科學技術水平的提升，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化與更新，從而有效地提高了生物檢測的靈敏度。在實際利用生物毒性污染檢測技術時，可以直接對幾種或某種特定的污染物質做出快速的響應，這樣一來就能夠及時獲取到相關的毒性污染信息，為水環境污染的治理提供有效的憑證與依據，因此，應深入研究水環境中生物毒性污染檢測技術的發展，確保其能夠發揮出更大的作用與價值。