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        關(guān)于戴奧辛檢測的研究

        2015-05-12 07:24:54徐小蘭
        科技創(chuàng)新導報 2015年34期
        關(guān)鍵詞:環(huán)境污染檢測研究

        徐小蘭

        摘 要:戴奧辛的主要來源是人為因素,如工業(yè)制程中的加熱、焚燒過程(如:廢棄物焚化爐、煉鋼廠、石化工業(yè)等)、農(nóng)藥(五氯酚、三氯酚)制作過程中均會產(chǎn)生戴奧辛。戴奧辛也會自然生成,如:火山爆發(fā)、森林大火、或含氯天然物質(zhì)與微生物產(chǎn)出的過氧化氫結(jié)合。戴奧辛生成后,會附著于煙道氣及累積底渣中,被排放出的戴奧辛受到干、濕沉降的影響,會逐漸累積在水體或土壤中,戴奧辛為脂溶性物質(zhì),不易傳輸至地下水,但微溶于有機溶劑,若與有機溶劑共存,則可藉此而進行長距離傳輸。

        關(guān)鍵詞:戴奧辛 檢測 環(huán)境污染 研究

        中圖分類號:X5 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2015)12(a)-0164-02

        1 戴奧辛的環(huán)境流布

        環(huán)境中的戴奧辛在工業(yè)革命之前,僅火山爆發(fā)或森林大火時才會生成。18世紀工業(yè)革命開始使用媒、石化燃料作為工業(yè)的燃料或者提煉原料時,此時非刻意制作的世紀之毒戴奧辛也因應而生了。

        水體中的戴奧辛另一來源為工廠的廢水,因廢水中含戴奧辛且直接排入水體,水體中的戴奧辛主要積于底泥中,且不易在傳輸至大氣中。但一些水中底棲生物,因攝食底泥中的食物,將戴奧辛累積于體內(nèi),再透過食物鏈的方式,慢慢累積于其他生物體上,人類屬食物鏈的最高級,因此,人體的戴奧辛是透過食物鏈所累積,有研究指出人體中的戴奧辛有95%是透過食物鏈。土壤中的戴奧辛來源有干、濕沉降、廢棄物的不當棄置,戴奧辛在表土會因陽光的照射關(guān)系光解,故表土戴奧辛含量較低。學者推估戴奧辛排放后的宿命,最終儲存于土壤為主,約1.75%會累積在表土,52.7%存在于根部土壤(與植物或作物根緊密接觸的土壤),24.74%在深層土及13.19%在底泥中,空氣中約占0.13%。

        2 檢測方法

        目前世界各國檢測戴奧辛的方法主流為化學儀器HRGC/HRMS分析,而戴奧辛在自然環(huán)境的毒害日受重視,樣品分析經(jīng)前處理,如:萃取、濃縮、酸洗、多層次硅膠管柱預洗去除雜質(zhì),需耗時又費工。近年來藉由生物科技的幫助,發(fā)展出一系列的in vitrobioassays與ligand binding assays,用來檢測戴奧辛及其類似物,戴奧辛生物偵測標準方法有以下幾種方式:(1)(EROD)。(2)(CALUX)。(3)Cell proliferation-based assays。(4)DNA binding assays。(5)AhR ligand binding,這些方法主要是利用受體、抗體、酵素,使之與戴奧辛化合物結(jié)合,再利用不同的呈現(xiàn)方法,來量測樣品中戴奧辛類化合物的濃度。目前世界各國常用的生物檢測方法有:CALUX、Enzyme-linkedimmunosorbent assay(ELISA)及The(AhR-PCR)。

        3 CALUX分析原理

        CALUX與EROD分析原理相似,兩者均利用戴奧辛類化合物與細胞中的AhR結(jié)合后,進入到細胞質(zhì)內(nèi)誘發(fā)(DRE)基因表現(xiàn),經(jīng)由后續(xù)基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)出酵素蛋白,所以偵測酵素活性即可推估戴奧辛類化合物的毒性當量。EROD是直接偵測酵素蛋白活性,另外CALUX是利用基因工程將DRE基因片段后面接上一段螢火蟲冷光基因,藉由偵測產(chǎn)出的冷光蛋白推估戴奧辛類化合物的濃度。

        4 ELISA分析原理

        此方法是主要依據(jù)抗體與抗原結(jié)合產(chǎn)生特種蛋白質(zhì),抗體與對應抗原間需具有極佳的專一性及親和性。

        隨著抗體的應用在檢測上逐漸發(fā)展,故有學者利用ELISA免疫分析法為基礎(chǔ),研發(fā)出針對戴奧辛化學結(jié)構(gòu)的擬抗原(Hapten)來產(chǎn)生抗體,或是能夠?qū)R槐孀R戴奧辛接合的AHR的抗體,藉由測定轉(zhuǎn)化的AhR的程度來檢測戴奧辛的濃度,但在實驗操作上較為繁雜。那目前已有建立生物傳感器技術(shù),可將抗體與適當?shù)牧繙y系統(tǒng)構(gòu)成免疫反應型生物感測器,經(jīng)由量測反應過程的質(zhì)量變化來定量樣品中的抗原濃度。藉由在抗體與戴奧辛結(jié)合后能放出電化學訊號,來分析戴奧辛濃度。這些抗體對各種PCDD/Fs的同構(gòu)物具有不同強度的交叉反應,且反應強度與各同構(gòu)物的TEF有一定程度的相關(guān)性,因此,可用免疫反應強度來推估PCDD/Fs的總毒性當量。

        5 AhR-PCR分析原理

        The AhR-PCR rapid dioxin assay(AhR-PCR戴奧辛快速篩檢技術(shù))于2007年12月USEPASW-846Method4430標準方法。屬于芳香族碳氫化合物(aryl hydrocarbon)的戴奧辛類化合物與細胞內(nèi)的AhR接合后進入細胞核內(nèi),然后與細胞核內(nèi)的芳香烴核轉(zhuǎn)位蛋白ARNT形成復合體,此復合體會接合在DNA上的DRE片段上,促使此基因啟動而進行轉(zhuǎn)錄作用形成mRNA,之后mRNA經(jīng)轉(zhuǎn)譯作用產(chǎn)生細胞色素p450(Cytochromep450,CYP1A1)等蛋白質(zhì),對細胞產(chǎn)生毒性。AhR-PCR戴奧辛快速篩檢技術(shù)利用此原理檢測樣品中戴奧辛類化合物,此實驗架構(gòu)為戴奧辛類化合物與試劑中的AhR結(jié)合,然后與具有DRE的DNA片段及ARNT形成復合體。然后利用附著在Capture strip well表面上的特定抗體抓住此復合體后,再洗去無作用的試劑,此時well內(nèi)僅留下結(jié)合戴奧辛及呋喃的復合體,接下來以實時定量聚合酶連鎖反應(Real-time PCR)量測DNA含量,即可間接推估戴奧辛及呋喃的總毒性當量(TEQ)。

        6 結(jié)語

        上述的三種生物檢測法是最常運用在檢測戴奧辛上,其優(yōu)缺點整理在表2~8(李以彬,2010),精準度次依序為CALUX>AhR-PCR>ELISA,建置費用方面為CALUX>AhR-PCR>ELISA。目前環(huán)檢所于1999年6月10日將冷光酵素報導基因法(CALUX)列為標準方法(NIEAS901.60B),主要因為CALUX生物檢測法測值與HRGC/HRMS測值的相關(guān)性優(yōu)于其他兩種方法,且快速篩檢樣品濃度的低估機率也較其他兩者低,快篩目的在于檢測結(jié)果與化學分析相關(guān)性良好,也需有分析時程短、低估機率小、操作簡單、低成本等特點,CALUX生物檢測法均具有以上特性。目前已商業(yè)化的CALUX檢測法的細胞株主要以BioDetection Systems(BDS)與Xenobiotic Detection Systems(XDS)兩間公司為主,因為其專利費過高的關(guān)系,造成CALUX檢測法費用比其他兩者高,若以本土細胞株來做快速篩檢,成本將會降低。該研究將利用CALUX方法搭配該團隊自行研發(fā)的本土細胞株檢測高污染場址底泥與土壤樣品。

        參考文獻

        [1] 李亞東,李海波,梁浩.污水處理廠污泥的再利用集成技術(shù)[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備,2005,6(5):56-58.

        [2] 張巖,池涌,李建新,李曉東,嚴建華,岑可法.污泥焚燒過程中重金屬排放特性試驗研究[J].電站系統(tǒng)工程,2005,21(3):27-29.

        [3] 馬萬忠,李效虎,李永遠.湖泊底泥環(huán)境疏浚技術(shù)探討[J].黃河水利職業(yè)技術(shù)學院學報,2005,21(2):27-29.

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