查曉松

摘? 要：文章介紹了生物魚毒性檢測試驗(yàn)、水蚤毒性檢測試驗(yàn)、藻類毒性檢測試驗(yàn)、發(fā)光細(xì)菌急性毒性檢測試驗(yàn)、遺傳毒性檢測試驗(yàn)等生物毒性檢測技術(shù)的原理及其研究進(jìn)展，比較了不同的生物毒性檢測技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，展望了生物毒性檢測技術(shù)在飲用水健康安全評價(jià)中的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：生物毒性檢測;健康安全評價(jià);飲用水;研究進(jìn)展

中圖分類號：TU991? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）29-0175-02

Abstract： This paper introduces the principle and research progress of biological toxicity detection techniques， such as biological fish toxicity test， water flea toxicity test， algae toxicity test， luminous bacteria acute toxicity test， genetic toxicity test and so on. The advantages and disadvantages of different biological toxicity detection techniques were compared， and the application prospect of biological toxicity detection technology in drinking water health and safety assessment was prospected.

Keywords： biotoxicity detection; health and safety assessment; drinking water; research progress

1 概述

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展和城市人口日益集中，大量的工業(yè)廢水和生活污水被排放到江河等地表水體之中，使飲用水源受到嚴(yán)重的污染，進(jìn)而導(dǎo)致飲用水中化學(xué)物質(zhì)的種類越來越多，至今世界各國在飲用水中檢出的有機(jī)污染物已有2221種[1]。雖然大型分析儀器的發(fā)展（如氣相色譜、高效液相色譜、質(zhì)譜等）使飲用水中微量污染物質(zhì)的檢測變得簡便、快速，但單一的理化指標(biāo)（污染物的濃度）無法反映水中的污染物對人體的綜合毒性[2]，且不同結(jié)構(gòu)的污染物之間可能存在著相互作用（協(xié)同或拮抗效應(yīng)），即使是同一種物質(zhì)還會由于旋光異性等特點(diǎn)也會導(dǎo)致毒性不同[3]，這些都是傳統(tǒng)分析儀器無法測定的。因此，生物毒性檢測逐漸成為飲用水綜合安全評價(jià)的有效手段。

本文對目前主要的水質(zhì)生物毒性檢測技術(shù)的原理、研究進(jìn)展及其在飲用水健康安全評價(jià)中的應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)的歸納和闡述。

2 水生生物毒性檢測法

2.1 生物魚毒性檢測試驗(yàn)

生物魚毒性試驗(yàn)，包括魚類急性毒性試驗(yàn)和以魚類為載體分析其生理生化指標(biāo)的試驗(yàn)，通過隨時(shí)觀察魚類中毒癥狀并記錄魚類的行為、生理、生化特點(diǎn)等指標(biāo)來掌握水體的污染情況。魚類急性毒性試驗(yàn)是最早用于監(jiān)測水環(huán)境質(zhì)量情況的生物檢測技術(shù)。李淑瓊、周勤[4]等采用了靜態(tài)方式對斑馬魚進(jìn)行急性毒性檢測，評價(jià)了水中三種重金屬的半致死濃度（LC50）。但是，魚類毒性試驗(yàn)的靈敏度較低，目前常用在生活污水、工業(yè)廢水等水體的檢測，未能達(dá)到檢測飲用水水質(zhì)的要求，一般不用于飲用水的健康安全評價(jià)。

2.2 水蚤毒性檢測試驗(yàn)

水蚤是國際上普遍采用的標(biāo)準(zhǔn)毒性試驗(yàn)生物，對大型蚤生存繁殖能力影響的毒性試驗(yàn)已經(jīng)成為環(huán)境污染物生態(tài)毒性評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)方法之一。水蚤的生長會因水體受到的不同有毒物質(zhì)的污染，而發(fā)生不同的影響，對其生殖發(fā)育造成干擾，進(jìn)而導(dǎo)致蚤類個(gè)體死亡。與一般哺乳動物相比，水蚤對有毒物質(zhì)的反應(yīng)更為敏感，作為一種接水生物，污染物進(jìn)入水體后，便會通過各種方式直接或者間接危害水蚤的正?；顒?，其中毒結(jié)果可以對人類起到一個(gè)預(yù)警作用。此外，水蚤也可以用來反應(yīng)水質(zhì)的綜合污染程度。David[5]等用大型水蚤對工業(yè)廢水和生活污水的生物毒性進(jìn)行監(jiān)測和比較，結(jié)果表明，工業(yè)廢水對大型水蚤具有較高的毒性，其96h的LC50均在17.27～35.93%之間，而生活污水對水蚤的毒性較小，其96h的LC50為59.18%。與魚類毒性試驗(yàn)相似，水蚤生物毒性試驗(yàn)的檢測靈敏度較低，很難反映水體中微量污染物毒性的變化，因此也很少用于飲用水的健康安全評價(jià)。

2.3 藻類毒性檢測試驗(yàn)

藻類具有個(gè)體微小、繁殖迅速、對毒物敏感、易于分離培養(yǎng)并且中毒癥狀易于觀察等優(yōu)點(diǎn)，成為生物毒性試驗(yàn)中一種較為理想的材料。水中的重金屬和有機(jī)污染物通過抑制藻類的光合作用、呼吸作用、酶的活性等對其進(jìn)行毒性影響。藻類的生長抑制常作為急性毒性實(shí)驗(yàn)的常用指標(biāo)。湯琳[6]等研究了十二烷基苯磺酸鈉（LAS）對斜生柵藻（Scenedesm）、粉核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）、羊角月牙藻（Selenastrum capricornutum）和水華魚腥藻（Anabaena flosaquae）等四種藻類的急性毒性試驗(yàn)，結(jié)果表明，LAS對這四種藻類都有明顯的抑制作用，與其它三種綠藻相比，水華魚腥藻對于LAS的毒性最為敏感。

3 發(fā)光細(xì)菌急性毒性檢測試驗(yàn)

發(fā)光細(xì)菌急性毒性試驗(yàn)在微生物毒性試驗(yàn)中應(yīng)用最為廣泛。在正常條件下，發(fā)光細(xì)菌能發(fā)出一定波長的光，其發(fā)光強(qiáng)度可以受到許多有毒物質(zhì)的抑制，通過對其發(fā)光強(qiáng)度變化的測定，可以實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的急性毒性檢測。我國在1995年將這一方法列為水質(zhì)急性毒性檢測的標(biāo)準(zhǔn)方法[7]。該方法最先采用的菌種為明亮發(fā)光桿菌，但是由于該菌種是海水發(fā)光菌，必須在一定的鹽度條件下才可以正常生長，因此在毒性測試時(shí)，經(jīng)常需要加入氯化鈉溶液，這會導(dǎo)致水中一些有毒物質(zhì)的毒性發(fā)生變化，從而影響正常的毒性測試。在1985年，我國學(xué)者從青海湟魚體表內(nèi)分離出一種淡水型發(fā)光細(xì)菌——青?；【c明亮發(fā)光桿菌相比，該細(xì)菌在淡水體系中就能正常發(fā)光，不需要加入額外的試劑，因此更適合于淡水水體的生物毒性檢測，國內(nèi)外學(xué)者也采用該細(xì)菌進(jìn)行了大量的研究。Barredo-Damas[8]等采用青?；【鶴67檢測氧化溝處理工藝各單元進(jìn)出水的生物急性毒性，結(jié)果表明，氧化溝的出水對青?；【l(fā)光率的抑制效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于進(jìn)水，證明該方法對污水處理廠各處理單元出水中有機(jī)物的急性毒性大小可以起到很好的監(jiān)測作用。

4 遺傳毒性檢測試驗(yàn)

在檢測基因突變的方法中，Ames試驗(yàn)是最經(jīng)典的方法。Ames試驗(yàn)全稱為污染物致突變性檢測，由B.N.Ames等人于1975年建立并不斷發(fā)展完善。但是Ames試驗(yàn)也存在許多缺陷，大量的研究表明，金屬化合物、氯化烴類和氧化劑在Ames試驗(yàn)中假陰性率很高，對飲用水的消毒副產(chǎn)物不敏感，當(dāng)水體中污染物的含量較低時(shí)，須經(jīng)過濃縮萃取，才能獲得陽性結(jié)果。相對于Ames試驗(yàn)，SOS/umu遺傳毒性試驗(yàn)更為快速、準(zhǔn)確，是一種值得推廣的水質(zhì)監(jiān)測評價(jià)方法。SOS/umu試驗(yàn)周期短，新建菌株對芳香胺、硝基芳烴、氯化物等有機(jī)污染物敏感性高，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織于1997年將此方法確立為用于監(jiān)測環(huán)境水樣遺傳毒性的唯一標(biāo)準(zhǔn)方法。李娜[9]等研究結(jié)果表明，SOS/umu試驗(yàn)可以用于評價(jià)水廠水源水及出水水質(zhì)，對工藝效果進(jìn)行評估，能夠?qū)に嚨母倪M(jìn)提出指導(dǎo)性建議。

微核試驗(yàn)是檢測染色體畸變的重要方法之一，因其具有簡便、快速、結(jié)果可靠等優(yōu)點(diǎn)，目前已在水質(zhì)污染監(jiān)測中得到廣泛的應(yīng)用?？捎糜谖⒑嗽囼?yàn)的細(xì)胞很多，現(xiàn)在已經(jīng)建立了植物細(xì)胞（如紫露微草花粉母細(xì)胞、蠶豆根尖細(xì)胞等）、哺乳類動物細(xì)胞（如骨髓細(xì)胞、肝細(xì)胞、肺細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、紅細(xì)胞等）、非哺乳動物類細(xì)胞（如魚紅細(xì)胞、蟾蜍紅細(xì)胞等）的微核試驗(yàn)方法。高紅萍等利用微核試驗(yàn)研究了包頭段黃河水的遺傳毒性，結(jié)果表明，在相同劑量水平下，水源水的微核率要高于自來水，水源水的遺傳毒性風(fēng)險(xiǎn)。王曉[10]等利用微核試驗(yàn)對河南黑河上段河水進(jìn)行致突變性研究，結(jié)果表明，該河水中的有機(jī)提取物均可誘發(fā)蠶豆根尖細(xì)胞的陽性突變，使得細(xì)胞的微核率明顯增高，該段河水具有一定的遺傳毒性風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)束語

生物毒性檢測技術(shù)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)理化檢測和儀器分析的局限性以及實(shí)驗(yàn)過程需連續(xù)取樣的繁瑣性，能夠?qū)λw中污染物質(zhì)的毒性及其相互作用（加成、拮抗）進(jìn)行綜合判斷，并對水質(zhì)狀況作出快速判斷，在保障人們的飲水安全方面具有重要意義。但是，生物毒性檢測技術(shù)仍然存在檢測靈敏度低、檢測周期長、檢測結(jié)果重現(xiàn)性較差等問題，將來仍需進(jìn)一步改進(jìn)。

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