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发光细菌法生物急性毒性检测在5.12汶川地震后饮用水源水质应急监测中的应用

时间: 2012-7-25 发布人:

 

 

发光细菌法生物急性毒性检测在5.12汶川地震后饮用水源水质应急监测中的应用

 

曾嵘

 

成都市环境监测中心站  四川省成都市芳邻路8号  610072

 

摘 要: 本文介绍了发光细菌法在5·12汶川特大地震后灾区饮用水源水质应急监测中的应用,对各个饮用水源水质的安全性的判断,发挥了快速、灵敏、简便、综合评价的作用。

关键词: 生物急性毒性 发光细菌法 饮用水源 应急监测

 

“5·12”汶川特大地震,是我国历史上罕见的特大自然灾害。地震灾害势必引发次生自然灾害,尤其是震中汶川与都江堰市接壤,震区大面积降水引起的大量受污染地表径流会进入岷江,从而影响水质。岷江及位于震中附近的紫坪铺水库是成都市重要的饮用水水源地,岷江上游段几乎全部流经地震灾区,其水质直接关系到成都平原1100多万居民的饮用水安全。为保障灾区供水安全,防止次生灾害的发生,成都市及各区县监测站立即展开了以饮用水水源水质监测和主要河流出入境断面水质监测为重点的应急监测。根据《地震灾区地表水环境质量与集中式饮用水水源监测技术指南(暂行) 》[1]的要求,我们采用发光菌法对各监测点进行每日两次生物急性毒性检测,及时对全市饮用水水源水质的安全性作出了综合判断,取得了很好的效果。

  • 原理

发光细菌法是以一种非致病的明亮发光杆菌作指示生物,以其发光强度的变化为指标,测定环境中有害有毒物质的生物毒性的一种方法。细菌的发光过程是菌体内一种新陈代谢的生理过程,是光呼吸进程,是呼吸链上的一个侧支,菌体借助活体细胞内具有ATP、萤光素(FMN)和萤光素酶发光。这种发光过程极易受到外界条件的影响,凡是干扰或损害细菌呼吸或生理过程的任何因素都能使细菌发光强度发生变化。当有毒有害物质与发光菌接触时,发光强度立即改变,并随着毒物浓度的增加而发光减弱。这种发光强度的变化,可用一种精密测光仪定量地测定。根据发光细菌法的原理,凡能干扰或破坏发光细菌呼吸、生长、新陈代谢等生理过程的环境因子,例如有毒有害的物质等都可以运用发光细菌法检测其生物毒性,从而确定其含量水平。

  • 实验部分

 2.1 仪器与试剂

2.1.1 仪器

美国SDI生物技术公司 DeltaTox 便携式综合毒性检测仪[2]

美国SDI生物技术公司 Microtox  Model 500实验室式水质快速毒性检测仪

2.1.2 菌种

费舍尔弧菌,一种深海发光菌,在10℃-28℃、pH6.0-8.0的环境中培养能保证检测结果的精准度。发光细菌的干冻试剂在零下20°C到零下25°C的环境下储存,以保证其活性。如果要运输试剂,建议采用绝热容器,并带上冻冰包。

小支菌美国SDI生物技术公司MicroTox Solo Reagent 可做2个样

大支菌 美国SDI生物技术公司MicroTox Acute Reagent 可做48个样

2.1.3 MicroTox Diluent稀释液

MicroTox Diluent稀释液(1000ml)是特别制备的无毒2%氯化钠溶液。用于水合干冻试剂、稀释样本以及用做无毒控制样本。

2.1.4 MicroTox渗透调节液(OAS)

MicroTox渗透调节液(Osmotic Adjusting Solution)(50ml)是特别制备的无毒22%氯化钠溶液。用于按1:10的比例添加到样本中,使样本的盐度达到2% 。

2.1.5 专用小玻璃试管

在测试过程中用来装样本、控制样和菌种。

2.1.6 可调节取样枪、枪头

 2.2 分析步骤

2.2.1 菌种培养

发光细菌的干冻试剂使用时加入稀释液,使其恢复到原来的生理状态和发光水平,然后用于测定。用移液器(量程为1000uL)移取300-320uL稀释液,沿管壁加入于1支装有菌种的小玻璃试管中。平摇试管5次以上,混匀,在10℃-28℃放置培养15分钟。

2.2.2 控制样的配制

也叫空白样或参比样, 用稀释液培养,反映出菌种在正常的环境中的生活状况,用于与水样环境中菌种的生活状况做对比。移取1000uL稀释液到另一小玻璃试管中。

2.2.3 水样的配制

    各取1000uL待测样品与100uL渗透压调节液于玻璃小试管中,混匀。

2.2.4 菌种原始发光值的测定

即菌种在稀释液中培养后的正常发光值,15分钟培养时间结束时,用移液器(量程为100uL)各移取100ul水合菌种到一小玻璃试管中,用仪器检测读取菌种的原始发光值。

2.2.5样品发光值的测定

菌种与水样混合并与水样中的各类物质反应后所表现出来的发光值。各移取1000ul水样加入2.2.4盛有100ul水合菌种的小玻璃试管中,混匀,在10℃-28℃放置5分钟,用仪器检测读取发光值。

2.2.6 测试结果的表示

结果(光损失Loss是正的值,光增益Gain是负的值)%={1-(样品菌种反应发光值*控制样菌种原始发光值)/(样品菌种原始发光值*控制样菌种反应发光值)}*100

DeltaTox分析仪的显示屏上自动显示光损失百分比(%Light Loss)结果为正,标志着样品对生物反应的抑制水平;光增益百分比(%Light Gain)结果为负,标志着样品对生物反应的激励水平。

  • 结果与讨论

我们在灾区13个主要饮用水水源地、6个出入境地表水水质断面和成都市自来水六厂取水口断面进行现场连续监测,测定结果均为光损失<40%,水质检测结果评价为正常。检测数据详见附表。

结果评价标准按:光损失≤40%为正常(低毒);光损失>40%至≤70%为中毒;光损失>70%为高毒;低的光增益为正常(低毒)。对于这个评价标准,目前国内外还有不同的看法,根据不同的情况还有待进一步的研究。

发光细菌法采用发光菌作为检测活体,通过对发光强度的测定实现对化学毒性物质水平的快速、准确的监测。对于因事故造成的污染,发光细菌法生物毒性测试可以在5~30分钟内快速测定饮用水中毒性的变化,以便及时采取应急措施。因此该项技术已经在很多国家被用来检测饮用供水系统,同时也可以对饮用水中的慢性毒性物质进行监测,提供一种全面保障供水安全与卫生的有效方法。因此是目前世界上适合饮用水卫生检测的技术。

美国SDI生物技术公司拥有基于生物传感技术的Microtox®毒性检测系统。Microtox®化学毒性检测技术采用国际多个检测标准指定的发光细菌费歇尔狐菌作为检测活体。Deltatox是美国 SDI公司在Microtox技术的基础上研制的一种急性毒性检测系统。近20年的科学研究结果证明,Microtox毒性检测系统不但对2000多种不同的简单化合物和混合物的反应敏感,而且对很大范围的毒性物质及广泛类别的化学药剂反应敏感,例如,金属、杀虫剂、杀真菌剂、灭鼠剂、氯溶物质、工业化学药剂及相关物质等。该系统被广泛应用于公共安全、饮用水安全、食品饮料安全、环境污染监测、毒物研究等领域。

本次灾区水质应急监测工作中,发光细菌法生物综合毒性测试发挥了重要的作用。以其快速、简便、灵敏、综合评价的优点成功应用于地震后环境污染、泄漏事故等饮用水源水质应急监测,及时、有效地确保了灾区饮用水安全。

 

附表  2008年5月份成都市饮用水源部分监测点发光细菌法测定结果(%)(光损失为+,光增益为-)

 

日期 时间

成都水五厂

大邑三水厂

彭州西河水库

成都岷江水厂

郫县徐堰河

崇州自来水厂

毗河三水厂

青白江区农水局

5.21 18:00

-7

18

-4

13

6

-8

9

6

5.22 6:00

-2

17

23

11

10

-10

12

10

5:22 18:00

-5

10

2

-10

18

-14

12

15

5.23 6:00

-4

7

12

2

3

-4

21

20

5.23 18:00

-3

9

8

-35

27

-15

8

4

5.24 6:00

-11.5

7

13

-8

10

-19

17

6

5.24 18:00

12.5

17

10

-13

3

-22

6

9

5.25 6:00

12

16

13

-1

13

-22

15

12

5.25 18:00

-3

13

-19

0

26

-20

25

9

5.26 6:00

-10.5

8

-15

-23

18

-24

8

12

5.26 18:00

-1.5

12

7

1

13

-4

14

3

5.27 6:00

-2.5

10

2

-21

11

-26

13

13

5.27 18:00

-8

-11

-1

-10

19

-27

13

5

5.28 6:00

-5

-6

3

-5

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-30

11

16

5.28 18:00

0

-3

2

-5

15

-28

10

7

5.29 6:00

-10

-2

10

-18

34

-20

7

8

5.29 18:00

-4

27

15

-28

15

-29

21

13

5.30 6:00

-8

30

18

-14

10

-24

6

14

5.30 18:00

-5

18

23

-10

10

-22

11

7

5.31 6:00

-4

-17

34

-5

19

 

12

1

 

参 考 文献:

[1]中国环境保护部《地震灾区地表水环境质量与集中式饮用水水源监测技术指南》 2008.5.20

[2]美国SDI公司《DeltaTox 便携式综合毒性检测仪操作规程》

 

Application of luminescent bacteria for determination of biological acuate toxicity in emergency monitoring of drinking water sources′quality after 5·12 Wenchuan Eartyquake

 

ZENG Rong

 

Chengdu Envionmental Monitoring Center , NO.8 Fangli Road Chengdu Sichuan China , 610072

 

Abstract: This paper introduces the application of the luminescent bacteria in the emergency monitoring of the drinking water sources′ quality in disaster areas after the huge 5·12 Wenchuan Earthquake . Play the effect of fast 、sensitive、simple and comprehensive evaluation on judging the security of the drinking water sources′quality .

Key word: biological acuate toxicity ; luminescent bacteria ; drinking water sources ; emergency monitoring

 

 

编者注:本文作者系成都市环境监测中心站工程师,该文在2009年第九次全国环境监测学术交流会上交流.

 

作者:

四川省成都市芳邻路8号  610072

四川省成都市环境监测中心站   中心实验室

曾嵘

联系电话: (028) 87053472

         (0)13693443618