江晓红 蒋联军 邓 丽
澧县疾病预防控制中心 湖南澧县 415500
摘要：生物毒性检测可反映污染水对生物群体的综合毒性，是控制和预测化学污染的一种的重要的不可或缺的辅助检查手段，因此得到了迅速发展和广泛应用。本研究以水质毒性测试的受试生物为出发点，对应用于水生生态系统的毒性检测方法的研究概况进行综述，并展望了其应用前景。
关键词：水质生物毒性检测方法；研究进展；分析
随着工业的不断发展，评价水环境质量的一个重要环节就是对工业废水进行毒性检测。传统的理化分析检测方法达不到直接、全面地反映各类有毒物质对水质环境的综合影响的效果[1]；然而生物检测方法不仅可以综合多类有毒物质的相互作用，而且可以判定有毒物质的生物效应和质量浓度间的直接关系，进而为水质的综合评价和监测提供有效科学依据。我们常用的生物毒性检测方法主要有亚急性毒性实验、急性毒性实验、慢性毒性实验以生物致癌、致畸、突变实验等[2]。其中急性毒性实验可以探明环境污染物与机体短时间接触后所引起的损害作用，找出有毒物质的作用途径、剂量与效应的关系，为进行其他各种动物实验提供设计依据，并对环境污染提供预警，因而已成为应用最广泛的毒性测试方法。
1 藻类毒性实验
在水生食物链及水生生态系统中，藻类属于初级生产者，因其具有繁殖快、个体小、易于分离、培养、对毒物敏感且可在细胞水平上观察中毒症状，若某类有害化学物质侵入，将会对藻类的生命活动产生影响，是一种相对比较理想的生物毒性检测生物。水体中有机污染物和重金属对藻类的毒性主要表现在抑制呼吸作用、光合作用、酶的活性及生长等[3]。急性毒性实验常应用藻类的生长抑制作为检测标准。有研究通过对33种除草剂对藻类的生长抑制效应的检测发现，除草剂可明显抑制藻类生长，以百草枯毒性最大，其EC50（96 h）为1.0×10-4 mg／L，草除灵对其毒性最小，EC50（96 h）为37.26 mg／L，两者相差几万倍。但整个水生生态系统的有关综合环境效应对藻类生长的影响指标较多．因此在对藻类毒性检测实验进行设计时．应考虑到所有可能的相关环境因素。
以藻类的生长抑制效应作为测试指标，准确可靠，但工作量大，测定周期长。陈德辉等提出以氧电极法的光合率作为藻类毒性测试指标，研究了铜离子对羊角月牙藻光合作用效率的抑制效应，整个测试过程简便、快速，能够随时测定受试毒物对藻类光合作用的影响，与藻类生长抑制作用的急性毒性实验比较，测定时间由96h 缩短到2h，灵敏度提高了约1倍[4]。康瑞娟等将细菌荧光酶基因转入丝状体固氮蓝藻-鱼腥藻7120（Anabaena sp.PCC7120）中，利用其作为报告基因，通过对发光强度的测定，能快速、灵敏地反映不同浓度砷对藻细胞生长和代谢的影响，检测出砷的急性毒性[5]。
2 鱼类毒性实验
鱼类对水质环境的变化很敏感，当水体中的有毒物质达到一定的浓度时，就会引起鱼类一系列的中毒反应，因此其被广泛用于废水和毒物的生物评价、监测，进而以此为指标进行排放标准和质量标准的制定及工业废水的管理制度制定等[6]。传统的鱼类毒性实验主要是采用24h、48h、96 h有毒物质的质量浓度的半数致死来代表急性毒性物质的毒性程度，但是本检测方法需要多次重复实验及大量的实验材料，实验耗时较长，采用生物标志物评价污染物的毒性可对这些不足进行弥补。某些特定的外来有毒物质能诱导或抑制生物体内的酶活力，使酶活性异常增高或降低，利用酶活性变化作为生物标志物可以检测有毒物质的生物毒性。目前，对鱼类的研究主要集中于分子水平，尤其是应用生物标志物来评价物质的毒性。乙酰胆碱酯酶（AchE）是通常所用的生物标志物，低浓度的有机磷和氨基甲酸盐会抑制AchE导致乙酰胆碱在中心类胆碱神经键的聚集。然而，鱼体能够比较容易地解毒，体内的AchE抑制只有在毒物相对较高的浓度下才会被检测出来[7]。而脑部AchE 抑制在毒物较低浓度即可被检出，通常被应用到鱼类的毒性试验中。谷胱甘肽硫转移酶（GST）代表了一系列解毒酶，这些酶能用带有疏电子中心的物质催化谷胱甘肽的转化，它不像AchE 那样具有专一性，可以用来作为不能结合AchE活性点的农药监测的一种手段。另外，还有采用肝细胞、卵黄蛋白原、、金属硫蛋白作为毒物毒性试验的生物标志物，均取得了良好的效果。可见，运用生物标志物是鱼类毒性试验今后发展的一个重要方向。
3 蚤类毒性实验
水蚤体形较小，以真菌、藻类、溶解性有机物及碎屑物为食物，繁殖能力强，分布较为广泛，且对很多种的有毒物质敏感，目前，是国际上普遍应用的一种标准毒性测试生物[7]。当水生环境受到污染时，水蚤的生长将受有毒物质影响，水蚤的生殖和发育受到干扰，致使蚤类死亡，因此，常应用水蚤的繁殖能力或死亡率作为水质毒性测试的指标。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆张凤民等利用死亡率作为毒性指标研究13种硝基苯类有机物对大型蚤的急性毒性，实验结果表明，二硝基苯的毒性最大，其24h的LC50（半数致死的质量浓度）为（0.98±0.03）μg/L，其他则介3.75～39.95μg/L之间，BARBOSA等用同样的实验表明，二甲亚砜的LC50（24.6g/L）低于它在水中的溶解度[8]。LAN等检测出N-甲基-2-吡咯烷酮的LC50为2.50 mg/L（24h）。利用蚤类死亡率作为测试指标，实验现象直观，易观察，但是测试灵敏度低，实验时间长。
近年来，有学者发现采用生物行为或生理上的变化例如趋光行为、捕食行为及代谢过程等可以作为反映水质环境变化的一种灵敏指标。因为生物生理上的变化通常是生物对周围环境变化刺激的最初的反应。在致死效应来临之前即可检测到，这样可提高灵敏度，有效缩短实验时间，达到有效保护生物和早期预防控制的目的。有研究利用隆线蚤的趋光行为，将趋光指数作为指标检测水中的铬毒性，检测的最低限度可达0.056 mg／L，该数值远低48hEC50（0.139mg／L）和LC50（0.144 mg／L），所得数据的平均精度可达到5.46%，说明利用趋光指数的检测方法应用于监测水中铬的生物毒性具有精确可靠、灵敏度高的优势，还能很好反映铬的毒性。
4 发光细菌毒性实验
发光细菌是含有lux基因革兰氏阴性菌，是一种正常生理条件下发射可见光的细菌，利用水质中毒性物质浓度与发光细菌发光强度负相关的原理，将其与检测样品进行接触，通过监测发光强度的变化来反应样品的急性毒性水平，是最常见的发光细菌毒性检测方法。发光细菌法测定水质急性毒性可选用EC50值来表征。为更加直观地反映水质毒性水平，可将毒性进行分级，详见表1。
表1 水质急性毒性分级
毒性级别EC50值（%）HgCL2当量（mg.L-1）
低毒>70<0.07
中毒50-700.07-0.09
重毒30-500.09-0.12
高毒5-300.12-0.17
剧毒0-5>0.17
5 生物传感器
微生物传感器是由固定化微生物膜和换能器紧密结合而成。常用的微生物有细菌和醉母生物传感器由生物识别元件、换能器及电子电路系统组成，其具有灵敏、响应快等特点，广泛用于环境监测等领域。目前，用于毒性检测的生物传感器有酶传感器、微生物传感器、DN A 传感器和免疫传感器等。酶、DNA 和抗原/抗体的专一性强，因此，酶传感器、DNA 传感器和免疫传感器能特异地检测某种有毒物质的毒性。
6 前景展望
综上所述，生物毒性检测可反映污染水对生物群体的综合毒性，是控制和预测化学污染的一种的重要的的辅助检查手段，因此得到了迅速发展和广泛应用。环境中的有毒物质通常是多种类、多来源的复杂污染，它们之间存在拮抗或协同作用，因此对众多有毒物质的联合毒性检测是目前重要的一个研究方向[5]。
参考文献：
[1]T0MBELLI S，MASCINI M，SACC0 C，et aL A DNA piezoelectric biosensor assay coupled with a polymerase chain reaction for bacterial toxicity determination in environmental samples[J]．Analytica Chimica Acta，2000，418：1-9．
[2]杨碧波，于洪存，尚志军，等．生物发光技术在评估废水综合急性毒性中的应用[J]．辽宁城乡环境科技，2000，20（3）：33—35．
[3]CONNON R，DEWHURST R E，CRANE M，et a1．Haemperoxidase activity in daphnia magna：A biomarker for sublethai toxicity assessments of kerosene-contaminated groundwater[J]．Ecotoxicology，2003，12：387—395．
[4]陈德辉，王罡，章宗涉等.光合率作为藻类毒理测试指标[J].水生生物学报，1999，23（5）：449-454.
[5]康瑞娟，秦静芬，汪晶等.砷对蓝藻光合作用和细胞生长的影响[J].水生生物学报，2005，29（2）：230-232.
[6]董春宏，胡洪营，黄霞，等．底泥硝化菌群用于生物毒性测试的初步研究[J]．环境科学研究，2002，15（6）：45—48
[7]汤琳，曾光明，黄国和，等．免疫传感器用于环境中痕量有害物质检测的研究进展[J]．环境科学，2004，25（4）：170—177．
[8]BARBOSA I R，MARTINS R M，SAEMELO M L，et a1．Acute and chronic toxicity of dimethylsulfoxide to daphniamagna[J]．Bull Environ Contam Toxicol，2003，70：1264—1268．
论文作者:江晓红,蒋联军,邓丽
论文发表刊物:《健康世界》2015年16期供稿
论文发表时间:2015/12/11
标签：毒性论文; 生物论文; 藻类论文; 物质论文; 水质论文; 传感器论文; 抑制论文; 《健康世界》2015年16期供稿论文;