水环境中生物毒性污染物检测技术的运用

郭文龙

（武警某部机动支队，辽宁沈阳 110101）

近年来，因人类活动的加剧，越来越多的有机污染物被直接或间接地排入水体中，导致水环境受到严重污染。由于环境污染事故频发，为了能够解决环境污染问题应快速建立科学化的预警技术，随着科学技术水平的提升，已经有多种生物毒性检测方法被应用到实际的水环境污染检测工作中，比如，急性毒性、亚急性毒性以及慢性毒性检测实验，生物致癌、生物致畸和生物致突变等实验均属于生物毒性检测中的重要方法。在这其中急性毒性实验作为整个毒性检测方法中一种非常快捷与方便的方法，可以利用该方法检测环境污染与机体短时间接触后所造成的损伤，从而找出治理有毒有害物质的确切方法，为环境污染提供有效的预警。

1 鱼类生物毒性检测技术

当环境突然发生变化时，也就说明水环境中所含有的有毒物质已经达到了一定的浓度，这时水环境中存在的鱼类就会出现行为反常、反应迟钝以及游动缓慢等一系列的不良反应，严重的情况下甚至会造成鱼类大量死亡。因此，鱼类也被广泛应用于水环境急性毒性的检测与预警工作中。

1946年，美国DAVID 采用一种体积比较小的食蚊鱼，进行了废水毒性的现场检测与检验，现如今，随着科学水平的不断提升。可以用于急性毒性实验的鱼类和多种有毒物质的鱼类，得到了更广泛的发展。在实验室检测中，通常采用LC50的值表示鱼类的急性毒性被污染物毒性或被测物质毒性的影响情况。在我国，常用的鱼类包括金鱼、鲢鱼、青鱼、食蚊鱼、草鱼、鳙鱼、鲤鱼、马苏大马哈鱼、非洲鲫鱼、斑马鱼、尼罗罗非鱼以及泥鳅等，在这其中，斑马鱼属于国际上的一种通用鱼类。

有相关的学者，使用花鲈研究三聚氰胺的毒性，分别采用腹腔注射、直接接触以及口服三种制毒方式。经过结果表明，三聚氰胺有毒物质对花鲈鱼21d 内产生的有害作用剂量为131.99mg/（kg·w·d），这也就说明，使用花鲈鱼检测水环境急性毒性具有非常明显的效果；另有相关的研究学者采用斑马鱼，对水环境中含有的乙苯、甲苯以及二甲苯进行研究实验，结果表明，当斑马鱼暴露于甲苯中，其所产生的反应更为剧烈，环境中含有的乙苯、甲苯以及二甲苯，在96h 内，可以使斑马鱼的致死浓度LC50分别达到31.0mg/L、77.5mg/L、34.8mg/L，三种不同物质对斑马鱼毒性大小所产生的影响，与疏水性有直接的关系，当疏水性越强时，对生物所造成的毒性，作用也就越大。

胡鸿雁等开展换水实验，浓度不同的氢化物和苯酚作为模拟污染物，测试斑马鱼的毒性，经过24h 后，氢化钾与苯酚的全致死浓度分别达到0.50mg/L、0.30mg/L，根据此结果，研究出一种快速检测污水处理厂中，水中是否含有氢化物与酚类的检测方法。周勤等开展静态式的急性毒性实验，重点研究三种不同金属在发生作用后，对斑马鱼行为所造成的影响，三种金属分别为：Zn2+、Cr6+以及Cd2+，12h 后，斑马鱼的致死浓度LC50 值分别为35.08mg/L、64.83mg/L、1.65mg/L；24h后，斑马鱼的致死浓度LC50 值分别为25.88mg/L、46.20mg/L、1.04mg/L.。这样一来也就可以计算出，不同重金属对斑马鱼所产生的毒性作用大小排列为：Cd2+＞Zn2+＞Cr6+，其中，以Cd2+的毒性最为强烈，而Zn2+、Cr6+则均高毒性，同时，经研究也表明，当Zn2+、Cr6+以及Cd2+三种重金属发生协同作用时，Cr6+的影响最为显著，这样一来，也就为建立斑马鱼预警系统提供了确切的参考数据。

2 水蚤生物毒性检测技术

在水体中也含有大量的浮游生物，而在这其中水蚤属于一种数量非常多且体型比较小的浮游生物种类，水蚤主要以水环境中的真菌、藻类、溶解性有机物以及碎屑物为食，水蚤会大量分布在整个水环境中，不仅繁殖能力与适应能力非常强，而且对多种有毒有害物质都非常敏感，也正是因为如此，水蚤被作为国际上通用的标准毒性实验生物。对于水蚤来说，其生产与繁殖会受到水环境中所含有的有机物质影响，因为有毒物质的差异对水蚤所产生的影响也有所不同，严重的情况下，甚至很有可能会导致蚤类发生个体死亡的情况，所以在进行生物毒性检测时，可以根据水蚤的死亡率和繁殖率作为测试指标，从而对水质的应急预警发挥作用。

水蚤属于一个非常敏感的水生生物，相比于一般的哺乳动物，水蚤所形成的实验结果更加准确，更加敏感。可以将水蚤的繁殖能力和死亡率作为毒性检测指标，水蚤作为一种水生物，当污染物侵害到水环境时，便会通过各种各样的方式直接影响到水蚤的正常活动，在这种情况下对水蚤进行检测，检测的结果可以为人类提供预警作用。除此之外也可以利用水蚤检测水环境污染的程度，通过水蚤毒性测试方法，可以准确地测验出同一片水域内无污染的数量、毒物的含量以及未进行检测的毒物是否存在水中，而且也可以准确检验出毒性的大小。

有相关的研究学者利用水蚤对生活污水与工业废水进行检测，检测结果表明，化工厂和皮革厂排污口出水会对水蚤产生比较强烈的影响，而且毒性也比较高，96h 内，LC50值均在17.27%-35.93%，相比之下，生产车间与生活污水的排水口，对水蚤所产生的影响比较小，而且毒性也比较低，96h 内LC50的值均为59.18。

苏丽敏等研究了硝基苯与苯胺对大型水蚤的二元混合物和单一毒性的联合毒性，将任意两种二元混合物融合在一起，使其发挥协同作用，其毒性单位比分别为1 ∶1、1 ∶4、2 ∶3、3 ∶2.4 ∶1，在这种情况下，协同作用的发挥程度最强；赵守城研究了大型水蚤在Cu2+与Cr6+的情况下，所形成的协同性毒性作用，当配比浓度不同时，协同作用往往高于单一作用，这样一来就可以对水质毒性产生一定的预警作用。

3 藻类生物毒性检测技术

在整个水环境生态系统中，藻类属于初级生产者，而且藻类在维持生态系统平衡的过程中，也发挥着非常重要的作用，利用藻类的种类以及生产量等多种指标，可以直接对水环境生态系统的功能与结构产生直接的作用与影响。对于藻类来说，其主要的特点就是繁殖速度快、体积小、容易分离培养、对毒物敏感且中毒症状容易观察等优点，因此藻类成为生物毒性实验中一种常用的材料。

藻类在水体中发生的呼吸作用、光合作用、生长繁殖以及酶的活性等作用时，因为受到重金属或有机污染物的影响，就会导致藻类发生毒性反应，从而抑制藻类的各种正常活动，因此可以将藻类的生长抑制作为急性毒性实验的观察指标。

利用藻类的生长抑制作为检测指标时，虽然检测结果严谨、准确、可靠，但是依然存在很多不可避免的缺点，比如测定周期长、工作量大等。为了弥补这一缺陷，对藻类检验方法进行优化与完善，相关的研究学者将藻类毒性测试的指标定为氧电极法的光合率，将具体的研究内容规定为铜离子对羊角月牙藻光合作用效率，这样就能够简化整个实验过程，提高实验的简单性与快捷性，而且也不会受到时间的限制，随时随地就能够测定出在毒物作用下，藻类光合作用所受到的影响，相比于传统的实验，可以减少测验时间，并提高检测的灵敏度。

4 生物传感器生物毒性检测技术

对于生物传感器来说，其主要包括生物识别的基本元件、电子电路系统以及能量转换器等，其主要的优点就是反应速度快、灵敏性高。现如今，生物传感器已经被广泛应用于环境监测工作中。生物毒性检测传感器主要发生作用的生物包括微生物、酶、免疫传感器以及DNA。因为DNA、酶以及抗原抗体的专业性非常强。所以，利用DNA、酶以及抗原抗体可以对特异性毒性起到检测的作用。此外对于微生物来说，因为其自身属于一个非常复杂的有机体，在微生物体内含有多种代谢系统与酶系，针对其相应的底物进行检测与识别，可以对多种混合的有毒有害物质起到检测作用，明确混合毒性与综合毒性的具体构成，这也就说明微生物传感器在检测水环境毒性污染时，具有非常良好的应用意义。

5 结束语

现如今虽然生物技术检测在检测水环境中毒性污染情况时，还具有一定的局限，并不能完全代替常规的理化检测，但是随着科学技术水平的提升，可用于检测的生物也越来越多，而且检测方法也在不断的优化与更新，从而有效地提高了生物检测的灵敏度。在实际利用生物毒性污染检测技术时，可以直接对几种或某种特定的污染物质做出快速的响应，这样一来就能够及时获取到相关的毒性污染信息，为水环境污染的治理提供有效的凭证与依据，因此，应深入研究水环境中生物毒性污染检测技术的发展，确保其能够发挥出更大的作用与价值。