快速检测鞋服面料中铬（VI）含量的方法研究

曲 良

（无锡轻工业大学 214036）

0 引言

与人体直接接触的衣服和鞋子材料，由于存在有害物质，可能会刺激皮肤或引起其他健康问题。由于用于纺织和皮革行业的某些化学药品的已知毒性，因此其使用受到法律或其他法规的限制或禁止[1～4]。这种物质之一是铬（VI），可能是用于皮革鞣制或纺织品涂饰过程的化学物质（重铬酸钾，铬酸钾，重铬酸钠和铬酸钠）的化合物。根据生态标准（EU Ecolabel 和Oekotex），最终产品中不应存在该元素。皮肤接触铬化合物可导致敏感个体接触性过敏性皮炎,具有很强的腐蚀性，并可能引起灼伤，从而促进化合物的吸收并导致全身毒性。为了评估与化学风险有关的纺织品安全性，必须进行许多实验室测试，以检测不同的有害物质V。这些方法耗时且价格昂贵，而且他们没有告知被测物质对人的有害影响[5～8]。确定生物测定在评估包含有害化学物质的纺织品和皮革材料构成的威胁中的有用性似乎是非常合理的，这是所描述研究的主要目的。为了实现研究目标，确定了测试生物对铬（VI）溶液的敏感性阈值。从纺织品和皮革样品中提取已知铬含量进行生物危害测试验证。

1 材料和方法

1.1 测试生物

梨状四膜虫是一种单细胞生物，由于它符合大多数测试生物的要求，并且是实验室测试中常用的一种生物，因此被选为生物指示剂。梨形毛状菌显示出与人类细胞培养相似的敏感性，并允许对物质和人类有机体的毒性做出有力的陈述。这是一种生物体，其细胞膜的结构与细菌、酵母或藻类的细胞膜完全不同，从而形成了有毒化合物的屏障。此外，就生命功能，细胞结构以及基因功能而言，四膜虫细胞比其他模型微生物更接近人类细胞。

为了进行毒理学测定，使用了来自英国Ambleside的藻类和原生动物的培养物保藏中心的菌株编号为CCAP 1630/1W 的四膜虫四眼虫（Ehrenberg）Wolff 1947。将培养物温育48h，并处于“对数”阶段，即在集约生长阶段。

1.2 溶液和提取物的制备

为了评估纺织品和皮革材料的毒性，首先在1 至100mg/L 的重铬酸钾溶液中培养测试生物，然后将其重新计算为纯铬，然后在两种材料的水提取物中以1.9 mg/l的浓度萃取1 号样品中的Cr6+kg 和2 号样品中的757mg/kg Cr6 +。由于2 号样品的萃取物中铬（VI）的含量非常高，用水将其稀释至75%、50%和原始浓度的25%，这样可以进行更详细的观察。使用水作为提取剂是为了模拟湿物质与人体皮肤的接触。当使用衣服或其他纺织品时，确实会偶尔或多或少地弄湿纺织品。

将纯金属离子溶液和材料提取物置于1.5mL 小杯中，然后加入悬浮在琼脂中的受试微生物，从而获得约5 000 个/mL 的细胞密度。将制备的样品在28℃下孵育6 和24h，并直接测量溶液中细胞培养的光密度。为了观察测试细胞增殖的变化，还使用了alamarBlue®细胞活力试剂，并且通过比色法测量570 nm 处的吸光度（使用600 nm 作为样品）来记录测试生物对样品的铬溶液和水提取物的反应。

1.3 基于逻辑函数调节的毒性水平估算

为了评估铬（VI）的毒性水平，用相对于梨形四膜虫的半数抑制浓度（IC50）表示，通过比色法获得的数据转换为能够确定所研究物质溶液相对于对照组的吸光度增加百分比抑制系数的形式。

2 结果和讨论

2.1 评价生物指示剂对六价铬溶液的敏感性阈值

在实验的第一步，建立了梨形四膜虫对铬（VI）溶液的敏感性阈值。在重铬酸钾中孵育6 和24h 的测试生物溶液中alamarBlue®颜色变化的结果如图1 所示。

组对照的红色特征和重铬酸钾的浓度表明测试细胞的数量大且活力高，这完全降低了alamarBlue®细胞活力试剂。对于浓度较高的溶液（取决于孵育时间），可以观察到紫色，因此得出结论，溶液中含有的活细胞数量比对照组少得多。在浓度为50 mg/L（孵育6h 后）或15 mg/L（孵育24h 后）的溶液中，蓝色占主导地位。此颜色是alamarBlue®非还原形式的特征，表示缺少活细胞或代谢能力丧失。在比色法测量的基础上肉眼可见的颜色变化，实验数据见表1。在存在alamarBlue®细胞活力试剂的情况下根据比色法测量得出的结果差异不显著(p<0.05)。

表1 溶液中铬浓度对梨形四膜虫增殖的影响

活力指数的值表示为表1 中处理过的和未处理的细胞之间的百分比差异，表明铬浓度为1 mg/L 似乎对吡虫无害。当铬对生物指示剂产生长期影响时，当5 mg/L抑制细胞增殖至对照组的65.5%时。对细胞增殖的显著负面影响显示溶液浓度为15 mg/L。在该浓度下，增殖率仅达到组对照组的39.8%（孵育24h）。比色法测量溶液中较高的铬浓度（高于50 mg/L）时显示出非常低的吸光度值，因此活力指数值较低：该水平为对照组的30–51%。这些发现不仅可以证明对细胞增殖的抑制，还可以证明细胞的高死亡率。

表2 列出了近似函数的基本特征。

表2 重铬酸钾的逻辑参数

使用6h 的孵育时间，在20.8 至44.9Crmg/L 的浓度范围内记录了对照组（IC50）在50%处的细胞增殖抑制作用，而在孵育24h 后，IC50 的浓度明显降低，即介于4.69 和18.6mg/L 之间。这些结果表明六价铬对四膜虫的有害作用,在很大程度上取决于该元素在生物体上暴露的时间长度。即使在极低浓度的Cr（VI）溶液中，长时间暴露也会对生物指示剂产生强烈的负面影响。

2.2 纺织品和皮革材料毒性评估

在实验的第二步，分析了纺织品和皮革材料的水提取物中梨形四膜虫培养物生长的抑制率。肉眼观察到的alamarBlue®细胞活力试剂的颜色变化观察结果与预期结果一致，即：1 号样品的提取物中出现红色，表明受试生物的数量大，活力高，并且该样品对生物指示剂没有毒性作用；蓝色的发生是由于在样品2 号和它的解决方案（图2）的提取物alamarBlue®试剂的不还原形式，证明关于活细胞此样品的强有害影响。

3 结语

实验结果表明，基于alamarBlue®分析法和梨形四膜虫的生物指示性测量方法非常适用于筛选和评估纺织品和皮革材料中所含铬（VI）的毒性。从1 号样品（含量为1.9mg/kg Cr（VI）的纺织品样品）中提取的提取物对受试生物具有较低的细胞毒性作用。相对于2 号样品，观察到了强烈的有害作用，这是由于该样品中铬含量高（757mg/kg）所致。值得注意的是，根据生物指示方法估算的样品中铬含量的值与使用分析方法获得的相似（EN 71-3）。通过拟议的梨形四膜虫作为生物指示剂的生物指示方法对纺织品提取物的毒性进行的研究以及在目前的alamarBlue®细胞活力测定中进行的比色测量证实了新发明的方法在纺织品安全性评估方面具有很高的效率化学风险。