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现场水质生物毒性测试技术进展--- HACH Eclox 便携式水质毒性分析仪
2009-04-27    中国水利水电科学研究院 焦平金    中国水利水电科学研究院    阅读:

随着近代工业的发展,日益增多的工业污染与废水排放给水生态系统造成了巨大的冲击,随之带来的各种环境、经济与社会问题日益得到重视,同时大量的合成化合物的出现给环境评估带来了严重挑战。近年来公众对环境中化合物的毒性日益关注,毒性污染已成为全世界的难题,而要解决此类问题则需要从毒性监测的角度对水环境质量进行定量评价(美国公共卫生协会等,1985)。尤其“911”事件后人们更加重视水质安全,且各种与水质相关的事故时常发生,不管是人为的还是自然爆发的,毒性监测都是解决问题的关键。可以说除了对土壤和空气监测外,水质分析俨然成为更重要的任务.

采用浮游生物、藻类和鱼类等水生生物进行样品的传统毒性检测方法一度成为评价环境污染的必需手段之一。但由于其检测时间较长、检测费用较高等特点,使其不再适宜作为常规检验方法(黄正等,2004;李建伟,2005)。

近年来,一些快速、简便且经济的现代检测方法逐步发展起来,如发光细菌毒性检测方法、化学发光毒性检测方法等。其中发光细菌毒性监测方法是急性毒性评价的常用方法,化学发光毒性监测方法则是毒性评价的新技术,适用于多种环境领域;化学发光是根据化学反应产生的辐射光的强度来确定反应中相应物质含量的分析方法,具有灵敏度高、设备简单、分析速度快、线性范围宽等特点。作为一种有效的分析技术,化学发光法已广泛应用于药物分析、食品安全、环境科学、生命科学等领域。在国外,化学发光毒性监测方法已在事故泄露、环境监测、人为投毒与军队饮用水供给安全保障等方面得到广泛的应用。

正是基于该方法的一系列优势,美国哈希(HACH)公司研制并成功开发了一款现场水质生物毒性测试仪器,HACH EcloxTM便携式水质毒性分析仪。该仪器可以在很快的时间内对突发性事件或人为破坏引起的水源地及饮用水污染事件做出评估。这款仪器名为“Eclox便携式水质毒性分析仪”,其开始是为军队研发的生物毒性检测技术,现在作为军民两用的快速、便携式水质安全现场测试工具在全球范围内得到了越来越广泛的应用。

图一 HACH EcloxTM便携式水质毒性分析仪

以下对2种常用毒性监测方法进行比较。

首先发光细菌监测方法是基于毒性物质对发光细菌发光度的抑制作用而设计的,通过测定发光细菌发光度的变化,评价环境样品中由重金属和其它有机污染物所造成的急性生物毒性。其应用场合大都局限于实验室内的毒性研究与检测。

化学发光技术基于在辣根过氧化酶的催化下发光试剂与氧化物发生化学反应,在反应过程中会发生闪光(化学发光),当样品中存在有毒物质时,便会影响该反应的进行,进而影响发光强度,通过发光强度的变化即可确定样品毒性强度(胡天喜等,1990;李益新等,1987)。该方法大量应用于现场应急监测与野外考察,亦可进行常规实验室毒性检测,如宋志东等介绍了化学发光检测技术在水产领域的应用情况。

通过对两种方法的原理与应用的分析比较(阎春林等,1999),可以发现与发光细菌法相比,Eclox便携式水质毒性分析仪所采用的化学发光法具有如下特点:

(1) 测试速度快,5分钟之内就可以得到一个测量结果,而传统的发光细菌法则至少需要15分钟;

(2) 在常温下即可以进行分析,而传统的发光细菌法则需要15℃的恒温培养箱;

(3)化学发光法试剂可以在常温下保存,而传统的发光细菌法的试剂则需要在-18℃以下的环境中保存;

(4) 化学发光法所使用的试剂稳定,测试方便,数据重复性好,实验室间的数据具有可比性。

表1实际值与测试值比较

指标

实际值(mg/L

测试值(mg/L

涕灭威

0.00500

0.00448±0.000320

氰化物

0.200

0.207±0.026

百治磷

0.00748

0.00728±0.000699

硫酸铊

0.100

0.090±0.004

0.500

0.512±0.013

0.100

0.106±0.002

0.400

0.399±0.0004

0.100

0.079±0.003

0.100

0.106±0.016

 
HACH EcloxTM便携式水质毒性分析仪可测试的参数包括水质生物毒性、砷、杀虫剂/神经毒剂、余氯、色度、总溶解性固体(TDS)、pH值。该仪器体积小巧、轻便,外观尺寸仅为520*450*215mm,总重量仅为9kg,可在各种环境条件下进行测试,并能快速分析被污染的水体。可快速获得可靠的水质分析结果,将数据直接下载,使用人员不需要进行专业培训即可操作。此外,该仪器对各类重金属、毒剂及化学战争试剂亦有灵敏的响应。从表中可以看出,该仪器的测试精度较高。
 
Eclox化学发光法检测水质生物毒性,开始为军方研发,被美国和英国的军方广泛采用。基于这一方法在军方的成功运用,美国开始在环保署、城市应急中心、水务公司、市政供水公司等领域推广采用。HACH Eclox 便携式水质毒性分析仪是美国环保署(USEPA) 在紧急响应草案中推荐的水质分析仪器。
综上而述,HACH EcloxTM便携式水质毒性分析仪是一种便捷、快速、准确检测水质生物毒性的监测方法。该技术将会在水质常规检测、环境监测、工业现场评估、水体突发公共卫生事件、自然灾害响应等方面得到广泛的应用。
 
参考文献:
[1]  黄正,任恕. 微生物传感器在污染物生物毒性分析中的应用[J]. 传感器技术,2004,23(9):4-6
[2]  李建伟. 污染物的微生物毒性检测方法的比较研究[J]. 化学世界,2005,(7):442-445
[3]  胡天喜,陈杞 等. 发光分析与医学[M].上海:华东师范大学出版社,1990.17-20
[4]  李益新,方允中 等. 血卟啉衍生物光敏反应中化学发光的实验观察[J].军事医学科学院院刊,1987,11:446
[5]  宋志东,王际英 等. 化学发光检测技术在水产领域的应用[J]. 齐鲁渔业,2008,25(11):59-61
[6]  阎春林,廖康煌. 化学发光定量检测药物光毒性[J]. 中国皮肤性病学杂志,1999,13(6):16-18
[7]  美国公共卫生协会等. 水和废水标准检验法[M].北京:中国建筑出版社,1985
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