污染物對青海弧菌毒性效應的研究

修壘 李專 王霞 安平平

摘 要：發光菌作為指示生物用于水質的生物毒性測定具有快速、靈敏、低廉等優點，現已廣泛用于環境毒物綜合急性毒性測定、篩查、監測及特異毒物監測中。本研究選取了四種重金屬（汞、鋅、鎘、鉻）和兩種農藥（氯氰菊酯和敵敵畏）作為污染物，測定其對發光菌的毒性影響，并計算各污染物對發光菌的半致死濃度。結果顯示，重金屬對于發光細菌的毒性大小排序為Hg2+ > Cd2+ > Cr6+> Zn2+，，農藥對于發光菌的毒性大小排序為氯氰菊酯>敵敵畏。

關鍵詞：生物毒性 發光菌 重金屬 農藥

中圖分類號：S859 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（a）-0099-03

發光細菌是一類在正常的生理條件下能夠發射可見熒光的細菌[1-3]，這種可見熒光波長在450～490 nm之間，在黑暗處肉眼可見。在一定的試驗條件下發光強度是恒定的。與外來受試物接觸后，由于毒物具有抑制發光的作用，發光細菌的發光強度即有所改變，變化的程度與受試物的濃度在一定范圍內呈相關關系，同時與該物質的毒性大小有關。發光菌作為指示生物用于水質的生物毒性測定具有快速、靈敏、低廉等優點，現已廣泛用于環境毒物綜合急性毒性測定、篩查、監測及特異毒物監測中。

本研究選用的青海弧菌Q67是一種淡水型發光菌[4-6]，它的發光不需要高鹽濃度，因此對淡水樣品不需要添加大量的NaCl，使水樣化學性質不會發生改變。

1 材料與方法

1.1 試驗生物

試驗推薦選用青海弧菌Q67（Vibrio qinghaiensissp-Q67） 作為實驗生物，使用其凍干粉劑，保存方法：-20 ℃避光保存；保質期：-20 ℃以下保存6個月；飲用水安全快速檢測儀BHP9514型。

1.2 試驗方法

以淡水菌青海弧菌Q67作為受試對象

（1）取一支青海弧菌Q67凍干粉置于室溫（20℃左右）平衡15 min。

（2）取0.5 mL復蘇稀釋液（活化凍干粉）加入到平衡后的青海弧菌Q67凍干粉試劑瓶中。

（3）溶解后的凍干粉溶液置于室溫下10 min后用于測定樣品。

（4）標準品（空白對照）制備：取2 mL復蘇稀釋液加入到干凈的測試管中。

（5）待測樣品溶液配制：將待測樣品與滲透壓調節液以19：1的比例混勻，配制成待測樣品溶液，取待測樣品溶液2 mL加入到干凈的測試管中。

（6）向各測試管中依次加入0.05 mL凍干粉溶液，輕輕振蕩，使之充分搖勻，放置15 min后測定發光值。

1.3 質量保證和質量控制

每支發光菌的發光強度和穩定性不盡相同，同批次樣品測定過程中應使用同一支發光菌。如果一支不夠用，可采用同批次多支混合后方可使用[7]。

干粉溶液配制后應即刻使用。

為減小人為操作所產生的誤差，建議每組樣品至少做2個平行。樣品兩次測定的結果其相對誤差≤15%。

為檢測凍干粉質量，取5支同批次的凍干粉，測定其相對發光率，并計算相對標準偏差<20%。

2 結果與分析

2.1 重金屬對發光菌的毒性影響

將不同濃度的重金屬溶液加入帶有復活發光細菌的比色管中，待反應15 min后用毒性檢測儀檢測發光細菌的發光強度，通過曲線方程式計算得出EC50。

由表1，Hg2+毒性最強，EC50為0.155 mg/L，這四種重金屬對于發光細菌的毒性大小排序為Hg2+ > Cd2+ > Cr6+> Zn2+。有學者在研究重金屬對光合細菌沼澤紅假單胞菌的毒性效應時，得出Cd2+、Cr6+對沼澤紅假單胞菌的毒性大小也是Cd2+ > Cr6+，同時提出來不同金屬離子對光合細菌生長抑制的毒性大小不同可能與其細胞壁親和性不同有關[8]。因為光合細菌細胞壁與藻類一樣，同樣帶負電荷和氨基、羥基等官能團，因而對帶正電荷的金屬離子具親和性。由于金屬離子與藻類細胞壁的這種親和性是導致金屬抑制藻類生長的主要原因，與藻類親和性強的金屬離子對抑制藻類生長的毒性越強，所以，猜測和藻類有相似細胞壁的光合細菌，受重金屬的抑制的機理也和細胞壁對重金屬的親和力有關。

2.2 農藥對發光細菌的毒性

將不同濃度的重金屬溶液加入帶有復活發光細菌的比色管中，待反應15 min后用毒性檢測儀檢測發光細菌的發光強度，通過曲線方程式計算得出EC50。

圖5，當氯氰菊酯的濃度為50μg/L時，發光百分率為94.6%；濃度為75μg/L時，發光百分率為80.6%；濃度為100μg/L時，發光百分率為66.4%；濃度為200μg/L時，發光百分率為33.5%。圖6，當敵敵畏的濃度為50 mg/L時，發光百分率為92.5%；濃度為100 mg/L時，發光百分率為70.5%；濃度150 mg/L時，發光百分率為56.5%；濃度為200 mg/L時，發光百分率為40.4%。

由表2可見，氯氰菊酯和敵敵畏對于發光菌的LC50分別為0.153 mg/L和16 mg/L。氯氰菊酯對發光菌的毒性明顯大于敵敵畏對發光菌的毒性。

3 結語

不同的污染物對于淡水發光細菌Q67的發光抑制程度都不一樣，本次選取的幾種污染物，重金屬的毒性大小排序為Hg2+ >Cd2+>Cr6+>Zn2+，農藥的毒性大小排序為氯氰菊酯>敵敵畏。建議將來選取更多的污染物為基礎數據，并分析毒性機理。

參考文獻

[1] Farre M， Pasini O，Alonso M C，et al.Toxicity assessment of organic pollution in wastewaters using a bacterial biosensor [J]. Analytica Chimica Acta，2001，426（2）：155-165.

[2] Bulich A A，Isenberg D L. Use of the luminescent bacterial system for the rapid assessment of aquatic toxicity[J].ISA Transactions，1981，20（1）：29-32.

[3] 朱文杰，汪杰.發光細菌一新種——青海弧菌[J].海洋與湖泊，1994，25（3）： 273-279.

[4] 喬鴻澤，顧宗濂，謝思琴.用發光細菌測定法定量表征污染水體的毒性[J].環境科技，1993（5）：11-13.

[5] 王敬哲，趙毅紅.發光細菌法測定造紙廢水的生物毒性[J].環境保護，1995（4）： 25-32.

[6] 朱文杰，鄭天凌，李偉民，等.發光細菌與環境毒性檢測[M].北京：中國輕工業出版社，2009：90-99.

[7] 國家環境保護局.水和廢水監測分析方法[M].4版.（增補版）北京：中國環境科學出版社，2002.

[8] 全亞玲，歐小兵，戴靜，等.重金屬脅迫培養對沼澤紅假單胞菌生長的影響[J].西南民族大學學報（自然科學版），2012，38（4）：570-573.