關于戴奧辛檢測的研究

徐小蘭

摘 要：戴奧辛的主要來源是人為因素，如工業制程中的加熱、焚燒過程（如：廢棄物焚化爐、煉鋼廠、石化工業等）、農藥（五氯酚、三氯酚）制作過程中均會產生戴奧辛。戴奧辛也會自然生成，如：火山爆發、森林大火、或含氯天然物質與微生物產出的過氧化氫結合。戴奧辛生成后，會附著于煙道氣及累積底渣中，被排放出的戴奧辛受到干、濕沉降的影響，會逐漸累積在水體或土壤中，戴奧辛為脂溶性物質，不易傳輸至地下水，但微溶于有機溶劑，若與有機溶劑共存，則可藉此而進行長距離傳輸。

關鍵詞：戴奧辛 檢測 環境污染 研究

中圖分類號：X5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（a）-0164-02

1 戴奧辛的環境流布

環境中的戴奧辛在工業革命之前，僅火山爆發或森林大火時才會生成。18世紀工業革命開始使用媒、石化燃料作為工業的燃料或者提煉原料時，此時非刻意制作的世紀之毒戴奧辛也因應而生了。

水體中的戴奧辛另一來源為工廠的廢水，因廢水中含戴奧辛且直接排入水體，水體中的戴奧辛主要積于底泥中，且不易在傳輸至大氣中。但一些水中底棲生物，因攝食底泥中的食物，將戴奧辛累積于體內，再透過食物鏈的方式，慢慢累積于其他生物體上，人類屬食物鏈的最高級，因此，人體的戴奧辛是透過食物鏈所累積，有研究指出人體中的戴奧辛有95%是透過食物鏈。土壤中的戴奧辛來源有干、濕沉降、廢棄物的不當棄置，戴奧辛在表土會因陽光的照射關系光解，故表土戴奧辛含量較低。學者推估戴奧辛排放后的宿命，最終儲存于土壤為主，約1.75%會累積在表土，52.7%存在于根部土壤（與植物或作物根緊密接觸的土壤），24.74%在深層土及13.19%在底泥中，空氣中約占0.13%。

2 檢測方法

目前世界各國檢測戴奧辛的方法主流為化學儀器HRGC/HRMS分析，而戴奧辛在自然環境的毒害日受重視，樣品分析經前處理，如：萃取、濃縮、酸洗、多層次硅膠管柱預洗去除雜質，需耗時又費工。近年來藉由生物科技的幫助，發展出一系列的in vitrobioassays與ligand binding assays，用來檢測戴奧辛及其類似物，戴奧辛生物偵測標準方法有以下幾種方式：（1）（EROD）。（2）（CALUX）。（3）Cell proliferation-based assays。（4）DNA binding assays。（5）AhR ligand binding，這些方法主要是利用受體、抗體、酵素，使之與戴奧辛化合物結合，再利用不同的呈現方法，來量測樣品中戴奧辛類化合物的濃度。目前世界各國常用的生物檢測方法有：CALUX、Enzyme-linkedimmunosorbent assay（ELISA）及The（AhR-PCR）。

3 CALUX分析原理

CALUX與EROD分析原理相似，兩者均利用戴奧辛類化合物與細胞中的AhR結合后，進入到細胞質內誘發（DRE）基因表現，經由后續基因的轉錄產出酵素蛋白，所以偵測酵素活性即可推估戴奧辛類化合物的毒性當量。EROD是直接偵測酵素蛋白活性，另外CALUX是利用基因工程將DRE基因片段后面接上一段螢火蟲冷光基因，藉由偵測產出的冷光蛋白推估戴奧辛類化合物的濃度。

4 ELISA分析原理

此方法是主要依據抗體與抗原結合產生特種蛋白質，抗體與對應抗原間需具有極佳的專一性及親和性。

隨著抗體的應用在檢測上逐漸發展，故有學者利用ELISA免疫分析法為基礎，研發出針對戴奧辛化學結構的擬抗原（Hapten）來產生抗體，或是能夠專一辨識戴奧辛接合的AHR的抗體，藉由測定轉化的AhR的程度來檢測戴奧辛的濃度，但在實驗操作上較為繁雜。那目前已有建立生物傳感器技術，可將抗體與適當的量測系統構成免疫反應型生物感測器，經由量測反應過程的質量變化來定量樣品中的抗原濃度。藉由在抗體與戴奧辛結合后能放出電化學訊號，來分析戴奧辛濃度。這些抗體對各種PCDD/Fs的同構物具有不同強度的交叉反應，且反應強度與各同構物的TEF有一定程度的相關性，因此，可用免疫反應強度來推估PCDD/Fs的總毒性當量。

5 AhR-PCR分析原理

The AhR-PCR rapid dioxin assay（AhR-PCR戴奧辛快速篩檢技術）于2007年12月USEPASW-846Method4430標準方法。屬于芳香族碳氫化合物（aryl hydrocarbon）的戴奧辛類化合物與細胞內的AhR接合后進入細胞核內，然后與細胞核內的芳香烴核轉位蛋白ARNT形成復合體，此復合體會接合在DNA上的DRE片段上，促使此基因啟動而進行轉錄作用形成mRNA，之后mRNA經轉譯作用產生細胞色素p450（Cytochromep450，CYP1A1）等蛋白質，對細胞產生毒性。AhR-PCR戴奧辛快速篩檢技術利用此原理檢測樣品中戴奧辛類化合物，此實驗架構為戴奧辛類化合物與試劑中的AhR結合，然后與具有DRE的DNA片段及ARNT形成復合體。然后利用附著在Capture strip well表面上的特定抗體抓住此復合體后，再洗去無作用的試劑，此時well內僅留下結合戴奧辛及呋喃的復合體，接下來以實時定量聚合酶連鎖反應（Real-time PCR）量測DNA含量，即可間接推估戴奧辛及呋喃的總毒性當量（TEQ）。

6 結語

上述的三種生物檢測法是最常運用在檢測戴奧辛上，其優缺點整理在表2～8（李以彬，2010），精準度次依序為CALUX>AhR-PCR>ELISA，建置費用方面為CALUX>AhR-PCR>ELISA。目前環檢所于1999年6月10日將冷光酵素報導基因法（CALUX）列為標準方法（NIEAS901.60B），主要因為CALUX生物檢測法測值與HRGC/HRMS測值的相關性優于其他兩種方法，且快速篩檢樣品濃度的低估機率也較其他兩者低，快篩目的在于檢測結果與化學分析相關性良好，也需有分析時程短、低估機率小、操作簡單、低成本等特點，CALUX生物檢測法均具有以上特性。目前已商業化的CALUX檢測法的細胞株主要以BioDetection Systems（BDS）與Xenobiotic Detection Systems（XDS）兩間公司為主，因為其專利費過高的關系，造成CALUX檢測法費用比其他兩者高，若以本土細胞株來做快速篩檢，成本將會降低。該研究將利用CALUX方法搭配該團隊自行研發的本土細胞株檢測高污染場址底泥與土壤樣品。

參考文獻

[1] 李亞東，李海波，梁浩.污水處理廠污泥的再利用集成技術[J].環境污染治理技術與設備，2005，6（5）：56-58.

[2] 張巖，池涌，李建新，李曉東，嚴建華，岑可法.污泥焚燒過程中重金屬排放特性試驗研究[J].電站系統工程，2005，21（3）：27-29.

[3] 馬萬忠，李效虎，李永遠.湖泊底泥環境疏浚技術探討[J].黃河水利職業技術學院學報，2005，21（2）：27-29.