發光細菌毒性試驗在城市污水中的檢測方法及應用

馬光明 舒易強 元德仿 何勝輝

深圳市七善科技有限公司，廣東深圳 518132

目前我國的水資源匱乏，但是水污染的現象也十分突出。由于城市包含著工業生產和人民的日常生活，所以城市的污水也是由工業廢水和生活污水所組成的，這就造成了城市污水中的污染物種類情況比較復雜，污染源也比較多。不只是單一的污染物能夠造成水體的污染，水體環境中的污染物相互之間也可能發生一些化學反應，協同相加等復雜的作用機理。在當前水資源日益緊張的情況下，城市污水的凈化、回收再利用具有非常重要的意義。當下人們認識到城市污水的回收利用的首要條件是無害化，必須要保證再次使用的安全性，所以，首先要從毒性的角度來考慮城市污水的評估模式。過去那些傳統的水質檢測方法只能夠對單獨的污染物的成分和含量進行檢測，而無法實現復雜的具有綜合毒性的污染檢測。發光細菌毒性試驗具有十分獨特的性質，還可以與現代光電檢測技術結合，實現更進一步的檢測效果。檢測的結果不僅能夠反映水質中的毒性種類，而且還可以反映出水質中的綜合毒性。

1 發光細菌的分類

發光細菌長約1.5～3μm，寬約0.5～0.8μm，屬革蘭氏陰性，一般培養的溫度在20～30℃，PH6-9NACl濃度為3%，0.3%甘油對發光反應有利。其分類如表1。

2 發光細菌水質檢測方法

2.1 樣品采集

在進行污水的樣品采集時一般常用的有兩種方法，一種是直接采樣，一種是半滲膜被動式采樣。直接采樣為直接將生活污水等需要檢測的樣品裝入到四氟乙烯襯墊的塑料瓶中，采集后根據檢測的需要對樣品進行過濾或者稀釋等簡單的處理，可用氫氧化鈉和鹽酸對污水樣品的PH值進行調節。半滲透膜被動式采樣是用SPMD采樣器來進行的采樣，將采樣器在水下1m處固定，在水下持續28d，然后收回采樣器，經過0.45μm的膜過濾后，采用二氯甲烷萃取，然后用DMSO溶解，放入冷箱中低溫保存。這樣采樣的方法可以準確的收集到污水樣品中的有機污染物，從而可以檢測到有毒物質的含量和毒性變化規律。

表1 發光細菌的分類

2.2 發光檢測儀器

在1995年，我國將發光細菌檢測方法列為環境檢測的標準方法，通常國內在進行發光細菌檢測試驗時，使用國產的DXY-2型生物毒性測試儀，或者是SHG-1型生物發光測量儀。我國的學者和專家通過艱苦的研究，將細胞固化技術和生活傳感器以及發光細菌結合起來，不僅極大的改善了試驗操作的穩定性，同時也實現了快速檢測的功能。

2.3 發光細菌毒性試驗的結果表達

發光細菌結果的表達一般有三種，相對發光率、相對抑光率、EC50。相對發光率=樣品光強度/對照光強度×100%。相對抑光=（對照光強度-樣品光強度）/對照光強度×100%。EC50是相對抑光率到50%以上的濃度。測定毒性大小的方式也有三個等級，分別是有/無毒、百分數等級和對數等級。百分數等級這種方式是國內常用的判定方式。具體可以見表2、表3。

表2 發光細菌試驗相對發光率毒性百分數等級

表3 發光細菌試驗EC50或LC50毒性百分數等級

3 發光細菌毒性試驗在城市污水應用

城市污水的構成比較復雜，不僅有居民的生活污水，還有工業排放的一些廢水，這些污水的毒性構成也比較復雜。關于城市污水的監測，目前的技術還是比較單一，而且也主要是以化學需氧量、升華需氧量和懸浮固定為主要的指標，對于城市污水中的毒性監測，沒有一個相應的標準來達到控制。利用發光細菌毒性試驗可對城市污水中的毒性進行評價。

城市污水中的污染物很復雜，污染物的種類和某些性質也可能影響生物的毒性。有科學研究表明，五氯酚鈉這種物質對發光細菌的EC50的數值，會隨著PH值的增加而增加，而在實驗中，一些常規污染物的存在，會對五氯酚鈉這種物質的毒性結果影響較小。同時，不同結構的化學物質對發光細菌的影響也不同，莫甲酸類和酚類物質的毒性會隨著PH值的升高不斷的降低，胺類的物質及化合物，會使發光細菌的毒性隨著PH值的增加而不斷的增加。所以，在進行污水處理檢測的時候，首先要根據當地的實際情況，一般的城市生活污水的毒性比較好判斷，對于一些城市周邊的工廠企業，要首先了解一下所生產的產品和基本的工藝流程，推斷一下所排放的污水中可能存在何種有毒物質，然后再去進行取樣檢測，檢測的結果可能會更加的準確和令人信服。

4 發光細菌毒性試驗存在的問題和應用前景

目前發光細菌毒性試驗的方法仍然存在很多問題，其中最重要的問題就是，對試驗的結果重視性不高。這其中的原因主要是因為企業和社會的環保意識還夠，對污水排放中的各項污染指標定位存在爭議。要想得出更加令人信服的結論，必須要完善實驗的每一個過程，實驗的內容和方式需得到學界和社會的認可。而發光細菌的實驗也有不嚴謹的地方，比如，發光細菌對某些基因毒性的化合物的檢測有時候不太敏感，所以，一些時候的水質檢測的結果也不是很精確，這一類的問題，是急需要進行解決的。目前已經有研究學者通過實驗篩選出了代替傳統毒性物質的HgCl2的物質，Zn2+作為實驗篩選出的毒性參照物，不僅可以在試驗中方便的表示不同化學物質的毒性，而且還能夠表現更加復雜環境樣品的毒性。

發光細菌實驗具有十分突出的特點，高效、經濟、便捷、靈敏，能夠較好地反映出城市污水中的綜合毒性，在水質污染檢測中具有十分廣闊的應用前景。另外，在未來的發展中，發光細菌試驗除了對水質進行毒性檢測外，還可以進一步進行人體健康的影響檢測，通過對人體中的內分泌和遺傳物質進行毒性的檢測，可以更加準確的分析人體中的健康狀況，以此來確定更好的治療方案，為人類的醫學進步做出一定的貢獻。