環(huán)境介質(zhì)中重金屬污染物的毒性測試研究

夏祥樂，蔡玉龍

（山東鼎安檢測技術(shù)有限公司，山東 濟(jì)南 250032）

最近幾年，環(huán)境污染問題已經(jīng)發(fā)展為世界三大主要危機(jī)之一，而環(huán)境污染中尤以重金屬污染最為惡劣。各種重金屬污染物的大量排放為人類的生存環(huán)境產(chǎn)生了極大的影響[1]，而現(xiàn)今階段對環(huán)境介質(zhì)大量重金屬污染物的分布狀況特別是其毒性大小依然不是很清楚，因而沒有辦法確定環(huán)境介質(zhì)中的重金屬污染物對生態(tài)環(huán)境所產(chǎn)生的的具體影響。傳統(tǒng)的重金屬毒性測試方法是基于單一毒性終點(diǎn)（如致死或抑制生物生長等）對污染物的環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行評估。而單指標(biāo)毒性檢測方法很難較為準(zhǔn)確地反映出重金屬污染物對環(huán)境的全部影響。所以，發(fā)展多水平和多指標(biāo)的毒性測試方法對確定污染物毒性，評估其帶來的環(huán)境風(fēng)險具有極其重要的意義。

1 環(huán)境介質(zhì)中重金屬污染物的毒性測試法

1.1 儀器與試劑

將二甲酚橙(Xylenol orange)配制成3.0×10-4mol/L的溶液；15%的KI溶液；0.52%的聚乙烯-134（PVA-134）溶液；準(zhǔn)備好5×10-4mol/L的氯化汞溶液；丙酮溶液、正己烷（1:1）混合溶劑、二甲基亞砜（DMSO）、氧化鋁和硅膠、多層硅膠柱以及弗羅里硅土萃取柱、濃硫酸實(shí)驗(yàn)所用試劑都為分析純，實(shí)驗(yàn)用水全部規(guī)定為二次蒸餾水，即純水。

1.2 樣品重金屬的形態(tài)提取

重金屬的存在形態(tài)決定了重金屬的環(huán)境影響與產(chǎn)生的生物效應(yīng)大小[2]。學(xué)界采取Tessier法，即將環(huán)境介質(zhì)中金屬元素的形態(tài)使用連續(xù)提取法將提取物劃分為可轉(zhuǎn)換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)、鐵猛水合氧化物結(jié)合態(tài)以及殘留的硅酸鹽結(jié)合態(tài)。可轉(zhuǎn)換態(tài)重金屬是依附在土壤、腐殖質(zhì)以及其它介質(zhì)中的重金屬，其對環(huán)境變化的感應(yīng)度較高、易于遷移變換、極易被植物所吸收，所以對生態(tài)鏈的運(yùn)行具有比較大的影響；碳酸鹽結(jié)合態(tài)具體指的是經(jīng)碳酸鹽沉淀結(jié)合的重金屬；土壤中存在各種有機(jī)質(zhì)，即微生物，如動植物尸體的殘留、腐殖質(zhì)，以及礦物顆粒的包裹物等，這些有機(jī)質(zhì)自身擁有較大離合重金屬離子的能力，又可以以有機(jī)膜的形式依附在礦物顆粒表層，改變礦物顆粒的基本物理性質(zhì)，一定程度上提高了吸附重金屬的能力，而有機(jī)結(jié)合態(tài)存在的重金屬與可轉(zhuǎn)換態(tài)和鐵猛氧化結(jié)合態(tài)相比，更難被釋放出來。高活性的鐵猛氧化物的表面積比較大，極易被吸附成沉淀陰離子與陽離子，在土壤pH值下降的時候，以鐵猛氧化結(jié)合態(tài)存在的重金屬就極易被釋放出來，具備較大的危害性。殘留的硅酸鹽結(jié)合態(tài)重金屬一般普遍存在原生礦物以及次生礦物的晶體中，主要來自土壤礦物質(zhì)，物理性質(zhì)比較穩(wěn)定，在自然條件下很難被釋放處理，可以長期依附在土壤中，很難被植物所吸收，所以在整個生態(tài)系統(tǒng)中對食物鏈的影響最小。

1987年，歐共體標(biāo)準(zhǔn)局在Tessier法的基礎(chǔ)上提出BCR三步提取法。和傳統(tǒng)的Tessier法相比，BCR連續(xù)分級提取法把Tessier法中的可轉(zhuǎn)換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)兩項(xiàng)并合成一項(xiàng)，成為乙酸可提取物，其余各形態(tài)的分類則保持不變。

本文采取BCR連續(xù)提取法，對建筑物兩側(cè)大氣顆粒物、路面灰塵以及路邊土壤污染物中的重金屬形態(tài)進(jìn)行了提取。

1.3 樣品預(yù)處理

使用500ml的丙酮溶液將正己烷（1:1）混合溶劑提取出來。

利用銅片將其脫硫，回流速度基本控制在每小時5次～6次，連續(xù)提取48小時。

將提取液等分成三份，一份通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后，在高純氮?dú)猸h(huán)境下，利用二甲基亞砜（DMSO）進(jìn)行溶液置換后，在零下18℃的環(huán)境下保存，以備后續(xù)生物實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行[3]。另一份提取液通過氮吹濃縮以后，利用正己烷溶液完成置換，基于提取樣品中有機(jī)物的含量與特性的不同，使用長為30 cm、內(nèi)徑為5 mm的層析柱專用實(shí)驗(yàn)管，里面以氧化鋁和硅膠作為基本填充物。第三份提取液，借助氮吹濃縮后，使用正己烷完成置換，并通過濃硫酸將其酸化，然后利用多層硅膠柱以及弗羅里硅土萃取柱完成凈化，經(jīng)濃縮凈化后，以待檢測。

1.4 化學(xué)分析

實(shí)驗(yàn)過程中每個濃度的測試樣品都需要設(shè)置一個空白對照組，向空白試樣中加入500μl3%的NaCl溶液，其它測試管中依次加入500μl不同濃度的毒物。

實(shí)驗(yàn)開始時，用移液槍精準(zhǔn)確吸入并依次向每個測試管中加入50μl的工作溶液，將其完全混合均勻。依照溶液的添加順序，30min計時以后，根據(jù)順序?qū)⒏鱾€測試管放入毒性測試儀中檢測其毒性大小。

2 結(jié)果分析

測試樣品組和對照組的測試結(jié)果具體見下表。

表1 兩組測試結(jié)果

根據(jù)測試結(jié)果，針對一些毒性較弱的重金屬，如鈮對照組的反應(yīng)并不強(qiáng)烈，即對毒性的敏感度較低，而測試樣品組對重金屬毒性的檢測反應(yīng)比較強(qiáng)，對于鈮的檢測結(jié)果較為精準(zhǔn)，因?yàn)殁壴谌A或六階時會產(chǎn)生微弱毒性，因而說明其對重金屬毒性的檢測相對精準(zhǔn)。

3 結(jié)語

本文對環(huán)境介質(zhì)中重金屬污染物的毒性測試進(jìn)行分析，根據(jù)重金屬污染物的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，利用化學(xué)檢測，對其毒性進(jìn)行檢測，實(shí)現(xiàn)本文設(shè)計。希望本文的研究能夠?yàn)榄h(huán)境介質(zhì)中重金屬污染物的毒性測試的方法提供理論依據(jù)。