水質生物毒性監測儀技術及性能指標研究進展

馬云霞 魏杰 丁麗君

摘 要 隨著時代的發展，我國國民對于環境保護的意識也日漸增強，水與人們的日常生產生活息息相關，對水質的檢測也成為環境監測人員最重要的一項工作之一。水質生物毒性監測技術的應用可以有效地對水體進行監測，通過這種監測可以使工作人員清晰的了解水體水質情況，當水體出現毒性超標的問題時可以進行及時的干預，保證水體的質量。

關鍵詞 我國水質現狀;水質生物毒性檢測;生物毒性檢測儀;研究發展方向

水是一種不可再生能源，對水質水體的監測保護是擺在環保工作人員面前的一道難題。我國水質毒性事件時有發生，帶有毒性的水進入人體之后會直接導致其發生病變，甚至威脅人的生命，同時由于水體具有流動性滲透性，帶有毒性的水體經過滲透會流入地下水，嚴重污染地下水水質，毒性水體還會侵蝕土壤，使土壤中也會含有有毒物質，極大地威脅人們生命健康安全。

1我國水質現狀

我國水質雖然經過長期的改善初見成效，但是仍有不少水體存在重金屬、污染物超標的問題。肉眼無法分辨水體是否帶有毒性，即使清澈的水源地也極有可能也存在重金屬污染的風險，在自然界中存在數十萬種天然化學物質，這些化學物質通過水體的溶解作用，可以將化學物質殘留在水體之中。除了自然界的天然化學物質溶解使水體帶毒之外，更多帶毒水體的產生是由于人類工業生產排放的有毒化學物質造成的，在帶毒水體中多含有帶有毒素的無機物、與一部分帶有毒素的有機物，無機物帶毒水體主要含有超標的重金屬物質，而有機物帶毒水體中主要含有的是一些碳水化合物，例如有機氯農藥、燃料、有機洗潔劑等。如果飲用了這種帶有毒素的水體，可以造成人體重金屬堆積，胎兒畸形等嚴重后果，所以對于有毒水體的監測是十分有必要的[1]。

2水質生物毒性檢測

我國水質帶毒事件頻頻發生，因此對于水質毒性監測也提出了較高的要求，多地都通過各種水質毒性檢測計劃開展對于當地水質的監測工作，在未來相當漫長的一段時間里，水質毒性監測工作都將成為水質、環境監測的重點監測項目。

2.1 發光菌生物毒性監測

水質生物毒性監測技術，是一種生物監測技術，其原理是通過利用發光菌作為生物監測器進行的水質毒性檢測。利用發光菌體內發光的特性，將發光菌加入水體樣本，發光菌會因受到水質毒性的影響而活性降低，活性降低的發光菌不再會發出光亮，監測人員可以通過發光菌的發光量，發光面積對水質進行判定，并且此項技術能夠運用到超過兩千種不同毒性水質監測當中，應用范圍十分廣泛。

2.2 魚類生物毒性監測

魚作為水族中食物鏈的頂端，其生命體征是監測水體毒性最直接有效的辦法。將魚放入含有毒性的水體內，通過解剖觀察其體內細胞，可以直接明了的判斷水體污染毒性物質，另外通過對魚類胚胎的觀察可以分析水體中帶毒物質的合成方式，從而找到解決水體污染的辦法。這種生物毒性監測，能夠直觀的為人類提供帶毒水體的確切資料，能在短時間內找到是何種物質對水體造成了污染，從而第一時間進行人工干預，保障水質安全。

2.3 大型蚤生物毒性監測

大型蚤作為淡水生物中最重要的種群，對有毒物質反應比較敏感，繁殖周期短，適合大批量培養用于生物毒性監測中，且大型蚤是國際標準的毒性實驗生物之一，對大型蚤的生物毒性監測，可以有效地反應水體中含有的重金屬渣，此方法被廣泛應用于農業廢水、工業廢水的水體毒性評價，為水質生物毒性檢測儀器的研究發展提供科學監測數據。

2.4 藻類生物毒性監測

水藻作為淡水中最常見的植物之一，它的產生和消亡與水質有最直接的關系，利用藻類植物來檢測水中含有的毒性物質是一種較為常見的水體毒性檢測方法之一。由于藻類生長周期短，繁殖量大，檢測成本低，通過顯微鏡對藻類的細胞進行觀察，就能清晰地看到藻類中毒的癥狀，從這些癥狀中判斷水體含有的有毒物質。藻類作為最常見、應用最廣泛的生物毒性檢測方式，在各國被廣泛應用，并且藻類的毒性研究監測數據能為水質生物毒性監測儀提供必要的科學數據支持，提高了監測儀的監測水平。

2.5 水質生物監測應用范圍

水質生物監測應用范圍廣泛，能夠監測地表水、地下水、未處理水、化學工業用水的有機、無機化學物的含量及水中有毒物質測定，如常見的重金屬物質、石油污染物、有機、無機化學污染物等。當水體中的有毒物質到達一定濃度之后，系統可以自動報警使監測人員能第一時間進行水體的清潔處理工作。水質生物毒性檢測現在已經應用到各大城市的供水預警系統之中，能夠實時監測飲用水源是否安全[2]。

3生物毒性檢測儀

生物毒性檢測儀是水質生物毒性檢測中最重要的儀器，目前常見的生物毒性檢測儀有兩種，分別是臺式細菌發光毒性檢測儀器和便攜式細菌發光毒性儀。

3.1 臺式細菌發光毒性檢測儀器

臺式細菌發光毒性儀器主要針對的是水體有毒物質分析，菌種要符合國際標準，一般采用符合國際ISO認證的費式弧菌進行有毒水體的檢測，有些臺式檢測儀則采用我國的標準，使用明亮發光桿菌T3小種進行有毒水體的監測。國際標準與國內標準的菌種在復蘇時間上有明顯差別，國際標準的費式弧菌在檢測完成后，需要恢復十五分鐘左右才可以進行下一次的水質監測，而明亮發光桿菌T3小種則僅需要恢復兩分鐘左右便可進行下一次的水質監測工作。還有一些儀器會使用鰒魚發光桿菌當作檢測菌種，此類菌種恢復時間較長，所以在臺式細菌發光毒性檢測儀中不經常使用。由于一些檢測樣本水樣渾濁，所以在臺式細菌發光毒性檢測儀工作過程中很難分辨發光細菌的發光程度，對水體檢測產生一定的干擾，臺式發光儀器對于細菌發光色度有一定的提升作用，抗干擾能力相對較強。

3.2 便攜式細菌發光毒性檢測儀

便攜式細菌發光毒性檢測儀最大的優點就是便攜，在對戶外水體進行檢測中發揮了巨大的作用，同時其檢測速度較快，能夠進行大規模的水質檢測。大多數便攜式檢測儀的檢測菌種使用的是ISO國際標準的費式弧菌，有些便攜式檢測儀中會使用鰒魚發光桿菌。少部分便攜式檢測儀用的是青海弧菌，但由于這種菌種缺乏實驗數據，不符合國內國際檢測標準，所以一般不予使用。由于發光桿菌的檢測方式類似，便攜式細菌發光毒性檢測儀更側重于檢測效率，在使用過程中先對被檢測的水體進行稀釋，稀釋的目的是為了減少菌種的恢復時間，從而提高檢測效率，在水體監測完畢之后進行比例推算，計算出水體內含有毒害物質的量，可以說此種方法是一種簡便易操作的生物毒性檢測方法。

3.3 兩種檢測儀器的比較

在進行水質生物毒性檢測中，臺式、便攜式兩種儀器均可以檢測水中的有毒物質。臺式的優點在于其精確性，可以更加精確的分析出水體內含有的毒害物質，及毒害物質的數量分布情況，適合長期監測水體水質。便攜式檢測儀器具有可方便攜帶，檢測速度快，現場檢測等優點，但其精度較低，只能粗略判斷水體內是否含有有毒物質，無法給出更加具體的有毒物質數據，是一種快速檢測的辦法，適合工作人員對水域水質狀況定期巡視時使用。這兩種檢測儀器均是利用細菌發光的特性進行水質監測，所以從技術層面上而言臺式、便攜式檢測儀的監測技術水平基本一致[3]。

4水質生物毒性檢測儀未來發展方向

目前水質生物毒性檢測儀器已經得到了廣泛的應用，其未來發展方向有三個。

4.1 復合型有毒性質檢測

通過水質毒性產生的過程，可以清晰地了解到水體有毒物質的來源，主要分兩種，一是自然界的有毒化學物質入侵水體造成水體帶毒，二是人為排放帶毒的有機物、無機物廢水造成的水體帶毒，這種人為方式對水體破壞面大、力度強，并且由于人工排放的廢水會攜帶多種不同的毒害物質，會加大監測人員對的水體中有毒成分的情況發生的難度，因此在今后的水質生物毒性檢測儀器發展過程中，應當注重發展能夠分析復合毒性的生物毒性檢測儀器。

4.2 利用生物傳感器研制檢測儀

生物傳感器對于水中有毒物質較為敏感，并且監測時間更短，檢測效率更高，在未來的水質生物毒性檢測儀的發展過程中應當注重生物傳感器的研究，利用生物傳感器技術更加精確地監測水質。同時對于魚類、藻類的毒性試驗也應適當發展，為之后的監測儀器研發提供更加全面的數據支持。

5結束語

水質生物毒性檢測儀器的應用能夠有效地進行有毒物質的監測工作，保障水源地安全，同時通過技術革新，水質生物毒性檢測設備也越加精巧，檢測速度也不斷提升。未來的水質生物毒性檢測儀研究重心，應當注重檢測儀的復合毒性分析能力，利用生物傳感器技術加快水質生物毒性檢測儀的發展，通過相關毒性研究試驗數據對水質生物毒性檢測儀器性能進行完善。

參考文獻

[1] 馮端，胡博，張國城.水質生物毒性監測儀技術及性能指標研究進展[J].計量技術，2019（10）：50-54.

[2] 朱波，吳斌生，謝思琴.生物毒性儀的測試原理及環境毒性檢測的應用[J].環境與發展，2019，31（11）：156，158.

[3] 金磊，黃佳，陳蕾，等.水質生物綜合毒性儀檢測水體重金屬[J].凈水技術，2019，38（z1）：15-18.