生物毒性仪的测试原理及环境毒性检测的应用

朱波 吴斌生 谢思琴

摘要：本文介绍了生物毒性仪的仪器装置与测试原理、发光细菌法毒性仪的应用范围以及生物毒性仪的使用操作与菌种与标准溶液注意事项。本文是实际操作中的总结，通过本文可以便于生物毒性仪的推广与应用。

关键词：明亮发光杆菌T3小种;生物毒性测试仪;环境毒性检测

中图分类号：X859 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）11-0-01

Abstract：This paper introduces the instrumentation and testing principle of the bio-toxicity meter， the application range of the luminescent bacteria method， the operation of the biological toxicity meter and the precautions for the strain and standard solution. This article is a summary of the actual operation， through this article can facilitate the promotion and application of biological toxicity instrument.

Key words： Bright luminescent bacterium T3 race; biological toxicity tester; environmental toxicity test

1 仪器装置及测试原理

DXY系列生物毒性仪由中国科学院南京土壤研究所研制、南京中科院跨克科技有限责任公司生产。生物毒性测试仪是根据有毒物质的毒性对特殊的发光细菌（明亮发光杆菌T3小种的简称）的发光度具有抑制作用的原理而设计的。与其他传统的水生生物作为生物檢测方法相比，发光细菌法的操作过程，具有简单、快速、灵敏、适应性强、精度高、用途广、费用低等优点。生物毒性仪通过测定发光细菌发光度的变化，来定量被测环境样品中的重金属、有机污染物等有毒物质造成的急性生物毒性。因此，它是对受到环境污染的生物毒性进行检测与监测较为理想的方法，也是其他领域开拓新的实验测试方法的手段。最早仪器标准号为Q宁/KTS 01-93，经过近二十多年的不断开发，经过DXY-1型、DXY-2型、到最新的DXY-3型生物毒性仪，已经在环境科学、微生物学、免疫学、生物化学等领域得到广泛应用。该方法已列为国家标准，标准号：“GB/T15441-1995水质 急性毒性的测定 发光细菌法”由中国标准出版社出版[1]。

急性生物毒性的测试原理：发光细菌之所以发光，是由于它的发光系统发生了如下反应：当细胞活性高，处于积极分裂状态时，细胞中的ATP含量高，发光细菌的发光度会变强;当休眠细胞中的ATP含量明显下降时，发光细菌的发光度会变弱;当细胞死亡时，ATP立即消失，细菌停止发光。当处于活性期的发光细菌，加入有毒物质（如重金属离子Se4+/Cu2+/Cd2+/ Zn2+/Pb2+/As3+，染料、有机物、农药、酸、碱等），菌体就会受到抑制甚至死亡，体内的ATP含量也会随之降低甚至消失，发光度会下降甚至到零。由于有毒物质的总浓度与发光细菌的相对发光度呈线性负相关变化，因此，可以根据发光细菌的相对发光度来确定有毒物质的急性生物毒性的浓度。若此有毒物质知其成分而不知其浓度，则可根据测得的相对发光度与参比毒物浓度关系曲线（氯化汞标准曲线）进行对比，即可知道有毒物质的浓度。

2 生物毒性仪的应用范围

根据发光细菌法的原理和方法，凡是能干扰或破坏发光细菌呼吸、生长、新陈代谢等生理过程的有毒有害物质，都可以用发光细菌法来检测其生物毒性。其主要应用包括：（1）对水、土、气中化合物的急性毒性的监测与快速评价;（2）对水源水与地表水、渔业水、农田灌溉水等水质进行监测;（3）对工业排放的废水与废气，固体废弃物等急性毒性进行监测、监控与评价以及对污染源的毒性追踪与判断; （4）土壤重金属与环境污染物的急性毒性进行监测与安全性评定;（5）对环境治理过程中设备设施效果的监控。发光细菌法的应用范围和前景，随着环境学科的发展将愈来愈宽广。

3 生物毒性仪的使用注意事项

使用生物毒性仪检测前需要有一些准备工作。（1）仪器的预热：仪器接通电源至少预热15min，调零，备用;（2）试剂的准备：氯化钠，分析纯 配制氯化钠溶液;氯化汞，分析纯 配制氯化汞标准曲线;（3）实验物品的准备：比色管、盖子、注射器等是否清洗干净;（4）环境条件：室内温度、所有实验物品都要提前放入温度控制在20-250C的房间中。

为了提高测定结果的准确性，生物毒性仪器使用过程中需要有一些注意事项。（1）环境温度及要用到的所有物品都要提前放入20-250C室温中;（2）菌种的复苏一定要用冷藏的氯化钠溶液及在冰块中进行;菌种复苏好后一定要用涡旋仪充分混匀，不可手摇;复苏好的菌液只能一次使用完，不能存放;（3）复苏好的菌种，用一支预测的CK管检查发光量，是否满足测试样品的要求，如一档发光量不够可通过调档来解决;也可以在使用前先拿到光线比较暗的地方，用肉眼观察是否有微光（荧光）;（4）第一支测试管加菌液时，注射器要反复的来回吸取菌液几次，防止有气泡影响测试结果;加菌液时一定要样品管和CK管成对的加菌液（样品管和对应的CK管）;（5）注射器吸取菌液时一定要慢慢的吸取菌液，防止过快菌液吸不上来;（6）加菌液时注射器的针头不能伸入到待测溶液中防止交叉污染，将菌液打在测试管内壁上;（7）盖上瓶塞，颠倒5次摇匀菌液后要立即拔掉盖子，所有的管子颠倒次数一致;加好菌液后的待测溶液放置不要晃动;（8）读数的时间很重要，一定要掌握在15min精确到秒;实验结束时，最后一支测试管要记得拿出来（防止长时间不使用仪器，氯化钠腐蚀仪器）;（9）如果要测试的样品比较多，可分批加菌液读数后，再加菌液测试剩余的样品;（10）测试管在使用后一定清洗干净，防止影响下次实验的结果。

4 生物毒性仪菌种与标准溶液的注意事项

菌种是检测过程中的最关键的因素，需要经过复苏。①复苏菌种时一定要用冷藏的2.5%氯化钠溶液，把打开的菌种安培瓶放入小烧杯中再将小烧杯和菌种放入冰块中进行复苏;②在发光菌活化时，先加0.5mL的2.5%氯化钠溶液，视情况（发光量600mv）再加到1mL;③复苏5min后的菌液要充分混匀;

在使用标准曲线法测定时，一般使用氯化汞作为标准物质。（1）氯化汞试剂一定要是分析纯级，不能含酸;（2）如果氯化汞试剂放置时间过长，请多烘几遍，再配制标准溶液;（3）标准溶液的母液可放置在冰箱中保存，但是，时间也不能过长;（4）标准溶液的稀释液一定要现用现配，否则，对实验结果影响很大;（5）氯化汞标准曲线在每次做实验时都需要现配现用，不能使用前一次使用过的标准曲线。而且这些稀释液保存期不得超过24h，过期请务必重配！

参考文献

[1]“GB/T15441-1995水质 急性毒性的测定 发光细菌法”由中国标准出版社出版.

收稿日期：2019-06-15

作者简介：朱波（1984-），女，汉族，本科，助理实验师，研究方向为实验室分析与管理工作。