环境毒理学诊断方法

1、第十三章第四节 土污染的生态毒理诊断环境科学 张净雯20134017045土壤污染生态毒理诊断概述 在生态环境日趋恶劣的背景下，各种先进的诊断方法应运而生，土壤污染生态毒理诊断方法是当前较为显著的方法之一。该方法诞生于20世纪90年代，是由美国超基金计划提出的，后来德国联邦科技部、瑞典皇家科学院及荷兰政府等机构对此进行深入的研究。其中德国在政府资助下，开展了“土壤生态毒理诊断研究”项目，在此基础上，建立了统一的诊断指标管理体系，该体系在国际上得到一致认可。20世纪90年代末，在马德里举行的国际会议中，对生态环境、土壤诊断等进行达成一致，该研究成为国际环境领域新热点 。土壤环境污染生态毒理诊断的

2、特殊性及重要性 不同地域环境的土壤介质不同，性质差别大，因此如何统一诊断是当前重要难题。从土壤基本生态结构上看，其自身具有特殊性，土壤动物和土壤微生物是土壤的重要组成部分，土壤又是植物生长的基础，因此土壤污染程度和生态系统需要由不同营养级别、不同食物链结构判定的。暴露在土壤中的陆生植物，无脊椎动物是土壤污染诊断的重要指标。 在科学技术的推动下，原有的化学诊断方法具有一定的局限性。化学方法很难对土壤中各个物质进行全面的测定，有些毒理反应检测不出来，为土壤留下隐患。针对现有的检测方案的种种弊端，土壤生态毒理诊断方法应运而生，土壤污染生态毒理诊断方法集合了不同食物链对化学品德整体毒性效应，提供土壤的

3、全部信息，通过选择敏感物代表者，作为的毒性诊断指标，对土壤诊断有重要的作用 。污染土壤的生态毒理学诊断方法 植物（根伸长抑制试验、种子发芽试验和植物幼苗早期生长试验）动物（无脊椎动物如蚯蚓，弹尾类，原生物动物如纤毛虫）微生物（硝化细菌、根瘤菌等，测定指标土壤呼吸、土壤氨化、土壤消化、土壤酶活力，也可以利用细菌发光和埃姆斯试验等测定土壤污染程度）细胞遗传学方法（紫露草微核试验、蚕豆根尖微核试验）生物标记物试验（如细胞色素P一450(CYP）酶系等指标）植物法 植物是生态系统中基本组成部分，利用生长状况诊断土壤污染，是土壤生态诊断的重要方法之一。通过种子发芽试验和根伸长试验,以小麦和萝卜为研究对象

4、,进行了重金属污染土壤诊断研究等。这些研究从污染物的剂量-反应关系,混合污染毒性与土壤营养物质浓度水平、土壤pH值等关系方面,为土壤污染诊断研究提供了依据。动物法 蚯蚓毒性试验 蚯蚓是生态系统中一个重要的组成部分。通过蚯蚓毒性试验, 研究石油污染土壤的毒性,在实验室中通过人工投毒的方法将3种不同的石油(轻、中、重)投加到不同的土壤中,结果表明,蚯蚓对其毒性十分敏感,而轻油在沙性含有机质少的土壤毒性中最强,重油在高有机质的土壤中毒性最弱。微生物法 发光菌试验 发光菌试验是20世纪70年代发展起来的一种微生物监测环境毒物的新方法,明亮发光细菌在正常生活状态下,体内荧光素在有氧参与时,经荧光酶的作用

5、会释放出肉眼可见的蓝绿色荧光。当受到外界影响时发光过程受到干扰,引起发光菌的发光强度减弱与污染物浓度或毒性作用强度呈剂量-反应线性相关关系。该方法可作为评价污染物毒性的指标。斑马鱼水质监测系统 香港水务署早前研发生物感应预警系统，利用斑马鱼配合计算机和互联网作24小时监测和预警，并透过发光菌进行快速毒性检测，60分钟内可甄别逾1,000种水中有害物质，每次成本亦只需50元(港币下同)。署方估计每年可节省200万元的开支。香港水务署水质科学部早前斥资近50万元，用2年多时间自行研发“斑马鱼水质监察系统”。系统选用对水污染物有高灵敏度的斑马鱼，再以摄录机24小时监察鱼在刚抵滤水厂的原水中的活动情况

6、。计算机会透过实时录像分析活动轨迹，若发现鱼出现异常活动或死亡，水务署的内部网站会提升警戒级别，同时自动向有关人员发送电邮、手机短讯和来电，系统亦可实时抽取不同时段的水样本作化验。 而当“斑马鱼水质监察系统”发出警号，水务署人员会用俗称“发光菌”的费希尔孤菌进行快速毒性检测。当发光菌在一般的水样本下可进行新陈代谢而正常地发光；但当水中含有害物质时，便会抑制细菌发光。细胞遗传学方法 蚕豆根尖微核试验 其优点是较为稳定、简便、可看,并且可以通过土壤微核率与土壤污染的相关分析来揭示土壤污染的生态毒性效应，因此也是比较好的土壤生态毒理诊断方法。研究表明,农药甲胺磷达到一定浓度时即成为诱变污染物,能明显

7、诱发蚕豆根尖微核率的增高,在一定范围内显示出较好的剂量效应关系。应用蚕豆根尖细胞微核技术,监测甲基对硫磷对环境的污染,结果表明,在所试浓度范围内(0.113%0.377%),甲基对硫磷对蚕豆根尖细胞具有极强的诱变效应,并呈现出明显的剂量效应关系。说明蚕豆根尖微核技术是监测农药污染的一种有效方法。 紫露草微核试验 1987年美国西伊里大学的Te-HsiuMa博士建立了紫露草微核技术试验方法。紫露草微核试验是监测环境污染的一种新技术，可检测水环境污染及空气中气体污染物或放射线。生物标记物试验 细胞色素P-450（CYP）酶系 研究人员以啮齿类小鼠口服PAHs污染土壤的方式对其染毒，通过测定鼠肝P-4501A1时发现，所有污染土壤都使鼠肝P-450A1产生诱导。研究发现石油污染物污染土壤的鼠肝微粒体P-450活性比干净土壤中的高72