用于污染物毒性检测的细菌发光传感器的研制

报导了一种快速测定污染物急性毒性的生物传感器法．该传感器由明亮发光杆菌固定化膜、硅光片、激光光功率计等组成的细菌发光传感器。具有检测毒性速度快、灵敏度高、重现性好、能分析毒性作用的动力学过程等特点．

细菌发光的分子生物学

早在古代,亚里士多德就曾发现腐烂的鱼在黑暗中会发出美丽的光。这一神奇的现象引起了许多人的惊异和探索,但对于细菌生物性发光(Bioluminescence)的正式描述却是一百多年前才有的事情。发光细菌最普遍的生活方式是作为自养菌生活在海洋中;或腐生于死鱼和烂肉中;或共生于海洋鱼类的肠道;或寄生于甲壳纲动物与昆虫的体内;或与真骨类鱼及鱿鱼共生形成发光共生体。发光细菌均为革氏阴性、能运动,棒状,兼性厌氧。几乎所有发光细菌都可划归到弧菌属(Vibrio)、

细菌发光传感器在快速检测污染物急性毒性中的应用

本研究以明亮发光杆菌作为指示生物，将细胞固定化技术、生物传感器技术与发光细菌毒性测试技术有机结合起来，建立一种细菌发光传感器．确定了固定化菌膜的发光强度及稳定时间．以这一检测系统测定了３种金属离子及３种有机化合物的急性毒性（以抑制菌膜发光强度５０％所需的受试物浓度ＥＣ５０值表示），并分析了毒性作用的动力学过程．实验结果表明：在ｐＨ７．０，温度２０℃，３．０％ＮａＣｌ底液条件下，固定化菌膜的发光强度达２５０－３００×１０－７ｍＷ，稳定时间达６０－８０ｍｉｎ；各受试物毒性强弱及ＥＣ５０值（ｍｇ／Ｌ）为：Ｈｇ２＋（０．１５）＞Ｃｕ２＋（１４）＞Ｚｎ２＋（１３０），苯酚（３５）＞乙醛（２１０）＞醋酸乙酯（１２００），与哺乳动物毒性试验的ＬＤ５０值顺序一致，有较高的灵敏度和稳定性；不同毒物之间对细菌发光反应的抑制速率有差异．

三种不同波段的紫外光对发光细菌发光的抑制

观察了三种紫外线(UVA、UVB和UVC)对两种发光细菌(青海弧菌(V.qinghaiensis)和费氏弧菌(V.fischeri))发光的影响.结果表明,三种紫外线均能在数分钟内抑制发光细菌的发光,并随辐照时间的延长而抑制增加,但细菌发光光谱并不改变.其中UVC对发光的抑制作用最强,依次为UVB和UVA.实验表明,极微小能量的紫外辐照(22μW/cm2)6min即足以导致发光被抑制.此外,紫外辐照造成细菌丙二醛含量明显升高,表明紫外辐照后细胞膜的脂质发生过氧化作用,细胞膜受到损伤,进而使细菌发光受到影响.

细菌发光传感器对污染物急性毒性快速检测的研究

目的 研究建立一种快速、灵敏、简便的测定污染物急性毒性的生物传感器。方法 利用明亮发光杆菌的细胞发光作为毒性的判断指标,将细胞固定化技术、生物传感器技术与发光细菌毒性测试技术有机结合起来,构建了一种细菌发光传感器。结果 在pH=7.0,温度20℃,3.0％ NaCl底液条件下,固定化菌膜发光强度达2～4nw,稳定发光时间60～80min,毒性测试结果EC_(50)(EC_(50):菌膜发光强度抑制50％所需受试物的浓度)如下:Hg^(2+)0.14mg/L,Cu^(2+)20.3mg/L,Zn^(2+)120mg/L,苯酚48.9mg/L,乐果5.26mg/L,乙醛210mg/L,与哺乳动物毒性试验的LD_(50)(大鼠,经口)具有相关性:Log LD_(50)=1.226+0.91 Log EC_(50),r=0.95。结论 不同毒物之间对细菌发光反应的抑制速率有差异。

人参皂甙等中药对发光细菌发光的淬灭作用

发光细菌的发光体系可以直接或间接地用于各种物质的检测,并具有灵敏度高,特异性好的优点,还可用来筛选药物,推测药物的可能作用机制。本研究采用明亮发光杆菌的发光体系,观察了人参皂甙注射液、板蓝根注射液、消黄灵注射液、柴胡注射液和复方丹参注射液对发光的影响,现报道如下。材料与方法1 试剂人参皂甙注射液为市售生晒参,由本院药检室精制而成,浓度为120mg/ml。5%板蓝根注射液、1.3%复方丹参注射液及2.

用细菌发光法测定水中毒物

Photobacterium fischeri(NRRLB-11177)细菌菌株在其代谢中发光恒定,在与含有毒物的水样混合后,混悬液所发出的光线强度减弱。光线减弱的百分率与水样中毒物的浓度成正比。本法的灵敏度高,测定的最适温度为10°～20℃,操作简单,节省时间,结果准确及重复性好,所需样品量少,所用细菌如普通试剂不需特别方法保管。

毒物对发光细菌发光率的影响

研究了苯胺等四种物质对发光细菌发光率的影响。结果表明 ,环己酮和环己烷的影响较苯胺和硝基苯强 ;不同毒物混合后的影响较单一毒物的影响弱。测定时水样的 pH值应调节至 6.9～ 7.0范围内。

一种检测水质毒性的细菌发光传感器的研究

以明亮发光杆菌作为指示生物,将固定化技术、生物传感器技术与发光细菌毒性检测技术有机结合,研究并设计了便于保存和携带的生物膜组件,大大提高了现场的检测效率,同时分析了Pb2+、Cr6+、Cd2+、Hg2+、Cu2+对发光细菌的毒性作用.实验表明,不同毒性物质对发光细菌的抑制作用不同,各种受试物的毒性从大至小依次为Hg2+>Cd2+>Cr6+>Pb2+>Cu2+,该传感器与传统实验方法具有较高的相关性.

高通量发光细菌法在水质评价中的应用研究

通过改进传统的单管式发光细菌毒性测试方法,测定了发光细菌悬液在高通量测试体系中的发光动力学数据和发光强度的校正因子,以评价发光细菌在高通量测试体系中的稳定性。采集了长三角示范区水乡客厅及周边区域12个采样点环境水样,并对该方法在评价环境水质中的适用性进行验证。结果显示,在75 min内,稀释10~100倍的发光细菌悬液的发光强度约为10^(5)~10^(6) RLU/s,各稀释梯度发光细菌悬液发光强度的校正因子平均值范围为0.78~1.10。各采样点环境水样的毒性单位范围为0.007~0.11,水质毒性分级均为I类,水质良好。研究结果表明,高通量发光细菌法稳定可靠,适用性强,可快速高效地评价环境水质。

水处理用絮凝剂对发光细菌的联合毒性研究

随着絮凝剂在污水污泥处理过程的广泛使用,其残留在水处理系统中可能存在的单一或联合毒性效应日益受到关注。以聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)为研究对象,通过发光细菌单一毒性和联合毒性试验探讨其可能造成的毒性效应。结果表明:1)对于单一毒性效应,PFS、PAC和PAM对发光细菌抑制效应的半数效应浓度(EC_(50))分别为29.41、71.82和1072.64 mg/L,毒性效应大小为PFS>PAC>PAM。2)对于二元絮凝剂联合毒性效应,PFS-PAM在毒性比为1∶1混合时具有协同作用,而PAC-PAM在毒性比为1∶3和3∶1混合时均存在拮抗作用。3)采用浓度加和(CA)和独立作用(IA)模型对联合毒性进行预测,PFS-PAM组合实测值与CA模型的预测值相近,而PFS-PAC和PAC-PAM组合实测值与IA模型预测结果相近。4)三维偏差响应面结果显示,试验观测值与CA模型预测值的偏差(dCA)和试验观测值与IA模型预测值的偏差(dIA)会随着絮凝剂浓度变化而变化,CA模型在PFS和PAC浓度较高时拟合程度较好,而对于PAC-PAM体系,IA模型的拟合程度较CA模型好。研究发现,PFS和PAC对发光细菌的毒性效应较强,PFS与PAM混合使用可能会增加毒性效应,对水处理系统中的微生物造成环境风险。

水中与冰中多环芳烃衍生物对发光细菌(Vibrio fischeri)的光修饰毒性

多环芳烃衍生物(SPAHs)是一类普遍存在、来源广泛、风险隐蔽的新污染物,可由多环芳烃(PAHs)通过微生物及化学作用转化生成,其毒性甚至比母体PAHs更强,研究其环境行为和毒性效应具有重要意义.本研究选取羟基多环芳烃(OH-PAHs)、硝基多环芳烃(N-PAHs)和氯代多环芳烃(Cl-PAHs)共10种模型化合物,考察了在模拟日光(λ>290 nm)照射下,水中与冰中这些典型SPAHs对发光细菌Vibrio fischeri的光修饰毒性.毒性实验表明,对于OH-PAHs,1-羟基萘、4-氯-1-羟基萘在水中与冰中均表现出显著的光修饰毒性(P<0.05),而4-硝基-1-羟基萘仅在水相表现出较小的光修饰毒性;对于N-PAHs,1-硝基芘在水中与冰中均表现出光修饰毒性,2-硝基芴仅在冰中表现出光修饰毒性;Cl-PAHs中,仅1-氯芘在水中表现出光修饰毒性,而3种Cl-PAHs在冰中均表现出显著的光修饰毒性.通过HPLC-MS/MS分析,OH-PAHs光转化主要涉及的反应路径为取代基脱除、光氧化与苯环羟基化.以上结果阐明了SPAHs通过光化学转化可生成具有较高毒性的中间产物,对Vibrio fischeri表现为光修饰毒性,且水中与冰中的光修饰毒性具有差异,这有助于更准确评价寒冷地区这些典型新污染物的环境风险.

环境化学品对重组发光大肠杆菌和502发光细菌的急性毒性研究

旨在评估构建的重组发光大肠杆菌相比于502发光细菌对多种化学品的毒性敏感性。以环境中常见的多种化学品为目标化合物,开展急性毒性测试实验,分别比较2种菌对3种无机金属、4种有机溶剂以及5种有机污染物的敏感度。实验结果表明,锌、铜、镉、丙酮、乙腈、乙醇、二甲基亚砜、3,5-二氯苯酚、甲醛、邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯对重组发光大肠杆菌的EC_(50)值(0.040、0.004、0.157、0.190、0.209、1.044、0.718、4.622×10^(-5)、6.62×10^(-4)、0.451、0.360和0.016 mol·L^(-1))均高于对502发光细菌的EC_(50)值(0.083、0.266、0.211、1.062、1.416、1.694、1.672、6.49×10^(-5)、1.014×10^(-2)、0.441、0.797和0.494 mol·L^(-1)),表明构建的重组发光大肠杆菌对受试化学品的毒性敏感性强于502发光细菌;且重组发光大肠杆菌的毒性测试结果与现有研究的生物毒性测定结果显示出更好的相关性。本研究表明重组发光大肠杆菌更适合作为生态监测的测试菌种,研究结果可为环境化学品的污染控制和生物毒性测试提供参考。

发光细菌毒性监测在污水预警中的研究与应用

本文以某污水处理厂为研究对象,探讨了发光细菌毒性监测在污水预警中的应用。本研究通过选用发光菌毒性在线分析仪,分析了污水处理厂水质毒性特征,并基于污水管网长期监测数据和硝化菌污泥曝气对比实验确立了生物毒性预警阈值为45%。研究结果表明,发光细菌毒性监测技术对于维护污水处理厂生化系统的稳定运行具有重要意义。

基于发光细菌法的工业废水综合毒性检测技术

本文选择10家企业采集工业废水,并使用便携式水质分析仪、纳氏试剂光度计等测定了废水样品的pH值、电导率、化学需氧量等8项理化指标。同时,向预处理后的废水中加入发光细菌液,使用温控毒性检测仪检测废水样品的发光抑制率,并参照《Microtox毒性等级划分标准》进行毒性等级划分。结果表明,10家企业中矿物加工企业B、饮料制造企业D、纺织企业E、化工企业H、石油加工企业J的废水存在毒性,与理化指标检测结果具有一致性。其中矿物加工企业B排放废水的毒性等级为Ⅲ级,评价结果为重毒,需要改进废水净化工艺以降低废水排放对环境的污染。

发光细菌测试水质生物毒性影响因素研究

在水质监测中,发光细菌法测定生物毒性,操作简单、反应快速,该方法广泛应用于毒性检测。本文分析了盐度、温度、p H、溶解氧、反应体系、菌液状态、表征方式及拟合模型等因素对发光细菌法测定生物毒性的影响,以期为发光细菌法测定水质生物毒性提供参考。

发光细菌急性毒性测试方法的优化研究

针对国内现行发光细菌急性毒性标准测试方法中存在的结果重现性不佳、准确度不高等不足,在充分借鉴国际标准化组织ISO11348-3:2007的基础上,通过对实验条件和操作步骤的优化改良,并在数据处理过程中新增了发光自然变化因子(fk)和原始发光光强(S0)2个参数,进一步减少了菌种发光稳定性差异和手工加样所带来的误差。此外,选用费氏弧菌NRRLB—11177、青海弧菌Q67、明亮发光杆菌502这3种不同来源的发光细菌对该优化方法进行了适用性实验。结果表明,在一定的发光强度自然变化范围内,明亮发光杆菌502的实验结果(线性相关系数等)均明显优于其传统推荐方法。同时,根据上述实验结果,还对《水质急性毒性的测定发光细菌法》(GB/T15441—1995)的修订工作提出了一系列参考意见。

发光细菌法在环渤海污水样品遗传毒性检测中的应用

建立了以经过遗传改造的发光细菌Acinetobacter sp.Rec A为受试物种的环境污染物遗传毒性快速检测方法,该方法最快可在3h内得到毒性评价结果。采用该方法评价了环渤海排污口12份污水样品的遗传毒性。环渤海12个排污口的污水样品均表现出了不同水平的遗传毒性,并呈现出一定的分布特征。其中,高毒水质集中出现在山东半岛污水样品中,中毒水质集中出现在辽东半岛地区,而低毒水质主要集中于京津冀地区。综上,在环渤海的污水样品遗传毒性检测中,这种新型发光细菌法具有快速、灵敏、简便等优点,可为以后近海环境的水质生物毒性检测提供参考依据,具有应用于近海环境水质快速监测与评价的潜力。

发光细菌一新种──青海弧菌

于1985年8月从青海湖产的青海裸鲤体表分离到70株发光细菌，通过表型特性分析、超氧化物岐化酶的凝胶双向扩散试验，以及G＋C摩尔百分比测定进行鉴定分类。结果表明，70株发光细菌在表型特性、免疫学特性等方面彼此高度相似，但与已知的各种发光细菌有显著差异。鉴定为弧菌目的一个新种，定名为青海弧菌Vibrioqinghaiensissp．nov。典型菌株保存于华东师范大学生物系。

发光细菌法评价排污口污水中总有机污染物毒性

利用发光细菌发光原理,建立以明亮发光杆菌(photobacterium phosphoreum)T3变种作为毒性测试物种检测环境中总有机污染物毒性的方法,并用该方法评价环渤海排污口总有机物毒性分布状况。测试结果显示,建立的相关方程及相关性显著性检验P<0.01,HgCl2 EC50值基本在0.10±0.02 mg/L范围内波动,指标符合方法规定要求,即发光菌监测排污口中总有机污染物毒性测试结果是准确可信的。用发光细菌法评价环渤海20个排污口,其中剧毒占10%,高毒占25%,重毒占5%,中毒占10%,低毒占50%。发光细菌法能客观、快速、准确地反映废水中总有机污染物毒性状况,该方法在水质监测总有机物毒性中有着广泛的应用前景。