ToxY-PAM用於水體總毒性檢測、水質預警、環境激素研究、生態毒理學等領域。
基本介紹
- 外文名：ToxY-PAM
- 簡介：水中環境激素進行檢測
- 分析方法：氣相色譜/質譜法
- 套用領域：檢測水中有毒物質
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簡介
為什麼要用葉綠素螢光法測水質毒性？
水是生命之源，對維繫人類生存和生物圈的正常運轉起著重要作用。但近年來水體受到的污染越來越嚴重，這不僅包括易引起富營養化甚至水華發生的外源營養鹽的輸入，而且包括各種環境激素濃度的逐漸升高。環境激素主要是指由於人類的生產和活動而釋放到環境中的能幹擾人體和動物內分泌的化學物質，主要包括農藥及其降解產物、有機氯化物（二惡英、多氯聯苯等）、有機錫化合物、烷基酚類化合物、酚甲烷化合物、重金屬等。環境激素一般濃度較低，但它們可以通過生物濃縮、生物積累、生物放大等途徑實現對生物和人類的危害，可以干擾人類和動物的內分泌系統、免疫系統和神經系統，出現各種各樣的異常症狀。環境激素廣泛分布於生物圈內，可以隨地表徑流、降水以及排污等進入水體，對水生態系統產生嚴重影響。人類可以通過飲水、吃水產品或在水中娛樂而與環境激素接觸。因此，對水中環境激素進行檢測對保護國民健康具有重要意義。
分析方法
目前分析水體中環境激素的方法主要是氣相色譜/質譜法（GC/MS）、液相色譜/質譜法（LC/MS）和等離子發射光譜/質譜法（ICP/MS）等。這幾種方法的優點是精密度高，而且可以對每種環境激素的含量分別做出精確測定；其缺點是儀器昂貴，樣品前處理複雜，操作需專業人員，操作費時，不能在野外現場進行，且很難對水體中的總環境激素做有效的估計。而在自然水體中通常是多種環境激素同時存在，同時這些環境激素的效應往往有疊加或拮抗作用，因此針對各種環境激素做的單獨分析很難正確評價它們對生物的毒性效應。要對水體的毒性進行快速、準確的評估，特別是突發事件發生時的迅速反應，上述3種方法很難滿足這方面的需求。
環境激素
水體中的環境激素均能直接或間接抑制單細胞藻類的光合作用，其中多數除草劑就是通過抑制光合作用來達到除草目的的。葉綠素螢光技術是檢測活體植物光合作用變化的常規方法，其優點是快速、靈敏、準確度高、且不破壞樣品的完整性。脈衝振幅調製（PAM）葉綠素螢光儀是一種研究活體光合作用的儀器，國外自1990年代以來，陸續有人採用葉綠素螢光技術進行水中農藥殘留的檢測，並取得了較大進展，而國內尚無人利用單細胞藻類的光合作用來檢測環境激素。Conrad等首先利用PAM-101/102/103測量可變螢光的方法研究了用單胞藻檢測農藥含量的可行性，其檢測限為100 μg·L-1，遠遠高於歐盟對飲用水中總農藥含量不超過0.5 μg·L-1的標準。Merschhemke和Jensen利用PAM-101/102/103測量葉綠素螢光和氧電極測光合放氧的方法，建立了一種自動藻類生物檢測系統（FluOx），對萊茵河的水質進行連續監測。它們以銅綠微囊藻為指示生物，發現對阿特拉津（atrazin）的檢測限為0.85 μg·L-1。Snel等分別利用PAM-101/102/103和Xe-PAM測量大型藻類和單細胞柵藻的電子傳遞速率以及量子產量的方法，來進行農藥的生物檢測，發現對利谷隆（linuron）的檢測限為0.5-2.5 μg·L-1。Trapmann等以類囊體為指示生物，用PAM-2000對飲用水進行了農藥殘留的生物檢測，他們以量子產量為指標，發現對DCMU（diuron，敵草隆）的檢測限為0.4 μg·L-1。
PAM螢光儀
在以上這些研究的基礎上，2001年，Schreiber教授設計了一種用於檢測水中毒性物質的雙通道PAM螢光儀，稱為ToxY-PAM。以三角褐指藻為指示生物，ToxY-PAM對DCMU的檢測限達到甚至低於0.1 μg·L-1，這已可以滿足歐盟對飲用水中單種農藥含量不超過0.1 μg·L-1的標準。自從ToxY-PAM出現後，Schreiber教授先後與歐盟Institute for Reference Materials and Measurements（IEMM）和澳大利亞環境毒理研究中心（NRCET）合作，試圖將這種方法發展成為一種水質檢測的標準方法。目前他與NRCET的合作已取得顯著進展。他們在水樣測試前加了一個預濃縮步驟，從而將ToxY-PAM的檢測限提高到0.1 ng·L-1。
目前國內外對環境激素的檢測仍採用傳統的化學分析技術，儘管結果準確、靈敏度高，但儀器昂貴、耗時且不能現場操作。由於幾乎所有環境激素均可直接或間接抑制光合作用，因此以單細胞微藻為指示生物，利用ToxY-PAM對水體總毒性進行檢測，對於水中環境激素的快速現場檢測和預警具有重要意義。
ToxY-PAM特點與功能
1）雙通道螢光儀，以微藻為指示生物，檢測水中毒性物質（主要是環境激素）含量
2）可現場測量，測量迅速
3）指示生物（微藻）可自己培養，方法簡單，造價極便宜
4）特別適合於水質預警
5）毒性物質以DCMU當量表示（類似於COD）
6）可單機操作，可連線電腦操作
7）可觀察毒性物質對指示生物抑制作用的動力學變化
測量參數
F1、Fm1、Y1、F2、Fm2、Y2、Inh.%和DCMU當量等。
套用領域
以微藻為指示生物，檢測水中有毒物質（主要是環境激素）的含量（總毒性），主要套用於環境科學、水生生物學、水質預警、水域生態學、污染生態學、海洋學與湖沼學、毒理學等領域。
