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本论文将人工媒介体与微生物技术有效结合,建立了了一种全新的水体综合毒性快速测试方法。本方法是基于微生物可对水体毒物做出快速、准确响应的原理,并结合人工媒介体,通过电化学方法检测信号,建立信号的量化方法。通过这套全新体系的建立能够克服传统毒性分析方法耗时、昂贵、应用范围窄等缺陷,适用于长期在线的水体综合毒性监测。具体的工作内容如下:
(1)验证了我们提出的以“抑制生物体呼吸作用的程度”为“毒性”的生物学指标,设计思路合理,研究对象具广谱性。根据生物中毒时,直接影响其呼吸链的电子传递速率,建立了电化学检测法(微电极阵列、计时电流法、redox媒介体),以及电化学信号定量法。
(2)通过优化实验条件(时间、温度、微生物种类和浓度等),建立了以悬浮微生物为受试体检测毒性的生物学方法。采用单一菌种作为受试体,在人工媒介体存在下,考察了pH值、反应时间和温度等因素的影响,确定了适于毒性测试的条件,并对典型的毒性物质的毒性进行了评价,其中包括农药、苯酚及硝基苯酚。其检测结果与Microtox结果具有可比性,验证了该方法的合理性和可行性。
(3)通过两种简单的固定化微生物的方法(海藻酸钙丝包埋法,碳毡表面吸附法),建立了以固定微生物为受试体进行毒性检测的方法,并成功应用于多种典型毒性物质的检测(呼吸抑制剂,重金属离子,有机毒物)。更重要的是,该方法成功地应用到了实际水样的分析。
(4)单一菌种作为受试体存在以下问题:一是某一特定的菌种对某一些毒性物质的响应会很迟钝,也就是说灵敏度会很低,这样利用单一菌种去评价综合毒性的时候就会受到限制。二是使用单一菌种作为受试体不能全面反映毒性物质对整体生物环境的影响。针对单一菌种作为受试体在检测总毒性时存在的弊端,我们提出来用原位培养微生物膜作为受试体来检测毒性的思路,通过实验验证了该方法的可行性与合理性。
(5)通过应用和发展FM-tox方法,我们寻找到了一种能够全面、准确和合理反映水体综合生物毒性的检测方法。该方法具有操作简单、使用方便、成本低廉等性质,这为毒性检测仪器的开发打下了良好的基础。