CN107219215A - 基于发光细菌法的大气颗粒物中有机污染物毒性检测方法 - Google Patents

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王丽平
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Abstract

本发明涉及一种基于发光细菌法的大气颗粒物中有机污染物毒性检测方法,该方法利用采样器进行大气颗粒物样品的采集,通过丙醇‑正己烷混合溶剂做萃取剂，对样品中的有机污染物用加压流体萃取法进行萃取，然后加入二甲基亚砜，再通过旋转蒸发去除丙醇‑正己烷混合溶液,获得样品萃取液，测定样品萃取液对发光细菌的发光抑制率，来表征大气颗粒物中有机污染物毒性水平。本发明通过加压流体萃取法萃取大气颗粒物样品中的有机污染物质,用毒性检测仪直接检测样品萃取液的综合毒性，构建了一种大气颗粒物样品中有机污染物毒性检测的便捷方法,规避了传统方法的不足。本发明费时较少、操作简便、结果准确,重现性好具有广阔的应用前景。

Description

基于发光细菌法的大气颗粒物中有机污染物毒性检测方法
技术领域
本发明涉及一种基于发光细菌法的大气颗粒物中有机污染物毒性检测方法，属于发光细菌的综合毒性检测领域。
背景技术
随着经济的快速发展,城市建设规模的扩大,大气总悬浮颗粒物(TSP)污染已成为我国各大城市面临的重要问题。大部分有机污染物容易吸附在颗粒物上，研究表明有机物是大气细颗粒物中最重要的组分占大气颗粒物40%。从大气颗粒物中检测出的有机污染物种类繁多,且多数物质对人体有害。如多环芳烃类物质,苯并[a]芘、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[ghi]芘等均为致癌物;环境样品已中检出百余种多环芳烃类物质。由于多环芳烃种类多,在环境中分布广泛,对人们的康健危害性也大。苯酚类尤其是多氯酚、苯胺类和硝基芳香烃类均为有毒物质;酞酸酯类物质已被证实是环境激素类污染物。因此,对大气颗粒物中有机污染物毒性的测定对研究大气污染状况和治理是很有必要的。
捕集大气颗粒物后必须进行高效提取后才能测定,有人对超声波提取条件进行了详细研究,并于索氏抽提效果进行了比较。前人认为以正己烷+丙酮（1:1）为提取剂,微波提取功率为40w,提取时间为20min时最为合适,,将试样提取并净化后用GC-MS法测定的报道较多,也有用HPLC一荧光检测器或化学发光监测器测定的报道。此外用大气压离子化LC一MS法测定苯并花,及傅里叶变换荧光显微镜测定颗粒中的多环芳烃也有报道。用GC一MS法同时测定多环芳烃和正构烷烃及有机氯化物的报道较多。但是上述检测方法操作复杂，耗时较多，成本较高，不利于大气环境的常规检测和应急检测。目前,我国尚未建立大气颗粒物样品有机物毒性检测的规范方法,因此,构建一种成本低、操作简便的方法,对大气颗粒物中有机污染物毒性进行及时、快速、准确、定量的检测的工作对人们的健康和生活有重大意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于发光细菌法的大气颗粒物中有机污染物毒性检测方法，该检测方法采用丙醇-正己烷混合溶液为萃取剂的加压流体萃取方法对样品中的非水溶性有毒物质进行浸提，利用发光细菌对有毒有害物质的灵敏性和较低的检测限，建立一种简便快速的大气颗粒物中有机物综合毒性检测方法,降低了对采样量的要求。
本发明的具体技术方案如下：一种基于发光细菌法的大气颗粒物中有机污染物毒性检测方法,所述方法包括以下步骤：
（1）样品的采集与保存：利用大气颗粒物采样器采集大气颗粒物样品,采样结束后,用铝箔纸包裹好载有大气颗粒物样品的滤膜,密闭低温保存,防止样品中毒性物质的损失；
（2）样品的萃取：将载有大气颗粒物样品的滤膜破碎成细小碎片,选用丙醇-正己烷混合溶剂做萃取剂，对样品中的有机污染物用加压流体萃取法进行萃取，加压流体萃取装置设置载气压力0.8MPa，萃取池压1200-2000psi，加热温度120-180℃，加热5分钟，萃取结束后加入二甲基亚砜,然后通过旋转蒸发去除丙醇-正己烷混合溶剂,获得样品液；同时以空白滤膜按照载有大气颗粒物样品的滤膜相同的处理方法得到的萃取液作为对照液；
（3）样品的毒性检测:调节样品液的pH并将样品液稀释，使pH达到7,且样品液中二甲基亚砜含量为1%(V/V）,然后将发光细菌培养液、经稀释的样品液、15% NaCl溶液和纯净水按体积比为1：2：4：13的比例混匀,进行发光细菌毒性试验，测定对发光细菌15min的发光强度，同时将对照液按照样品液相同处理后进行发光细菌毒性试验作为空白对照，测定对发光细菌15min的发光强度；
（4）样品毒性的表达:采用发光细菌15min的发光抑制率或同氯化汞进行综合毒性的当量浓度比对,来表征大气颗粒物中有机污染物的综合毒性水平。
所述发光细菌为费氏弧菌或明亮发光杆菌。
所述丙醇-正己烷混合溶剂为农残级丙醇与农残级正己烷的按体积比为1:1的比例混合而成。
所述样品液和对照液均设3组平行测定发光抑制率,发光抑制率相对偏差不超过10%,结果取3组测定发光抑制率的平均值。
有益效果：
本发明的检测方法能够适应样品量小的物质的综合毒性检测，其选择丙酮-正己烷混合溶液作为浸提液对样品中的毒性物质进行浸提，比传统的水提法具有更好的浸提效果。然后将丙酮-正己烷混合溶液中的毒性物质转移到对发光细菌低毒的二甲基亚砜溶剂中，提高了检测结果准确度。本方法利用发光细菌法进行检测，样品与发光细菌的反应时间仅为15分钟，能够迅速获得检测结果，灵敏度高、适应性强、重复性好，适应大批量样品的快速检测，大大缩短了综合毒性的检测时间，提高了检测效率。
附图说明
图1、为不同浓度的二甲基亚砜对发光细菌发光强度的影响关系图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明,并使本发明的上述优点能够更加明显易懂,下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
基于发光细菌法的大气颗粒物中有机物染物毒性检测方法，其具体操作分为以下4个步骤：
（1）样品的采集与保存：严格按照环境空气质量监测规范等相关规范流程,利用大气颗粒物采样器采集大气颗粒物样品,本实例中利用大气颗粒物采样器采集大气颗粒物PM2.512小时,采样结束后,取下滤膜,用铝箔纸包裹好后置于聚乙烯自封袋中,排尽空气,密闭保存于-20℃的冰箱中,以防止样品中毒性物质的损失。
（2）样品的浸提：将载有大气颗粒物样品的滤膜破碎成细小碎片,选择体积比1：1的农残级丙醇和正己烷溶剂混合液对样品中毒性物质用加压流体萃取法进行萃取。加压流体萃取装置设置载气压力0.8MPa,萃取池压1200-2000psi，加热温度120-180℃；萃取池压优选1500psi；加热温度优选150℃，然后加热5分钟，萃取3次。在对样品进行萃取后,再在萃取液中加入二甲基亚砜,然后通过旋转蒸发去除丙醇-正己烷混合溶液,以获得含有有机污染样品的二甲基亚砜溶液。同时以空白滤膜按照载有大气颗粒物样品的滤膜相同的处理方法得到的萃取液作为对照液。
由于大气颗粒物中的有机污染物多为脂溶性物质，因此本试验利用加压流体萃取法对毒性物质进行抽提。本发明中所有方法中采用的提取液为丙酮/正己烷（体积比1：1），通过两种不同极性的溶液以不同比例配置成混合提取液，高效率地提取全部有机物，要比单一的提取液效果更佳。
以蒸馏水为对照，分别测定了甲醇、二甲亚砜、丙酮-正己烷混合液对发光细菌的生物毒性。结果表明，丙酮-正己烷混合溶剂对发光细菌具有强毒性，而二甲亚砜的毒性较小，不同有机溶剂对发光细菌发光强度的影响见下表1。
表1不同有机溶剂对发光细菌发光强度的影响
二甲基亚砜相对于其他有机溶剂对发光细菌的毒性较小,故检测大气颗粒物中有机污染物生物毒性时常用二甲基亚砜交换极性的萃取溶剂获取污染物提取液。本实验采用二甲基亚砜配制多环芳烃化合物测试液,并为使其对发光细菌发光强度的影响减至最小,在溶解和测试过程中保持样品溶液中二甲基亚砜浓度≤0.1%(V/V)。由图1可知当二甲基亚砜浓度为0.1%～0.75%(V/V)时对发光细菌发光强度无甚影响,其相对发光强度保持在97%～99%间。当二甲亚砜浓度>1%(V/V)时对发光细菌发光强度的影响显著,且随二甲亚砜浓度的升高而发光细菌发光强度逐渐减弱,二者间存在极显著负相关关系(P<0.001)。
本试验首先采用丙酮-正己烷混合溶剂对大气颗粒物进行萃取，然后在丙醇-正己烷提取物中加入对发光细菌低毒的二甲基亚砜，最后通过旋转蒸发去除丙酮-正己烷混合溶剂，以获得大气颗粒物样品提取物的二甲亚砜溶液作为大气颗粒物生物测定所需的最终浸提液，不会影响检测结果的准确性。
（3）浸提液的毒性检测:调节样品液的pH并将样品液稀释，调节pH达到7，经稀释的样品液中二甲基亚砜含量为1%(V/V）,通过计算经稀释的样品液的体积,确定取体积比为1：2：4：13发光细菌培养液、经稀释的样品液、15% NaCl和纯净水,使浓度低于费氏弧菌的最适盐度浓度,可以通过调节浓度达到最适盐度,不会影响检测结果的准确性。取50μl发光细菌培养液，加入100μl经稀释的样品液、200μl 15%NaCl溶液和650μl纯净水，混匀，放置15min，然后利用SDI Microtox Model500温控毒性仪（自带温控和校准装置）及标配的费氏弧菌进行测定，该测试方法还适用于明亮发光杆菌等海洋发光细菌。发光细菌可选用发光细菌冻干粉或新鲜细菌培养液。但由于发光细菌冻干粉价格昂贵,因此本试验拟使用发光细菌的新鲜培养液。测定其对发光细菌一费氏弧菌15分钟后的发光强度，同时将对照液按照样品液相同处理后进行发光细菌毒性试验作为空白对照，测定对发光细菌15min的发光强度。
样品液和对照液平行测定3次发光抑制率，发光抑制率相对偏差不超过10%，结果分别取3次测定发光抑制率的平均值。
(4)样品毒性的表达:采用发光细菌15min的发光抑制率,来表征大气颗粒物中有机污染物的综合毒性水平。
发光抑制率=（对照发光强度-样品发光强度）/对照发光强度×100%
发光抑制率越大,样品浸提液的毒性越大,发光抑制率越小,样品浸提液的毒性越小。采用国标GB/T15441-1995方法，急性毒性水平利用参比氯化汞浓度（mg/L）来表征详见表2：
表2 水质急性毒性（发光细菌法）的分级标准
本实例中, SDI Microtox Model500温控毒性仪三次测定的发光抑制率结果分别为85.8%、84.5%和86.6%,其最终的发光抑制率测定结果为85.6%,相对发光率为14.4%，毒性级别为高毒。

Claims (4)

1.一种基于发光细菌法的大气颗粒物中有机污染物毒性检测方法，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：
（1）样品的采集与保存：利用大气颗粒物采样器采集大气颗粒物样品,采样结束后,用铝箔纸包裹好载有大气颗粒物样品的滤膜,密闭低温保存,防止样品中毒性物质的损失；
（2）样品的萃取：将载有大气颗粒物样品的滤膜破碎成细小碎片,选用丙醇-正己烷混合溶剂做萃取剂，对样品中的有机污染物用加压流体萃取法进行萃取，加压流体萃取装置设置载气压力0.8MPa，萃取池压1200-2000psi，加热温度120-180℃，加热5分钟，萃取结束后加入二甲基亚砜,然后通过旋转蒸发去除丙醇-正己烷混合溶剂,获得样品液；同时以空白滤膜按照载有大气颗粒物样品的滤膜相同的处理方法得到的萃取液作为对照液；
（3）样品的毒性检测:调节样品液的pH并将样品液稀释，使pH达到7,且样品液中二甲基亚砜含量为1%(V/V）,然后将发光细菌培养液、经稀释的样品液、15% NaCl溶液和纯净水按体积比为1：2：4：13的比例混匀,进行发光细菌毒性试验，测定对发光细菌15min的发光强度，同时将对照液按照样品液相同处理后进行发光细菌毒性试验作为空白对照，测定对发光细菌15min的发光强度；
（4）样品毒性的表达:采用发光细菌15min的发光抑制率或同氯化汞进行综合毒性的当量浓度比对,来表征大气颗粒物中有机污染物的综合毒性水平。
2.根据权利要求1所述的基于发光细菌法的大气颗粒物中有机污染物毒性检测方法，其特征在于：所述发光细菌为费氏弧菌或明亮发光杆菌。
3.根据权利要求1所述的基于发光细菌法的大气颗粒物中有机污染物毒性检测方法，其特征在于：所述丙醇-正己烷混合溶剂为农残级丙醇与农残级正己烷的按体积比为1:1的比例混合而成。
4.根据权利要求1所述的基于发光细菌法的大气颗粒物中有机污染物毒性检测方法，其特征在于：步骤（3）中，所述样品液和对照液均设3组平行测定发光抑制率,发光抑制率相对偏差不超过10%,结果分别取3组测定发光抑制率的平均值。
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