CN109580762A - 一种生物膜dgt装置及同时定量监测目标物有效态含量及细胞遗传毒性的方法 - Google Patents

一种生物膜dgt装置及同时定量监测目标物有效态含量及细胞遗传毒性的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生物膜DGT装置及同时定量监测目标物有效态含量及细胞遗传毒性的方法，属于环境科学领域，本发明的生物膜DGT装置中的扩散膜为内附有生物传感器的琼脂糖水凝胶片。采用所述生物膜DGT装置进行目标物的采集，经过前处理后分别测定目标物有效态含量及其细胞遗传/遗传毒性，测定细胞遗传毒性时是通过测定扩散膜中目标物的荧光响应值，再利用FLUOstar Omega microplate reader进行细胞遗传毒性分析，操作简单方便，耗时短。本发明首次实现了生物传感器与DGT技术的结合，实现了同时定量监测目标物有效态含量及细胞遗传毒性。

Description

一种生物膜DGT装置及同时定量监测目标物有效态含量及细 胞遗传毒性的方法
技术领域
本发明属于环境科学领域，更具体地说，涉及一种生物膜DGT装置及同时定量监测目标物有效态含量及细胞遗传毒性的方法。
背景技术
近年来，环境中的重金属污染引起了社会的广泛关注。超标的重金属不仅能够影响环境中微生物和植物的生长，还能通过食物链、或者其它(诸如饮用水、呼吸等)途径对人类健康带来不可逆转的伤害。有别于有机污染物，重金属的不可降解特性，导致其对周围环境的影响成为一种长期的效应，因此必须通过人为的介入-修复才能逐步解除其对环境的威胁。
目前对重金属的监测手段主要包括化学方法和生物方法。化学方法(如伏安法、化学荧光分析)能够在线、实时/或半实时地供污染物的浓度信息，但由于采样方法的限制，在研究污染物的生物化学行为上存在一定的缺陷。
梯度扩散薄膜技术(Diffusive gradients in thin films，DGT)是由英国兰卡斯特大学David Williams和张昊发明的一种原位、非破坏性的被动采样技术，由英国科学家Davison和张昊发明的梯度扩散薄膜技术可以有效的测定自然界中重金属生物的有效态，与其他传统的形态分析相比，能更好的反映生物体所吸收的重金属，其引入了一个动态概念，可以通过模拟植物或者其他生物对重金属的吸收过程来进行重金属生物有效性的研究，目前DGT技术在测定水体、土壤和沉积物中有效态的金属阳离子和含氧阴离子方面得到了广泛的应用。
目前采用的DGT装置由过滤膜、扩散膜和吸附膜以及固定3层膜的塑料外壳组成，其中过滤膜主要用于避免待测环境中的颗粒物进入DGT装置，扩散膜能够让溶液态的离子自由扩散，吸附膜可以根据实验目的选择不同的吸附材质，目前现有技术的研究重点在于将吸附膜进行改性，使其具有更特殊、优异的性能。
经检索，现有技术公开了相关的申请案，如中国专利申请号为CN201410049733.4，公开日期为2017年2月8日的申请案公开了一种基于DGT技术测定土壤和水体(包括沉积物)中无机砷的方法，基于薄膜扩散梯度原理，采用二氧化锆为吸附剂制成的凝胶薄膜(Zr-oxide膜)为固定膜，与扩散膜等组装成DGT装置，将其与土壤或水体(包括沉积物)接触，放置1-6天后，取出装置中的Zr-oxide膜，提取并测定Zr-oxide膜中无机砷的积累量，根据Fick第一扩散定律计算得到无机砷的浓度。本发明将Zr-oxide膜应用于无机砷的DGT测定方法中，与现有的ferrihydrite DGT和Metsorb DGT方法相比，具有容量高、储存时间长、抗PO43-干扰能力强的特点。再如中国专利申请号为CN201810193608.9，公开日期为2018年7月27日的申请案提供了一种重金属有效态吸附膜及重金属有效态检测方法，涉及重金属有效态吸附检测技术领域，DGT装置中的结合相为海藻酸钠-聚谷氨酸凝胶结合相，取SA-PGA树脂粉末置于丙烯酰胺凝胶溶液中搅拌均匀，再加入过硫酸铵和四甲基乙二胺，注入玻璃模具中，一定温度条件下培养，将玻璃模具在蒸馏水中放置一定时间后取出玻璃模具中形成的凝胶，蒸馏水水合，即得海藻酸钠-聚谷氨酸凝胶；使用上述重金属有效态吸附膜作为DGT装置的结合相，测定结合相中重金属离子的累积量，计算重金属离子DGT换算浓度，结合累积量和DGT换算浓度测定重金属的有效态。
虽然DGT的装置在采样以及生物体对重金属动态吸收方面具有特殊的优势，却只能进行重金属有效态含量的研究，而重金属对生物体的细胞/遗传毒性却只能依赖于生物化学法的检测技术。近年来生物探针技术得到蓬勃发展，被广泛地被应用于空气污染、农药以及重金属的检测。
经检索，现有技术公开了相关的申请案，如中国专利申请号为CN201410547211.7，公开日期为2015年1月28日的申请案公开了一种监测Hg2+污染的微生物全细胞发光报告传感器及其制备的试剂盒和应用。所述的用于监测环境中Hg2+污染的全细胞发光传感器是以高耐汞细菌为宿主，在其中导入含merR-Pt的抗汞基因调控区和egfp基因而构建的全细胞发光传感器工程菌。试剂盒中包含该菌的固定化细胞培养物，以及适合于测定的专用缓冲液。该传感器试剂盒可专一且高灵敏监测土壤、河流、湖泊、地下水、市政污水处理系统中毒性最强的重金属Hg2+污染。
生物探针的技术虽然具有快速、灵敏的特点，却只能单独提供生物毒性数据，不能进行重金属有效态含量的研究，生物探针技术如能与DGT技术结合则可以实现目标物有效态含量及生物毒性的同时监测，目前对二者进行结合的研究未有文献报道。
经检索，一些生物探针与化学方法联用的申请案得到公开，如中国专利申请号为201310021751.7，公开日期为2014年7月23日公开的申请案，其提出一种可快速检测水体急性生物毒性的一次性微生物膜传感器的制备方法，该方法包括：将微生物菌液与混合溶胶混合均匀，之后涂在基片上，然后在上面滴加固化液，在20～25℃条件下保持适当时间，得到微生物膜，将微生物膜从基片上取下，覆盖在电极表面，用固定器压紧，得到一次性微生物膜传感器；所述混合溶胶为聚乙烯醇溶胶和海藻酸钠溶胶的混合物；所述固化液为钙盐溶液，微生物菌液为酵母菌和/或大肠杆菌。该申请案的方法虽然提出了将生物探针与膜结合的概念，然而现有技术中的DGT装置中的吸附膜与扩散膜与该申请案中的制膜材料差异较大，两种膜类材料均无法满足微生物的存活需求；如将DGT装置中的吸附膜采用上述膜材料进行改性以满足微生物生长需求，DGT装置则将失去测定重金属有效态含量的功能；如将采用上述膜材料进行改性以满足微生物生长需求，扩散膜的扩散系数则无法满足重金属有效态含量监测时扩散系数的要求，因此微生物膜传感器与DGT技术进行结合存在较大的难度。
基于现有技术的缺陷，亟需发明一种生物膜DGT装置以及同时定量监测目标物有效态含量及细胞遗传毒性的方法。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
针对于现有技术中生物探针与化学法测定难以结合导致目标物的含量和毒性检测需要单独进行，整体步骤繁琐、成本较高；本发明提供了一种生物膜DGT装置及同时定量监测目标物有效态含量及细胞遗传毒性的方法。
2.技术方案
本发明提供了一种生物膜DGT装置，该生物膜DGT装置外壳中的扩散膜为内附有生物传感器的琼脂糖水凝胶片。
作为本发明更进一步的改进，所述的生物膜DGT装置外壳中的吸附膜为Chelex吸附膜，滤膜为PES滤膜。
作为本发明更进一步的改进，所述的生物膜DGT装置中的扩散膜的制备过程包括以下步骤：
1)将琼脂糖粉末加入去离子水中混匀，得到琼脂糖溶液；
2)将步骤1)中的琼脂糖溶液加入高压釜中加热、冷却后与含有生物传感器的悬浮液均匀混合，得到混合液；
3)将步骤2)中的混合液制备成胶片。
作为本发明更进一步的改进，所述的生物传感器为ADPWH_recA。
作为本发明更进一步的改进，所述步骤1)中得到的琼脂糖溶液的浓度为11～12.5g/L。
作为本发明更进一步的改进，所述含有生物传感器的悬浮液制备过程为：
1)生物传感器通过将luxCDABE基因融合进Acinetobacter baylyi ADP1宿主细胞的染色体中构建；
2)构建好后的该生物传感器首先在kanamycin的培养基中，在30℃条件下恒温培养16小时；
作为本发明更进一步的改进，本发明提供了一种同时定量监测目标物有效态含量及细胞遗传毒性的方法，采用所述的生物膜DGT装置进行目标物的吸收采集。
作为本发明更进一步的改进，所述的同时定量监测目标物有效态含量及细胞遗传毒性的生物膜DGT方法，还包括以下步骤：
1)测定目标物有效态含量：将生物膜DGT装置中的吸附膜在硝酸中洗脱，将洗脱液稀释后采用ICP-MS进行浓度分析。
2)测定目标物细胞遗传毒性：将生物膜DGT装置中的扩散膜放置在含有培养液的培养板中，测定扩散膜中目标物的荧光响应值，利用FLUOstar Omega microplate reader进行细胞遗传毒性分析。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的生物膜DGT装置，将生物传感器负载在DGT装置的扩散膜中，将生物传感器快速、针对性强的特点与DGT装置原位、非破坏性的采样特点结合于一体，制备出的扩散膜，不仅满足生物传感器中微生物存活条件，且使扩散膜中的微生物均匀分布，满足目标物进行毒性测定需求，在本发明装置的毒性监测实验中，重金属的毒性随目标物浓度变化的趋势符合基因毒性表达模型，因此本发明的生物膜DGT装置使现有技术中只能进行目标物有效态含量检测的DGT装置同时可以进行目标物的细胞/遗传毒性监测，首次实现了具有双重功能的DGT装置，是生物化学结合技术领域的重大突破。
(2)本发明的生物膜DGT装置，与常规的DGT装置相比，二者对目标物有效态含量的测量值无显著差异，因此本发明的DGT装置中的扩散膜不仅满足微生物的生存条件，且满足目标物有效态含量测定时的膜厚度及扩散系数的要求，满足基本DGT公式关系，对DGT进行目标物的有效态含量的测量没有影响。
(3)本发明的生物膜DGT装置，按照原有的方式将含有生物传感器的扩散膜与原有的吸附膜、滤膜一起组装，组装步骤简单方便，且扩散膜的材料为琼脂糖粉末，成本低廉，利于推广。
(4)本发明的同时定量监测目标物有效态含量及细胞遗传毒性的方法，在目标物毒性监测时，只需将扩散膜简单处理，测定其生物发光量和溶液600nm波长处的吸光值，操作步骤及计算过程简单，利于推广。
(5)本发明的同时定量监测目标物有效态含量及细胞遗传毒性的方法，在溶液pH值为4～8、溶液离子强度不超过0.5mol/L以及监测时长不超过7天的条件下，本发明的生物膜DGT装置扩散膜中的生物传感器依然能够保持较好的活性与发光效应，目标物的细胞/遗传毒性监测不受影响，因此本发明同时定量监测目标物有效态含量及其细胞/遗传毒性的方法以及能满足大部分的环境监测需求，应用范围广。
附图说明
图1为常规DGT装置和生物膜DGT装置在不同暴露条件下的荧光响应比较；
图2为常规DGT装置和生物膜DGT装置同时暴露在10μg/L的Cd溶液中，二者的Chelex吸附膜上Cd的富集量随时间变化的关系对比；
图3为生物膜DGT的荧光响应率随溶液Cd浓度的变化，以及基因毒性表达模型的预测；
图4为生物膜DGT的荧光响应率随暴露时间、培养时间变化的关系；
图5为生物膜DGT的荧光响应率、浓度预测随pH值变化的关系；
图6为生物膜DGT的荧光响应率、浓度预测随离子强度变化的关系。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例1
本实施例为生物传感器扩散膜的制备、生物膜DGT装置的组装及采样。
生物传感器扩散膜的制备方法包括以下步骤：
1)首先制备含生物传感器ADPWH_recA的悬浮液：a)将luxCDABE基因融合进Acinetobacter baylyi ADP1宿主细胞的染色体中构建；b)将构建好后的该生物传感器首先需要在添加了10μg/mL kanamycin的培养基(Luria-Bertani，LB)中，恒温(30℃)培养16小时；c)每1mL上述培养基中的生物传感器通过离心法回收(3000rpm，10分钟)，回收后的生物传感器ADPWH_recA重新溶解在10mL的LB培养基中备用；
2)将1.1g购买自Sigma-Aldrich的琼脂糖粉末加入到100mL的去离子水中，混匀得到琼脂糖溶液；
3)将步骤2)中的琼脂糖溶液放入到高压釜中，在121℃的条件下加热15分钟；
4)将步骤3)中加热后的琼脂糖溶液冷却至50℃，与步骤1)中制备的含生物传感器ADPWH_recA的悬浮液均匀混合，混合比例为8：1(v/v)，得到混合液；在该混合条件下既能够满足制膜及扩散系数的要求，且能够满足微生物均匀分布的要求；
5)将步骤4)中的混合液通过移液枪注入到夹有U形塑料隔间片的两片玻璃板空隙中，并让其在室温中冷却1小时，成胶，将胶片切成2.5cm直径的圆片后，保存在0.01mol/L的硝酸钠溶液中备用。
生物膜DGT装置的组装：将按照常规的DGT装置组装方式，将上述制备的生物传感器扩散膜与常规的Chelex吸附膜(商品型号为R-GDC)，PES滤膜(购买自VWR，货号为514-4156)组装到DGT外壳里(商品型号为R-SDU)。
生物膜DGT装置的采样：将组装好的DGT装置放置到待测水体中一定时间后，取出。需要记录放置的时长和放置阶段内水体的平均温度。
温度的获得方式如下：同步放置一颗提前设置好读取频率的纽扣温度计(购买自上海沃第森电子有限公司，型号为：DS1922L)。
实施例2
本实施例基本同实施例1，不同之处在于：步骤2)中琼脂糖粉末的质量为1.25g；步骤4)中的混合比例为10：1(v/v)；步骤5)中室温冷却的时间为1.5小时。
实施例3
本实施例基本同实施例1，不同之处在于：本实施例基本同实施例1，不同之处在于：步骤2)中琼脂糖粉末的质量为1.2g；步骤4)中的混合比例为9：1(v/v)；步骤5)中室温冷却的时间为1.2小时。
实施例4
本实施例为常规DGT装置和生物膜DGT装置在不同暴露条件下的荧光响应比较。
第一组(DGT)为常规DGT装置，保存在4℃的无菌环境下；第二组(Bio-DGT Blank)为生物膜DGT装置-控制组，保存在4℃的无菌环境下；第三组(Bio-DGT positive)为生物膜DGT装置-实验组，暴露在1μmol/L的丝裂霉素C(mitomycin C)的环境下。
分别检测各组的荧光响应值，实验结果如图1所示：常规DGT装置的荧光响应值为0～300RLU，其与背景值无明显差别；在4℃的无菌环境下的生物膜DGT装置-控制组的荧光响应值为5,000-10,000RLU，响应值随时间缓慢增长；暴露在丝裂霉素C(mitomycin C)的生物膜DGT装置的荧光响应以每小时13,535±1,620RLU的速率快速增加，且在琼脂糖扩散膜内的分布符合正态分布规律。
实施例5
本实施例为利用组装好的DGT装置测定水体中镉(Cd)的浓度以及随时间变化的关系，具体步骤为：
1)溶液配制：实验溶液具体参数为：体积为8L，Cd(NO3)2浓度为10μg/L，溶液pH值为6.0±0.5，离子强度为0.01mol/L，离子强度的配制方式为在去离子水中加入NaNO3，配制完成，在开放环境中，利用磁力搅拌器对溶液进行持续搅拌至少24小时，使二氧化碳浓度达到平衡后，再开始实验。实验阶段，磁力搅拌器保持搅拌状态。
2)采样：将组装好的常规DGT和生物膜DGT装置放置在步骤1)配制的溶液中，每隔24小时取出各三个DGT进行分析，直到7天，并对每小时中溶液中重金属浓度和温度进行测量记录。
3)用去离子水冲洗DGT装置表面，去除装置表面可能存在的颗粒物；用滤纸或实验室用无屑纸巾小心地吸干装置表面的水分后封存在食品级自封袋中。如果不马上对装置进行前处理和分析，应该将DGT装置保存在4℃的环境下。
4)利用螺丝刀沿DGT外壳细缝处将装置撬开。利用洁净的PTFE镊子将吸附膜放置在1mL的硝酸(VWR，Aristar级，1M)中进行洗脱，将洗脱液稀释(最终稀释液的基质浓度应与ICP-MS标准曲线中基质的浓度一致)，利用常规的ICP-MS进行浓度分析。吸附膜中，重金属的吸附量(M)和溶液中的DGT有效性浓度(CDGT)可以通过下列公式计算获得：
M＝Ce(Vg+Ve)/fe
其中Ce是ICP-MS分析得出的浓度，Vg为吸附膜体积，Ve为洗脱液体积，fe为对应重金属在该洗脱液中的洗脱效率。
GDGT＝MΔg/DtA
其中Δg为材料扩散层(滤膜+扩散膜)的厚度，D为相应重金属在扩散层中的扩散系数，t为实验的放置时长，A为采样窗口面积。
图2为常规DGT装置和生物膜DGT装置同时暴露在10μg/L的Cd溶液(离子强度＝0.01mol/L NaNO3,pH＝6.0,25±0.5℃)中，二者的Chelex吸附膜上Cd的富集量随时间变化的关系对比，如图2所示，常规DGT装置对Cd浓度的测量值与生物膜DGT装置对Cd浓度的测量值没有显著的差异，且与时间呈正相关关系。因此在实验条件和时长内，生物传感器对DGT有效性浓度的测量没有影响，且满足基本DGT公式的关系，因此可以得出负载生物传感器的扩散膜的扩散系数和膜厚度均可达到商业化的要求。
实施例6
本实施例是生物膜DGT中的生物传感器ADPWH_recA对Cd的响应与基因毒性模型预测值之间的关系。
1)溶液配制：配制Cd浓度分别为1μg/L、10μg/L、100μg/L、1mg/L、10mg/L、100mg/L的CdNO3溶液，溶液pH值为6.0±0.5，离子强度为0.01mol/L，离子强度的配制方式为在去离子水中加入NaNO3配制，配制完成，在开放环境中，利用磁力搅拌器对溶液进行持续搅拌至少24小时，使二氧化碳浓度达到平衡后，再开始实验。实验阶段，磁力搅拌器保持搅拌状态。
2)DGT装置在上述不同Cd浓度的溶液中放置48小时后，取出进行预处理与分析，预处理过程如下：用洁净的PTFE镊子，将扩散膜放置在6孔/或12孔的平底培养板中。培养板中分别含有5mL或2mL的培养液(LB)。并利用FLUOstar Omega microplate reader(BMGLabtech,UK)进行相应的重金属细胞遗传毒性分析。
重金属细胞遗传毒性分析步骤如下：
a)分析过程中，需将吸收了目标物的扩散膜置于30℃和持续摇晃(100rpm)的条件下；b)每隔10分钟，对生物发光量和溶液600nm波长处的吸光值(OD600)进行测量；c)在Gene5软件中，采用生物发光量除以OD600获得相对光单位(relative bioluminescence unit，RLU)，最佳RLU的取值方法为：250分钟至300分钟间获得的RLU的平均值；d)采用实验样品的最佳RLU与控制样品的最佳RLU的比值计算荧光响应率，用于预测重金属的细胞遗传毒性。
实验结果如图3所示，在48小时的实验中，溶液中Cd浓度低于100μg/L时，Cd浓度对生物传感器没有明显的细胞和遗传毒性作用，毒性随Cd浓度变化的趋势符合基因毒性表达模型，在浓度为10mg/L左右时达到峰值，并随着浓度的继续增长迅速下降。
实施例7
本实施例是生物膜DGT装置中生物传感器ADPWH_recA的荧光响应与暴露时间的关系研究。
溶液的配制基本同实施例5。
设置三组实验，第一组为常规DGT装置(3个)，第二组为生物膜DGT装置-控制组，将生物膜DGT装置-控制组始终保存在4℃的无菌环境下；第三组为生物膜DGT装置-实验组(3个)；将常规DGT装置和生物膜DGT装置-实验组分别进行溶液中目标物的测定，每隔24小时从溶液中取出常规DGT装置，生物膜DGT装置进行检测。
预处理与分析步骤基本同实施例6。
结果如图4显示，生物膜DGT装置-控制组的荧光响应数值基本稳定，荧光响应率为1，3个生物膜DGT装置-实验组的荧光响应均在培养10小时左右达到峰值，荧光响应率为5.5到7.5；前6小时的低荧光响应值可以归结为Cd对生物生长的抑制作用。当DGT放置7天后，荧光响应率明显小于其他时长，过度积累的Cd影响了细胞的发光反应，使得荧光响应率下降。因此，在不超过7天的监测时长范围内，本发明的生物膜DGT装置不受影响。
实施例8
本实施例为溶液环境的pH值和离子强度对生物膜DGT装置的影响。
溶液pH值对生物膜DGT装置的影响研究：分别配制pH＝4、pH＝6、pH＝8的CdNO3溶液，溶液离子强度始终为0.01mol/L，配制完成，在开放环境中，利用磁力搅拌器对溶液进行持续搅拌至少24小时，使二氧化碳浓度达到平衡后，再开始实验。实验阶段，磁力搅拌器保持搅拌状态。实验时长为2天，
溶液离子强度对生物膜DGT装置的影响研究：配制离子强度分别为0.1mol/L、0.01mol/L、0.5mol/L的CdNO3溶液，上述CdNO3溶液pH值均为6.0，配制完成，在开放环境中，利用磁力搅拌器对溶液进行持续搅拌至少24小时，使二氧化碳浓度达到平衡后，再开始实验。实验阶段，磁力搅拌器保持搅拌状态。实验时长为2天，
实验结果如图5所示，pH的改变(4～8)对生物膜DGT的荧光响应和溶液Cd浓度的预测没有显著的影响。图6为生物膜DGT的荧光响应率、浓度预测随离子强度变化的关系。当离子强度小于0.1mol/L时，生物膜DGT的荧光响应没有显著的降低，当离子强度为0.5mol/L时，由于离子强度对微生物生长的抑制作用，荧光相应明显降低。因此在离子强度不超过0.5mol/L时，离子强度对DGT测量溶液中的Cd浓度无显著影响。
因此本发明的生物膜DGT能满足大部分的环境监测需求。

Claims (9)

1.一种生物膜DGT装置，其特征在于：所述生物膜DGT装置中的扩散膜为内附有生物传感器的琼脂糖水凝胶片。
2.根据权利要求1所述的生物膜DGT装置，其特征在于：所述的生物膜DGT装置中的吸附膜为Chelex吸附膜，滤膜为PES滤膜。
3.根据权利要求1或2所述的生物膜DGT装置，其特征在于：所述的扩散膜的制备过程包括以下步骤：
1)将琼脂糖粉末加入去离子水中混匀，得到琼脂糖溶液；
2)将步骤1)中的琼脂糖溶液加入高压釜中加热、冷却后与含有生物传感器的悬浮液均匀混合，得到混合液；
3)将步骤2)中的混合液制备成胶片。
4.根据权利要求3所述的生物膜DGT装置，其特征在于：所述的生物传感器为ADPWH_recA。
5.根据权利要求3所述的生物膜DGT装置，其特征在于：所述步骤1)中得到的琼脂糖溶液的浓度为11～12.5g/L。
6.根据权利要求5所述的生物膜DGT装置，其特征在于：所述含有生物传感器的悬浮液制备过程为：
1)生物传感器通过将luxCDABE基因融合进Acinetobacter baylyi ADP1宿主细胞的染色体中构建；
2)构建好后的生物传感器在培养基中恒温培养，得到含有生物传感器的悬浮液。
7.根据权利要求6所述的生物膜DGT装置，其特征在于：所述培养基为kanamycin培养基。
8.一种同时定量监测目标物有效态含量及细胞遗传毒性的方法，其特征在于：采用权利要求1中所述的生物膜DGT装置进行目标物的吸收采集。
9.根据权利要求8所述的同时定量监测目标物有效态含量及细胞遗传毒性的方法，其特征在于：还包括以下步骤：
1)测定目标物有效态含量：将生物膜DGT装置中的吸附膜在硝酸中洗脱，将洗脱液稀释后采用ICP-MS进行浓度分析；
2)测定目标物细胞遗传毒性：将生物膜DGT装置中的扩散膜放置在含有培养液的培养板中，测定扩散膜中目标物的荧光响应值，利用FLUOstar Omega microplate reader进行细胞遗传毒性分析。
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