水環(huán)境污染生物監(jiān)測——生物測試法

利用生物受到污染物危害或毒害后所產(chǎn)生的反應(yīng)或生理機(jī)能的變化來評價(jià)水體污染狀況，確定毒物安全濃度的方法稱為生物測試法。該方法有靜水式生物測試和流水式生物測試兩種。前者是把受試生物放于不流動(dòng)的試驗(yàn)溶液中，測定污染物的濃度與生物中毒反應(yīng)之間的關(guān)系，從而確定污染物的毒性；后者把受試生物放于連續(xù)或間歇流動(dòng)的試驗(yàn)溶液中，測定污染物濃度與生物反應(yīng)之間的關(guān)系。測試分為短期(不超過96h)的急性毒性試驗(yàn)和長期(如數(shù)月或數(shù)年)的慢性毒性試驗(yàn)。在一個(gè)試驗(yàn)裝置內(nèi)，測試生物可以是一種，也可以是多種。測試工作可在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，也可在野外污染水體中進(jìn)行。

1、水生生物毒性試驗(yàn)

進(jìn)行水生生物毒性試驗(yàn)可用魚類、溞類、藻類等，其中魚類毒性試驗(yàn)應(yīng)用較廣泛。

魚類對水環(huán)境的變化反應(yīng)十分靈敏，當(dāng)水體中的污染物達(dá)到一定濃度或強(qiáng)度時(shí)，就會引起系列中毒反應(yīng)。例如：行為異常、生理功能紊亂、組織細(xì)胞病變，直至死亡。魚類毒性試驗(yàn)的主要目的是尋找某種毒物或工業(yè)廢水對魚類的半數(shù)致死濃度與安全濃度，為制定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和廢水排放標(biāo)準(zhǔn)提供科學(xué)依據(jù)；測試水體的污染程度和檢查廢水處理效果等。有時(shí)魚類毒性試驗(yàn)也用于一些特殊目的，如比較不同化學(xué)物質(zhì)毒性的高低，測試不同種類魚對毒物的相對敏感性，測試環(huán)境因素對廢水毒性的影響等。下面介紹靜水式魚類急性毒性試驗(yàn)。

（1）供試驗(yàn)魚的選擇和馴養(yǎng)。

金魚來源方便，常用于試驗(yàn)。要選擇無病、活潑、魚鰭完整舒展、食欲和逆水性強(qiáng)、體長(不包括尾部)約75px的同種和同齡的金魚。選出的魚必須先在與試驗(yàn)條件相似的生活條件(溫度、水質(zhì)等)下馴養(yǎng)7d以上；試驗(yàn)前一天停止喂食；如果在試驗(yàn)前四天內(nèi)發(fā)生死亡現(xiàn)象或發(fā)病的魚高于10％，則不能使用。

（2）試驗(yàn)條件選擇。

每種濃度的試驗(yàn)溶液為一組，每組至少10條魚。試驗(yàn)容器用容積約10L的玻璃缸，保證每升水中魚質(zhì)量不超過2g。

試驗(yàn)溶液的溫度要適宜，對冷水魚為12~28℃，對溫水魚為20～28℃。同一試驗(yàn)中，溫度變化為±2℃；試驗(yàn)溶液中不能含大量耗氧物質(zhì)，要有足夠的溶解氧，對冷水魚DO≥5mg／L，對溫水魚DO≥4mg／L；試驗(yàn)溶液的pH應(yīng)為6.7～8.5，試驗(yàn)期間pH波動(dòng)范圍不得超過0.4個(gè)pH單位；硬度影響毒物毒性，一般來說，硬水可降低毒物毒性，而軟水可增強(qiáng)毒物毒性，因此，必須注意檢測試驗(yàn)溶液的硬度，并在報(bào)告中注明。硬度應(yīng)為50～250mg／L(以CaCO3計(jì))。

配制試驗(yàn)溶液和馴養(yǎng)魚用的水應(yīng)是未受污染的河水或湖水。如果使用自來水，必須經(jīng)充分曝氣才能使用。不宜使用蒸餾水。

（3）試驗(yàn)步驟。

①預(yù)試驗(yàn)(探索性試驗(yàn))：為保證正式試驗(yàn)順利進(jìn)行，須經(jīng)探索性試驗(yàn)確定試驗(yàn)溶液的濃度范圍，即通過觀察24h(或48h)魚類中毒的反應(yīng)和死亡情況，找出不發(fā)生死亡、全部死亡和部分死亡的濃度。

②試驗(yàn)溶液濃度設(shè)計(jì)：合理設(shè)計(jì)試驗(yàn)溶液濃度，是試驗(yàn)成功的重要保證，通常選7個(gè)濃度(至少5個(gè))，濃度間隔取等對數(shù)間距，例如：10.0、5.6、3.2、1.8、1.0(對數(shù)間距0.25)或10.0、7.9、6.3、5.0、4.0、3.6、2.5、2.0、1.6、1.26、1.0(對數(shù)間距0.1)，其單位可用體積分?jǐn)?shù)(如廢水)或質(zhì)量濃度(mg／L)表示。另設(shè)一對照組，對照組在試驗(yàn)期間魚死亡率超過10％，則整個(gè)試驗(yàn)結(jié)果不能采用。

③試驗(yàn)：將試驗(yàn)用魚分別放人盛有不同濃度溶液和對照水的玻璃缸中，并記錄時(shí)間。前8h要連續(xù)觀察和記錄試驗(yàn)情況，如果正常，繼續(xù)觀察，記錄24h、48h和96h魚的中毒癥狀和死亡情況，供判定毒物或工業(yè)廢水的毒性。

④毒性判定：半數(shù)致死量(LD50)或半數(shù)致死濃度(LC50)是評價(jià)毒物毒性的主要指標(biāo)之一。

求LC50的簡便方法是將試驗(yàn)用魚死亡半數(shù)以上和半數(shù)以下的數(shù)據(jù)與相應(yīng)試驗(yàn)溶液毒物(或廢水)濃度繪于半對數(shù)坐標(biāo)紙上(對數(shù)坐標(biāo)表示毒物濃度，算術(shù)坐標(biāo)表示死亡率)，用直線內(nèi)插法求出。將三種試驗(yàn)時(shí)間試驗(yàn)魚死亡半數(shù)以上和半數(shù)以下、接近半數(shù)的死亡率數(shù)值與相應(yīng)廢水濃度數(shù)值的坐標(biāo)交點(diǎn)標(biāo)出，并分別連接起來，再由50％死亡率處引一橫坐標(biāo)的垂線，與上述三線相交，由三交點(diǎn)分別向縱坐標(biāo)作垂線，垂線與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)處濃度即為LC50，可見24h、48h和96h的LC50分別為5.2％、4.7％、4.4％。

⑤魚類毒性試驗(yàn)的應(yīng)用：魚類毒性試驗(yàn)的一個(gè)重要目的是根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)估算毒物的安全濃度，為制定有毒物質(zhì)在水中的、高允許濃度提供依據(jù)。

目前應(yīng)用比較普遍的是后一種。對易分解、積累少的化學(xué)物質(zhì)一般選用的系數(shù)為0.05～0.1，對穩(wěn)定的、能在魚體內(nèi)高積累的化學(xué)物質(zhì)，一般選用的系數(shù)為0.01～0.05。

按公式計(jì)算出安全濃度后，要進(jìn)一步做驗(yàn)證試驗(yàn)，特別是具有揮發(fā)性和不穩(wěn)定性的毒物或廢水，應(yīng)當(dāng)用恒流裝置進(jìn)行長時(shí)間(如一個(gè)月或幾個(gè)月)的驗(yàn)證試驗(yàn)，并設(shè)對照組進(jìn)行比較，如發(fā)現(xiàn)有中毒癥狀，則應(yīng)降低毒物或廢水濃度再進(jìn)行試驗(yàn)，直到確認(rèn)某濃度對魚是安全的，即可定為安全濃度。此外，在驗(yàn)證試驗(yàn)過程中必須投喂餌料。