浦坚华 康金国 郭志波 朱方明 陆 羽

(上海市浦东新区农业服务中心,上海 200120)

食用动物饮用水综合毒性检测技术

浦坚华 康金国 郭志波 朱方明 陆 羽

(上海市浦东新区农业服务中心,上海 200120)

目前，我国饮用水源的污染情况非常严重。上海的江河湖泊是主要的饮用水源。例如，仅在黄浦江水源中就检出400多种有机污染物。人民群众可能饮用被污染的水，吃被污染的水浇灌的粮食、水果、蔬菜，吃用被污染的水养大的动物产品，污染的水严重威胁消费者的身体健康。

动物有很强的生物富集作用，且最靠近人类食品终端，因此，控制食用动物的饮水安全十分重要，一方面，要监测水源安全指标，另一方面，要防止二次污染。目前，动物饮水中可能潜在的有害物质主要分为以下几类：化工污染物、农药、消毒药物、兽药、有害微生物毒素及畜牧器械金属污染。出现频率较高的化工污染物有苯、乙苯、氯苯、氯苯酚类、氯甲烷类、硝基苯酚类、邻苯二甲酸酯类、多环芳香烃、六氯环乙烷等。饮用水中农药污染主要来自蔬菜或作物种植过程中使用除草剂、杀虫剂、灭鼠剂等，这些有害物质经土壤渗透进入水系或富集于饲料原料中。水中有害生物因素主要包括致病性大肠杆菌、李斯特杆菌、真菌及其毒素等。消毒药物、兽药、畜牧器械金属污染是动物饲养场主要的二次污染。

目前，对饮用水中有害化学污染物质的检测基本以仪器分析为主，通过检测分析为我国大型水系及主要大城市水源污染状况提供了非常重要的数据。目前，国际上检测饮用水中主要有害化学污染物的确证性方法为气相色谱法、高效液相色谱法、色谱-质谱联用法；饮用水中有机污染物分析的富集方法主要有顶端空间分配法、疏水吸附法、气相提取法、溶剂萃取法（液-液萃取法）、固相萃取法、大孔树脂吸附法及反渗透法。但这些确证性检测方法的一次性检测范围较窄，检测步骤复杂，成本高，费时费力。而且水体中的毒物成分繁多、复杂，大多数有机物在水中含量极微，要全部分析监测和研究这些污染成分，现有水质安全检测技术及质控体系无法实现大样本量的多种毒物同时监测，已有的确证性方法测定未知样品的毒性仅占毒性检测的20%，并且由于水质样品中污染物的不可知性使其对水质的评估又受到很大的限制。另外，混合样品中不同化合物彼此之间存在着协同作用或拮抗作用，最终表现的毒性作用并非不同物质作用的加减。一些生物学检测技术对毒物有非特异性的识别作用，能完成综合毒性检测，在这种现状和趋势下，必须应用生物学检测技术方法对水体中可能存在的成百上千种综合毒物（尤其对于未知物）进行测定。生物学方法具有快速、经济、准确、灵敏的优点，在水质安全综合监测过程中发挥着越来越重要的作用。本文对目前主要的水质综合毒性检测的技术和方法现状、水平和发展趋势进行系统的归纳和阐述。

1 活体生物毒性检测法

活体生物毒性法是利用水生生物对水环境中有毒化合物具有普遍的敏感性，根据其特殊的生理生化反应变化来判断水质综合污染情况。传统的活体生物毒性法常以鱼类、蚤类等多细胞生物为实验对象来检测水体的长期和综合毒性，但其灵敏度较低、所需时间长，不适于饮用水的快速安全评价。细菌和藻类等生物由于其单细胞特点，对毒物反应更灵敏，在评价毒物的毒性大小方面更具优势，在水质综合毒性快速检测中呈现出了良好的研发和应用前景。目前比较成熟的活体生物毒性检测法主要有藻类毒性实验和发光菌抑制实验。藻类毒性实验和发光菌抑制实验的优势在于毒物对其作用具有非特异性，能够实现水体中毒物的综合高通量的检测，而且由于选定的藻类和发光细菌本身没有危害性，传统的培养技术又很成熟，检测手段也相对简单，因此，在水质安全综合评价方面具有很大的研究价值。

2 生物芯片检测技术

生物芯片是通过缩微技术，根据分子间特异性地相互作用的原理，将生物分子（如基因探针、基因片段、抗原、抗体等）固定于硅片、载玻片或高分子聚合物薄片等固相介质上形成的生物分子点阵。在待分析样品中的生物分子与生物芯片的探针分子发生杂交或相互作用后，利用精密扫描仪器等对杂交信号进行快速、并行、高效的检测，判断检测样品中靶分子的数量，从而达到分析检测的目的。生物芯片设计集成化，从而简化了分析过程，使检测速度加快，可以同时分离检测水中多种有毒化合物，并且可在短时间内比常规方法精确检测出更多种的微生物。法国一家主要的水管理企业Lyonnaise des Eaux，开发出一种生物芯片以检测公共饮用水中的微生物，整个过程可在4h内完成且结果精确可靠，费用比常规方法低10倍。由此可见，生物芯片可以形成一种比现有水质控制更有效，快速和价廉的检测技术，因此，在水质综合检测中有很好的应用和发展前景。目前，用于水质综合毒性检测的生物芯片主要为基因芯片和蛋白质芯片，近年来，取得了很大的进展，该法具有高通量能并行检测的优点且操作简单、自动化程度高、高效、应用范围广。能同时检测出多种病原体和化学物质，非常适合于水体及其他食品中微生物和有毒化学物质的检测。然而要更广泛地应用生物芯片技术检测水质安全，还需解决诸如建立标准化程序、降低检测费用、简化样品制备和标记操作、进一步提高检测的特异性等一系列问题。

3 生物传感技术

生物传感器主要决定于生物敏感元件（如酶、抗原、抗体、细胞等）与待测物质发生特异性反应（形成复合物、发色、发光等），产生的信息如光、电、热等被相应的信号转换器变为可定量和可处理的信号，从而换算出被测物质的量或浓度。生物传感器具有选择性好、响应快、样品需要量少、可微型化、便携化、能实现现场检测的优点，是近年来快速检测水质安全的热门研究方向。生物传感方法在检测水质综合毒性方面具有很大的优势，尤其在大型活动期间的饮水安全监测中将发挥重要的作用。该技术的核心是Microtox急性毒性测试技术，是一种基于生物传感技术的检测系统，已被很多国家用于检测大城市饮用供水系统。该传感作为一种新的检测手段，生物传感器方法显示出其巨大的优越性。能够突破污染源现场多组分监测、移动便携式监测和自动化监测等关键技术，能够满足通量、现场在线监测的需要，在水质综合毒性检测具有很大的应用和开发潜力，代表着水质快速检测技术的发展趋势。