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生物测试法
2014-01-06 来源:北京标准物质网

(三)生物测试法

利用生物受到污染物危害或毒害后所产生的反应或生理机能的变化来评价水体污染状况,确定毒物安全浓度的方法称为生物测试法。该方法有静水式生物测试和流水式生物测试两种。前者是把受试生物放于不流动的试验溶液中,测定污染物的浓度与生物中毒反应之间的关系,从而确定污染物的毒性;后者把受试生物放于连续或间歇流动的试验溶液中,测定污染物浓度与生物反应之间的关系。测试分为短期(不超过96h)的急性毒性试验和长期(如数月或数年)的慢性毒性试验。在一个试验装置内,测试生物可以是一种,也可以是多种。测试工作可在实验室内进行,也可在野外污染水体中进行。

1.水生生物毒性试验

进行水生生物毒性试验可用鱼类、溢类、藻类等,其中鱼类毒性试验应用较广泛。

鱼类对水环境的变化反应十分灵敏,当水体中的污染物达到一定浓度或强度时,就会引起系列中毒反应。例如:行为异常、生理功能紊乱、组织细胞病变,直至死亡。鱼类毒性试验的主要目的是寻找某种毒物或工业废水对鱼类的半数致死浓度与安全浓度,为制定水质标准和废水排放标准提供科学依据;测试水体的污染程度和检查废水处理效果等。有时鱼类毒性试验也用于一些特殊目的,如比较不同化学物质毒性的高低,测试不同种类鱼对毒物的相对敏感性,测试环境因素对废水毒性的影响等。下面介绍静水式鱼类急性毒性试验。

(1)供试验鱼的选择和驯养。

金鱼来源方便,常用于试验。要选择无病、活泼、鱼鳍完整舒展、食欲和逆水性强、体长(不包括尾部)约3cm的同种和同龄的金鱼。选出的鱼必须先在与试验条件相似的生活条件(温度、水质等)下驯养7d以上;试验前一天停止喂食;如果在试验前四天内发生死亡现象或发病的鱼高于10%,则不能使用。

(2)试验条件选择。

每种浓度的试验溶液为一组,每组至少10条鱼。试验容器用容积约10L的玻璃缸,保证每升水中鱼质量不超过2g。

试验溶液的温度要适宜,对冷水鱼为12—28℃,对温水鱼为20~28℃。同一试验中,温度变化为±2℃;试验溶液中不能含大量耗氧物质,要有足够的溶解氧,对冷水鱼DO≥5mg/L,对温水鱼DO≥4mg/L;试验溶液的pH应为6.7~8.5,试验期间pH波动范围不得超过0.4个pH单位;硬度影响毒物毒性,一般来说,硬水可降低毒物毒性,而软水可增强毒物毒性,因此,必须注意检测试验溶液的硬度,并在报告中注明。硬度应为50~250mg/L(以CaCO3计)。

配制试验溶液和驯养鱼用的水应是未受污染的河水或湖水。如果使用自来水,必须经充分曝气才能使用。不宜使用蒸馏水。

(3)试验步骤。

①预试验(探索性试验):为保证正式试验顺利进行,须经探索性试验确定试验溶液的浓度范围,即通过观察24h(或48h)鱼类中毒的反应和死亡情况,找出不发生死亡、全部死亡和部分死亡的浓度。

②试验溶液浓度设计:合理设计试验溶液浓度,是试验成功的重要保证,通常选7个浓度(至少5个),浓度间隔取等对数间距,例如:10.0、5.6、3.2、1.8、1.0(对数间距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(对数间距0.1),其单位可用体积分数(如废水)或质量浓度(mg/L)表示。另设一对照组,对照组在试验期间鱼死亡率超过10%,则整个试验结果不能采用。

③试验:将试验用鱼分别放人盛有不同浓度溶液和对照水的玻璃缸中,并记录时间。前8h要连续观察和记录试验情况,如果正常,继续观察,记录24h、48h和96h鱼的中毒症状和死亡情况,供判定毒物或工业废水的毒性。

④毒性判定:半数致死量(LD50)或半数致死浓度(LC50)是评价毒物毒性的主要指标之一。鱼类急性毒性的分级标准如表6—5所示。

求LC50的简便方法是将试验用鱼死亡半数以上和半数以下的数据与相应试验溶液毒物(或废水)浓度绘于半对数坐标纸上(对数坐标表示毒物浓度,算术坐标表示死亡率),用直线内插法求出。表6—6列出假设某废水的试验结果,图6—1为利用试验结果求LC50的方法(直线内插法)。将三种试验时间试验鱼死亡半数以上和半数以下最接近半数的死亡率数值与相应废水浓度数值的坐标交点标出,并分别连接起来,再由50%死亡率处引一横坐标的垂线,与上述三线相交,由三交点分别向纵坐标作垂线,垂线与纵坐标的交点处浓度即为LC50,可见24h、48h和96h的LC50分别为5.2%、4.7%、4.4%。

⑤鱼类毒性试验的应用:鱼类毒性试验的一个重要目的是根据试验数据估算毒物的安全浓度,为制定有毒物质在水中的最高允许浓度提供依据。计算安全浓度的经验公式有以下几种:

目前应用比较普遍的是最后一种。对易分解、积累少的化学物质一般选用的系数为0.05~0.1,对稳定的、能在鱼体内高积累的化学物质,一般选用的系数为0.01~0.05。

按公式计算出安全浓度后,要进一步做验证试验,特别是具有挥发性和不稳定性的毒物或废水,应当用恒流装置进行长时间(如一个月或几个月)的验证试验,并设对照组进行比较,如发现有中毒症状,则应降低毒物或废水浓度再进行试验,直到确认某浓度对鱼是安全的,即可定为安全浓度。此外,在验证试验过程中必须投喂饵料。

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