全 文 ：19 9 3年第 2 期 那坛升办趁求 总第6 1期
紫露草微核技术在环境监测中的应用
方 云 先
湖北省环境监测中心站
摘 共 测定环境污染 , 除用化学 、 物理方法外 , 生物方法已受到广泛重视且已得到应用 。 介绍利用萦稼草
( T r ad 。 “ 。 ` nt “ . p al u d 。 , ` ) 微核技术在我省环境监测中的应用 , 此方法具有较高的灵敏性及可靠性 , 不要复杂
的仪器设备 , 且易于操作和推广 , 是一秒较理想的生物监测方法 .
一 、 前 !
环境污染监测 , 当前主要是采用物理和
化学方法 , 这些方法可以反映环境污染的质
和量 , 但不能阐明对生物和人体的危害程度
和损伤机制 。 为了探索环境污染对人体健康
的影响 , 研究环境中各有害物与人体之间的
反应和作用规律 , 需要通过生物监测来了解
环境污染物在人体内的积蓄及对人体细胞的
伤害。 因此 , 从保护健康的观点来看 , 生物
监测具有更直接的意义 。 目前采用紫露草微
核监测方法是比较好的生物监测手段 , 该方
法已被美国环保部门定为监测污染的常规指
标之一。 除美国外 , 加拿大 、 墨西哥 、 德
国 、 印度 、 日本等国均开展了这项技术研究
工作 。 1 9 8 0年我国山东海洋大学引进了这一
技术并开展了这方面的研究工作 , 取得一定
成果 。 近些年我们也开展了这一研究 , 在工
业废水 、 地表水监测 , 紫外线照射敏感实验
及化学诱变剂叠氮化钠 ( N a N 。 ) 敏 感 实 验
等方面做了大量工作 , 实践证明此种方法是
一种较理想的生物监测方法 。
二 、 签本原理
紫露 草 ( T r a d e s c a n t i a Pa l u d o s a ) 微核
监测方法 , 也称紫露草四分体微核监测法 。
它是用减数分裂中花粉母细胞的染色体作为
攻击 目标 , 并以四分体中所形成的微核为监
测终点 。 这个方法是根据减数分裂中的染色
体比有丝分裂中的染色体对污染物更为敏感
的原理而建立的 。
紫露草花粉母细胞中的染色体在复制过
程中常发生一些断裂 。 在正常情况下 , 这些
断裂能自己愈合 , 使细胞进行正常的活动 。
如果受到辐射或环境中其它诱变因 子 的 作
用 , 那些在早期减数分裂过程中所引起的染
色体断裂片段 , 由于缺少着丝点而不能移至
两极 , 这些片段就变成大小不等的微核 , 多
布于主核的周围 。 形成的微核越多 , 说明诱
变作用越强 , 污染程度越严重 。
三 、 实验方法
本实验所用紫露草为美国治泽紫露草 3
号 ( T . P a l u d o s a 3 称 ) , 1 9 8 5年 7月由山 东
海洋大学引进 。 因此品种的本底微棒率比毅
低 , 植物体比较小 , 易用无性繁殖法大量萦
殖 , 而且留丛之中的分生茎又多 , 在减数分
裂期中具有高度的同步性。
实验步骤 :
1
. 将被酗水样 p H讽至 5 .5 ~ .8[ 石之间 ,
过滤盛入 50 0二 I 烧杯中并编号 , 杯口蒙上带
孔的塑料薄膜 , 以自来水作为对照组 。 每个
被测组和对照组各插 15 个花枝 , 每个花枝有
10 个以上花蕾并带有 2片小叶而顶端开第 1
朵小花 , 在人工光照下连续浸饱 6小时 。
2
. 将各组杯中的水倒掉 , 用自来水轻
轻冲洗烧杯及花枝 , 换上自来水 。 在人工光
照下连续进行 24 小时恢复培养 , 再去掉叶、
梗 , 把花序放入新鲜配制的卡诺氏液中固定
24 小时 , 再将花序 移 入 70 %酒精中 , 待制
片观察 。
3
. 取一固定好的花序 、 放于干净的玻
片上 , 用解剖针打开花蕾 , 剥 出花药 , 稍加
挤压 , 使更多的四分体释放出 来 , 去 掉 杂
质 , 加醋酸洋红溶液一滴 ,按常规制片后置于
高倍镜下观察并计数 。 每个被测组和对照组
至少各观察 5 张片子 , 每张片子计 30 0 个四
分体细胞 , 分别统计出含有 1 、 2 、 .3 · · …
个微核和无微核的四分体数 。
四 、 实晚摘报斑选及姆集粗度钊断
在一实验组中 , 分别把各个被测组及对
照组中的四分体数和微核数全部相加 , 求其
平均微核率及标准差 。 本底微核率 控 制 在
1 0%以下 。
平均微核率 ( X ) _ 微核总数四分体总数 x 1 0 0%
标准差 (刀 ) =
通过标准差
显著性 ( T )
( 刀 ) 求出显著性 ( T )
! X
: 一 X : }
式中 . X : -一被测组平均微核率
了:— 对照组平均微核率
名 称
对照组
稀释倍数 四分体致 微核卑% 标准差 S 显著性 T
武汉造纸废水
对照组
江西铬黄厂废水
江西铬黄厂座水
江西铬黄厂废水
武钢焦化厂废水
武钢焦化厂废水
5 0 0倍
!
1
1
ō一l
!未稀释
5倍
10倍
未稀释
1倍
85 0 3
2 1 8 3
5 5 7
* * *
1 :
. 。
{
4
。
4
2
.
3
.15一
1序0 0
l!
工1
1
一·I]、
对照组
老河口混合污水
老河口混合污水
未稀释
l 倍
对照组
皿l武汉第三印染厂废水 未稀释 }一赢卞不寸不了立
际r一11|!
S
:— 被测组标准差从— 对照组标准差。 :— 被测组观察片数” :— 对照组观察片数显著性 (T ) 可以 反映污染状况 , T 值
越大 , 污染越严重 。 T ) 2时较显 著 ( . ),
T ) 4时 显 著 ( 带 带 ) , 全 ) 6 时 极 显著
( 带 带 条 ) 。
1
. 废水实验结果 :
利用紫露草微核技术分别对武汉轻工业
设计院的造纸废水 、 武汉第三印染厂印染废
水 , 江西铬黄厂废水及武钢的焦化废水 、 老
河 口市混合污水进行实验 , 结果如表 1 , 用
化学分析法检验结果如表 2 。
裹 2 m g /L
裹 3
名 称 }四分体数 {微核率% 准差 s 」显著性 T
对照组
东湖茶港
东湖水果湖
孟桥水库
15 0 0 } 5
.
3 10 0 1 6
.
{ /
} /
< 2
, 表明地表水均无严重污染 。
3
。 紫外照射敏感试验
取紫露草 45 株 , 分为 3 组 , 每组 15 株 ,
即 l 个对照组 , 2 个处理组 。 所有步骤同于
水试验 , 只是将 2 个处理组置于离紫外灯下
不同距离照射处理 6 小时 , 其结果如表 4 。
衰 4
一。 , J一 …一 J二物
武汉造纸废水
武钢焦化废水
老河口混合污水
1
`。 , 。 。。
{
3 , 。 15
}
/
}
14。 …; 3 · 8 {0 , 。 , “
{
3` 1 … / } ` , 3 6
0 , 0 7
0 , 02
与紫外 四分 微棣 标准灯距离 体数 率% 差 S
’ 对照组 1 16 0 5 。 9 3 。 7
处理组 S O e m 15 0 0 g 。 4 4 。 7 /
处理组 1 10 e m 15 0 0 9 。 9 3 。 4 /
由实验结果可 以看出 :
( 1 ) 在以上几种废水中 , 几次试验的微
核率平均值与对照组平均值比较得知 , 武汉
造纸厂废水的 T 值最高 , 显著性程度为极显
著 。 其次 是江西铬 黄厂 废水为显著 。 再其
次分别是武钢焦化厂废水 , 老河 口市混合废
水及武汉第三印染厂废水为较显著 。 它表明
各厂废水污染程度不同 ; 各工厂排放废水中
诱变剂的种类与含量均不相同 。
( 2 )由 (表 2 )化学分祈结果可以看出 ,
参加实验几种废水的微核率显著性差异与其
有机化学物质含量呈正相关 。 这说明各类废
水 中含有不同程度的诱变剂 。
2
。 地表水实验结果
我们对武汉东湖中的茶港 、水果湖 ,老河
口市孟桥水库等水样进行实验 ,结果如表 3o
地表水显著性差异 ( T ) 很 小 , T 值 均
结果表明 , 紫外灯照射 6小时使紫露草
微核数有所变化 , 但照射距离无显著影响 。
这是由于灯光强度过大 , 致使细胞在规定时
间内不能充分进行减数分裂所致 。
4
. 诱变剂敏感试验
将化学诱变剂叠氮 化 钠 ( N “ N : )配 成不
同浓度装入 5 0 m l 烧杯中 , 以 自来水作对照
组 , 其余步骤同于水试验 , 其结果如表 5 。
衰 5
名 称 N
a N ,
浓度二 g / L 分数 微核率% 标准差 S 显
著
性 T
对照组 } 0 J z s o o 4 佛. 2 1 含 . 2
处理组 ,
}
。 · “”
}
` 5。。
1
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1
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勺 . , 1 民 八 n , , ` , 召
1山 . J l 一 、 J
以上试验 , 当 N a N : 浓 度 为 0 . “ m g / L
时与对照组比较无显著性差异 , 而浓度大于
。 . “ m g / L 时 , 对紫露草微核数才有影响夕
其差异显著 。
五 、 讨 论
1
. 通过对工业废水 、 地表水 、 紫外线
照射敏感实验及化学诱变剂敏感试验 , 表明
紫露草 ( T p o l du os 。 ) 微核技术是环境中测
定污染物简便而有效的技术 , 与污染物浓度
呈较好相关性。 是研究环境污染物对生物染
色休的损伤 , 乃至对遗传影响的有效方法 。
2
. 对水样的预处理 。 该方法不需作很
多繁琐的预处理 , 也不需要复杂贵重仪器设
备 。 只将水样的 p H 值调至 6 . 5~ 8 . 5之间即
可 。 水样含污染物浓度在实验中也很关键 。
对于不清楚的废水应该做预试验 , 以便找到
适当的稀释范围 。 在废水试验中 , 对于没有
稀释的污水 ( 浓度较高 ) 它的微核率反而较
低 , 差异不显著 。 原因是污染物浓度太高 ,
抑制推迟细胞减数分裂 , 容易使细胞收缩致
死 , 不能生存而演变为四 分体 , 使得在规定
时间内产生微核数减少 。
通过被测物中的诱变剂敏感试验也证明
了这一点 , 当诱变剂 ( N a N : ) 浓 度 大 到一
定程度其微核数反而减少 。叠氮化钠 ( N a N , )
浓度小于 2 4二 g / L 时有显著性差异 , 当其浓
度大于 24 “ g/ L时则差异不显著 〔: ’ 。
3
. 紫外灯一般用于灭菌 , 开启时工作
人员不宜进入实验室内 , 以免发生疾病 , 影
响工作人员身体健康 。
4
. 紫露草微核技术虽是简便 有 效 方
法 , 但它定量反映污染物浓 度 有 其不足之
处。 对这方面今后有待进一步探索 。 应与化
学监测方法配合使用 , 互相补充 , 这对于正
确反映环境污染状况及全面评价环境质量 ,
会更加完善。
, 考 文 做
国家环保局 《 环境监测技术规范 》 1 9 86
陈登的 、 方宗熙 《 用紫露草微核技术监测海水污染
的初步研究 》
、 山东海洋学院学报》 v o L。 2 1。 N o 。 2 ( 1 0 5 2 )
马德修 、 方宗熙等砚用紫露草徽核技术对青 岛工业
区空气和污水及常用农药敌敌畏 ( D D v )的生物测
定 》
<山东海洋学院学报、 v o L . z Z。 N o 。 2 ( 1 95 3 )
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产 、 ` 、 一~ ~ 洲、 产 、 J 、 , ~ 、 产 ` 洲 , ~ 产 . 丫 、尸 ~、 产、 、 尹、 ` , ~ ~ 、 2 `、 产` ~ ~ 砂 、 、 产、 、尸 网、 厂 、 剑, 、厂 、 、 产 、甸 洲 、 了 、 . 产 、 、 ~ 、 洲、 `厂、斌 、 产 、 z ~ 、 `~
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( 上接第 8 页 )
衰 5 斑业污雄报失位
水休 渔业资源价
值
万元 /年
渔 业 损 失 计 算 值
减产损失率 品质损失率 总损失率 污水的饵料价值} 直接损失值万元 /年 万元 /年
J,OOnZ
东西湖大湖
长丰渔池
后湖渔池
墨水湖
沙湖
南湖
1 2 6
。
9 0
.
04 8 2 3 24
0
.
0 3 2
0
.
04 7
0
。
2 8 7
0 1 54
0
.
00 5
0
.
7 08
O
。
0 2 7
0
.
7 1 2
0
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0 7 1 7
14 3 3 5
5 4
.
8 4
0
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0 30
0
。
36 2
2 9 4
4 5 5
2 9
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0
.
0 0 0 4 0
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6
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4
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9 0
3 8
。
91
一 4 . 4 4
R叹六曰几`n内仓。乙,1Jl和06月钊,8d.孟卜n州只2娜ó了1匕.1
①武汉 《武汉市易家墩地区污水对 养鱼影响的研究 》 .
— 经济损失效应关系方面是一个有意义的探索 。
2
. 在污水养殖临界浓度的确定 、 多种
污染物共存下格互间引起的协同或拮抗等作
用的表达方面 , 尚需作进一步研究 。
市环保科研所 , 1 9 8 4年 .
. 考 文 做
1 L
.
D
. 脸姆斯等 , 水资源规划经济举 , 水利电力出
版社 , 1 984 。
2 刘鸿亮等 , 中国水环境预测与对策概论 , 中国环
境科学出版社 , 1 9 3 8。
3 葛吉琦 , 环境科学 , 1 1 ( 4 ) 3 4一 37 , 1 9 90 。