toxy-pam——水質(zhì)總毒性分析熒光儀
schreiber教授因發(fā)明pam系列調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x而獲得首屆光合作用協(xié)會(huì)（ispr）創(chuàng)新獎(jiǎng)

為什么要用葉綠素?zé)晒夥y(cè)水質(zhì)毒性？

目前分析水體中環(huán)境激素的方法主要是氣相色譜/質(zhì)譜法（gc/ms）、液相色譜/質(zhì)譜法（lc/ms）和等離子發(fā)射光譜/質(zhì)譜法（icp/ms）等。這幾種方法的優(yōu)點(diǎn)是精密度高，而且可以對(duì)每種環(huán)境激素的含量分別做出精確測(cè)定；其缺點(diǎn)是儀器昂貴，樣品前處理復(fù)雜，操作需專業(yè)人員，操作費(fèi)時(shí)，不能在野外現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，且很難對(duì)水體中的總環(huán)境激素做有效的估計(jì)。而在自然水體中通常是多種環(huán)境激素同時(shí)存在，同時(shí)這些環(huán)境激素的效應(yīng)往往有疊加或拮抗作用，因此針對(duì)各種環(huán)境激素做的單獨(dú)分析很難正確評(píng)價(jià)它們對(duì)生物的毒性效應(yīng)。要對(duì)水體的毒性進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的評(píng)估，特別是突發(fā)事件發(fā)生時(shí)的迅速反應(yīng)，上述3種方法很難滿足這方面的需求。

水體中的環(huán)境激素均能直接或間接抑制單細(xì)胞藻類的光合作用，其中多數(shù)除草劑就是通過(guò)抑制光合作用來(lái)達(dá)到除草目的的。葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)是檢測(cè)活體植物光合作用變化的常規(guī)方法，其優(yōu)點(diǎn)是快速、靈敏、準(zhǔn)確度高、且不破壞樣品的完整性。脈沖振幅調(diào)制（pam）葉綠素?zé)晒鈨x是一種研究活體光合作用的儀器，國(guó)外自1990年代以來(lái)，陸續(xù)有人采用葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)進(jìn)行水中農(nóng)藥殘留的檢測(cè)，并取得了較大進(jìn)展，而國(guó)內(nèi)尚無(wú)人利用單細(xì)胞藻類的光合作用來(lái)檢測(cè)環(huán)境激素。conrad等首先利用pam-101/102/103測(cè)量可變熒光的方法研究了用單胞藻檢測(cè)農(nóng)藥含量的可行性，其檢測(cè)限為100 μg•l-1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于歐盟對(duì)飲用水中總農(nóng)藥含量不超過(guò)0.5 μg•l-1的標(biāo)準(zhǔn)。merschhemke和jensen利用pam-101/102/103測(cè)量葉綠素?zé)晒夂脱蹼姌O測(cè)光合放氧的方法，建立了一種自動(dòng)藻類生物檢測(cè)系統(tǒng)（fluox），對(duì)萊茵河的水質(zhì)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。它們以銅綠微囊藻為指示生物，發(fā)現(xiàn)對(duì)阿特拉津（atrazin）的檢測(cè)限為0.85 μg•l-1。snel等分別利用pam-101/102/103和xe-pam測(cè)量大型藻類和單細(xì)胞柵藻的電子傳遞速率以及量子產(chǎn)量的方法，來(lái)進(jìn)行農(nóng)藥的生物檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)對(duì)利谷?。╨inuron）的檢測(cè)限為0.5-2.5 μg•l-1。trapmann等以類囊體為指示生物，用pam-2000對(duì)飲用水進(jìn)行了農(nóng)藥殘留的生物檢測(cè)，他們以量子產(chǎn)量為指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)對(duì)dcmu（diuron，敵草隆）的檢測(cè)限為0.4 μg•l-1。

在以上這些研究的基礎(chǔ)上，

2001年，schreiber教授設(shè)計(jì)了一種用于檢測(cè)水中毒性物質(zhì)的雙通道水體毒性熒光儀ToxY-PAM，稱為toxy-pam。以三角褐指藻為指示生物，toxy-pam對(duì)dcmu的檢測(cè)限達(dá)到甚至低于0.1 μg•l-1，這已可以滿足歐盟對(duì)飲用水中單種農(nóng)藥含量不超過(guò)0.1 μg•l-1的標(biāo)準(zhǔn)。自從toxy-pam出現(xiàn)后，schreiber教授先后與歐盟institute for reference materials and measurements（iemm）和澳大利亞環(huán)境毒理研究中心（nrcet）合作，試圖將這種方法發(fā)展成為一種水質(zhì)檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)方法。目前他與nrcet的合作已取得顯著進(jìn)展。他們?cè)谒畼訙y(cè)試前加了一個(gè)預(yù)濃縮步驟，從而將toxy-pam的檢測(cè)限提高到0.1 ng•l-1。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)環(huán)境激素的檢測(cè)仍采用傳統(tǒng)的化學(xué)分析技術(shù)，盡管結(jié)果準(zhǔn)確、靈敏度高，但儀器昂貴、耗時(shí)且不能現(xiàn)場(chǎng)操作。由于幾乎所有環(huán)境激素均可直接或間接抑制光合作用，因此以單細(xì)胞微藻為指示生物，利用水體毒性熒光儀ToxY-PAM對(duì)水體總毒性進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)于水中環(huán)境激素的快速現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和預(yù)警具有重要意義。

特點(diǎn)與功能
1）雙通道熒光儀，以微藻為指示生物，檢測(cè)水中毒性物質(zhì)（主要是環(huán)境激素）含量

2）可現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，測(cè)量迅速

3）指示生物（微藻）可自己培養(yǎng)，方法簡(jiǎn)單，造價(jià)極便宜

4）特別適合于水質(zhì)預(yù)警

5）毒性物質(zhì)以dcmu當(dāng)量表示（類似于cod）

6）可單機(jī)操作，可連接電腦操作

7）可觀察毒性物質(zhì)對(duì)指示生物抑制作用的動(dòng)力學(xué)變化

測(cè)量參數(shù)
f1、fm1、y1、f2、fm2、y2、inh.%和dcmu當(dāng)量等。

應(yīng)用領(lǐng)域
以微藻為指示生物，檢測(cè)水中有毒物質(zhì)（主要是環(huán)境激素）的含量（總毒性），主要應(yīng)用于環(huán)境科學(xué)、水生生物學(xué)、水質(zhì)預(yù)警、水域生態(tài)學(xué)、污染生態(tài)學(xué)、海洋學(xué)與湖沼學(xué)、毒理學(xué)等領(lǐng)域。


技術(shù)參數(shù)
測(cè)量光：藍(lán)色led，470 nm，標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)10 μmol m-2 s-1 par，升高到高頻時(shí)光強(qiáng)可升高20倍

信號(hào)檢測(cè)：兩個(gè)pin光電二極管，帶選擇性鎖相放大器（設(shè)計(jì)）

飽和脈沖：藍(lán)色led，470 nm，持續(xù)時(shí)間0.4 s，強(qiáng)度2000

μmol m-2 s-1 par

微處理器：cmos 80c52

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