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水体毒性荧光仪ToxY-PAM

简要描述:水体毒性荧光仪ToxY-PAM用于测量自然水样或(培养的)微藻的光合活性,可测量叶绿素含量。三探头可选:系统I用于测量水样;系统II用于测量附着藻类/大型藻类;系统III采用

  • 更新日期:2024-01-30
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详细介绍

toxy-pam——水质总毒性分析荧光仪
schreiber教授因发明pam系列调制叶绿素荧光仪而获得首届光合作用协会(ispr)创新奖

为什么要用叶绿素荧光法测水质毒性?

水是生命之源,对维系人类生存和生物圈的正常运转起着重要作用。但近年来水体受到的污染越来越严重,这不仅包括易引起富营养化甚至水华发生的外源营养盐的输入,而且包括各种环境激素浓度的逐渐升高。环境激素主要是指由于人类的生产和活动而释放到环境中的能干扰人体和动物内分泌的化学物质,主要包括农药及其降解产物、有机氯化物(二恶英、多氯联苯等)、有机锡化合物、烷基酚类化合物、酚甲烷化合物、重金属等。环境激素一般浓度较低,但它们可以通过生物浓缩、生物积累、生物放大等途径实现对生物和人类的危害,可以干扰人类和动物的内分泌系统、免疫系统和神经系统,出现各种各样的异常症状。环境激素广泛分布于生物圈内,可以随地表径流、降水以及排污等进入水体,对水生态系统产生严重影响。人类可以通过饮水、吃水产品或在水中娱乐而与环境激素接触。因此,对水中环境激素进行检测对保护国民健康具有重要意义。

目前分析水体中环境激素的方法主要是气相色谱/质谱法(gc/ms)、液相色谱/质谱法(lc/ms)和等离子发射光谱/质谱法(icp/ms)等。这几种方法的优点是精密度高,而且可以对每种环境激素的含量分别做出精确测定;其缺点是仪器昂贵,样品前处理复杂,操作需专业人员,操作费时,不能在野外现场进行,且很难对水体中的总环境激素做有效的估计。而在自然水体中通常是多种环境激素同时存在,同时这些环境激素的效应往往有叠加或拮抗作用,因此针对各种环境激素做的单独分析很难正确评价它们对生物的毒性效应。要对水体的毒性进行快速、准确的评估,特别是突发事件发生时的迅速反应,上述3种方法很难满足这方面的需求。

水体中的环境激素均能直接或间接抑制单细胞藻类的光合作用,其中多数除草剂就是通过抑制光合作用来达到除草目的的。叶绿素荧光技术是检测活体植物光合作用变化的常规方法,其优点是快速、灵敏、准确度高、且不破坏样品的完整性。脉冲振幅调制(pam)叶绿素荧光仪是一种研究活体光合作用的仪器,国外自1990年代以来,陆续有人采用叶绿素荧光技术进行水中农药残留的检测,并取得了较大进展,而国内尚无人利用单细胞藻类的光合作用来检测环境激素。conrad等首先利用pam-101/102/103测量可变荧光的方法研究了用单胞藻检测农药含量的可行性,其检测限为100 μg•l-1,远远高于欧盟对饮用水中总农药含量不超过0.5 μg•l-1的标准。merschhemke和jensen利用pam-101/102/103测量叶绿素荧光和氧电极测光合放氧的方法,建立了一种自动藻类生物检测系统(fluox),对莱茵河的水质进行连续监测。它们以铜绿微囊藻为指示生物,发现对阿特拉津(atrazin)的检测限为0.85 μg•l-1。snel等分别利用pam-101/102/103和xe-pam测量大型藻类和单细胞栅藻的电子传递速率以及量子产量的方法,来进行农药的生物检测,发现对利谷隆(linuron)的检测限为0.5-2.5 μg•l-1。trapmann等以类囊体为指示生物,用pam-2000对饮用水进行了农药残留的生物检测,他们以量子产量为指标,发现对dcmu(diuron,敌草隆)的检测限为0.4 μg•l-1。

在以上这些研究的基础上,

2001年,schreiber教授设计了一种用于检测水中毒性物质的双通道水体毒性荧光仪ToxY-PAM,称为toxy-pam。以三角褐指藻为指示生物,toxy-pam对dcmu的检测限达到甚至低于0.1 μg•l-1,这已可以满足欧盟对饮用水中单种农药含量不超过0.1 μg•l-1的标准。自从toxy-pam出现后,schreiber教授先后与欧盟institute for reference materials and measurements(iemm)和澳大利亚环境毒理研究中心(nrcet)合作,试图将这种方法发展成为一种水质检测的标准方法。目前他与nrcet的合作已取得显著进展。他们在水样测试前加了一个预浓缩步骤,从而将toxy-pam的检测限提高到0.1 ng•l-1。

目前国内外对环境激素的检测仍采用传统的化学分析技术,尽管结果准确、灵敏度高,但仪器昂贵、耗时且不能现场操作。由于几乎所有环境激素均可直接或间接抑制光合作用,因此以单细胞微藻为指示生物,利用水体毒性荧光仪ToxY-PAM对水体总毒性进行检测,对于水中环境激素的快速现场检测和预警具有重要意义。



特点与功能
1)双通道荧光仪,以微藻为指示生物,检测水中毒性物质(主要是环境激素)含量

2)可现场测量,测量迅速

3)指示生物(微藻)可自己培养,方法简单,造价极便宜

4)特别适合于水质预警

5)毒性物质以dcmu当量表示(类似于cod)

6)可单机操作,可连接电脑操作

7)可观察毒性物质对指示生物抑制作用的动力学变化



测量参数
f1、fm1、y1、f2、fm2、y2、inh.%和dcmu当量等。

应用领域
以微藻为指示生物,检测水中有毒物质(主要是环境激素)的含量(总毒性),主要应用于环境科学、水生生物学、水质预警、水域生态学、污染生态学、海洋学与湖沼学、毒理学等领域。


技术参数
测量光:蓝色led,470 nm,标准光强10 μmol m-2 s-1 par,升高到高频时光强可升高20倍

信号检测:两个pin光电二极管,带选择性锁相放大器(设计)

饱和脉冲:蓝色led,470 nm,持续时间0.4 s,强度2000

μmol m-2 s-1 par

微处理器:cmos 80c52



部分文献
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