toxy-pam——水質總毒性分析熒光儀
schreiber教授因發(fā)明pam系列調制葉綠素熒光儀而獲得首屆光合作用協(xié)會（ispr）創(chuàng)新獎

為什么要用葉綠素熒光法測水質毒性？

目前分析水體中環(huán)境激素的方法主要是氣相色譜/質譜法（gc/ms）、液相色譜/質譜法（lc/ms）和等離子發(fā)射光譜/質譜法（icp/ms）等。這幾種方法的優(yōu)點是精密度高，而且可以對每種環(huán)境激素的含量分別做出精確測定；其缺點是儀器昂貴，樣品前處理復雜，操作需專業(yè)人員，操作費時，不能在野外現(xiàn)場進行，且很難對水體中的總環(huán)境激素做有效的估計。而在自然水體中通常是多種環(huán)境激素同時存在，同時這些環(huán)境激素的效應往往有疊加或拮抗作用，因此針對各種環(huán)境激素做的單獨分析很難正確評價它們對生物的毒性效應。要對水體的毒性進行快速、準確的評估，特別是突發(fā)事件發(fā)生時的迅速反應，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胞藻類的光合作用，其中多數除草劑就是通過抑制光合作用來達到除草目的的。葉綠素熒光技術是檢測活體植物光合作用變化的常規(guī)方法，其優(yōu)點是快速、靈敏、準確度高、且不破壞樣品的完整性。脈沖振幅調制（pam）葉綠素熒光儀是一種研究活體光合作用的儀器，國外自1990年代以來，陸續(xù)有人采用葉綠素熒光技術進行水中農藥殘留的檢測，并取得了較大進展，而國內尚無人利用單細胞藻類的光合作用來檢測環(huán)境激素。conrad等首先利用pam-101/102/103測量可變熒光的方法研究了用單胞藻檢測農藥含量的可行性，其檢測限為100 μg•l-1，遠遠高于歐盟對飲用水中總農藥含量不超過0.5 μg•l-1的標準。merschhemke和jensen利用pam-101/102/103測量葉綠素熒光和氧電極測光合放氧的方法，建立了一種自動藻類生物檢測系統(tǒng)（fluox），對萊茵河的水質進行連續(xù)監(jiān)測。它們以銅綠微囊藻為指示生物，發(fā)現(xiàn)對阿特拉津（atrazin）的檢測限為0.85 μg•l-1。snel等分別利用pam-101/102/103和xe-pam測量大型藻類和單細胞柵藻的電子傳遞速率以及量子產量的方法，來進行農藥的生物檢測，發(fā)現(xiàn)對利谷隆（linuron）的檢測限為0.5-2.5 μg•l-1。trapmann等以類囊體為指示生物，用pam-2000對飲用水進行了農藥殘留的生物檢測，他們以量子產量為指標，發(fā)現(xiàn)對dcmu（diuron，敵草隆）的檢測限為0.4 μg•l-1。

在以上這些研究的基礎上，

2001年，schreiber教授設計了一種用于檢測水中毒性物質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dcmu的檢測限達到甚至低于0.1 μg•l-1，這已可以滿足歐盟對飲用水中單種農藥含量不超過0.1 μg•l-1的標準。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)展成為一種水質檢測的標準方法。目前他與nrcet的合作已取得顯著進展。他們在水樣測試前加了一個預濃縮步驟，從而將toxy-pam的檢測限提高到0.1 ng•l-1。

目前國內外對環(huán)境激素的檢測仍采用傳統(tǒng)的化學分析技術，盡管結果準確、靈敏度高，但儀器昂貴、耗時且不能現(xiàn)場操作。由于幾乎所有環(huán)境激素均可直接或間接抑制光合作用，因此以單細胞微藻為指示生物，利用水體毒性熒光儀ToxY-PAM對水體總毒性進行檢測，對于水中環(huán)境激素的快速現(xiàn)場檢測和預警具有重要意義。

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

2）可現(xiàn)場測量，測量迅速

3）指示生物（微藻）可自己培養(yǎng)，方法簡單，造價極便宜

4）特別適合于水質預警

5）毒性物質以dcmu當量表示（類似于cod）

6）可單機操作，可連接電腦操作

7）可觀察毒性物質對指示生物抑制作用的動力學變化

測量參數
f1、fm1、y1、f2、fm2、y2、inh.%和dcmu當量等。

應用領域
以微藻為指示生物，檢測水中有毒物質（主要是環(huán)境激素）的含量（總毒性），主要應用于環(huán)境科學、水生生物學、水質預警、水域生態(tài)學、污染生態(tài)學、海洋學與湖沼學、毒理學等領域。


技術參數
測量光：藍色led，470 nm，標準光強10 μmol m-2 s-1 par，升高到高頻時光強可升高20倍

信號檢測：兩個pin光電二極管，帶選擇性鎖相放大器（設計）

飽和脈沖：藍色led，470 nm，持續(xù)時間0.4 s，強度2000

μmol m-2 s-1 par

微處理器：cmos 80c52

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