《环境生物技术》PPT课件
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利用能力或产物的生成量下降。通过测定底物或 产物的变化来检测毒性作用的程度。 • 利用亚硝化单胞菌或硝化杆菌属，或用活性污泥。
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（二）试验方法（以硝化杆菌属为例）
• 增殖细菌至108个/ml。
• 加入菌液、NaNO2溶液及样品（不同浓度），以 蒸馏水为对照。
• 培养（30oC4h)、检测NO2• 比较样品组与对照组硝化作用强度，可得IC50 与Microtox灵敏度相当，与鱼类毒性试验结果的相
并为进一步开展其他毒性试验提供设计依据。 – 急性毒性试验类型 哺乳动物急性毒性试验 – 水生生物急性毒性试验 – 蚯蚓急性毒性试验 – 观察时间为2周，以半编辑数ppt致死浓度LC50表示。 5
• 微生物检测选择一项或几项生理指标为指征，根据 代谢物影响或抑制这些指征的程度来判断毒性的强 度。
评价指标多为EC50或IC50
– 每日容许摄入量（Acceptable Daily Intake）
– 最高容许浓度（Maximum Allowable Concentration）
• 毒作用带
– 急性毒作用带（Acute－toxic Effect Zone）
– 慢性毒作用带（Chronic －toxic Effect Zone ）
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（一）试验原理
• 毒物→细菌荧光素酶活性或细胞呼吸受到抑制→ 发光能力减弱（比例关系） → 光电测定装置→测 出发光强度的变化
• 菌株：应用最多的是明亮发光杆菌
• 美国贝克曼 (Beckman) 公司制造的微量毒性分 析仪就是一种发光细菌检测仪，操作极为方便， 测定一个样品不到半小时，所得结果与鱼类毒性 试验一致。（Microtox）,国际通用，使用最为广 泛的微生物学检测方法。
– 注释2：生物测试不同于常规的物理、化学检测。前者 能够测定污染物对生物机体的影响，而后者只能测定污 染物的浓度。
– 例如：通过水污染的生物测试可获得以下数据：各种环
境因素如DO、pH、温度、混浊度等对生命的有利以及
不利的浓度或强度；污染物对受测生物的毒性；各种水
生生物对污染物的相对敏感性；废水所应处理的程度；
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第一节 污染物生物毒性的微生物监测方法
一、发光细菌—细菌生物发光抑制试验 细菌生物发光的生物学机制：
FMNH2 + RCHO +O2 细菌荧光素酶 FMN + H2O + RCOOH + 光
420-670nm的可见光 • 细菌生物发光抑制试验是国际标准化组织认可，也列
为我国水质评价的国家标准方法。
允许的污染物排放浓度等编。辑ppt
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毒性试验常用参数
• 致死剂量或致死浓度（Lethal Dose， Lethal Concentration）
– 绝对致死剂量或致死浓度（LD100、LC100） – 半数致死剂量或浓度（LD50、LC50） – 最小致死剂量或浓度（MLD、MLC）
– 最大耐受剂量或浓度（LD0、LC0 ） • 最大无作用剂量（Maximum No－effect Level）
• 冻干菌种：筛选、培养的明亮发光杆菌，真空冷
冻干燥（加保护剂，缓冲物质，NaCl等），-
20—25°C保存。 编辑ppt
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（二）试验方法
• 菌种复苏：2%NaCl，悬液
• 样品处理：系列稀释，调pH6-8，渗透压2%NaCl
• 毒性测定：测试管加入样品和菌液，以苯酚作阳
性有机毒物对照，以ZnSO4.7H2O作阳性无机毒 物对照，蒸馏水为阴性对照。15oC培养5min或
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• 半数效应浓度（EC50）和半数抑制浓度 （IC50）:影响或抑制微生物正常生理指标 值50%所需的待测物浓度。
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检测毒性的手段：动物检测、微生物检测 动物检测急性毒性：研究化学物质大剂量一次染毒
或24小时内多次染毒动物所引起的毒性的试验。 – 其目的是短期内了解该物质的毒性大小和特点，
15min。光量抑制百分率：
（阴性对照组指标值-实验组指标值）
IR=
阴性对照组指标值
x100%
通过回归方程计算IR为50%Biblioteka Baidu的样品剂量，IC50
• 质量控制：同一剂量平行管间的发光强度差异值小于20%，
苯酚和硫酸锌的IC50有一定编辑范ppt围。
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（三）方法评价 • 与传统鱼类96h毒性试验相比具有良好的一致性。 • 1991年Diane对100种化学物质的毒性测试结果表
• 测定生长量（或其他指标），绘制生长曲线。
• 计算最大生长率。（µmax）
（三）结果与评价
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四、原生动物—微尺度群落级毒性试验
• 又称为微型生物群落监测法，广泛用于水环境的毒性 监测与评价。微生物包括细菌、真菌、原生动物、藻 类及小型轮虫。国家标准：水质微型生物群落监测 PFU法( (GB/T 12990-91)
明两者的相关系数达0.85。 • 可以根据细菌生物发光试验的发光抑制率进行毒
性分级。 • 各实验室间结果的重现性好 • 可用于生物传感器分析
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二、硝化细菌—硝化作用抑制试验
国际标准化组织将该方法作为检测化合物或废水毒 性的标准方法之一（ISO 9509）。
（一）试验原理 • 毒性污染物抑制硝化作用的酶类，导致对底物的
第八章 污染物生物毒性和致突变性的微 生物学监测方法
第一节 污染物生物毒性的微生物监测方法 第二节 污染物致突变性的微生物监测方法
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生物测试（Bioassay）的概念：
– 指系统地利用生物的反应测定一种或多种污染物或环境 因素单独或联合存在时所导致的影响或危害。
– 注释1：所利用的生物反应包括分子、细胞、组织、器 官、个体、种群、群落、生态系统各级水平上的反应。
（一）试验原理
• 正常条件下自然水环境的微型生物群落种类、分布、
构成有一定规律，外界环境因素的干扰下，群落的平
衡被破坏，结构特征也随之变化。通过分析微型群落
关性为0.45。
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三、藻类—生长抑制试验
美国国家环保局认可的毒性测试方法。
（一）实验原理
• 藻类对水体污染反应十分敏感。毒物抑制光合作用， 藻类生长量减少。常用硅藻、栅藻、小球藻。
（二）试验方法
• 繁殖藻种
• 配制培养基，灭菌。加入待测物，接种。
• 培养。恒温（28-30°C），光照。
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（二）试验方法（以硝化杆菌属为例）
• 增殖细菌至108个/ml。
• 加入菌液、NaNO2溶液及样品（不同浓度），以 蒸馏水为对照。
• 培养（30oC4h)、检测NO2• 比较样品组与对照组硝化作用强度，可得IC50 与Microtox灵敏度相当，与鱼类毒性试验结果的相
并为进一步开展其他毒性试验提供设计依据。 – 急性毒性试验类型 哺乳动物急性毒性试验 – 水生生物急性毒性试验 – 蚯蚓急性毒性试验 – 观察时间为2周，以半编辑数ppt致死浓度LC50表示。 5
• 微生物检测选择一项或几项生理指标为指征，根据 代谢物影响或抑制这些指征的程度来判断毒性的强 度。
评价指标多为EC50或IC50
– 每日容许摄入量（Acceptable Daily Intake）
– 最高容许浓度（Maximum Allowable Concentration）
• 毒作用带
– 急性毒作用带（Acute－toxic Effect Zone）
– 慢性毒作用带（Chronic －toxic Effect Zone ）
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（一）试验原理
• 毒物→细菌荧光素酶活性或细胞呼吸受到抑制→ 发光能力减弱（比例关系） → 光电测定装置→测 出发光强度的变化
• 菌株：应用最多的是明亮发光杆菌
• 美国贝克曼 (Beckman) 公司制造的微量毒性分 析仪就是一种发光细菌检测仪，操作极为方便， 测定一个样品不到半小时，所得结果与鱼类毒性 试验一致。（Microtox）,国际通用，使用最为广 泛的微生物学检测方法。
– 注释2：生物测试不同于常规的物理、化学检测。前者 能够测定污染物对生物机体的影响，而后者只能测定污 染物的浓度。
– 例如：通过水污染的生物测试可获得以下数据：各种环
境因素如DO、pH、温度、混浊度等对生命的有利以及
不利的浓度或强度；污染物对受测生物的毒性；各种水
生生物对污染物的相对敏感性；废水所应处理的程度；
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第一节 污染物生物毒性的微生物监测方法
一、发光细菌—细菌生物发光抑制试验 细菌生物发光的生物学机制：
FMNH2 + RCHO +O2 细菌荧光素酶 FMN + H2O + RCOOH + 光
420-670nm的可见光 • 细菌生物发光抑制试验是国际标准化组织认可，也列
为我国水质评价的国家标准方法。
允许的污染物排放浓度等编。辑ppt
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毒性试验常用参数
• 致死剂量或致死浓度（Lethal Dose， Lethal Concentration）
– 绝对致死剂量或致死浓度（LD100、LC100） – 半数致死剂量或浓度（LD50、LC50） – 最小致死剂量或浓度（MLD、MLC）
– 最大耐受剂量或浓度（LD0、LC0 ） • 最大无作用剂量（Maximum No－effect Level）
• 冻干菌种：筛选、培养的明亮发光杆菌，真空冷
冻干燥（加保护剂，缓冲物质，NaCl等），-
20—25°C保存。 编辑ppt
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（二）试验方法
• 菌种复苏：2%NaCl，悬液
• 样品处理：系列稀释，调pH6-8，渗透压2%NaCl
• 毒性测定：测试管加入样品和菌液，以苯酚作阳
性有机毒物对照，以ZnSO4.7H2O作阳性无机毒 物对照，蒸馏水为阴性对照。15oC培养5min或
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• 半数效应浓度（EC50）和半数抑制浓度 （IC50）:影响或抑制微生物正常生理指标 值50%所需的待测物浓度。
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检测毒性的手段：动物检测、微生物检测 动物检测急性毒性：研究化学物质大剂量一次染毒
或24小时内多次染毒动物所引起的毒性的试验。 – 其目的是短期内了解该物质的毒性大小和特点，
15min。光量抑制百分率：
（阴性对照组指标值-实验组指标值）
IR=
阴性对照组指标值
x100%
通过回归方程计算IR为50%Biblioteka Baidu的样品剂量，IC50
• 质量控制：同一剂量平行管间的发光强度差异值小于20%，
苯酚和硫酸锌的IC50有一定编辑范ppt围。
9
（三）方法评价 • 与传统鱼类96h毒性试验相比具有良好的一致性。 • 1991年Diane对100种化学物质的毒性测试结果表
• 测定生长量（或其他指标），绘制生长曲线。
• 计算最大生长率。（µmax）
（三）结果与评价
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四、原生动物—微尺度群落级毒性试验
• 又称为微型生物群落监测法，广泛用于水环境的毒性 监测与评价。微生物包括细菌、真菌、原生动物、藻 类及小型轮虫。国家标准：水质微型生物群落监测 PFU法( (GB/T 12990-91)
明两者的相关系数达0.85。 • 可以根据细菌生物发光试验的发光抑制率进行毒
性分级。 • 各实验室间结果的重现性好 • 可用于生物传感器分析
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二、硝化细菌—硝化作用抑制试验
国际标准化组织将该方法作为检测化合物或废水毒 性的标准方法之一（ISO 9509）。
（一）试验原理 • 毒性污染物抑制硝化作用的酶类，导致对底物的
第八章 污染物生物毒性和致突变性的微 生物学监测方法
第一节 污染物生物毒性的微生物监测方法 第二节 污染物致突变性的微生物监测方法
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生物测试（Bioassay）的概念：
– 指系统地利用生物的反应测定一种或多种污染物或环境 因素单独或联合存在时所导致的影响或危害。
– 注释1：所利用的生物反应包括分子、细胞、组织、器 官、个体、种群、群落、生态系统各级水平上的反应。
（一）试验原理
• 正常条件下自然水环境的微型生物群落种类、分布、
构成有一定规律，外界环境因素的干扰下，群落的平
衡被破坏，结构特征也随之变化。通过分析微型群落
关性为0.45。
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三、藻类—生长抑制试验
美国国家环保局认可的毒性测试方法。
（一）实验原理
• 藻类对水体污染反应十分敏感。毒物抑制光合作用， 藻类生长量减少。常用硅藻、栅藻、小球藻。
（二）试验方法
• 繁殖藻种
• 配制培养基，灭菌。加入待测物，接种。
• 培养。恒温（28-30°C），光照。