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水環境污染生物監測——生物測試法

利用生物受到污染物危害或毒害后所產生的反應或生理機能的變化來評價水體污染狀況，確定毒物安全濃度的方法稱為生物測試法。該方法有靜水式生物測試和流水式生物測試兩種。前者是把受試生物放于不流動的試驗溶液中，測定污染物的濃度與生物中毒反應之間的關系，從而確定污染物的毒性；后者把受試生物放于連續或間歇流動的試驗溶液中，測定污染物濃度與生物反應之間的關系。測試分為短期(不超過96h)的急性毒性試驗和長期(如數月或數年)的慢性毒性試驗。在一個試驗裝置內，測試生物可以是一種，也可以是多種。測試工作可在實驗室內進行，也可在野外污染水體中進行。

1、水生生物毒性試驗

進行水生生物毒性試驗可用魚類、溞類、藻類等，其中魚類毒性試驗應用較廣泛。

魚類對水環境的變化反應十分靈敏，當水體中的污染物達到一定濃度或強度時，就會引起系列中毒反應。例如：行為異常、生理功能紊亂、組織細胞病變，直至死亡。魚類毒性試驗的主要目的是尋找某種毒物或工業廢水對魚類的半數致死濃度與安全濃度，為制定水質標準和廢水排放標準提供科學依據；測試水體的污染程度和檢查廢水處理效果等。有時魚類毒性試驗也用于一些特殊目的，如比較不同化學物質毒性的高低，測試不同種類魚對毒物的相對敏感性，測試環境因素對廢水毒性的影響等。下面介紹靜水式魚類急性毒性試驗。

（1）供試驗魚的選擇和馴養。

金魚來源方便，常用于試驗。要選擇無病、活潑、魚鰭完整舒展、食欲和逆水性強、體長(不包括尾部)約75px的同種和同齡的金魚。選出的魚必須先在與試驗條件相似的生活條件(溫度、水質等)下馴養7d以上；試驗前一天停止喂食；如果在試驗前四天內發生死亡現象或發病的魚高于10％，則不能使用。

（2）試驗條件選擇。

每種濃度的試驗溶液為一組，每組至少10條魚。試驗容器用容積約10L的玻璃缸，保證每升水中魚質量不超過2g。

試驗溶液的溫度要適宜，對冷水魚為12~28℃，對溫水魚為20～28℃。同一試驗中，溫度變化為±2℃；試驗溶液中不能含大量耗氧物質，要有足夠的溶解氧，對冷水魚DO≥5mg／L，對溫水魚DO≥4mg／L；試驗溶液的pH應為6.7～8.5，試驗期間pH波動范圍不得超過0.4個pH單位；硬度影響毒物毒性，一般來說，硬水可降低毒物毒性，而軟水可增強毒物毒性，因此，必須注意檢測試驗溶液的硬度，并在報告中注明。硬度應為50～250mg／L(以CaCO3計)。

配制試驗溶液和馴養魚用的水應是未受污染的河水或湖水。如果使用自來水，必須經充分曝氣才能使用。不宜使用蒸餾水。

（3）試驗步驟。

①預試驗(探索性試驗)：為保證正式試驗順利進行，須經探索性試驗確定試驗溶液的濃度范圍，即通過觀察24h(或48h)魚類中毒的反應和死亡情況，找出不發生死亡、全部死亡和部分死亡的濃度。

②試驗溶液濃度設計：合理設計試驗溶液濃度，是試驗成功的重要保證，通常選7個濃度(至少5個)，濃度間隔取等對數間距，例如：10.0、5.6、3.2、1.8、1.0(對數間距0.25)或10.0、7.9、6.3、5.0、4.0、3.6、2.5、2.0、1.6、1.26、1.0(對數間距0.1)，其單位可用體積分數(如廢水)或質量濃度(mg／L)表示。另設一對照組，對照組在試驗期間魚死亡率超過10％，則整個試驗結果不能采用。

③試驗：將試驗用魚分別放人盛有不同濃度溶液和對照水的玻璃缸中，并記錄時間。前8h要連續觀察和記錄試驗情況，如果正常，繼續觀察，記錄24h、48h和96h魚的中毒癥狀和死亡情況，供判定毒物或工業廢水的毒性。

④毒性判定：半數致死量(LD50)或半數致死濃度(LC50)是評價毒物毒性的主要指標之一。

求LC50的簡便方法是將試驗用魚死亡半數以上和半數以下的數據與相應試驗溶液毒物(或廢水)濃度繪于半對數坐標紙上(對數坐標表示毒物濃度，算術坐標表示死亡率)，用直線內插法求出。將三種試驗時間試驗魚死亡半數以上和半數以下、接近半數的死亡率數值與相應廢水濃度數值的坐標交點標出，并分別連接起來，再由50％死亡率處引一橫坐標的垂線，與上述三線相交，由三交點分別向縱坐標作垂線，垂線與縱坐標的交點處濃度即為LC50，可見24h、48h和96h的LC50分別為5.2％、4.7％、4.4％。

⑤魚類毒性試驗的應用：魚類毒性試驗的一個重要目的是根據試驗數據估算毒物的安全濃度，為制定有毒物質在水中的、高允許濃度提供依據。

目前應用比較普遍的是后一種。對易分解、積累少的化學物質一般選用的系數為0.05～0.1，對穩定的、能在魚體內高積累的化學物質，一般選用的系數為0.01～0.05。

按公式計算出安全濃度后，要進一步做驗證試驗，特別是具有揮發性和不穩定性的毒物或廢水，應當用恒流裝置進行長時間(如一個月或幾個月)的驗證試驗，并設對照組進行比較，如發現有中毒癥狀，則應降低毒物或廢水濃度再進行試驗，直到確認某濃度對魚是安全的，即可定為安全濃度。此外，在驗證試驗過程中必須投喂餌料。