利用蠶豆微核技術評價某污水處理廠的處理效果

張 貞，李愛玲

(陜西學前師范學院生物科學與技術系， 陜西西安 710100)

利用蠶豆微核技術評價某污水處理廠的處理效果

張 貞，李愛玲

(陜西學前師范學院生物科學與技術系， 陜西西安 710100)

應用蠶豆根尖微核技術對陜西榆林永濟橋污水處理廠處理前后的水樣進行了研究。結果表明：處理前水樣的微核千分率為6.33‰，處理后水樣的微核千分率為2.33‰，處理前水樣與處理后水樣的微核平均數(shù)差異具有統(tǒng)計學意義(P=0.000<0.01),表明該污水處理廠對污水的凈化有明顯效果。

蠶豆；污水處理廠；微核；污染

隨著科學技術的進步，人類的生活質量也越來越高。然而科學技術的進步也給人類社會帶來了許多負面影響，新的化學物質和“三廢”不斷進入我們的生活環(huán)境，對人類健康造成了嚴重威脅，甚至引起染色體損傷。而檢測染色體損傷最常用而有效的方法之一就是微核試驗(The micronucleus test,MNT)。微核是真核類生物細胞中的一種異常結構，往往是染色體在復制過程中，受到輻射、化學藥物或環(huán)境中污染因子的影響，經(jīng)常會斷裂或紡錘絲受損，當完成細胞分裂形成新的細胞核時，這些喪失著絲粒的斷片就獨立成為大小不等的小核，即微核。在細胞間期微核呈圓形或橢圓形，游離于主核之外，直徑小于主核的1/20～1/3[1]。微核產(chǎn)生的數(shù)量與誘變因子的劑量呈正比，因此可用微核出現(xiàn)的頻率來評價環(huán)境誘變因子對生物遺傳物質作用的程度[2]。蠶豆根尖細胞微核技術是利用植物進行環(huán)境致突變的檢測方法，該技術由于可靠性和靈敏性較高，本底較低，已被我國國家環(huán)境保護局審定編入了“生物監(jiān)測技術規(guī)范”，在全國推廣應用，成為淡水污染的報警系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)。許多國家也將其規(guī)定為新藥、食品添加劑、農(nóng)藥、化妝品、環(huán)境化學物質等毒理安全性評價的必做實驗[3]。本研究采用蠶豆根尖細胞微核試驗技術對榆林永濟橋污水處理廠處理前后水樣的污染程度進行客觀的評價，以期為城市的綜合治理提供科學依據(jù)。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗儀器和試劑

青皮蠶豆(市售優(yōu)質青皮蠶豆)；參照封少龍等的研究[4]，環(huán)磷酰胺(CP，上海第十二制藥廠生產(chǎn)) 濃度選取2mg/L；改良苯酚品紅染色液(北京雷根生物技術有限公司)；數(shù)碼顯微鏡(Leica DM750)。

1.2 水樣

陜西榆林永濟橋污水處理廠主要接納居民的生活污水和工業(yè)廢水，本試驗分別取污水處理廠處理前和處理后的水樣。

1.3 方法

1.3.1 蠶豆根尖的制備與處理

選取無蟲害、無霉變的飽滿青皮蠶豆置于25℃恒溫箱中浸種24-30 h，待種子吸脹后，用濕紗布包裹置白瓷盤內催芽。待根長至2-3 mm時，再置于有水的白瓷盤中使根尖與水接觸，直至大部分初生根長至1-2 cm。

選取發(fā)育良好的種子，每組12粒，吸干表面水分，放入盛有受試物(污水水樣)的培養(yǎng)皿中，使受試物浸泡根尖，加蓋，25℃染毒48h。陰性對照的受試物為自來水；陽性對照的受試物為2mg/L環(huán)磷酰胺。將種子從受試物中取出，用自來水浸洗3次，每次3-5 min，繼續(xù)用清水培養(yǎng)22-24 h。

1.3.2 做有絲分裂制片

將種子從培養(yǎng)皿中取出，吸干表面水分，從尖端剪下1 cm的幼根，用卡諾氏固定液(無水乙醇：冰醋酸=3:1)(材料的10倍體積)固定24 h；固定好的根尖用自來水浸洗兩次，然后用1mol/L的鹽酸(材料的4倍體積)在60℃恒溫水浴鍋中解離13 min，直至根尖軟化；倒出鹽酸，加入蒸餾水，浸洗兩次(每次5min)；切取分生區(qū)，用刀片切成約0.5 mm的薄片，置于載玻片中央，改良苯酚品紅染色液染色10 min；加蓋玻片，取吸水紙覆在蓋玻片上，用拇指垂直用力壓片，使細胞分散均勻。

1.3.3 統(tǒng)計方法和數(shù)據(jù)分析

玻片的編號與計數(shù)采用盲法，計數(shù)時，選取涂片及染色質量好的區(qū)域，避開過分重疊和細胞破壞的區(qū)域。通過調節(jié)顯微鏡焦距區(qū)分微核和落在細胞上被染色的雜質。微核的識別標準為：大小在主核的1/3以下，并與主核分離的小核；著色與主核相當或稍淺；形態(tài)為圓形、橢圓形或不規(guī)則圖形。每組至少觀察1000個細胞，記錄微核數(shù)。每個處理組統(tǒng)計3次，取其平均值。

根據(jù)鏡檢所得微核數(shù)計算微核千分率，微核千分率=(帶有微核的細胞數(shù)/觀察細胞總數(shù))×100%。參照文獻記載方法計算污染指數(shù)[5]，污染指數(shù)(PI)=樣品實測MCN‰平均值/對照組(標準水)MCN‰平均值。并根據(jù)污染指數(shù)的大小判斷水樣的污染程度，污染指數(shù)為0-1.5時，水樣基本無污染；污染指數(shù)為1.5-2.0時，水樣為輕度污染；污染指數(shù)為2.0-3.5時，水樣為中度污染；污染指數(shù)為3.5以上時，水樣為重度污染(凡數(shù)值在上、下限時定為上一級污染)。

用SPSS 19.0軟件對各組樣本的平均微核數(shù)進行單因素方差分析，檢測不同處理組之間的差異。

2 結果與分析

試驗結果顯示，自來水處理蠶豆根尖的微核率為0.67‰，環(huán)磷酰胺處理蠶豆根尖的微核率為9.67‰，根據(jù)1986年頒布的《環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范》規(guī)定,對照組的微核率在10.00‰以下,符合標準試驗條件[4,6]。污水處理廠處理前和處理后的水樣對蠶豆根尖微核率的影響如下(圖1)(表1)：從污染指數(shù)分析,處理前水樣的污染指數(shù)是9.45，為重度污染；處理后水樣的污染指數(shù)是3.48，為中度污染。方差齊性檢驗結果表明：P=1.00 > 0.05，說明各組方差在α=0.05水平上沒有顯著性差異，即方差齊性。處理前水樣的微核千分率為6.33‰，經(jīng)最小顯著差數(shù)法(LSD)比較，與陰性對照組之間的差異具有統(tǒng)計學意義(P=0.000<0.05)；處理后水樣的微核千分率為2.33‰，與陰性對照組之間的差異具有統(tǒng)計學意義(P=0.012<0.05)。這表明污水處理廠水樣對蠶豆根尖細胞微核形成的影響十分明顯。處理前水樣與處理后水樣的微核平均數(shù)之間的差異具有統(tǒng)計學意義(P=0.000<0.01),說明該污水處理廠對污水的凈化有明顯效果。

表1 各試驗組的微核率與污染指數(shù)

圖1 含微核的細胞視圖

3 結論與討論

近幾年來，榆林地區(qū)由于天然氣、煤的開采和運輸，工業(yè)化進程加快，經(jīng)濟發(fā)展迅速。伴隨著的是工業(yè)廢水的增加，工業(yè)廢水在污水處理總值中比值上升，為污水處理帶來了更大的挑戰(zhàn)。此次實驗水樣采自榆林市榆陽區(qū)永濟橋污水處理廠，該廠為榆林地區(qū)最大的污水處理廠之一，其周圍為居民區(qū)、工廠及未開發(fā)地區(qū)。污水處理后較處理前微核千分率下降，污染程度降低，微核平均數(shù)之間的差異具有統(tǒng)計學意義，即處理效果明顯。但處理后水樣仍為中度污染，應考慮加強污水管網(wǎng)建設，提高污水處理設施的利用效率，加強污水處理各環(huán)節(jié)的監(jiān)督和監(jiān)控，規(guī)范處理污泥的方式，爭取實現(xiàn)處理后零污染。

[1] 杜峰濤,李林. 細胞微核形成機理探討[J]. 現(xiàn)代檢驗醫(yī)學雜志,2007,22(4):19-22.

[2] CHEN Feng, ZHU Tiegang. Study on the Genetic and Physiological Toxicity of Wastewater from a Pharmaceutical Factory Using Root Tip Micronucleus Technology of Vicia faba[J]. Agricultural Science & Technology,2013,14(7):1041-1043.

[3] 臧宇. 蠶豆根尖微核試驗的應用與發(fā)展[J]. 癌變·畸變·突變,1999,11(3):158-160.

[4] 封少龍. 應用蠶豆根尖微核研究混合污染物及土壤、沉積物和垃圾焚燒灰的遺傳毒性[D]. 廣州:中國科學院研究生院(廣州地球化學研究所)博士學位論文,2004:26-28.

[5] 劉萍,李甲亮,李學平,等. 微核技術與水體污染指標的相關性比較[J]. 環(huán)境科學與技術,2013,36(7):153-156.

[6] 國家環(huán)境保護局. 環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范[M]. 北京:中國環(huán)境科學出版社,1991:47-48.

[責任編輯朱毅然]

TheQualityDetectionofWastewaterTreatmentPlantthroughtheMicronucleusTechnology

ZHANG Zhen，LI Ai-ling

(Department of Biological Science and Technology, Shaanxi Xueqian Normal University, Xi 'an 710100，China)

This paper investigates the quality of water from wastewater treatment plant of Yulin by using vicia faba micronucleus technology. The experimental results show that the permillage of micronucleus before handling was 6.33‰. The permillage of micronucleus after handling was 2.33‰. The micronuclei averages of water before and after handling was extremely significant different (P=0.000<0.01). It shows that the purification of the sewage treatment plant is effective.

vicia faba; wastewater treatment plant; micronucleus; pollution

2014-05-15；

：2014-09-04

陜西省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目(1928)；陜西學前師范學院大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目(2013DC018)；陜西學前師范學院教改項目(13JG026Q)

張貞，女，陜西榆林人，陜西學前師范學院生物科學與技術系學生；李愛玲(通訊作者)，女，江蘇徐州人，陜西學前師范學院生物科學與技術系副教授，理學碩士，主要研究方向:遺傳與分子生物學。

X132

：A

：2095-770X(2014)06-0119-03