论文部分内容阅读
[摘 要]综述了几种藻类定量检测的常用方法,介绍了两种藻类应急检测法和叶绿素a法(包括分光光度法、荧光法和高效液相色谱法),探讨了各方法的优劣之处,为各从事实验室分析人员提供了参考依据。
[关键词]藻类 叶绿素a 分光光度法 高效液相色谱法
中图分类号:X8302 文献标识码:X 文章编号:1009―914X(2013)34―0280―01
藻类是水环境中的初级生产者,对维持水环境的生态平衡起着举足轻重的作用。首先,他们通过光合作用为水中生物提供氧气;其次,他们可分解水生生物的代谢产物及水环境中的有机物质,而成为水环境中的清洁工;另外,由于许多藻可以固氮或含有丰富的营养,可作为水生生物的优良饵料。
随着人类生产、生活活动的增加,湖泊富营养化已成为世界范围内普遍存在的环境问题,从20世纪30年代首次发现富营养化现象到现在,全球已有30%-40%[1]的湖泊和水库受到不同程度富营养化的影响。由于研究起步较晚且我国湖泊环境非常脆弱,湖泊的营养物质来源广,背景浓度高,加速了富营养化进程,一部分湖泊污染严重,并不时爆发水华现象。湖泊富营养化的治理成为当前环境治理的一个热点和难点问题。
本文主要介绍了镜检计数法、应急检测法和叶绿素a法。其中叶绿素法较为常用,叶绿素测定法又分分光光度法、荧光法和高效液相色谱法。
1 直接镜检法——计数法
该方法利用血球计数板在显微镜下直接计数,是一种常用的微生物计数法,可直接检测原水中藻类的数量。检测结果比较准确,可通过主观数据反映水体受藻类污染实际状况。但所需水样的采集和运输工作量大;固定液对藻样进行固定沉降时不仅耗时较长,其本身的氧化性会破坏细胞间的胶质导致在细胞分散开来,给计数工作带来极大困难和误差,短时间内无法完成多个水样的定量检测,导致分析结果滞后于生产和研究。
2.藻类的两种应急检测
由于镜检计数不能及时反映水体富营养化程度,因此董晓晨等[2]在2010年提出了两种藻类应急检测法,利用2h固定沉降法和多参数水质分析仪来测定水体藻类的总量。
2h固定沉降法是建立在利用经典方法采集水样的基础上,取水样100mL于试剂瓶,使之分别静置0.5h、1h、2h、3h、4h、6h、8h后用虹吸法吸取上清液使水样剩余至30mL左右,将剩余水样浓缩转移至50mL棕色容量瓶,并用洗涤100mL试剂瓶的洗涤液将其定容至50mL标线,镜检计数。表1为董晓晨等连续7天对同一水样用镜检法与该方法的计数结果。
多参数水质分析仪是一种便携式水质测定仪,借助不同的光学传感器,直接进入水体进行原位测量,通过萃取确定海洋藻和叶绿素a的值,并含有铜绿微囊藻培养的估计值和蓝绿藻的藻红蛋白培养的估计值,为测试提供了可靠的数据。
由表1可以看出,2h固定沉降法测定结果虽不如镜检法准确,但测定结果当天即可报出,能快速反映水体中藻类发展趋势,并对水质变化做出预警,有极高的实际应用价值。在需要翔实数据和时间效率的情况下,2h固定沉降法好于多参数水质分析仪测定,在野外和实地检测,多参数水质分析仪更为实用。
3.叶绿素a测定法
浮游藻类中叶绿素是衡量水体富营养化程度的重要指标,准确测定叶绿素a的含量,是合理评价水体富营养化现状以及科学预测它的发展基础。常见的测定方法有分光光度法、荧光法和高效液相色谱法等。
3.1分光光度法
传统分光光度法通过研磨提取叶绿素a,操作过程易造成光降解,研磨、洗涤转移过程损失大,操作复杂不利于人身的安全。2012年黄莹波通过改进旧方法,使用反复冻融——浸提法[3]替代传统方法提高了效率和准确度,简化操作步骤,使操作更加安全。该方法相对于传统方法改进了藻类细胞壁破碎及叶绿素a的提取过程,将载有藻类细胞的滤膜在-20℃环境下避光冰冻,造成细胞内形成冰粒,引起细胞质体变形致使细胞壁破裂;然后置于室温条件下避光解冻,使叶绿素等内含物溶出。与传统的研磨提取法相比,反复冻融——浸提法所测得到叶绿素a浓度水平较研磨法提取效率高出18-59%,得到了较好的结果。
由于国内生产的醋酸纤维微孔滤膜在丙酮中完全溶解,对分光光度计吸收值测定有影响,进而影响了叶绿素a质量浓度的测定结果,因此张红[4]等提出用乙醇—超声波法测定叶绿素a,该方法先利用冷处理破碎细胞,经热乙醇萃取后再利用超声波进一步粉碎细胞处理,叶绿素a的萃取较完全,且在国际上已被普遍应用。
3.2直接荧光法
荧光法操作简便、灵敏度高,且检测限低,在藻类生长初期能较为准确地检测出水体中叶绿素a,满足在线测量的要求。
2011年相青青[5]等人利用藻类叶绿素a具有较强的荧光特性,在激发波长418nm和发射波长680nm的条件下,发现叶绿素a在0.28~88μg/L范围内与其荧光强度之间具有良好的线性关系,进而建立了直接荧光分光光度法测定水体中叶绿素a的新方法。以绿藻为例,建立了水样中绿藻所含叶绿素a荧光强度与绿藻生物量之间的相关关系,实时快速测定了水樣中藻类生物量,为藻类爆发的预警工作提供科学依据。
3.3高效液相色谱法
高效液相色谱是一种广泛应用于化学、化工、医药、生命科学等领域的分析手段,与荧光分析法相比,具有快速,准确的特点。
结语
通过几种方法对比发现,直接镜检计数法操作繁琐费时,检测结果滞后于生产研究,而两种快速测定法和荧光分析法则更能实时反映水质状况,适宜在线监测行业;分光光度法则更适于实验室分析,高效液相色谱法精密度和准确度较高,但所使用的设备昂贵,不能够被广泛应用,更适宜科研行业的分析领域。
参考文献
[1]杨金华,丁滢滢.聊城东昌湖富营养化特点及控制对策研究[J].城市建设与研究,2012(14).
[2]董晓晨,刘玉红,邹一飞.地表水中两种藻类应急检测方法[J].科技创新导报,2010(29).
[3]黄莹波.浮游植物叶绿素a提取方法的改进反复冻融—浸提法[J].中国科技信息,2012
[关键词]藻类 叶绿素a 分光光度法 高效液相色谱法
中图分类号:X8302 文献标识码:X 文章编号:1009―914X(2013)34―0280―01
藻类是水环境中的初级生产者,对维持水环境的生态平衡起着举足轻重的作用。首先,他们通过光合作用为水中生物提供氧气;其次,他们可分解水生生物的代谢产物及水环境中的有机物质,而成为水环境中的清洁工;另外,由于许多藻可以固氮或含有丰富的营养,可作为水生生物的优良饵料。
随着人类生产、生活活动的增加,湖泊富营养化已成为世界范围内普遍存在的环境问题,从20世纪30年代首次发现富营养化现象到现在,全球已有30%-40%[1]的湖泊和水库受到不同程度富营养化的影响。由于研究起步较晚且我国湖泊环境非常脆弱,湖泊的营养物质来源广,背景浓度高,加速了富营养化进程,一部分湖泊污染严重,并不时爆发水华现象。湖泊富营养化的治理成为当前环境治理的一个热点和难点问题。
本文主要介绍了镜检计数法、应急检测法和叶绿素a法。其中叶绿素法较为常用,叶绿素测定法又分分光光度法、荧光法和高效液相色谱法。
1 直接镜检法——计数法
该方法利用血球计数板在显微镜下直接计数,是一种常用的微生物计数法,可直接检测原水中藻类的数量。检测结果比较准确,可通过主观数据反映水体受藻类污染实际状况。但所需水样的采集和运输工作量大;固定液对藻样进行固定沉降时不仅耗时较长,其本身的氧化性会破坏细胞间的胶质导致在细胞分散开来,给计数工作带来极大困难和误差,短时间内无法完成多个水样的定量检测,导致分析结果滞后于生产和研究。
2.藻类的两种应急检测
由于镜检计数不能及时反映水体富营养化程度,因此董晓晨等[2]在2010年提出了两种藻类应急检测法,利用2h固定沉降法和多参数水质分析仪来测定水体藻类的总量。
2h固定沉降法是建立在利用经典方法采集水样的基础上,取水样100mL于试剂瓶,使之分别静置0.5h、1h、2h、3h、4h、6h、8h后用虹吸法吸取上清液使水样剩余至30mL左右,将剩余水样浓缩转移至50mL棕色容量瓶,并用洗涤100mL试剂瓶的洗涤液将其定容至50mL标线,镜检计数。表1为董晓晨等连续7天对同一水样用镜检法与该方法的计数结果。
多参数水质分析仪是一种便携式水质测定仪,借助不同的光学传感器,直接进入水体进行原位测量,通过萃取确定海洋藻和叶绿素a的值,并含有铜绿微囊藻培养的估计值和蓝绿藻的藻红蛋白培养的估计值,为测试提供了可靠的数据。
由表1可以看出,2h固定沉降法测定结果虽不如镜检法准确,但测定结果当天即可报出,能快速反映水体中藻类发展趋势,并对水质变化做出预警,有极高的实际应用价值。在需要翔实数据和时间效率的情况下,2h固定沉降法好于多参数水质分析仪测定,在野外和实地检测,多参数水质分析仪更为实用。
3.叶绿素a测定法
浮游藻类中叶绿素是衡量水体富营养化程度的重要指标,准确测定叶绿素a的含量,是合理评价水体富营养化现状以及科学预测它的发展基础。常见的测定方法有分光光度法、荧光法和高效液相色谱法等。
3.1分光光度法
传统分光光度法通过研磨提取叶绿素a,操作过程易造成光降解,研磨、洗涤转移过程损失大,操作复杂不利于人身的安全。2012年黄莹波通过改进旧方法,使用反复冻融——浸提法[3]替代传统方法提高了效率和准确度,简化操作步骤,使操作更加安全。该方法相对于传统方法改进了藻类细胞壁破碎及叶绿素a的提取过程,将载有藻类细胞的滤膜在-20℃环境下避光冰冻,造成细胞内形成冰粒,引起细胞质体变形致使细胞壁破裂;然后置于室温条件下避光解冻,使叶绿素等内含物溶出。与传统的研磨提取法相比,反复冻融——浸提法所测得到叶绿素a浓度水平较研磨法提取效率高出18-59%,得到了较好的结果。
由于国内生产的醋酸纤维微孔滤膜在丙酮中完全溶解,对分光光度计吸收值测定有影响,进而影响了叶绿素a质量浓度的测定结果,因此张红[4]等提出用乙醇—超声波法测定叶绿素a,该方法先利用冷处理破碎细胞,经热乙醇萃取后再利用超声波进一步粉碎细胞处理,叶绿素a的萃取较完全,且在国际上已被普遍应用。
3.2直接荧光法
荧光法操作简便、灵敏度高,且检测限低,在藻类生长初期能较为准确地检测出水体中叶绿素a,满足在线测量的要求。
2011年相青青[5]等人利用藻类叶绿素a具有较强的荧光特性,在激发波长418nm和发射波长680nm的条件下,发现叶绿素a在0.28~88μg/L范围内与其荧光强度之间具有良好的线性关系,进而建立了直接荧光分光光度法测定水体中叶绿素a的新方法。以绿藻为例,建立了水样中绿藻所含叶绿素a荧光强度与绿藻生物量之间的相关关系,实时快速测定了水樣中藻类生物量,为藻类爆发的预警工作提供科学依据。
3.3高效液相色谱法
高效液相色谱是一种广泛应用于化学、化工、医药、生命科学等领域的分析手段,与荧光分析法相比,具有快速,准确的特点。
结语
通过几种方法对比发现,直接镜检计数法操作繁琐费时,检测结果滞后于生产研究,而两种快速测定法和荧光分析法则更能实时反映水质状况,适宜在线监测行业;分光光度法则更适于实验室分析,高效液相色谱法精密度和准确度较高,但所使用的设备昂贵,不能够被广泛应用,更适宜科研行业的分析领域。
参考文献
[1]杨金华,丁滢滢.聊城东昌湖富营养化特点及控制对策研究[J].城市建设与研究,2012(14).
[2]董晓晨,刘玉红,邹一飞.地表水中两种藻类应急检测方法[J].科技创新导报,2010(29).
[3]黄莹波.浮游植物叶绿素a提取方法的改进反复冻融—浸提法[J].中国科技信息,2012