采油污水的遗传毒性研究

徐长君，王 睿

(大庆师范学院 生命科学学院，黑龙江 大庆 163712)

0 引言

大庆油田已进入三次采油阶段[1-2]，聚合物驱油技术在三采中得到了较广泛的应用[3-4]。聚丙烯酰胺(PAM)作为增稠剂用于聚合物强化驱油，可以大大提高石油的采收率，但同时也产生了大量的采油污水——聚合物驱采油污水。这种采油污水成份十分复杂，主要污染物包括原油、驱油聚合物、悬浮物、硫化物、氨氮及盐类等[5]，此外还含有大量水解聚丙烯酰胺(HPAM)。采油污水粘度高，水中的油滴及固体悬浮物的乳化稳定性强，使该污水难于净化[6-8]，因而对环境造成极大影响。采油污水的遗传毒性和对环境的污染，受到广泛关注。

多年来，采油污水的环境监测主要采用常规的物理和化学监测方法。理化方法虽能精确分析采油污水的污染成分，但不能直接反映出采油污水污染环境后引起的生物学效应及污染物质长期的潜在的危害性，尤其是污染物质的遗传毒性。对于污染成分复杂的废水，单用理化指标难以全面反映其污染程度[9-10]。因此1986年国家环保局将蚕豆根尖微核技术列入《环境监测技术规范》用于水环境监测[11]。微核技术是利用环境污染因子引起生物细胞染色体畸变产生微核而建立的一种新技术。其原理是植物细胞染色体在复制过程中，受到污染因子的影响，经常会断裂，当完成细胞分裂形成新的细胞核时，这些断裂下来的染色体片段就独立成为大小不等的小核，即微核。所以，微核技术可测定细胞染色体受损伤的程度，可以直接反映污染物对生物体遗传物质的影响，这一点是较理化方法优越的。

1 材料与方法

1.1材料

1)蚕豆购自华中师范大学生物系培植的松滋青皮豆(Vicia faba)，当年成熟的饱满种子。

2)采油污水水样由油田水处理联合站提供。

3)阳性对照水样采用浓度为0.5%的甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate，EMS)溶液[12]。阴性对照水样采用去离子水[13]。

1.2实验步骤

根据文献[14]以采出水原液为100%浓度，用去离子水将其稀释为75%、50%、25%浓度的待测液备用。用甲基磺酸乙酯(EMS)为阳性对照物，使用浓度为0.5%，用去离子水配置。

卡诺固定液：纯酒精3份+冰醋酸1份；Schiff氏试剂：将蒸馏水加温、去火、加入碱性品红，并不断摇荡，待溶液冷却至50℃时过滤，加1mol/L盐酸，冷却至25℃时再加亚硫酸氢钠摇荡后置于暗处静止12～24h，再加入活性炭，搅拌过滤，待溶液成为无色透明状态后，储存于4℃冰箱内备用。

1)实验材料的预处理。选择适量蚕豆种子，经清洗后在58℃的温水中浸泡10分钟消毒。

2)蚕豆种子的浸种催芽。将消毒后的蚕豆放入盛有蒸馏水的烧杯中，把该烧杯置于23℃恒温箱中浸种24h。待种子充分膨胀后，将种子转入搪瓷托盘中，用脱脂棉保持湿度后将其放入温箱中催芽培养。

3)染毒处理及取材。待根尖长至2～3cm，分别用去离子水、0.5%的EMS溶液及100%、75%、50%、25% 5种浓度的石油采出水待测液染毒培养15h[15]，经三次水洗后用蒸馏水恢复生长24h。

4)根尖的固定及保存。剪取蚕豆根尖，用新配制的卡诺固定液固定24h。若不立即压片，将固定后的材料水洗后转入70%酒精中，放于4℃的冰箱保存备用[16]。

5)制片与镜检。将固定后的材料置于已预热至60℃的1mol/L HCI中，恒温水浴中解离8～14min。用蒸馏水洗净后，然后放入Schiff氏试剂中置于黑暗中染色1～2h，待根尖呈深紫色，即可制片镜检。

染色后的材料按常规方法压片，并按细胞遗传学制片法制片，每一组取较好的6张制片进行镜检，每张压片统计1000个细胞，选取好的分裂相进行分析。

微核位于细胞内的细胞质中，与主核分开并且距离不等，其着色与主核相当或比主核稍浅一些，形态多为圆形、椭圆形、或不规则形态，结构比较完整，还会见到双核、多核、染色体桥等情况，根据微核的判定标准来统计微核数[17]并照相(图1～图3)。

图1 75%的采油污水微核 图2 50%的采油污水微核 图3 25%的采油污水微核

2 结果与分析

2.1 结果

分别按照公式计算微核千分比率及PI指数，微核率(‰)=(微核数/观察的细胞数)×1000‰( 微核率：MCN)。根据陈光荣提出的污染指数计算方法，即：污染指数(PI)=样品微核率平均值/对照核率均值。

表1 蚕豆根尖微核数据表

按文献的方法进行统计、数据处理和相关分析[18-20]。运用spss软件及Excel软件作图对实验数据作出统计分析。

表2 污染指数PI值评价水质标准

根据表1和表2可以看出，无论是石油采出水原液还是经过稀释以后的待测液，污染等级均为重污染。

2.2 分析

由表3 统计结果可见，原液组和各稀释组均与阴性对照组的微核率差别极显著。其中，聚合物驱石油采出水的水样不经稀释处理，会抑制蚕豆的出芽和生长。这四组水样反映出浓度变化与污染水平的关系，即浓度越大，污染等级越高，蚕豆幼芽发育越差。采出水原液组、75%浓度组、50%浓度组、25%浓度组蚕豆根尖细胞微核率均高于阴性对照组，并且50%、25%浓度的水样微核率有增大趋势。但是浓度在50%的溶液微核数最多。F检验结果表明：石油采出水处理浓度间的F值大于F0.01。因此，石油采出水原液，稀释75%检测液，稀释50%检测液，稀释25%检测液对豌豆根尖细胞诱变微核有显著差异。说明液体有一定的遗传毒性。

表3 统计结果

3 结语

上述结果说明，石油采出水具有一定的遗传毒性，如果任意排放就会造成环境污染，引起生物体“三致”作用，并且随着食物链的能量流动及富集作用，很可能对整个生态系统造成危害。因此对采出水的无害化处理是十分迫切和十分必要的。大庆地区石油采出水主要以回注地层为主，少量外排。因外排采油污水会对环境造成污染，所以要对其进行处理后外排；要加强采油污水生物降解的研究，以此减少采油污水对环境的污染，对民营石油企业的采出水排放问题要引起有关部门的重视，要做到先预防、后治理、再排放，把污染程度降到最低。

[参考文献]

[1] 冈秦麟.论我国的三次采油技术[J].油气采收率技术,1998，5(4)：1-7．

[2] 中国石油天然气总公司新技术推广中心．国外三次采油新技术水平调(一)[M]．北京：石油工业出版社，2000．

[3] 秦同洛，张景存，高树棠．三次采油概述[J]．国外油田工程，1992(1)：1-8．

[4] 李晓群．2000年世界石油环保科技发展趋势及我们的对策[J]．世界石油工业，1995，2(3)：59-64．

[5] 刘杰，王学惠，刘影，等.丙烯酰胺类聚合物在油田中的应用[J].化学工程师，2006(8):22-23.

[6] 杨正亮，吴普特.杨凌地表水对蚕豆根尖细胞微核的影响[J].环境与健康杂志，2007，24(5):344-345.

[7] 南晓光.蚕豆根尖细胞微核试验[J].内蒙古民族大学学报:自然科学版,2003，18(5):15-17.

[8] 王爽，诸葛坚，余应年，等.微核与微核试验的在遗传毒理学中的应用[J].癌变·畸变·突变，2000，12(4):253-256.

[9] 陆元芳.分离过程化学[M].北京:清华大学出版社,1993：6-13.

[10] 高以恒等.膜分离技术基础[M].北京:科学出版社，1989，13(1)：56-78.

[11] 国家环保局.环意监测技术规范：生物监测水环境部分[M].北京:环境科学出版社，1996(1)：1-8，134-199.

[12] 丁恬，王福琳，刘曙光，等.合成洗涤剂潜在危害的研究[J].山东医学院学报，1982(2):7-12.

[13] 陈光荣，金波，李明，等.污染指数在微核技术监测水质污染中的应用[J].中国环境科学，1986，6(2):60-63.

[14] 仪慧兰，李新锋，孟紫强，等.SO2衍生物诱发蚕豆根尖细胞微核和后期异常的研究[J].植物研究，2003，23(3):308-311.

[15] 冯花，冯江，朱建华，等.蚕豆根尖微核技术检验赣江南昌段水质污染的研究[J].实用临场医学，2007，8(2):126-130.

[16] 陶佳喜.利用蚕豆根尖微核试验监测遗爱湖水体遗传毒性的研究[J].水生生物学报，2004，28(4):454-457.

[17] 李淑梅.利用蚕豆根尖微核技术检测颍河水质污染的研究[J].河南师范大学学报:自然科学版，2001，29(2):112-114.

[18] 胡振东.蚕豆微核测定技术及其应用[J].淮北煤炭师院学报，2000，21(4):65-68.

[19] 王渤.线虫Caenorhabditiselegans在甲基磺酸乙酯(EMS)中的毒性实验[J].中国动物检疫，2004(12):24-26.

[20] 崔宝臣，崔福义，刘淑芝.UV—H2O2协同降解水中聚丙烯酰胺研究[J].工业用水与废水，2007，38(6):21-24.