利用蚕豆微核技术评价某污水处理厂的处理效果

张 贞，李爱玲

(陕西学前师范学院生物科学与技术系， 陕西西安 710100)

利用蚕豆微核技术评价某污水处理厂的处理效果

张 贞，李爱玲

(陕西学前师范学院生物科学与技术系， 陕西西安 710100)

应用蚕豆根尖微核技术对陕西榆林永济桥污水处理厂处理前后的水样进行了研究。结果表明：处理前水样的微核千分率为6.33‰，处理后水样的微核千分率为2.33‰，处理前水样与处理后水样的微核平均数差异具有统计学意义(P=0.000<0.01),表明该污水处理厂对污水的净化有明显效果。

蚕豆；污水处理厂；微核；污染

随着科学技术的进步，人类的生活质量也越来越高。然而科学技术的进步也给人类社会带来了许多负面影响，新的化学物质和“三废”不断进入我们的生活环境，对人类健康造成了严重威胁，甚至引起染色体损伤。而检测染色体损伤最常用而有效的方法之一就是微核试验(The micronucleus test,MNT)。微核是真核类生物细胞中的一种异常结构，往往是染色体在复制过程中，受到辐射、化学药物或环境中污染因子的影响，经常会断裂或纺锤丝受损，当完成细胞分裂形成新的细胞核时，这些丧失着丝粒的断片就独立成为大小不等的小核，即微核。在细胞间期微核呈圆形或椭圆形，游离于主核之外，直径小于主核的1/20～1/3[1]。微核产生的数量与诱变因子的剂量呈正比，因此可用微核出现的频率来评价环境诱变因子对生物遗传物质作用的程度[2]。蚕豆根尖细胞微核技术是利用植物进行环境致突变的检测方法，该技术由于可靠性和灵敏性较高，本底较低，已被我国国家环境保护局审定编入了“生物监测技术规范”，在全国推广应用，成为淡水污染的报警系统和监测系统。许多国家也将其规定为新药、食品添加剂、农药、化妆品、环境化学物质等毒理安全性评价的必做实验[3]。本研究采用蚕豆根尖细胞微核试验技术对榆林永济桥污水处理厂处理前后水样的污染程度进行客观的评价，以期为城市的综合治理提供科学依据。

1 试验材料与方法

1.1 试验仪器和试剂

青皮蚕豆(市售优质青皮蚕豆)；参照封少龙等的研究[4]，环磷酰胺(CP，上海第十二制药厂生产) 浓度选取2mg/L；改良苯酚品红染色液(北京雷根生物技术有限公司)；数码显微镜(Leica DM750)。

1.2 水样

陕西榆林永济桥污水处理厂主要接纳居民的生活污水和工业废水，本试验分别取污水处理厂处理前和处理后的水样。

1.3 方法

1.3.1 蚕豆根尖的制备与处理

选取无虫害、无霉变的饱满青皮蚕豆置于25℃恒温箱中浸种24-30 h，待种子吸胀后，用湿纱布包裹置白瓷盘内催芽。待根长至2-3 mm时，再置于有水的白瓷盘中使根尖与水接触，直至大部分初生根长至1-2 cm。

选取发育良好的种子，每组12粒，吸干表面水分，放入盛有受试物(污水水样)的培养皿中，使受试物浸泡根尖，加盖，25℃染毒48h。阴性对照的受试物为自来水；阳性对照的受试物为2mg/L环磷酰胺。将种子从受试物中取出，用自来水浸洗3次，每次3-5 min，继续用清水培养22-24 h。

1.3.2 做有丝分裂制片

将种子从培养皿中取出，吸干表面水分，从尖端剪下1 cm的幼根，用卡诺氏固定液(无水乙醇：冰醋酸=3:1)(材料的10倍体积)固定24 h；固定好的根尖用自来水浸洗两次，然后用1mol/L的盐酸(材料的4倍体积)在60℃恒温水浴锅中解离13 min，直至根尖软化；倒出盐酸，加入蒸馏水，浸洗两次(每次5min)；切取分生区，用刀片切成约0.5 mm的薄片，置于载玻片中央，改良苯酚品红染色液染色10 min；加盖玻片，取吸水纸覆在盖玻片上，用拇指垂直用力压片，使细胞分散均匀。

1.3.3 统计方法和数据分析

玻片的编号与计数采用盲法，计数时，选取涂片及染色质量好的区域，避开过分重叠和细胞破坏的区域。通过调节显微镜焦距区分微核和落在细胞上被染色的杂质。微核的识别标准为：大小在主核的1/3以下，并与主核分离的小核；着色与主核相当或稍浅；形态为圆形、椭圆形或不规则图形。每组至少观察1000个细胞，记录微核数。每个处理组统计3次，取其平均值。

根据镜检所得微核数计算微核千分率，微核千分率=(带有微核的细胞数/观察细胞总数)×100%。参照文献记载方法计算污染指数[5]，污染指数(PI)=样品实测MCN‰平均值/对照组(标准水)MCN‰平均值。并根据污染指数的大小判断水样的污染程度，污染指数为0-1.5时，水样基本无污染；污染指数为1.5-2.0时，水样为轻度污染；污染指数为2.0-3.5时，水样为中度污染；污染指数为3.5以上时，水样为重度污染(凡数值在上、下限时定为上一级污染)。

用SPSS 19.0软件对各组样本的平均微核数进行单因素方差分析，检测不同处理组之间的差异。

2 结果与分析

试验结果显示，自来水处理蚕豆根尖的微核率为0.67‰，环磷酰胺处理蚕豆根尖的微核率为9.67‰，根据1986年颁布的《环境监测技术规范》规定,对照组的微核率在10.00‰以下,符合标准试验条件[4,6]。污水处理厂处理前和处理后的水样对蚕豆根尖微核率的影响如下(图1)(表1)：从污染指数分析,处理前水样的污染指数是9.45，为重度污染；处理后水样的污染指数是3.48，为中度污染。方差齐性检验结果表明：P=1.00 > 0.05，说明各组方差在α=0.05水平上没有显著性差异，即方差齐性。处理前水样的微核千分率为6.33‰，经最小显著差数法(LSD)比较，与阴性对照组之间的差异具有统计学意义(P=0.000<0.05)；处理后水样的微核千分率为2.33‰，与阴性对照组之间的差异具有统计学意义(P=0.012<0.05)。这表明污水处理厂水样对蚕豆根尖细胞微核形成的影响十分明显。处理前水样与处理后水样的微核平均数之间的差异具有统计学意义(P=0.000<0.01),说明该污水处理厂对污水的净化有明显效果。

表1 各试验组的微核率与污染指数

图1 含微核的细胞视图

3 结论与讨论

近几年来，榆林地区由于天然气、煤的开采和运输，工业化进程加快，经济发展迅速。伴随着的是工业废水的增加，工业废水在污水处理总值中比值上升，为污水处理带来了更大的挑战。此次实验水样采自榆林市榆阳区永济桥污水处理厂，该厂为榆林地区最大的污水处理厂之一，其周围为居民区、工厂及未开发地区。污水处理后较处理前微核千分率下降，污染程度降低，微核平均数之间的差异具有统计学意义，即处理效果明显。但处理后水样仍为中度污染，应考虑加强污水管网建设，提高污水处理设施的利用效率，加强污水处理各环节的监督和监控，规范处理污泥的方式，争取实现处理后零污染。

[1] 杜峰涛,李林. 细胞微核形成机理探讨[J]. 现代检验医学杂志,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. 蚕豆根尖微核试验的应用与发展[J]. 癌变·畸变·突变,1999,11(3):158-160.

[4] 封少龙. 应用蚕豆根尖微核研究混合污染物及土壤、沉积物和垃圾焚烧灰的遗传毒性[D]. 广州:中国科学院研究生院(广州地球化学研究所)博士学位论文,2004:26-28.

[5] 刘萍,李甲亮,李学平,等. 微核技术与水体污染指标的相关性比较[J]. 环境科学与技术,2013,36(7):153-156.

[6] 国家环境保护局. 环境监测技术规范[M]. 北京:中国环境科学出版社,1991:47-48.

[责任编辑朱毅然]

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

陕西省大学生创新创业训练计划项目(1928)；陕西学前师范学院大学生创新创业训练计划项目(2013DC018)；陕西学前师范学院教改项目(13JG026Q)

张贞，女，陕西榆林人，陕西学前师范学院生物科学与技术系学生；李爱玲(通讯作者)，女，江苏徐州人，陕西学前师范学院生物科学与技术系副教授，理学硕士，主要研究方向:遗传与分子生物学。

X132

：A

：2095-770X(2014)06-0119-03