運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行有毒化學(xué)品對水生生物急性毒性實(shí)驗(yàn)，得到Pb2+和Zn2+對硫酸鹽還原菌的安全濃度分別為950mg·L-1和300mg·L-1。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果采用機(jī)率單位法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得出抑制硫酸鹽還原菌生長的72h半效應(yīng)濃度分別為2089.3mg·L-1和912mg·L-1，并對各劑量反應(yīng)方程進(jìn)行X2檢驗(yàn)，結(jié)果表明均符合精度要求，計(jì)算結(jié)果真實(shí)可靠。從安全濃度及72h-EC50考慮，都證明抑制硫酸鹽還原菌生長的毒性大小順序是Zn2+＞Pb2+。
隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，不少重金屬進(jìn)入水體、土壤、大氣等環(huán)境介質(zhì)中，使得重金屬污染日趨嚴(yán)重。許多重金屬元素是生物正常生長不可缺少的微量元素，但是，大多數(shù)具有毒性和致癌作用，過量的重金屬排放到水體中容易造成生態(tài)平衡的破壞，而且重金屬具有長期性、隱蔽性、不可生物降解性、不可逆轉(zhuǎn)性、生物富集放大和持久性等特性，即使水環(huán)境中的濃度較小，也可能會(huì)威脅到水體—植物—?jiǎng)游锷鷳B(tài)系統(tǒng)，并且進(jìn)一步通過食物鏈富集影響到人類健康[1-2]。
目前，國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于重金屬對微生物的毒性效應(yīng)進(jìn)行了研究。周茂洪等[3]運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行有毒化學(xué)品對水生生物急性毒性實(shí)驗(yàn)，得到Cu2+、Cd2+、Cr(Ⅵ)對光合細(xì)菌沼澤紅假單胞菌生長抑制作用的96h EC50，從而得出它們對沼澤紅假單胞菌生長毒性作用大小的順序?yàn)镃u2+＞Cd2+＞Cr(Ⅵ)。周秀艷等[4]對發(fā)光細(xì)菌進(jìn)行了毒性效應(yīng)研究，結(jié)果表明Cd、Pb、As對發(fā)光細(xì)菌會(huì)產(chǎn)生不同濃度的毒性，毒性強(qiáng)弱為As＞Pb＞Cd。
本文選擇Pb2+和Zn2+兩種重金屬離子，采用有毒化學(xué)品對水生生物急性毒性實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)方法，確定其安全濃度和半效應(yīng)濃度，進(jìn)而研究其對硫酸鹽還原菌的毒性效應(yīng)，為利用硫酸鹽還原菌處理水中重金屬提供重要參考價(jià)值，也為制定水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)和進(jìn)行水質(zhì)評價(jià)提供依據(jù)。
1材料與方法
1.1實(shí)驗(yàn)材料
硫酸鹽還原菌（Sulfate reducing bacteria），由山西財(cái)經(jīng)大學(xué)環(huán)境經(jīng)濟(jì)系贈(zèng)予。硝酸鉛、乙酸鋅均為分析純。實(shí)驗(yàn)用水均為去離子水。
培養(yǎng)基:硫酸鹽還原菌培養(yǎng)基。
1.2實(shí)驗(yàn)方法
1.2.1實(shí)驗(yàn)條件
將100mL液體培養(yǎng)基裝入葡萄糖瓶中，經(jīng)120℃滅菌30min后，分別加入已滅菌的不同濃度梯度的Pb2+和Zn2+重金屬離子，以不加重金屬離子作為對照，將10%的對數(shù)期硫酸鹽還原菌菌液接入瓶中，置于30℃恒溫箱內(nèi)黑暗培養(yǎng)72h后，取培養(yǎng)液2mL于紫外可見分光光度計(jì)下測量OD420nm值，每個(gè)濃度設(shè)置3個(gè)平行樣。在平行樣之間的相對偏差小于10%時(shí)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)取自3個(gè)平行樣的均值。
1.2.2安全濃度
在確定安全濃度的實(shí)驗(yàn)中，重金屬離子濃度呈幾何級數(shù)增加，通過均值最小無顯著差異法(LSD)[6]計(jì)算出Pb2+和Zn2+對硫酸鹽還原菌生長的安全濃度。
1.2.3半效應(yīng)濃度
采用有毒化學(xué)品對水生生物急性毒性實(shí)驗(yàn)的標(biāo)
準(zhǔn)方法[7-9]，確定Pb2+和Zn2+抑制硫酸鹽還原菌生長的72h-EC50。用直線內(nèi)插法初步計(jì)算出重金屬離子抑制硫酸鹽還原菌生長的72h-EC50。再以初步確定的72h-EC50為中點(diǎn)，各向兩邊以等差數(shù)列形式延伸2個(gè)濃度，共5組濃度，另設(shè)置1組對照組，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果采用機(jī)率單位法計(jì)算出72h-EC50，并對計(jì)算出的72h-EC50進(jìn)行X2檢驗(yàn)。
2實(shí)驗(yàn)結(jié)果
2.1 Pb2+和Zn2+對硫酸鹽還原菌生長的安全濃度
如圖1顯示，隨著Pb2+和Zn2+濃度的增加，硫酸鹽還原菌72h內(nèi)的OD值發(fā)生了變化，當(dāng)Pb2+和Zn2+濃度分別低于950mg·L-1和300mg·L-1時(shí)，OD420nm值并沒有發(fā)生太大的變化，濃度繼續(xù)增大，OD420nm值隨之下降，說明硫酸鹽還原菌對Pb2+和Zn2+有一定的耐受濃度，當(dāng)超過這一濃度時(shí)，Pb2+和Zn2+對硫酸鹽還原菌的毒性作用明顯加強(qiáng)。根據(jù)所測定的OD420nm值，經(jīng)采用LSD法在α=0.05水平進(jìn)行計(jì)算[6]，分別得到Pb2+和Zn2+抑制硫酸鹽還原菌生長的均值最小無顯著差異的OD420nm值分別為0.017和0.015。從圖1可以看出，不同濃度下Pb2+和Zn2+的OD420nm值與對照組OD420nm值的差值小于最小無顯著差異的最高濃度分別為950mg·L-1和300mg·L-1，由此確定，Pb2+和Zn2+對硫酸鹽還原菌生長的安全濃度為950mg·L-1和300mg·L-1。說明這些重金屬離子抑制硫酸鹽還原菌生長的毒性由大到小的順序是Zn2+＞Pb2+。
圖1 Pb2+和Zn2+抑制硫酸鹽還原菌生長的效應(yīng)
2.2 Pb2+和Zn2+抑制硫酸鹽還原菌生長的72h-EC50
在初步實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行正式實(shí)驗(yàn)，表1顯示的是鉛和鋅抑制硫酸鹽還原菌生長的72h-EC50實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對鉛和鋅的濃度對數(shù)(x)與機(jī)率單位(y)分別進(jìn)行一元線性回歸，得到如下劑量反應(yīng)方程式:
當(dāng)機(jī)率單位為5時(shí)，分別通過上述方程（1）和（2）進(jìn)行計(jì)算，得到鉛和鋅的濃度對數(shù)分別為3.32和2.96，再通過換算分別得到鉛和鋅抑制硫酸鹽還原菌生長的72h-EC50分別為2089.3mg·L-1和912mg·L-1。由此也再次說明鉛和鋅抑制硫酸鹽還原菌生長的毒性由大到小的順序仍是Zn2+＞Pb2+。
表1 Pb2+和Zn2+抑制硫酸鹽還原菌生長的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
2.3劑量反應(yīng)方程的X2檢驗(yàn)
對上述劑量反應(yīng)方程分別進(jìn)行X2檢驗(yàn)，以驗(yàn)證劑量反應(yīng)方程是否真實(shí)地反映重金屬離子抑制硫酸鹽還原菌生長的毒性效應(yīng)，結(jié)果見表2。查X2表，當(dāng)自由度為3時(shí)，X=7.82，而計(jì)算的X2分別為0.99和1.438，因?yàn)閄＞X2，所以上述劑量反應(yīng)方程均符合精度要求，計(jì)算出的72h-EC50真實(shí)可靠。
3結(jié)論
采用有毒化學(xué)品對水生生物急性毒性標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)與計(jì)算方法，得出鉛和鋅抑制硫酸鹽還原菌生長的安全濃度分別為950mg·L-1和300mg·L-1；采用機(jī)率單位法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得出抑制硫酸鹽還原菌生長的72h-EC50分別為2089.3mg·L-1和912mg·L-1；鉛和鋅抑制硫酸鹽還原菌生長的毒性由大到小的順序是Zn2+＞Pb2+。
表2劑量反應(yīng)方程X2檢驗(yàn)結(jié)果
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