訪王子健：細談生物毒性監(jiān)測技術

　　前段時間的一則新聞報道中提到，在北京密云水庫安裝了一套“水質安全生物預警系統”，該系統中裝有20多條活蹦亂跳的小魚。這些小魚監(jiān)測著整個水庫內水質安全，時時守護著京城的水源�！八�質安全生物預警系統”以及其中的小魚皆是由中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心王子健研究員成功研制及培養(yǎng)的。王子健研究員稱這些小魚為“24小時不下崗的水質監(jiān)測員”。

　　為什么要用生物來監(jiān)測水質安全?這種生物毒性監(jiān)測技術的特點體現在哪里?我國生物毒性監(jiān)測技術的發(fā)展現狀如何?未來發(fā)展前景怎樣?帶著這些問題，儀器信息網的編輯近日采訪了水質生物毒性監(jiān)測技術研究領域我國著名的專家——中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心王子健研究員。

　　“生物毒性監(jiān)測技術，未來一定會有大市場”

　　王子健研究員在談到發(fā)展生物毒性監(jiān)測技術的必要性時說到，人們判斷一種物質是否有毒，最有效的方法就是用活物來驗證，這種情況下，就用到了生物毒性監(jiān)測的原理。從法規(guī)角度，化學監(jiān)測目前是不可替代的，但化學監(jiān)測也不是十分保險，那么我們就在它的基礎上加上一個保險，就是生物毒性監(jiān)測。

　　“如果按照一個又一個的化學監(jiān)測指標去管，我們的水質安全永遠管不到頭”

　　環(huán)境監(jiān)測一般分化學監(jiān)測、生物監(jiān)測、生態(tài)監(jiān)測。大家經常將生物監(jiān)測與生態(tài)監(jiān)測混為一談。目前我國還只是監(jiān)控一些常規(guī)化學監(jiān)測指標，例如水質常規(guī)監(jiān)測還只限于COD、氨氮、重金屬、常見有機污染物等有毒有害污染物，指標的數量非常有限。水生態(tài)監(jiān)測主要考察水生態(tài)系統完整性，國內有許多研究單位和環(huán)境監(jiān)測部門已經開展過工作，但是還沒有列入環(huán)境監(jiān)測考核指標。

　　以飲用水為例，國家標準有109項檢測指標，與之前的40多項相比已有明顯進步，但我們日常生活中接觸到的化學品多達4-8萬種，它們都有可能出現在水體中，從理論上說要保證水體安全，至少要檢測幾千種污染物，所以說目前的109種檢測指標是遠遠不夠。然而，幾千種污染物我們是無法逐一進行鑒定的。并且這些化學品并不是單獨存在的，進入環(huán)境中可能經歷降解、結合、轉化等一系列化學反應過程，產生一大批新的化合物和協同效應，因此單純用化學監(jiān)測技術手段進行水質檢測并不能保證安全。換句話說，即使達到國家標準的水，也不能保證其絕對“無毒”。

　　既然，按照一個又一個的化學監(jiān)測指標去管，沒頭沒尾，永遠管不到頭。那么，我們不這樣管，又該怎么管?

　　“綜合毒性”如何監(jiān)測?利用不同等級的生物構建生物毒性監(jiān)測系統

　　在生物毒性監(jiān)測技術研究方面我們做了一些嘗試，由于水生態(tài)系統中生物鏈不同等級的生物對有毒污染物的反應靈敏度是不一樣的，所以判斷水生態(tài)系統的綜合毒性時，需要發(fā)展針對多個生物等級的監(jiān)測方法。

　　首先需要選擇易于研究又有代表性的生物。我們在微生物群落中選擇了發(fā)光菌，其優(yōu)點是前人對其已進行了很多研究，缺點是發(fā)光菌是簡單的生物體，例如它沒有神經系統，對有機磷農藥不敏感;藻類我們選擇了蛋白核小球藻和珊藻;用大型蚤代表浮游動物;脊椎動物則選擇魚類為代表，魚的神經系統非常發(fā)達，對有機磷農藥反應明顯。不同物種對不同有毒物質敏感度不一樣，用一種生物來判斷綜合毒性是不夠的，需要用不同的物種、不同得分方法來構建評價體系。另外，我們實驗室還對魚的不同生命階段進行了毒性篩選測試，包括：幼魚篩選測試、性腺發(fā)育/性逆轉測試、成魚繁殖測試、魚部分和全生命周期測試、孵化/發(fā)育/繁殖測試、整個生命周期測試、多代效應測試等。構建這樣一個評價系統，可以說能夠初步評價水生態(tài)環(huán)境安全。

　　“生物毒性監(jiān)測，已被列入國家未來環(huán)保工作中”

　　生物毒性監(jiān)測還沒有進入日常管理，但環(huán)保部、環(huán)境監(jiān)測總站已經提出了“綜合毒性”的概念，將其列為水專項以及未來環(huán)保部工作中的一項。

　　近年來，我國有毒污染物引起的水質安全與生態(tài)安全問題突出、化學品引起的環(huán)境污染事故頻發(fā)，在這種情況下，生物毒性監(jiān)測技術通常反應快速，適合預警需要，其發(fā)展對提升環(huán)境監(jiān)管能力，提高環(huán)境安全保障具有重要意義。并且，生物毒性監(jiān)測通常費用低廉，適合推廣。

　　目前，生物毒性監(jiān)測技術還只是處于實驗室研究階段，技術還有待進一步完善，實際應用較少，但未來一定會有大市場。例如，將生物毒性監(jiān)測技術應用到工業(yè)廢水排放的監(jiān)控中，可以判斷出廢水中的毒性來源于哪一步的生產工藝，將大大有利于改進工藝水平。

　　“生物毒性監(jiān)測技術，短期內不會形成大規(guī)模的產業(yè)”

　　在問到王子健研究員的科研成果產業(yè)化情況時，王子健研究員無奈的說到，科學家的研究與企業(yè)的研發(fā)不一樣，科學家的科研工作要具有前瞻性，也就注定了短期內難以有大市場。市場前景不明顯，成果的價值就會被低估，有些科學家在無奈之下就只好自己先做些產品出來，一邊在市場上應用，一邊擴大影響等待機會，當時機成熟再轉讓出去，使其產業(yè)化。

　　不同等級生物的監(jiān)測技術都可以發(fā)展成為相應的監(jiān)測儀器

　　之前提到的四個等級生物監(jiān)測技術都可以發(fā)展成為相應的監(jiān)測儀器。我們實驗室發(fā)展了基于大型蚤、魚類的生物毒性監(jiān)測系統，還有其他一些儀器企業(yè)發(fā)展了以發(fā)光菌為基礎的監(jiān)測儀器。

　　生物監(jiān)測儀器多應用免疫分析技術原理，整合生物分析技術、材料技術、微電子技術最新研究成果，開發(fā)用于現場快速檢測、在線實時監(jiān)控的系列化生物