toxy-pam——水質總毒性分析熒光儀
schreiber教授因發明pam系列調制葉綠素熒光儀而獲得首屆光合作用協會（ispr）創新獎

為什么要用葉綠素熒光法測水質毒性？

目前分析水體中環境激素的方法主要是氣相色譜/質譜法（gc/ms）、液相色譜/質譜法（lc/ms）和等離子發射光譜/質譜法（icp/ms）等。這幾種方法的優點是精密度高，而且可以對每種環境激素的含量分別做出精確測定；其缺點是儀器昂貴，樣品前處理復雜，操作需專業人員，操作費時，不能在野外現場進行，且很難對水體中的總環境激素做有效的估計。而在自然水體中通常是多種環境激素同時存在，同時這些環境激素的效應往往有疊加或拮抗作用，因此針對各種環境激素做的單獨分析很難正確評價它們對生物的毒性效應。要對水體的毒性進行快速、準確的評估，特別是突發事件發生時的迅速反應，上述3種方法很難滿足這方面的需求。

水體中的環境激素均能直接或間接抑制單細胞藻類的光合作用，其中多數除草劑就是通過抑制光合作用來達到除草目的的。葉綠素熒光技術是檢測活體植物光合作用變化的常規方法，其優點是快速、靈敏、準確度高、且不破壞樣品的完整性。脈沖振幅調制（pam）葉綠素熒光儀是一種研究活體光合作用的儀器，國外自1990年代以來，陸續有人采用葉綠素熒光技術進行水中農藥殘留的檢測，并取得了較大進展，而國內尚無人利用單細胞藻類的光合作用來檢測環境激素。conrad等首先利用pam-101/102/103測量可變熒光的方法研究了用單胞藻檢測農藥含量的可行性，其檢測限為100 μg•l-1，遠遠高于歐盟對飲用水中總農藥含量不超過0.5 μg•l-1的標準。merschhemke和jensen利用pam-101/102/103測量葉綠素熒光和氧電極測光合放氧的方法，建立了一種自動藻類生物檢測系統（fluox），對萊茵河的水質進行連續監測。它們以銅綠微囊藻為指示生物，發現對阿特拉津（atrazin）的檢測限為0.85 μg•l-1。snel等分別利用pam-101/102/103和xe-pam測量大型藻類和單細胞柵藻的電子傳遞速率以及量子產量的方法，來進行農藥的生物檢測，發現對利谷隆（linuron）的檢測限為0.5-2.5 μg•l-1。trapmann等以類囊體為指示生物，用pam-2000對飲用水進行了農藥殘留的生物檢測，他們以量子產量為指標，發現對dcmu（diuron，敵草隆）的檢測限為0.4 μg•l-1。

在以上這些研究的基礎上，

2001年，schreiber教授設計了一種用于檢測水中毒性物質的雙通道水體毒性熒光儀ToxY-PAM，稱為toxy-pam。以三角褐指藻為指示生物，toxy-pam對dcmu的檢測限達到甚至低于0.1 μg•l-1，這已可以滿足歐盟對飲用水中單種農藥含量不超過0.1 μg•l-1的標準。自從toxy-pam出現后，schreiber教授先后與歐盟institute for reference materials and measurements（iemm）和澳大利亞環境毒理研究中心（nrcet）合作，試圖將這種方法發展成為一種水質檢測的標準方法。目前他與nrcet的合作已取得顯著進展。他們在水樣測試前加了一個預濃縮步驟，從而將toxy-pam的檢測限提高到0.1 ng•l-1。

目前國內外對環境激素的檢測仍采用傳統的化學分析技術，盡管結果準確、靈敏度高，但儀器昂貴、耗時且不能現場操作。由于幾乎所有環境激素均可直接或間接抑制光合作用，因此以單細胞微藻為指示生物，利用水體毒性熒光儀ToxY-PAM對水體總毒性進行檢測，對于水中環境激素的快速現場檢測和預警具有重要意義。

特點與功能
1）雙通道熒光儀，以微藻為指示生物，檢測水中毒性物質（主要是環境激素）含量

2）可現場測量，測量迅速

3）指示生物（微藻）可自己培養，方法簡單，造價極便宜

4）特別適合于水質預警

5）毒性物質以dcmu當量表示（類似于cod）

6）可單機操作，可連接電腦操作

7）可觀察毒性物質對指示生物抑制作用的動力學變化

測量參數
f1、fm1、y1、f2、fm2、y2、inh.%和dcmu當量等。

應用領域
以微藻為指示生物，檢測水中有毒物質（主要是環境激素）的含量（總毒性），主要應用于環境科學、水生生物學、水質預警、水域生態學、污染生態學、海洋學與湖沼學、毒理學等領域。


技術參數
測量光：藍色led，470 nm，標準光強10 μmol m-2 s-1 par，升高到高頻時光強可升高20倍

信號檢測：兩個pin光電二極管，帶選擇性鎖相放大器（設計）

飽和脈沖：藍色led，470 nm，持續時間0.4 s，強度2000

μmol m-2 s-1 par

微處理器：cmos 80c52

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