申请日2004.12.31
公开(公告)日2005.08.03
IPC分类号G01N33/00; C12Q1/02; G01N1/28
摘要
一种利用水绵检测废水中阴离子型表面活性剂浓度的方法，利用淡水绿藻水绵(Spirogyra sp.)的细胞结构形态改变为目标物，检测水溶液中阴离子型表面活性剂的浓度，它将阴离子型表面活性剂标准样品进行倍比稀释，配制成一系列呈浓度梯度稀释样，加入水绵，用显微镜观察水绵细胞结构，找出使水绵细胞结构发生改变的临界浓度，将待测样品的水溶液倍比稀释后，加入少量水绵，用显微镜观察水绵细胞受伤情况，求出水绵不受伤害的待测液的最高稀释倍数;由公式：表面活性剂浓度=临界浓度×最高稀释倍数，即得样品中阴离子型表面活性剂浓度。本发明具有快速、简便、实用的特点，不需特殊仪器设备、试剂，无二次污染，水绵取材方便，一般生物实验室都可完成。
权利要求书
1、一种利用水绵检测废水中的阴离子型表面活性剂浓度的方法，其特征在于该方法 利用淡水绿藻——水绵(Spirogyra sp.)的细胞结构形态改变为目标物，检测水溶液中阴离 子型表面活性剂的浓度;将阴离子型表面活性剂标准样品进行倍比稀释，配制成一系列 呈浓度梯度稀释样，加入水绵，处理15～240分钟，用显微镜观察水绵细胞结构，找出 使水绵细胞结构发生改变的临界浓度;将待测样品的水溶液经倍比稀释后，加入少量水 绵，处理15～240分钟，用显微镜观察水绵细胞受伤情况，求出水绵不受伤害的待测液 的最高稀释倍数;由下列公式即可得出样品中阴离子型表面活性剂的浓度：表面活性剂 浓度=临界浓度×最高稀释倍数。
2、如权利要求1所述的利用水绵检测废水中的阴离子型表面活性剂浓度的方法，其 特征在于其具体步骤为：
(1)、材料的准备
阴离子型表面活性剂标准样品：采用直链烷基苯磺酸钠或相应于待测样品中的阴离 子型表面活性剂，分析纯;
水绵：从未受有毒物质污染的水沟或池塘中采集处于营养生长阶段、生长状态良好 的水绵，用蒸馏水充分洗净，除去杂质，置于盛有蒸馏水的大烧杯中备用;
(2)、无反应临界浓度的测定
1)、无反应临界浓度初步测定：将阴离子型表面活性剂标准样品直链烷基苯磺酸钠 或相应于待测样品中的阴离子型表面活性剂于50mL的小烧杯中，用蒸溜水倍比稀释， 配制成为0.0～8.0mg/L的系列浓度梯度;取水绵约5g，用吸水纸吸去外附水分后，加 入各浓度小烧杯中处理;15～240分钟，取一片干净的载玻片，在其中央加一滴蒸馏水， 用镊子取各浓度处理的水绵少量，分散于载玻片上的蒸馏水中，盖上盖玻片，在显微镜 下观察细胞受损情况，找出引起细胞伤害、结构发生改变的大致无反应临界浓度，用Cm’ 表示;
2)、无反应临界浓度精确测定：将阴离子型表面活性剂标准样品，于50ml的小烧 杯中用蒸溜水进一步配制成浓度范围在Cm’左右、间隔距离更小的浓度梯度，各加约 5g水绵处理;15～240分钟，取少量水绵于干净的载玻片上，盖上盖玻片，在显微镜下 观察细胞受损情况，找出水绵细胞无反应的的精确的临界浓度，用Cm表示;
3)、细胞伤害症状判定：正常情况下，水绵植物体由长筒形细胞于两端连成丝状， 载色体呈带状，规则地螺旋盘绕在细胞的内表面，载色体上含有一列造粉核;细胞核由 微丝牵引，悬挂于细胞的中央，细胞内其余的空间被一个大液泡充填;细胞壁为两层： 内层的纤维素层和外层的果胶质层;受阴离子型表面活性剂损伤后，水绵中螺旋状排列 的载色体带变成不规则卷曲，螺距减小，载色体的绿色加深变暗，造粉核仍然明显;随 着损伤程度的加深，造粉核会慢慢解体，载色体进一步聚集，细胞质膜皱缩，与细胞壁 分离，出现较大的质壁空隙;水绵细胞壁的外层果胶质溶解而使细胞壁变薄，细胞壁仅 剩内部的纤维层;
通常情况下，载色体的规则螺旋结构被打乱是最先出现的症状，若细胞出现不规则 螺旋载色体，则视为细胞受到了损伤;
(3)、样品测定
将样品溶液进行倍比稀释配制成系列浓度梯度，分别加入约5g水绵;处理15～240 分钟，取水绵于干净载玻片上，在显微镜下观察细胞受伤情况，得出对水绵无影响的样 品溶液的最高稀释倍数，用Td表示;
若为土壤样品，则于小烧杯中视污染程度称取土壤样品2-15g，加蒸溜水50mL，使 之充分混匀，净置30分钟，取上清液测定，测定方法同水样;
(4)、计算
由下列公式可计算出样品溶液中阴离子型表面活性剂的浓度：
表面活性剂浓度C=Cm×Td
式中：
C：表示待测样品中阴离子型表面活性剂的浓度，单位mg/L;
Cm：表示水绵无反应临界浓度，单位mg/L;
Td：表示样品溶液的最高稀释倍数。
说明书
利用水绵检测废水中的阴离子型表面活性剂浓度的方法
技术领域：
本发明涉及一种阴离子型表面活性剂浓度的测定方法，具体涉及利用淡水绿藻——水 绵(Spirogyra sp.)检测废水中阴离子型表面活性剂浓度的方法。
背景技术：
表面活性剂是一类极为重要的精细化工产品，它的应用范围十分广泛，涉及到各种 民用及工业部门，其中消耗量最大的是洗涤剂工业。表面活性剂分子具有特殊的双亲媒 性基团，并能改变两相界面的物理性质，因此具有多种复合功能，如清洗、发泡、湿润、 乳化、增溶、分散等，因此，享有“工业味精”之美誉。据统计，1982年世界上所有表 面活性剂的产量为1300万吨，到1987年，世界上表面活性剂的产量为1500多万吨。在 美国的化学工业中，表面活性剂工业也正飞速发展，1972-1982年间，该工业以高于 300%的速度增长。近年来我国洗涤剂工业发展迅速，产量逐年增加。1985年我国合成 洗涤剂的产量为100.4×104t，1990年为151.4×104t，1995年已达221.8×104t，居世界 第二位。
表面活性剂的种类从我国古人用的皂角到现在各种石油化工合成的及生物合成的表 面活性剂产品已有数千种，在实际应用中主要是化学合成类表面活性剂。各种化学合成 类表面活性剂通常按其分子结构中带电性的特征分为阴离子型、阳离子型、非离子型和 两性型表面活性剂四大类，其中阴离子型表面活性剂的产量占据首位。各种阴离子型表 面活性剂产品中，直链烷基苯磺酸盐的市场占有率最高：据1982年西方主要表面活性剂 生产国各大类表面活性剂产量的统计数据，阴离子型的直链烷基苯磺酸盐为110万吨/年。 两性离子型表面活性剂因其复配性能较差，而阳离子型表面活性剂对生物的毒性大，因 此，应用范围受到限制，市场占有率不高，对环境的影响相对较小。
对于样品中阴离子型表面活性剂的检测方法有亚甲蓝分光光度法、高效液相色谱法 (HPLC)、电位滴定法、溴甲酚紫(BCP)——氯化十六烷基吡啶(CPC)光度法、萃 取——荧光法和薄层扫描法等方法。
亚甲蓝分光光度法被美国环保局、国际标准组织(ISO)、日本工业用水协会及我国 国家环保局推荐为阴离子型表面活性剂检测的标准方法。但亚甲蓝分光光度法对样品的 预处理步骤十分繁杂，且容易受样品中各种物质的干扰，选择性差，因此给分析结果带 来的误差较大，耗时量大。同时，大量采用的萃取剂三氯甲烷、氯仿，不仅使检测费用 高涨，还可能带来“二次污染”，是该检测方法的致命弱点。
高效液相色谱法(HPLC)对水中阴离子型表面活性剂进行检测，根据水中LAS的 含量，使用不同的预处理方法：含LAS较低的水样，用三氯甲烷萃取后，以紫外检测器 和荧光检测器同时测定。含LAS较高的水样，经微孔滤膜过滤后，用荧光检测器直接测 定。可见，高效液相色谱法技术难度较大，且需要特殊的仪器——高效液相色谱仪，测 定过程中的流动相十分昂贵，不适于大样本的检测;另外，溴甲酚紫(BCP)——氯化 十六烷基吡啶(CPC)光度法、萃取——荧光法、薄层扫描法等测定水中的阴离子型表 面活性剂，都对实验仪器要求高。因此，找到一种简便、经济实用的检测方法作为必要 补充十分重要。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷，提供一种简便、快速、经 济、实用的测定废水中阴离子型表面活性剂浓度的方法。
本发明解决上述技术问题采用以下技术方案：
水绵(Spirogyra sp.)是一种不分枝丝状绿藻，在未受有毒物质污染的淡水中常见。 正常情况下，水绵植物体由长筒形细胞连成丝状，不分枝。细胞内有多条含有光合色素 (叶绿素)、具有光合作用功能的带状载色体。这些载色体呈多股螺旋、规则地盘绕在细 胞的内表面，载色体上还有一列造粉核。细胞核一个，由微丝牵引悬挂于细胞的中央。 细胞内的其余空间为一个大液泡所充填(如图1所示)。当环境中含有一定浓度的阴离子 型表面活性剂时，水绵受到损伤，细胞结构发生显著变化，其中最突出的是载色体的规 则螺旋构型发生改变，呈现不规则螺旋状。由于细胞透明，在普通光学显微镜下，其内 部结构的变化情况清晰可见。水绵的这种独特的规则结构，在自然界已知的生物类群中， 是绝无仅有的。本发明就是利用水绵这一独特的结构特征，检测阴离子型表面活性剂的 浓度。
利用水绵检测废水中的阴离子型表面活性剂浓度的方法，其特征在于该方法利用淡 水绿藻——水绵(Spirogyra sp.)的细胞结构形态改变为目标物，检测水溶液中阴离子型 表面活性剂的浓度，将阴离子型表面活性剂标准样品进行倍比稀释，配制成一系列呈浓 度梯度稀释样，加入水绵，处理15～240分钟，用显微镜观察水绵细胞结构，找出使水 绵细胞结构发生改变的临界浓度;将待测样品的水溶液经倍比稀释后，加入少量水绵， 处理15～240分钟，用显微镜观察水绵细胞受伤情况，求出水绵不受伤害的待测液的最 高稀释倍数;由下列公式即可得出样品中阴离子型表面活性剂的浓度：表面活性剂浓度 =临界浓度×最高稀释倍数。
其具体步骤为：
1、材料的准备
阴离子型表面活性剂标准样品：采用直链烷基苯磺酸钠(或相应于待测样品中的阴 离子型表面活性剂)，分析纯;
水绵：从未受有毒物质污染的水沟或池塘中采集处于营养生长阶段、生长状态良好 的水绵，用蒸馏水充分洗净，除去杂质，置于盛有蒸馏水的大烧杯中备用。
2、无反应临界浓度的测定
1)、无反应临界浓度初步测定：将阴离子型表面活性剂标准样品直链烷基苯磺酸钠 (或相应于待测样品中的阴离子型表面活性剂)于50mL的小烧杯中，用蒸溜水倍比稀 释，配制成为0.0～8.0mg/L的系列浓度梯度;取水绵约5g，用吸水纸吸去外附水分后， 加入各浓度小烧杯中处理。15～240分钟，取一片干净的载玻片，在其中央加一滴蒸馏 水，用镊子取各浓度处理的水绵少量，分散于载玻片上的蒸馏水中，盖上盖玻片，在显 微镜下观察细胞受损情况，找出引起细胞伤害、结构发生改变的大致无反应临界浓度(用 Cm’表示)。
2)、无反应临界浓度精确测定：将阴离子型表面活性剂标准样品，于50ml的小烧 杯中用蒸溜水进一步配制成浓度范围在Cm’左右、间隔距离更小的浓度梯度，各加约 5g水绵处理。15～240分钟，取少量水绵于干净的载玻片上，盖上盖玻片，在显微镜下 观察细胞受损情况，找出水绵细胞无反应的的精确的临界浓度(用Cm表示)。
3)、细胞伤害症状判定：正常情况下，水绵植物体由长筒形细胞于两端连成丝状， 载色体呈带状，规则地螺旋盘绕在细胞的内表面，载色体上含有一列造粉核。细胞核由 微丝牵引，悬挂于细胞的中央。细胞内其余的空间被一个大液泡充填。细胞壁为两层： 内层的纤维素层和外层的果胶质层。受阴离子型表面活性剂损伤后，水绵中螺旋状排列 的载色体带变成不规则卷曲，螺距减小，载色体的绿色加深变暗。造粉核仍然明显。随 着损伤程度的加深，造粉核会慢慢解体，载色体进一步聚集，细胞质膜皱缩，与细胞壁 分离，出现较大的质壁空隙。水绵细胞壁的外层果胶质溶解而使细胞壁变薄，细胞壁仅 剩内部的纤维层。
通常情况下，载色体的规则螺旋结构被打乱是最先出现的症状，若细胞出现不规则 螺旋载色体，则视为细胞受到了损伤。
3、样品测定
将样品溶液进行倍比稀释配制成系列浓度梯度，分别加入约5g水绵处理。15～240 分钟，取水绵于干净载玻片上，在显微镜下观察细胞受伤情况，得出对水绵无影响的样 品溶液的最高稀释倍数(用Td表示)。
若为土壤样品，则于小烧杯中称取土壤样品2-15g(视污染程度而定)，加蒸溜水 50mL，使之充分混匀，静置30分钟，取上清液测定。测定方法同水样。
4、计算
由下列公式可计算出样品溶液中阴离子型表面活性剂的浓度：
表面活性剂浓度C(mg/L)=Cm×Td
式中：
C：表示待测样品中阴离子型表面活性剂的浓度，单位mg/L;
Cm：表示水绵无反应临界浓度，单位mg/L;
Td：表示样品溶液的最高稀释倍数。
该方法的检测限为4.0mg/L。
本发明利用水绵细胞结构的改变，特别是细胞中载色体的独特、规则螺旋结构的改 变作为检测目标，其症状明显、典型，易于观察判定。由于水绵细胞透明，在普通光学 显微镜下，不需切片、染色等繁杂步骤，可直接观察。本检测方法不需要特殊的仪器设 备及试剂，无二次污染，且水绵材料易得，具有经济、快速、实用等特点。因此，在一 般的环境生物学实验室都可以完成。本检测技术可用于快速测定大样本、高浓度废水中 阴离子型表面活性剂的含量。