申请日2004.12.31
公开(公告)日2005.07.06
IPC分类号G01N33/00; C12Q1/02; G01N1/28
摘要
一种利用水绵检测废水中非离子型表面活性剂浓度的方法，利用淡水绿藻水绵(Spirogyra sp.)细胞结构形态为目标物，检测水溶液中非离子型表面活性剂浓度;将非离子型表面活性剂标准样品倍比稀释，配成系列呈浓度梯度稀释样，加入处于营养生长阶段的水绵，用显微镜观察水绵细胞结构的改变，找出使水绵细胞结构发生改变的临界浓度;将待测样品水溶液倍比稀释，加入少量水绵，用显微镜观察水绵细胞受伤情况，求出水绵不受伤害待测液最高稀释倍数;由：表面活性剂浓度=临界浓度×最高稀释倍数即得样品中非离子型表面活性剂浓度。本发明具有不需特殊仪器及试剂、无二次污染、材料易得、灵敏度高，经济、快速、实用等特点，在一般环境生物学实验室都可完成。
权利要求书
1、一种利用水绵检测废水中的非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.)的细胞结构形态为目标物，检测水溶液中非离 子型表面活性剂的浓度;将非离子型表面活性剂标准样品进行倍比稀释，配制成一系列 呈浓度梯度的稀释样，加入处于营养生长阶段的水绵，处理15～240分钟，用显微镜观 察水绵细胞结构的改变，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非离子型表面 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非离子型表面活性剂浓度的方法，其 特征是其具体步骤为：
(1)、材料的准备
阴离子型表面活性剂标准样品：采用烷基酚聚氧乙烯醚或相应于待测样品中的 非离子型表面活性剂，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)、无反应临界浓度测定
1)、无反应临界浓度初步测定：将非离子型表面活性剂标准样品烷基酚聚氧乙烯醚 或相应于待测样品中的非离子型表面活性剂于50mL的小烧杯中进行倍比稀释，配制成 为0.0～8.0mg/L的浓度梯度;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 取经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、细胞结构发生改变的大致无反应浓度，用Cm’表 示;
2)、无反应临界浓度精确测定：将非离子型表面活性剂标准样品，用蒸溜水于50ml 的小烧杯中进一步配成浓度范围在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，在显微镜下观察细胞受损情况， 找出水绵细胞对非离子型表面活性剂无反应的精确临界浓度，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，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;受非离子型表面活性剂损伤后，水绵细胞中螺旋状排 列的载色体带变成不规则卷曲，并逐渐解体，呈逐渐被“溶解”状，色素外溢，整个细 胞呈现绿色;造粉核膨胀，也逐渐解体;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，细胞膨胀;
通常情况下，载色体的规则螺旋结构出现混乱是最先出现的症状，若细胞中载色体 出现不规则螺旋状，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，分别加入水绵约5g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，求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非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：表示待测样品中非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：表示样品溶液的稀释倍数。
说明书
利用水绵检测废水中非离子型表面活性剂浓度的方法
技术领域：
本发明涉及一种非离子型表面活性剂浓度的测定方法，具体涉及利用水绵 (Spirogyra sp.)检测废水中非离子型表面活性剂浓度的方法。
背景技术：
非离子型表面活性剂与其它各类表面活性剂一样，都是极为重要的精细化工产品， 被广泛应用于各种民用及工业部门。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。
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非离子型、非离子型、阳离子型和 两性表面活性剂四大类，由于非离子型表面活性剂优良的复配性能，容易与其它化学物 质混配而不产生沉淀，因而占有很大的市场份额。据预测，非离子型表面活性剂的产量 将会超过阴离子型表面活性剂而占据第一。在各种非离子型表面活性剂产品中，烷基酚 聚氧乙烯醚的消耗量占据首位。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，非离子型的烷基酚聚氧乙烯醚为31万吨/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，环境影响相对较小。
对于环境水样中非离子型表面活性剂的检测方法，张履芳等于1987年公布了利用磷 钼酸沉淀剂在BaCl2存在下与聚氧乙烯型非离子型表面活性剂生成配合物沉淀与阴离子 型表面活性剂及其它杂质分离，然后进行红外光谱定性分析。钱锡兴等自1986年先后报 道了苦味酸钡络合萃取比色法、萃取分光光度法及用自制的聚氧乙烯醚非离子型表面活 性剂选择电极为指示电极，测定水中非离子型表面活性剂，检出限为50.0mg/L。陈树 俊等于1992公布了采用四碘镉化钾缔合萃取原子吸收法。高连存等于1997年报道了用 毛细管超临界流体色谱法(CSFC)测定失水山梨醇多元醇型非离子型表面活性剂。王启 山于1994年公布了根据表面活性剂不同浓度下气泡上升的速度关系，研制了检测表面活 性剂浓度的红外线连续监测仪。可以看出，目前还没有十分完善的测定非离子型表面活 性剂的理想方法，目前的方法对非离子型表面活性剂的测定是在定性的范畴，或者定量 分析时其灵敏度较低，不能达到要求，而且都需要特殊的检测仪器，为测试方法的推广 应用带来了不便，在一般实验室内无法完成，更不适于大样本检测，研究新的检测技术 十分必要。
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、实用的利用水绵检测废水中非离子型表面活性剂浓度的方法，不需要特殊的仪器和 设备，可用于大量样本的检测，并可在普通实验室检测。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题。
水绵(Spirogyra sp.)——未受污染的淡水中常见的一种绿藻，植物体为不分枝丝 状。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，细胞中央为一个大液泡。细胞核一个，由 微丝牵引悬挂于细胞的中央。当环境中含有一定浓度的非离子型表面活性剂时，水绵受 到损伤，细胞结构发生变化，其载色体呈现不规则卷曲状，并逐渐呈溶解状，色素外溢。 造粉核膨胀，并逐渐解体。由于细胞结构透明，在普通光学显微镜下，其内部结构的变 化情况清晰可见。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。 更为重要的是水绵对非离子型表面活性剂十分敏感，且伤害症状专一，重复性好。
本发明就是利用水绵这一独特的结构特征，测定非离子型表面活性剂浓度。
本发明的具体技术方案是：利用水绵(Spirogyra sp.)检测废水中的非离子型表面 活性剂浓度的方法，其特征在于该方法利用淡水绿藻——水绵的细胞结构形态为目标物， 检测水溶液中非离子型表面活性剂的浓度。将非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的稀释样，加入处于营养生长阶段的水绵，约15～240分 钟，用显微镜观察水绵细胞结构的改变，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，约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 非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
非离子型表面活性剂标准样品：采用烷基酚聚氧乙烯醚(或相应于待测样品中的 非离子型表面活性剂)，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、无反应临界浓度测定
(1)、无反应临界浓度初步测定：将非离子型表面活性剂标准样品烷基酚聚氧乙烯 醚(或相应于待测样品中的非离子型表面活性剂)于50mL的小烧杯中进行倍比稀释， 配制成为0.0～8.0mg/L的浓度梯度;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， 用镊子取经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、细胞结构发生改变的大致无反应浓度(用 Cm’表示)。
(2)、无反应临界浓度精确测定：将非离子型表面活性剂标准样品，用蒸溜水于50ml 的小烧杯中进一步配成浓度范围在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，在显微镜下观察细胞受损情况， 找出水绵细胞对非离子型表面活性剂无反应的精确临界浓度(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，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。受非离子型表面活性剂损伤后，水绵细胞中螺旋状排 列的载色体带变成不规则卷曲，并逐渐解体，呈逐渐被“溶解”状。色素外溢，整个细 胞呈现绿色。造粉核膨胀，也逐渐解体。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，细胞膨胀。
通常情况下，载色体的规则螺旋结构出现混乱是最先出现的症状，若细胞中载色体 出现不规则螺旋状，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的稀释样，分别加入水绵约5g。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，求出水绵无反应的 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非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：表示待测样品中非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：表示样品溶液的稀释倍数。
该方法的检测限为5.5mg/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，水绵材料易得，且灵敏度较高，其灵敏度比聚氧乙烯醚非离子 型表面活性剂选择电极法提高近10倍。因此，该方法具有经济、快速、灵敏、实用等特 点，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 度废水中非离子型表面活性剂的含量。