[发明专利]以苔藓过氧化氢酶作为标志物的大气重金属污染预警方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环保技术领域的大气重金属污染的监测预警方法，具体是一种以苔藓过氧化氢酶(CAT)作为生物标志物的大气重金属污染的监测预警方法。

背景技术

常规的大气监测方法不仅需要昂贵的仪器设备、监测范围小，还需设计一个严密的监测网，容易受到技术及经费等的限制，而且监测指标多为二氧化硫、氮氧化物及悬浮颗粒物等，在大气重金属的监测方面技术较为缺乏。利用苔藓植物进行生物监测可避免在短期内测定所带来的分析数据的波动，费用也相对低廉，因而具有较大的优势。但目前苔藓生物监测方法的应用主要集中在采用生态学或者化学分析方法测定苔藓体内重金属含量，以反映一定时空范围内大气重金属的污染状况。由于污染物对植物的可见伤害或植物生长及产量的变化都必须在高污染水平下才显著，因此，应当在早期就污染物对植物生物过程的影响进行预警与监测。但当污染物浓度比较低，不足以引起植物形态发生显著变化时，普通生物监测方法不能准确反应大气重金属对植物的影响，此时，植物生理代谢指标的变化可作为监测污染物对生物影响的生物标志物。

许多研究表明，植物受到胁迫时，会造成体内自由基(主要为·O₂^-、H₂O₂、·OH、·O)的过量累积，从而损伤细胞的膜结构并导致细胞生理生化代谢紊乱。而植物在长期进化过程中，可形成两种主要的抗氧化系统，它们在一定范围内能及时清除机体内过多的活性氧，维持自由基代谢的动态平衡。这两种抗氧化体系分别为：自由基清除系统(包括类胡萝卜素、抗坏血酸、谷光甘肽、生育酚等)和抗氧化酶系统(超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等)。另外，有研究表明，普通氧化胁迫及环境因子胁迫与重金属胁迫引起植物抗氧化酶、硫醇、蛋白质、脂质过氧化反应及其他自由基清除剂的变化是不相同的。因此，可以通过研究揭示出对重金属胁迫反应敏感的苔藓生理指标，并将其用于环境监测。近年来，已有将植物抗氧化酶作为生物监测指标的研究，但还没有将苔藓植物抗氧化酶作为大气重金属污染的生物标志物的研究。

经对现有技术的文献检索发现，Geret等在《Ecotoxicity》(毒理学)(2003，12：417-426)上发表的“Antioxidant enzyme activities，metallothioneins andlipid peroxidation as biomarkers in Ruditapes decussates？”(用文哈抗氧化酶活性、金属硫蛋白和脂质过氧化物作为生物标志物)，该文中提出文哈腮过氧化氢酶活性、谷胱甘肽过氧化物酶活性和丙二醛含量可作为监测水环境污染的生物标志物。具体方法为：从污染状况不同的几个监测点捕集文哈，分析其腮和消化腺中抗氧化物酶活性、脂质过氧化物含量、蛋白含量及金属硫蛋白含量，结果表明这些生理指标的大小及变化，尤其是腮过氧化氢酶活性、谷胱甘肽过氧化物酶活性和丙二醛含量与监测点的污染状况一致，表明这几个指标能作为水体污染的生物标志物。其不足在于：该方法只适用于水体污染的生物监测，而不能反映大气质量状况。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种以苔藓过氧化氢酶作为标志物的大气重金属污染预警方法，使其以苔藓过氧化氢酶作为生物标志物对大气重金属污染进行监测和预警，能对大气重金属污染起到很好的警示作用。

本发明是通过以下技术方案实现的，包括以下步骤：

第一步，苔藓采集。

所述苔藓采集，是指在监测区域内采集新鲜的苔藓样品，去除杂物后立即低温保存，并且要求采集的苔藓属于同一个种。

第二步，苔藓过氧化氢酶的提取。

所述苔藓过氧化氢酶的提取，是指用磷酸钾缓冲液于冰浴中研磨提取，所得匀浆离心，上清液即为过氧化氢酶提取液。

所述磷酸钾缓冲液，其浓度为0.1M，pH 7.0，内含0.1mM EDTA(乙二氨四乙酸)，1％(m/v)的聚乙烯吡咯烷酮。

所述匀浆离心，是指于4℃下10,000rpm离心15min。

所述过氧化氢酶提取液，于4℃保存。

第三步，测定过氧化氢酶活性。

所述测定过氧化氢酶活性，是指测定过氧化氢酶活性的反应混合液共3ml，其中包括100mM磷酸钾缓冲液(pH 7.0)，10mM H₂O₂和0.2ml提取液。加入H₂O₂后反应开始，于240nm下测定反应1min后吸光值的变化，消光系数为39.4/mM cm。