水质总毒性荧光仪

ToxY-PAM——水质总毒性分析荧光仪
Schreiber教授因发明PAM系列调制叶绿素荧光仪而获得首届国际光合作用协会（ISPR）创新奖 

为什么要用叶绿素荧光法测水质毒性？

水是生命之源，对维系人类生存和生物圈的正常运转起着重要作用。但近年来水体受到的污染越来越严重，这不仅包括易引起富营养化甚至水华发生的外源营养盐的输入，而且包括各种环境激素浓度的逐渐升高。环境激素主要是指由于人类的生产和活动而释放到环境中的能干扰人体和动物内分泌的化学物质，主要包括农药及其降解产物、有机氯化物（二恶英、多氯联苯等）、有机锡化合物、烷基酚类化合物、酚甲烷化合物、重金属等。环境激素一般浓度较低，但它们可以通过生物浓缩、生物积累、生物放大等途径实现对生物和人类的危害，可以干扰人类和动物的内分泌系统、免疫系统和神经系统，出现各种各样的异常症状。环境激素广泛分布于生物圈内，可以随地表径流、降水以及排污等进入水体，对水生态系统产生严重影响。人类可以通过饮水、吃水产品或在水中娱乐而与环境激素接触。因此，对水中环境激素进行检测对保护国民健康具有重要意义。

目前分析水体中环境激素的方法主要是气相色谱/质谱法（GC/MS）、液相色谱/质谱法（LC/MS）和等离子发射光谱/质谱法（ICP/MS）等。这几种方法的优点是精密度高，而且可以对每种环境激素的含量分别做出精确测定；其缺点是仪器昂贵，样品前处理复杂，操作需专业人员，操作费时，不能在野外现场进行，且很难对水体中的总环境激素做有效的估计。而在自然水体中通常是多种环境激素同时存在，同时这些环境激素的效应往往有叠加或拮抗作用，因此针对各种环境激素做的单独分析很难正确评价它们对生物的毒性效应。要对水体的毒性进行快速、准确的评估，特别是突发事件发生时的迅速反应，上述3种方法很难满足这方面的需求。

水体中的环境激素均能直接或间接抑制单细胞藻类的光合作用，其中多数除草剂就是通过抑制光合作用来达到除草目的的。叶绿素荧光技术是检测活体植物光合作用变化的常规方法，其优点是快速、灵敏、准确度高、且不破坏样品的完整性。脉冲振幅调制（PAM）叶绿素荧光仪是一种研究活体光合作用的仪器，国外自1990年代以来，陆续有人采用叶绿素荧光技术进行水中农药残留的检测，并取得了较大进展，而国内尚无人利用单细胞藻类的光合作用来检测环境激素。Conrad等首先利用PAM-101/102/103测量可变荧光的方法研究了用单胞藻检测农药含量的可行性，其检测限为100 μg•L-1，远远高于欧盟对饮用水中总农药含量不超过0.5 μg•L-1的标准。Merschhemke和Jensen利用PAM-101/102/103测量叶绿素荧光和氧电极测光合放氧的方法，建立了一种自动藻类生物检测系统（FluOx），对莱茵河的水质进行连续监测。它们以铜绿微囊藻为指示生物，发现对阿特拉津（atrazin）的检测限为0.85 μg•L-1。Snel等分别利用PAM-101/102/103和Xe-PAM测量大型藻类和单细胞栅藻的电子传递速率以及量子产量的方法，来进行农药的生物检测，发现对利谷隆（linuron）的检测限为0.5-2.5 μg•L-1。Trapmann等以类囊体为指示生物，用PAM-2000对饮用水进行了农药残留的生物检测，他们以量子产量为指标，发现对DCMU（diuron，敌草隆）的检测限为0.4 μg•L-1。

在以上这些研究的基础上，2001年，Schreiber教授设计了一种用于检测水中毒性物质的双通道PAM荧光仪，称为ToxY-PAM。以三角褐指藻为指示生物，ToxY-PAM对DCMU的检测限达到甚至低于0.1 μg•L-1，这已可以满足欧盟对饮用水中单种农药含量不超过0.1 μg•L-1的标准。自从ToxY-PAM出现后，Schreiber教授先后与欧盟Institute for Reference Materials and Measurements（IEMM）和澳大利亚环境毒理研究中心（NRCET）合作，试图将这种方法发展成为一种水质检测的标准方法。目前他与NRCET的合作已取得显著进展。他们在水样测试前加了一个预浓缩步骤，从而将ToxY-PAM的检测限提高到0.1 ng•L-1。

目前国内外对环境激素的检测仍采用传统的化学分析技术，尽管结果准确、灵敏度高，但仪器昂贵、耗时且不能现场操作。由于几乎所有环境激素均可直接或间接抑制光合作用，因此以单细胞微藻为指示生物，利用ToxY-PAM对水体总毒性进行检测，对于水中环境激素的快速现场检测和预警具有重要意义。

ToxY-PAM特点与功能
1）双通道荧光仪，以微藻为指示生物，检测水中毒性物质（主要是环境激素）含量
2）可现场测量，测量迅速
3）指示生物（微藻）可自己培养，方法简单，造价极便宜
4）特别适合于水质预警
5）毒性物质以DCMU当量表示（类似于COD）
6）可单机操作，可连接电脑操作
7）可观察毒性物质对指示生物抑制作用的动力学变化

测量参数
F1、Fm1、Y1、F2、Fm2、Y2、Inh.%和DCMU当量等。

应用领域
以微藻为指示生物，检测水中有毒物质（主要是环境激素）的含量（总毒性），主要应用于环境科学、水生生物学、水质预警、水域生态学、污染生态学、海洋学与湖沼学、毒理学等领域。



技术参数
测量光：蓝色LED，470 nm，标准光强10 μmol m^-2 s^-1 PAR，升高到高频时光强可升高20倍
信号检测：两个PIN光电二极管，带选择性锁相放大器（专利设计）
饱和脉冲：蓝色LED，470 nm，持续时间0.4 s，强度2000 μmol m^-2 s^-1 PAR
微处理器：CMOS 80C52

上海泽泉科技股份有限公司（Zealquest Scientific Technology Co., Ltd.）成立于2000年，是一家专注于高端科研设备研发、系统集成、技术推广、咨询、销售和科研服务的科技型技术企业。公司注册资金3500万元人民币，具有进出口贸易权。

 

公司总部位于上海浦西，在北京设有分公司，在广州、成都、武汉分别设有代表处。公司全体员工均具有高等教育背景，其中80%的技术研发、技术支持和销售人员具有硕士和博士学位，参加过很多国家和省部级重大科研项目，具有丰富的科研工作经验。公司曾获得上海市高新技术企业、上海市普陀区科技小巨人企业、上海市科技型企业中华全国工商联合会/上海市工商联合会/上海市商会会员单位，曾是上海市专业技术服务平台——生理生态测量与分析平台的依托单位和上海市高新技术成果转化项目承担单位。2012年公司通过了ISO9001质量管理体系认证，获得AAA级信用资质等级认定，获得普陀区科技小巨人企业认定，成为上海市研发公共服务平台加盟单位和“上海市工商联合会”/“上海市商会”会员单位 。2015年获得“专精特新”中小企业认定。2016年成为“上海市生态学学会常务理事单位”和“上海种子行业协会”会员单位，2017年成为“上海市农业工程学会理事单位”。

 

上海泽泉科技股份有限公司非常注重自主知识产权的申报和保护，截止2021年底已获得发明专利6项、实用新型53项及软件著作9项，国内外科研期刊发表科研论文20多篇。公司还参与承担了国家自然科学基金重点项目（41030529）和水利部948项目（200907）。

 

公司秉承推进中国生态环境改善、农业兴国的理念，服务涉及植物表型组学和基因组学、植物生理生态、土壤、环境气象、水文水利、氢农业等领域的科研和技术支持，服务对象主要为各级科研单位、高校和政府机构。公司先后为科技部“973”项目和“863”项目、国家科技重大专项、国家科技支撑计划、国家“211”工程和“985”工程、中科院知识创新工程、农业部“948”项目、水利部“948”项目等提供技术咨询、仪器设备、系统解决方案和系统集成服务，为项目的顺利完成提供了有力支持。

 

多年来，公司积极参与相关领域的学术会议，并定期举办相关仪器设备的技术讲座和培训班，在科研和监测领域产生了积极的反响，获得了良好的口碑。截止2021年底，泽泉科技举办公开技术讲座200多场，参会人员超过10000人次；同时在国内外应邀参加学术会议和展会200多次，与相关领域的客户有非常密切的交流合作。

 

2014年2月，上海泽泉科技股份有限公司在上海浦东孙桥现代农业园区投资成立了上海乾菲诺农业科技有限公司，建设了AgriPhenoTM “高通量植物基因型-表型-育种服务平台”，为植物科研和育种单位提供全面的样品收集和栽培，实验设计和项目合作，以及表型数据与生物信息学分析综合服务。平台成功主持了上海张江国家自主创新示范区专项发展资金重点项目“泽泉科技高通量植物基因型-表型-育种服务平台”。作为主持单位或合作单位参与了上海市农委和科委的30多项政府科研服务项目以及商业服务项目，如科技兴农种业发展项目“农作物分子育种的技术创新研究”和“青菜高通量表型图谱标准的建立及主要性状分析”、科技兴农重点攻关项目“基于图像分析及三维建模技术的黄瓜长势快速评价方法研究”、 “兰科观赏花卉分子育种技术研究与产业化应用”等。为了紧追世界科技发展水平，开启院企合作建立研究型平台的创新尝试，上海泽泉科技股份有限公司与上海市农业科学院，结合双方各自的优势，于2021年5月在上海农业科学院庄行试验站联合成立“上海市农业科学院庄行综合试验站泽泉科技植物表型技术研究平台”，AgriPhenoTM平台从上海浦东孙桥现代农业园区整体迁出，并入新建的植物表型技术研究平台。目前平台除拥有无人机表型平台、温室型和实验室型高通量表型分析系统外，还拥有现代化温室、生物学实验室、植物生理生态测量设备、农业气象测量系统和专业的数据库平台，已经具备了对植物、动物基因测序与植物表型研究的各类条件。可以承担高通量DNA提取、基因测序服务、分子辅助育种、植物生理生态研究等科研实验任务。同时可以为植物功能基因组、农业育种家提供高通量植物基因型测试、高通量植物表型测试和植物基因型-表型生物信息学数据分析等开放式服务。

 

公司积极响应上海市政府“崇明世界级生态岛建设”的发展方向，2016年12月泽泉科技在崇明城桥镇投资成立了子公司—上海金盏农业发展有限公司，扩展建设田间智能化育种服务平台，以及智能化农业物联网“农业云平台”，以生态乡村、能源乡村的发展模式，展示并实施公司自主研发的先进的农业楼宇基础设施、温室与田间的智能化“多因子”调控的栽培管理模式；拟建成拥有田间型高通量表型分析系统的“AgriPheno智能化育种服务平台”，提高上海种业商业化育种的进程，并服务于全国和国外相关育种科研单位。

 

展望未来，上海泽泉科技股份有限公司希望在社会多方资源的支持和关怀下，不断提升自己，为社会提供更多、更优秀的产品和一流的服务！