一种利用发光细菌进行低剂量辐射生物预警的方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用发光细菌进行低剂量辐射生物预警的方法。本发明利用发光细菌对低剂量辐射的敏感性，可建立细菌接受的辐射剂量与发光强度之间的剂量-效应关系，而细菌的发光强度与菌体内的荧光素、荧光酶、ATP等发光要素的活性成正相关，因此通过计算发光细菌的发光强度抑制率，可以评估低剂量辐射对发光细菌的综合毒性，建立生物预警方法。该方法操作简便快速、成本低廉、灵敏度高、准确性好、环境风险小等多种优点。
【专利说明】一种利用发光细菌进行低剂量辐射生物预警的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于低剂量辐射生物预警【技术领域】，具体涉及一种利用发光细菌进行低剂 量伽马辐射生物预警的技术。
【背景技术】
[0002] 据统计，目前世界上积存的铀废石已超过400亿t，铀尾矿已过200亿t，是铀矿 冶系统最大的放射性污染源。我国约有180多处铀废石和铀尾矿等固体废物堆放场地，分 布在全国14个省区的30多个县市，具有堆存量大、占地面积广、距离村镇近等特征，其中 约80%的铀废石、90%的铀尾矿分布在湖南，江西和广东等地。这些地区雨量充沛，人口稠 密。铀废石铀尾矿中含有 238U、234U、232Th、226Ra、21°Pb、 21°Po等10多种放射性核素，这些放射 性核素具有半衰期长、放射性比活度低、覆盖范围广等特点。它们可通过地表径流和地下径 流进入到周边的水体和土壤中。环境中的放射性核素既可通过电离和激发作用释放出各种 射线，对生物体造成辐射损伤，又可进入生物体对其造成内照射损伤。铀废石和铀尾矿中的 放射性核素会对周边环境中的生物，包括微生物、动植物、人类，造成长期的潜在低剂量辐 射危害。而传统的低剂量辐射检测手段无法快速、有效、全面地应对各种复杂的辐射污染状 况，对低剂量辐射的综合毒理进行评估和预警，迫切需要一种快速、灵敏、低成本检测环境 毒性的生物检测和预警方法。因此，建立一套快速、高效、准确的低剂量辐射检测方法，并建 立生物预警体系，实现对铀尾矿库及周边环境低剂量辐射的实时连续监测和评估，是我国 铀矿冶工业可持续发展的最紧迫的任务之一。
[0003] 早期的生物预警，主要是通过观察和统计生物的形态与生理、发育与繁殖、种群数 量、群落生态系统等的变化作出的，存在周期长、操作复杂、成本高、特异性不强等缺点。近 年来，随着科学技术的发展和公共安全要求的提高，利用新技术和新方法对低剂量辐射进 行在线监测、放射毒理学分析及安全性评价，通过对指示生物的生理生化指标的检测或者 对其DNA、蛋白质等的改变进行分析，研究低剂量辐射对机体的生物效应，阐明其与毒性的 关系，并建立相关生物数据库，已成为生物预警技术的发展方向。
[0004] 随着微生物以及发光细菌研究的深入和现代光学检测技术的突破，发光细菌等生 物毒性检测法已成为一种新型的检测手段，并逐步应用于环境毒性检测的研究。发光细菌 含有荧光素、荧光酶、ATP等发光要素，在有氧条件下通过细胞内生化反应而产生微弱荧 光。当其与有毒有害物质（如重金属和有机化合物）接触时，菌体的酶系统受到干扰，胞质 膜变性，对细菌发光产生抑制作用。理论上，在辐射环境中，发光细菌的酶系统很可能受到 干扰与破坏，胞质膜机能的损害会对细菌发光产生抑制作用，可以根据其发光强度的变化 判断辐射剂量的大小，用发光强度抑制率表征辐射对细菌的综合毒性。
[0005] 发光细菌法已在重金属和有机物化合物的检测、综合污染评价和生物预警等方面 得到了广泛的应用。但是尚缺少利用发光细菌对低剂量辐射的危害进行检测和综合评价， 并进行生物预警的方法，而传统的低剂量辐射检测和评价手段无法快速、有效、全面地应对 各种复杂的辐射污染状况，对低剂量辐射综合毒性进行评估和生物预警。这就要求我们建 立一套快速、高效、准确的低剂量辐射生物预警方法。
【发明内容】
[0006] 针对上述情况，本发明提供了一种用发光细菌对低剂量辐射进行生物预警的方 法。本发明利用发光细菌对低剂量辐射的敏感性，可建立细菌接受的辐射剂量与发光强度 之间的剂量-效应关系，而细菌的发光强度与菌体内的荧光素、荧光酶、ATP等发光要素的 活性成正相关，因此通过计算发光细菌的发光强度抑制率，可以评估低剂量辐射对发光细 菌的综合毒性，建立生物预警方法。该方法具有操作简便、成本低廉、灵敏度高、准确性好、 环境风险小等多种优点。
[0007] 具体方案是： (1) 菌种复苏； (2) 辐射处理； (3) 发光强度检测； (4) 综合评价与生物预警。
[0008] 其进一步的措施是： 所述菌种复苏的方法是：在青海弧菌冻干粉中加入浓度为〇. 85%的NaCl溶液，青海弧 菌冻干粉与NaCl溶液的比例为1 mg:l mL，充分混合后，于25 °C放置15 min，使青海弧 菌恢复稳定发光，得到发光细菌复苏液。
[0009] 所述辐射处理的方法是：向各测量杯中分别加入浓度为0. 85%的NaCl溶液，然 后再加入发光细菌复苏液，充分混匀，于25 °C放置15 min后，马上放置于伽马射线辐射环 境中接受辐射。
[0010] 所述浓度为〇. 85%的NaCl溶液与发光细菌复苏液的体积比为4 mL :1 mL。
[0011] 所述福射处理的方法中伽马射线福射剂量率可以为：0. 055 Gy/min、0. 51 Gy/min 和 2·47 Gy/min。
[0012] 所述辐射处理的方法中伽马射线辐射时间为11 -700 S。
[0013] 所述发光强度检测的方法是：在发光细菌接受伽马射线辐射后，间隔1-30 min的 时间，采用发光细菌检测仪分别测定对照组和辐射组发光细菌的发光强度，并记录光电子 读数。
[0014] 所述综合评价与生物预警的方法是：按照公式（1)计算发光细菌的发光强度抑制 率，来评估低剂量辐射对发光细菌的综合毒性，当发光强度抑制率大于10%而小于15%时， 此时的低剂量辐射危害等级为I级；当发光强度抑制率大于15%而小于20%时，此时的低剂 量辐射危害等级为II级；当发光强度抑制率大于20%而小于25%时，此时的低剂量辐射危害 等级为III级；当发光强度抑制率大于25%而小于30%时，此时的低剂量辐射危害等级为IV 级；当发光强度抑制率大于30%时，此时的低剂量辐射危害等级为V级。最后，根据低剂量 辐射危害等级进行对应等级的低剂量辐射生物预警。
[0015]
【权利要求】
1. 一种利用发光细菌进行低剂量辐射生物预警的方法，利用发光细菌对低剂量辐射的 敏感性，可建立细菌接受的辐射剂量与发光强度之间的剂量-效应关系，而细菌的发光强 度与菌体内的荧光素、荧光酶、ATP等发光要素的活性成正相关，因此通过计算发光细菌的 发光强度抑制率，可以评估低剂量辐射对发光细菌的综合毒性，从而建立生物预警方法，其 特征在于，具体方案是 ： 步骤一、菌种复苏； 步骤二、辐射处理； 步骤三、发光强度检测； 步骤四、综合评价与生物预警； 所述菌种复苏的方法是：在菌冻干粉中加入浓度为〇. 85%的NaCl溶液，充分混合后， 于25 °C放置15 min，使菌恢复稳定发光，得到发光细菌复苏液； 所述辐射处理的方法是：向各测量杯中分别加入浓度为〇. 85%的NaCl溶液，然后再 加入发光细菌复苏液，混匀，于25 °C放置15 min后，放置于伽马射线辐射环境中辐射； 所述发光强度检测的方法是：发光细菌接受伽马射线辐射后，间隔1-30 min的时间， 采用发光细菌检测仪分别测定对照组和接受了低剂量辐射的发光细菌的发光强度，并记录 光电子读数； 所述综合评价与生物预警的方法是：按照公式（1)计算发光细菌的发光强度抑制率， 来评估低剂量辐射对发光细菌的综合毒性，从而进行生物预警；
2. 根据权利要求1所述的一种利用发光细菌进行低剂量辐射生物预警的方法，其特征 在于，所述菌冻干粉与0.85%的NaCl溶液质液比为：1 mg: 1 mL。
3. 根据权利要求1所述的一种利用发光细菌进行低剂量辐射生物预警的方法，其特征 在于，所述菌冻干粉为青海弧菌冻干粉。
4. 根据权利要求1所述的一种利用发光细菌进行低剂量辐射生物预警的方法，其特征 在于，所述辐射处理的方法中〇. 85%的NaCl溶液与发光细菌复苏液体积比为4 mL:l mL。
5. 根据权利要求1所述的一种利用发光细菌进行低剂量辐射生物预警的方法，其特征 在于，所述福射处理的方法中伽马射线可以为：〇. 055 Gy/min、0. 51 Gy/min和2. 47 Gy/min 剂量率。
6. 根据权利要求1所述的一种利用发光细菌进行低剂量辐射生物预警的方法，其特征 在于，所述辐射处理的方法中伽马射线辐射时间为11 -700 S。
7. 根据权利要求1所述的一种利用发光细菌进行低剂量辐射生物预警的方法，其特征 在于，当发光强度抑制率大于10%而小于15%时，此时的低剂量辐射的危害等级I级，进行 低剂量辐射I级生物预警；当发光强度抑制率大于15%而小于20%时，此时的低剂量辐射的 危害等级II级，进行低剂量辐射II级生物预警；当发光强度抑制率大于20%而小于25%时， 此时的低剂量辐射的危害等级III级，进行低剂量辐射III级生物预警；当发光强度抑制率大 于25%而小于30%时，此时的低剂量辐射的危害等级IV级，进行低剂量辐射IV级生物预警； 当发光强度抑制率大于30%时，此时的低剂量辐射的危害等级V级，进行低剂量辐射V级 生物预警。
【文档编号】G01T1/02GK104215993SQ201410481421
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月21日 优先权日:2014年9月21日
【发明者】丁德馨, 赵维超, 龙鼎新, 胡南, 李广悦, 王浩, 胡淼, 王永东 申请人:南华大学