T/CAQI 188-2021 发光细菌法水质生物综合毒性在线监测仪技术要求和应用指南

ICS13.060.20

N53CAQI

团体标准

T/CAQI188-2021

发光细菌法水质生物综合毒性在线监测仪

技术要求和应用指南

Technicalrequirementsandapplicationguideforonlinemonitoringinstrumentfor

biologicalcomprehensivetoxicityofwaterqualitybyluminescentbacteriamethod

2021-03-15发布2021-07-01实施

中国质量检验协会发布

T/CQAI188-2021

目  次

前  言...............................................................................................................................................................II

1范围.....................................................................................................................................................................1

2规范性引用文件.................................................................................................................................................1

3术语和定义.........................................................................................................................................................1

4技术要求.............................................................................................................................................................3

5安装与验收.........................................................................................................................................................6

6运行维护及管理.................................................................................................................................................9

附录A（资料性）发光抑制率及相对发光度计算方法......................................................................12

附录B（资料性）半数效应浓度EC50建议表.....................................................................................14

附录C（资料性）水质生物综合毒性在线监测仪性能指标检验方法..............................................22

附录D（资料性）水质生物综合毒性在线监测仪检测验收记录表..................................................26

附录E（资料性）水质预警阈值设置建议及设置方法......................................................................28

附录F参考文献.........................................................................................................................................29

I

T/CAQI188—2021

前  言

本标准按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

请注意本标准的某些内容可能涉及专利，本标准的发布机构不承担识别这些专利的责任。

本标准由杭州绿洁环境科技股份有限公司、山东省城市供排水水质监测中心共同提出。

本标准由中国质量检验协会水环境工程技术与装备专业委员会归口。

本标准起草单位：杭州绿洁环境科技股份有限公司、山东省城市供排水水质监测中心、浙江省环境

监测中心、中国市政工程中南设计研究总院有限公司、宁波市水务集团、杭州市水务集团有限公司。

本标准起草人：黄升、贾瑞宝、陈兴厅、潘浙钗、孙韶华、黄圆圆、姚德飞、朱建文、刘志刚、陈

才高、崔海松、毛芳芳、马中雨、逯南南。

II

T/CQAI188-2021

发光细菌法水质生物综合毒性在线监测仪技术要求

和应用指南

1范围

本标准规定了发光细菌法水质生物综合毒性在线监测仪（以下简称监测仪）的技术要求、

安装与验收、运行维护及管理等内容。

本标准适用于采用费氏弧菌、明亮发光杆菌或青海弧菌作为受试生物的水质生物综合毒

性在线监测仪在供水系统及水源水等水质的监测及预警，特别是对突发性水污染事件的报

警。

发光细菌法水质生物综合毒性在线监测仪的技术要求、安装与验收、运行维护及管理要

求，除应符合本标准外，还应符合国家现行有关标准的规定。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期

的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括

所有的修改单）适用于本文件。

GB4793.1测量、控制和实验室用电气设备安全通用要求第1部分：通用要求

GB/T6587电子测量仪器通用规范

GB/T6682分析实验室用水规格和试验方法

GB/T15441水质急性毒性的测定发光细菌法

GB/T17626.2电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验

GB/T17626.4电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验

GB/T17626.5电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验

CJJ/T271城镇供水水质在线监测技术标准

DB44/T1946生物毒性水质自动在线监测仪技术要求发光细菌法

3术语和定义

1

T/CAQI188—2021

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

水质生物综合毒性在线监测仪onlinemonitoringinstrumentforbiological

comprehensivetoxicityofwaterquality

采用发光细菌法能够实时在线检测水中污染物的生物综合毒性指标，利用生物毒性监测

评价技术对城镇给水水质进行在线监测及评价的设备。

3.2

发光细菌法luminescentbacteriamethod

一种采用费氏弧菌、明亮发光杆菌或青海弧菌作为受试生物，以待测水样对发光细菌发

光强度的影响程度来反映水质综合毒性的方法。

3.3

抑制率inhibitionrate

在规定条件下，待测水样与发光细菌接触一定时间后，细菌发光强度变化的百分比。

3.4

相对发光度（RLI）relativelightindex

在规定条件下，待测水样与发光细菌接触一定时间后，细菌发光强度与空白对照发光强

度的比值。

3.5

半数效应浓度50%ofeffectiveconcentration,EC50

引起一组受试实验生物半数出现某种生物效应的浓度。本标准中是指引起发光细菌半数

出现发光抑制效应的毒性物质浓度。

3.6

标样核查checkwithstandardsolution

以标准溶液作为待测水样，根据测量结果判断本批次检测结果的有效性。

2

T/CQAI188-2021

3.7

校正因子（CF值）correctionfactor

空白水样与发光细菌反应一段时间后发光强度与初始发光强度的比值。表示除去水中有

毒物质以外其他因素对发光细菌发光效应的影响。用于实际水样检测结果校正。

4技术要求

4.1基本要求

4.1.1检测原理方法应符合相关标准[26]或GB15441的相关要求。

4.1.2应具备抗振动、抗电磁干扰能力，抗振动性能应符合GB/T6587的要求，抗电磁干

扰能力应符合GB/T17626.2、GB/T17626.4、GB/T17626.5的要求。

4.1.3安全性应符合GB4793.1的要求，电源进线与机壳（接地端）之间的绝缘电阻应不

小于20MΩ，应设漏电保护装置和过载保护装置，应具有良好的接地端口。

4.1.4报警阈值设定可参考附录E，或根据当地水质生物综合毒性背景值范围确定报警阈

值。

4.1.5操作人员应培训上岗，熟悉仪器原理及相关操作、熟悉发光细菌使用操作。

4.2性能参数

4.2.1水质生物综合毒性在线监测仪的性能参数应符合表1的要求。

表1水质生物综合毒性在线监测仪性能参数要求

项目性能指标

受试生物费氏弧菌、明亮发光杆菌、青海弧菌

测量范围抑制率：-100%～100%*

检测周期≤1h，建议检测频次为1次/4h，可根据实际情况调整检测频次。

空白对照通道数量≥1

发光细菌贮存单元温控误差≤1℃

反应模块温控误差≤1℃

零点漂移（24h）±5%

零点核查±5%

2+

受试生物EC50（Zn）响应浓度≤3.0mg/L

2+

标样核查Zn（EC50浓度）：50%±15%

重复性≤10%

3

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2+

Zn（EC50浓度）：50%±20%

水样加标评估3,5-二氯苯酚（EC50浓度）：50%±20%

乐果标准溶液（EC50浓度）：50%±20%

最小维护周期7d

平均无故障运行时间≥30d

注：*相对发光强度比初始值增加一倍或降低接近于0。

4.3结构组成

4.3.1进样/计量单元

应采用定量泵，定时定量采样；采集管路应耐磨、具有抗腐蚀性、吸附性低和不易变形

等，避免因试剂、待测物质的腐蚀或吸附而影响测定结果；应保证水样、标准溶液、试剂等

进样的准确性。

4.3.2试剂储存单元

应设有纯净水储存槽、盐水储存槽及标准溶液储存位。其中纯净水储存槽、盐水储存槽

应设有溢流口，防止纯净水、盐水溢出。

4.3.3反应检测单元

反应检测单元为发光细菌与水样混合反应及检测单元，应具有以下功能：

a）具有温度调节功能，保证发光细菌与水样接触反应过程中温度稳定。

b）具有排冷凝水功能，防止冷凝水进入反应检测单元。

c）具有抗腐蚀性，应易于安装、更换和清洗，检测模块的输出信号应稳定，可实现对

待测水样的自动在线分析。

4.3.4发光细菌贮存单元

发光细菌贮存单元用于低温储存发光细菌菌液，应具有以下功能：

a）具有温度调节功能，通过温度控制保证发光细菌的生理活性。

b）具有排冷凝水功能，防止冷凝水聚集流入发光细菌贮存单元。

c）具有搅拌功能，通过搅拌防止发光细菌沉淀于贮存单元底部。

d）所用材质应耐腐蚀，不受贮存试剂侵蚀。

4.3.5控制单元

控制单元作为仪器控制系统，应具备以下功能：

a）控制单元应具有进样、反应、排液、清洗、数据处理、显示等基本控制功能，还应

具有异常信息记录、反馈功能；

4

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b）应具备断电重启后自动排出断电前正在测试的待测物质和试剂，自动清洗各通道并

复位到重新开始测试状态的功能。

c）数据处理系统应具有数据和运行日志采集、储存、处理、显示、输出功能，应能储

存不少于12个月的原始数据和运行日志。

d）应提供数据传输通讯接口。

e）应具备试剂余量、异常信息、仪器故障、测试结果超标等报警功能，并显示当前状

态，为正常、警示或报警，应具备多种报警提示方式。

4.3.6预处理单元

根据需要，在不改变污染物毒性值的前提下，监测仪可配置水样预处理单元。高浊水可

配备预沉装置，一级过滤器、隔膜泵、二级过滤器等。含氯水样可配备脱氯装置。

4.4试剂及菌种要求

4.4.1菌种适用条件

各菌种来源不同，适用条件不同。

a）采用费氏弧菌、明亮发光杆菌等海洋发光细菌作为受试生物时，应调节测试水样渗

透压。

b）采用青海弧菌淡水发光细菌作为受试生物时适用于淡水检测。

4.4.2费氏弧菌

费氏弧菌菌种为VibriofischeriNRRLB-11177，运输储存及使用过程要素如下：

a）费氏弧菌冻干粉应在-18℃以下条件储存，复苏液2℃~4℃保存，保质期均为1

年。

b）运输过程中应配备生物医药制品保温箱及生物冰袋。

c）使用时，冻干粉应按照标准进行复苏，复苏时间5min~30min，复苏后的发光细菌

菌液应在2℃~4℃环境保存或在发光细菌贮存单元保存，发光细菌菌液建议使用期限为7

天，发光强度应大于20万个光子。

d）发光细菌校正因子[26（]CF值）在0.6~1.8范围内，检测反应过程温度为15℃±1℃。

e）渗透压调节液为200g/LNaCl溶液，测试体系中NaCl溶液浓度为20g/L。

f）测试结果对应的毒性等级划分可参考美国发光细菌测试仪（MICROTOX）发明人

BulichA.A毒性等级划分方法[1]。

5

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4.4.3明亮发光杆菌

明亮发光杆菌菌种为PhotobacteriumphosphoreumT3spp.，运输储存及使用过程要素如

下：

a）明亮发光杆菌冻干粉应在-18℃以下条件下储存，复苏液2℃~4℃保存，保质期均

为1年。

b）运输过程中应配备生物医药制品保温箱及生物冰袋。

c）使用时，冻干粉应按照标准进行复苏，复苏时间5min~30min，复苏后的发光细菌

菌液应在2℃~4℃环境保存或在发光细菌贮存单元保存，发光细菌菌液建议使用期限为7

天，发光强度应大于20万个光子。

d）检测反应过程温度为20℃~25℃。

e）渗透压调节液为300g/LNaCl溶液，测试体系中NaCl溶液浓度为30g/L。

f）测试结果对应的毒性等级划分可参考中国科学院南京土壤所提出的急性毒性等级划

分方法[2]。

4.4.4青海弧菌

青海弧菌菌种为VibrioqinghaiensisQ67，运输储存及使用过程要素如下：

a）冻干粉需-18℃以下条件下储存，复苏液2℃~4℃保存，保质期均为1年。

b）运输过程中必须配备生物医药制品保温箱及生物冰袋。

c）使用时，冻干粉应按照标准进行复苏，复苏时间5min~30min，复苏后的发光细菌

菌液应在2℃~4℃环境保存或在发光细菌贮存单元保存，发光细菌菌液建议使用期限为7天，

发光强度应大于20万个光子。

d）检测反应过程温度为20℃~25℃。

e）渗透压调节液为85g/LNaCl溶液，测试体系中NaCl溶液浓度为8.5g/L。

4.4.5锌离子标准溶液

标样核查试剂应采用分析纯以上的七水硫酸锌配制溶液，Zn2+终浓度为各受试生物的

EC50值，2℃~4℃保存有效期为1年。测试用纯净水应符合GB/T6682的三级分析实验室用

水要求。

5安装与验收

6

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5.1基础环境要求

5.1.1仪器可安装于地表水水源地取水口、净水厂进出口等关键位置。

5.1.2仪器安装位置前后应预留至少80cm的检修空间，便于查看和维护。

5.1.3仪器运行环境应保持稳定，室内温度：5℃~45℃，相对湿度：<85%。

5.1.4供电电压为220V(±10%)，电源频率为50Hz(±2%)。

5.1.5仪器不宜安装在阳光直射的地方。

5.2水样采集与废液处理要求

5.2.1水样温度：0℃~45℃。

5.2.2水样酸碱度：pH6.0~9.0范围内。

5.2.3被测水样的浊度应小于400NTU，高于400NTU时应选配预处理单元。

5.2.4被测水样应不含氯，含氯水样应配备脱氯装置。

5.2.5采集水样应具有代表性，仪器位置与水样采集位置距离不宜过长，最大距离宜小于

150m，应确保实时采样。

5.2.6水样加标评估测试废液及标样核查废液通过仪器有毒废液收集通道进行收集并妥善

处理，其它废液可按照国家相关标准进行处理或排放。

5.3验收条件

在完成安装和调试检测并符合下列要求后，可组织实施技术验收工作。

5.3.1仪器安装位置、环境，水样采集、废液处理应符合本标准“5.1”、“5.2”的要求。

5.3.2按照厂家安装调试说明书对监测仪进行调试，并根据附录C中的方法对发光细菌贮

存单元温控误差、反应模块温控误差、零点漂移（24h）、零点核查性能指标进行检测，检

测结果应符合“4.2.1”的要求，调试检测后至少稳定运行1个月。并提供调试检测合格报告及

调试检测结果数据。

5.3.3调试检测报告包括以下内容：

a）安装调试项目，调试结果。

b）发光细菌贮存单元温控误差、反应模块温控误差、零点漂移（24h）、零点核查检

测结果数据。

c）调试检测后运行时长、运行状况。

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T/CAQI188—2021

d）调试检测总体评价及建议。

5.4仪器性能验收及评估

5.4.1技术指标验收包括发光细菌贮存单元温控误差、反应模块温控误差、零点漂移（24

2+

h）、零点核查、受试生物EC50（Zn）响应浓度、标样核查、重复性、平均无故障运行时

间。技术指标要符合本标准“4.2.1”中表1的要求，操作步骤和计算公式按照附录C.3.1至C.3.8

相关要求执行。

2+

5.4.2水样加标评估物质包括Zn（EC50浓度）、3,5-二氯苯酚（EC50浓度）、乐果标准

溶液（EC50浓度）三种，浓度参考附录B，加标评估结果应该符合本标准“4.2.1”中表1的要

求，操作步骤和计算公式按照附录C.3.9至C.3.11相关要求执行。

5.4.3性能验收及评估结果判定

性能验收及评估项目和方法见表2。

表2监测仪性能验收及评估项目、要求及方法

性能验收评估项目指标要求检测方法

发光细菌贮存单元温控误差4.2.1C.3.1

反应模块温控误差4.2.1C.3.2

零点漂移（24h）4.2.1C.3.3

零点核查4.2.1C.3.4

2+

受试生物EC50（Zn）响应浓度4.2.1C.3.5

标样核查4.2.1C.3.6

重复性4.2.1C.3.7

水样加标评估—Zn2+4.2.1C.3.8

水样加标评估—3,5-二氯苯酚4.2.1C.3.9

水样加标评估—乐果标准溶液4.2.1C.3.10

平均无故障运行时间4.2.1C.3.11

按照C.3.1至C.3.11中实际检测值或相应的公式计算出结果。

5.4.4性能验收及评估报告

性能验收及评估报告应包括以下内容：

a）项目概况，包括调试检测报告、项目地点、水质类型、监测仪技术参数、运行情况、

建设单位、委托单位等。

b）性能验收及评估项目，各项目检测结果。

8

T/CQAI188-2021

c）性能验收及评估结论及建议,包括针对本次验收评估得出的结论，提出监测仪运行维

护建议，双方约定的其他需要的信息等。

d）验收评估过程中对各项检测指标做好记录，检测验收记录表见附录D，检测验收记

录可作为检测评估报告的附件。

6运行维护及管理

6.1总体要求

运维单位应根据使用说明书和本标准的要求编制仪器运行管理规程，确定系统运行操作

人员和管理维护人员的工作职责。运维人员应当熟练掌握监测仪的原理、使用和维护方法。

6.2日常巡检

运维单位应根据本标准和仪器使用说明书的相关要求制订巡检规程，并严格按照规程开

展日常巡检工作并做好记录。日常巡检记录应包括检查项目、检查日期、被检项目的运行状

态等内容，每次巡检应记录并归档。监测仪日常巡检时间间隔不超过7天。

6.3日常维护保养

运维单位应根据说明书的要求对监测仪保养内容、保养周期及耗材更换周期等做出明确

规定，每次保养情况应记录并归档。每次进行备件或材料更换时，更换的备件或材料的品名、

规格、数量等应记录并归档。

6.4数据质量保证

6.4.1日常运行质量保证是保障监测仪正常稳定运行、持续提供有质量保证监测数据的必

要手段。当监测仪不能满足技术指标而失控时，应及时采取纠正措施，并应缩短下一次核查、

维护的间隔时间。

6.4.2维护人员应做好数据管理和数据审核工作。应每天检查设备运行情况，并进行数据

的实时性、有效性分析。数据有效性判别主要包括以下内容：

a）当采样异常时，所得的监测值为无效数据，应予以剔除。

b）仪器故障、调试或标样核查期间的数据应剔除。

c）数据出现急剧升高、急剧下降且超出报警阈值或3组以上数据恒值不变时，应检查

仪器工作状态，仪器工作状态异常则数据应剔除。

9

T/CAQI188—2021

d）菌种失活或状态异常（费氏弧菌CF值不在0.6~1.8范围内或发光强度低于检测所需

最低值时）所得的监测值为无效数据。

e）当标样核查值低于规定值时，所得的监测值为无效数据。

6.5定期维护

定期维护应做到：

a）每周检查一次：反应检测模块、水样槽、纯净水槽、盐水槽的清洁状态并清洗；检

测台、试剂吸取系统等清洁状态并清洁，防止金属部件生锈；发光细菌贮存单元及反应模块

温度，并校准温度；注射器密封性，防止因漏水导致测试结果异常。

b）每两周更换检测模块内注射器，防止因注射器污染导致测试结果异常

c）每两个月更换试剂吸取管路，防止因试剂吸取管路污染导致测试结果异常。

d）冬季每3个月更换一次采样管路，夏季每2个月更换一次，防止藻类生长及滋生细

菌。

e）若监测仪带有空调，每半年清洗一次空调滤网。

f）形成定期维护记录。

6.6定期核查

6.6.1定期核查应做到每周进行一次零点和标样核查，核查方法见附录C，核查结果应该

符合“4.2.1”中表1性能参数要求。并形成定期核查记录，包括核查时间、标样浓度、检测

结果、是否合格。

6.6.2零点核查或标样核查出现超标情况，进行如下操作：

a）核查零点溶液、标样溶液、发光细菌等试剂是否处于保质期内，更换过期变质的试

剂。

b）检查仪器是否处于正常工作状态，是否按照本标准中“6.5”的要求进行维护，对仪

器各模块状态进行调整。

c）形成异常问题处理记录，记录零点核查及标样核查超标情况、问题排查过程、超标

原因、解决方案。

6.7试剂台账

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T/CQAI188-2021

建立发光细菌冻干粉、质控标准物质、渗透压调节液台账。包括每批试剂批号、采购数

量、到货时间、保存方式、领用时间、领用数量、监测站点、试剂运送至监测站点的方式。

测试现场则记录本次测试用试剂批号、试剂更换时间、添加量。

6.8异常问题处理

6.8.1水样测试结果出现超标情况时，进行如下操作：

a）先进行水样留样并密封保存，并将水样检测模式改为连续模式，观察检测结果变化。

b）对仪器进行零点和标样核查，检查仪器是否处于正常工作状态。若仪器或者发光细

菌种处于非正常工作状态导致水样测试出现假阳性，对仪器进行维护维修或更换菌种。

c）并查看其他水质参数pH、浊度、水温、色度、余氯等是否超标。若因以上参数异常

导致水样综合毒性超标，对水样进行预处理后再进行测试。

d）若仪器及菌种工作状态正常，水质参数pH、浊度、水温、色度、余氯等也未超标，

留样水样实验室急性毒性检测呈阳性，上报进行人工复查，检测水样中是否有重金属、农药

或有机物污染。

e）形成异常问题处理记录，并立即报告上级处理。

6.8.2出现异常情况或存在污染风险时，应根据实际情况加密监测频次。

11

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附录A

（资料性）

发光抑制率及相对发光度计算方法

A.1发光抑制率计算方法

根据测量的发光强度，使用式计算值（以校正因子替代），反应时间，

A-1CFfkt5min

，可选；该因子用于校正所有样品的初始发光强度，将发光细菌本身随环境

15min30minI0

产生的发光强度变化扣除。

式

fktIktIko(A-1)

式中：