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摘要：隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，隨之而來的環(huán)境問題也越來越突出。因此一些新的環(huán)境監(jiān)測方法也應(yīng)運(yùn)而生。發(fā)光細(xì)菌檢測方法就是其中的一種。它具有快速、簡便、靈敏等特點(diǎn)，并在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用范圍也很廣泛。本文主要從發(fā)光細(xì)菌的原理、測定方法及其在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用等方面對其進(jìn)行了闡述。
關(guān)鍵詞：發(fā)光細(xì)菌環(huán)境監(jiān)測毒性
1前言
到了二十一世紀(jì)，世界進(jìn)入了工業(yè)化時代，隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，當(dāng)今世界面臨著嚴(yán)重的環(huán)境問題。我國是一個發(fā)展中的大國,幾十年來,尤其是改革開放以來經(jīng)濟(jì)發(fā)展突飛猛進(jìn),令全世界矚目。但是隨著工業(yè)化和城市化的不斷發(fā)展，環(huán)境問題日益突出,嚴(yán)重影響了我國經(jīng)濟(jì)與社會的進(jìn)一步發(fā)展。數(shù)量，種類日益增多的環(huán)境污染物迫切需要進(jìn)行毒性鑒定，而傳統(tǒng)的分析手段已難以對此做出迅速、有效、全面的回答。因此，發(fā)展新的快速，準(zhǔn)確評價各類污染物毒性的有效方法顯得非常迫切，必要。
環(huán)境中有毒物質(zhì)生物毒性的測定與評價，一般用水生生物（如魚，棗等）。植物（紫露草，蠶豆根類等）細(xì)菌或其他生物作為指示生物，以其形態(tài)，運(yùn)動性，生理代謝的變化或死亡率做指標(biāo)來評價環(huán)境物質(zhì)的毒性。但這些方法大都操作繁瑣，需要較多的儀器設(shè)備，結(jié)果不穩(wěn)定，重復(fù)性差，因而難以推廣應(yīng)用。隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，新的環(huán)境中有毒物質(zhì)生物毒性的測定與評價不斷建立，其指示生物包括細(xì)菌，藻類，底棲軟體動物，浮游生物和魚等，其中發(fā)光細(xì)菌因其獨(dú)特的生理特性，與現(xiàn)代光電檢測手段完美匹備的特點(diǎn)而備受關(guān)注，因此由其而發(fā)展起來的發(fā)光細(xì)菌毒性測試技術(shù)引人注目。發(fā)光細(xì)菌檢測法是一種簡單快速的生物毒性檢測方法，它不僅能測試?yán)砘ㄋ軠y定的單因子指標(biāo)，尤其能快速準(zhǔn)確的測出環(huán)境的綜合毒性指標(biāo)，具有理化法無可比擬的特點(diǎn)。
2發(fā)光細(xì)菌檢測有毒物質(zhì)的原理
發(fā)光菌檢測法是以一種非致病的明亮發(fā)光桿菌作指示生物，以其發(fā)光強(qiáng)度的變化為指標(biāo)，測定環(huán)境中有害有毒物質(zhì)的生物毒性的一種方法。細(xì)菌的發(fā)光過程是菌體內(nèi)一種新陳代謝的生理過程，是光呼吸進(jìn)程，是呼吸鏈上的一個側(cè)支，即菌體是借助活體細(xì)胞內(nèi)具有ATP、螢光素（FMN）和螢光素酶發(fā)光的。該光波長在490nm左右。這種發(fā)光過程極易受到外界條件的影響。凡是干擾或損害細(xì)菌呼吸或生理過程的任何因素都能使細(xì)菌發(fā)光強(qiáng)度發(fā)生變化。當(dāng)有毒有害物質(zhì)與發(fā)光菌接觸時，發(fā)光強(qiáng)度立即改變，并隨著毒物濃度的增加而發(fā)光減弱。這種發(fā)光強(qiáng)度的變化，可用一種精密測光儀定量地測定。
3發(fā)光細(xì)菌的測定方法
3.1新鮮發(fā)光細(xì)菌培養(yǎng)測定法
將發(fā)光菌種接種到液體發(fā)光培養(yǎng)基中，在適當(dāng)條件下（20℃±0.5℃）振蕩培養(yǎng)到對數(shù)生長期，一般為通氣培養(yǎng)12小時，配制為含3％NaCl鹽度的適當(dāng)濃度的菌懸液加入測試管中，再加入待測液，使之和菌種接觸，作用5min～15min后，讀出并記錄對照管和樣品管發(fā)光強(qiáng)度。此法操作較為簡便。
3.2發(fā)光細(xì)菌和藻類混合測定法
因為有些有毒物質(zhì)對發(fā)光細(xì)菌沒有直接的毒害作用，而對藻類有毒害作用，利用這一特性，可以把培養(yǎng)好的發(fā)光菌懸液和藻類懸液混合后同時加入測試管中與試液混合，經(jīng)光照一段時間后測定發(fā)光菌的光強(qiáng)度變化。因為有毒物質(zhì)對藻類的毒害作用而干擾藻類的光合作用，使之放氧能力下降，發(fā)光菌因缺氧其發(fā)光能力也隨之下降，因此可根據(jù)光合作用放氧多少而導(dǎo)致發(fā)光菌發(fā)光強(qiáng)度的變化來推算出有毒物質(zhì)毒性的大小。
3.3發(fā)光細(xì)菌冷凍干燥制劑測定法
把培養(yǎng)到對數(shù)生長期的發(fā)光細(xì)菌采用特殊方法制成干燥粉劑保藏于冰箱中制成凍干粉劑，使用時加入冷的2％NaCl溶液復(fù)蘇，使其恢復(fù)到原來的生理狀態(tài)和發(fā)光水平，然后用于測定。其特點(diǎn)是每次使用的發(fā)光菌具有相同的生理狀態(tài)，對有毒物質(zhì)靈敏性一致，易于定量測定，結(jié)果重復(fù)性，可行性好，操作簡便，節(jié)約時間。其優(yōu)點(diǎn)是可實行測定的質(zhì)量控制。
4發(fā)光細(xì)菌在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用
4.1利用發(fā)光細(xì)菌法檢測工業(yè)廢水的綜合毒性
張秀君等運(yùn)用發(fā)光細(xì)菌法對污染源廢水樣的毒性進(jìn)行測定。并以毒性較為穩(wěn)定的HgCl2作參比毒物，使此法所測得的毒性定量化。據(jù)水質(zhì)毒性分級標(biāo)準(zhǔn)，對水樣毒性的測定結(jié)果進(jìn)行評價，其結(jié)果不僅與廢水樣實際情況相符合，同時與魚的毒性試驗結(jié)果一致，充分說明發(fā)光菌急性毒性監(jiān)測指標(biāo)，對工業(yè)廢水急性毒性監(jiān)測所獲得的毒性結(jié)果，能客觀準(zhǔn)確地反應(yīng)廢水的綜合毒性狀況，是目前工業(yè)廢水綜合急性毒性監(jiān)測的較佳方法。
4.2利用發(fā)光細(xì)菌快速檢測漁業(yè)水域污染物急性毒性
水域環(huán)境污染是導(dǎo)致漁業(yè)事故頻繁發(fā)生的主要原因，各種含有大量有毒有害物質(zhì)的廢水不斷進(jìn)入江河湖海，當(dāng)水體中的污染物達(dá)到一定的強(qiáng)度，就會引起水產(chǎn)動物的中毒甚至死亡。由于水體中的污染物十分復(fù)雜，因此難以用單一的理化指標(biāo)來表示其污染程度，只能通過生物毒性試驗，才能綜合地評價水體的污染現(xiàn)狀和污染物的毒性。
發(fā)光細(xì)菌不但可以應(yīng)用在漁業(yè)水域的污染評價，還在漁業(yè)環(huán)保領(lǐng)域中有良好的發(fā)展前景。發(fā)光細(xì)菌可與現(xiàn)代光電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合制成便攜式智能化的環(huán)保監(jiān)測儀器，就可對漁業(yè)水體的現(xiàn)場連續(xù)監(jiān)測進(jìn)行預(yù)測預(yù)報。
4.3發(fā)光細(xì)菌在農(nóng)藥殘留檢測中的應(yīng)用
有機(jī)磷農(nóng)藥包括殺蟲劑、殺菌劑和除草劑。由于有機(jī)磷農(nóng)藥具有藥效高、品種多、防治對象多等優(yōu)點(diǎn)，在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中曾大量使用。但有機(jī)磷農(nóng)藥中的大多數(shù)品種屬于高毒性，長期大量使用不但會對環(huán)境造成嚴(yán)重影響，且人們在食用高殘留的水果蔬菜時會發(fā)生急性中毒或慢性中毒，危害食用者的身體健康。袁東星等探討了采用發(fā)光細(xì)菌對甲胺磷、水胺硫磷、氧化樂果、敵敵畏、辛硫磷、甲基異硫磷等6種常用有機(jī)磷農(nóng)藥的檢測。通過發(fā)光細(xì)菌對用于蔬菜的以上6種有機(jī)磷農(nóng)藥響應(yīng)情況的分析表明，隨著試樣中有機(jī)磷農(nóng)藥濃度的增加，發(fā)光細(xì)菌的發(fā)光強(qiáng)度降低,發(fā)光強(qiáng)度與農(nóng)藥濃度呈負(fù)相關(guān)。發(fā)光細(xì)菌檢測法的最小檢出濃度為3mg•L-1。盡管發(fā)光強(qiáng)度與農(nóng)藥濃度沒有嚴(yán)格的線形關(guān)系，但已經(jīng)足以滿足現(xiàn)場快速檢測中的半定量要求。該方法的優(yōu)點(diǎn)是快速、簡便、靈敏、價廉,適用于現(xiàn)場，是檢測蔬菜中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的一種快速有效、價廉的方法。
4.4發(fā)光細(xì)菌在致癌物質(zhì)生物毒性檢測中的應(yīng)用
含氮雜環(huán)化合物廣泛存在于石油工業(yè)、食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)中，許多含氮雜環(huán)化合物具有強(qiáng)烈的“三致”作用，同時又很難為自然界的微生物所降解，會對人類健康產(chǎn)生潛在的危害。為了給這些物質(zhì)的急性毒性、聯(lián)合毒性和危險性評價提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和基本方法，江敏等研究了吲哚、吡啶、喹啉、異喹啉、2-甲基喹啉和8-羥基喹啉等6種含氮雜環(huán)化合物對發(fā)光細(xì)菌的急性毒性作用及上述物質(zhì)兩兩混合對發(fā)光細(xì)菌的聯(lián)合毒性作用。6種含氮雜環(huán)化合物純物質(zhì)對發(fā)光細(xì)菌的毒性影響結(jié)果表明，發(fā)光細(xì)菌的相對發(fā)光度均隨化合物濃度的增加而線性降低，具有良好的相關(guān)性，其毒性由強(qiáng)至弱依次為8-羥基喹啉、異喹啉、吲哚、喹啉、2-甲基喹啉、吡啶，且所有物質(zhì)兩兩混合的聯(lián)合毒性作用均表現(xiàn)為相加作用。
另外，利用發(fā)光細(xì)菌法的原理和方法，凡能干擾或破壞發(fā)光細(xì)菌呼吸、生長、新陳代謝等生理過程的環(huán)境因子，例如有毒有害的物質(zhì)等都可以運(yùn)用發(fā)光細(xì)菌法檢測生物毒性。除去上面兩條，主要有：土壤重金屬急性毒性效應(yīng)測定和評價，土壤金屬毒性的協(xié)同或拮抗效應(yīng)監(jiān)測。還可進(jìn)行化學(xué)品的毒性評價與安全性評定，化學(xué)危險品的風(fēng)險評定，以及環(huán)境污染物的致突變性的評價以及環(huán)境保護(hù)處理設(shè)施效果的監(jiān)控。
5展望
由于發(fā)光細(xì)菌法與其他生物監(jiān)測方法相比具有快速、簡便、靈敏等特點(diǎn)，相信在水域(水體)水質(zhì)評價、水質(zhì)水量污染控制、水質(zhì)管理以及水域(水體)規(guī)劃方面發(fā)揮更大的作用。發(fā)光細(xì)菌法已在水質(zhì)、環(huán)境評價以及生態(tài)規(guī)劃中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著技術(shù)的發(fā)展，發(fā)光細(xì)菌法將和電子技術(shù)以及光電技術(shù)相結(jié)合,逐步發(fā)展為在線監(jiān)測系統(tǒng)，為水質(zhì)分析提供更加快速的測試手段。另一發(fā)展方向就是和先進(jìn)的化學(xué)分析方法相結(jié)合，為環(huán)境監(jiān)測提供更加全面和細(xì)微的毒性分析?？傊?，出于發(fā)光細(xì)菌法具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，世界各國都在努力完善它，相信這一測試方法在環(huán)境監(jiān)測中發(fā)揮更大的作用。