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摘要：隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，隨之而來(lái)的環(huán)境問(wèn)題也越來(lái)越突出。因此一些新的環(huán)境監(jiān)測(cè)方法也應(yīng)運(yùn)而生。發(fā)光細(xì)菌檢測(cè)方法就是其中的一種。它具有快速、簡(jiǎn)便、靈敏等特點(diǎn)，并在環(huán)境監(jiān)測(cè)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(cè)定方法及其在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用等方面對(duì)其進(jìn)行了闡述。
關(guān)鍵詞：發(fā)光細(xì)菌環(huán)境監(jiān)測(cè)毒性
1前言
到了二十一世紀(jì)，世界進(jìn)入了工業(yè)化時(shí)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(wèn)題。我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中的大國(guó),幾十年來(lái),尤其是改革開(kāi)放以來(lái)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(wèn)題日益突出,嚴(yán)重影響了我國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)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(duì)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(píng)價(jià)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(cè)定與評(píng)價(jià)，一般用水生生物（如魚(yú)，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(dòng)性，生理代謝的變化或死亡率做指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)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(cè)定與評(píng)價(jià)不斷建立，其指示生物包括細(xì)菌，藻類，底棲軟體動(dòng)物，浮游生物和魚(yú)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(cè)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(lái)的發(fā)光細(xì)菌毒性測(cè)試技術(shù)引人注目。發(fā)光細(xì)菌檢測(cè)法是一種簡(jiǎn)單快速的生物毒性檢測(cè)方法，它不僅能測(cè)試?yán)砘ㄋ軠y(cè)定的單因子指標(biāo)，尤其能快速準(zhǔn)確的測(cè)出環(huán)境的綜合毒性指標(biāo)，具有理化法無(wú)可比擬的特點(diǎn)。
2發(fā)光細(xì)菌檢測(cè)有毒物質(zhì)的原理
發(fā)光菌檢測(cè)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(cè)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(guò)程是菌體內(nèi)一種新陳代謝的生理過(guò)程，是光呼吸進(jìn)程，是呼吸鏈上的一個(gè)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(zhǎng)在490nm左右。這種發(fā)光過(guò)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(guò)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(shí)，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(cè)光儀定量地測(cè)定。
3發(fā)光細(xì)菌的測(cè)定方法
3.1新鮮發(fā)光細(xì)菌培養(yǎng)測(cè)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(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，一般為通氣培養(yǎng)12小時(shí)，配制為含3％NaCl鹽度的適當(dāng)濃度的菌懸液加入測(cè)試管中，再加入待測(cè)液，使之和菌種接觸，作用5min～15min后，讀出并記錄對(duì)照管和樣品管發(fā)光強(qiáng)度。此法操作較為簡(jiǎn)便。
3.2發(fā)光細(xì)菌和藻類混合測(cè)定法
因?yàn)橛行┯卸疚镔|(zhì)對(duì)發(fā)光細(xì)菌沒(méi)有直接的毒害作用，而對(duì)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(shí)加入測(cè)試管中與試液混合，經(jīng)光照一段時(shí)間后測(cè)定發(fā)光菌的光強(qiáng)度變化。因?yàn)橛卸疚镔|(zhì)對(duì)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(lái)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(cè)定法
把培養(yǎng)到對(duì)數(shù)生長(zhǎng)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(shí)加入冷的2％NaCl溶液復(fù)蘇，使其恢復(fù)到原來(lái)的生理狀態(tài)和發(fā)光水平，然后用于測(cè)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(duì)有毒物質(zhì)靈敏性一致，易于定量測(cè)定，結(jié)果重復(fù)性，可行性好，操作簡(jiǎn)便，節(jié)約時(shí)間。其優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)行測(cè)定的質(zhì)量控制。
4發(fā)光細(xì)菌在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
4.1利用發(fā)光細(xì)菌法檢測(cè)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(duì)污染源廢水樣的毒性進(jìn)行測(cè)定。并以毒性較為穩(wěn)定的HgCl2作參比毒物，使此法所測(cè)得的毒性定量化。據(jù)水質(zhì)毒性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)水樣毒性的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，其結(jié)果不僅與廢水樣實(shí)際情況相符合，同時(shí)與魚(yú)的毒性試驗(yàn)結(jié)果一致，充分說(shuō)明發(fā)光菌急性毒性監(jiān)測(cè)指標(biāo)，對(duì)工業(yè)廢水急性毒性監(jiān)測(cè)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(cè)的較佳方法。
4.2利用發(fā)光細(xì)菌快速檢測(cè)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(huì)引起水產(chǎn)動(dòng)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(lái)表示其污染程度，只能通過(guò)生物毒性試驗(yàn)，才能綜合地評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)，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(jì)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(cè)儀器，就可對(duì)漁業(yè)水體的現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)監(jiān)測(cè)進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。
4.3發(fā)光細(xì)菌在農(nóng)藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用
有機(jī)磷農(nóng)藥包括殺蟲(chóng)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(duì)象多等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)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(zhǎng)期大量使用不但會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，且人們?cè)谑秤酶邭埩舻乃卟藭r(shí)會(huì)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(duì)甲胺磷、水胺硫磷、氧化樂(lè)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(cè)。通過(guò)發(fā)光細(xì)菌對(duì)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(cè)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(méi)有嚴(yán)格的線形關(guān)系，但已經(jīng)足以滿足現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)中的半定量要求。該方法的優(yōu)點(diǎn)是快速、簡(jiǎn)便、靈敏、價(jià)廉,適用于現(xiàn)場(chǎng)，是檢測(cè)蔬菜中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的一種快速有效、價(jià)廉的方法。
4.4發(fā)光細(xì)菌在致癌物質(zhì)生物毒性檢測(cè)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(shí)又很難為自然界的微生物所降解，會(huì)對(duì)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(xiǎn)性評(píng)價(jià)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(duì)發(fā)光細(xì)菌的急性毒性作用及上述物質(zhì)兩兩混合對(duì)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(duì)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(duì)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(zhǎng)、新陳代謝等生理過(guò)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(cè)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(cè)定和評(píng)價(jià)，土壤金屬毒性的協(xié)同或拮抗效應(yīng)監(jiān)測(cè)。還可進(jìn)行化學(xué)品的毒性評(píng)價(jià)與安全性評(píng)定，化學(xué)危險(xiǎn)品的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定，以及環(huán)境污染物的致突變性的評(píng)價(jià)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(cè)方法相比具有快速、簡(jiǎn)便、靈敏等特點(diǎn)，相信在水域(水體)水質(zhì)評(píng)價(jià)、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(píng)價(jià)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(cè)系統(tǒng)，為水質(zhì)分析提供更加快速的測(cè)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(cè)提供更加全面和細(xì)微的毒性分析。總之，出于發(fā)光細(xì)菌法具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，世界各國(guó)都在努力完善它，相信這一測(cè)試方法在環(huán)境監(jiān)測(cè)中發(fā)揮更大的作用。