什么是發光細菌法？

發光細菌法是利用靈敏的光電測量系統測定毒物對發光細菌發光強度的影響，判斷毒物毒性的大小。發光細菌含有熒光素、熒光酶、ATP等發光要素，在有氧條件下通過細胞內生化反應會產生微弱熒光。當細胞活性升高，處于積極分裂狀態時，其ATP含量高，發光強度增強。發光細菌在毒物作用下，細胞活性下降，ATP含量水平下降，導致發光細菌發光強降低。

實驗顯示，毒物濃度與菌體發光強度呈線性負相關關系，因而，可以根據發光細菌發光強度判斷毒物毒性大小，用發光度表征毒物所在環境的急性毒性。

發光細菌法有什么優勢？

近年來，水污染問題日益嚴重，嚴重威脅人類生命健康，成為世界性的環境治理難題。科學研究工作者已開發出許多靈敏、有效的環境監測方法，這些方法可以劃分為兩類：分析技術和生物監測。

目前，該檢測技術已經廣泛應用于化學品、污水、沉積物和土壤等的毒性測試，能夠在短時間內反映水質的綜合毒性狀況，判斷水體是否適于作為飲水水源。此外，發光細菌法在教學領域也得到了應有的重視，配合《水和廢水監測分析方法》(第 4版)中關于發光菌應用方面的實驗，同濟大學已開設了此項實驗課程。

分析技術常常用于廢水常規指標的測試，但不能反應水質綜合毒性的大小。傳統的生物監測以水蚤、藻類或魚類為受試對象，雖然能反映毒物對生物的直接影響，但是這些方法的大缺點是實驗周期長，實驗過程比較繁瑣。針對傳統生物毒性檢測方法的不足，做為一種新型的生物監測技術，發光細菌法表現出了靈敏度高、相關性好、反應速度快、成本低廉、自動化程度高等諸多優點。它不僅能測定單因子指標，還能快速準確測出環境的綜合毒性指標，具有理化法*的優勢，因此，發光細菌法近年來受到了環境工作者的廣泛關注。

發光細菌法在國內水質監測中的應用

發光細菌法：原理是利用某些細菌在正常（健康）狀態下會產生熒光。當被置于有毒物質存在的環境中，它們的發光量減少。樣本中的毒性越大，它們的發光量就越小。測量發光菌的發光量的變化，可以表明水樣中毒性物質的存在。

1.汶川地震災區飲用水監測

2008年 5月 12日，四川汶川地區的此次地震對災區居民的飲水安全問題帶來了嚴重威脅，為了保障災區居民的飲水安全，必須對飲用水源進行監測。

地震災區的水質應急監測不同于常規水質監測，也不同于其他突發性污染事故的應急監測。由于地震的毀滅性破壞，無法得知進入水體的污染類型、污染范圍和污染物濃度。在監測目標物未知的水體中，利用常規物理化學分析方法，很難確定監測的項目參數，只能選取具有代表性的水質參數進行監測；同時，災區水源地每天供應當地居民的用水必須當天采集樣品進行監測分析，這就要求監測必須準確、簡單、快速，不可能按照常規飲用水水質標準，對所有的水質檢測參數進行測定_1。此外，需要一種能夠綜合反映水質污染狀況的檢測技術來判斷飲用水源是否安全。為解決上述問題。長江流域水環境監測中心應用了發光細菌綜合毒性檢測技術。在利用移動監測車監測常規理化指標的同時，使用 Deletox(便攜)或Microtox(臺式)檢測系統，檢測了汶川地震災區 12個市縣的 200多個城鎮、鄉鎮集中供水水源地及災區群眾臨時安置供水點的飲用水源水質，通過計算，直接確定樣品的綜合毒性；同時進行了水質理化指標的監測，主要包括水溫、pH值、電導率、濁度、氨氮、亞硝酸鹽氮、COD、六價鉻、氰化物和氟化物等參數。在一個月的飲用水源地巡回檢測中，共檢測水樣 1000多個，獲取監測數據上萬個。結果顯示，大部分水源水質較好，出水對生物體的急性綜合毒性為低毒。測定結果與 pH、氰化物、揮發酚、六價鉻、砷、汞、硝酸鹽氮等理化指標的監測結果有可比性，水體的綜合毒性指標正常。

在對汶川飲用水進行測試期間，發光細菌法不僅顯示出了操作簡單、方便快捷的特點，而且能夠反應水體的綜合毒性效應。

2.大沽排污河及永定新河水樣監測

雷炳莉曾報道應用發光菌生物毒性監測技術，測定天津大沽排污河和永定新河水樣的綜合毒性，進行毒性分級和河流水質綜合毒性評價。同時，比較了親水一疏水平衡 (hydrophilic—lipophilic balance，HLB)柱富集前后水樣的毒性變化，分析有機污染物對發光菌的毒性貢獻情況，為進一步的河流污染物監測分析和生態風險評價提供基礎資料，并為河流水質評價、水質污染應急性生物毒性測試提供基礎數據和基本方法。

測定分析結果顯示，大沽排污河和永定新河水樣均對發光菌顯示出了一定的毒性效應，其毒性級別從低毒到劇毒，呈現較大差異，并且大沽排污河的毒性總體上高于永定新河，且二者均表現為富集前水樣的毒性大于富集后水樣的毒性。通過比較HLB柱富集前后水樣對發光菌相對抑光率的變化，得出富集前水樣對發光菌產生毒性的有機物類型主要是在水中具有一定溶解度的極性或中性有機污染物。但由于多種有機污染物和無機污染物都能對發光菌產生毒性效應，因此，對發光菌產生毒性效應的具體物質需要結合化學分析作進一步的鑒別評價。

MicrotoxModel500毒性檢測儀的應用

翁維滿，王莉莉根據上海茂默科學儀器有限公司代理供應的 Micro toxModel500毒性檢測儀，開展檢測的實例分析，檢測自來水廠的水源水、出廠水和管網水，證明該檢測系統對于快速判斷水質是否存在有害物質，起著非常重要的作用，確保供水廠水質在應急情況下做到安全供水。

MicrotoxModel500毒性檢測儀是一種采用生物傳感技術的毒性檢測系統，它的技術的基礎是使用費希爾狐菌發光細菌，在常規模式下，15min內光的損失率檢測結果大于2O，則飲用水毒性較大，不宜使用或飲用。

3．展望

發光細菌法用于環境樣品毒性試驗已有多年歷史，在飲用水、污水、廢水等方面都得到了廣泛的應用。它不僅能夠監測有機物，對水中重金屬的監測也有著應用前景，是環境毒性檢測的一種有效方法。

但這種方法亦存在細菌發光強度本質差異較大，檢測期間發光自然變化幅度較寬，操作繁瑣，重現性不佳，誤差較大等不足。對此，科學家們不斷地對其進行完善和補充。隨著現代儀器和光電子技術在的迅速發展，發光細菌技術和 GC、GC／MS及熒光、紫外等大型分析儀器相結合，為克服以上之不足，更加準確、定量地評價環境污染物急性毒性提供了保證。基因操作技術的引入，更是大大擴寬了發光細菌法的應用范圍，各種類型的生物發光傳感器不斷涌現。此外，熒光酶的應用是發光細菌法另一個新的發展。隨著科學研究技術的不斷進步，發光細菌法會有更加廣泛的發展。