如今生態(tài)環(huán)境的狀況越來越受到人們的關注，越來越多的化學合成物在改善人們生活的同時也帶來對環(huán)境的危害，進而影響我們的健康。對于環(huán)境中存在的這些有害物質，必須有效、及時地進行監(jiān)測。

對環(huán)境污染物的傳統(tǒng)檢測方法包括基于化學、物理學和生物學原理的多種方法，但大部分需要專業(yè)技術，消耗時間和經費較多，一般一次只能測定一種目標物，且不能反應污染物毒性的大小，生物檢測法如利用植物根系細胞、動物細胞、細菌等，測定的是環(huán)境污染物的毒性效應或多種污染物的綜合毒性，在污染物毒性篩查，特別是液體樣品毒性檢測方面，具有敏感、快速、耗資少等特點，而“發(fā)光細菌法”作為一種新型生物毒性監(jiān)測技術，引起了廣大環(huán)保科研工作者的關注。

發(fā)光細菌為何物?

我們通常把天然存在，在正常生理條件下能夠發(fā)射可見熒光的細菌統(tǒng)稱為“發(fā)光細菌”。

大多數(shù)發(fā)光菌一般單個存在，不聚集在一起。由于有鞭毛，它們可以自由地游動。不同種屬的發(fā)光細菌大小略有差異，一般菌體長約1.5～4微米，寬約0.5～0.8微米。由于發(fā)光細菌形體微小，肉眼根本看不見它們，因此單個細菌所發(fā)出的光也極微弱，肉眼當然也看不見。但是，當發(fā)光細菌成千上萬地聚集在一起時，就可以在黑暗的環(huán)境中看到這一小點或一小片綠熒熒的光。如果發(fā)光細菌在某種水體里生長繁殖，經過一段時期，局部水體里的發(fā)光細菌達到一定的數(shù)量，就會使這個水體發(fā)出綠熒熒的熒光，在黑暗的環(huán)境中清晰可辨，其亮度有時甚至可以照亮周圍的物體。

發(fā)光細菌是如何“工作”的?

環(huán)境工作者們會利用靈敏的光電測量系統(tǒng)測定毒物對發(fā)光細菌發(fā)光強度的影響。發(fā)光細菌含有一系列發(fā)光要素，在有氧條件下通過細胞內生化反應而產生微弱熒光。當細胞活性升高，處于積極分裂狀態(tài)時，細菌體內的發(fā)光要素升高，于是發(fā)光強度增強。發(fā)光細菌在毒物作用下，細胞活性會下降，導致發(fā)光細菌發(fā)光強度的降低。實驗顯示，毒物濃度與菌體發(fā)光強度呈線性負相關關系，因此，可以根據(jù)發(fā)光細菌的發(fā)光強度判斷毒物毒性大小，用發(fā)光度表征毒物所在環(huán)境的毒性。

進行一次發(fā)光細菌對污染物或毒性物質的檢測實驗，僅需0.25～1小時就足夠了。也就是說，短時間內我們就知道受試驗物質有沒有毒性及毒性有多大。大量的研究表明，用發(fā)光細菌檢測毒性的結果與魚類或小鼠毒性檢測的效果基本相當。而且發(fā)光細菌很容易培養(yǎng)，比起專門飼養(yǎng)小鼠、魚類或是藻類等生物要方便得多，成本也低得多?，F(xiàn)在，改進了的發(fā)光細菌檢測方法是將發(fā)光細菌制成凍干粉保存起來，使用前僅需加入復蘇液，幾分鐘之后凍干粉恢復活力，就可立即用于毒性檢測了，就像用化學試劑那樣簡單、方便。目前已有商業(yè)的發(fā)光菌凍干粉供應市場，這樣一來，檢測者無需事先培養(yǎng)發(fā)光細菌，也就無需配備細菌培養(yǎng)方面的設備及人員，只要從市場“拿來。就可以進行檢測試驗了。這就更有利于在“現(xiàn)場”進行即時的監(jiān)測或是抽檢。而且，由于發(fā)光細菌法試驗每次所用的細菌數(shù)量達數(shù)百萬，因此個體差異可以忽略不計，結果易于重復，這也是其他生物方法所無法相比的。還有在某些緊急突發(fā)事件中，例如毒物泄漏事故發(fā)生后，能用發(fā)光茵快速作出判斷，以便及時地采取應急措施，減少對環(huán)境的影響，從而避免對周圍人群造成不良的后果。

發(fā)光細菌有“優(yōu)勢”

目前的污染物監(jiān)測手段主要還是以物理儀器及化學分析相結合的監(jiān)測方法為主。這類方法的優(yōu)點是能準確地定性定量，但所需儀器設備往往價格昂貴、技術要求和使用成本很高，即使不考慮這些，仍有一個重要問題：這樣的污染在中、遠期到底對人們的健康會有多大的危害？顯然，上述檢測是無法直接回答這個疑問的。如果有某一條河流受到污染，或某種化學物質突然泄漏，對污染來源及其主要成分的監(jiān)測可以用物理和化學的方法很快得到結果，但要回答對流經區(qū)域的生物和人民群眾的健康有什么影響，也就是所謂對“生物毒性”的判斷，則上述監(jiān)測也是無能為力的。

要判斷對健康的影響，即對生物毒性的大小做判斷，必須用生物醫(yī)學的方法對污染物進行毒性分析。目前用得較多的檢測污染物毒性的方法是從醫(yī)學、毒理學上引用過來的利用小鼠或是魚類或是藻類等的毒性試驗，以受試生物的死亡數(shù)來判斷毒性的大小，一般需幾天時間才能有結果。由于對受試生物有特別的要求，進行操作也需要有專門的人員及專門的場地，所以監(jiān)測的成本較高，還需要幾天或幾周的時間才能有結果，不可能普遍推廣應用，若希望快速地作出結論，則上述生物檢測法是無法滿足要求的。而應用發(fā)光細菌來檢測污染物毒性則能克服這些缺陷，它具有快速、靈敏而且容易操作等優(yōu)點。

工業(yè)廢水是造成水體污染的重要因素之一，當水體中污染物達到一定濃度時，就會引起生物的中毒反應，使之行為異常，生理功能紊亂，組織細胞病變甚至死亡。用發(fā)光細菌法測定廢水的綜合毒性，國外在20世紀70年代末和80年代做過大量的研究。水體環(huán)境污染是破壞水域生態(tài)平衡的重要因素，由于水體中的污染物比較復雜，難以用單一的理化指標來表示其污染程度。通過生物毒性試驗，可以更好地反映水體的污染負荷與生物學效應的關系，以便綜合地評價水體污染現(xiàn)狀和污染物的毒性。

這次5.12汶川大地震發(fā)生后，對受災地區(qū)的飲用水源的安全性判斷，就面臨了如何快速、準確地作出結論并及時告知能否飲用的問題，而國產的淡水發(fā)光細菌——青?；【鷻z測法就發(fā)揮了良好的作用。至于海洋環(huán)境的保護、海域污染的監(jiān)測，發(fā)光細菌使用起來也是非常方便的。我國國家環(huán)?？偩衷缭?995年就公布了發(fā)光菌檢測毒性的方法標準，由此，各地環(huán)境監(jiān)測部門用發(fā)光菌檢測了很多河流水質的污染狀況。

近年來由于環(huán)境污染而造成癌癥發(fā)病率上升，這是因為不少環(huán)境污染物具有致癌性，人們接觸之后易于誘發(fā)癌癥。如果用一般化學或物理檢測法，根本無法推斷污染物有無致癌的作用，唯有用生物檢測才能判斷。而且通常進行致癌試驗的成本很高，不可能大量地普遍進行檢測。但是如果用發(fā)光細菌來進行的話，就會變得很簡單，成本相當?shù)土?。其中一種方法是采用發(fā)光細菌的暗光突變種，另一種方法是用基因克隆的手段，不僅操作變得簡單，而且時間也由原先的48小時縮減到12小時。

閃亮登場世博會

發(fā)光細菌有廣泛的應用價值。不僅在水質監(jiān)測方面，早在20世紀40年代，就有利用發(fā)光細菌進行大氣污染的監(jiān)測、抗生素的篩選、麻醉藥物的篩選等報道。而今，這種發(fā)光細菌將在2010年上海世博會飲用水安全檢測中發(fā)揮其作用，相關研究成果也已轉化投產，進入市場。利用淡水發(fā)光細菌進行毒性物質檢測，這在世界上尚屬首次。只要在水樣中加入微量青海弧菌液體，用便攜式監(jiān)測儀讀取相關數(shù)據(jù)，飲用水是否安全在半個小時內就能知道答案。

由于發(fā)光細菌法與其他生物監(jiān)測方法相比具有快速、簡便、靈敏等特點，適用于大批量化合物和樣品的初篩，對控制環(huán)境的毒物污染和強化工業(yè)污染源的管理很有裨益，相信這一測試方法在今后的環(huán)境監(jiān)測中將發(fā)揮更大的作用。