王 穎，廖訚彧，歐陽莎莉，彭泓波，黃周洲，陳 斌，廖倩文

(長沙市水質(zhì)檢測中心，湖南長沙 410000)

隨著信息化水平的提高，在線儀器的技術(shù)發(fā)展，水質(zhì)在線監(jiān)測已經(jīng)廣泛應(yīng)用于環(huán)保、水利、衛(wèi)生、城市供排水等行業(yè)。水利部的大型飲用水源地基本都安裝了水質(zhì)在線監(jiān)測儀，生態(tài)環(huán)境部的國家水質(zhì)自動監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)也已經(jīng)建成，主要水系國家斷面的數(shù)據(jù)可在中國環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)站國家地表水水質(zhì)自動監(jiān)測實(shí)時數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)查看。隨著河湖長制的推行，一些城市行政分界斷面或重要河流支流斷面的自動監(jiān)測站也應(yīng)運(yùn)而生，譬如目前，長沙一江六河共建成水質(zhì)自動監(jiān)測站34個。2020年1月武漢暴發(fā)疫情后，雷神山火神山醫(yī)院相繼建成，其醫(yī)療廢水排放實(shí)現(xiàn)了實(shí)時在線自動監(jiān)測。國內(nèi)外當(dāng)前比較前沿的水質(zhì)自動在線監(jiān)測體系有3類儀表。第一類為常規(guī)多參數(shù)儀表：主要有pH、電導(dǎo)率、濁度、溶解氧、水溫、葉綠素、懸浮物等在線監(jiān)測儀；第二類為特征污染物儀表：主要有重金屬、揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)、氨氮、總氮、總磷、高錳酸鹽指數(shù)、總有機(jī)碳、余氯等在線監(jiān)測儀；第三類為在線生物毒性儀：主要有發(fā)光細(xì)菌類、魚類、藻類、蚤類等在線監(jiān)測儀。其中，常規(guī)多參數(shù)和特征污染物主要針對國家水質(zhì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的單個指標(biāo)；而在線生物毒性是一個綜合水質(zhì)評價指標(biāo)，發(fā)光細(xì)菌在線生物毒性監(jiān)測是20世紀(jì)70年代后期發(fā)光細(xì)菌與現(xiàn)代光電子技術(shù)結(jié)合產(chǎn)生的一種新的監(jiān)測技術(shù)[1]。國家環(huán)境監(jiān)測“十二五規(guī)劃”中提到“地表水試點(diǎn)監(jiān)測,逐步在重要水體斷面增加重金屬和生物毒性、揮發(fā)性有機(jī)物等自動監(jiān)測項目,滿足重點(diǎn)領(lǐng)域、湖庫水質(zhì)預(yù)警監(jiān)測要求”，這是首次國家層面的政策文件提及生物毒性在線監(jiān)測。

作為一種新的水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)，在線生物毒性監(jiān)測技術(shù)展現(xiàn)了獨(dú)有的優(yōu)勢，與以往在線監(jiān)測方法完全不同，可以檢測重金屬、農(nóng)藥、生物毒物、其他有機(jī)和無機(jī)有毒物質(zhì)，體現(xiàn)的是一種綜合指標(biāo)，能更好地預(yù)警水體中的有毒物質(zhì)，更科學(xué)地避免重大突發(fā)性水污染事件風(fēng)險。

關(guān)于在線生物毒性監(jiān)測的研究進(jìn)展，主要從各類生物傳感器角度，水生動植物類(魚類、蚤類、藻類)、微生物類(發(fā)光細(xì)菌、硝化細(xì)菌、氧化亞鐵硫桿菌)[2-4]進(jìn)行綜合評述。發(fā)光細(xì)菌法是其中的一個主要方面，暫時還沒有文章從發(fā)光細(xì)菌生物毒性的角度來細(xì)分領(lǐng)域研究進(jìn)展，本文從原理、性能指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)、在線生物毒性監(jiān)測技術(shù)(發(fā)光細(xì)菌法)在水質(zhì)監(jiān)測的應(yīng)用、生物毒性在線監(jiān)測儀研究狀況進(jìn)行闡述。

1 發(fā)光細(xì)菌監(jiān)測水質(zhì)生物毒性的原理和生物毒性結(jié)果的評價

1.1 基本原理

水樣在一定的時間和條件下與發(fā)光細(xì)菌接觸后，發(fā)光細(xì)菌的發(fā)光強(qiáng)度與水樣中毒性組分總濃度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，通過生物發(fā)光光度計測定水樣與發(fā)光細(xì)菌接觸15 min后的發(fā)光抑制率來表征水樣的急性毒性水平。發(fā)光細(xì)菌的生物發(fā)光反應(yīng)是由于分子氧作用，細(xì)胞內(nèi)熒光酶催化將還原態(tài)的黃素單核苷酸及長鏈脂肪醛氧化為黃素單核苷酸及長鏈脂肪酸，并釋放出最大發(fā)光強(qiáng)度在490 nm處的藍(lán)綠光。

生物毒性的表征指標(biāo)為相對發(fā)光強(qiáng)度或抑光率，相對發(fā)光強(qiáng)度是測試樣本發(fā)光值(樣品管發(fā)光值)與控制樣本發(fā)光值(對照管發(fā)光值)對比后所得，結(jié)果以百分比表示。抑光率一般為正值，有時候抑光率會呈現(xiàn)負(fù)值，此時說明水中存在使發(fā)光菌菌數(shù)增加的有機(jī)物，即可同化有機(jī)物(AOC)及可生物氧化有機(jī)物(BDOC)。

1.2 生物毒性結(jié)果的評價

國家海洋局《污水生物毒性監(jiān)測技術(shù)規(guī)程 發(fā)光細(xì)菌急性毒性測試-費(fèi)歇爾弧菌法》提到，樣品毒性水平的表征方法采用檢測結(jié)果中的15 min發(fā)光抑制率H進(jìn)行評價。 根據(jù)H大小將毒性等級分為3級，相應(yīng)等級分別為低度毒性風(fēng)險、中度毒性風(fēng)險、高度毒性風(fēng)險，分級方法如表1所示。中科院土壤研究所制訂的水質(zhì)毒性分級標(biāo)準(zhǔn)中[5]，根據(jù)相對發(fā)光率的大小將毒性等級分為低毒、中毒、重毒、高毒、劇毒5個等級，如表2所示。

表1 污水樣品毒性風(fēng)險等級評價方法Tab.1 Evaluation Method for Toxicity Risk Grade of Sewage Samples

表2 水質(zhì)急性毒性分級標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Classification Criterion of Acute Toxicity of Water Quality

2 發(fā)光細(xì)菌監(jiān)測水質(zhì)生物毒性的標(biāo)準(zhǔn)

圖1 3種發(fā)光細(xì)菌類型Fig.1 Three Types of Luminescent Bacteria

表3列出了明亮發(fā)光桿菌(P.phosphore-um)[12-14]以及費(fèi)氏弧菌(Vibriofischeri)[15]等所涉的國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)。ISO 11348的3個標(biāo)準(zhǔn)，主要區(qū)別在于費(fèi)氏弧菌的狀態(tài)不同：第1標(biāo)準(zhǔn)采用的是新鮮制備的費(fèi)氏弧菌；第2標(biāo)準(zhǔn)采用的是液體干細(xì)菌；第3標(biāo)準(zhǔn)采用是凍干粉細(xì)菌。其中，ISO 11348-3-2017是應(yīng)用最廣泛的國際標(biāo)準(zhǔn)。涉及青?；【臅簳r沒有標(biāo)準(zhǔn)，僅在《水和廢水監(jiān)測分析方法》第四版書籍中提到。

ISO 11348-3-2017與GB 15441—1995相比，主要有以下兩點(diǎn)區(qū)別。(1)利用的發(fā)光菌不同，且保存菌種的溫度不同，前者用的是費(fèi)氏弧菌，保存溫度為-20 ℃；后者為明亮發(fā)光細(xì)菌，保存溫度為2～5 ℃；因此，對于需要長期保存的凍干粉而言，冷凍溫度越低越好。(2)前者要求測定加入水樣前發(fā)光細(xì)菌的原始熒光強(qiáng)度，并根據(jù)對照試樣做出校正，避免了細(xì)菌樣品不均勻帶來的誤差影響。

表3 發(fā)光細(xì)菌監(jiān)測水質(zhì)生物毒性的標(biāo)準(zhǔn)Tab.3 Standard for Monitoring Water Biotoxicity with Luminescent Bacteria

3 在線生物毒性監(jiān)測技術(shù)(發(fā)光細(xì)菌法)在水質(zhì)監(jiān)測中應(yīng)用

3.1 在線生物毒性監(jiān)測技術(shù)在地表水監(jiān)測中的應(yīng)用

常州市某水源地和武進(jìn)水質(zhì)自動站安裝了荷蘭Toxcontrol在線生物毒性監(jiān)測儀，吳禮裕等[16]利用該儀器自2008年12月得到的25萬個數(shù)值進(jìn)行綜合統(tǒng)計分析，給地表水和飲用水制定了預(yù)警限值。其中，武進(jìn)水質(zhì)自動站下限報警值為-5%，上限報警值為20%；某飲用水源地水質(zhì)自動站下限報警值為-5%，上限值為15%。顧俊強(qiáng)等[17]采用明亮發(fā)光桿菌生物傳感器，利用在線集成實(shí)現(xiàn)了連續(xù)自動監(jiān)測，在毒物分析、性能測試、比對方法等方面進(jìn)行了研究，應(yīng)用連續(xù)3年的運(yùn)行數(shù)據(jù)，確定了本地水樣的靜態(tài)及動態(tài)報警限。研究表明，生物毒性在線監(jiān)測技術(shù)能很好地與傳統(tǒng)的特定項目預(yù)警技術(shù)有機(jī)結(jié)合，可作為水質(zhì)綜合性評估的有效補(bǔ)充，滿足飲用水源地水質(zhì)在線預(yù)警需求。張迪生等[15]通過對汞、鎘等重金屬的生物毒性劑量效應(yīng)進(jìn)行分析，準(zhǔn)確評估了生物毒性監(jiān)測方法在飲用水源地水質(zhì)監(jiān)測中的預(yù)警意義，結(jié)果顯示，5種元素的生物毒性: 汞>砷>鉛>鎘>鉻，結(jié)合南京上壩飲用水源地的生物毒性數(shù)據(jù)，建立了用于評價水質(zhì)安全的動態(tài)報警限。

3.2 在線生物毒性監(jiān)測技術(shù)在排水監(jiān)測中的應(yīng)用

薛銀剛等[18]嘗試運(yùn)用Toxcontrol 在線生物毒性監(jiān)測儀連續(xù)自動監(jiān)測某污水廠初沉池、二沉池、排水口的排水毒性，并把化學(xué)需氧量、氨氮和總磷3種排水常規(guī)理化指標(biāo)作為參考，統(tǒng)一進(jìn)行研究。研究表明，該污水廠排水口常規(guī)理化指標(biāo)均達(dá)標(biāo)，但連續(xù)監(jiān)測和瞬時樣品的平均排水毒性為高毒，平均毒性：排水口>初沉池>二沉池。即使在理化指標(biāo)達(dá)標(biāo)的情況下，該排水仍具有很強(qiáng)的毒性；Toxcontrol 系統(tǒng)在用于廢水生物毒性的在線監(jiān)測和評價時有較好的潛力。Kim等[19]利用Lee等[20]發(fā)明的一種多通道在線生物毒性監(jiān)測儀，用于韓國2座電廠(1座核電廠、1座熱電廠)排出冷卻水的毒性監(jiān)測。該儀器包含DPD2540、DPD2794、TV1061、GC2這4個通道，每個通道采用的重組發(fā)光菌株不同，對毒性的響應(yīng)也不同，分別針對破壞膜、DNA、蛋白質(zhì)和細(xì)胞的有毒物質(zhì)的響應(yīng)。利用DPD2540對核電站冷卻水樣進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)該水樣呈現(xiàn)劇毒狀態(tài)；當(dāng)水樣按體積比1∶2和1∶1稀釋時，相對發(fā)光強(qiáng)度分別為1.9%和1.5%，證明稀釋水樣降低了原來水樣的毒性。

3.3 在線生物毒性監(jiān)測技術(shù)在飲用水監(jiān)測中的應(yīng)用

周方潔等[21]分別采用WQMS2000-TOX水質(zhì)生物毒性檢測儀的在線檢測方法和傳統(tǒng)的離線水質(zhì)生物毒性檢測方法對無錫市南泉原水廠自來水進(jìn)行測試。結(jié)果表明：在線監(jiān)測方法的抑制率為2.12%，精密度為0.74%；離線監(jiān)測方法的抑制率為2.46%，精密度為1.39%。由此可知，在線監(jiān)測方法抑制率和離線監(jiān)測方法相似，但精密度更高。

2015年5月1日—10月31日在米蘭舉行的世界博覽會期間，為了保證飲用水的安全，米蘭負(fù)責(zé)向世博會供水的環(huán)境機(jī)構(gòu)采用了一種新型的在線生物毒性監(jiān)測儀[22]分析監(jiān)測供水毒性。意大利飲用水標(biāo)準(zhǔn)，水廠制備的水的余氯為0～0.2 mg/L。該在線生物毒性監(jiān)測儀，采用的菌種為中國科學(xué)院南京土壤研究所的明亮發(fā)光桿菌，當(dāng)余氯在0～0.2 mg/L時，此細(xì)菌的活性并不受余氯的影響。為期6個月持續(xù)毒性監(jiān)測測試水樣2 435次(每90 min測試1次)、參比樣品184次(每天測試1次)，對測試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計評價，得出水樣平均抑制率為-5.5%±6.2%，空白相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.0%±1.6%，樣品相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.4%±1.2%，空白和樣品相對標(biāo)準(zhǔn)偏差低于歐洲標(biāo)準(zhǔn)(DIN EN ISO 11348-3-2009)[23]建議的3.0%的偏差。

3.4 應(yīng)急監(jiān)測

魏峰等[24]利用ToxSniffer 綜合毒性儀在豐水期對湖州區(qū)域進(jìn)行水質(zhì)生物毒性監(jiān)測，8月和9月各發(fā)現(xiàn)1次其水質(zhì)生物毒性超過了該區(qū)域的生物毒性上限(4.7%)。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，期間當(dāng)?shù)剡B降暴雨, 水源周圍地表的污染物沖刷到水庫中。據(jù)美國環(huán)保局的一項研究報告，雨水徑流存在一定的毒性。因此，采用ToxSniffer 綜合毒性儀對水源地進(jìn)行生物毒性監(jiān)測，15 min即可得到結(jié)果，迅速且準(zhǔn)確，監(jiān)測譜足夠?qū)? 能夠監(jiān)測500 種以上的有毒物質(zhì), 滿足一級應(yīng)急快速監(jiān)測的需求。

4 發(fā)光細(xì)菌在線生物毒性監(jiān)測儀研究現(xiàn)狀

4.1 性能指標(biāo)

國內(nèi)第一個生物毒性水質(zhì)自動在線監(jiān)測儀的標(biāo)準(zhǔn)《生物毒性水質(zhì)自動在線監(jiān)測儀技術(shù)要求 發(fā)光細(xì)菌法》(DB 44/T 1946—2016)[25]中提到，該儀器的基本性能指標(biāo)有精密度、靈敏度、貯存溫度控制誤差、測量溫度控制誤差、最小維護(hù)周期、檢測周期、實(shí)際水樣比對試驗(yàn)7項性能指標(biāo)。精密度是指純水、1 mg/L硫酸鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液、水樣各測試7次后的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，此標(biāo)準(zhǔn)的性能指標(biāo)和范圍如表4所示，為通用的性能指標(biāo)。國內(nèi)外的廠家根據(jù)自身儀器的特點(diǎn)形成的性能指標(biāo)如表5所示。

表4 地方標(biāo)準(zhǔn)性能指標(biāo)及范圍Tab.4 Performance Index and Range of Local Standards

4.2 儀器組成單元

發(fā)光細(xì)菌生物毒性監(jiān)測儀一般由進(jìn)樣單元、菌種儲存單元、檢測單元、控制單元4部分組成，如圖2所示。

表5 國內(nèi)外在線生物毒性儀典型代表測試性能指標(biāo)Tab.5 Test Performance Indexes of On-Line Biological Toxicity Instrument at Home and Abroad

圖2 儀器的基本組成Fig.2 Basic Composition of Instrument

4.3 國內(nèi)外主要儀器品牌型號

國外在線生物毒性監(jiān)測儀的型號主要有荷蘭的Toxcontrol、德國拉爾的Toxalarm、英國的Microtox CTM、比利時的Vibriotox等。2010年，第一臺國產(chǎn)在線生物毒性監(jiān)測儀聚光科技的Tox-2000誕生，其設(shè)計基于發(fā)光細(xì)菌法，之后在線生物毒性監(jiān)測儀才逐漸發(fā)展起來。國內(nèi)在線生物毒性監(jiān)測儀基于原理可以分為兩類：第一類為發(fā)光細(xì)菌法，典型代表有聚光科技公司(Tox-3000)、力合科技(湖南)股份有限公司(LFTOX-2010)、北京京象環(huán)境科技有限公司(WTF5200)、深圳市朗石科學(xué)儀器有限公司(LumiFox 8000)等，基于發(fā)光細(xì)菌法(明亮桿菌和費(fèi)氏弧菌)原理商品化的在線生物毒性儀占據(jù)了市場的絕大部分；第二類為斑馬魚法，典型代表有深圳市水務(wù)集團(tuán)開天源(RTB 2000)，以斑馬魚為生物傳感器的商品化在線儀器只占市場的一小部分。斑馬魚卵法和發(fā)光細(xì)菌法最大的不同在于受試生物不一樣。2019年，國家發(fā)布了標(biāo)準(zhǔn)《水質(zhì) 急性毒性的測試 斑馬魚卵法》(HJ 1069—2019)[26]，也預(yù)示未來此類儀器將會得到快速發(fā)展。除此之外，國內(nèi)這些公司均為科研型公司，很多都多次承擔(dān)國家重點(diǎn)科技項目，有些更是國家工程中心和省級工程中心，具有強(qiáng)大的研發(fā)能力。在國家大力支持科研的形勢下，國內(nèi)在線監(jiān)測生物毒性儀的研發(fā)、生產(chǎn)呈現(xiàn)良好的趨勢。

4.4 發(fā)光細(xì)菌在線生物毒性監(jiān)測儀的研究現(xiàn)狀

4.4.1 菌種制備技術(shù)發(fā)展

菌種技術(shù)的發(fā)展重點(diǎn)在于發(fā)光細(xì)菌凍干制劑制備技術(shù)[27]。菌種的凍干制品直接由冰晶升華制成，具有多孔結(jié)構(gòu)，既能使細(xì)菌保持原有活性，又不會破環(huán)細(xì)胞的形態(tài)以及特性。冷凍干燥是將細(xì)菌懸浮液冷凍到冰點(diǎn)以下，從而轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w結(jié)晶態(tài)，然后在低溫低壓(真空)下使固體升華而脫水的干燥方法。與新鮮菌液相比，菌種制成凍干制品后可以長期保存，簡化了發(fā)光細(xì)菌法的前期工作。楊毅紅等[28]發(fā)明了一種海洋發(fā)光細(xì)菌凍干制劑(明亮桿菌)及其制備方法，屬于微生物凍干制劑范疇。該凍干制劑包含菌泥和凍干保護(hù)劑，且經(jīng)菌液制備、菌泥制備、混合、預(yù)凍和凍干等步驟制備而成。該保護(hù)劑制得的海洋發(fā)光細(xì)菌凍干粉于2～8 ℃下保存18個月后，菌種恢復(fù)發(fā)光率及菌種發(fā)光性能均維持穩(wěn)定，能極大地提高海洋發(fā)光細(xì)菌菌種的保存效果和質(zhì)量，便于環(huán)境毒性檢測中對菌種的使用。

4.4.2 菌種在線活化技術(shù)運(yùn)用

商品化的生物在線監(jiān)測儀一般維護(hù)周期為2周。發(fā)光細(xì)菌凍干粉復(fù)蘇后的有效期一般不超過10 d，聚光科技和希思迪聯(lián)合開發(fā)的T3000運(yùn)用了儀器菌種自動保存和在線活化技術(shù)，將維護(hù)周期延長到28 d。趙東紅[29]發(fā)明了一種水質(zhì)生物毒性在線檢測的裝置，包括制樣單元(水樣預(yù)處理單元)、機(jī)械手單元、取樣檢測單元及驅(qū)動分析單元，且制樣單元和取樣檢測單元均采用平行雙通道的技術(shù)方案，可實(shí)現(xiàn)參比水樣和待測水樣的同時測定，消除了系統(tǒng)誤差和測量偏差，設(shè)計了菌液儲存池和菌液復(fù)蘇池，通過在線活化技術(shù)實(shí)現(xiàn)維護(hù)周期的延長。Bodini等[22]研究了一種新型的細(xì)菌管理裝置，其由1個開瓶器和1個裝有凍干細(xì)菌的3個小瓶的冷藏室組成。整個過程編程自動運(yùn)行，包括打開小瓶、添加22 mL的緩沖液復(fù)蘇細(xì)菌、丟棄耗盡的細(xì)菌等操作。

4.4.3 平行雙通道技術(shù)的應(yīng)用

2010年，聚光科技TX2000采用的是單通道技術(shù)[30]，蠕動泵將空白對照液和待測樣品按順序泵入流路，同時，蠕動泵也將緩沖液和菌液泵入流路，三者混合在混合環(huán)，混勻反應(yīng)一定時間后到達(dá)光電檢測裝置。此時，軟件控制光電檢測裝置獲取有用的光信號，分別得到參比光度值和樣品的光度值。為了保證系統(tǒng)誤差和測量誤差的消除，運(yùn)用平行雙通道可以實(shí)現(xiàn)參比水樣和待測樣品的同時測定[31]。平行雙通道技術(shù)的運(yùn)用也增加了儀器成本，主要是參比反應(yīng)池和樣品反應(yīng)池獨(dú)立分開、測試管路兩路、光電檢測器的增加等。

4.4.4 信息化技術(shù)

傳統(tǒng)的在線監(jiān)測儀器，其基礎(chǔ)的信息處理技術(shù)為設(shè)備驅(qū)動、實(shí)時監(jiān)控、數(shù)據(jù)管理、遠(yuǎn)程預(yù)警，但這已經(jīng)不能滿足水質(zhì)管理的要求，因此，通過信息化技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)更高層次的利用是未來發(fā)展的方向。黃靜[32]發(fā)明了一種在線生物毒性監(jiān)測儀，對待測試水樣進(jìn)行測試，得到水樣的水樣測試反應(yīng)過程曲線以及抑制率。利用毒性物質(zhì)毒性分級清單確定抑制率對應(yīng)的毒性等級，利用曲線相似性算法對水樣測試反應(yīng)過程曲線進(jìn)行曲線形狀相似性識別，依據(jù)抑制率從標(biāo)準(zhǔn)毒性物質(zhì)的反應(yīng)過程測試曲線數(shù)據(jù)庫中識別相似度最高的反應(yīng)過程測試曲線，并將其對應(yīng)的毒性物質(zhì)信息作為待測試水樣的毒性物質(zhì)信息。該方法實(shí)現(xiàn)了對水質(zhì)毒性信息的分級分類，解決了現(xiàn)有技術(shù)中無法對水質(zhì)中毒性物質(zhì)量化的問題，且通過曲線形狀相似性識別提高了分級分類的準(zhǔn)確性。

4.4.5 移動式監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用

現(xiàn)有的在線生物毒性監(jiān)測儀基本都是安裝在固定的自動監(jiān)測站點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)各類水質(zhì)的在線監(jiān)測，儀器體積大，不適合野外自動運(yùn)行。湯冬云等[33]發(fā)明了一種水質(zhì)綜合生物毒性在線監(jiān)測自動分析儀器，設(shè)置有獨(dú)特的光電檢測單元，集成度高、結(jié)構(gòu)小巧、便于移動，適用于野外測試，同時自動化程度高，能夠在線實(shí)時監(jiān)測，無需人工值守，且檢測靈敏度高、準(zhǔn)確度好。

4.4.6 聯(lián)合技術(shù)應(yīng)用

現(xiàn)有的技術(shù)中，進(jìn)行生物毒性監(jiān)測時，通常只使用單一生物傳感器，但不同的生物傳感器對不同污染物的反應(yīng)是不同的。例如，發(fā)光菌對金屬比較敏感，而對有機(jī)物不太敏感，魚類則相反，利用單一生物的反應(yīng)來判斷水體污染的情況，無法做到全面了解水污染的狀況。因此，桂子榮等[34]設(shè)計了一種基于魚類和發(fā)光菌的在線生物毒性監(jiān)測儀，利用雙光路監(jiān)測模塊同時監(jiān)測水樣池和參比池的微生物熒光信號，并將熒光信號轉(zhuǎn)換成電信號傳遞至控制單元分析；利用行為監(jiān)測器對試驗(yàn)魚類的行為進(jìn)行跟蹤拍攝，根據(jù)魚類群體活躍程度、魚群離散程度等群體參數(shù)變化對水體污染情況進(jìn)行監(jiān)測。

5 展望

國家對水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測越來越重視，基于發(fā)光細(xì)菌法的在線生物毒性監(jiān)測方法從“十二五規(guī)劃”開始到“十三五”也取得了很好的進(jìn)展。隨著生活水平的提高，現(xiàn)代社會對飲用水的水質(zhì)要求也越來越高(從“合格水”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皟?yōu)質(zhì)水”)。

(1)發(fā)光細(xì)菌毒性生物監(jiān)測方法在水環(huán)境中有廣泛的應(yīng)用，發(fā)光細(xì)菌菌種技術(shù)未來發(fā)展的方向：更穩(wěn)定、更高靈敏度發(fā)光菌種的研究；菌種的凍干制備技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

(2)發(fā)光細(xì)菌在線生物毒性監(jiān)測儀的發(fā)展方向：針對飲用水低毒的特點(diǎn)，發(fā)光細(xì)菌在線生物毒性監(jiān)測儀應(yīng)向更低檢出限發(fā)展；針對廢水水體的復(fù)雜性，在線生物毒性監(jiān)測儀水樣分析預(yù)處理技術(shù)是研究的主要方向；多物種同時監(jiān)測可以更好地提升數(shù)據(jù)的可信度和精密度，將發(fā)光細(xì)菌生物監(jiān)測儀作為基礎(chǔ)，與其他物種監(jiān)測儀共同開發(fā)聯(lián)合技術(shù)將是發(fā)展的一個方向。隨著其他生物傳感器(斑馬魚)等標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)行，未來在線生物毒性監(jiān)測儀的種類將更加豐富，監(jiān)測方式也將更加立體。