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土壤重金屬檢測(cè)方法之——發(fā)光細(xì)菌法
地球的皮膚
2015年12月22日“10%市售大米鎘超標(biāo)”、“2000萬公頃耕地受重金屬污染，占總耕地的1/6”、“專家建議勿長(zhǎng)期食用一個(gè)地方的糧食”，當(dāng)這些觸目驚心的數(shù)字就這么赫然出現(xiàn)時(shí)，我們突然意識(shí)到土壤重金屬污染已經(jīng)不再是科研領(lǐng)域里的一個(gè)課題，而是那樣貼近我們生活的一個(gè)事件。重金屬污染緣何“飛進(jìn)尋常百姓家”了呢？
農(nóng)藥、化肥、地膜的廣泛應(yīng)用，工業(yè)廢氣的沉降，污水灌溉、固體廢棄物堆積等等現(xiàn)象，逐漸加劇重金屬的污染狀況。論及重金屬污染時(shí)，我們最為關(guān)注的是生物有效態(tài)的重金屬的含量。所謂生物有效態(tài)重金屬，是指對(duì)生物（植物、動(dòng)物、微生物）具有活性，即可以進(jìn)入生物體，對(duì)其產(chǎn)生毒害作用。重金屬的生物有效毒性比重金屬的總量更能反映出重金屬對(duì)環(huán)境的危害。對(duì)于生物有效態(tài)的重金屬目前已經(jīng)發(fā)展出了一些比較成熟的測(cè)定評(píng)估方法，今天我們來看看發(fā)光細(xì)菌法，一種快捷廉價(jià)，效果卻不打折扣的新興方法。
發(fā)光細(xì)菌法的原理
發(fā)光細(xì)菌是一類在正常的生理?xiàng)l件下能夠發(fā)射藍(lán)綠色可見熒光的微生物。這類微生物之所以可以發(fā)光，是因?yàn)樗鼈凅w內(nèi)存在熒光素酶，機(jī)體代謝過程中可以釋放可見熒光。而當(dāng)生物有效態(tài)重金屬與發(fā)光細(xì)菌接觸時(shí)，會(huì)影響發(fā)光反應(yīng)的發(fā)生，抑制細(xì)菌發(fā)光，導(dǎo)致發(fā)光下降。發(fā)光細(xì)菌的發(fā)光強(qiáng)度會(huì)隨著毒性濃度的變化而變化，利用靈敏的光電測(cè)量系統(tǒng)即可測(cè)定毒物對(duì)發(fā)光細(xì)菌發(fā)光強(qiáng)度的影響，毒物濃度與菌體發(fā)光強(qiáng)度呈線性負(fù)相關(guān)關(guān)系。
發(fā)光細(xì)菌法不僅可以檢測(cè)重金屬污染的綜合毒性，即廣譜性檢測(cè)，還可以人為構(gòu)建不同的發(fā)光細(xì)菌以檢測(cè)特異性重金屬的污染，即特異性檢測(cè)。特異性重金屬發(fā)光檢測(cè)法是指構(gòu)建的發(fā)光細(xì)菌只有在某種重金屬的誘導(dǎo)下才可以發(fā)出熒光，利用熒光的強(qiáng)度檢測(cè)重金屬的污染情況。
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發(fā)光細(xì)菌法的優(yōu)點(diǎn)
1、生物指示法與發(fā)光細(xì)菌法的比較
生物指示法包括植物、動(dòng)物、微生物指示法。生物指示法簡(jiǎn)而言之就是將植物、動(dòng)物、微生物暴露于重金屬污染環(huán)境中，從它們的生理、生化狀態(tài)，例如生長(zhǎng)速率、死亡率等判斷土壤的毒性情況。生物指示法耗時(shí)較長(zhǎng)，不能進(jìn)行重金屬污染的快速診斷，同時(shí)植物、動(dòng)物法還存在著易受其它外界因素影響，且價(jià)格昂貴的缺點(diǎn)。而發(fā)光細(xì)菌法快速、簡(jiǎn)便、成本低。同時(shí)還有研究表明，發(fā)光細(xì)菌檢測(cè)法與化學(xué)儀器檢測(cè)法的相關(guān)性優(yōu)于傳統(tǒng)生物學(xué)方法。
2、化學(xué)儀器檢測(cè)與發(fā)光細(xì)菌法的比較
與儀器分析相比，發(fā)光細(xì)菌檢測(cè)重金屬含量的檢測(cè)范圍較大，靈敏度比較高，在較低濃度時(shí)就可以檢測(cè)到毒性污染物的存在。
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發(fā)光細(xì)菌法檢測(cè)法的應(yīng)用
1672年，科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)發(fā)光細(xì)菌所發(fā)出的光易被化學(xué)物質(zhì)抑制。1978年，美國(guó)科學(xué)家利用明亮發(fā)光桿菌研制出了生物發(fā)光光度計(jì)，從此發(fā)光細(xì)菌在全世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。我國(guó)自1995年也將這一方法列為環(huán)境生物毒性檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)方法。目前,國(guó)內(nèi)外在該方面的研究已經(jīng)取得了很多成果，進(jìn)一步證明了發(fā)光細(xì)菌對(duì)于檢測(cè)土壤中的重金屬效果良好。
目前，發(fā)光細(xì)菌法檢測(cè)生物有效態(tài)重金屬污染的方法在我國(guó)的應(yīng)用還是較為薄弱的，由于土壤生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性，實(shí)踐優(yōu)化發(fā)展“中國(guó)特色”的發(fā)光細(xì)菌法有待于科學(xué)家們的進(jìn)一步努力。科學(xué)的發(fā)展，一定會(huì)讓我們更全面地認(rèn)識(shí)重金屬，謹(jǐn)慎處之，有意避之，而非無謂懼之。