土壤重金属检测方法之——发光细菌法

“10%市售大米镉超标”、“2000万公顷耕地受重金属污染,占总耕地的1/6”、“专家建议勿长期食用一个地方的粮食”,当这些触目惊心的数字就这么赫然出现时,我们突然意识到土壤重金属污染已经不再是科研领域里的一个课题,而是那样贴近我们生活的一个事件。重金属污染缘何“飞进寻常百姓家”了呢?

农药、化肥、地膜的广泛应用,工业废气的沉降,污水灌溉、固体废弃物堆积等等现象,逐渐加剧重金属的污染状况。论及重金属污染时,我们最为关注的是生物有效态的重金属的含量。所谓生物有效态重金属,是指对生物(植物、动物、微生物)具有活性,即可以进入生物体,对其产生毒害作用。重金属的生物有效毒性比重金属的总量更能反映出重金属对环境的危害。对于生物有效态的重金属目前已经发展出了一些比较成熟的测定评估方法,今天我们来看看发光细菌法,一种快捷廉价,效果却不打折扣的新兴方法。

污染

发光细菌法的原理

发光细菌是一类在正常的生理条件下能够发射蓝绿色可见荧光的微生物。这类微生物之所以可以发光,是因为它们体内存在荧光素酶,机体代谢过程中可以释放可见荧光。而当生物有效态重金属与发光细菌接触时,会影响发光反应的发生,抑制细菌发光,导致发光下降。发光细菌的发光强度会随着毒性浓度的变化而变化,利用灵敏的光电测量系统即可测定毒物对发光细菌发光强度的影响,毒物浓度与菌体发光强度呈线性负相关关系。

发光细菌法不仅可以检测重金属污染的综合毒性,即广谱性检测,还可以人为构建不同的发光细菌以检测特异性重金属的污染,即特异性检测。特异性重金属发光检测法是指构建的发光细菌只有在某种重金属的诱导下才可以发出荧光,利用荧光的强度检测重金属的污染情况。

发光细菌

发光细菌法的优点

1、生物指示法与发光细菌法的比较

生物指示法包括植物、动物、微生物指示法。生物指示法简而言之就是将植物、动物、微生物暴露于重金属污染环境中,从它们的生理、生化状态,例如生长速率、死亡率等判断土壤的毒性情况。生物指示法耗时较长,不能进行重金属污染的快速诊断,同时植物、动物法还存在着易受其它外界因素影响,且价格昂贵的缺点。而发光细菌法快速、简便、成本低。同时还有研究表明,发光细菌检测法与化学仪器检测法的相关性优于传统生物学方法。

2、化学仪器检测与发光细菌法的比较

与仪器分析相比,发光细菌检测重金属含量的检测范围较大,灵敏度比较高,在较低浓度时就可以检测到毒性污染物的存在。

化学法与发光细菌发比较

发光细菌法检测法的应用

1672年,科学家首次发现发光细菌所发出的光易被化学物质抑制。1978年,美国科学家利用明亮发光杆菌研制出了生物发光光度计,从此发光细菌在全世界范围内得到了广泛应用。我国自1995年也将这一方法列为环境生物毒性检测的标准方法。目前,国内外在该方面的研究已经取得了很多成果,进一步证明了发光细菌对于检测土壤中的重金属效果良好。

目前,发光细菌法检测生物有效态重金属污染的方法在我国的应用还是较为薄弱的,由于土壤生态系统的复杂性,实践优化发展“中国特色”的发光细菌法有待于科学家们的进一步努力。科学的发展,一定会让我们更全面地认识重金属,谨慎处之,有意避之,而非无谓惧之。

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