韋淑穩(wěn)　董莉莎　張巖　裴義山　徐升

摘要發(fā)光細(xì)菌法具有反應(yīng)快速靈敏、低價(jià)高效、對環(huán)境友好等特點(diǎn)，常用于環(huán)境污染監(jiān)測。本文綜述了發(fā)光細(xì)菌法在農(nóng)藥污染毒性檢測領(lǐng)域的應(yīng)用研究進(jìn)展，重點(diǎn)介紹了費(fèi)氏弧菌、青?；【?、明亮發(fā)光桿菌在人工合成化學(xué)農(nóng)藥、生物農(nóng)藥單一毒性檢測以及在重金屬一農(nóng)藥聯(lián)合污染毒性檢測中的應(yīng)用，并提出了發(fā)光細(xì)菌法在農(nóng)藥與其他多重污染物毒性檢測中的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞 發(fā)光細(xì)菌法;農(nóng)藥污染;毒性檢測

中圖分類號(hào) TQ450.9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 1007-5739（2019）05-0121-04

1國內(nèi)外農(nóng)藥污染現(xiàn)狀

目前，世界上生產(chǎn)和使用的農(nóng)藥有幾千種，生產(chǎn)上每年要使用約350萬t的農(nóng)藥，并以10%左右的速度遞增。其中，中國、美國、阿根廷占到了70%;僅中國就約占總量的50%，成為世界第一生產(chǎn)和出口大國。我國農(nóng)藥生產(chǎn)主要集中在江蘇浙江、天津、山東等?。ㄊ校渲薪K、浙江的農(nóng)藥產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的1/3以上，農(nóng)藥使用量較大的是山東、江蘇、廣東、浙江等省。農(nóng)藥施用后，僅有30%左右附著于植物體上，或滲入植株體內(nèi)殘留下來，使糧、菜、水果等受到污染;其余70%左右散落在土壤上，或蒸發(fā)、散逸到空氣中，或隨雨水及農(nóng)田排水流入河湖，污染水體和水生生物，經(jīng)食物鏈最終進(jìn)入人體，引起各種慢性或急性病害，嚴(yán)重危害人體健康。2015年以來，農(nóng)業(yè)部開展化肥、農(nóng)藥使用量零增長行動(dòng)，每年安排逾40億元專項(xiàng)資金，堅(jiān)持“產(chǎn)出來”“管出來"兩手抓、兩手硬，切實(shí)提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全水平，強(qiáng)化投人品管理，提升綠色生產(chǎn)水平。在加強(qiáng)農(nóng)藥、獸藥等投入品生產(chǎn)銷售管理的同時(shí)，進(jìn)一步強(qiáng)化安全用藥指導(dǎo)服務(wù)，有效控制殘留超標(biāo)，消除風(fēng)險(xiǎn)隱患。

2發(fā)光細(xì)菌的分類及其毒性檢測原理

2.1發(fā)光細(xì)菌的分類

發(fā)光細(xì)菌是一種非致病性、能進(jìn)行生物發(fā)光的細(xì)菌，多數(shù)為海生，與發(fā)光浮游生物相同，能引起海面發(fā)光。發(fā)光細(xì)菌有傳統(tǒng)分類、系統(tǒng)分類、數(shù)值分類等幾種不同的分類方法。目前，多以美國學(xué)者P.Baumann的分類方法進(jìn)行劃分，分為弧菌屬、發(fā)光桿菌屬和發(fā)光異短桿菌屬"。

2.2發(fā)光細(xì)菌法毒性檢測原理

正常條件下，發(fā)光細(xì)菌能發(fā)出肉眼可見熒光，響應(yīng)波長為450-490nm。發(fā)光菌形態(tài)多種多樣，但生理特性卻非常相似，發(fā)光機(jī)理基本相同。發(fā)光細(xì)菌含有熒光素?zé)晒饷窤TP等發(fā)光要素，在有氧條件下由分子氧作用，胞內(nèi)熒光酶催化，將還原態(tài)的黃素單核苷酸（FMNH2）、長鏈脂肪醛氧化為FMN、長鏈脂肪酸，同時(shí)釋放出最大發(fā)光強(qiáng)度在波長為450～490nm處的可見藍(lán)綠光。

當(dāng)細(xì)胞活性升高、處于積極分裂狀態(tài)時(shí)，其ATP含量高，發(fā)光強(qiáng)度增強(qiáng);而毒性物質(zhì)的存在會(huì)直接抑制參與發(fā)光反應(yīng)的酶類活性，并抑制細(xì)胞內(nèi)與發(fā)光反應(yīng)有關(guān)的代謝過程，抑制發(fā)光，且毒性越強(qiáng)抑制效果越明顯。在一定的試驗(yàn)條件下，發(fā)光細(xì)菌發(fā)光強(qiáng)度恒定，發(fā)光變化的程度與受試物的濃度在一定范圍內(nèi)呈相關(guān)關(guān)系，同時(shí)與該物質(zhì)的毒性大小有關(guān)。大量的研究表明，用發(fā)光細(xì)菌檢測毒性的結(jié)果與魚類或小鼠毒性檢測的結(jié)果相比，其一致性較好，對污染物或毒性物質(zhì)的檢測試驗(yàn)僅需15～60min，具有快速靈敏、低價(jià)高效、對環(huán)境友好等特點(diǎn)。對于能夠干擾或破壞發(fā)光細(xì)菌呼吸、生長、新陳代謝等生理過程的任何有毒物質(zhì)都可以根據(jù)發(fā)光強(qiáng)度的變化來測定，如重金屬、CN-、農(nóng)藥、酚類化合物、抗生素等。目前，國內(nèi)常用的3種發(fā)光細(xì)菌為明亮發(fā)光桿菌費(fèi)氏弧菌、青海弧菌。其中，應(yīng)用于農(nóng)藥污染毒性檢測中的主要發(fā)光細(xì)菌種類見表1。

3發(fā)光細(xì)菌法在農(nóng)藥污染毒性檢測中的應(yīng)用

3.1在人工合成化學(xué)農(nóng)藥污染毒性檢測中的應(yīng)用

3.1.1殺蟲劑。目前，中國殺蟲劑市場正面臨市場占比和使用量雙降的態(tài)勢，產(chǎn)品安全性環(huán)境友好性逐步提高，但殺蟲劑的用量及其對環(huán)境的影響依然是農(nóng)藥中最大的種類。張歡等采用青?；【鷥龈煞蹖Σ煌瑵舛绒r(nóng)藥敵敵畏溶液的毒性進(jìn)行快速測試，試驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可重復(fù)性、準(zhǔn)確性可達(dá)到甚至優(yōu)于傳統(tǒng)方法。袁東星等4通過激活凍干發(fā)光細(xì)菌粉對空心菜中6種有機(jī)磷農(nóng)藥乳劑（甲胺磷敵敵畏、辛硫磷、氧樂果、甲基異硫磷、水胺硫磷）進(jìn)行檢測，響應(yīng)結(jié)果表明，發(fā)光強(qiáng)度與6種農(nóng)藥毒性均成負(fù)相關(guān)關(guān)系，檢出限約為1mg/L，測定下限為3mg/L，響應(yīng)曲線滿足現(xiàn)場快速檢測的要求。吳淑杭等以明亮發(fā)光桿菌T3變種作為毒性測試物種，研究了樂果、殺蟲單等8種化學(xué)殺蟲劑急性毒性，結(jié)果表明，在一定濃度范圍內(nèi)，不同殺蟲劑對明亮發(fā)光桿菌的急性毒性不同，發(fā)光菌的相對發(fā)光率與殺蟲劑濃度成極好的線性負(fù)相關(guān);4種有機(jī)磷殺蟲劑乙酰甲胺磷、樂果敵敵畏與敵百蟲對明亮發(fā)光桿菌的ECo（15min）分別40.33、38.42、31.11、11.10mg/L，2種擬除蟲菊酯類殺蟲劑氰戊菊酯、高效氯氰菊酯ECso分別為23.56、14.63mg/L，噠螨靈和殺蟲單ECo分別為18.32、2.72mg/L，相較而言，有機(jī)磷殺蟲劑對發(fā)光菌的毒性更弱一些。修壘等6選取氯氰菊酯、敵敵畏2種農(nóng)藥作為污染檢測物，利用青?；【鶴67測定其對發(fā)光細(xì)菌的毒性影響，得出毒性大小為氯氰菊酯>敵敵畏，雖然測試菌種不同，但是2種農(nóng)藥對發(fā)光細(xì)菌的毒性大小與吳淑杭等研究結(jié)果相似。

在測試條件的研究方面，唐雪惠等叫以敵敵畏和氧化樂果為研究對象，采用以發(fā)光菌綜合毒性檢測技術(shù)為基礎(chǔ)的在線毒性分析儀監(jiān)測有機(jī)磷類農(nóng)藥對水體的水質(zhì)毒性效果，結(jié)果表明，氧化樂果和敵敵畏均能引起明顯的毒性反應(yīng)，ECxo與ECso均為mg級(jí)，該在線毒性監(jiān)測儀更適用于突發(fā)性高濃度特征污染物的水質(zhì)預(yù)警。魏芳等8以明亮發(fā)光桿菌為菌種，以40%樂果乳劑為供試農(nóng)藥，不僅初步研究了農(nóng)藥毒性可檢測的濃度范圍及靈敏度，同時(shí)初步確定pH值為7條件下發(fā)光強(qiáng)度最強(qiáng)。

在土壤中農(nóng)藥的檢測研究中，張建江等以明亮發(fā)光桿菌作為測試菌種，對土壤中敵百蟲進(jìn)行毒性測試得出發(fā)光菌的相對發(fā)光率與敵百蟲的濃度成負(fù)相關(guān)。張勝田等1以典型有機(jī)氯農(nóng)藥氯丹為研究對象，重點(diǎn)研究了氯丹在不同理化性質(zhì)土壤顆粒中的吸附特性及其對發(fā)光菌急性毒性的影響，研究結(jié)果表明，不同粒徑的土壤顆粒對氯丹的吸附性能依次為黏粒（<2μm）≈粉粒（2～20μum）>粗砂（200～2000pum）>細(xì)砂（20～200μm），4種土壤顆粒浸出液對發(fā)光菌毒性與吸附能力成負(fù)相關(guān)，較大粒徑（20～2000μm）土壤顆粒吸附氯丹后易于解吸，對發(fā)光菌的急性毒性最大。Jose Antonio等叫研究了2種廢棄礦井土壤的農(nóng)藥流動(dòng)性和滲濾液毒性，發(fā)現(xiàn)農(nóng)藥滲濾液對生物發(fā)光抑制的一般趨勢不像金屬濃度隨時(shí)間降低，而且污染土壤經(jīng)改良能輕微減輕對費(fèi)氏弧菌的毒性，結(jié)果與農(nóng)藥淋出量減少趨勢一致。農(nóng)藥污染土壞滲濾液的毒性評(píng)估可以為化學(xué)分析提供有價(jià)值的補(bǔ)充信息，但目前我國尚缺乏以發(fā)光細(xì)菌為試驗(yàn)對象對土壤中的有毒污染物進(jìn)行測試的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。