安志強(qiáng),王永剛,王 旭,王琦琳 ,李亞翠 ,王恒嘉

(1.首都師范大學(xué)資源環(huán)境與旅游學(xué)院，北京 100089；2.北京市生態(tài)環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，北京 100037；3. 國(guó)家城市環(huán)境污染控制工程技術(shù)研究中心， 北京 100037；4. 天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300072)

引 言

近年來(lái)，水環(huán)境問(wèn)題日益突出，水體污染和水質(zhì)安全等問(wèn)題引起了人們廣泛的關(guān)注。某些指示性浮游微生物對(duì)自身生存的環(huán)境水質(zhì)的變化較為敏感，其濃度變化在一定程度上反映出水環(huán)境的變化情況[1]。目前，對(duì)于浮游微生物群落動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)常采用傳統(tǒng)的鏡檢法，該方法分析速度慢、耗時(shí)長(zhǎng)，對(duì)操作人員的要求較高，難以滿足種群動(dòng)力學(xué)觀測(cè)量大、連續(xù)的要求[2]，也就無(wú)法保證水環(huán)境健康穩(wěn)定。而流式細(xì)胞儀(Flow Cytometer，F(xiàn)CM)的應(yīng)用，使得這一問(wèn)題得到了很好的解決。

FCM是以流式細(xì)胞術(shù)為核心技術(shù)，依賴于流體學(xué)、光學(xué)、電子學(xué)的基本原理，集合細(xì)胞化學(xué)、免疫學(xué)以及激光技術(shù)、細(xì)胞熒光技術(shù)等多門學(xué)科和技術(shù)于一體的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)設(shè)備[3]。自問(wèn)世以來(lái)，被廣泛應(yīng)用于免疫學(xué)、血液學(xué)和遺傳學(xué)等臨床醫(yī)學(xué)中[4]。直到近些年來(lái)，隨著光電探測(cè)技術(shù)的發(fā)展和新型熒光染料的開發(fā)，并與FCM相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)對(duì)浮游微生物的快速分析 、多參數(shù)分析和定向分選以及相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)集的優(yōu)化等，后逐漸被應(yīng)用水環(huán)境的檢測(cè)中[5]。

現(xiàn)如今，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)FCM在水環(huán)境中應(yīng)用的研究成果日益增多，但尚未見到利用知識(shí)圖譜等文獻(xiàn)計(jì)量分析方法對(duì)FCM在水環(huán)境中研究現(xiàn)狀系統(tǒng)深入分析研究的報(bào)道。鑒于此，本文采用文獻(xiàn)計(jì)量分析方法系統(tǒng)梳理FCM在水環(huán)境研究領(lǐng)域已有的成果，并通過(guò)可視化分析方法生成形象直觀的知識(shí)圖譜，以期揭示該領(lǐng)域研究的動(dòng)態(tài)發(fā)展規(guī)律并展望未來(lái)研究方向，為FCM在水環(huán)境中的理論與實(shí)踐研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究方法和數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究基于在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界得到廣泛應(yīng)用的 Cite Space 可視化軟件[6]，它可以將文獻(xiàn)當(dāng)中潛在的信息挖掘出來(lái)，再通過(guò)巧妙的空間布局與多元、分時(shí)、動(dòng)態(tài)的可視化語(yǔ)言將研究領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)、研究趨勢(shì)和發(fā)展歷程等展現(xiàn)在一張科學(xué)知識(shí)圖譜中，可視化的展現(xiàn)FCM在水環(huán)境中的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。

本文所需數(shù)據(jù)來(lái)源WOS核心合集和CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)，檢索時(shí)間為2021年2月15日，對(duì)檢索結(jié)果通過(guò)人工篩選剔除后，檢索結(jié)果如表1。

表1 數(shù)據(jù)來(lái)源

2 文獻(xiàn)計(jì)量分析

2.1 文獻(xiàn)數(shù)量變化分析

年發(fā)文數(shù)量能夠反映該研究領(lǐng)域不同時(shí)期的基本研究情況、發(fā)展程度以及學(xué)者對(duì)該領(lǐng)域的關(guān)注度變化。通過(guò)對(duì)WOS核心合集和CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)所得近十年數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可以得出在2010—2020年間國(guó)內(nèi)外有關(guān)FCM在水環(huán)境方面研究文獻(xiàn)發(fā)表的數(shù)量變化(圖1)。總體來(lái)看，英文文獻(xiàn)發(fā)文數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于中文文獻(xiàn)。從變化趨勢(shì)上看，英文文獻(xiàn)發(fā)文量總體呈上升趨勢(shì)，在2018年達(dá)到峰值，發(fā)文量為117篇，近兩年發(fā)文量有所下降，平均71篇/年。中文文獻(xiàn)發(fā)文量變化趨勢(shì)與英文文獻(xiàn)變化趨勢(shì)相近，但整體發(fā)文量較低。

圖1 2010—2020年國(guó)內(nèi)外流式細(xì)胞儀在水環(huán)境中研究文獻(xiàn)發(fā)文數(shù)量變化

2.2 研究關(guān)鍵詞的分布及分析

研究關(guān)鍵詞的分布及演化最能直觀地體現(xiàn)不同時(shí)間段的研究領(lǐng)域內(nèi)的研究風(fēng)向，而論文主題中的關(guān)鍵詞是對(duì)論文最為精煉的表達(dá)，高頻關(guān)鍵詞在一定程度上代表相關(guān)研究領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)向和研究熱點(diǎn)[7]。

基于WOS核心合集所得文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析，得出的知識(shí)圖譜(圖2，a)共包含關(guān)鍵詞節(jié)點(diǎn)287個(gè)、連線1 103條；基于CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)所得文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析，得出的知識(shí)圖譜(圖2，b)共包含關(guān)鍵詞節(jié)點(diǎn)14個(gè)、連線11條。在圖2中，節(jié)點(diǎn)越大，表明詞頻越高，與主題相關(guān)性越大；連線表示關(guān)鍵詞共現(xiàn)，線條粗細(xì)反映共現(xiàn)頻次[8]。從圖2(a)可以看出，除檢索的關(guān)鍵詞外，phytoplankton(浮游植物)、bacteria(細(xì)菌)、community structure(群落結(jié)構(gòu))、dynamic(動(dòng)態(tài)的)等關(guān)鍵詞節(jié)點(diǎn)較大，連線較為密集；從(b)可以看出，浮游病毒、異養(yǎng)細(xì)菌、浙江近海、浮游細(xì)菌等關(guān)鍵詞節(jié)點(diǎn)較大，連線較為密集。由此可見FCM集中用于對(duì)水域中浮游微生物的檢測(cè)中，通過(guò)FCM高效精確的檢測(cè)結(jié)果，便于掌握浮游微生物的群落結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)變化，這也是當(dāng)下國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)方向。

圖2 2010—2020國(guó)內(nèi)外流式細(xì)胞儀在水環(huán)境研究領(lǐng)域關(guān)鍵詞圖譜

2.3 研究熱點(diǎn)演化過(guò)程

研究熱點(diǎn)為某時(shí)間段內(nèi)研究領(lǐng)域中突然出現(xiàn)的最先進(jìn)和具有發(fā)展?jié)摿Φ难芯繜狳c(diǎn)問(wèn)題。突現(xiàn)詞是指在短時(shí)間關(guān)鍵詞頻次突然增加或頻次增長(zhǎng)率突然提高的研究主題詞，其突現(xiàn)強(qiáng)度值和突現(xiàn)期可以反映研究前沿的演化趨勢(shì)[9]。在Cite Space中對(duì)WOS核心合集和CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞進(jìn)行分析，得到關(guān)鍵詞的突現(xiàn)圖譜和時(shí)序圖譜。

2.3.1 國(guó)外流式細(xì)胞儀在水環(huán)境研究熱點(diǎn)演變

基于WOS核心合集文獻(xiàn)研究熱點(diǎn)演化可分為兩個(gè)階段：

第一階段為2010—2017年(見圖3)，這一階段突現(xiàn)關(guān)鍵詞主要有phytoplankton growth(浮游植物生長(zhǎng))、enumeration(計(jì)數(shù))、heterotrophic bacteria(異養(yǎng)細(xì)菌)、assimilable organic carbon(可吸收的有機(jī)碳)等，其中heterotrophic bacteria突現(xiàn)強(qiáng)度最高，enumeration突現(xiàn)時(shí)間最長(zhǎng)，在這一時(shí)期，由于FCM在水環(huán)境中的應(yīng)用剛剛興起，學(xué)者主要應(yīng)用其對(duì)水域中浮游微生物的豐度進(jìn)行研究； 第二階段為2018—2020年，主要突現(xiàn)關(guān)鍵詞有bacterial community(細(xì)菌群落)、waste water(污水)、biofilm(生物膜)等，其中突現(xiàn)強(qiáng)度最高的為bacterial community、其次為waste water。由此可以得出，近幾年國(guó)外學(xué)者對(duì)FCM在水環(huán)境中的應(yīng)用不再局限于對(duì)海洋中浮游生物的檢測(cè)，而是將其轉(zhuǎn)移至飲用水和再生水處理工藝中來(lái)，通過(guò)水體中細(xì)菌的實(shí)時(shí)檢測(cè)，來(lái)確保水質(zhì)的安全性。

(a)突現(xiàn)圖譜

圖3 2010—2020國(guó)外流式細(xì)胞儀在水環(huán)境領(lǐng)域研究熱點(diǎn)詞突現(xiàn)圖譜和時(shí)序圖譜

Fig.3 Emergence and time series of hot words in water environment research by foreign flow cytometry from 2010 to 2020

2.3.2 國(guó)內(nèi)流式細(xì)胞儀在水環(huán)境研究熱點(diǎn)演變

基于CNKI文獻(xiàn)研究熱點(diǎn)演化可分為兩個(gè)階段：

第一階段為2010—2016年(見圖4)，主要代表突現(xiàn)關(guān)鍵詞有湖泊、異養(yǎng)細(xì)菌。由此可以看出，早期學(xué)者主要是對(duì)湖泊進(jìn)行研究，這與我國(guó)內(nèi)陸湖泊較多，且經(jīng)常出現(xiàn)環(huán)境問(wèn)題有關(guān)，使得國(guó)內(nèi)學(xué)者更多的將FCM應(yīng)用于湖泊中細(xì)菌、藻類的監(jiān)測(cè)，預(yù)防并治理水環(huán)境問(wèn)題。第二階段為2017—2020年，主要代表突現(xiàn)關(guān)鍵詞為生物穩(wěn)定性、浮游植物、浮游細(xì)菌、飲用水、群落結(jié)構(gòu)等。這一階段學(xué)者除對(duì)水域中浮游微生物的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的研究外，同時(shí)FCM在飲用水中的應(yīng)用也做了探究。由此不難看出， FCM在飲用水再生水中的應(yīng)用成為各國(guó)學(xué)者的研究熱點(diǎn)，也是未來(lái)幾年研究的發(fā)展方向。

2.4 研究機(jī)構(gòu)

圖5顯示，WOS檢索到FCM在水環(huán)境研究的文獻(xiàn)中研究機(jī)構(gòu)主要有：Chinese Academy of Sciences(中國(guó)科學(xué)院)、China Shipbuilding Industry Group Co, Ltd. (中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司)、University of Chinese Academy of Sciences(中國(guó)科學(xué)院大學(xué))、Centre national de la recherche scientifique(法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心)、University of aix-marseilles(艾克斯馬賽大學(xué))等；CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)檢索到FCM在水環(huán)境研究的文獻(xiàn)中研究機(jī)構(gòu)主要有:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心中國(guó)科學(xué)院飲用水科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、太湖流域水文水資源監(jiān)測(cè)中心、浙江海洋大學(xué)海洋科學(xué)與技術(shù)學(xué)院和中國(guó)海洋大學(xué)海洋生物遺傳學(xué)與基因資源利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等。

圖5 2010—2020流式細(xì)胞儀在水環(huán)境領(lǐng)域研究機(jī)構(gòu)圖譜

2.5 代表作者

圖6顯示，基于WOS檢索文獻(xiàn)中代表作者團(tuán)隊(duì)主要有：Frederik Hammes、Nico Boon、Ruben Props、Michael D Besmer等人的團(tuán)隊(duì)；Wang Yingyin、Liu Jie、Ling Bing、Zhang Guijuan等人的團(tuán)隊(duì)；Li Jiajun、Jiang Xin、Tan Yehui團(tuán)隊(duì)等和Josep M Gasol、Fernando Unrein團(tuán)隊(duì)等。CNKI檢索文獻(xiàn)中代表作者團(tuán)隊(duì)主要有：史小麗、孔繁翔、李勝男、謝薇薇等人的團(tuán)隊(duì)；李汝偉、徐大鵬、姚天舜等人的團(tuán)隊(duì)；楊琳、孫輝、汪岷等人的團(tuán)隊(duì)和毛冠男、王瑩瑩團(tuán)隊(duì)等。

圖6 2010—2020流式細(xì)胞儀在水環(huán)境研究領(lǐng)域代表作者圖譜

3 流式細(xì)胞儀在水環(huán)境中的應(yīng)用

通過(guò)對(duì)FCM在水環(huán)境中的文獻(xiàn)計(jì)量分析，可以得出FCM在水環(huán)境中的應(yīng)用主要是對(duì)水環(huán)境中浮游微生物的檢測(cè)，以及在飲用水和再生水中細(xì)菌病毒的檢測(cè)。現(xiàn)針對(duì)FCM在水環(huán)境中的應(yīng)用熱點(diǎn)做一簡(jiǎn)單概述。

3.1 計(jì)數(shù)和分選的應(yīng)用

流式細(xì)胞儀最常見的應(yīng)用就是計(jì)數(shù)應(yīng)用，與常規(guī)的平板計(jì)數(shù)法相比較，F(xiàn)CM不僅具有分析速度快、靈敏度高和準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)，而且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的多參數(shù)測(cè)定[10]。熊忠亮等[11]進(jìn)行藻類計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示應(yīng)用FCM計(jì)數(shù)結(jié)果比傳統(tǒng)平板計(jì)數(shù)更加精確和可靠。吳曉文等[12]對(duì)比了FCM和血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)兩種方法，結(jié)果顯示FCM計(jì)數(shù)結(jié)果的更準(zhǔn)確，是一種可以代替血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)的快速準(zhǔn)確的方法。Siebel 等[13]對(duì)比了常規(guī)平板計(jì)數(shù)法與流式細(xì)胞儀的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)平板法的測(cè)定結(jié)果比流式細(xì)胞儀檢測(cè)結(jié)果低約2個(gè)數(shù)量級(jí)且不存在任何相關(guān)性。由此可以看出，F(xiàn)CM可實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的高精度快速定量檢測(cè)。

不同類型的浮游微生物應(yīng)用FCM測(cè)定的方法有所區(qū)別，對(duì)于自養(yǎng)型浮游藻類來(lái)說(shuō)，由于體內(nèi)含有特定的細(xì)胞色素，如葉綠素a和b、藻藍(lán)素、藻紅素等，可根據(jù)細(xì)胞所含色素的不同來(lái)進(jìn)行區(qū)分和計(jì)數(shù)。而對(duì)于大部分浮游細(xì)菌和病毒細(xì)胞內(nèi)不含色素，因此還需要借助熒光染料對(duì)細(xì)胞核酸進(jìn)行染色處理，目前，SYTO-13和SYBR Green Ⅰ是最適用于自然水體浮游細(xì)菌計(jì)數(shù)的熒光染料，其使用率也最高。Marc等[14]利用FCM對(duì)SYTO-13熒光染劑染色的浮游細(xì)菌進(jìn)行計(jì)數(shù)，發(fā)現(xiàn)與熒光顯微鏡計(jì)數(shù)有很好的相關(guān)性。Marie等[15]通過(guò) SYBR Green Ⅰ染色首次利用標(biāo)準(zhǔn)流式細(xì)胞儀成功地檢測(cè)和計(jì)數(shù)了海洋中的浮游病毒，并且與透射電鏡和熒光顯微鏡的計(jì)數(shù)結(jié)果基本一致。因此，在快速評(píng)估理化條件的改變對(duì)細(xì)菌數(shù)量的影響和消毒效果評(píng)價(jià)以及計(jì)算海洋湖泊藻類豐度等需要快速高效計(jì)數(shù)的研究中，應(yīng)用流式細(xì)胞術(shù)顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的平板計(jì)數(shù)法[16-17]。

此外，F(xiàn)CM還具有獨(dú)特的分選功能，它能夠?qū)⑵錂z測(cè)出來(lái)的細(xì)胞亞類群分選出來(lái)，供進(jìn)一步深入研究，如利用流式細(xì)胞儀分選出來(lái)的細(xì)胞進(jìn)行純培養(yǎng)[18]，還可以結(jié)合分子生物學(xué)技術(shù)，進(jìn)行系統(tǒng)進(jìn)化分析[19]。甚至可以將單個(gè)細(xì)胞分選出來(lái)進(jìn)行分析[20]，這必然也會(huì)成為一種新的研究趨勢(shì)。

3.2 群落結(jié)構(gòu)的分析

浮游微生物群落結(jié)構(gòu)的研究一直是海洋生態(tài)學(xué)研究的重點(diǎn)，研究其群落結(jié)構(gòu)、豐度和生物量的時(shí)空變化，不僅有助于學(xué)者探究浮游微生物與環(huán)境或生物因子之間的關(guān)系[21-23]，還可進(jìn)一步了開發(fā)、利用和保護(hù)海洋資源[[24-25]。浮游病毒和異養(yǎng)細(xì)菌是生命與非生命系統(tǒng)之間聯(lián)系的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是生源要素循環(huán)的重要驅(qū)動(dòng)力[26]，浮游藻類也對(duì)水環(huán)境中物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)起著至關(guān)重要的作用[27]，若只采用人工檢測(cè)方式對(duì)較大海域或者湖泊中浮游微生物的群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，工作量太大不易實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)CM以其分析速度快、準(zhǔn)確性高和靈敏度高等優(yōu)勢(shì)，在海洋浮游微生物群落結(jié)構(gòu)分析中發(fā)揮著重要的作用，可通過(guò)儀器對(duì)浮游微生物進(jìn)行快速計(jì)數(shù)和粗略分選，可大大縮短檢測(cè)時(shí)間?？v觀國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究已經(jīng)取得豐厚的成果，李中石等[28]應(yīng)用FCM對(duì)馬里亞納海溝中浮游病毒的垂直分布和動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行分析得出，病毒的生產(chǎn)力與溫度成正相關(guān)，表明浮游病毒的活躍程度依賴于海水溫度。沈麗新等[29]通過(guò)對(duì)三門灣微型浮游生物豐度時(shí)空變化的研究，得出溫度是造成浮游微生物季節(jié)性差異的主要原因。Paerl等[30]通過(guò)對(duì)極端天氣下水體中浮游植物的動(dòng)態(tài)變化分析得出，降雨是影響河口浮游生物量激增的重要因素。同時(shí)，F(xiàn)CM在浮游微生物的食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)、晝夜變化節(jié)律、季節(jié)變化規(guī)律的研究分析中也發(fā)揮著出色的作用[31-32]，F(xiàn)CM的應(yīng)用加快了學(xué)者對(duì)海洋微生物的群落結(jié)構(gòu)和時(shí)空分布研究進(jìn)展，也對(duì)了解海洋湖泊生態(tài)環(huán)境變化和物質(zhì)循環(huán)具有重要意義。

3.3 水質(zhì)安全的監(jiān)測(cè)和預(yù)警

通過(guò)文獻(xiàn)計(jì)量分析可以得出，F(xiàn)CM在飲用水和污水處理中的應(yīng)用是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)，飲用水和再生水中微生物含量的測(cè)定是一項(xiàng)重要指標(biāo)，直接反映水的細(xì)菌污染程度，對(duì)人體健康和水處理過(guò)程優(yōu)化具有重大意義[33]。目前國(guó)際通用的檢測(cè)飲用水中微生物的方法是平板計(jì)數(shù)法，但飲用水中的微生物僅有不到1%的細(xì)菌可以通過(guò)平板進(jìn)行培養(yǎng)[34]，且只能對(duì)適應(yīng)于特定培養(yǎng)基和培養(yǎng)環(huán)境的菌種進(jìn)行檢測(cè)[35]。而FCM因檢測(cè)耗時(shí)少、操作簡(jiǎn)單、重復(fù)性好，并能克服微生物不可培養(yǎng)的阻礙等諸多優(yōu)點(diǎn)，已逐漸應(yīng)用于水質(zhì)監(jiān)測(cè)過(guò)程中[36]。Hammes等[37]應(yīng)用FCM對(duì)瑞士飲用水進(jìn)行了調(diào)查，揭示了常規(guī)飲用水處理工藝對(duì)細(xì)菌的去除規(guī)律，并檢測(cè)出廠水細(xì)菌濃度約為9×104cells/mL。Jorien等[38]基于流式細(xì)胞儀檢測(cè)圖譜，計(jì)算了Bray-Curtis差異，并將其發(fā)展為明確的參數(shù)，以指示或警告操作事件中微生物飲用水質(zhì)量的變化。所以，推薦該FCM檢測(cè)方法作為飲用水廠微生物指標(biāo)的測(cè)定方法。

此外，較高的有機(jī)物濃度可能會(huì)導(dǎo)致出廠水中未被消毒殺死的異養(yǎng)細(xì)菌重新生長(zhǎng)，造成水體二次污染[39]，因此，實(shí)現(xiàn)對(duì)水中微生物的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)就顯得尤為重要，Hammes等[40]建立了基于FCM的飲用水微生物總細(xì)菌濃度(TCC)的全自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并已應(yīng)用于自來(lái)水生產(chǎn)處理系統(tǒng)中。該在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可全自動(dòng)實(shí)現(xiàn)包含抽樣、試劑添加、稀釋、恒溫孵育等過(guò)程的水樣前處理和FCM分析。Besmer等[41,42]利用FCM長(zhǎng)時(shí)間高頻率地自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)水源地水和水務(wù)公司中處理水(絮凝—超濾—臭氧化—顆?；钚赃^(guò)濾)的微生物總細(xì)菌濃度含量變化，可以更好地理解和緩解微生物含量動(dòng)態(tài)波動(dòng)問(wèn)題。自動(dòng)化FCM在水質(zhì)安全監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，能有效的避免一些重大水質(zhì)安全問(wèn)題的發(fā)生。

4 展望

近十年來(lái)，有關(guān)流式細(xì)胞儀的文獻(xiàn)共計(jì)100 514篇文獻(xiàn)，但在水環(huán)境中應(yīng)用的文獻(xiàn)只有745篇，僅占0.7%，且FCM在水環(huán)境中的應(yīng)用范圍也有限，基于目前研究現(xiàn)狀，針對(duì)流式細(xì)胞儀的不足和改良進(jìn)行總結(jié)。

(1)流式細(xì)胞儀在水環(huán)境中主要是對(duì)海洋湖泊中浮游微生物和飲用水中微生物的檢測(cè)，由于微生物數(shù)量變化迅速，在實(shí)際工作中，需對(duì)部分樣品進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，而目前大多數(shù)流式細(xì)胞儀包含液流系統(tǒng)、激光系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)分析系統(tǒng)等大型設(shè)備，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，因此便捷、自動(dòng)化的儀器改進(jìn)，將成為今后的研究方向，例如便攜式浮游植物分析流式細(xì)胞儀、在線監(jiān)測(cè)型流式細(xì)胞儀和水下流式細(xì)胞儀等，它們實(shí)現(xiàn)了對(duì)微型浮游生物進(jìn)行連續(xù)定量、實(shí)時(shí)原位的監(jiān)測(cè)[43-45]。隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，流式細(xì)胞儀將會(huì)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于水體微生物檢測(cè)方面的研究。

(2)流式細(xì)胞儀在定量分析上可以做到便捷、高效、和精確等優(yōu)點(diǎn)，但在定性分析中卻有所欠缺，F(xiàn)CM分選出來(lái)的細(xì)胞類群大都并不是某特定的單一細(xì)胞群體，它們只是通過(guò)細(xì)胞光學(xué)性質(zhì)區(qū)分出的具有相似性質(zhì)(如大小、色素等)的某一生態(tài)功能群，其種群、類屬信息還必需依靠顯微觀察和一定的經(jīng)驗(yàn)才能確定。因此，可以將分選技術(shù)與成像技術(shù)相結(jié)合，被分選出的細(xì)胞可以清晰的呈現(xiàn)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，在通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)比，分析出細(xì)胞的種屬，同時(shí)還可以和16sRNA測(cè)序結(jié)合，定性定量研究網(wǎng)管水中的致病菌，可為飲用水安全提供數(shù)據(jù)支撐。

(3)目前，流式細(xì)胞儀在水環(huán)境中的研究熱點(diǎn)是在飲用水中的應(yīng)用，但受限于微生物檢測(cè)技術(shù)，《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749—2006)規(guī)定的微生物指標(biāo)是基于HPC的檢測(cè)結(jié)果，但HPC只能檢測(cè)自來(lái)水中不到1%的微生物，因此，可用FCM作為對(duì)照工具，核驗(yàn)計(jì)數(shù)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

如上文所述，流式細(xì)胞儀在水環(huán)境微生物檢測(cè)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值，但是，與其他技術(shù)一樣，流式細(xì)胞儀也具有自身的障礙和局限。盡管如此，隨著科學(xué)研究的進(jìn)一步發(fā)展，并且結(jié)合其他輔助技術(shù)，流式細(xì)胞儀在水環(huán)境微生物學(xué)方面仍然具有很大的應(yīng)用潛力和應(yīng)用前景。此外，日本擬將核廢水傾倒入海洋中，對(duì)于我國(guó)及周邊國(guó)家的水質(zhì)安全問(wèn)題都帶來(lái)了嚴(yán)峻的考驗(yàn)，水質(zhì)安全的監(jiān)測(cè)與預(yù)警的研究已將成為今后的一大研究熱點(diǎn)，F(xiàn)CM作為水質(zhì)檢測(cè)類的新興工具，也將得到更廣泛的應(yīng)用。