微生物在环境监测中的作用

微生物在环境监测中的作用,生物长期生活在自然界中,不仅可反映多种因子污染的综合效应,而且还能反映环境污染的历史状况。,环境监测是测定代表环境质量的各种指标数据的过程。它包括环境分析、物理测定和生物监测。,生物监测就是利用生物对环境污染所发生的各种信息作为判断环境污染状况的一种手段。,由于微生物细胞与环境的直接性以及微生物对其反应的多样性和敏感性使微生物成为环境污染监测中重要的指示生物。,一、大肠菌群与环境监测,水体中的致病菌有可能引起各种传染病。因此，水质的细菌学检验对于保护人群健康具有重要意义。用大肠菌群作为水质的指示菌的原因有：在人粪中大量存在，因此在为人粪所污染的水体中容易测到；检验方法比较简便；对氯的抵抗力相似于致病的肠道细菌。可以认为：消灭了大肠菌群，致病肠道细菌也已消灭，水可供饮用。大肠菌群：需氧及兼性厌氧，在37能分解乳糖产酸产气的革兰氏阴性无芽胞杆菌。检测大肠菌群的方法,发酵法滤膜法,大肠杆菌指标大肠菌群指数:每100ml水中所含大肠菌群细菌的个数。大肠菌群值:指水样中可检出一个大肠菌群细菌的最小水样量，此值越大表示水中大肠菌群数越少，水质越好。大肠菌群值=1000/大肠菌群指数我国生活饮用水中规定的水质标准为每升水中总大肠菌群指数不得超过3个，即大肠菌群值不得小于333。,二、腐生细菌与环境监测,自然水体中的腐生细菌数与有机物浓度成正比。因此，测得腐生细菌数或腐生细菌数与细菌总数的比值，即可推断水体的有机污染状况。研究证明，这种推断与实测结果十分吻合。根据水体中腐生细菌的数量，可以将水体划分为多污带、中污带和寡污带（如下表）。,污水带的划分及其特征,三、发光细菌与环境监测,发光菌是一类能运动的革兰氏阴性兼性厌氧杆菌，含有荧光素、荧光酶、ATP等发光要素，在有氧条件下通过细胞内生化反应而产生微弱荧光。,反应式:FMNH2+02+RCHOFMH+RCOOH+H2O+光常用菌种:明亮发光杆菌特点:操作简单,灵敏度高,结果准确。,发光细菌检测有毒物质的原理菌体是借助活体细胞内具有ATP、萤光素（FMN）和萤光素酶发光的。该光波长在490nm左右。这种发光过程极易受到外界条件的影响。凡是干扰或损害细菌呼吸或生理过程的任何因素都能使细菌发光强度发生变化。当有毒有害物质与发光菌接触时，发光强度立即改变，并随着毒物浓度的增加而发光减弱。这种发光强度的变化，可用一种精密测光仪定量地测定。,发光细菌在环境监测中的应用,四、污染物致突变的微生物监测,随着工业的发展，人工合成的化学物质迅速增加，一些物质能直接损伤生物体的而使基因和染色体发生改变，这类物质称为遗传毒物。为防止遗传毒物诱发新的突变而增加新的遗传病，人们采用了突变性监测技术，遗传毒性监测方法主要有Ames试验和彗星试验。,艾姆氏实验法,原理：某营养缺陷型细菌在基本培养基上不能生长，如发生回复突变称原养型后则能生长。如鼠伤寒沙门氏菌的组氨酸缺陷型菌株在基本培养基的平板上不能生长，但发生回复突变后（his+）则能生长。,原养型,营养缺陷型,检测方法,彗星试验,彗星试验又称单细胞凝胶电泳实验，是在单细胞水平上监测损伤和修复的方法。当真核细胞受损产生DNA链断裂时,超螺旋结构受到破坏。在碱处理和碱性电泳液作用下DNA解螺旋，使断链从超螺旋结构中释放出来，电泳时带负电荷的向正极迁移形成“彗星”现象（在荧光显微镜下观察受损形成的影像形似夜空中的彗星，故叫彗星试验）。通过测定迁移部分的光密度或迁移长度可测定单个细胞DNA损伤程度，从而确立因素DNA的作用剂量与损伤效应的关系。,五、生物传感器技术与环境监测,生物传感器是一种将生物敏感元件与物理化学信号转换器及电子信号处理器相结合的仪器。用于制作生物传感器的微生物有酵母、假单孢菌、芽孢菌、发光菌、嗜热菌等。生物敏感元件与待测物质之间的相互作用，主要有将化学变化转化为电信号、将热变化转化为电信号、将光效应转化为电信号等方式。,六、核酸探针与环境监测,核酸探针通过制备特定菌种DNA序列的特定的核酸荧光探针来检测环境中的特异性污染物质，以此分析和辨认污染源的构成和污染物的来源。可将核酸探针分为基因组DNA探针、cDNA探针、RNA探针和人工合成的寡核苷酸探等几类。利用核酸探针技术,快速精确检测环境中的致病菌,如大肠杆菌、沙门氏菌等腹泻性菌成为可