熒光檢測技術在水質檢測中的應用

張梅花

新疆地質礦產勘查開發局第六地質大隊 新疆 哈密 839000

引言

在新時代背景下，隨著生活水平的不斷提高，人民開始對飲用水的安全變得越來越重視。35項生活飲水標準是我國1985年提出來的，從1985年直到今日已經上升到106項，在時代背景影響下，對每項指標的標準更是提出了較高的要求，社會各界對生活飲用水安全的重要性更是引起高度重視[1]。但是就現階段而言，靈敏度低是檢測方法的主要表現形式之一，在檢測過程中，不僅會浪費大量的時間以及人力，化合物也會對檢測過程造成一定影響，相關技術人員很難區分非活細胞以及活細胞等。相關工作人員為了應對挑戰，就應利用有效的科學手段，使得檢測技術的檢測速度、靈敏度以及數據精準度得到有效的提升，這樣一來，也可以為水質實驗以及水質檢驗分析提供更科學有效的技術支持。

1 熒光檢測技術概述

從20世紀70 、80年代開始發展熒光檢測技術。熒光檢測技術屬于一種較為成熟的新型技術[2]。在剛剛出現熒光檢測技術時，熒光檢測技術主要服務的領域是生物學以及醫學。隨著完善熒光檢測技術功能以及人民的需求，熒光檢測技術的使用范圍也是逐漸在擴大，在材料學、藥物學以及食品安全等方面所發揮的作用更是不容忽視的。在檢測水質過程中，利用熒光檢測技術，會使得檢測結果變得更加精準，不僅如此，水質的安全性也會得到有效的保障。在實驗過程中，利用熒光檢測技術，可以對水中微生物進行深入的探究，檢測的結果與常規方法檢測的結果相互比較，熒光檢測技術結果具有一定的準確性以及科學性，為甚至提供的實驗數據相對而言更加具有準確性以及合理性，還可以為實驗分析提供有利條件。所以，在水質檢測過程中，合理有效的利用熒光檢測技術，會使得水質的安全性得到有效提高。

2 熒光檢測技術分類

2.1 ATP生物熒光檢測技術

以光為基礎的與熒光素酶以及熒光素產生反應就是ATP生物熒光檢測法，長久以來被人們認為是估算大部分環境樣品當中生物總量最可靠以及最方便的方式。菌落的技術方法與ATP生物熒光檢測法相互比較，ATP生物熒光檢測法檢測速度較快，會有效合理地節省時間以及人力，并且可以快速的實驗存活的活菌。熒光素在luciferase與Gg2+的作用之下，把被活化以后的熒光素與luciferase有效地結合一起，會直接產生一種復合物，復合物與氧氣結合在一起，在560nm處會出現光子以及氧化熒光素，進而放出氧氣[3]。

2.2 流式細胞術

使用流式細胞儀檢測溶液當中懸浮細胞或顆粒的現代解析技術指的就是流式細胞技術，熒光探針會起到協助作用，在水質檢測過程中，使用流式細胞技術，可以在分子水平上面獲得很多種信號，相關工作人員可以利用有效的技術手段，純化分選或者定量分析細胞。隨著社會經濟的不斷發展，社會各界也開始對流式細胞技術引起高度關注，已經被廣泛地運用在研究以及臨床方面，在多重檢測過程中，也可以合理有效的使用流式細胞技術，與此同時，對同一樣物品中存在的不同分析物可以精準的檢測出來。流式細胞技術檢測原理是[4]：之所以會形成單一的粒子流是由于流動的細胞懸液聚焦在流室中而形成，激光器和激光束發出的激光在有限的位置上與這些粒子流出現碰撞以后，就會發出不同的細胞以及不同信號的參數。每一個粒子的熒光排放以及散射由光學系統依據指定波長。檢測系統采集信號，由一組光電二極管以及兩個散射與三個熒光檢測器就可以組成檢測系統，所發送的信號是由指定計算機收集的，進而就可以使得不同參數的總體分布完全展現出來。待測顆粒由于本身的熒光特性與染料物質有效地結合在一起后，熒光特性以及閃光特性就可以在激光作用下完全展示出來，這樣就會避免出現與非生物顆粒混淆的現象。細胞的生物特性是由散射光提供的，通常情況下被稱之為Fsc，細胞體積的大小都是由這種信號反映出來的，90°散射光又被稱之為側向散射，與激光束液流平面垂直的散射光指的就是側向散射，由于側光散射信號強度較高，因此，細胞一些結構信息都可以反映出來。生物特異性質都是由熒光特性提供出來的，可以把細胞膜表面抗原的強度或者其細胞內以及核內物質的濃度完全展現出來。細胞的特征可以由熒光數據以及散射表示出來，例如，核酸含量、復雜性以及細胞大小。

2.3 熒光共振能量轉移術

兩個熒光基團相互距離達到滿足時，所發生的能量非發射性由一個熒光供體向熒光受體轉移的現象，指的就是熒光共振能量轉移。兩種熒光基團發生能量轉移過程中，一個屬于能量供體，另一個則是能量受體。激發光譜以及發射光譜都是由供體以及受體產生出來的，激光光譜與發射光譜可以相互重疊，距離在1.0～10.0mm之間，之所以會出現能量轉移現象，是由于在激光發射過程中使用的是供體，而且受體也出現了轉移的現象[5]。兩個熒光分子之間的距離與熒光共振能量轉移的程度有著密不可分的聯系，距離相近，能量轉移相對而言就較為充分，距離相對較遠時，能量轉移會變得越來越弱甚至消失，如圖1所示。

圖1 熒光共振能量轉移術原理圖

3 熒光檢測技術的使用

3.1 檢測水中細胞數

水質常規檢查項目就是細胞數量檢測。現階段，細胞定量檢測是評價方法中最為精準的檢測方法，細胞定量檢測也被稱之為活性菌計數法，但是，活菌計算法不僅操作復雜，對定量檢測技術提出的要求也是越來越高，不僅如此，檢測等待結果較長，這些都屬于活菌計算法的缺點。從流式細胞儀的原理可以看得出來，通過激光激發柱以后的細胞單個可以實施標注作業，檢測到的就是發射出來的熒光信息，因此，在水質處理過程中，常常使用的就是快速測定水中的細胞總數。在水質處理過程中，合理有效的使用流式細胞儀，在15s以內，樣品中的結果就會顯現出來。合理使用流式細胞儀，不僅會縮短檢測時間，也會使得檢測結果變得更加具有科學性以及精準性。在水質檢測過程中，有效合理地運用流式細胞儀，原本十小時完成的檢驗可以縮短到3小時。之所以水漾微生物特性的豐富信息可以顯現出來，離不開FCM數據的支持，FCM還能夠直接顯現出細胞計數，水中的賈第鞭毛蟲也可以通過流式細胞儀檢測出來。在微生物數量檢測中，最常見的檢測技術就是ATP生物熒光檢測技術，每毫升100個以下是常用水中細胞濃度，但是，在低濃度下利用ATP生物熒光檢測技術實施檢測作業，檢測的準確率得不到有效的提升，在水質檢測過程中，使用ATP生物熒光檢測技術，想要達到要求，細菌濃度要高于每毫升1000個。通過技術組合，能夠實現低濃度下對細胞的特異性以及敏感檢測的目標，即便細胞濃度達不到標準要求，也可以高效完成檢測工作。通過實驗結果可以看得出來，想要合理有效地將低水平的細胞濃縮在娛樂用水以及飲用水當中，就可以使用終端超濾完成此項工作。在檢測準備階段，想要濃縮加大水中微生物的濃度，就應利用終端超過率完成此項工作。在捕獲目標過程中，相關工作人員可以使用免疫磁性分離技術手段，不僅會有效避免活性細胞異性、樣品復雜性以及低水平靶細胞所帶來的檢測問題，還能夠在一定程度上降低顆粒干擾[6]。使用ATP生物熒光檢測技術，能夠有效檢測出菌含量，不僅會實現特異性檢測目標，還會有效防止因非目標細菌所帶來的影響。樣品濃度通過在相對富集的較短時間以內增加細胞濃度來降低病原體檢測所需的時長，通過使用ATP以及IMS生物熒光檢測技術，可以使得訂量結果具有時效性以及科學性。把兩種檢測技術有效的結合在一起，不僅能夠合理有效地縮短采集到測量的總時長，還會有效合理的降低大腸桿菌等病原體對人們健康所帶來的影響。

3.2 檢測水中離子濃度

水質檢測的常規檢測項目之一就是水中離子濃度檢測。水的硬度一旦沒有符合規定標準，會對生活以及工業帶來直接影響。水中重金屬濃度一旦無法滿足規定標準會對人們的身體健康造成一定危害。檢測硬度的絡合滴定法、原子發射光譜法以及吸收光譜法都是最常見的實驗室方法。檢測時間長、過程較為復雜以及浪費財物等是檢測金屬離子工作的主要表現形式。在檢測金離子過程中，使用熒光共振能量轉移術，可以通過判定水中鈣以及鎂濃度檢測出水的硬度。在永久性水組合影響下，通過AcF與B之間的變化效率，就能夠把水中的硬度完全展現出來，把納米級黏土片放入水溶液中，可以使得傳感器的效率得到有效的提升。

3.3 深入解析消毒效果

在對飲用水消毒工作進行研究過程中，相關工作人員要對消毒劑對細胞的殺菌效果引起高度重視，還要根據實際情況評價消毒劑殺菌效果。或者要深入探究消毒劑的用量以及濃度對細菌會造成怎樣的影響。消毒劑濃度與完整細胞百分比有著密不可分的聯系，因此，可以對消毒劑濃度進行檢測工作，在消毒劑濃度檢測過程中，合理有效的使用流式細胞儀，可以把完整細胞的濃度以及總細胞的變化完全凸顯出來，這樣一來，也會使得消毒效果在水處理中完全展現出來。

3.4 使用熒光檢測技術的建議

熒光檢測技術自身具有一定的科學性以及合理性，在水質檢測過程中，熒光檢測技術與傳統的檢測技術相互比較，熒光檢測技術更占有優勢。隨著社會經濟的不斷發展，熒光檢測技術在水質檢測中被利用率也在不斷提高。傳統的實驗室檢測技術，在確定種類以及檢測細胞數目過程中，不僅所需要的時間較長，過程相對而言較為復雜，還會出現浪費財物的現象。

4 結束語

總而言之，熒光檢測技術屬于一種較為科學的檢測技術，由于傳統的檢測技術較為單一，而熒光檢測技術本身的優點可以在水質檢測中完全凸顯出來，進而使得檢測速度、檢測準確度以及檢測靈敏度都得到了有效提高，在水質檢測過程中，利用熒光檢測技術，可以把活菌的濃度檢測出來。