水質污染是當前全球生態環境面臨的核心挑戰之一，工業廢水排放、農業面源污染及生活污水滲漏等問題，導致地表水、地下水出現化學性污染（如重金屬、有機污染物）與生物性污染（如病原微生物、藻類爆發），直接威脅生態系統穩定與人類健康?！兜乇硭h境質量標準》（GB 3838-2022）明確要求對水體毒性、營養鹽、重金屬等24項基本項目進行常態化監測，但傳統檢測方法存在顯著局限：

1、實驗室依賴性強：需將水樣帶回實驗室，通過分光光度法、色譜-質譜聯用法等分析，耗時長達數小時至數天，無法滿足實時預警需求；

2、操作復雜：需專業技術人員操作精密儀器，且樣品預處理（如消解、萃?。┎襟E繁瑣，易引入誤差；

3、生態關聯性弱：傳統理化指標僅反映污染物濃度，無法直接體現其對水體微生物、藻類等生物的毒性效應，難以關聯生態系統健康狀態。

生物熒光檢測技術基于“污染物對生物熒光信號的干擾效應”實現檢測，具有響應快速、操作簡便、可現場應用的優勢。博清生物科技（南京）有限公司研發的熒光計創新性融合發光細菌熒光原理與特異性熒光探針技術，可同時檢測水體急性生物毒性、特征污染物濃度及生物活性（如藻類葉綠素熒光），為解決傳統方法痛點提供了新思路。本研究通過多場景水體檢測實驗，系統驗證該儀器的性能指標與應用價值，旨在為環境監測技術升級與生態研究方法創新提供參考。

一、材料與方法

（一）實驗儀器與試劑

1、核心儀器：博清生物熒光計；

2、對比儀器：紫外-可見分光光度計、原子吸收光譜儀、總有機碳（TOC）分析儀；

3、試劑與標準物質：發光細菌凍干粉（費氏弧菌，濃度10?CFU/mL）、COD標準溶液（1000 mg/L，國家標準物質研究中心）、Cu2?、Pb2?標準儲備液（1000mg/L）、葉綠素a熒光探針（純度≥98%）；

4、實驗用水：超純水，用于試劑配制與儀器校準。

（二）研究區域與樣品采集

選取3類典型研究區域，共布設18個采樣點：

1、城市內河：選取某市穿城內河（A1~A5），涵蓋源頭（A1）、中游居民區（A2）、工業區排污口上游（A3）、排污口下游 500m（A4）、入湖口（A5）；

2、湖泊水體：選取城郊淡水湖（B1~B6），包括湖心（B1）、近岸草灘（B2）、旅游碼頭（B3）、農業面源匯入區（B4）、養殖區周邊（B5）、河口（B6）；

3、地下水與沉積物孔隙水：選取工業區周邊地下水（C1~C3）及湖泊沉積物孔隙水（C4~C7），通過離心法（3000r/min，10min）分離孔隙水。

樣品采集遵循《地表水和污水監測技術規范》（HJ/T 91-2002），使用有機玻璃采樣器采集表層水（0.5m深度），每點平行采集3份樣品，現場用博清熒光計檢測，剩余樣品避光冷藏（4℃），24h內送實驗室完成傳統方法檢測。

（三）檢測指標與實驗設計

1、生物毒性檢測

基于費氏弧菌發光原理：正常狀態下細菌發出穩定熒光，污染物會抑制細菌呼吸鏈，導致熒光強度下降，熒光抑制率與毒性呈正相關。

實驗步驟：將發光細菌凍干粉用復蘇液復溶（25℃，10 min），取100μL菌液與900μL 水樣混合，放入博清熒光計檢測艙，記錄15min后熒光強度，計算熒光抑制率：熒光抑制率（%）=（空白組熒光強度 - 樣品組熒光強度）/空白組熒光強度×100

空白組：超純水+菌液；對照組：已知濃度K?Cr?O?標準溶液+菌液。

2、特征污染物檢測

COD檢測：采用特異性熒光探針與有機物的氧化還原反應，探針熒光強度與COD濃度呈線性關系，博清熒光計內置COD校準曲線（0~500mg/L）；

重金屬檢測：針對Cu2?、Pb2?，使用金屬離子特異性熒光探針（如Cu2?- 熒光素衍生物），探針與金屬離子結合后熒光淬滅，淬滅程度與離子濃度正相關；

藻類活性檢測：通過葉綠素a的固有熒光（激發波長430nm，發射波長680nm），監測藻類生物量與光合活性，反映水體富營養化程度。

3、方法驗證實驗

準確性驗證：對已知濃度的COD、Cu2?、Pb2?標準溶液進行檢測，計算相對誤差（RE）；

重復性驗證：對同一水樣連續檢測6次，計算相對標準偏差（RSD）；

對比實驗：將博清熒光計檢測結果與傳統方法（分光光度法測COD、原子吸收法測重金屬）結果進行線性回歸分析，計算相關系數R2。

二、討論

（一）博清生物熒光計的技術優勢

1、高效性：響應時間≤15min，解決傳統方法“檢測滯后”問題，尤其適用于應急監測與動態污染追蹤；

2、現場適用性：便攜式設計（重量<3 kg）、電池續航長，可在無實驗室條件的偏遠區域（如湖泊近岸、地下水井）操作，填補了“最后一公里”監測空白；

3、生態關聯性：通過生物熒光信號直接反映污染物對水體生物的毒性效應，比單純理化指標更貼近生態系統實際健康狀態；

4、多參數集成：一臺儀器可同時檢測毒性、COD、重金屬及藻類活性，降低監測成本，簡化操作流程。

（二）應用局限與改進方向

1、復雜基質干擾：高濁度水體（如沉積物孔隙水）的懸浮顆粒會散射熒光信號，導致檢測誤差（RE可達8%~10%），需配套預處理模塊（如離心、過濾）；

2、低毒性污染物靈敏度：對慢性毒性污染物（如某些持久性有機污染物）的檢測限仍需優化，未來可開發特異性更強的熒光探針（如免疫熒光探針）；

3、數據標準化：目前儀器校準依賴內部曲線，需建立行業統一的熒光檢測標準方法，提升數據可比性。

（三）在生態研究中的拓展應用

除污染檢測外，博清熒光計可用于：

1、微生物群落活性監測：通過熒光信號變化反映水體異養細菌的代謝強度，評估生態系統的物質循環能力；

2、污染物生物累積研究：結合藻類熒光信號，分析重金屬、農藥在藻類中的富集效應，為生態風險評估提供數據；

3、修復效果評估：在水體凈化工程中，實時監測熒光抑制率變化，快速判斷修復技術（如生物膜法、人工濕地）的有效性。

本研究通過多場景實驗證實，博清生物科技（南京）有限公司研發的熒光計在水質污染檢測中具有高靈敏性、快速響應性與現場適用性，其對生物毒性、COD、重金屬及藻類活性的檢測結果與傳統方法一致性良好（R2≥0.82），可滿足環境監測的常態化與應急需求。在生態研究中，該儀器能有效關聯污染物濃度與生物效應，為生態系統健康評估提供新工具。

未來通過優化樣品預處理模塊、開發特異性熒光探針及建立標準化方法，博清生物科技（南京）有限公司研發的熒光計有望在環境監測與生態研究領域實現更廣泛的應用，為水質管理與生態保護提供更高效的技術支撐。