水源性病原菌光譜檢測技術(shù)研究進展

胡玉霞， 陳 杰， 邵 慧， 顏 普， 徐 恒， 孫 龍， 肖 曉，修 磊， 馮 春， 甘婷婷， 趙南京*

1. 安徽建筑大學(xué)電子與信息工程學(xué)院， 安徽 合肥 230601 2. 中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機械研究所， 中國科學(xué)院環(huán)境光學(xué)與技術(shù)重點實驗室， 安徽 合肥 230031 3. 合肥學(xué)院先進制造工程學(xué)院， 安徽 合肥 230601

引 言

水源性病原菌可分為細菌、 病毒、 原生動物和蠕蟲[1-2]。 人們攝取受病原菌污染的自來水或飲用水， 會引發(fā)各種傳染性疾病， 如肝炎、 流感、 SARS、 肺炎、 胃潰瘍和肺部疾病等[3-4]。 據(jù)報道， 水體大腸桿菌在美國每年造成約8 000萬人患病和9 000人死亡[5]。 2008年， 瑞典小埃德市， 諾如病毒引起2 400人感染胃腸炎[6]。 2020年， 安徽壽縣自來水受污染， 導(dǎo)致493人感染志賀氏菌， 陸續(xù)出現(xiàn)發(fā)熱嘔吐、 腹痛腹瀉等癥狀。 另外， 水源性病原菌污染也會帶來重大的經(jīng)濟損失。 據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計， 澳大利亞悉尼的供水系統(tǒng)受到隱孢子蟲污染， 疫情控制花費近4 500萬美元[7]。 可見， 水體中病原菌不僅對人類健康和生命財產(chǎn)安全有影響， 而且對整個水生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。 因此， 開展對水體病原菌快速靈敏的檢測和識別方法的研究， 將有助于提前了解水污染程度、 及時采取措施保證水安全， 對維護人類健康和公共衛(wèi)生安全具有重要意義。 常規(guī)的水體病原菌檢測技術(shù)， 如人工培養(yǎng)法、 形態(tài)學(xué)鑒定和分子生物技術(shù)等具有測量準(zhǔn)確、 有效等優(yōu)點。 然而， 這些方法中大多數(shù)預(yù)處理復(fù)雜、 耗時長、 專人操作、 成本高， 并不能滿足水體病原菌現(xiàn)場監(jiān)測的需求。 因此， 需要開發(fā)快速準(zhǔn)確、 無需復(fù)雜的檢測步驟以及安全無污染的水體病原菌檢測技術(shù)。

隨著光學(xué)技術(shù)、 生物技術(shù)和分析化學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展， 光譜檢測技術(shù)成為水體病原微生物檢測的研究熱點之一。 特別是紫外可見光譜、 熒光光譜和拉曼光譜等， 具有響應(yīng)時間快速和可移植性高等優(yōu)點， 成為水源性病原菌檢測的有效技術(shù)手段。 本文首先闡述了水體病原菌現(xiàn)有檢測技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀， 然后重點綜述了五種光譜檢測技術(shù)在水體病原菌檢測中的工作原理和研究進展， 最后指出各光譜技術(shù)在水體病原菌檢測中的優(yōu)缺點和未來發(fā)展趨勢。

1 現(xiàn)有的檢測技術(shù)

隨著水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)的普及， 人們開始意識到水源性病原微生物污染及其控制對人體健康保護和水安全保障極其重要。 國內(nèi)外學(xué)者研究了多種水源性病原菌檢測方法， 如傳統(tǒng)培養(yǎng)法， 該方法主要包括濾膜法、 多管發(fā)酵法和平板計數(shù)法等。 濾膜技術(shù)是被美國環(huán)保署和世界衛(wèi)生組織認可的檢測飲用水生物污染物方法， 其原理將一定量的稀釋菌液通過特殊無菌膜過濾器， 然后將帶菌濾膜放置合適的培養(yǎng)基培養(yǎng)， 并計算待測細菌數(shù)量[8]。 多管發(fā)酵技術(shù)是一種檢測水樣中微生物活性的標(biāo)準(zhǔn)實驗室方法。 根據(jù)美國環(huán)境保護署(Environmental Protection Agency, EPA)的標(biāo)準(zhǔn)EPA Method 9131， 利用多管發(fā)酵技術(shù)能夠?qū)偞竽c菌群進行檢測[9]。 多管發(fā)酵技術(shù)測定水樣中的大腸桿菌， 其檢出率為100%[10]。 平板計數(shù)法常用于測定細菌數(shù)量， 即把菌液接到平板中進行培養(yǎng)， 根據(jù)平板中生長出的菌落數(shù)量計算出水體中細菌濃度[11-12]。

為了縮短水體病原菌檢測時間， 該技術(shù)正在從傳統(tǒng)的細胞培養(yǎng)轉(zhuǎn)化到現(xiàn)代檢測技術(shù)， 如分子生物學(xué)技術(shù)和免疫學(xué)技術(shù)等。 分子生物學(xué)技術(shù)包括聚合酶鏈反應(yīng)(polymerase chain reaction， PCR)技術(shù)和原位熒光雜交(fluorescence in situ hybridization， FISH)技術(shù)。 PCR技術(shù)通過測定致病菌的特定核酸片段來鑒定病原體。 理論上， 利用PCR只需幾個小時擴增DNA序列， 由于其較高檢測靈敏度和高水平的擴增降低了增菌培養(yǎng)的依賴性。 盡管PCR方法檢測成功率很高， 但仍存在一些局限性， 如對某些污染物敏感性低， 以及在水樣中存在抑制劑時擴增效率降低[13]。 FISH技術(shù)是一種能夠?qū)ξ⑸镞M行檢測、 鑒定、 定位和計數(shù)的技術(shù)。 其原理是通過熒光標(biāo)記的探針， 與細胞內(nèi)特異性核酸序列結(jié)合， 通過共聚焦激光掃描顯微鏡對待測樣品進行檢測[14]。 由于FISH技術(shù)檢測的精確性和可靠性依賴于探針的特異性和熒光團的選擇， 因此在進行實驗之前， 需要考慮探頭設(shè)計和熒光團的選擇等幾個重要因素。

免疫學(xué)技術(shù)是利用抗原抗體的特異性反應(yīng)檢測微生物， 一般需要制備待檢病原菌的特異抗體。 近年來， 被廣泛用于微生物檢測技術(shù)有酶聯(lián)免疫吸附法[15]、 免疫磁分離(IMS)[16]和酶聯(lián)熒光免疫分析技術(shù)[17]。 該技術(shù)具有快速、 特異性好和靈敏度高等優(yōu)點， 但抗體易受環(huán)境中其他物質(zhì)影響， 易出現(xiàn)假陽性。

表1總結(jié)了水體病原菌現(xiàn)有檢測技術(shù)各自的優(yōu)缺點。 可見， 傳統(tǒng)人工培養(yǎng)法檢測結(jié)果準(zhǔn)確， 但操作繁瑣、 周期長。 分子生物學(xué)方法和免疫學(xué)方法能夠有效、 靈敏檢測出病原菌， 并顯著縮短檢測時間， 但所需儀器復(fù)雜、 成本高且無法實現(xiàn)實時在線檢測。 因此， 迫切需要研發(fā)快速簡便、 成本低、 靈敏度高的現(xiàn)場檢測方法。

表1 現(xiàn)有水體病原菌檢測技術(shù)及其優(yōu)缺點

2 水源性病原菌的光譜數(shù)據(jù)分析

水資源不同于其他資源， 分布廣泛且分散， 受病原菌污染的水體范圍易于擴大， 降低了現(xiàn)有水體病原菌檢測方法的敏感性， 同時易于引起大面積的人群感染疾病。 盡管現(xiàn)有檢測技術(shù)仍是水體病原菌檢測的主要方法， 但已有一些學(xué)者開始嘗試研發(fā)更加快速、 準(zhǔn)確和便于在線檢測的方法， 實現(xiàn)對水環(huán)境中病原菌實時檢測。 由于光與病原菌相互作用， 產(chǎn)生多種不同的效應(yīng)： 吸收、 發(fā)射和散射等， 這些效應(yīng)可以通過測量不同波長范圍的光譜(紫外可見、 近紅外、 中紅外、 遠紅外、 拉曼、 太赫茲、 微波、 無線電波和核磁共振)來表征[18]。 光譜檢測技術(shù)指利用光與待測病原菌產(chǎn)生的光譜來分析病原菌結(jié)構(gòu)、 含量或性質(zhì)的技術(shù)， 由于該技術(shù)能夠無時間延遲地提供病原菌信息， 能夠滿足水體病原菌實時在線監(jiān)測的需求。 目前， 用于水體病原菌檢測的不同光譜技術(shù)的波長范圍總結(jié)于圖1， 可見， 病原菌檢測波長范圍主要集中在紫外到遠紅外波段， 該范圍內(nèi)所涉及光譜技術(shù)有紫外可見光譜、 紅外光譜、 熒光光譜、 拉曼光譜和太赫茲光譜。

圖1 病原菌測量的光譜范圍

不同波長病原菌光譜(“指紋”圖譜)， 通常含有病原菌的結(jié)構(gòu)、 分子組成和含量等相關(guān)信息。 為了從光譜中獲取病原菌的重要信息， 需要對光譜進行分析。 光譜數(shù)據(jù)分析流程如圖2所示， 考慮到光譜里除含有病原菌自身特征信息外， 還包含樣品背景、 雜散光以及其他噪聲信息。 為了減少測量光譜中的冗余信息或噪聲， 需要對采集的光譜數(shù)據(jù)進行預(yù)處理， 常用譜圖預(yù)處理方法有均值中心化、 歸一化、 平滑、 導(dǎo)數(shù)、 多元散射校正等[19]。 在數(shù)據(jù)預(yù)處理之后， 采用分類方法或回歸技術(shù)提取被測物質(zhì)的定性或定量信息。 定性分析指分析光譜特征或依據(jù)光譜進行分類， 如主成分分析[20]和支持向量機[21]等方法。 定量分析指需要依據(jù)參考光譜進行模型校準(zhǔn)， 并給出與病原菌變量的相關(guān)性， 如多元線性回歸、 主成分回歸、 偏最小二乘算法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等[22-23]。

圖2 光譜分析的流程

3 光譜檢測技術(shù)研究進展

3.1 紫外可見光譜技術(shù)

紫外可見光譜是一種較敏感的分子光譜， 其選擇波長范圍為200～900 nm。 紫外可見光的吸收主要來自于微生物內(nèi)某些分子官能團的作用， 當(dāng)分子官能團受光照射時， 引起了內(nèi)部電子能級躍遷， 從而獲得單個分子的特征吸收光譜。 大多數(shù)液體或氣體的紫外可見光測量依賴于朗伯比爾定律， 即樣品的吸光度、 光程長度和樣品內(nèi)存在吸收分子濃度有關(guān)[24]。 因此根據(jù)吸收測量值， 可以確定待測物質(zhì)的濃度。

對于病原菌內(nèi)蛋白質(zhì)和其他大分子， 光被許多官能團吸收， 產(chǎn)生非特異性紫外可見光譜。 通過紫外光譜識別不同蛋白質(zhì)難以實現(xiàn)， 但可以根據(jù)不同波長點的紫外吸光度值計算出總蛋白質(zhì)含量[25]。 溶質(zhì)的紫外吸收光譜分析通常假定為均勻溶液， 當(dāng)溶液內(nèi)存在固體顆粒時， 顆粒的吸收和散射作用主要體現(xiàn)在溶質(zhì)吸收作用。 在微生物測量中， 這種現(xiàn)象用光密度值表示。 測量光密度值的不同模式如圖3所示， 基于透射和濁度測量模式， 透射率是由恒定路徑長度上的光吸收值來確定的， 而濁度是根據(jù)90°散射或180°處散射值來計算的。

圖3 測量光密度值的不同模式

目前， 通過光密度值對水溶液中病原菌濃度進行測定， 是快速、 常用的水體菌液濃度檢測方法。 如Loske等[26]利用光密度值確定大腸桿菌菌液的濃度。 董自艷[27]采用紫外可見光譜計算出銅綠假單胞菌、 金黃色葡萄球菌和大腸埃希菌三種菌液濃度。 除了確定水體菌液的濃度， 紫外可見光譜技術(shù)也可以用于對微生物其他參數(shù)測量。 Edlich等[28]利用紫外可見光譜技術(shù), 得到了酵母菌細胞大小、 核酸(DNA/RNA)濃度等信息。

3.2 熒光光譜技術(shù)

熒光光譜是利用熒光化合物， 又稱熒光團， 在可見光或近紫外光的激發(fā)下發(fā)射熒光。 熒光團吸收某些波長的紫外光或可見光， 分子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)， 然后從激發(fā)態(tài)返回基態(tài)釋放更低的能量， 其熒光原理如圖4所示。 關(guān)于熒光物質(zhì)分為兩類： 一類是病原菌體內(nèi)本身生物化學(xué)熒光團， 如蛋白質(zhì)內(nèi)部分氨基酸、 還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)、 三磷酸腺苷、 丙酮酸及核黃素， 在可見光或近紫外光的激發(fā)下發(fā)出熒光， 其激發(fā)波長與發(fā)射波長如表2所示[29]。 另一種熒光團指在樣品中添加一些試劑產(chǎn)生熒光， 如丹酰、 熒光素、 若丹明等。 因為特定波長激發(fā)下的發(fā)射光強度與熒光團濃度成正比[30]， 使熒光光譜成為病原菌監(jiān)測的工具。

圖4 熒光的基本原理

目前， 熒光光譜技術(shù)可以對不同微生物進行分類鑒定， 如Giana等[31]利用激發(fā)熒光光譜與主成分分析(PCA)相結(jié)合， 對大腸桿菌、 腸球桿菌以及金黃色葡萄球菌等細菌進行分類鑒別， 正確率和靈敏度均大于90%。 Schreier等[32]利用免疫磁分離(IMS)的熒光顯微鏡檢測方法， 采用不同于熒光染料染色來檢測水樣中的細螺旋體病原菌， 其結(jié)果與PCR技術(shù)一樣靈敏。 Khan等[33]利用流式細胞術(shù)結(jié)合熒光探針對大腸桿菌O157∶H7、 假單胞菌和沙門氏菌等細菌進行了測定， 同時區(qū)分不可培養(yǎng)的活性與非活性細菌。 熒光光譜技術(shù)也可以獲取細胞內(nèi)信息。 李素文等[34]用熒光染料DAPI、 PyroninY和FITC對單個細胞的DNA、 RNA和蛋白質(zhì)進行染色， 利用顯微熒光光度法對細胞內(nèi)DNA、 RNA和蛋白質(zhì)含量進行測定， 其結(jié)果與流式細胞儀計算結(jié)果一致。

表2 病原體內(nèi)主要熒光物質(zhì)激發(fā)波長與發(fā)射波長

3.3 紅外光譜技術(shù)

紅外光譜是紅外吸收光譜的簡稱， 當(dāng)紅外光子的能量等于物質(zhì)的特定鍵振動所需的能量， 物質(zhì)吸收了這個光的光子。 當(dāng)連續(xù)波長的紅光光束穿過樣品時， 就能得到與該樣品分子轉(zhuǎn)動和振動能級信息有關(guān)的特異性吸收譜。 用于病原菌檢測紅外光譜包括近紅外(800～2 500 nm)和中紅外(2 500～25 000 nm)的光譜區(qū)域。 近紅外光譜用于未知樣品成分分析， 中紅外光譜用于官能團歸屬分析。

目前， 傅里葉紅外光譜(Fourier transform infrared spectroscopy， FTIR)技術(shù)， 作為一種主要病原菌檢測技術(shù)， 該光譜提供分子振動吸收譜帶， 可以檢測分子基團及其周圍環(huán)境變化。 通過FTIR光譜可以獲得微生物內(nèi)的核酸、 蛋白質(zhì)和脂類等其他生物大分子振動和轉(zhuǎn)動信息， 實現(xiàn)對微生物的鑒定和測量。 傅里葉紅外光譜有三種測量模式， 即透射、 漫反射和衰減全反射(見圖5)[35]。 通常根據(jù)樣品的光學(xué)特性選擇合適的紅外光譜測量模式。 目前， 該技術(shù)已用于識別和區(qū)分不同水體病原菌。 Vargas等[36]開發(fā)了一種水體病毒自動連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)。 將病毒收集在衰減全反射晶體上， 利用紅外光譜特征可以區(qū)分脊髓灰質(zhì)炎病毒和MS2噬菌體， 對于自來水樣品檢測限可達到103pfu·mL-1。 Erukhimovitch等[37]利用傅里葉變換紅外顯微技術(shù)， 由光譜區(qū)分感染皰疹病毒、 細菌或真菌污染的Vero細胞。 李兆杰等[38]建立了4種志賀氏菌的FTIR光譜庫， 使用聚類方法結(jié)合化學(xué)計量學(xué)方法， 實現(xiàn)了4種志賀氏菌快速分型。

圖5 三種傅里葉紅外光譜的測量模式

3.4 拉曼光譜技術(shù)

拉曼光譜技術(shù)是一種基于單色光與樣品相互作用時的非彈性散射技術(shù)。 當(dāng)某一頻率的單色光與樣品相互作用時， 光被散射后波長產(chǎn)生變化， 這一現(xiàn)象稱為拉曼散射效應(yīng)。 入射光和散射光之間的波長變化取決于引起拉曼散射的化學(xué)鍵， 這使得拉曼光譜在分子結(jié)構(gòu)檢測上具有優(yōu)勢。 病原菌內(nèi)核酸、 蛋白質(zhì)、 脂類和糖類可生成特異性拉曼光譜， 微生物的拉曼光譜能夠提供蛋白質(zhì)、 核酸、 脂質(zhì)和碳水化合物的化學(xué)成分和生物分子結(jié)構(gòu)信息[39]。

近年來， 拉曼光譜已應(yīng)用于水體不同病原菌分類鑒定。 如Escoriza等[40]利用拉曼光譜和成像技術(shù)對水中細菌微生物進行區(qū)分和定量。 Silge等[41]利用拉曼光譜對瓶裝天然礦泉水中銅綠假單胞菌進行了鑒定， 并研究了不同水生環(huán)境條件， 如pH值、 礦物含量、 生長期對水體假單胞菌的影響。 由于拉曼光譜信號非常微弱， 目前出現(xiàn)各種應(yīng)用于鑒定水體病原菌的是增強拉曼光譜技術(shù)， 如共振拉曼光譜、 紫外共振拉曼光譜和表面增強拉曼光譜等。 Grun等[42]利用二維共振拉曼光譜技術(shù)， 實現(xiàn)對不同細菌種類的鑒定， 準(zhǔn)確率可達95%以上。 Jarvis等[43]利用紫外共振拉曼光譜獲得整個病原體的指紋圖譜， 結(jié)合化學(xué)計量學(xué)聚類分析方法， 實現(xiàn)對細菌樣本鑒定， 并提高檢測靈敏度。 Fan等[44]利用表面增強拉曼光譜(SERS)鑒別水源性病毒， 包括諾如病毒、 腺病毒和輪狀病毒， 其檢測限達到102滴度。 Grow等[45]利用表面增強拉曼光譜技術(shù)識別三種隱孢子蟲(C. parvum, C. hominis and C. meleagridis)甚至達到亞種水平， 并發(fā)現(xiàn)新鮮卵囊(數(shù)月齡)和舊卵囊(12歲以上月)的拉曼光譜具有不同的指紋。

3.5 太赫茲光譜技術(shù)

太赫茲(THz=1012Hz)光譜， 也稱為遠紅外光譜， 是一種利用微波和紅外波長(0.1～1 mm)之間的電磁輻射技術(shù)， 其光譜是由分子結(jié)構(gòu)決定。 即該光譜高度依賴于分子間的相互作用， 如氫的扭轉(zhuǎn)和振動， 以及整個分子的伸展[46]。 太赫茲光譜的解析與紅外光譜和拉曼光譜類似， 并補充了中紅外光譜提供了結(jié)構(gòu)信息。

與其他紅外技術(shù)相比， 太赫茲光譜發(fā)展較慢， 可歸因于難以產(chǎn)生和探測太赫茲輻射的儀器。 然而， 近15年來， 新半導(dǎo)體的太赫茲源和緊湊太赫茲探測器的開發(fā)， 當(dāng)監(jiān)測微生物分子低頻集體振動模式時， 太赫茲光譜有望成為一個非常有用的技術(shù)手段。

由于太赫茲輻射與細菌組分的低頻分子運動之間的相互作用， 產(chǎn)生細菌特定光譜特征， 使得太赫茲光譜能夠用來檢測細菌細胞。 THz光譜能夠表征細胞成分的差異， 成為一種快速、 無標(biāo)簽的細菌檢測方法。 余聞靜等[47]利用太赫茲光譜對不同致病菌進行檢測， 表明不同致病菌具有不同的生物成分組成和結(jié)構(gòu)。 Mazhorova等[48]利用一種懸浮磁芯太赫茲光纖基模消逝場的大腸桿菌傳感器， 檢測濃度在104～109cfu·mL-1范圍內(nèi)的大腸桿菌， 檢測限達到104cfu·mL-1。 Yang等[49]利用THz光譜區(qū)分四種細菌， 同時快速評估被測細菌的生存狀態(tài)。

4 總結(jié)與展望

光譜檢測技術(shù)具有低能量、 無創(chuàng)、 無損、 響應(yīng)時間快和便于實時監(jiān)測等優(yōu)勢， 有望成為一類快速、 簡便的水源性病原菌檢測與鑒別的方法。 各自光譜檢測技術(shù)在病原菌檢測中取得良好的效果， 但也各有利弊。 (1)紫外可見光譜技術(shù)， 由于已商業(yè)化的紫外可見光譜儀器結(jié)構(gòu)緊湊， 價格便宜， 性能穩(wěn)定， 使得該技術(shù)在水環(huán)境微生物污染監(jiān)測應(yīng)用中很有吸引力。 但由于水體病原菌對光產(chǎn)生散射效應(yīng)， 光譜解析存在較大的困難。 (2)熒光光譜技術(shù)可以實現(xiàn)水體病原菌的檢測， 已有實現(xiàn)自動化和商業(yè)化的檢測儀器， 如TECTA[50]和Shaw水系統(tǒng)[51]， 自動化的檢測方法可以實現(xiàn)快速的現(xiàn)場檢測， 易于操作， 能夠節(jié)省技術(shù)人員時間。 但需要昂貴的熒光試劑， 并存在光漂白以及特異性問題； (3)紅外光譜包含水體病原菌較全面的化學(xué)信息(核酸、 蛋白質(zhì)、 脂類和糖等)， 可以對病原菌進行快速可靠分析， 同時檢測細菌微生物損傷。 但由于水對紅外光吸收很強， 會掩蓋光譜中出現(xiàn)的微生物重要信息； (4)拉曼光譜技術(shù)只需要小面積和少量的樣品， 實現(xiàn)單個病原菌的測量， 同時由于光譜對水不敏感， 有望提供病原菌的組成、 結(jié)構(gòu)和含量等信息。 但光譜信號較弱， 微生物內(nèi)部分生物分子在拉曼散射區(qū)發(fā)出熒光， 造成明顯地光譜干擾。 (5)太赫茲光譜技術(shù)具有測量快速、 操作簡單、 免試劑和攜帶方便等特點， 同時能夠監(jiān)測細菌細胞的微小形態(tài)變化。 但由于太赫茲輻射波長與細菌大小不匹配， 使得靈敏度受限， 同時太赫茲光譜強吸水性， 細胞外的水影響了病原菌檢測的準(zhǔn)確性。 可見， 在選擇水源性病原菌監(jiān)測的光譜技術(shù)時， 必須考慮病原菌本身特性、 監(jiān)測目的(鑒定、 定量和控制)和成本等各種因素， 進而選擇合適的光譜技術(shù)和相關(guān)的采集方式。

與傳統(tǒng)檢測技術(shù)相比， 光譜技術(shù)對水體病原菌檢測具有快速、 無損、 連續(xù)在線檢測等優(yōu)勢， 但當(dāng)前用于水源性病原菌檢測的光譜技術(shù)的病原菌種類較少， 適用范圍較窄。 另外， 某些目標(biāo)病原菌的檢出限、 靈敏度無法滿足當(dāng)前水質(zhì)監(jiān)測要求。 而且大多數(shù)水源性病原菌光譜檢測技術(shù)在實驗室取得了良好效果， 對于實際水環(huán)境的應(yīng)用還存在著一定的難度， 需要考慮其他各類污染物的影響。 因此， 基于光譜技術(shù)用于水體病原菌檢測需要從以下幾個方面進一步研究： (1)進一步探究水體其他物質(zhì)(有機物、 藻類， 無機鹽等)對病原菌光譜的影響， 采取合適的實驗方法或光譜分析手段去除其他物質(zhì)對目標(biāo)光譜的干擾。 (2)各種光譜技術(shù)具有各自獨特的優(yōu)勢， 將多種光譜技術(shù)優(yōu)點結(jié)合起來開發(fā)更先進的檢測系統(tǒng)， 實現(xiàn)對水體病原菌快速準(zhǔn)確檢測。 (3)開發(fā)便攜化、 小型化、 自動化病原菌檢測儀器。 現(xiàn)有的光譜病原菌檢測技術(shù)大多依賴于實驗室環(huán)境， 復(fù)雜的水體環(huán)境要求檢測儀器能夠滿足樣品的現(xiàn)場快速檢測， 便攜式的儀器將有利于對某些突發(fā)狀況、 現(xiàn)場檢測分析等。 (4)由于水體病原菌部分光譜檢測技術(shù)還處于研究初期， 研究進一步提高光譜技術(shù)測量微生物的靈敏度和準(zhǔn)確度， 從而測量低濃度病原體的環(huán)境樣品， 有望實現(xiàn)對水體病原菌高靈敏檢測。