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用细菌来评价废水毒性是基于毒性效应对细菌的某些可见特性的作用，如细胞生长、运动性、呼吸速率和生物发光、酶活性变化、ATP 水平、微热量等的变化。细菌用来做毒性评价有以下优点：生物机体小、种群数量大、生长繁殖快、保存简单方便、试验费用低、对环境变化的反应快、生长条件便利，并且同高等动物有着类似的物理化学特性和酶作用过程等特点，因此特别适合于生物毒性试验，有些已被许多国家定为废水毒性测定的标准方法。
微生物毒性测试方法中应用最多的当属 20 世纪 80 年代发展起来的Microtox誖法，它是采用海洋发光菌作为毒性测试的指示生物，其原理是发光细菌体内的荧光素酶催化荧光素的氧化作用，反应如下式所示：
FMNH2+O2+R-CO-H→FMN+R-COOH+H2O+光
发光细菌与毒性物质接触时细胞的状态 （包括细胞壁、细胞膜、电子的转移系统、酶及细胞质的结构）将被改变从而将导致生物发光的减弱，通过测定发光强度的减弱程度确定污染的毒性强弱。用三种发光菌测试系统测定了 80 多种化合物的毒性并将结果进行了比较，认为三种测试系统有很好的相关性。采用发光细菌，藻、大型蚤和食蚊鱼的肝癌细胞来评估硝酸铟的毒性，发现费希尔（氏）弧菌是对硝酸铟最灵敏的指示生物，其最大无作用剂量是 0.2 mM， 接触 15 min 的 EC50值为 0.04 mM， 证明了硝酸铟对水生生物有慢性毒性危害。发光菌不但可以测试单一化合物的毒性，还可以测试不同污染物混合之后的联合毒性效应。测定了苯胺及其衍生物对发光菌的单一毒性及不同毒性单位配比条件下的联合毒性， 并采用相加指数法对联合毒性进行了评价， 发现苯胺与其衍生物的二元混合物在不同配比下对发光菌的联合毒性均为相加作用。
国内学者在废水的发光细菌毒性方面也进行了大量的研究。采用 Bolich 百分数等级毒性划分标准和发光细菌法对啤酒、酿造、印染、化纤、造纸等有机工业废水进行了生物毒性测试，结果表明，所测废水均对发光细菌呈现毒性效应，其中化纤黑液的毒性最大。采用发光细菌法研究了淮安市工业废水的毒性， 结果发现，从行业分布看，毒性最强的是造漆厂、化纤业，其次为造纸业、冶金行业，毒性较低的有制药厂、食品行业、日用化工行业。根据 GB/T 15541-1995，参照美国糠虾生物试验法，建立了快速测定钻井液完井液添加剂及其体系生物毒性的发光细菌测试方法。用发光细菌法来评价大凌河水、底泥的总体急性生物毒性，了解河流水质和底泥受污染的情况。运用发光细菌法对纸浆 CEH 各段漂白废水进行了毒性研究， 评价了各个阶段漂白废水的毒性， 并由此确定漂白废水应优先治理的阶段以及治理的重要性。 应用发光细菌法对火电厂和污水处理厂各工艺段排水进行生物毒性分析，并对水样毒性进行评价， 认为不同行业废水的生物毒性与其 COD 值之间不存在相关性，与化学分析方法相结合，发光细菌法可快速测定工业废水毒性。
由于海洋发光菌在测定条件下需加一定量的NaCl（2%～5%），对淡水体系样品测试时高浓度Cl-的存在会影响水样中的一些污染物，尤其是重金属污染物的生物可利用性和毒性顺序，另外，明亮发光杆菌的 pH 适应范围窄，必须将样品 pH 调至 7.3～7.5 后才能测定， 影响了样品中有毒组分毒性的真实性，因此，该类毒性检测方法亦具有明显的局限性。 1985 年我国学者从青海湖的裸鲤体表分离得到一种淡水发光细菌作为化学品毒性试验的受试对象，该试验有快速简便、灵敏度高的特点，尤其适于重金属的毒性分析。采用等毒性配比法，研究了镉、铬和铅二元混合物对淡水发光细菌-青海弧菌 Q67的联合毒性， 为阐明重金属联合污染机制提供了基础数据。利用淡水发光细菌法来研究废水毒性和可生化性之间的关系， 发现废水毒性的变化和可生化性的改变具有一致性，可用来有效、快速地估算有机废水的可生化性。