基于電化學(xué)的微生物傳感器對(duì)水體急性生物毒性的檢測(cè)分析.pdf

1、隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展,越來(lái)越多的有毒物質(zhì)如重金屬和農(nóng)藥等進(jìn)入水體,對(duì)水環(huán)境造成嚴(yán)重污染。這些物質(zhì)在環(huán)境中經(jīng)過(guò)復(fù)雜的物理、化學(xué)和生物轉(zhuǎn)化過(guò)程,又會(huì)形成新的污染物。有些污染物還可能進(jìn)入食物鏈并在生物體內(nèi)蓄積,對(duì)生物產(chǎn)生各種各樣的毒性效應(yīng)。急性生物毒性實(shí)驗(yàn)可以對(duì)環(huán)境污染提供預(yù)警,探明環(huán)境污染物對(duì)機(jī)體短時(shí)間接觸引起的毒害作用。
　　生物傳感器因其具有體積小、響應(yīng)快、可實(shí)現(xiàn)原位在線監(jiān)測(cè)等特點(diǎn),在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域備受青睞。本論文分別以大腸桿菌

2、為代表的原核生物和以真菌為代表的真核生物酵母菌為受試對(duì)象,在對(duì)微生物固定化技術(shù)研究的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了三種全細(xì)胞微生物傳感器,優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)參數(shù),并對(duì)水體常見(jiàn)重金屬離子、酚類、農(nóng)藥的急性生物毒性進(jìn)行了檢測(cè)分析。微生物固定化技術(shù)研究表明,基底材料為接枝聚合物PVA-g-P(4-VP)溶膠、PVA-Na2SO4溶膠、PVA-海藻酸鹽混合溶膠來(lái)固定微生物,傳感器均具有很好的毒性分析性能。采用微生物細(xì)胞壁預(yù)處理技術(shù),有效地提高了檢測(cè)靈敏度。
　　

3、構(gòu)建了以大腸桿菌為指示生物的全細(xì)胞微生物傳感器,初步探討了其在重金屬(Cu2+、Zn2+、Pb2+)及其二元聯(lián)合毒物、農(nóng)藥污染物(莠滅凈、乙酰甲胺磷)及其二元聯(lián)合毒物的急性生物毒性分析中的應(yīng)用性能。不同培養(yǎng)周期微生物細(xì)胞制備的微生物傳感器的毒性分析性能存在一定的差異性,對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的大腸桿菌型全細(xì)胞微生物傳感器具有良好的毒性響應(yīng)特性。最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件為E.coli培養(yǎng)16h,苯醌為電子傳遞介體,呼吸基質(zhì)pH6-8。所測(cè)毒物對(duì)E.coli的呼吸

4、抑制作用大小順序?yàn)?Cu2+>Zn2+>Pb2+,乙酰甲胺磷>莠滅凈,與發(fā)光細(xì)菌、魚類、藻類等其他方法檢測(cè)所得結(jié)果一致,并具有良好的穩(wěn)定性,RSD<5％。這種電化學(xué)全細(xì)胞生物傳感器毒性分析方法具有快速靈敏、成本低廉、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),有望用于水體急性生物毒性的在線檢測(cè)。
　　構(gòu)建了以真菌釀酒酵母為指示生物的的一次性微生物膜傳感器,對(duì)3,5-二氯苯酚、重金屬離子、農(nóng)藥、實(shí)際水體的急性生物毒性進(jìn)行了檢測(cè)。為了提高檢測(cè)靈敏度,我們對(duì)酵母菌

5、的細(xì)胞壁進(jìn)行了預(yù)處理,并通過(guò)原子力顯微鏡、電化學(xué)響應(yīng)、流式細(xì)胞儀檢測(cè)微生物細(xì)胞活性這三種方式共同探明釀酒酵母最佳預(yù)處理?xiàng)l件。結(jié)果表明最靈敏穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)條件為:乙醇預(yù)處理細(xì)胞16h,苯醌為電子傳遞介體,呼吸基質(zhì)pH7。在該一次性微生物膜的制備過(guò)程中,我們使用PVA-海藻酸鹽混合溶膠來(lái)包埋酵母菌,該混合溶膠成大孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),有利于物質(zhì)的進(jìn)入。同時(shí),PVA溶膠還通過(guò)Na2SO4誘導(dǎo)成微晶結(jié)構(gòu),有效降低了溶膠的溶脹性。該一次性微生物膜具有很強(qiáng)的韌性